アルコール発酵方法及びアルコール
【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、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させるアルコール発酵方法を基本として提供し、この手段によって、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させて発酵速度を向上させる。そして、アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用する。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。
【解決手段】アルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させるアルコール発酵方法を基本として提供し、この手段によって、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させて発酵速度を向上させる。そして、アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用する。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。
【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】
酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能は、温度，ｐＨ，糖濃度，塩濃度など諸々の因子によって影響を受けるが、中でも温度はアルコール発酵微生物の発酵能に決定的な影響を与える重要な因子である。一般に、実用的規模で使用されているアルコール発酵微生物の最適発酵温度は３３℃未満、通常２８℃〜３２℃の範囲である。アルコール発酵は発酵の進行とともに発酵熱によって原材料の液温が上昇していくが、液温が当該アルコール発酵微生物の最適発酵温度を超えると、アルコール発酵微生物は弱化して失活し、やがて死滅することとなり、発酵成績は顕著に低下する。例えば、代表的なアルコール発酵微生物である酵母（サッカロミセス属のセルビシェ／Saccharomyces cerevisiae）の最適発酵温度は２８℃〜３２℃であり、４０℃を超えると生育は極めて困難となり、６０℃では１０分〜１５分で死滅する。
【０００３】
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すという点で極めて重要である。そこで、実用的規模で使用されている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、発酵速度の向上が強く望まれている。そのために、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開発などがなされてきた。
【０００４】
一方、本発明者はショウガ根茎，ミョウガ茎葉及びグロリオサ球根などの農作物の搾汁液などを発酵培地に添加すれば酵母の発酵が促進される研究を進めており、ショウガを発酵原料に添加すれば酵母の発酵が促進されることを明らかにし、ショウガを発酵原料の一部に添加して発酵させた酒類や食酢を提供している（特許文献１，特許文献２，非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６６９１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１３１２０４号公報
【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。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とか、品質が変わるとか、雑菌汚染による被害が甚大になる可能性が高いなどの理由から、その実用化は遅々として進んでいない。また、育種によるアプローチもなされているが、品質が変わる可能性があるなどの理由で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、本発明者の提供した特許文献１，２によれば、ショウガを発酵原料に添加することによって、酵母の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。そして、本発明者の提供した手段以外には他に農産物と発酵に関する知見情報は報告されていない。
【０００８】
そこで、本発明者は農産物と発酵の関係に着目して研究を行い、特定の農産物によって、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、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】
本発明は上記課題を解決するために、アルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させるアルコール発酵方法を基本として提供し、この手段によって、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させて発酵速度を向上させる。
【００１０】
そして、アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用し、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物のアルコール発酵原料に対する添加量を０．００１〜１０％（ｗ／ｖ）とする。更に、２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させる。また、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】
【００１１】
以上記載した本発明によれば、アルコール発酵原料に、特定の農産物であるユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加してアルコール発酵を行うことにより、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、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。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、本発明は燃料用アルコールの発酵に適用して特に有用である。
【００１２】
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物質は、いずれも食品素材などとしても用いられている農産物であり、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。また現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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。
【図５】実施例５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６】実施例６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７】実施例７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８】実施例８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９】実施例９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１０】実施例１０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１１】実施例１１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１２】実施例１２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１３】実施例１３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１４】実施例１４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】
【００１４】
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最良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。
【００１５】
本発明はアルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させることに特徴を有する。アルコール発酵材料としては、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。添加する農産物としては、本発明では、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎を使用するが、今後の研究によってはこれら以外であっても農業によって生産される植物、所謂農作物であれば使用できる可能性を有している。これらの農産物を粉砕した粉砕物をそのままの状態でアルコール発酵原料に添加する。または、農産物の粉砕物を水などで抽出した懸濁液、或いは懸濁液を濾過した濾液などの抽出物をアルコール発酵原料に添加するようにしてもよい。なお、粉砕物や抽出物を１２０℃以下の温度で１０分以上加熱処理してから添加するようにしてもよい。
【００１６】
農産物の添加量は、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎から選択された農産物であれば、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、０．００１％〜１０％（ｗ／ｖ）の範囲で、農産物の種類によって設定する。
【００１７】
上記した農産物の粉砕物又はその抽出物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。なお、アルコール発酵微生物としては、現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【００１８】
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。また、アルコール飲料として使用する場合には、添加したニンニクやゴマなどの農産物の独特の風味や生理活性成分を付与することができる。
【００１９】
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】
【００２０】
オレンジ果汁培地に、それぞれ初発酵母数１×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌ，１×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍｌ，１×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、ユズ種子の粉末を０．２％（ｗ／ｖ）添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１−１〜３）。
【００２１】
［従来例１］
ユズ種子の粉末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１−１〜３）。実施例１−１〜３と従来例１−１〜３の２４時間後と９６時間後の炭酸ガス発生量を表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。
【００２２】
【表１】
【００２３】
表１及び図１から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例１−１と従来例１−１、実施例１−２と従来例１−２、実施例１−３と従来例１−３をそれぞれ対比すると、いずれも実施例１−１〜３の方が従来例１−１〜３よりも発酵速度が向上している。例えば，初発酵母数が１×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍｌと最も多い実施例１−３と従来例１−３を比較すると、ユズ種子の粉末を添加していない従来例１−３の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が２．４ｇと低く、発酵終了には９６時間を要しているのに対して、ユズ種子の粉末を添加した実施例１−３の２４時間時点での炭酸ガスの発生量は１０．９ｇであって、しかもこの時点でほぼ発酵が終了している。このように、ユズ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が１／４に短縮されることが判る。
【実施例２】
【００２４】
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、初発酵母数３．５×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００２％（ｗ／ｖ），０．０１％（ｗ／ｖ），０．０２％（ｗ／ｖ），０．１％（ｗ／ｖ），０．２％（ｗ／ｖ）のユズ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例２−１〜５）。
【００２５】
［従来例２］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例２−１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２−１〜５と従来例２の２４時間後と４２時間後の炭酸ガス発生量を表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。
【００２６】
【表２】
【００２７】
表２及び図２から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例２−１〜５に示すように添加量の多寡にかかわらず発酵速度が向上している。例えば、ユズ種子の粉末を添加していない従来例２の２４時間時点での炭酸ガスの発生量が４．２ｇに止まるのに対して、添加量が最も少ない実施例２−１の２４時間時点での炭酸ガスの発生量は２０．１ｇであって、ユズ種子の粉末を添加することによって増加している。しかも従来例２は４２時間を経過して発酵途中であるのに対し、添加量が最も多い実施例２−５では２１時間経過時点でほぼ発酵が終了している。このように、ユズ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。
【実施例３】
【００２８】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．６×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００２％（ｗ／ｖ），０．０１％（ｗ／ｖ），０．１％（ｗ／ｖ）相当のユズ種子の粉末を添加して３０℃でアルコール発酵させた（実施例３−１〜３）。
【００２９】
［従来例３］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例３−１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と従来例３の２４時間後と３６時間後及び４８時間後の炭酸ガス発生量を表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。
【００３０】
【表３】
【００３１】
表３及び図３から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例３−１〜３に示すように発酵速度が向上している。例えば、ユズ種子の粉末を添加していない従来例３の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が９．１ｇと低く、４８時間でも発酵中であるのに対して、ユズ種子の粉末を０．１％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−３は２４時間時点で、０．０１％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−２は３６時間で、０．００２％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−１は４８時間でそれぞれ発酵が終了している。このように、ユズ種子の粉末の添加によって３０℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。
【実施例４】
【００３２】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．６×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００２％（ｗ／ｖ），０．０１％（ｗ／ｖ），０．１％（ｗ／ｖ）のユズ種子の粉末を添加して３２℃でアルコール発酵させた（実施例４−１〜３）。
【００３３】
［従来例４］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例４−１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４−１〜３と従来例４の２４時間後と３６時間後及び４８時間後の炭酸ガス発生量を表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。
【００３４】
【表４】
【００３５】
表４及び図４から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例４−１〜３に示すように発酵速度が向上している。例えば、ユズ種子の粉末を添加していない従来例４の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が５．９ｇと低く、４８時間でも発酵中であるのに対して、ユズ種子の粉末を０．１％（ｗ／ｖ）添加した実施例４−３は２４時間時点で、０．０１％（ｗ／ｖ）添加した実施例４−２と、０．００２％（ｗ／ｖ）添加した実施例４−１は３６時間で発酵が終了している。このように、ユズ種子の粉末の添加によって３２℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。
【実施例５】
【００３６】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．３×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００４％（ｗ／ｖ），０．０４％（ｗ／ｖ），１．０％（ｗ／ｖ）のビワ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例５−１〜３）。
【００３７】
［従来例５］
ビワ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例５−１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５）。実施例５−１〜３と従来例５の２４時間後と４８時間後及び９６時間後の炭酸ガス発生量を表５に示すとともに、図５に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００３８】
【表５】
【００３９】
表５及び図５から明らかなように、ビワ種子の粉末を添加することにより、実施例５−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ビワ種子の粉末を添加していない従来例５の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が３．５ｇと低く、９６時間時点でも発酵中であり、発酵終了にはほぼ１２０時間を要しているのに対して、ビワ種子の粉末を１．０％（ｗ／ｖ）添加した実施例５−３は２４時間時点で、０．００４％（ｗ／ｖ）添加した実施例５−１は４８時間で発酵がほぼ終了している。このように、ビワ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が１／５〜２／５程度に短縮されることが判る。
【実施例６】
【００４０】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．８×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．０００４％（ｗ／ｖ），０．０２％（ｗ／ｖ），０．４％（ｗ／ｖ）のビワ種子の粉末を添加して３２℃でアルコール発酵させた（実施例６−１〜３）。
【００４１】
［従来例６］
ビワ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例６−１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６）。実施例６−１〜３と従来例６の２４時間後と７２時間後の炭酸ガス発生量を表６に示すとともに、図６に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００４２】
【表６】
【００４３】
表６及び図６から明らかなように、ビワ種子の粉末を添加することにより、実施例６−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ビワ種子の粉末を添加していない従来例６の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が２．３ｇと低く、７２時間でも発酵中であるのに対して、ビワ種子の粉末を０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例６−３は２４時間時点で発酵がほぼ終了している。このように、ビワ種子の粉末の添加によって３２℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。
【実施例７】
【００４４】
オレンジ果汁培地に、初発酵母数３．７×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．０２％（ｗ／ｖ），０．０４％（ｗ／ｖ），０．４％（ｗ／ｖ）相当のビワ種子の粉末を添加して３０℃でアルコール発酵させた（実施例７−１〜３）。
【００４５】
［従来例７］
ビワ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例７−１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７）。実施例７−１〜３と従来例７の７２時間後と９６時間後及び１２０時間後の炭酸ガス発生量を表７に示すとともに、図７に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００４６】
【表７】
【００４７】
表７及び図７から明らかなように、ビワ種子の粉末を添加することにより、実施例７−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ビワ種子の粉末を添加していない従来例７の場合、７２時間時点での炭酸ガスの発生量が２．６ｇと低く、発酵終了には１２０時間を要したのに対して、ビワ種子の粉末を０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例７−３は９６時間時点で発酵が終了している。このように、ビワ種子の粉末の添加によって３０℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が４／５に短縮されることが判る。
【実施例８】
【００４８】
オレンジ果汁培地に、初発酵母数３．４×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．０４％（ｗ／ｖ），０．２％（ｗ／ｖ），０．４％（ｗ／ｖ）相当のブドウ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例８−１〜３）。
【００４９】
［従来例８］
ブドウ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例８−１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８）。実施例８−１〜３と従来例８の６０時間後と７２時間後及び１２０時間後の炭酸ガス発生量を表８に示すとともに、図８に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００５０】
【表８】
【００５１】
表８及び図８から明らかなように、ブドウ種子の粉末を添加することにより、実施例８−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ブドウ種子の粉末を添加していない従来例８の場合、６０時間時点での炭酸ガスの発生量が０．１ｇと低く、発酵終了には１２０時間を要したのに対して、ブドウ種子の粉末を０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例８−３は６０時間時点で、０．２％（ｗ／ｖ）添加した実施例８−２の場合は７２時間で発酵がほぼ終了している。このように、ブドウ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が１／２〜３／５に短縮されることが判る。
【実施例９】
【００５２】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数２．９×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．０４％（ｗ／ｖ），０．２％（ｗ／ｖ），２．０％（ｗ／ｖ）のゴマ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例９−１〜３）。
【００５３】
［従来例９］
ゴマ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例９−１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９）。実施例９−１〜３と従来例９の１２時間後と２４時間後の炭酸ガス発生量を表９に示すとともに、図９に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００５４】
【表９】
【００５５】
表９及び図９から明らかなように、ゴマ種子の粉末を添加することにより、実施例９−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ゴマ種子の粉末を添加していない従来例９の場合、１２時間時点での炭酸ガスの発生量が１．３ｇと低く、発酵終了には４８時間を要したのに対して、ゴマ種子の粉末を２．０％（ｗ／ｖ）添加した実施例９−３は２０時間時点で、０．２％（ｗ／ｖ）添加した実施例９−２及び０．０４％（ｗ／ｖ）添加した実施例９−１の場合は、ほぼ２４時間で発酵が終了している。このように、ゴマ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が２／５〜１／２に短縮されることが判る。
【実施例１０】
【００５６】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数１．０×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．２％（ｗ／ｖ），０．４％（ｗ／ｖ），２．０％（ｗ／ｖ），８．０％（ｗ／ｖ）のおろしニンニクを添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１０−１〜４）。
【００５７】
［従来例１０］
おろしニンニクを添加しなかった以外は、実施例１０−１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１０）。実施例１０−１〜４と従来例１０の１２時間後と２４時間後及び４８時間後の炭酸ガス発生量を表１０に示すとともに、図１０に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００５８】
【表１０】
【００５９】
表１０及び図１０から明らかなように、おろしニンニクを添加することによって発酵速度が向上している（実施例１０−１〜４）。例えば、おろしニンニクを添加していない従来例１０の場合、１２時間時点での炭酸ガスの発生量が４．０ｇと低く、発酵終了には１２０時間を要したのに対して、おろしニンニクを０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例１０−２と、２．０％（ｗ／ｖ）添加した実施例１０−３はそれぞれ２４時間で、０．２％（ｗ／ｖ）添加した実施例１０−１と８．０％（ｗ／ｖ）添加した実施例１０−４の場合はほぼ４８時間で発酵が終了している。このように、おろしニンニクの添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が１／５〜２／５に短縮されることが判る。また、発酵終了液を官能検査した結果、添加量によって異なるがニンニク独特の香りを呈していた。
【００６０】
なお、発酵温度が高くなるとニンニクの抗菌作用が強くなると考えられ、添加量が多すぎるとかえって発酵が抑制される効果を知見している。本発明が対象とするアルコール発酵微生物の最適発酵温度である２８℃〜３２℃の温度領域では、実施例１０−４のデータからも１０％（ｗ／ｖ）程度の添加量までは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ることが判った。
【実施例１１】
【００６１】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．３×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、ユズ種子の粉末０．２％（ｗ／ｖ）に相当する量のユズ種子の抽出処理液（２８℃，６０℃，１２０℃で抽出）を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１１−１〜３）。なお、ユズ種子の抽出処理液の調製方法は２８℃と６０℃の場合は、攪拌しながら２４時間抽出し、１２０℃の場合は１０分間抽出した。その後、それらの抽出懸濁液を０．４５μｍのメンブレンフィルターで濾過して抽出処理液とした。
【００６２】
［従来例１１］
ユズ種子の抽出処理液を添加しなかった以外は、実施例１１−１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１１）。実施例１１−１〜３と従来例１１の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量を表１１に示すとともに、図１１に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００６３】
【表１１】
【００６４】
表１１及び図１１から明らかなように、ユズ種子の抽出処理液を添加することにより、実施例１１−１〜３に示すように発酵速度が向上している。ただ、ユズ種子の抽出処理液の抽出温度が高い方がより効果的である。例えば、４８時間時点の炭酸ガス発生量をみてみると、従来例１１の場合、約６．６ｇで、１２０℃で抽出した実施例１１−３の場合は約１３．６ｇと従来例１１の約２．１倍量の炭酸ガスが発生し、発酵所要時間が大幅に短縮されることが判る。
【実施例１２】
【００６５】
グレープ果汁培地に、初発細菌数１．４×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍｌのアルコール発酵細菌（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ ｍｏｂｉｌｉｓ）と、０．００２％（ｗ／ｖ），０．０２％（ｗ／ｖ），１．０％（ｗ／ｖ）のユズ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１２−１〜３）。
【００６６】
［従来例１２］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例１２−１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１２）。実施例１２−１〜３と従来例１２の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量を表１２に示すとともに、図１２に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００６７】
【表１２】
【００６８】
表１２及び図１２から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例１２−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、発酵２４時間時点の炭酸ガス発生量をみてみると，従来例１２の場合は約１．１ｇで、添加量１．０％（ｗ／ｖ）の実施例１２−３の場合は９．５ｇと従来例１２の約８．６倍量の炭酸ガスが発生し，発酵所要時間が大幅に短縮されることが判る。
【実施例１３】
【００６９】
生コーングリッツ２８％と市販グルコアミラーゼ剤０．１％の水懸濁培地（以下、ＮＣＳ培地という）に、初発細菌数１．５×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍｌのアルコール発酵細菌（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ ｍｏｂｉｌｉｓ）と、０．０２％（ｗ／ｖ），０．２％（ｗ／ｖ），１．０％（ｗ／ｖ）のユズ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１３−１〜３）。
【００７０】
［従来例１３］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例１３−１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１３）。実施例１３−１〜３と従来例１３の７２時間後と９６時間後の炭酸ガス発生量を表１３に示すとともに、図１３に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００７１】
【表１３】
【００７２】
表１３及び図１３から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例１３−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、発酵７２時間時点の炭酸ガス発生量をみてみると、従来例１３の場合は３２．０ｇで、添加量１．０％（ｗ／ｖ）の実施例１３−３の場合は４０．２ｇと従来例１３の約１．３倍量の炭酸ガスが発生している。また、従来例１３が１２０時間時点で得られた炭酸ガス発生量が、実施例１３−３では約９０時間で得られており、ユズ種子の粉末の添加によって発酵所要時間が大幅に短縮されることが判る。
【００７３】
実施例１２及び実施例１３では、アルコール発酵細菌として、ザイモモナス属細菌を使用したが、同様にザイモバクター属細菌を使用することもできる。
【実施例１４】
【００７４】
ＮＣＳ培地に、初発酵母数３．４×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、１．０％（ｗ／ｖ），２．０％（ｗ／ｖ）のゴマ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１４−１〜２）。
【００７５】
［従来例１４］
ゴマ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例１４−１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１４）。実施例１４−１〜２と従来例１４の４８時間後と９６時間後及び１６８時間後の炭酸ガス発生量を表１４に示すとともに、図１４に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００７６】
【表１４】
【００７７】
表１４及び図１４から明らかなように、ゴマ種子の粉末を添加することにより、実施例１４−１〜２に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、発酵４８時間時点の炭酸ガス発生量をみてみると、従来例１４の場合は約１７．８ｇで、添加量２．０％（ｗ／ｖ）の実施例１４−２の場合は約２０．５ｇと従来例１４の約１．２倍量の炭酸ガスが発生している。また、従来例１４が１６８時間時点で得られた炭酸ガス発生量が、実施例１４−２では９６時間で得られており、ゴマ種子の粉末の添加によって発酵所要時間が大幅に短縮されることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
上記に詳細に説明したように、本発明にかかるアルコール発酵方法によれば、特定の農産物であるユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加してアルコール発酵を行うことにより、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、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。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。
【００７９】
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物質は、いずれも食品素材などとしても用いられている農産物であり、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。また現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【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】
酵母などのアルコール発酵微生物の発酵能は、温度，ｐＨ，糖濃度，塩濃度など諸々の因子によって影響を受けるが、中でも温度はアルコール発酵微生物の発酵能に決定的な影響を与える重要な因子である。一般に、実用的規模で使用されているアルコール発酵微生物の最適発酵温度は３３℃未満、通常２８℃〜３２℃の範囲である。アルコール発酵は発酵の進行とともに発酵熱によって原材料の液温が上昇していくが、液温が当該アルコール発酵微生物の最適発酵温度を超えると、アルコール発酵微生物は弱化して失活し、やがて死滅することとなり、発酵成績は顕著に低下する。例えば、代表的なアルコール発酵微生物である酵母（サッカロミセス属のセルビシェ／Saccharomyces cerevisiae）の最適発酵温度は２８℃〜３２℃であり、４０℃を超えると生育は極めて困難となり、６０℃では１０分〜１５分で死滅する。
【０００３】
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すという点で極めて重要である。そこで、実用的規模で使用されている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、発酵速度の向上が強く望まれている。そのために、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開発などがなされてきた。
【０００４】
一方、本発明者はショウガ根茎，ミョウガ茎葉及びグロリオサ球根などの農作物の搾汁液などを発酵培地に添加すれば酵母の発酵が促進される研究を進めており、ショウガを発酵原料に添加すれば酵母の発酵が促進されることを明らかにし、ショウガを発酵原料の一部に添加して発酵させた酒類や食酢を提供している（特許文献１，特許文献２，非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６６９１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１３１２０４号公報
【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。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とか、品質が変わるとか、雑菌汚染による被害が甚大になる可能性が高いなどの理由から、その実用化は遅々として進んでいない。また、育種によるアプローチもなされているが、品質が変わる可能性があるなどの理由で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、本発明者の提供した特許文献１，２によれば、ショウガを発酵原料に添加することによって、酵母の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。そして、本発明者の提供した手段以外には他に農産物と発酵に関する知見情報は報告されていない。
【０００８】
そこで、本発明者は農産物と発酵の関係に着目して研究を行い、特定の農産物によって、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、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】
本発明は上記課題を解決するために、アルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させるアルコール発酵方法を基本として提供し、この手段によって、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させて発酵速度を向上させる。
【００１０】
そして、アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用し、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物のアルコール発酵原料に対する添加量を０．００１〜１０％（ｗ／ｖ）とする。更に、２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させる。また、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】
【００１１】
以上記載した本発明によれば、アルコール発酵原料に、特定の農産物であるユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加してアルコール発酵を行うことにより、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、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。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、本発明は燃料用アルコールの発酵に適用して特に有用である。
【００１２】
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物質は、いずれも食品素材などとしても用いられている農産物であり、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。また現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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。
【図５】実施例５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６】実施例６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７】実施例７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８】実施例８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９】実施例９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１０】実施例１０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１１】実施例１１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１２】実施例１２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１３】実施例１３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１４】実施例１４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】
【００１４】
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最良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。
【００１５】
本発明はアルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させることに特徴を有する。アルコール発酵材料としては、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。添加する農産物としては、本発明では、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎を使用するが、今後の研究によってはこれら以外であっても農業によって生産される植物、所謂農作物であれば使用できる可能性を有している。これらの農産物を粉砕した粉砕物をそのままの状態でアルコール発酵原料に添加する。または、農産物の粉砕物を水などで抽出した懸濁液、或いは懸濁液を濾過した濾液などの抽出物をアルコール発酵原料に添加するようにしてもよい。なお、粉砕物や抽出物を１２０℃以下の温度で１０分以上加熱処理してから添加するようにしてもよい。
【００１６】
農産物の添加量は、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎から選択された農産物であれば、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、０．００１％〜１０％（ｗ／ｖ）の範囲で、農産物の種類によって設定する。
【００１７】
上記した農産物の粉砕物又はその抽出物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。なお、アルコール発酵微生物としては、現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【００１８】
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。また、アルコール飲料として使用する場合には、添加したニンニクやゴマなどの農産物の独特の風味や生理活性成分を付与することができる。
【００１９】
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】
【００２０】
オレンジ果汁培地に、それぞれ初発酵母数１×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌ，１×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍｌ，１×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、ユズ種子の粉末を０．２％（ｗ／ｖ）添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１−１〜３）。
【００２１】
［従来例１］
ユズ種子の粉末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１−１〜３）。実施例１−１〜３と従来例１−１〜３の２４時間後と９６時間後の炭酸ガス発生量を表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。
【００２２】
【表１】
【００２３】
表１及び図１から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例１−１と従来例１−１、実施例１−２と従来例１−２、実施例１−３と従来例１−３をそれぞれ対比すると、いずれも実施例１−１〜３の方が従来例１−１〜３よりも発酵速度が向上している。例えば，初発酵母数が１×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍｌと最も多い実施例１−３と従来例１−３を比較すると、ユズ種子の粉末を添加していない従来例１−３の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が２．４ｇと低く、発酵終了には９６時間を要しているのに対して、ユズ種子の粉末を添加した実施例１−３の２４時間時点での炭酸ガスの発生量は１０．９ｇであって、しかもこの時点でほぼ発酵が終了している。このように、ユズ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が１／４に短縮されることが判る。
【実施例２】
【００２４】
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、初発酵母数３．５×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００２％（ｗ／ｖ），０．０１％（ｗ／ｖ），０．０２％（ｗ／ｖ），０．１％（ｗ／ｖ），０．２％（ｗ／ｖ）のユズ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例２−１〜５）。
【００２５】
［従来例２］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例２−１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２−１〜５と従来例２の２４時間後と４２時間後の炭酸ガス発生量を表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。
【００２６】
【表２】
【００２７】
表２及び図２から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例２−１〜５に示すように添加量の多寡にかかわらず発酵速度が向上している。例えば、ユズ種子の粉末を添加していない従来例２の２４時間時点での炭酸ガスの発生量が４．２ｇに止まるのに対して、添加量が最も少ない実施例２−１の２４時間時点での炭酸ガスの発生量は２０．１ｇであって、ユズ種子の粉末を添加することによって増加している。しかも従来例２は４２時間を経過して発酵途中であるのに対し、添加量が最も多い実施例２−５では２１時間経過時点でほぼ発酵が終了している。このように、ユズ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。
【実施例３】
【００２８】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．６×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００２％（ｗ／ｖ），０．０１％（ｗ／ｖ），０．１％（ｗ／ｖ）相当のユズ種子の粉末を添加して３０℃でアルコール発酵させた（実施例３−１〜３）。
【００２９】
［従来例３］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例３−１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と従来例３の２４時間後と３６時間後及び４８時間後の炭酸ガス発生量を表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。
【００３０】
【表３】
【００３１】
表３及び図３から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例３−１〜３に示すように発酵速度が向上している。例えば、ユズ種子の粉末を添加していない従来例３の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が９．１ｇと低く、４８時間でも発酵中であるのに対して、ユズ種子の粉末を０．１％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−３は２４時間時点で、０．０１％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−２は３６時間で、０．００２％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−１は４８時間でそれぞれ発酵が終了している。このように、ユズ種子の粉末の添加によって３０℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。
【実施例４】
【００３２】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．６×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００２％（ｗ／ｖ），０．０１％（ｗ／ｖ），０．１％（ｗ／ｖ）のユズ種子の粉末を添加して３２℃でアルコール発酵させた（実施例４−１〜３）。
【００３３】
［従来例４］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例４−１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４−１〜３と従来例４の２４時間後と３６時間後及び４８時間後の炭酸ガス発生量を表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。
【００３４】
【表４】
【００３５】
表４及び図４から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例４−１〜３に示すように発酵速度が向上している。例えば、ユズ種子の粉末を添加していない従来例４の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が５．９ｇと低く、４８時間でも発酵中であるのに対して、ユズ種子の粉末を０．１％（ｗ／ｖ）添加した実施例４−３は２４時間時点で、０．０１％（ｗ／ｖ）添加した実施例４−２と、０．００２％（ｗ／ｖ）添加した実施例４−１は３６時間で発酵が終了している。このように、ユズ種子の粉末の添加によって３２℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。
【実施例５】
【００３６】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．３×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．００４％（ｗ／ｖ），０．０４％（ｗ／ｖ），１．０％（ｗ／ｖ）のビワ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例５−１〜３）。
【００３７】
［従来例５］
ビワ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例５−１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５）。実施例５−１〜３と従来例５の２４時間後と４８時間後及び９６時間後の炭酸ガス発生量を表５に示すとともに、図５に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００３８】
【表５】
【００３９】
表５及び図５から明らかなように、ビワ種子の粉末を添加することにより、実施例５−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ビワ種子の粉末を添加していない従来例５の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が３．５ｇと低く、９６時間時点でも発酵中であり、発酵終了にはほぼ１２０時間を要しているのに対して、ビワ種子の粉末を１．０％（ｗ／ｖ）添加した実施例５−３は２４時間時点で、０．００４％（ｗ／ｖ）添加した実施例５−１は４８時間で発酵がほぼ終了している。このように、ビワ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が１／５〜２／５程度に短縮されることが判る。
【実施例６】
【００４０】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．８×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．０００４％（ｗ／ｖ），０．０２％（ｗ／ｖ），０．４％（ｗ／ｖ）のビワ種子の粉末を添加して３２℃でアルコール発酵させた（実施例６−１〜３）。
【００４１】
［従来例６］
ビワ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例６−１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６）。実施例６−１〜３と従来例６の２４時間後と７２時間後の炭酸ガス発生量を表６に示すとともに、図６に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００４２】
【表６】
【００４３】
表６及び図６から明らかなように、ビワ種子の粉末を添加することにより、実施例６−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ビワ種子の粉末を添加していない従来例６の場合、２４時間時点での炭酸ガスの発生量が２．３ｇと低く、７２時間でも発酵中であるのに対して、ビワ種子の粉末を０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例６−３は２４時間時点で発酵がほぼ終了している。このように、ビワ種子の粉末の添加によって３２℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が短縮されることが判る。
【実施例７】
【００４４】
オレンジ果汁培地に、初発酵母数３．７×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．０２％（ｗ／ｖ），０．０４％（ｗ／ｖ），０．４％（ｗ／ｖ）相当のビワ種子の粉末を添加して３０℃でアルコール発酵させた（実施例７−１〜３）。
【００４５】
［従来例７］
ビワ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例７−１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７）。実施例７−１〜３と従来例７の７２時間後と９６時間後及び１２０時間後の炭酸ガス発生量を表７に示すとともに、図７に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００４６】
【表７】
【００４７】
表７及び図７から明らかなように、ビワ種子の粉末を添加することにより、実施例７−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ビワ種子の粉末を添加していない従来例７の場合、７２時間時点での炭酸ガスの発生量が２．６ｇと低く、発酵終了には１２０時間を要したのに対して、ビワ種子の粉末を０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例７−３は９６時間時点で発酵が終了している。このように、ビワ種子の粉末の添加によって３０℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が４／５に短縮されることが判る。
【実施例８】
【００４８】
オレンジ果汁培地に、初発酵母数３．４×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．０４％（ｗ／ｖ），０．２％（ｗ／ｖ），０．４％（ｗ／ｖ）相当のブドウ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例８−１〜３）。
【００４９】
［従来例８］
ブドウ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例８−１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８）。実施例８−１〜３と従来例８の６０時間後と７２時間後及び１２０時間後の炭酸ガス発生量を表８に示すとともに、図８に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００５０】
【表８】
【００５１】
表８及び図８から明らかなように、ブドウ種子の粉末を添加することにより、実施例８−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ブドウ種子の粉末を添加していない従来例８の場合、６０時間時点での炭酸ガスの発生量が０．１ｇと低く、発酵終了には１２０時間を要したのに対して、ブドウ種子の粉末を０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例８−３は６０時間時点で、０．２％（ｗ／ｖ）添加した実施例８−２の場合は７２時間で発酵がほぼ終了している。このように、ブドウ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が１／２〜３／５に短縮されることが判る。
【実施例９】
【００５２】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数２．９×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．０４％（ｗ／ｖ），０．２％（ｗ／ｖ），２．０％（ｗ／ｖ）のゴマ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例９−１〜３）。
【００５３】
［従来例９］
ゴマ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例９−１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９）。実施例９−１〜３と従来例９の１２時間後と２４時間後の炭酸ガス発生量を表９に示すとともに、図９に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００５４】
【表９】
【００５５】
表９及び図９から明らかなように、ゴマ種子の粉末を添加することにより、実施例９−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、ゴマ種子の粉末を添加していない従来例９の場合、１２時間時点での炭酸ガスの発生量が１．３ｇと低く、発酵終了には４８時間を要したのに対して、ゴマ種子の粉末を２．０％（ｗ／ｖ）添加した実施例９−３は２０時間時点で、０．２％（ｗ／ｖ）添加した実施例９−２及び０．０４％（ｗ／ｖ）添加した実施例９−１の場合は、ほぼ２４時間で発酵が終了している。このように、ゴマ種子の粉末の添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が２／５〜１／２に短縮されることが判る。
【実施例１０】
【００５６】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数１．０×１０８ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ０．２％（ｗ／ｖ），０．４％（ｗ／ｖ），２．０％（ｗ／ｖ），８．０％（ｗ／ｖ）のおろしニンニクを添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１０−１〜４）。
【００５７】
［従来例１０］
おろしニンニクを添加しなかった以外は、実施例１０−１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１０）。実施例１０−１〜４と従来例１０の１２時間後と２４時間後及び４８時間後の炭酸ガス発生量を表１０に示すとともに、図１０に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００５８】
【表１０】
【００５９】
表１０及び図１０から明らかなように、おろしニンニクを添加することによって発酵速度が向上している（実施例１０−１〜４）。例えば、おろしニンニクを添加していない従来例１０の場合、１２時間時点での炭酸ガスの発生量が４．０ｇと低く、発酵終了には１２０時間を要したのに対して、おろしニンニクを０．４％（ｗ／ｖ）添加した実施例１０−２と、２．０％（ｗ／ｖ）添加した実施例１０−３はそれぞれ２４時間で、０．２％（ｗ／ｖ）添加した実施例１０−１と８．０％（ｗ／ｖ）添加した実施例１０−４の場合はほぼ４８時間で発酵が終了している。このように、おろしニンニクの添加によって２８℃の温度域での酵母の発酵能が増強され、発酵所要時間が１／５〜２／５に短縮されることが判る。また、発酵終了液を官能検査した結果、添加量によって異なるがニンニク独特の香りを呈していた。
【００６０】
なお、発酵温度が高くなるとニンニクの抗菌作用が強くなると考えられ、添加量が多すぎるとかえって発酵が抑制される効果を知見している。本発明が対象とするアルコール発酵微生物の最適発酵温度である２８℃〜３２℃の温度領域では、実施例１０−４のデータからも１０％（ｗ／ｖ）程度の添加量までは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ることが判った。
【実施例１１】
【００６１】
ＹＰＤ培地に、初発酵母数３．３×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、ユズ種子の粉末０．２％（ｗ／ｖ）に相当する量のユズ種子の抽出処理液（２８℃，６０℃，１２０℃で抽出）を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１１−１〜３）。なお、ユズ種子の抽出処理液の調製方法は２８℃と６０℃の場合は、攪拌しながら２４時間抽出し、１２０℃の場合は１０分間抽出した。その後、それらの抽出懸濁液を０．４５μｍのメンブレンフィルターで濾過して抽出処理液とした。
【００６２】
［従来例１１］
ユズ種子の抽出処理液を添加しなかった以外は、実施例１１−１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１１）。実施例１１−１〜３と従来例１１の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量を表１１に示すとともに、図１１に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００６３】
【表１１】
【００６４】
表１１及び図１１から明らかなように、ユズ種子の抽出処理液を添加することにより、実施例１１−１〜３に示すように発酵速度が向上している。ただ、ユズ種子の抽出処理液の抽出温度が高い方がより効果的である。例えば、４８時間時点の炭酸ガス発生量をみてみると、従来例１１の場合、約６．６ｇで、１２０℃で抽出した実施例１１−３の場合は約１３．６ｇと従来例１１の約２．１倍量の炭酸ガスが発生し、発酵所要時間が大幅に短縮されることが判る。
【実施例１２】
【００６５】
グレープ果汁培地に、初発細菌数１．４×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍｌのアルコール発酵細菌（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ ｍｏｂｉｌｉｓ）と、０．００２％（ｗ／ｖ），０．０２％（ｗ／ｖ），１．０％（ｗ／ｖ）のユズ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１２−１〜３）。
【００６６】
［従来例１２］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例１２−１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１２）。実施例１２−１〜３と従来例１２の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量を表１２に示すとともに、図１２に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００６７】
【表１２】
【００６８】
表１２及び図１２から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例１２−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、発酵２４時間時点の炭酸ガス発生量をみてみると，従来例１２の場合は約１．１ｇで、添加量１．０％（ｗ／ｖ）の実施例１２−３の場合は９．５ｇと従来例１２の約８．６倍量の炭酸ガスが発生し，発酵所要時間が大幅に短縮されることが判る。
【実施例１３】
【００６９】
生コーングリッツ２８％と市販グルコアミラーゼ剤０．１％の水懸濁培地（以下、ＮＣＳ培地という）に、初発細菌数１．５×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍｌのアルコール発酵細菌（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ ｍｏｂｉｌｉｓ）と、０．０２％（ｗ／ｖ），０．２％（ｗ／ｖ），１．０％（ｗ／ｖ）のユズ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１３−１〜３）。
【００７０】
［従来例１３］
ユズ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例１３−１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１３）。実施例１３−１〜３と従来例１３の７２時間後と９６時間後の炭酸ガス発生量を表１３に示すとともに、図１３に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００７１】
【表１３】
【００７２】
表１３及び図１３から明らかなように、ユズ種子の粉末を添加することにより、実施例１３−１〜３に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、発酵７２時間時点の炭酸ガス発生量をみてみると、従来例１３の場合は３２．０ｇで、添加量１．０％（ｗ／ｖ）の実施例１３−３の場合は４０．２ｇと従来例１３の約１．３倍量の炭酸ガスが発生している。また、従来例１３が１２０時間時点で得られた炭酸ガス発生量が、実施例１３−３では約９０時間で得られており、ユズ種子の粉末の添加によって発酵所要時間が大幅に短縮されることが判る。
【００７３】
実施例１２及び実施例１３では、アルコール発酵細菌として、ザイモモナス属細菌を使用したが、同様にザイモバクター属細菌を使用することもできる。
【実施例１４】
【００７４】
ＮＣＳ培地に、初発酵母数３．４×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、１．０％（ｗ／ｖ），２．０％（ｗ／ｖ）のゴマ種子の粉末を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１４−１〜２）。
【００７５】
［従来例１４］
ゴマ種子の粉末を添加しなかった以外は、実施例１４−１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１４）。実施例１４−１〜２と従来例１４の４８時間後と９６時間後及び１６８時間後の炭酸ガス発生量を表１４に示すとともに、図１４に炭酸ガス発生量と発酵時間の関係をグラフで示す。
【００７６】
【表１４】
【００７７】
表１４及び図１４から明らかなように、ゴマ種子の粉末を添加することにより、実施例１４−１〜２に示すように添加量が増すにつれ発酵速度が向上している。例えば、発酵４８時間時点の炭酸ガス発生量をみてみると、従来例１４の場合は約１７．８ｇで、添加量２．０％（ｗ／ｖ）の実施例１４−２の場合は約２０．５ｇと従来例１４の約１．２倍量の炭酸ガスが発生している。また、従来例１４が１６８時間時点で得られた炭酸ガス発生量が、実施例１４−２では９６時間で得られており、ゴマ種子の粉末の添加によって発酵所要時間が大幅に短縮されることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
上記に詳細に説明したように、本発明にかかるアルコール発酵方法によれば、特定の農産物であるユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加してアルコール発酵を行うことにより、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、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。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。
【００７９】
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物質は、いずれも食品素材などとしても用いられている農産物であり、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。また現在、工業規模で使用されている酵母，ザイモモナス属細菌，ザイモバクター属細菌などのアルコール発酵微生物をそのまま使用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させ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、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させることにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させることを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項３】
アルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させることにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させて発酵速度を向上させることを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項４】
アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用する請求項２又は３記載のアルコール発酵方法。
【請求項５】
ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又は抽出物のアルコール発酵原料に対する添加量を０．００１〜１０％（ｗ／ｖ）とした請求項１，２，３又は４記載のアルコール発酵方法。
【請求項６】
２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させる請求項１，２，３，４又は５記載のアルコール発酵方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６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。
【請求項１】
アルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させ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、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させることにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させることを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項３】
アルコール発酵原料に、ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又はその抽出物を添加して発酵させることにより、アルコール発酵微生物の発酵能を増強させて発酵速度を向上させることを特徴とするアルコール発酵方法。
【請求項４】
アルコール発酵微生物として、酵母，ザイモモナス属細菌、又はザイモバクター属細菌を使用する請求項２又は３記載のアルコール発酵方法。
【請求項５】
ユズ種子，ビワ種子，ブドウ種子，ゴマ種子又はニンニク塊茎の粉砕物又は抽出物のアルコール発酵原料に対する添加量を０．００１〜１０％（ｗ／ｖ）とした請求項１，２，３又は４記載のアルコール発酵方法。
【請求項６】
２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させる請求項１，２，３，４又は５記載のアルコール発酵方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１２５２２９（Ｐ２０１１−１２５２２９Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４２７１（Ｐ２００９−２８４２７１）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
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