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、サンショウの粉砕物を添加して２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（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。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、サンショウの粉砕物を添加して２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（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。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、本発明者らはショウガ根茎，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】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。
【０００８】
これに対して、本発明者ら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。
【０００９】
そこで、本発明者ら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】
【００１０】
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、サンショウの粉砕物を添加して２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（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。また、より好ましくはサンショウの果皮の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）とする。
【００１１】
更に、サンショウの果皮に代えて、サンショウの種子を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上添加し、より好ましくはサンショウの種子の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）とする。また、サンショウの果皮に代えて、サンショウの果実を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．６％（ｗ／ｖ）とし、より好ましくはサンショウの果実の粉砕物の添加量を、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）とする。
【００１２】
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。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】
【００１３】
以上記載した本発明によれば、アルコール発酵原料に、サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕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。
【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サンショウは、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】
【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。
【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。
【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】
本発明はアルコール発酵原料に、サンショウ（山椒、学名：Zanthoxylum piperitum）の果皮，種子又は果実の粉砕物を添加して２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させることに特徴を有する。サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物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、抽出や加熱処理などの特別な処理をする必要性はない。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。
【００１８】
サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物の添加量は、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次の通りである。果皮の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。また、種子の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。更に、果実の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．６％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。
【００１９】
上記したサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕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や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。
【００２０】
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、添加したサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物の量によってはサンショウの有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。
【００２１】
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】
【００２２】
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、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１−１〜３）。
【００２３】
［比較例１］
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を乾物重量として１．６％（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）。
【００２４】
［従来例１］
サンショウの果皮の粉砕物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１２時間後と２４時間後の炭酸ガス発生量及び１２０時間後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。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１及び図１から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、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、実施例１−１及び実施例１−２に示すように、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始１２時間の時点において従来例１の０．５ｇを上回る１．３ｇ、１．９ｇの炭酸ガスが発生している。一方、添加量が０．４％（ｗ／ｖ）の実施例１−３場合は、発酵開始１２時間時点では、炭酸ガス発生量は０．２ｇであり、果皮の粉砕物の添加によって、むしろ発酵は抑制されているが、その後炭酸ガス発生量は増強に転じ、２４時間時点では６．１ｇとなり、従来例１の３．５ｇを上回っている。また、１２０時間時点の生成アルコール濃度は、実施例１−１〜３において差異は認められず、いずれも７．６％（ｖ／ｖ）であって従来例１の７．４％を上回っている。よって、いずれもサンショウの果皮の粉砕物の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００２７】
しかしながら、果皮の粉砕物の添加量を１．６％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例１の場合は、発酵開始２４時間時点では炭酸ガスは発生しておらず、発酵開始１２０時間時点における生成アルコール濃度は２．０％（ｖ／ｖ）に留まっており、果皮の粉砕物の添加量が一定量を超えると、逆に酵母の発酵能は抑制されていることが判る。よって、酵母の発酵能増強を期待してサンショウの果皮の粉砕物を添加する場合は、添加量を実施例１−１に示す０．０００４％（ｗ／ｖ）〜実施例１−３に示す０．４％（ｗ／ｖ）、望ましくは実施例１−１に示す０．０００４％（ｗ／ｖ）〜実施例１−２に示す０．０４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性があることを示している。
【実施例２】
【００２８】
ＹＰＤ培地に、初発菌数３．５×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して３２℃で発酵させた（実施例２−１〜２）。
【００２９】
［従来例２］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例２−１〜２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２−１〜２と従来例２の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び９６時間後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。
【００３０】
【表２】
【００３１】
実施例２−１〜２は、実施例１−１〜２における発酵温度２８℃を３２℃に変更したものであるが、表２及び図２から明らかなように、発酵温度に影響を受けることなく、サンショウの果皮の粉砕物を添加することにより、酵母の発酵能が増強され、発酵速度が向上している。例えば、サンショウの果皮の粉砕物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３．１ｇに留まるのに対して、添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例２−１の２４時間時点における炭酸ガスの発生量は８．３ｇであって、サンショウの果皮の粉砕物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９６時間を経過して発酵途中で、生成アルコール濃度は６．６％であるのに対し、添加量が０．０４％（ｗ／ｖ）の実施例２−２では２８時間経過時点で、添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例２−１では７２時間経過時点で、発酵はほぼ終了し、９６時間時点の生成アルコール濃度は共に７．５％（ｖ／ｖ）が得られている。このように、サンショウの果皮の粉砕物の添加によって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３】
【００３２】
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、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例３−１〜２）。
【００３３】
［従来例３］
サンショウの果皮の粉末を添加しなかった以外は、実施例３−１〜２と同一条件でアルコール発酵させた（従来例３）。実施例３−１〜２と従来例３の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後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。
【００３４】
【表３】
【００３５】
実施例３−１〜２は、実施例１−１〜２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３及び図３から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加した実施例３−１〜２はザイモモナス属細菌の発酵能が増強されることが判る。即ち、発酵開始２４時間時点における炭酸ガス発生量は、サンショウの果皮の粉砕物を添加していない従来例３が１．２ｇであるのに対して、サンショウの果皮の粉砕物を０．０００４％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−１、及び０．０４％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−２はそれぞれ３．５ｇ、７．３ｇであって、それぞれ従来例３の約３倍、約６倍の炭酸ガスが発生している。特に添加量が０．０４％（ｗ／ｖ）の実施例３−２の場合は３６時間で発酵はほぼ終了するなど、ザイモモナス属細菌の発酵能は顕著に増強されている。
【００３６】
７２時間後の生成アルコール濃度は、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例３−１、０．０４％（ｗ／ｖ）の実施例３−２ともに従来例３と同じ７．９％（ｖ／ｖ）を達成しており、いずれも果皮の粉砕物の添加によって、ザイモモナス属細菌の発酵能が増強されている。
【実施例４】
【００３７】
グルコース濃度８．７％のＹＰＤ培地に、初発菌数３．９×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌのザイモバクター属細菌（Zymobacter palmae）と、乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）もしくは０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例４−１〜２）。
【００３８】
［従来例４］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例４−１〜２と同一条件でアルコール発酵させた（従来例４）。実施例４−１〜２と従来例４の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び９６時間後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。
【００３９】
【表４】
【００４０】
実施例４−１〜２は、アルコール発酵微生物を実施例１−１〜２における酵母からザイモバクター属細菌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、サンショウの果皮の粉砕物を実施例４−１の０．０００４％（ｗ／ｖ）、実施例４−２の０．０４％（ｗ／ｖ）添加するとザイモバクター属細菌の発酵能が顕著に増強されることが判る。特に、添加量を実施例４−２の０．０４％（ｗ／ｖ）とした場合は、発酵開始２４時間の時点で２．１ｇの炭酸ガスが発生し、同時点における従来例４の炭酸ガス発生量０．６ｇの３倍以上の炭酸ガスが発生している。更に、９６時間時点の生成アルコール濃度も従来例４の２．０％（ｖ／ｖ）に対して、５．１％（ｖ／ｖ）の高い値が得られている。
【実施例５】
【００４１】
オレンジ果汁培地に、初発菌数３．７×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例５−１〜３）。
【００４２】
［比較例５］
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を乾物重量として１．６％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例５−１〜３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５）。
【００４３】
［従来例５］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例５−１〜３と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、比較例５と従来例５の９６時間後と１２０時間後の炭酸ガス発生量及び１４４時間後の生成アルコール濃度を表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。
【００４４】
【表５】
【００４５】
実施例５−１〜３は、アルコール発酵を行う培地を実施例１−１〜３におけるＹＰＤ培地からオレンジ果汁培地に変更したものである。表５及び図５から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、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、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）と最も少ない実施例５−１では、発酵開始９６時間時点における炭酸ガス発生量は３．８ｇであり、従来例５の３．６ｇを僅かに上回る量である。また、果皮の粉砕物の添加量が０．０４％（ｗ／ｖ）の実施例５−２と、０．４％（ｗ／ｖ）の実施例５−３では、発酵開始９６時間の時点における炭酸ガス発生量は６．０ｇ、５．３ｇであり、従来例５の３．６ｇを大きく上回る量である。また、１４４時間時点の生成アルコール濃度は、実施例５−１〜３において差異は認められず、５．８％（ｖ／ｖ）、５．９％（ｖ／ｖ）であって、従来例５の５．７％を上回っている。よって、いずれもサンショウの果皮の粉砕物の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００４６】
一方、添加量が１．６％（ｗ／ｖ）の比較例５の場合は、発酵開始９６時間時点における炭酸ガス発生量は０．５ｇに留まっており、果皮の粉砕物の添加によって、逆に酵母の発酵能は顕著に抑制されていることが判る。よって、酵母の発酵能増強を期待してサンショウの果皮の粉砕物を添加する場合は、添加量を実施例５−１に示す０．０００４％（ｗ／ｖ）〜実施例５−３に示す０．４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性があることを示している。
【実施例６】
【００４７】
ＹＰＤ培地に、初発菌数２．８×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．００３％（ｗ／ｖ）、０．０３％（ｗ／ｖ）、０．３％（ｗ／ｖ）、１．６％（ｗ／ｖ）のサンショウの種子の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例６−１〜５）。
【００４８】
［従来例６］
サンショウの種子の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例６−１〜５と同一条件でアルコール発酵させた（従来例６）。実施例６−１〜５と従来例６の１６時間後と２４時間後の炭酸ガス発生量及び９６時間後の生成アルコール濃度を表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。
【００４９】
【表６】
【００５０】
実施例６−１〜５は、実施例１−１におけるサンショウの果皮の粉砕物に代えて、サンショウの種子の粉砕物を添加するとともに、その添加量を変化させたものである。表６及び図６から明らかなように、サンショウの種子の粉砕物を添加した場合にも添加量が増すに従って酵母の発酵能は増強されることが判る。即ち、発酵開始１６時間時点の炭酸ガス発生量は、種子の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例６−１で３．９ｇ、０．００３％（ｗ／ｖ）の実施例６−２で５．３ｇ、０．０３％（ｗ／ｖ）の実施例６−３で８．０ｇ、０．３％（ｗ／ｖ）の実施例６−４で９．９ｇであり、１．６％（ｗ／ｖ）の実施例６−５では１１．４ｇであって、いずれも従来例６の１．６ｇを大きく上回り、その増加傾向は添加量に比例している。しかも、従来例６が９６時間でも未だ発酵が完全には終了していないのに対して、添加量が０．３％（ｗ／ｖ）の実施例６−４と１．６％（ｗ／ｖ）の実施例６−５の場合は２０時間で、０．０３％（ｗ／ｖ）の実施例６−３の場合は２４時間で、０．００３％（ｗ／ｖ）の実施例６−２の場合は４８時間で、最も少ない０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例６−１でも７２時間で発酵が終了しており、サンショウの種子の粉砕物添加によって発酵時間が顕著に短縮されることが判る。
【００５１】
また、種子の粉砕物を添加する場合は、添加量を多くしても発酵能は阻害されないこと、及び添加量が０．３％（ｗ／ｖ）の実施例６−４と１．６％（ｗ／ｖ）の実施例６−５では発酵終了に要する時間に大差はないことも判明した。そのため、酵母の発酵能の増強を期待して種子の粉砕物を添加する際の添加量は０．０００４％（ｗ／ｖ）以上、望ましく０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）の範囲に設定すればよい。
【実施例７】
【００５２】
生コーングリッツ３０％と市販のリゾプス起源のグルコアミラーゼ剤０．１％の水懸濁培地に、初発菌数３．１×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として、０．３％（ｗ／ｖ）、１．６％（ｗ／ｖ）、のサンショウの種子の粉砕物を添加して、加熱することなくそのまま発酵させるＮＣＳ培地で、３２℃でアルコール発酵させた（実施例７−１〜２）。
【００５３】
［従来例７］
サンショウの種子の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例７−１〜２と同一条件でアルコール発酵させた（従来例７）。実施例７−１〜２と従来例７の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び１２０時間後の生成アルコール濃度を表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。
【００５４】
【表７】
【００５５】
実施例７−１〜２は、サンショウの種子の粉砕物を添加するとともに、実施例６−４，５におけるＹＰＤ培地を生コーングリッツを原料とするＮＣＳ培地に変更し、又発酵温度２８℃を３２℃に変更したものである。表７及び図７から明らかなように、発酵温度に影響を受けることなく、サンショウの種子の粉砕物を添加することにより、酵母の発酵能が増強され、発酵速度が向上している。即ち、発酵開始４８時間時点の炭酸ガス発生量は、サンショウの種子の添加量が０．３％（ｗ／ｖ）の実施例７−１で２１．１ｇ、１．６％（ｗ／ｖ）の実施例７−２で２３．０ｇといずれも従来例７の２０．０ｇを上回っている。しかも、１２０時間時点の生成アルコール濃度も、０．３％（ｗ／ｖ）の実施例７−１の場合は１４．０％（ｖ／ｖ）、１．６％（ｗ／ｖ）の実施例７−２の場合は１４．４％（ｖ／ｖ）と、従来例７の１３．６％（ｖ／ｖ）を上回っている。従って、ＮＣＳ培地での酵母の発酵能の増強を期待してサンショウの種子の粉砕物を添加する際の添加量は０．３％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）の範囲に設定すればよいことを示している。
【実施例８】
【００５６】
ＹＰＤ培地に、初発菌数３．１×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として０．０００１％（ｗ／ｖ）、０．００１％（ｗ／ｖ）、０．１％（ｗ／ｖ）、０．３％（ｗ／ｖ）、０．６％（ｗ／ｖ）のサンショウの果実の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例８−１〜５）。
【００５７】
［従来例８］
サンショウの果実の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例８−１〜５と同一条件でアルコール発酵させた（従来例８）。実施例８−１〜５と従来例８の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び９６時間後の生成アルコール濃度を表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。
【００５８】
【表８】
【００５９】
実施例８−１〜５は、サンショウの果皮の粉砕物に代えて、サンショウの果実の粉砕物を添加したものである。表８及び図８から明らかなように、サンショウの果実の粉砕物を添加すると、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、添加量が０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）の範囲にある実施例８−１〜４では、添加量が増えるに従って、酵母の発酵能は増強される傾向にある。一方、添加量が０．６％（ｗ／ｖ）の実施例８−５場合は、発酵開始２４時間時点では、炭酸ガス発生量は０．４ｇであり、果実の粉砕物の添加によって、むしろ発酵は抑制されているが、その後増強に転じ、４８時間時点では１４．４ｇとなり、従来例８の９．３ｇを上回っている。また、９６時間時点の生成アルコール濃度は、実施例８−１〜５において差異は認められず、いずれも７．５％（ｖ／ｖ）であって従来例８の７．２％（ｖ／ｖ）を上回っている。よって、いずれもサンショウの果実の粉砕物の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００６０】
また、従来例８が９６時間時点でも未だ発酵が完全には終了していないのに対して、添加量が０．１％（ｗ／ｖ）の実施例８−３と０．３％（ｗ／ｖ）の実施例８−４の場合は、３２時間で発酵がほぼ終了している。このことは、酵母の発酵能の増強を期待してサンショウの果実の粉砕物を添加する場合は０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．６％（ｗ／ｖ）、望ましくは０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）の範囲に設定すればよいことを示している。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
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、サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕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。
【００６２】
また、本発明において微生物の発酵能力増強作用のある物質として使用されるサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物は、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、本発明者らはショウガ根茎，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】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。
【０００８】
これに対して、本発明者ら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。
【０００９】
そこで、本発明者ら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】
【００１０】
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、サンショウの粉砕物を添加して２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（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。また、より好ましくはサンショウの果皮の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）とする。
【００１１】
更に、サンショウの果皮に代えて、サンショウの種子を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上添加し、より好ましくはサンショウの種子の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）とする。また、サンショウの果皮に代えて、サンショウの果実を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．６％（ｗ／ｖ）とし、より好ましくはサンショウの果実の粉砕物の添加量を、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）とする。
【００１２】
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。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】
【００１３】
以上記載した本発明によれば、アルコール発酵原料に、サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕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。
【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サンショウは、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】
【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。
【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。
【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】
本発明はアルコール発酵原料に、サンショウ（山椒、学名：Zanthoxylum piperitum）の果皮，種子又は果実の粉砕物を添加して２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させることに特徴を有する。サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物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、抽出や加熱処理などの特別な処理をする必要性はない。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。
【００１８】
サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物の添加量は、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次の通りである。果皮の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．４％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。また、種子の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上、より好ましくは０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。更に、果実の粉砕物の場合は乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．６％（ｗ／ｖ）、より好ましくは０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）の範囲の添加量に設定する。
【００１９】
上記したサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕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や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。
【００２０】
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、添加したサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物の量によってはサンショウの有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。
【００２１】
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】
【００２２】
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、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例１−１〜３）。
【００２３】
［比較例１］
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を乾物重量として１．６％（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）。
【００２４】
［従来例１］
サンショウの果皮の粉砕物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１２時間後と２４時間後の炭酸ガス発生量及び１２０時間後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。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１及び図１から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、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、実施例１−１及び実施例１−２に示すように、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）の場合は、発酵開始１２時間の時点において従来例１の０．５ｇを上回る１．３ｇ、１．９ｇの炭酸ガスが発生している。一方、添加量が０．４％（ｗ／ｖ）の実施例１−３場合は、発酵開始１２時間時点では、炭酸ガス発生量は０．２ｇであり、果皮の粉砕物の添加によって、むしろ発酵は抑制されているが、その後炭酸ガス発生量は増強に転じ、２４時間時点では６．１ｇとなり、従来例１の３．５ｇを上回っている。また、１２０時間時点の生成アルコール濃度は、実施例１−１〜３において差異は認められず、いずれも７．６％（ｖ／ｖ）であって従来例１の７．４％を上回っている。よって、いずれもサンショウの果皮の粉砕物の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００２７】
しかしながら、果皮の粉砕物の添加量を１．６％（ｗ／ｖ）と更に多くした比較例１の場合は、発酵開始２４時間時点では炭酸ガスは発生しておらず、発酵開始１２０時間時点における生成アルコール濃度は２．０％（ｖ／ｖ）に留まっており、果皮の粉砕物の添加量が一定量を超えると、逆に酵母の発酵能は抑制されていることが判る。よって、酵母の発酵能増強を期待してサンショウの果皮の粉砕物を添加する場合は、添加量を実施例１−１に示す０．０００４％（ｗ／ｖ）〜実施例１−３に示す０．４％（ｗ／ｖ）、望ましくは実施例１−１に示す０．０００４％（ｗ／ｖ）〜実施例１−２に示す０．０４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性があることを示している。
【実施例２】
【００２８】
ＹＰＤ培地に、初発菌数３．５×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して３２℃で発酵させた（実施例２−１〜２）。
【００２９】
［従来例２］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例２−１〜２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２−１〜２と従来例２の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び９６時間後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。
【００３０】
【表２】
【００３１】
実施例２−１〜２は、実施例１−１〜２における発酵温度２８℃を３２℃に変更したものであるが、表２及び図２から明らかなように、発酵温度に影響を受けることなく、サンショウの果皮の粉砕物を添加することにより、酵母の発酵能が増強され、発酵速度が向上している。例えば、サンショウの果皮の粉砕物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３．１ｇに留まるのに対して、添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例２−１の２４時間時点における炭酸ガスの発生量は８．３ｇであって、サンショウの果皮の粉砕物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９６時間を経過して発酵途中で、生成アルコール濃度は６．６％であるのに対し、添加量が０．０４％（ｗ／ｖ）の実施例２−２では２８時間経過時点で、添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例２−１では７２時間経過時点で、発酵はほぼ終了し、９６時間時点の生成アルコール濃度は共に７．５％（ｖ／ｖ）が得られている。このように、サンショウの果皮の粉砕物の添加によって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３】
【００３２】
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、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例３−１〜２）。
【００３３】
［従来例３］
サンショウの果皮の粉末を添加しなかった以外は、実施例３−１〜２と同一条件でアルコール発酵させた（従来例３）。実施例３−１〜２と従来例３の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び７２時間後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。
【００３４】
【表３】
【００３５】
実施例３−１〜２は、実施例１−１〜２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３及び図３から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加した実施例３−１〜２はザイモモナス属細菌の発酵能が増強されることが判る。即ち、発酵開始２４時間時点における炭酸ガス発生量は、サンショウの果皮の粉砕物を添加していない従来例３が１．２ｇであるのに対して、サンショウの果皮の粉砕物を０．０００４％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−１、及び０．０４％（ｗ／ｖ）添加した実施例３−２はそれぞれ３．５ｇ、７．３ｇであって、それぞれ従来例３の約３倍、約６倍の炭酸ガスが発生している。特に添加量が０．０４％（ｗ／ｖ）の実施例３−２の場合は３６時間で発酵はほぼ終了するなど、ザイモモナス属細菌の発酵能は顕著に増強されている。
【００３６】
７２時間後の生成アルコール濃度は、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例３−１、０．０４％（ｗ／ｖ）の実施例３−２ともに従来例３と同じ７．９％（ｖ／ｖ）を達成しており、いずれも果皮の粉砕物の添加によって、ザイモモナス属細菌の発酵能が増強されている。
【実施例４】
【００３７】
グルコース濃度８．７％のＹＰＤ培地に、初発菌数３．９×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌのザイモバクター属細菌（Zymobacter palmae）と、乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）もしくは０．０４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例４−１〜２）。
【００３８】
［従来例４］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例４−１〜２と同一条件でアルコール発酵させた（従来例４）。実施例４−１〜２と従来例４の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び９６時間後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。
【００３９】
【表４】
【００４０】
実施例４−１〜２は、アルコール発酵微生物を実施例１−１〜２における酵母からザイモバクター属細菌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、サンショウの果皮の粉砕物を実施例４−１の０．０００４％（ｗ／ｖ）、実施例４−２の０．０４％（ｗ／ｖ）添加するとザイモバクター属細菌の発酵能が顕著に増強されることが判る。特に、添加量を実施例４−２の０．０４％（ｗ／ｖ）とした場合は、発酵開始２４時間の時点で２．１ｇの炭酸ガスが発生し、同時点における従来例４の炭酸ガス発生量０．６ｇの３倍以上の炭酸ガスが発生している。更に、９６時間時点の生成アルコール濃度も従来例４の２．０％（ｖ／ｖ）に対して、５．１％（ｖ／ｖ）の高い値が得られている。
【実施例５】
【００４１】
オレンジ果汁培地に、初発菌数３．７×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）のサンショウの果皮の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例５−１〜３）。
【００４２】
［比較例５］
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を乾物重量として１．６％（ｗ／ｖ）とした以外は、実施例５−１〜３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５）。
【００４３】
［従来例５］
サンショウの果皮の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例５−１〜３と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、比較例５と従来例５の９６時間後と１２０時間後の炭酸ガス発生量及び１４４時間後の生成アルコール濃度を表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。
【００４４】
【表５】
【００４５】
実施例５−１〜３は、アルコール発酵を行う培地を実施例１−１〜３におけるＹＰＤ培地からオレンジ果汁培地に変更したものである。表５及び図５から明らかなように、サンショウの果皮の粉砕物を添加すると、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、果皮の粉砕物の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）と最も少ない実施例５−１では、発酵開始９６時間時点における炭酸ガス発生量は３．８ｇであり、従来例５の３．６ｇを僅かに上回る量である。また、果皮の粉砕物の添加量が０．０４％（ｗ／ｖ）の実施例５−２と、０．４％（ｗ／ｖ）の実施例５−３では、発酵開始９６時間の時点における炭酸ガス発生量は６．０ｇ、５．３ｇであり、従来例５の３．６ｇを大きく上回る量である。また、１４４時間時点の生成アルコール濃度は、実施例５−１〜３において差異は認められず、５．８％（ｖ／ｖ）、５．９％（ｖ／ｖ）であって、従来例５の５．７％を上回っている。よって、いずれもサンショウの果皮の粉砕物の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００４６】
一方、添加量が１．６％（ｗ／ｖ）の比較例５の場合は、発酵開始９６時間時点における炭酸ガス発生量は０．５ｇに留まっており、果皮の粉砕物の添加によって、逆に酵母の発酵能は顕著に抑制されていることが判る。よって、酵母の発酵能増強を期待してサンショウの果皮の粉砕物を添加する場合は、添加量を実施例５−１に示す０．０００４％（ｗ／ｖ）〜実施例５−３に示す０．４％（ｗ／ｖ）の範囲に設定する必要性があることを示している。
【実施例６】
【００４７】
ＹＰＤ培地に、初発菌数２．８×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として０．０００４％（ｗ／ｖ）、０．００３％（ｗ／ｖ）、０．０３％（ｗ／ｖ）、０．３％（ｗ／ｖ）、１．６％（ｗ／ｖ）のサンショウの種子の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例６−１〜５）。
【００４８】
［従来例６］
サンショウの種子の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例６−１〜５と同一条件でアルコール発酵させた（従来例６）。実施例６−１〜５と従来例６の１６時間後と２４時間後の炭酸ガス発生量及び９６時間後の生成アルコール濃度を表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。
【００４９】
【表６】
【００５０】
実施例６−１〜５は、実施例１−１におけるサンショウの果皮の粉砕物に代えて、サンショウの種子の粉砕物を添加するとともに、その添加量を変化させたものである。表６及び図６から明らかなように、サンショウの種子の粉砕物を添加した場合にも添加量が増すに従って酵母の発酵能は増強されることが判る。即ち、発酵開始１６時間時点の炭酸ガス発生量は、種子の添加量が０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例６−１で３．９ｇ、０．００３％（ｗ／ｖ）の実施例６−２で５．３ｇ、０．０３％（ｗ／ｖ）の実施例６−３で８．０ｇ、０．３％（ｗ／ｖ）の実施例６−４で９．９ｇであり、１．６％（ｗ／ｖ）の実施例６−５では１１．４ｇであって、いずれも従来例６の１．６ｇを大きく上回り、その増加傾向は添加量に比例している。しかも、従来例６が９６時間でも未だ発酵が完全には終了していないのに対して、添加量が０．３％（ｗ／ｖ）の実施例６−４と１．６％（ｗ／ｖ）の実施例６−５の場合は２０時間で、０．０３％（ｗ／ｖ）の実施例６−３の場合は２４時間で、０．００３％（ｗ／ｖ）の実施例６−２の場合は４８時間で、最も少ない０．０００４％（ｗ／ｖ）の実施例６−１でも７２時間で発酵が終了しており、サンショウの種子の粉砕物添加によって発酵時間が顕著に短縮されることが判る。
【００５１】
また、種子の粉砕物を添加する場合は、添加量を多くしても発酵能は阻害されないこと、及び添加量が０．３％（ｗ／ｖ）の実施例６−４と１．６％（ｗ／ｖ）の実施例６−５では発酵終了に要する時間に大差はないことも判明した。そのため、酵母の発酵能の増強を期待して種子の粉砕物を添加する際の添加量は０．０００４％（ｗ／ｖ）以上、望ましく０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）の範囲に設定すればよい。
【実施例７】
【００５２】
生コーングリッツ３０％と市販のリゾプス起源のグルコアミラーゼ剤０．１％の水懸濁培地に、初発菌数３．１×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として、０．３％（ｗ／ｖ）、１．６％（ｗ／ｖ）、のサンショウの種子の粉砕物を添加して、加熱することなくそのまま発酵させるＮＣＳ培地で、３２℃でアルコール発酵させた（実施例７−１〜２）。
【００５３】
［従来例７］
サンショウの種子の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例７−１〜２と同一条件でアルコール発酵させた（従来例７）。実施例７−１〜２と従来例７の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び１２０時間後の生成アルコール濃度を表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。
【００５４】
【表７】
【００５５】
実施例７−１〜２は、サンショウの種子の粉砕物を添加するとともに、実施例６−４，５におけるＹＰＤ培地を生コーングリッツを原料とするＮＣＳ培地に変更し、又発酵温度２８℃を３２℃に変更したものである。表７及び図７から明らかなように、発酵温度に影響を受けることなく、サンショウの種子の粉砕物を添加することにより、酵母の発酵能が増強され、発酵速度が向上している。即ち、発酵開始４８時間時点の炭酸ガス発生量は、サンショウの種子の添加量が０．３％（ｗ／ｖ）の実施例７−１で２１．１ｇ、１．６％（ｗ／ｖ）の実施例７−２で２３．０ｇといずれも従来例７の２０．０ｇを上回っている。しかも、１２０時間時点の生成アルコール濃度も、０．３％（ｗ／ｖ）の実施例７−１の場合は１４．０％（ｖ／ｖ）、１．６％（ｗ／ｖ）の実施例７−２の場合は１４．４％（ｖ／ｖ）と、従来例７の１３．６％（ｖ／ｖ）を上回っている。従って、ＮＣＳ培地での酵母の発酵能の増強を期待してサンショウの種子の粉砕物を添加する際の添加量は０．３％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）の範囲に設定すればよいことを示している。
【実施例８】
【００５６】
ＹＰＤ培地に、初発菌数３．１×１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌの酵母と、それぞれ乾物重量として０．０００１％（ｗ／ｖ）、０．００１％（ｗ／ｖ）、０．１％（ｗ／ｖ）、０．３％（ｗ／ｖ）、０．６％（ｗ／ｖ）のサンショウの果実の粉砕物を添加して２８℃でアルコール発酵させた（実施例８−１〜５）。
【００５７】
［従来例８］
サンショウの果実の粉砕物を添加しなかった以外は、実施例８−１〜５と同一条件でアルコール発酵させた（従来例８）。実施例８−１〜５と従来例８の２４時間後と４８時間後の炭酸ガス発生量及び９６時間後の生成アルコール濃度を表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。
【００５８】
【表８】
【００５９】
実施例８−１〜５は、サンショウの果皮の粉砕物に代えて、サンショウの果実の粉砕物を添加したものである。表８及び図８から明らかなように、サンショウの果実の粉砕物を添加すると、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、添加量が０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）の範囲にある実施例８−１〜４では、添加量が増えるに従って、酵母の発酵能は増強される傾向にある。一方、添加量が０．６％（ｗ／ｖ）の実施例８−５場合は、発酵開始２４時間時点では、炭酸ガス発生量は０．４ｇであり、果実の粉砕物の添加によって、むしろ発酵は抑制されているが、その後増強に転じ、４８時間時点では１４．４ｇとなり、従来例８の９．３ｇを上回っている。また、９６時間時点の生成アルコール濃度は、実施例８−１〜５において差異は認められず、いずれも７．５％（ｖ／ｖ）であって従来例８の７．２％（ｖ／ｖ）を上回っている。よって、いずれもサンショウの果実の粉砕物の添加によって、酵母の発酵能が増強されている。
【００６０】
また、従来例８が９６時間時点でも未だ発酵が完全には終了していないのに対して、添加量が０．１％（ｗ／ｖ）の実施例８−３と０．３％（ｗ／ｖ）の実施例８−４の場合は、３２時間で発酵がほぼ終了している。このことは、酵母の発酵能の増強を期待してサンショウの果実の粉砕物を添加する場合は０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．６％（ｗ／ｖ）、望ましくは０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）の範囲に設定すればよいことを示している。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
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、サンショウの果皮，種子又は果実の粉砕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。
【００６２】
また、本発明において微生物の発酵能力増強作用のある物質として使用されるサンショウの果皮，種子又は果実の粉砕物は、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、サンショウの粉砕物を添加して２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、
サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（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】
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）とした請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項３】
サンショウの果皮に代えて、サンショウの種子を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上添加する請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項４】
サンショウの種子の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）とした請求項３記載のアルコール発酵方法。
【請求項５】
サンショウの果皮に代えて、サンショウの果実を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．６％（ｗ／ｖ）とした請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項６】
サンショウの果実の粉砕物の添加量を、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）とした請求項５記載のアルコール発酵方法。
【請求項７】
サンショウ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請求項１，２，３，４，５又は６記載のアルコール発酵方法。
【請求項８】
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１，２，３，４，５，６又は７記載のアルコール発酵方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８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、サンショウの粉砕物を添加して２８℃〜３２℃の温度領域で発酵させるアルコール発酵方法であって、
サンショウとして、サンショウの果皮を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（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】
サンショウの果皮の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜０．０４％（ｗ／ｖ）とした請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項３】
サンショウの果皮に代えて、サンショウの種子を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００４％（ｗ／ｖ）以上添加する請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項４】
サンショウの種子の粉砕物の添加量を、０．０００４％（ｗ／ｖ）〜１．６％（ｗ／ｖ）とした請求項３記載のアルコール発酵方法。
【請求項５】
サンショウの果皮に代えて、サンショウの果実を使用するとともに、その粉砕物のアルコール発酵原料に対する添加量を乾物重量として、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．６％（ｗ／ｖ）とした請求項１記載のアルコール発酵方法。
【請求項６】
サンショウの果実の粉砕物の添加量を、０．０００１％（ｗ／ｖ）〜０．３％（ｗ／ｖ）とした請求項５記載のアルコール発酵方法。
【請求項７】
サンショウ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請求項１，２，３，４，５又は６記載のアルコール発酵方法。
【請求項８】
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１，２，３，４，５，６又は７記載のアルコール発酵方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１２５１８６（Ｐ２０１２−１２５１８６Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９８３６（Ｐ２０１０−２７９８３６）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【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２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]