高純度Ｌ乳酸の製造方法
【課題】 蒸気滅菌を行わないことにより、設備コストを低下させ、生産コストの安い高純度のＬ乳酸を製造する方法を提供する。
【解決手段】 蒸気滅菌しない開放系で、有機性廃棄物にＬ乳酸を生産する乳酸菌を廃棄物に含まれる常在菌に対し有効な濃度比で多量に添加する。
【解決手段】 蒸気滅菌しない開放系で、有機性廃棄物にＬ乳酸を生産する乳酸菌を廃棄物に含まれる常在菌に対し有効な濃度比で多量に添加する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有機性廃棄物に微生物を作用させて、Ｌ乳酸を高い純度で製造する方法に関する。従って、本発明は、Ｌ乳酸を原料とするポリ乳酸やポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）といった生分解性プラスチックの生産に関する産業分野で有効に利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】Ｌ乳酸は一般には発酵法により生産されており、発酵法では特定の微生物が用いられるため、他の菌を殺す必要があって、発酵系の蒸気滅菌が行われている。この蒸気滅菌を適用する従来の発酵タンクは、一旦全ての常在菌を殺菌後、特定の菌を入れるため、耐圧性を有する頑丈な容器になり、更には付属設備もあってその操作が容易でないので、設備コストを上げる要因となっており、これはＬ乳酸の製造方法においても同様である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｌ乳酸は、生分解性プラスチックであるポリ乳酸の原料であるので、現在及び将来に渡ってＬ乳酸の大きな需要が期待されている。このＬ乳酸の大きな需要に答えるためには、Ｌ乳酸の生産コストを引き下げる必要がある。また、２１世紀に焼酎蒸留粕の海洋投棄が前面禁止になり、焼酎蒸留粕の廉価で効率的な処理技術と共にそれを有用物質に変換する技術が求められていた。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、蒸気滅菌を行わないことにより、設備コストを低下させ、生産コストの安い高純度のＬ乳酸を製造する方法を提供することを目的とする。併せて、芋焼酎蒸留粕の有効利用を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に係る高純度Ｌ乳酸の製造方法は、蒸気滅菌しない開放系で、有機性廃棄物にＬ乳酸を生産する乳酸菌（以下Ｌ乳酸菌という）を廃棄物に含まれる常在菌に対し有効な濃度比で多量に添加している。これによって、従来のように耐圧性を有する頑丈な容器は不要となる。また、本発明に係る高純度Ｌ乳酸の製造方法においては、前記有機性廃棄物に芋焼酎蒸留粕を用いることが好ましいが、その他の有機性廃棄物であっても本発明は適用される。前記Ｌ乳酸菌の常在菌に対する有効な濃度比は、例えば、常在菌１に対して１０倍以上のＬ乳酸菌を使用するのが好ましく、更により好ましくは、常在菌１に対してＬ乳酸菌が１００倍〜２０００倍であることが好ましく、これによって、製造したＬ乳酸とＤ乳酸中、これらの合計中のＬ乳酸の割合が更に増加し、より純度の高いＬ乳酸の製造が可能となる。これは１００倍以上の方がよりＬ乳酸菌が支配し易く２０００倍より多くても無駄なためである。
【０００５】なお、Ｌ乳酸菌としては、例えば、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属の乳酸菌、ラクトバシラス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属のａｇｉｌｉｓ，ａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ，ａｎｉｍａｌｉｓ，ａｖｉａｌｉｕｓ，ｂａｖａｌｉｃｕｓ，ｃａｓｅｌ，ｄｅｘｔｒｉｎｉｃｕｓ，ｍａｌｔａｌｏｍｉｃｕｓ，ｍｕｌｉｎｕｓ，ｐａｒａｃａｓｅｌ，ｒｈａｍｕｎｏｓｕｓ，ｒｕｍｉｎｕｓ，ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ，ｓｈａｒｐｅａｅ等があり、これらの何れか１又は２以上を使用することになる。
【０００６】なお、前記有機性廃棄物に、必要に応じて糖を添加することが好ましく、これによって、効率的に乳酸菌を増加させ、乳酸の製造を促進できる働きがある。
【０００７】次に、高純度Ｌ乳酸の製造方法の発明の経緯について説明する。一般に乳酸菌は栄養要求性が複雑であり、単純な培地では培養は難しい。しかし、栄養状態さえ良好であれば、乳酸菌は増殖速度が速く、系の中で優先種になりやすい。一般に乳酸菌はラセミ体の乳酸、すなわちＬ型とＤ型の混在した光学不活性な乳酸を生成するものが多い。高品質なポリ乳酸を生成するためにはＬ型（Ｌ乳酸）あるいはＤ型（Ｄ乳酸）のみの乳酸が必要であるが、蒸気滅菌をしない開放系で自然な乳酸菌を使った乳酸発酵ではラセミ体の乳酸が主に生産されることが多い。そこで、本発明者は、有機性廃棄物に自然に存在している常在菌の濃度を基準に、これよりもある割合で多くのＬ乳酸菌を添加すれば、添加された多くのＬ乳酸菌で系内が支配されて発酵が進むことを見いだした。本発明においては、常在菌の菌濃度である１ｍＬあたり１×１０3 〜１０6 個に対して１０倍以上で任意の割合のＬ乳酸を生産する乳酸菌を添加し、初期菌体濃度の差を利用してＬ乳酸菌を系の優先種とするのである。
【０００８】即ち、乳酸菌は栄養要求性があり、単純な培地では培養できない。本来、栄養豊富な有機性廃棄物ではこの点で乳酸菌の増殖に適しているが、生ゴミ等の栄養豊富な有機性廃棄物では、Ｌ乳酸菌ばかりでなく、様々な乳酸菌が増殖するため、開放系でのＬ乳酸菌のみの選択的な増殖は難しい。そこで様々な有機性廃棄物を検討し、有機性廃棄物として芋焼酎蒸留粕がＬ乳酸菌の選択的な増殖に有効であることがわかった。また、適量の糖を加えることにより、更により効率的に乳酸が製造されることがわかった。ここで、開放系とは他の菌を殺す必要がなく発酵系の蒸気滅菌を行わないことをいうのであって、乳酸菌の増殖に適した状態に系を整えるために嫌気性状態に保つことも含む。
【０００９】さらに、Ｌ乳酸菌を好適に作用させてＬ乳酸を生成するには、乳酸菌の活性に適した条件に系を整えることが好ましく、ｐＨを３を越えて１２以下、しかも嫌気性状態を適宜保ちながら、恒温槽を用いて常温から５５℃の温度、より効果的には２０℃〜５０℃の範囲に制御するのが望ましい。また、ｐＨを３を越えて１２以下に保つのは、ｐＨが３以下の場合、又はｐＨが１２を越える場合には、雰囲気液の酸性、アルカリ性が強すぎて、乳酸菌の活性が低下、あるいは死滅するためであり、微生物の活動に適した条件にｐＨを調節するのが好ましく、ｐＨを５〜１０の範囲に制御するのがより好ましい。また、ここで嫌気性状態を適宜保つとは、常時、嫌気状態を維持することの他、通気と嫌気状態を調節して乳酸の活動に適した主に嫌気状態にすることも含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】芋焼酎蒸留粕に糖を添加して、Ｌ乳酸菌を加えた後、密閉状態等、酸素の供給を絶った条件で検体の入った容器を恒温槽に静置した。容器内に存在する常在菌とＬ乳酸菌の作用により発酵が進み、酸が生成される。
【００１１】酸の生成に伴うｐＨの低下はアルカリ剤を添加することにより間欠的に調整する。使用するアルカリ剤はアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム等、何れのアルカリ剤でもよい。
【００１２】本発明を説明する実験例を以下に示す。生成されるＬ乳酸の濃度はＨＰＬＣで測定し、Ｌ乳酸とＤ乳酸の濃度は酵素法で測定した。なお、本発明は以下の実験例に限られるものではない。
【００１３】（実験例１）芋焼酎蒸留粕を遠心分離し、上澄みを除いた湿潤な蒸留粕を実験に用いた。この湿潤固形分１重量に対し、最初の遠心分離で取り除いた液相９重量を密閉できるチューブに加えた。このとき、液中の糖濃度が２５ｇ／Ｌ（リットル）になるようグルコースを添加した。常在菌の濃度が１×１０5 個／ｍＬだったので、この濃度の１００倍になるようＬ乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｒｈａｍｎｏｓｕｓを添加した。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施した。発酵操作を７２時間続けた。図１に発酵結果を示す。図より９５％以上の純度でＬ乳酸が生成されていることがわかる。
【００１４】（実験例２）芋焼酎蒸留粕を遠心分離し、上澄みを除いた湿潤な蒸留粕を実験に用いた。この湿潤固形分１重量に対し、最初の遠心分離で取り除いた液相９重量を密閉できるチューブに加えた。このとき、液中の糖濃度が２５ｇ／Ｌになるようフルクトースを添加した。常在菌の濃度が１×１０5 個／ｍＬだったので、この濃度の１００倍になるようＬ乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｒｈａｍｎｏｓｕｓを添加した。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施した。発酵操作を７２時間続けた。図２に発酵結果を示す。図より９５％以上の純度でＬ乳酸が生成されていることがわかる。
【００１５】（実験例３）芋焼酎蒸留粕を遠心分離し、上澄みを除いた湿潤な蒸留粕を実験に用いた。この湿潤固形分１重量に対し、最初の遠心分離で取り除いた液相９重量を密閉できるチューブに加えた。このとき、液中の糖濃度が２５ｇ／Ｌになるようセロビオースを添加した。常在菌の濃度が１×１０5 個／ｍＬだったので、この濃度の１００倍になるようＬ乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｒｈａｍｎｏｓｕｓを添加した。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施した。発酵操作を７２時間続けた。図３に発酵結果を示す。図より９５％以上の純度でＬ乳酸が生成されていることがわかる。
【００１６】（実験例４）次に、常在菌とＬ乳酸菌の割合を変えた場合の生成されるＬ乳酸純度に及ぼす影響について検討した。
【００１７】芋焼酎蒸留粕を遠心分離し、上澄みを除いた湿潤な蒸留粕を実験に用いた。この湿潤固形分１重量に対し、最初の遠心分離で取り除いた液相９重量を密閉できるチューブに加えた。このとき、液中の糖濃度が３５ｇ／Ｌになるようグルコースを添加した。常在菌の濃度が１×１０5 個／ｍＬだったので、この濃度の指数倍になるようＬ乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｒｈａｍｎｏｓｕｓを添加した。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施した。発酵操作を７２時間続けた。図４に発酵結果を示す。図より本実験例の条件では、Ｌ乳酸菌の濃度が常在菌の１００倍以上であれば９０％以上の純度でＬ乳酸が生成され、１０倍以上では８５％以上、１０００倍以上では９５％の高濃度でＬ乳酸が生成されていることがわかる。
【００１８】次に、芋焼酎蒸留粕にＬ乳酸菌を添加せずに種菌として生ゴミを添加した場合について実験を試みた。
（実験例５）芋焼酎蒸留粕を凍結処理法にて廃液と分離し、分離した焼酎蒸留粕１重量に対し、廃液１重量を加えた。これに糖濃度が３０ｇ／Ｌになるようグルコースを加え、この混合物３０ｇを密閉できるチューブに詰め、１％標準生ゴミを種菌として加えた。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施す以外は静置して発酵操作を７２時間続けた。
【００１９】図５に結果を示す。図より生成した有機酸のほとんどが乳酸であることがわかる。添加したグルコースは発酵７２時間でほぼ消費され、その９３％が乳酸に変換されていることがわかる。しかし、Ｌ乳酸の純度は低く、わずかに５９％であった。本実験より、有機性廃棄物として芋焼酎蒸留粕を使用し、適量の糖を加えたが、Ｌ乳酸菌を添加しない場合にはＬ乳酸のみの選択的な増殖は難しいことがわかる。
【００２０】上記実験例より常在菌数の１０倍以上、好ましくは１００倍以上の割合でＬ乳酸菌を添加すれば蒸気滅菌を行わなくても、製造した高純度のＬ乳酸中には、Ｌ乳酸とＤ乳酸を含み、しかも、前記Ｌ乳酸がこれらの合計中の８５％以上を含むことが示唆された。つまり、常在菌に対して１０倍以上、任意の濃度添加することによって、蒸気滅菌を行わなくても高濃度Ｌ乳酸の生成が可能であった。
【００２１】また、有機性廃棄物に糖質としてグルコース、フルクトース、セロビオースを加えた場合について各々、比較検討したが、各実験例に示すように、グルコース、フルクトース、セロビオースの何れの糖質を添加した例からも、乳酸が高濃度、高選択的に生成されていることがわかる。従って、添加する糖の分量を多少変化させても、又、他の糖を使用しても高濃度でＬ乳酸が生成され、さらに、場合によっては、糖を添加しない場合も本発明方法に含まれる。
【００２２】また、上記実験例では有機性廃棄物として芋焼酎蒸留粕を用いて実験を行い、Ｌ乳酸が高濃度、高選択的に生成されていることがわかったが、有効資源を種々含む家庭、集合住宅、ホテル、飲食店、給食産業、自治体、食品産業、酒類飲料産業、乳業産業、廃液処理汚泥等から排出される他の有機性廃棄物を使用し、これに常在菌に対して高濃度のＬ乳酸菌を添加して高純度のＬ乳酸を製造する場合も本発明方法に含まれる。
【００２３】また、上記実験例においては、Ｌ乳酸菌として、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｒｈａｍｎｏｓｕｓを使用したが、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属の乳酸菌、ラクトバシラス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属のａｇｉｌｉｓ，ａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ，ａｎｉｍａｌｉｓ，ａｖｉａｌｉｕｓ，ｂａｖａｌｉｃｕｓ，ｃａｓｅｌ，ｄｅｘｔｒｉｎｉｃｕｓ，ｍａｌｔａｌｏｍｉｃｕｓ，ｍｕｌｉｎｕｓ，ｐａｒａｃａｓｅｌ，ｒｈａｍｕｎｏｓｕｓ，ｒｕｍｉｎｕｓ，ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ，ｓｈａｒｐｅａｅの何れか１又は２以上を使用する場合も本発明方法に含まれる。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、常在菌に対して高濃度のＬ乳酸菌を添加させ、系をＬ乳酸菌で支配させることによって、蒸気滅菌することなく高い純度でＬ乳酸を製造することができるようになった。これにより、発酵タンクに耐圧性を有する頑丈な容器の使用が不必要になり、設備コストを低下させ、高純度Ｌ乳酸を安く製造することができるようになった。また、有機性廃棄物として芋焼酎蒸留粕を使用することによって、芋焼酎蒸留粕の廉価で効率的な処理が図れると共に、生分解性プラスチックであるポリ乳酸の原料であり現在及び将来に渡って大きな需要が期待されているＬ乳酸という有用物質への変換が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】芋焼酎蒸留粕とグルコースを基質とした乳酸発酵における生成されるＬ乳酸の濃度を示す。
【図２】芋焼酎廃液とフルクトースの混合液中での乳酸発酵における生成されるＬ乳酸の濃度を示す。
【図３】芋焼酎蒸留粕とセロビオースの混合液中での乳酸発酵における生成されるＬ乳酸の濃度を示す。
【図４】芋焼酎蒸留粕とグルコースを基質とし、添加する乳酸菌の割合を変えた時の生成されるＬ乳酸の濃度を示す。
【図５】芋焼酎蒸留粕とグルコースを基質とし、生ゴミを種菌として乳酸発酵させた場合の生成される有機酸の濃度を示す。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有機性廃棄物に微生物を作用させて、Ｌ乳酸を高い純度で製造する方法に関する。従って、本発明は、Ｌ乳酸を原料とするポリ乳酸やポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）といった生分解性プラスチックの生産に関する産業分野で有効に利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】Ｌ乳酸は一般には発酵法により生産されており、発酵法では特定の微生物が用いられるため、他の菌を殺す必要があって、発酵系の蒸気滅菌が行われている。この蒸気滅菌を適用する従来の発酵タンクは、一旦全ての常在菌を殺菌後、特定の菌を入れるため、耐圧性を有する頑丈な容器になり、更には付属設備もあってその操作が容易でないので、設備コストを上げる要因となっており、これはＬ乳酸の製造方法においても同様である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｌ乳酸は、生分解性プラスチックであるポリ乳酸の原料であるので、現在及び将来に渡ってＬ乳酸の大きな需要が期待されている。このＬ乳酸の大きな需要に答えるためには、Ｌ乳酸の生産コストを引き下げる必要がある。また、２１世紀に焼酎蒸留粕の海洋投棄が前面禁止になり、焼酎蒸留粕の廉価で効率的な処理技術と共にそれを有用物質に変換する技術が求められていた。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、蒸気滅菌を行わないことにより、設備コストを低下させ、生産コストの安い高純度のＬ乳酸を製造する方法を提供することを目的とする。併せて、芋焼酎蒸留粕の有効利用を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に係る高純度Ｌ乳酸の製造方法は、蒸気滅菌しない開放系で、有機性廃棄物にＬ乳酸を生産する乳酸菌（以下Ｌ乳酸菌という）を廃棄物に含まれる常在菌に対し有効な濃度比で多量に添加している。これによって、従来のように耐圧性を有する頑丈な容器は不要となる。また、本発明に係る高純度Ｌ乳酸の製造方法においては、前記有機性廃棄物に芋焼酎蒸留粕を用いることが好ましいが、その他の有機性廃棄物であっても本発明は適用される。前記Ｌ乳酸菌の常在菌に対する有効な濃度比は、例えば、常在菌１に対して１０倍以上のＬ乳酸菌を使用するのが好ましく、更により好ましくは、常在菌１に対してＬ乳酸菌が１００倍〜２０００倍であることが好ましく、これによって、製造したＬ乳酸とＤ乳酸中、これらの合計中のＬ乳酸の割合が更に増加し、より純度の高いＬ乳酸の製造が可能となる。これは１００倍以上の方がよりＬ乳酸菌が支配し易く２０００倍より多くても無駄なためである。
【０００５】なお、Ｌ乳酸菌としては、例えば、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属の乳酸菌、ラクトバシラス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属のａｇｉｌｉｓ，ａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ，ａｎｉｍａｌｉｓ，ａｖｉａｌｉｕｓ，ｂａｖａｌｉｃｕｓ，ｃａｓｅｌ，ｄｅｘｔｒｉｎｉｃｕｓ，ｍａｌｔａｌｏｍｉｃｕｓ，ｍｕｌｉｎｕｓ，ｐａｒａｃａｓｅｌ，ｒｈａｍｕｎｏｓｕｓ，ｒｕｍｉｎｕｓ，ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ，ｓｈａｒｐｅａｅ等があり、これらの何れか１又は２以上を使用することになる。
【０００６】なお、前記有機性廃棄物に、必要に応じて糖を添加することが好ましく、これによって、効率的に乳酸菌を増加させ、乳酸の製造を促進できる働きがある。
【０００７】次に、高純度Ｌ乳酸の製造方法の発明の経緯について説明する。一般に乳酸菌は栄養要求性が複雑であり、単純な培地では培養は難しい。しかし、栄養状態さえ良好であれば、乳酸菌は増殖速度が速く、系の中で優先種になりやすい。一般に乳酸菌はラセミ体の乳酸、すなわちＬ型とＤ型の混在した光学不活性な乳酸を生成するものが多い。高品質なポリ乳酸を生成するためにはＬ型（Ｌ乳酸）あるいはＤ型（Ｄ乳酸）のみの乳酸が必要であるが、蒸気滅菌をしない開放系で自然な乳酸菌を使った乳酸発酵ではラセミ体の乳酸が主に生産されることが多い。そこで、本発明者は、有機性廃棄物に自然に存在している常在菌の濃度を基準に、これよりもある割合で多くのＬ乳酸菌を添加すれば、添加された多くのＬ乳酸菌で系内が支配されて発酵が進むことを見いだした。本発明においては、常在菌の菌濃度である１ｍＬあたり１×１０3 〜１０6 個に対して１０倍以上で任意の割合のＬ乳酸を生産する乳酸菌を添加し、初期菌体濃度の差を利用してＬ乳酸菌を系の優先種とするのである。
【０００８】即ち、乳酸菌は栄養要求性があり、単純な培地では培養できない。本来、栄養豊富な有機性廃棄物ではこの点で乳酸菌の増殖に適しているが、生ゴミ等の栄養豊富な有機性廃棄物では、Ｌ乳酸菌ばかりでなく、様々な乳酸菌が増殖するため、開放系でのＬ乳酸菌のみの選択的な増殖は難しい。そこで様々な有機性廃棄物を検討し、有機性廃棄物として芋焼酎蒸留粕がＬ乳酸菌の選択的な増殖に有効であることがわかった。また、適量の糖を加えることにより、更により効率的に乳酸が製造されることがわかった。ここで、開放系とは他の菌を殺す必要がなく発酵系の蒸気滅菌を行わないことをいうのであって、乳酸菌の増殖に適した状態に系を整えるために嫌気性状態に保つことも含む。
【０００９】さらに、Ｌ乳酸菌を好適に作用させてＬ乳酸を生成するには、乳酸菌の活性に適した条件に系を整えることが好ましく、ｐＨを３を越えて１２以下、しかも嫌気性状態を適宜保ちながら、恒温槽を用いて常温から５５℃の温度、より効果的には２０℃〜５０℃の範囲に制御するのが望ましい。また、ｐＨを３を越えて１２以下に保つのは、ｐＨが３以下の場合、又はｐＨが１２を越える場合には、雰囲気液の酸性、アルカリ性が強すぎて、乳酸菌の活性が低下、あるいは死滅するためであり、微生物の活動に適した条件にｐＨを調節するのが好ましく、ｐＨを５〜１０の範囲に制御するのがより好ましい。また、ここで嫌気性状態を適宜保つとは、常時、嫌気状態を維持することの他、通気と嫌気状態を調節して乳酸の活動に適した主に嫌気状態にすることも含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】芋焼酎蒸留粕に糖を添加して、Ｌ乳酸菌を加えた後、密閉状態等、酸素の供給を絶った条件で検体の入った容器を恒温槽に静置した。容器内に存在する常在菌とＬ乳酸菌の作用により発酵が進み、酸が生成される。
【００１１】酸の生成に伴うｐＨの低下はアルカリ剤を添加することにより間欠的に調整する。使用するアルカリ剤はアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム等、何れのアルカリ剤でもよい。
【００１２】本発明を説明する実験例を以下に示す。生成されるＬ乳酸の濃度はＨＰＬＣで測定し、Ｌ乳酸とＤ乳酸の濃度は酵素法で測定した。なお、本発明は以下の実験例に限られるものではない。
【００１３】（実験例１）芋焼酎蒸留粕を遠心分離し、上澄みを除いた湿潤な蒸留粕を実験に用いた。この湿潤固形分１重量に対し、最初の遠心分離で取り除いた液相９重量を密閉できるチューブに加えた。このとき、液中の糖濃度が２５ｇ／Ｌ（リットル）になるようグルコースを添加した。常在菌の濃度が１×１０5 個／ｍＬだったので、この濃度の１００倍になるようＬ乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｒｈａｍｎｏｓｕｓを添加した。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施した。発酵操作を７２時間続けた。図１に発酵結果を示す。図より９５％以上の純度でＬ乳酸が生成されていることがわかる。
【００１４】（実験例２）芋焼酎蒸留粕を遠心分離し、上澄みを除いた湿潤な蒸留粕を実験に用いた。この湿潤固形分１重量に対し、最初の遠心分離で取り除いた液相９重量を密閉できるチューブに加えた。このとき、液中の糖濃度が２５ｇ／Ｌになるようフルクトースを添加した。常在菌の濃度が１×１０5 個／ｍＬだったので、この濃度の１００倍になるようＬ乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｒｈａｍｎｏｓｕｓを添加した。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施した。発酵操作を７２時間続けた。図２に発酵結果を示す。図より９５％以上の純度でＬ乳酸が生成されていることがわかる。
【００１５】（実験例３）芋焼酎蒸留粕を遠心分離し、上澄みを除いた湿潤な蒸留粕を実験に用いた。この湿潤固形分１重量に対し、最初の遠心分離で取り除いた液相９重量を密閉できるチューブに加えた。このとき、液中の糖濃度が２５ｇ／Ｌになるようセロビオースを添加した。常在菌の濃度が１×１０5 個／ｍＬだったので、この濃度の１００倍になるようＬ乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｒｈａｍｎｏｓｕｓを添加した。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施した。発酵操作を７２時間続けた。図３に発酵結果を示す。図より９５％以上の純度でＬ乳酸が生成されていることがわかる。
【００１６】（実験例４）次に、常在菌とＬ乳酸菌の割合を変えた場合の生成されるＬ乳酸純度に及ぼす影響について検討した。
【００１７】芋焼酎蒸留粕を遠心分離し、上澄みを除いた湿潤な蒸留粕を実験に用いた。この湿潤固形分１重量に対し、最初の遠心分離で取り除いた液相９重量を密閉できるチューブに加えた。このとき、液中の糖濃度が３５ｇ／Ｌになるようグルコースを添加した。常在菌の濃度が１×１０5 個／ｍＬだったので、この濃度の指数倍になるようＬ乳酸菌Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｒｈａｍｎｏｓｕｓを添加した。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施した。発酵操作を７２時間続けた。図４に発酵結果を示す。図より本実験例の条件では、Ｌ乳酸菌の濃度が常在菌の１００倍以上であれば９０％以上の純度でＬ乳酸が生成され、１０倍以上では８５％以上、１０００倍以上では９５％の高濃度でＬ乳酸が生成されていることがわかる。
【００１８】次に、芋焼酎蒸留粕にＬ乳酸菌を添加せずに種菌として生ゴミを添加した場合について実験を試みた。
（実験例５）芋焼酎蒸留粕を凍結処理法にて廃液と分離し、分離した焼酎蒸留粕１重量に対し、廃液１重量を加えた。これに糖濃度が３０ｇ／Ｌになるようグルコースを加え、この混合物３０ｇを密閉できるチューブに詰め、１％標準生ゴミを種菌として加えた。これを３７℃の恒温槽に入れ、１２時間毎にＮａＯＨでｐＨを中性に調整する操作を施す以外は静置して発酵操作を７２時間続けた。
【００１９】図５に結果を示す。図より生成した有機酸のほとんどが乳酸であることがわかる。添加したグルコースは発酵７２時間でほぼ消費され、その９３％が乳酸に変換されていることがわかる。しかし、Ｌ乳酸の純度は低く、わずかに５９％であった。本実験より、有機性廃棄物として芋焼酎蒸留粕を使用し、適量の糖を加えたが、Ｌ乳酸菌を添加しない場合にはＬ乳酸のみの選択的な増殖は難しいことがわかる。
【００２０】上記実験例より常在菌数の１０倍以上、好ましくは１００倍以上の割合でＬ乳酸菌を添加すれば蒸気滅菌を行わなくても、製造した高純度のＬ乳酸中には、Ｌ乳酸とＤ乳酸を含み、しかも、前記Ｌ乳酸がこれらの合計中の８５％以上を含むことが示唆された。つまり、常在菌に対して１０倍以上、任意の濃度添加することによって、蒸気滅菌を行わなくても高濃度Ｌ乳酸の生成が可能であった。
【００２１】また、有機性廃棄物に糖質としてグルコース、フルクトース、セロビオースを加えた場合について各々、比較検討したが、各実験例に示すように、グルコース、フルクトース、セロビオースの何れの糖質を添加した例からも、乳酸が高濃度、高選択的に生成されていることがわかる。従って、添加する糖の分量を多少変化させても、又、他の糖を使用しても高濃度でＬ乳酸が生成され、さらに、場合によっては、糖を添加しない場合も本発明方法に含まれる。
【００２２】また、上記実験例では有機性廃棄物として芋焼酎蒸留粕を用いて実験を行い、Ｌ乳酸が高濃度、高選択的に生成されていることがわかったが、有効資源を種々含む家庭、集合住宅、ホテル、飲食店、給食産業、自治体、食品産業、酒類飲料産業、乳業産業、廃液処理汚泥等から排出される他の有機性廃棄物を使用し、これに常在菌に対して高濃度のＬ乳酸菌を添加して高純度のＬ乳酸を製造する場合も本発明方法に含まれる。
【００２３】また、上記実験例においては、Ｌ乳酸菌として、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓｒｈａｍｎｏｓｕｓを使用したが、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属の乳酸菌、ラクトバシラス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属のａｇｉｌｉｓ，ａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ，ａｎｉｍａｌｉｓ，ａｖｉａｌｉｕｓ，ｂａｖａｌｉｃｕｓ，ｃａｓｅｌ，ｄｅｘｔｒｉｎｉｃｕｓ，ｍａｌｔａｌｏｍｉｃｕｓ，ｍｕｌｉｎｕｓ，ｐａｒａｃａｓｅｌ，ｒｈａｍｕｎｏｓｕｓ，ｒｕｍｉｎｕｓ，ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ，ｓｈａｒｐｅａｅの何れか１又は２以上を使用する場合も本発明方法に含まれる。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、常在菌に対して高濃度のＬ乳酸菌を添加させ、系をＬ乳酸菌で支配させることによって、蒸気滅菌することなく高い純度でＬ乳酸を製造することができるようになった。これにより、発酵タンクに耐圧性を有する頑丈な容器の使用が不必要になり、設備コストを低下させ、高純度Ｌ乳酸を安く製造することができるようになった。また、有機性廃棄物として芋焼酎蒸留粕を使用することによって、芋焼酎蒸留粕の廉価で効率的な処理が図れると共に、生分解性プラスチックであるポリ乳酸の原料であり現在及び将来に渡って大きな需要が期待されているＬ乳酸という有用物質への変換が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】芋焼酎蒸留粕とグルコースを基質とした乳酸発酵における生成されるＬ乳酸の濃度を示す。
【図２】芋焼酎廃液とフルクトースの混合液中での乳酸発酵における生成されるＬ乳酸の濃度を示す。
【図３】芋焼酎蒸留粕とセロビオースの混合液中での乳酸発酵における生成されるＬ乳酸の濃度を示す。
【図４】芋焼酎蒸留粕とグルコースを基質とし、添加する乳酸菌の割合を変えた時の生成されるＬ乳酸の濃度を示す。
【図５】芋焼酎蒸留粕とグルコースを基質とし、生ゴミを種菌として乳酸発酵させた場合の生成される有機酸の濃度を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蒸気滅菌しない開放系で、有機性廃棄物にＬ乳酸を生産する乳酸菌を廃棄物に含まれる常在菌に対し有効な濃度比で多量に添加することを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項２】 請求項１記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、前記有機性廃棄物に芋焼酎蒸留粕を用いることを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項３】 請求項１又は２記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、Ｌ乳酸菌の常在菌に対する有効な濃度比は、１０倍以上であることを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、Ｌ乳酸菌として、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属の乳酸菌、ラクトバシラス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属のａｇｉｌｉｓ，ａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ，ａｎｉｍａｌｉｓ，ａｖｉａｌｉｕｓ，ｂａｖａｌｉｃｕｓ，ｃａｓｅｌ，ｄｅｘｔｒｉｎｉｃｕｓ，ｍａｌｔａｌｏｍｉｃｕｓ，ｍｕｌｉｎｕｓ，ｐａｒａｃａｓｅｌ，ｒｈａｍｕｎｏｓｕｓ，ｒｕｍｉｎｕｓ，ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ，ｓｈａｒｐｅａｅを何れか１又は２以上を含むことを特徴とする請求項１記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、製造した高純度のＬ乳酸中には、Ｌ乳酸とＤ乳酸を含み、しかも、前記Ｌ乳酸がこれらの合計中の８５％以上を含むことを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、前記有機性廃棄物に、必要に応じて糖を添加することを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項１】 蒸気滅菌しない開放系で、有機性廃棄物にＬ乳酸を生産する乳酸菌を廃棄物に含まれる常在菌に対し有効な濃度比で多量に添加することを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項２】 請求項１記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、前記有機性廃棄物に芋焼酎蒸留粕を用いることを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項３】 請求項１又は２記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、Ｌ乳酸菌の常在菌に対する有効な濃度比は、１０倍以上であることを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、Ｌ乳酸菌として、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属の乳酸菌、ラクトバシラス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属のａｇｉｌｉｓ，ａｍｙｌｏｐｈｉｌｕｓ，ａｎｉｍａｌｉｓ，ａｖｉａｌｉｕｓ，ｂａｖａｌｉｃｕｓ，ｃａｓｅｌ，ｄｅｘｔｒｉｎｉｃｕｓ，ｍａｌｔａｌｏｍｉｃｕｓ，ｍｕｌｉｎｕｓ，ｐａｒａｃａｓｅｌ，ｒｈａｍｕｎｏｓｕｓ，ｒｕｍｉｎｕｓ，ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ，ｓｈａｒｐｅａｅを何れか１又は２以上を含むことを特徴とする請求項１記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、製造した高純度のＬ乳酸中には、Ｌ乳酸とＤ乳酸を含み、しかも、前記Ｌ乳酸がこれらの合計中の８５％以上を含むことを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の高純度Ｌ乳酸の製造方法において、前記有機性廃棄物に、必要に応じて糖を添加することを特徴とする高純度Ｌ乳酸の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０００−２４５４９１（Ｐ２０００−２４５４９１Ａ）
【公開日】平成１２年９月１２日（２０００．９．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−４９０９４
【出願日】平成１１年２月２５日（１９９９．２．２５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１０年９月１日 社団法人化学工学会発行の「化学工学会第３１回秋季大会研究発表講演要旨集」に発表
【出願人】（５９７０７９７６２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年９月１２日（２０００．９．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年２月２５日（１９９９．２．２５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１０年９月１日 社団法人化学工学会発行の「化学工学会第３１回秋季大会研究発表講演要旨集」に発表
【出願人】（５９７０７９７６２）
【Ｆターム（参考）】
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