(57)【要約】【課題】酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能を増強させることによって、発酵速度を向上させる省資源・省エネルギーで効率的なアルコール発酵方法及び該発酵方法で発酵させたアルコールを提供することを目的とする。【解決手段】アルコール発酵原料に、植物油脂を添加して発酵させるアルコール発酵方法であって、植物油脂をアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り、０．００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）添加するアルコール発酵方法を提供する。そして、植物油脂として、エゴマ油やゴマ油を使用し、アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌を使用する。更に、上記したいずれかの方法で発酵させたアルコールを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール発酵原料に、植物油脂を添加して発酵させるアルコール発酵方法であって、
植物油脂をアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り、０．００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）添加することを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項２】
アルコール発酵原料に植物油脂を添加することにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させてアルコール発酵を行うことを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項３】
植物油脂がエゴマ油である請求項１又は２記載のアルコール発酵方法。
【請求項４】
植物油脂がゴマ油である請求項１又は２記載のアルコール発酵方法。
【請求項５】
アルコール発酵微生物として、酵母又はザイモモナス属細菌を使用する請求項２，３又は４記載のアルコール発酵方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に記載されたいずれかの方法で発酵させたことを特徴とするアルコール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能を増強させることによって、発酵速度を向上させる省資源・省エネルギーで効率的なアルコール発酵方法及び該発酵方法で発酵させたアルコールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルコール発酵工業において、発酵速度の向上は設備装置の利用効率や労働生産性の向上によるコストダウンをもたらし、更には雑菌汚染の危険性の高い実用規模の発酵工程における発酵の安定化をもたらす等の種々の利点がある。そのため、発酵速度の向上を実現すべく諸々の研究開発の取組がなされている。例えば、触媒である酵母などのアルコール発酵微生物の数を増やすことを特徴とする固定化微生物によるバイオリアクターの研究開発などがなされてきた。
【０００３】
一方、本発明者らはショウガ根茎，ミョウガ茎葉，ニンニク鱗茎，グロリオサ球根，ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子等の農作物の搾汁液や粉砕物などを発酵培地に添加した場合の酵母などのアルコール発酵微生物に対する作用に関する研究を進めている。そして、これらの農作物をアルコール発酵原料に添加することによって酵母などのアルコール発酵微生物の発酵が促進されることを明らかにし、それらを発酵原料の一部に添加することを特徴とする酒類、食酢及びアルコール製造方法を提供している（特許文献１〜４，非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６６９１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１３１２０４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１２５２２８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１２５２２９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日本農芸化学会中四国支部第２２回講演会講演要旨集ｐ５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発酵速度を向上させることができれば、直接的に発酵所要時間を短縮することができるため、設備利用効率や労働生産性が向上し、コストダウンを図ることができるとともに、雑菌汚染の危険性を低下させることができる。しかしながら、従来開発が進められている固定化微生物によるバイオリアクターは、発酵装置などの多大な変更が必要であること、培地である原料中に固形分を含むとリアクターが閉塞する可能性が高いこと、雑菌汚染による被害が甚大になる可能性が高いこと、更に、酒類製造に供する場合には、酒質が変動する等の欠点があるため殆んど実用化されていないのが実情である。
【０００７】
これに対して、本発明者らの提供した特許文献１〜４によれば、ショウガ等の農作物を発酵原料に添加することによって、酵母による発酵を促進することができ、しかも発酵装置などの大幅な変更を必要としないという利点を有している。
【０００８】
そこで、本発明者らは農作物による発酵能の促進に関する研究を発展させ、発酵促進現象に関与すると考えられる農作物の種々の球根や種子に含まれる諸々の成分の中で、種子由来の植物油脂に注目し、発酵能の促進に関する研究を鋭意進めることとした。本発明は、植物油脂を利用して酵母などの既存のアルコール発酵微生物の発酵能を増強させることによって、設備装置などの特段の変更を必要としない簡便な方法で発酵速度を向上させる省資源・省エネルギーで効率的なアルコール発酵方法及び該発酵方法で発酵させたアルコールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、必須脂肪酸などの有用な生理活性成分を含む各種の種子由来の植物油脂について、酵母などのアルコール発酵微生物に対する作用特性について研究を行い、中でもエゴマ又はゴマ油に酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能を促進する作用特性がある知見を得た。
【００１０】
この知見に基づき、本発明は上記課題を解決するために、アルコール発酵原料に、植物油脂を添加して発酵させるアルコール発酵方法であって、植物油脂をアルコール発酵原料の初発モロミ容量当り、０．００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）添加するアルコール発酵方法を基本として提供する。また、アルコール発酵原料に植物油脂を添加することにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させてアルコール発酵を行う方法を提供する。
【００１１】
また、植物油脂としてエゴマ油を添加する方法、植物油脂としてゴマ油を添加する方法、アルコール発酵微生物として、酵母又はザイモモナス属細菌を使用する方法を提供する。そして、上記したアルコール発酵方法で発酵させたアルコールを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
以上記載した本発明によれば、アルコール発酵原料に、所定量のエゴマ油やゴマ油等の植物油脂を添加してアルコール発酵を行うことにより、酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能が増強されて活性が高まり、発酵速度を向上させることができる。そのため、発酵期間を短縮させることができ、設備利用効率や労働生産性が向上し、コストダウンを図ることができるとともに、量産規模でのアルコール発酵工程において最も重要な命題の一つである発酵の安定化を実現できる。そして、量産規模のアルコール発酵工程において使用されている酵母及びザイモモナス属細菌のアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【００１３】
また、固定化微生物によるバイオリアクターの場合と異なり、特別な設備投資の必要性がないというメリットがあるとともに、設備利用の効率向上や地球温暖化対策として重要な炭酸ガスの削減にも寄与し得る。よって、本発明は省資源・省エネルギー化やコストダウンの必要性が叫ばれている燃料用アルコールの発酵に適用して特に有用である。
【００１４】
また、本発明で使用される微生物の発酵能力増強作用のあるエゴマ油やゴマ油等の植物油脂は、専ら食品素材として用いられている農産加工品であるため、本発明によって得られたアルコールは、燃料用としてはもちろん飲料用としても利用可能である。そして、飲料用としては、添加した植物油脂の量によっては油脂に由来する独特の風味や生理活性成分が付与されたアルコール飲料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図２】実施例２における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図３】実施例３における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【図４】実施例４における炭酸ガス発生量と発酵時間の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかるアルコール発酵方法及びアルコールの実施形態を説明する。本発明の対象とするアルコール発酵方法は、燃料用，食用，工業用その他の用途を問わず、アルコール発酵微生物として酵母又はザイモモナス属細菌を用いてアルコールを醸造する方法を対象とし、特には燃料用及び食用のエタノールを醸造する方法を対象としている。
【００１７】
本発明は健康食品などとしても用いられているエゴマ油などの植物油脂を添加して発酵させることを特徴としている。使用する植物油脂としては市販の植物油脂をそのまま使用することができる。使用に適した具体的な植物油脂として、エゴマ油としては「日本エゴマの会」製の商品名「えごま油エキストラバージン」が、又ゴマ油としては「有限会社鹿北製油」製の商品名「食用黒ごま油」が挙げられる。
【００１８】
エゴマ油やゴマ油等の植物油脂は、そのままの状態でアルコール発酵原料に添加すればよく、特別な処理をする必要性はない。アルコール発酵微生物としては、酵母又はザイモモナス属細菌を使用する。アルコール発酵原料としては、特に制約はなく、既存のアルコール発酵の原料となるものはそのまま全て使用することができる。
【００１９】
エゴマ油やゴマ油等の植物油脂の添加量は、アルコール発酵原料、具体的には初発のモロミ容量に対して０．００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）の範囲で添加する。この範囲でエゴマ油やゴマ油等の植物油脂を添加すれば、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させることができ、アルコール発酵微生物の活性が向上し、発酵速度を向上させることができる。
【００２０】
上記したエゴマ油やゴマ油等の植物油脂をアルコール発酵開始前の状態のアルコール発酵原料に添加し、アルコール発酵微生物の最適発酵温度である２８℃〜３２℃の温度領域の発酵温度でアルコール発酵を行う。発酵温度は、発酵上限温度を２８℃〜３２℃にコントロールすればよいが、発酵の全期間を２８℃〜３２℃の温度領域にコントロールするようにしてもよい。これにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させることができ、アルコール発酵微生物の最適発酵温度である２８℃〜３２℃の温度領域において、アルコール発酵微生物の活性が向上し、発酵速度を向上させることができる。
【００２１】
得られたアルコールはアルコール発酵原料に応じて、アルコール燃料やアルコール飲料として使用することができ、特にはアルコール燃料として適している。そして、飲料用とした場合には、添加した植物油脂の量によっては油脂に由来する独特の風味や生理活性成分を付与することができる。
【００２２】
以下に本発明にかかるアルコール発酵方法及びアルコールの実施例及び従来例を説明する。なお、本発明はこれら実施例の記載内容に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
酵母エキス１％、ペプトン２％及びグルコース１３％からなる培地（以下、ＹＰＤ培地という）に、初発菌数３．５×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のエゴマ油（「日本エゴマの会」製の商品名「えごま油エキストラバージン」）を添加して、２８℃でアルコール発酵させた（実施例１−１〜３）。
【００２４】
［比較例１］
エゴマ油の添加量を２％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例１−１〜３と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（比較例１）。
【００２５】
［従来例１］
ゴマ油を添加しなかった以外は、実施例１−１〜３と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（従来例１）。実施例１−１〜３、比較例１と従来例１の発酵開始後２４時間時点と４８時間時点の炭酸ガス発生量及び９６時間時点の生成アルコール濃度を表１に示すとともに、図１に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１及び図１から明らかなように、エゴマ油を添加すると、添加量によって酵母の発酵能が異なる影響を受けることが判る。即ち、発酵開始後２４時間時点の炭酸ガス発生量を見てみると、エゴマ油を０．００４％（ｗ／ｖ）添加した実施例１−１の場合は４．４ｇ、０．０４％（ｗ／ｖ）添加した実施例１−２は３．２ｇ、０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例１−３は２．６ｇであり、いずれもエゴマ油を添加していない従来例１の２．１ｇを上回る炭酸ガスを発生している。発酵開始後４８時間時点の炭酸ガス発生量を見てみると、実施例１−１は１１．２ｇ、実施例１−２は８．２ｇ、実施例１−３は７．３ｇであり、いずれもエゴマ油を添加していない従来例１の５．９ｇを上回る炭酸ガスを発生している。
【００２８】
また、発酵開始後９６時間時点の生成アルコール濃度も、実施例１−１〜３はいずれも従来例１の５．２％（ｖ／ｖ）を上回る６．８％（ｖ／ｖ）％以上の生成アルコール濃度となっている。よって、いずれもエゴマ油の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００２９】
しかしながら、エゴマ油の添加量を２％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例１の場合は、発酵開始後２４時間時点及び４８時間時点の炭酸ガス発生量は、それぞれ２．２ｇ、６．１ｇであって、同時間の従来例１の炭酸ガス発生量２．１ｇ、５．９ｇと同等であり、９６時間時点の生成アルコール濃度も比較例１及び従来例１ともに５．２％（ｖ／ｖ）である。よって、酵母の発酵能増強を期待してエゴマ油を添加する場合は、添加量を実施例１−１に示す０．００４％（ｗ／ｖ）〜実施例１−３に示す０．４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性がある。
【実施例２】
【００３０】
酵母エキス１％、ＫＨ２ＰＯ４０．２％、及びグルコース１３％からなる培地（以下、ＲＭ培地という）に、初発菌数６．７×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌのザイモモナス属細菌（Zymomonas mobilis）と、それぞれ０．００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のエゴマ油（「日本エゴマの会」製の商品名「えごま油エキストラバージン」）を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例２−１〜３）。
【００３１】
［従来例２］
エゴマ油を添加しなかった以外は、実施例２−１〜３と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（従来例２）。実施例２−１〜３及び従来例２の発酵開始後２４時間時点と３２時間時点の炭酸ガス発生量及び７２時間時点の生成アルコール濃度を表２に示すとともに、図２に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
実施例２−１〜３は、実施例１−１〜３におけるアルコール発酵微生物を酵母からザイモモナス属細菌に変更するとともに、その培地をＹＰＤ培地からＲＭ培地に変更したものである。表２及び図２から明らかなように、エゴマ油を添加すると、添加量によってザイモモナス属細菌の発酵能が異なる影響を受けることが判る。即ち、発酵開始後２４時間時点の炭酸ガス発生量を見てみると、エゴマ油を０．００４％（ｗ／ｖ）添加した実施例２−１の場合は８．３ｇ、０．０４％（ｗ／ｖ）添加した実施例２−２は９．０ｇ、０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例２−３は９．７ｇであり、いずれもエゴマ油を添加していない従来例２の３．２ｇを上回る炭酸ガスを発生している。発酵開始後３２時間時点の炭酸ガス発生量では、実施例２−１は１５．０ｇ、実施例２−２〜３はともに１５．４ｇと、いずれも従来例２の１２．１ｇを上回っている。よって、いずれもエゴマ油の添加によって、ザイモモナス属細菌の発酵能が増強されている。
【実施例３】
【００３４】
ＹＰＤ培地に、初発菌数３．５×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のゴマ油（「有限会社鹿北製油」製の商品名「食用黒ごま油」）を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例３−１〜３）。
【００３５】
［比較例２］
ゴマ油の添加量を２％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例３−１〜３と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（比較例２）。
【００３６】
［従来例３］
ゴマ油を添加しなかった以外は、実施例３−１〜３と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（従来例３）。実施例３−１〜３、比較例２と従来例３の発酵開始後２４時間時点と４８時間時点の炭酸ガス発生量及び９６時間時点の生成アルコール濃度を表３に示すとともに、図３に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
表３及び図３から明らかなように、ゴマ油を添加すると、添加量によって酵母の発酵能が異なる影響を受けることが判る。即ち、発酵開始後２４時間時点の炭酸ガス発生量を見てみると、ゴマ油を０．００４％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−１の場合は３．４ｇ、０．０４％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−２は３．０ｇ、０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−３は２．２ｇであり、いずれもゴマ油を添加していない従来例３の１．７ｇを上回る炭酸ガスを発生している。発酵開始後４８時間時点の炭酸ガス発生量を見てみると、実施例３−１は８．１ｇ、実施例３−２は７．５ｇ、実施例３−３は６．４ｇであり、いずれもゴマ油を添加していない従来例３の５．７ｇを上回る炭酸ガスを発生している。
【００３９】
また、発酵開始後９６時間時点の生成アルコール濃度も、実施例３−１〜３はいずれも従来例３の５．３％（ｖ／ｖ）を上回る６．３％（ｖ／ｖ）％以上の生成アルコール濃度となっている。よって、いずれもゴマ油の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００４０】
しかしながら、ゴマ油の添加量を２％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例２の場合は、発酵開始後２４時間時点及び４８時間時点の炭酸ガス発生量は、それぞれ１．７ｇ、５．６ｇであって、同時間の従来例３の炭酸ガス発生量１．７ｇ、５．７ｇと同等であり、９６時間時点の生成アルコール濃度も比較例２及び従来例３ともに５．３％（ｖ／ｖ）である。よって、酵母の発酵能増強を期待してゴマ油を添加する場合は、添加量を実施例３−１に示す０．００４％（ｗ／ｖ）〜実施例３−３に示す０．４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性がある。
【実施例４】
【００４１】
ＲＭ培地に、初発菌数６．７×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌのザイモモナス属細菌（Zymomonas mobilis）と、０．４％（ｗ／ｖ）のゴマ油（「有限会社鹿北製油」製の商品名「食用黒ごま油」）を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例４）。
【００４２】
［従来例４］
ゴマ油を添加しなかった以外は、実施例４と同一の原料を同一条件でアルコール発酵させた（従来例４）。実施例４及び従来例４の発酵開始後２４時間時点と３２時間時点の炭酸ガス発生量及び７２時間時点の生成アルコール濃度を表４に示すとともに、図４に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００４３】
【表４】
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【００４４】
実施例４は、実施例３−３におけるアルコール発酵微生物を酵母からザイモモナス属細菌に変更するとともに、その培地をＹＰＤ培地からＲＭ培地に変更したものである。表４及び図４から明らかなように、０．４％（ｗ／ｖ）のゴマ油を添加した実施例４では発酵開始後２４時間時点の炭酸ガス発生量は９．０ｇであり、ゴマ油を添加していない従来例４の３．２ｇを大幅に上回る炭酸ガスを発生している。発酵開始後３２時間時点の実施例４の炭酸ガス発生量は１４．０ｇであり、従来例４の１１．２ｇを上回っている。よって、ゴマ油の添加によって、ザイモモナス属細菌の発酵能が増強されている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上記載した本発明によれば、アルコール発酵原料に、所定量のエゴマ油やゴマ油等の植物油脂を添加してアルコール発酵を行うことにより、酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能が増強されて活性が高まり、発酵速度を向上させることができる。そのため、発酵期間を短縮させることができ、設備利用効率や労働生産性が向上し、コストダウンを図ることができるとともに、量産規模でのアルコール発酵工程において最も重要な命題の一つである発酵の安定化を実現できる。そして、量産規模のアルコール発酵工程において使用されている酵母及びザイモモナス属細菌のアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【００４６】
また、固定化微生物によるバイオリアクターの場合と異なり、特別な設備投資の必要性がないというメリットがあるとともに、設備利用の効率向上や地球温暖化対策として重要な炭酸ガスの削減にも寄与し得る。よって、本発明は省資源・省エネルギー化やコストダウンの必要性が叫ばれている燃料用アルコールの発酵に適用して特に有用である。
【００４７】
更に、本発明で使用される微生物の発酵能力増強作用のあるエゴマ油やゴマ油等の植物油脂は、専ら食品素材として用いられている農産加工品であるため、本発明によって得られたアルコールは、燃料用としてはもちろん飲料用としても利用可能である。そして、飲料用としては、添加した植物油脂の量によっては油脂に由来する独特の風味や生理活性成分が付与されたアルコール飲料を得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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