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JP7307435B2 - Production method and production system for euglena with high wax ester content, production method and production system for wax ester or biofuel composition, and wax ester fermentation accelerator - Google Patents
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JP7307435B2 - Production method and production system for euglena with high wax ester content, production method and production system for wax ester or biofuel composition, and wax ester fermentation accelerator - Google Patents

Production method and production system for euglena with high wax ester content, production method and production system for wax ester or biofuel composition, and wax ester fermentation accelerator Download PDF

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Description

本発明は、準備したユーグレナと比べてワックスエステル(wax ester:以下「WE」ともいう。)含有量を高められたユーグレナ(以下「ワックスエステル高含有ユーグレナ」という意味で「WE高含有ユーグレナ」ともいう。)の生産方法および生産システム、並びに、WE又はバイオ燃料組成物の製造方法および製造システム、並びに、ワックスエステル発酵(以下「WE発酵」ともいう。)の促進剤に関する。 The present invention provides Euglena having a wax ester (wax ester: hereinafter also referred to as "WE") content increased compared to the prepared Euglena (hereinafter referred to as "wax ester high content Euglena", also referred to as "WE high content Euglena" ), a method and system for producing a WE or a biofuel composition, and an accelerator for wax ester fermentation (hereinafter also referred to as “WE fermentation”).

バイオ燃料は、動物または植物などの生物資源を原料とする燃料である。バイオ燃料として利用され得る様々な成分のうち、分子内の炭素原子数が多くて燃焼時に生じる熱量が比較的に大きい成分として、ユーグレナに由来するWEが挙げられる(特許文献1と特許文献2とを参照)。一般的にWEは、炭素原子数10以上の脂肪酸と炭素原子数8以上の脂肪族アルコールとのエステル、つまり分子内の炭素原子数が18以上のエステルである。ユーグレナ(属名:Euglena、和名:ミドリムシ)は、鞭毛運動をする動物的性質と光合成をする植物的性質とを両立させた、ユニークな単細胞生物である。ユーグレナは、栄養条件に応じて細胞内の貯蔵物質を変化させることで、多様な栄養条件下で生育可能という特性を有する。この特性を活用するために、様々な研究開発が行われてきた。 Biofuels are fuels derived from biological sources such as animals or plants. Among the various components that can be used as biofuels, WE derived from Euglena can be mentioned as a component with a large number of carbon atoms in the molecule and a relatively large amount of heat generated during combustion (Patent Documents 1 and 2). ). Generally, WE is an ester of a fatty acid having 10 or more carbon atoms and a fatty alcohol having 8 or more carbon atoms, that is, an ester having 18 or more carbon atoms in the molecule. Euglena (genus name: Euglena, Japanese name: Euglena) is a unique single-celled organism that combines the animal-like properties of flagellar movement and the plant-like properties of photosynthesis. Euglena has the characteristic of being able to grow under various nutritional conditions by changing the intracellular storage substances according to the nutritional conditions. In order to take advantage of this characteristic, various research and development have been carried out.

例えば特許文献2には、ユーグレナを好気的条件で27℃から35℃程度の液温で培養してから、低酸素処理しつつ16℃程度で培養した後、培養されたユーグレナからWEを抽出するWE製造方法が記載されている。好気的条件での培養により、ユーグレナ細胞内で、多糖類の一種であるパラミロン(β-1,3-グルカン)が生成し貯蔵される。その後、低酸素処理を伴う培養により、ユーグレナ細胞内で、パラミロンを分解してATP(アデノシン三リン酸)を生合成する代謝が起こる。その代謝結果物として細胞内で、分子内の炭素原子数が24以上かつ26以下であるWEが産生され得る旨、特許文献2で説明されている。このように、嫌気的条件下においてユーグレナ細胞でパラミロンが酸素非依存的に代謝され、ATP産生の副産物がWEの形態で細胞内に貯蔵される反応は、ワックスエステル発酵(WE発酵)ともいわれ、ユーグレナ細胞に独特な現象として知られている。特許文献2では、3-ケトアシルCoAチオラーゼ(KAT)1遺伝子の発現が抑制されたKAT1ノックダウンユーグレナを用いるのが好ましい旨も説明されている。 For example, in Patent Document 2, Euglena is cultured under aerobic conditions at a liquid temperature of about 27° C. to 35° C., cultured at about 16° C. with hypoxia treatment, and then WE is extracted from the cultured Euglena. A method for manufacturing a WE is described. By culturing under aerobic conditions, paramylon (β-1,3-glucan), which is a kind of polysaccharide, is produced and stored in Euglena cells. Thereafter, by culturing with hypoxia treatment, metabolism occurs in the Euglena cells to degrade paramylon and biosynthesize ATP (adenosine triphosphate). Patent document 2 explains that WE having 24 or more and 26 or less carbon atoms in the molecule can be produced in cells as a metabolite. Thus, the reaction in which paramylon is metabolized in an oxygen-independent manner in Euglena cells under anaerobic conditions and the by-product of ATP production is stored in the cell in the form of WE is also called wax ester fermentation (WE fermentation). This phenomenon is known to be unique to Euglena cells. Patent Document 2 also explains that it is preferable to use KAT1 knockdown Euglena in which the expression of the 3-ketoacyl-CoA thiolase (KAT)1 gene is suppressed.

特許文献1では、ユーグレナを好気的条件で糖を与えて培養してから、酸性環境でプロピオン酸を与えて一定時間放置した後、放置されたユーグレナからWEを回収する、バイオ燃料製造方法が記載されている。回収されるWEは、ミリスチン酸(炭素原子数14)とミリスチルアルコール(炭素数原子数14)とのエステル、つまりミリスチン酸ミリスチル(炭素原子数28)を多く含むため、例えばジェット燃料の代替燃料として活用が期待される旨、特許文献1で説明されている。また、プロピオン酸は、ユーグレナ細胞で好気呼吸によるATP生合成を阻害し、パラミロンを分解してATP生合成せざるを得ない状態に誘導するため、細胞内でWE発酵が促される旨も特許文献1で説明されている。 In Patent Document 1, a biofuel production method is provided in which Euglena is cultured by giving sugar under aerobic conditions, then propionic acid is given in an acidic environment, left for a certain period of time, and then WE is recovered from the left Euglena. Are listed. Since the recovered WE contains a large amount of myristic acid (14 carbon atoms) and myristyl alcohol (14 carbon atoms), that is, myristyl myristate (28 carbon atoms), it can be used as an alternative fuel for jet fuel, for example. Patent document 1 explains that utilization is expected. In addition, propionic acid inhibits ATP biosynthesis by aerobic respiration in Euglena cells, decomposes paramylon and induces a state in which ATP biosynthesis is forced, so it is patented that WE fermentation is promoted in cells. Reference 1 explains.

国際公開第2020/162502号WO2020/162502 特開2017-148005号公報JP 2017-148005 A 特許第6329440号Patent No. 6329440 特許第6019305号Patent No. 6019305

M. Cramer, 他1名, Arch. Mikrobiol., 1952, volume 17, pp.384-402M. Cramer, and one others, Arch. Mikrobiol., 1952, volume 17, pp.384-402 J. A. Schiff, 他2名, Methods Enzymol., 1971, volume 23, pp.143-162J. A. Schiff, et al., Methods Enzymol., 1971, volume 23, pp.143-162 L. E. Koren, 他1名, The Journal of Protozoology, 1967, volume 14, supplement, p.17L. E. Koren, et al., The Journal of Protozoology, 1967, volume 14, supplement, p.17

特許文献2に記載された製造方法と比べて、特許文献1に記載された製造方法には、次の利点があると考えられる。1つ目に、糖を与えるからユーグレナの培養に太陽光が必須でないため、天候や日照時間に左右されず、温度管理していれば年間を通じて培養可能な利点がある。2つ目に、低酸素処理と低温処理とが必須でないため、これら処理のための費用や手間を削減可能な利点がある。3つ目に、野生株のユーグレナでもWE収率が高いため、用いるユーグレナが特定の変異株などに限定されずに済む利点がある。 Compared with the manufacturing method described in Patent Document 2, the manufacturing method described in Patent Document 1 is considered to have the following advantages. First, since sunlight is not essential for culturing Euglena because sugar is provided, it has the advantage of being able to be cultivated all year round if the temperature is controlled without being affected by weather or sunshine hours. Secondly, since the low-oxygen treatment and the low-temperature treatment are not essential, there is an advantage that the cost and labor for these treatments can be reduced. Third, since even wild-type Euglena has a high WE yield, there is an advantage that the Euglena to be used is not limited to a specific mutant strain or the like.

しかし、将来的にWE製造の規模を拡大し事業化を図るにはさらに効率良くWE発酵を促進可能な方法を発見できれば望ましい。更に可能であれば、従来の製造方法と比べて、省力化や製造コストが低減化された製造方法を開発できれば好ましい。特許文献1で用いられているプロピオン酸は、悪臭防止法施行規則で特定悪臭物質に指定されている。このため、更に可能であれば、例えばプロピオン酸を用いる場合でも、その使用量を幾らか少なくしても効率良くWE発酵を促進可能なように、WE製造方法を改善できれば好ましい。 However, in order to expand the scale of WE production and commercialize it in the future, it would be desirable to discover a method capable of promoting WE fermentation more efficiently. Furthermore, if possible, it would be preferable to develop a manufacturing method that saves labor and reduces manufacturing costs compared to conventional manufacturing methods. Propionic acid used in Patent Literature 1 is designated as a specific offensive odor substance under the Ordinance for Enforcement of the Offensive Odor Control Law. For this reason, if possible, it would be preferable if the WE production method could be improved so that even if propionic acid is used, the WE fermentation can be efficiently promoted even if the amount used is somewhat reduced.

そこで本発明の課題は、ユーグレナを用いる従来のワックスエステル製造方法と比べて、より効率良くワックスエステル発酵を促進可能に改善された、ワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法および生産システム、並びに、ワックスエステル又はバイオ燃料組成物の製造方法および製造システム、並びに、ワックスエステル発酵促進剤を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a production method and production system for Euglena with a high wax ester content, and a wax ester that has been improved so that wax ester fermentation can be promoted more efficiently than conventional wax ester production methods using Euglena. Alternatively, it is to provide a method and system for producing a biofuel composition, and a wax ester fermentation accelerator.

上記した課題を解決するために、本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法は、ユーグレナを準備する工程と、前記ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する工程と、培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える工程と、前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられた前記ユーグレナを所定の時間にわたり常温に保つ工程と、を含み、前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上かつ4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、ワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法である。 In order to solve the above problems, the method for producing Euglena with a high wax ester content according to the present invention includes the steps of preparing Euglena, culturing the Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar, and culturing providing a wax ester fermentation-promoting substance to the Euglena in an acidic environment; and maintaining the Euglena to which the wax ester fermentation-promoting substance has been given at room temperature for a predetermined period of time, wherein the wax ester fermentation-promoting substance is , a monovalent carboxylic acid having at least one of a keto group, an aldehyde group and a hydroxy group in the molecule and having 2 or more and 4 or less carbon atoms in the molecule, and a salt thereof. It is a method for producing Euglena with a high wax ester content, which is one or more compounds.

本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法では、前記ワックスエステル発酵促進物質が、グリオキシル酸(グリオキシ酸ともいう。)、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物であり得る。 In the method for producing Euglena with a high wax ester content according to the present invention, the wax ester fermentation-promoting substance is one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid (also referred to as glyoxylic acid), glycolic acid, and salts thereof. can be

前記ワックスエステル発酵促進物質として分子内の炭素原子数が1以上4以下の脂肪酸をさらに含有するものとしても良い。この場合には前記ワックスエステル発酵促進物質全体に対する前記脂肪酸の含有量がモル比(脂肪酸のモル量/ワックスエステル発酵促進物質全体の合計モル量)でを0.5以下となるようにすることが好ましい。 The wax ester fermentation promoting substance may further contain a fatty acid having 1 to 4 carbon atoms in the molecule. In this case, the molar ratio (molar amount of fatty acid/total molar amount of the entire wax ester fermentation-promoting substance) of the fatty acid content relative to the wax ester fermentation-promoting substance is preferably 0.5 or less. preferable.

本発明に係るワックスエステル又はバイオ燃料組成物の製造方法は、ユーグレナを準備する工程と、前記ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する工程と、培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える工程と、前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられた前記ユーグレナを所定の時間にわたり常温に保つ工程と、所定の時間にわたり常温に保たれた前記ユーグレナからワックスエステルを抽出する工程と、を含み、前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上かつ4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、ワックスエステル又はバイオ燃料組成物の製造方法である。 The method for producing a wax ester or biofuel composition according to the present invention includes the steps of preparing Euglena, culturing the Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar, and culturing the cultured Euglena in an acidic environment. a step of providing a wax ester fermentation-promoting substance; a step of keeping the Euglena to which the wax ester fermentation-promoting substance has been given at room temperature for a predetermined time; and extracting wax ester from the Euglena kept at room temperature for a predetermined time. wherein the wax ester fermentation promoting substance has at least one of a keto group, an aldehyde group and a hydroxy group in its molecule and has 2 or more and 4 or less carbon atoms in its molecule. A method for producing a wax ester or a biofuel composition, which is one or more compounds selected from the group consisting of carboxylic acids and salts thereof.

本発明に係るワックスエステル発酵促進剤は、分子内にケト基又はヒドロキシ基を有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物を含有する組成物であり、糖の存在下において好気的条件で培養されたユーグレナに酸性環境で与えられるための組成物である、ワックスエステル発酵促進剤である。 The wax ester fermentation accelerator according to the present invention is selected from the group consisting of monovalent carboxylic acids having a keto group or a hydroxy group in the molecule and having 2 to 4 carbon atoms in the molecule, and salts thereof. A wax ester fermentation promoter, which is a composition containing one or more compounds described above and is a composition to be given in an acidic environment to Euglena cultured under aerobic conditions in the presence of sugar.

本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナの生産システムは、ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する手段と、培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える手段と、前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられてから所定の時間にわたり常温に保たれたユーグレナを回収する手段と、を備え、前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上かつ4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、ワックスエステル高含有ユーグレナの生産システムである。 The production system for Euglena with a high wax ester content according to the present invention includes means for culturing Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar, means for providing a wax ester fermentation promoting substance to the cultured Euglena in an acidic environment, means for recovering Euglena kept at room temperature for a predetermined time after being given the wax ester fermentation promoting substance, wherein the wax ester fermentation promoting substance contains a keto group, an aldehyde group and a hydroxy group in the molecule. and at least one compound selected from the group consisting of monovalent carboxylic acids having 2 or more and 4 or less carbon atoms in the molecule, and salts thereof, having a high wax ester content. Euglena production system.

本発明に係るワックスエステル又はバイオ燃料の製造システムは、ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する手段と、培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える手段と、前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられてから所定の時間にわたり常温に保たれたユーグレナを回収する手段と、回収された前記ユーグレナからワックスエステルを抽出する手段と、を備え、前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上かつ4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、ワックスエステル又はバイオ燃料の製造システムである。 The wax ester or biofuel production system according to the present invention includes means for culturing Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar, means for providing a wax ester fermentation promoting substance to the cultured Euglena in an acidic environment, means for recovering Euglena kept at room temperature for a predetermined time after being given the wax ester fermentation promoting substance; and means for extracting the wax ester from the recovered Euglena, wherein the wax ester fermentation promoting substance is provided. is selected from the group consisting of monovalent carboxylic acids having at least one of a keto group, an aldehyde group and a hydroxy group in the molecule and having 2 or more and 4 or less carbon atoms in the molecule, and salts thereof A system for the production of wax esters or biofuels, which are one or more compounds that have

本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法によれば、前記ワックスエステル発酵促進物質として、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上かつ4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物を用いているために、ワックスエステルの収率を従来よりもさらに高めることができた。また、本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法によれば、プロピオン酸を使用する従来の方法と比べて、高価なプロピオン酸の使用量を低減することにより、ワックスエステル高含有ユーグレナの生産に係るコストを従来よりも低減可能である。 According to the method for producing Euglena with a high wax ester content according to the present invention, the wax ester fermentation promoting substance has at least one of a keto group, an aldehyde group and a hydroxy group in the molecule, and a carbon atom in the molecule Since one or more compounds selected from the group consisting of monovalent carboxylic acids having a number of 2 or more and 4 or less and salts thereof are used, the yield of the wax ester can be further increased compared to conventional methods. rice field. In addition, according to the method for producing Euglena with a high wax ester content according to the present invention, Euglena with a high wax ester content can be produced by reducing the amount of expensive propionic acid used compared to the conventional method using propionic acid. cost can be reduced more than before.

さらに、本発明に係るワックスエステル又はバイオ燃料の製造方法によれば、従来の方法と比べて、培養期間を短縮することも可能であるため、培養コストを低減可能で、培養期間の短縮にも関わらずワックスエステル発酵を促進してワックスエステルの収率を高めることができる。このことは、本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナの生産システムや、本発明に係るワックスエステル又はバイオ燃料の生産システムについても同様である。 Furthermore, according to the method for producing a wax ester or biofuel according to the present invention, it is possible to shorten the culture period compared to the conventional method, so the culture cost can be reduced, and the culture period can be shortened. Regardless, wax ester fermentation can be promoted to increase the yield of wax esters. The same applies to the production system for Euglena with a high wax ester content according to the present invention and the production system for wax ester or biofuel according to the present invention.

本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法などにおけるワックスエステル発酵促進物質は、ワックスエステルの収率を更に高めやすい観点から例えば、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物であるのが好ましい。本発明に係るワックスエステル発酵促進剤は、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物を含有する組成物であるため、効率良くワックスエステル発酵を促進可能である。 The wax ester fermentation-promoting substance in the method for producing Euglena with a high wax ester content according to the present invention is selected from the group consisting of, for example, glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof, from the viewpoint of facilitating a further increase in the yield of wax esters. One or more compounds are preferred. Since the wax ester fermentation promoter according to the present invention is a composition containing one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof, it can efficiently promote wax ester fermentation. be.

本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法の一例を説明するフローチャート。1 is a flowchart illustrating an example of a method for producing Euglena with a high wax ester content according to the present invention. 本発明に係るワックスエステル製造方法の一例を説明するフローチャート。The flowchart explaining an example of the wax-ester manufacturing method which concerns on this invention. 本発明に係るバイオ燃料組成物製造方法の一例を説明するフローチャート。1 is a flow chart explaining an example of a method for producing a biofuel composition according to the present invention. 実験例1で糖の存在下において対数増殖期の中期まで好気培養されたユーグレナ・グラシリスZ株を含有する各群に関して、フェノール硫酸法で定量されたグルコース含有量(パラミロン含有量)の測定結果を示すグラフ。n=3。平均値±標準偏差。グラフ縦軸は、ユーグレナ細胞を含有する50mLの培地あたりにおける、グルコースに換算した糖含有量(μg/mL)を示し、このことは以下に説明する図6と図8とでも同様である。Measurement results of glucose content (paramylon content) quantified by the phenol-sulfuric acid method for each group containing Euglena gracilis Z strain aerobically cultured to mid-logarithmic growth phase in the presence of sugar in Experimental Example 1 Graph showing . n=3. Mean ± standard deviation. The vertical axis of the graph indicates the sugar content (μg/mL) in terms of glucose per 50 mL medium containing Euglena cells, and this is the same in FIGS. 6 and 8 described below. 実験例1で糖の存在下において対数増殖期の中期まで好気培養されたユーグレナ・グラシリスZ株を含有する各群に関して、分子内の炭素原子数が28である化合物(C28)の含有量、つまりミリスチン酸ミリスチル含有量の測定結果を示すグラフ。n=3。平均値±標準偏差。グラフ縦軸は、ユーグレナ細胞を含有する50mLの培地においてユーグレナ細胞1.0×10個あたりにおけるC28含有量(μg/1.0×10cells)を示し、このことは以下に説明する図7と図9でも同様である。**はウェルチのt検定(両側)においてp<0.01で有意差ありを意味し、このことは以下に説明する図7と図9とでも同様である。For each group containing the Euglena gracilis Z strain aerobically cultured to mid-logarithmic growth phase in the presence of sugar in Experimental Example 1, the content of the compound (C 28 ) having 28 carbon atoms in the molecule , that is, a graph showing the measurement results of the myristyl myristate content. n=3. Mean ± standard deviation. The vertical axis of the graph shows the C28 content (μg/1.0×10 6 cells) per 1.0×10 6 Euglena cells in 50 mL medium containing Euglena cells, which will be explained below. The same applies to FIGS. 7 and 9 as well. ** means significant difference at p<0.01 in Welch's t-test (two-tailed), and this is the same for FIGS. 7 and 9 described below. 実験例2で糖の存在下において対数増殖期の中期まで好気培養されたSM-ZK株を含有する各群に関して、フェノール硫酸法で定量されたグルコース含有量(パラミロン含有量)の測定結果を示すグラフ。n=3。平均値±標準偏差。For each group containing the SM-ZK strain that was aerobically cultured to mid-logarithmic growth phase in the presence of sugar in Experimental Example 2, the glucose content (paramylon content) measured by the phenol-sulfuric acid method was measured. Graph showing. n=3. Mean ± standard deviation. 実験例2で糖の存在下において対数増殖期の中期まで好気培養されたユーグレナ・グラシリスZ株を含有する各群に関して、C28含有量の測定結果を示すグラフ。n=3。平均値±標準偏差。*はウェルチのt検定(両側)においてp<0.05で有意差ありを意味し、このことは以下に説明する図9でも同様である。4 is a graph showing measurement results of C28 content for each group containing Euglena gracilis Z strain aerobically cultured to mid-logarithmic growth phase in the presence of sugar in Experimental Example 2. FIG. n=3. Mean ± standard deviation. * means significant difference at p<0.05 in Welch's t-test (two-tailed), and this is the same for FIG. 9 described below. 参考実験例で糖の存在下において定常期に達するまで好気培養されたユーグレナ・グラシリスZ株を含有する各群に関して、フェノール硫酸法で定量されたグルコース含有量(パラミロン含有量)の測定結果を示すグラフ。n=3。平均値±標準偏差。For each group containing the Euglena gracilis Z strain that was aerobically cultured in the presence of sugar until reaching the stationary phase in the Reference Experimental Example, the measurement results of the glucose content (paramylon content) quantified by the phenol-sulfuric acid method were obtained. Graph showing. n=3. Mean ± standard deviation. 参考実験例で糖の存在下において定常期に達するまで好気培養されたユーグレナ・グラシリスZ株を含有する各群に関して、C28含有量の測定結果を示すグラフ。n=3。平均値±標準偏差。Graph showing measurement results of C28 content for each group containing Euglena gracilis Z strain aerobically cultured in the presence of sugar until reaching stationary phase in Reference Experimental Example. n=3. Mean ± standard deviation.

<ワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法>
本発明に係るワックスエステル高含有ユーグレナ(WE高含有ユーグレナ)の生産方法は、例えば図1に示すように、準備工程S1と、好気培養工程S2と、ワックスエステル発酵促進物質(WE発酵促進物質)混合工程S3と、ワックスエステル発酵(WE発酵)工程S4と、ユーグレナ回収工程S5とを含む。
<Production method of Euglena with high wax ester content>
The method for producing Euglena with a high wax ester content (Euglena with a high WE content) according to the present invention includes, for example, a preparation step S1, an aerobic culture step S2, a wax ester fermentation promoting substance (WE fermentation promoting substance ) including a mixing step S3, a wax ester fermentation (WE fermentation) step S4, and a Euglena recovery step S5.

準備工程S1では、ユーグレナの生細胞を準備する。準備するユーグレナは、動物学の分類上でユーグレナ属(ミドリムシ属)に属する種、及びその変異種からなる群より選ばれた1種類以上の原生動物である。ここでの変異種には、例えば組換え、形質導入、又は形質転換などの遺伝的方法により得られた細胞株(変異株)も含まれる。準備するユーグレナとして例えば、Euglena acus、Euglena caudata、Euglena chadefaudii、Euglena deses、Euglena gracilis(以下「ユーグレナ・グラシリス」という。)、Euglena granulata、Euglena intermedia、Euglena mutabilis、Euglena oxyuris、Euglena piride、Euglena proxima、Euglena spirogyra、Euglena vermiformis、又はEuglena viridis等の種が挙げられる。準備するユーグレナは、野生株か又は変異株かを問わず、その細胞内でWE発酵できれば良い。例えば、準備するユーグレナは、ユーグレナ・グラシリスZ株(Euglena gracilis Z)を親株として、ストレプトマイシン処理により得られた葉緑体欠損変異株であるSM-ZK株でも、WE発酵可能であるため良い。 In the preparation step S1, live Euglena cells are prepared. Euglena to be prepared is one or more kinds of protozoa selected from the group consisting of species belonging to the genus Euglena (genus Euglena) in zoological classification and variants thereof. Mutants herein also include cell lines (mutants) obtained by genetic methods such as recombination, transduction, or transformation. Examples of Euglena to be prepared include Euglena acus, Euglena caudata, Euglena chadefaudii, Euglena deses, Euglena gracilis (hereinafter referred to as "Euglena gracilis"), Euglena granulata, Euglena intermedia, Euglena mutabilis, Euglena oxyuris, Euglena piride, Euglena proxima, Euglena Species such as spirogyra, Euglena vermiformis, or Euglena viridis. Regardless of whether the Euglena to be prepared is a wild strain or a mutant strain, it is sufficient that the Euglena is capable of WE fermentation in its cells. For example, the Euglena to be prepared is good because even SM-ZK strain, which is a chloroplast-deficient mutant strain obtained by treating Euglena gracilis Z strain as a parent strain with streptomycin, can be WE fermented.

準備工程S1では、池や沼などの淡水中に広く分布している野生のユーグレナを採取しても良いが、既に単離された任意のユーグレナ細胞株を入手するのが効率良い。準備するユーグレナは、適した培養条件が詳しく研究され知られており培養しやすい観点から、ユーグレナ・グラシリス、及びその変異株からなる群より選ばれた1種以上の原生動物であるのが好ましい。例えば、ユーグレナ・グラシリス、ユーグレナ・グラシリスZ株、ユーグレナ・グラシリス・バシラリス変種(Euglena gracilis var. bacillaris)、ユーグレナ・グラシリスEOD-1株(特許文献3参照、受託番号FERM BP-11530)、及びユーグレナ・グラシリスKishu株(特許文献4参照、受託番号 FERM P-22300)からなる群より選ばれた1種以上のユーグレナが好ましい。同様の観点から、準備するユーグレナとして更に好ましくは、ユーグレナ・グラシリスZ株である。 In the preparation step S1, wild Euglena widely distributed in freshwater such as ponds and marshes may be collected, but it is efficient to obtain any already isolated Euglena cell line. The Euglena to be prepared is preferably one or more protozoa selected from the group consisting of Euglena gracilis and its mutant strains from the viewpoint that suitable culture conditions have been studied in detail and are known and easy to culture. For example, Euglena gracilis, Euglena gracilis Z strain, Euglena gracilis var. One or more Euglena selected from the group consisting of strain Kishu gracilis (see Patent Document 4, accession number FERM P-22300) is preferred. From the same point of view, the Euglena to be prepared is more preferably Euglena gracilis Z strain.

ユーグレナは例えば、池の水、又はプールに溜めた水道水などでも培養可能である。雑菌を避けて効率良く培養する観点では、準備工程S1で、ユーグレナを培養可能な培地も準備するのが好ましい。培地は、ユーグレナを播種して15℃以上かつ35℃以下の培地温度で好気的条件に保った場合に、播種したユーグレナを培養し生育可能であれば、特に限定されない。培地は、コンタミネーションに対処しやすい観点では例えば寒天斜面培地などの固体培地でも良いが、安価で調製が容易で撹拌しやすくユーグレナを高密度で培養しやすい観点では液体培地が好ましい。 Euglena can be cultured, for example, in pond water or tap water collected in a pool. From the viewpoint of culturing efficiently while avoiding various germs, it is preferable to also prepare a medium capable of culturing Euglena in the preparation step S1. The medium is not particularly limited as long as the seeded Euglena can be cultured and grown when the Euglena is seeded and kept under aerobic conditions at a medium temperature of 15° C. or higher and 35° C. or lower. The medium may be a solid medium such as an agar slant medium from the viewpoint of easiness to deal with contamination, but a liquid medium is preferable from the viewpoint of being inexpensive, easy to prepare, easy to stir, and easy to culture Euglena at high density.

一般的にユーグレナ培養に適した液体培地は、ビタミンB12と、アンモニウム塩と、その他の無機塩類(リン、カリウム、鉄、マンガン、コバルト、亜鉛、銅、モリブテン、又はニッケルを分子内に有する化合物)とを含有し、必要に応じて更に他の栄養素、例えば糖やアミノ酸などを含有する。適した培養条件が詳しく研究され知られており培養しやすい観点では、従来からユーグレナ培養に用いられている公知の液体培地か、又はこれに類似する組成の液体培地を準備するのが更に好ましい。公知の液体培地として例えば以下に組成を示す、クレイマー・マイヤー培地(表1、非特許文献1参照)、ハットナー培地(表2、非特許文献2参照)、又はコーレン・ハットナー培地(以下「KH培地」という。表3、非特許文献3参照)等が挙げられる。配合を一部変更する場合、次の好気培養工程S2で培地に糖を添加する手間を省く観点から、公知の液体培地から糖の配合量を増した培地を準備するのが好ましい。Liquid media generally suitable for Euglena culture include vitamin B12 , ammonium salts, and other inorganic salts (compounds containing phosphorus, potassium, iron, manganese, cobalt, zinc, copper, molybdenum, or nickel in the molecule ) and, if necessary, other nutrients such as sugars and amino acids. From the viewpoint that suitable culture conditions have been studied in detail and are known and easy to culture, it is more preferable to prepare a known liquid medium conventionally used for Euglena culture, or a liquid medium with a composition similar to this. As known liquid media, for example, Kramer-Meier medium (see Table 1, Non-Patent Document 1), Hattner medium (Table 2, see Non-Patent Document 2), or Koren-Hatner medium (hereinafter referred to as "KH medium See Table 3 and Non-Patent Document 3) and the like. When partially changing the formulation, it is preferable to prepare a medium with an increased amount of sugar blended from a known liquid medium from the viewpoint of saving the labor of adding sugar to the medium in the next aerobic culture step S2.

Figure 0007307435000001
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Figure 0007307435000002
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Figure 0007307435000003
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本発明の目的に反しない限り、培地には、キレート剤、又はpH調整剤などが含有されているのが好ましい。例えば、表3に記載されたEDTA-Na(エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩)はキレート剤として作用する。例えば、表1乃至表3に記載された配合で、リン酸塩やクエン酸はpH調整剤として作用する。培地には、ペプチドを含有する組成物や、アンモニア水が配合されても良い。ペプチドを含有する組成物として例えば、ペプトン、カザミノ酸、酵母エキス、又はコーンスティープリカー等が挙げられる。培地には、1種以上の遊離アミノ酸またはその塩が配合されても良い。次の好気培養工程S2で糖を添加する手間を省く観点では、準備する培地は糖を含有するのが好ましい。糖は、ユーグレナがその細胞内に取り込んで代謝可能な水溶性の糖であれば、特に限定されない。例えば、グルコース、フルクトース、スクロース、マルトース、又はデンプン等が挙げられる。二糖類やデンプンは、酵素により単糖類に分解され、栄養素としてユーグレナに利用される。糖は、次の好気培養工程S2でユーグレナにパラミロン産生を促す観点ではグルコースが好ましく、または、生産コストを安価に抑える観点ではデンプン、糖蜜、又は廃糖蜜などが好ましい。The medium preferably contains a chelating agent, a pH adjuster, or the like, as long as it does not contradict the object of the present invention. For example, EDTA-Na 2 (ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt) listed in Table 3 acts as a chelating agent. For example, in the formulations described in Tables 1-3, phosphate and citric acid act as pH modifiers. The medium may contain a peptide-containing composition or aqueous ammonia. Compositions containing peptides include, for example, peptone, casamino acids, yeast extract, corn steep liquor, and the like. The medium may contain one or more free amino acids or salts thereof. From the viewpoint of saving the trouble of adding sugar in the next aerobic culture step S2, the medium to be prepared preferably contains sugar. The sugar is not particularly limited as long as it is a water-soluble sugar that Euglena can take up into its cells and metabolize. Examples include glucose, fructose, sucrose, maltose, starch, and the like. Disaccharides and starch are decomposed into monosaccharides by enzymes and utilized by Euglena as nutrients. The sugar is preferably glucose from the viewpoint of promoting paramylon production in Euglena in the next aerobic culture step S2, or starch, molasses, or blackstrap molasses from the viewpoint of keeping production costs low.

好気培養工程S2では、ユーグレナ細胞内でパラミロンを産生し貯蔵させるために、準備したユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する。培地に含有させる前記糖の濃度は好気培養工程の間、1質量%以上5質量%の範囲となるようにするのが好ましく、1.5質量%以上3質量%以下とすることがより好ましい。培地を好気的条件に保つ観点から、酸素を含む気体、例えば空気を培地に通気させつつ培養するのが好ましい。効率良く通気させる観点では、培地容量が5L以下の場合に振とう培養が良く、培地容量が5Lよりも大きい場合にバブリングを伴う通気培養が良い。培地及び糖は、先の準備工程S1の説明で例示した糖を用いれば良い。細胞数の増加やパラミロン生成を促す観点から、好気培養期間の途中で培地でのユーグレナの細胞密度に応じて、培地に追加で糖を加えるのが好ましい。十分量の糖を含有する培地を準備して用いる場合、この培地に糖を添加せず回分培養しても良い。ユーグレナ培養に適した各種の条件を維持可能な場合、例えば培地での溶存酸素濃度や各種の栄養成分の濃度などを一定範囲内に維持できる場合、連続培養しても良い。 In the aerobic culture step S2, the prepared Euglena is cultured under aerobic conditions in the presence of sugar in order to produce and store paramylon in the Euglena cells. The concentration of the sugar contained in the medium is preferably in the range of 1% by mass to 5% by mass, more preferably 1.5% by mass to 3% by mass during the aerobic culture step. . From the viewpoint of keeping the medium under an aerobic condition, it is preferable to culture while passing an oxygen-containing gas, such as air, through the medium. From the viewpoint of efficient aeration, shaking culture is preferable when the medium volume is 5 L or less, and aerobic culture with bubbling is preferable when the medium volume is greater than 5 L. As the medium and sugar, the sugars exemplified in the previous explanation of the preparation step S1 may be used. From the viewpoint of increasing the number of cells and promoting paramylon production, it is preferable to additionally add sugar to the medium according to the cell density of Euglena in the medium during the aerobic culture period. When a medium containing a sufficient amount of sugar is prepared and used, batch culture may be performed without adding sugar to this medium. When various conditions suitable for Euglena culture can be maintained, for example, when the dissolved oxygen concentration and the concentration of various nutrient components in the medium can be maintained within a certain range, continuous culture may be performed.

ユーグレナが光合成可能なように太陽光が照射される環境下で培養しても良いが、好気培養工程S2では糖の存在下で培養するため、暗黒下でもユーグレナを培養可能である。天候に左右されず培養可能とする観点では通気性を有する培養槽内でユーグレナを培養するのが好ましく、加えてコンタミネーションを避ける観点では通気培養可能な密閉空間が設けられた培養槽内で培養するのが更に好ましい。培地温度は、例えば15℃以上かつ35℃以下でも良いが、ユーグレナの細胞内で効率良くパラミロンの貯蔵を促す観点では25℃以上かつ30℃以下が好ましい。 Euglena may be cultured in an environment where it is irradiated with sunlight so that Euglena can undergo photosynthesis, but since it is cultured in the presence of sugar in the aerobic culture step S2, Euglena can be cultured even in the dark. It is preferable to culture Euglena in an air-permeable culture tank from the viewpoint of cultivating it regardless of the weather, and in addition, from the viewpoint of avoiding contamination, culture in a culture tank with a closed space that allows aeration culture. more preferably. The medium temperature may be, for example, 15° C. or higher and 35° C. or lower, but is preferably 25° C. or higher and 30° C. or lower from the viewpoint of promoting efficient storage of paramylon in Euglena cells.

好気培養工程S2では、後にWE発酵工程S4で効率良くWE発酵を促進する観点により、ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する期間を、この条件での培養開始から、まだ定常期に至っていない対数増殖期の中期または後期までの期間内に留めることが好ましい。一般的には、培地にユーグレナを播種した時点が培養開始の時点となる。対数増殖期は、ユーグレナ細胞の増殖曲線において、細胞数が対数的に増加する時期である。増殖曲線は、例えば、所定の培地にユーグレナ細胞を播種し、一定時間ごとに培地における細胞数または細胞密度を計測し、計測された細胞数または細胞密度をグラフにプロットして作成可能な曲線である。定常期は、対数増殖期を過ぎ、増殖する細胞数と死滅する細胞数とが概ね平衡に達し、細胞数の増加が見られなくなる時期である。播種するユーグレナ株の種類、培地の種類、糖の種類や量、培地温度、及び培地に照射される光量などの培養条件に応じて、定常期における細胞密度、つまり培地で到達し得る最大の細胞密度は異なる。 In the aerobic culture step S2, from the viewpoint of efficiently promoting the WE fermentation later in the WE fermentation step S4, the period for culturing Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar is set to a steady state from the start of culture under these conditions. It is preferred to stay within the period to mid- or late-logarithmic growth phase that has not reached phase. Generally, the culture is started at the time when Euglena is seeded in the medium. The logarithmic growth phase is the period during which the cell number increases logarithmically in the growth curve of Euglena cells. The growth curve is, for example, a curve that can be created by seeding Euglena cells in a predetermined medium, measuring the cell number or cell density in the medium at regular intervals, and plotting the measured cell number or cell density on a graph. be. The stationary phase is the time after the logarithmic growth phase, the number of proliferating cells and the number of dying cells reach a general balance, and no increase in cell number is observed. Depending on the culture conditions such as the type of Euglena strain to be seeded, the type of medium, the type and amount of sugar, the temperature of the medium, and the amount of light irradiated to the medium, the cell density at the stationary phase, that is, the maximum number of cells that can be reached in the medium Density is different.

当業者であれば、まだ定常期に至っていない対数増殖期の中期または後期であることを、既知な任意の指標または方法で判断可能である。例えば、濁度または比増殖速度を指標として判断しても良い。例えば濁度を指標とする場合、ユーグレナ細胞を所定の培養条件で培養するときに、まだ播種されていない培地の濁度を0%とし、定常期に達した培地の濁度を100%として、培地の相対濁度(%)を指標として判断するのが良い。この相対濁度を指標とする場合、対数増殖期の中期は培地の相対濁度が35%より大きく70%以下の期間であり、対数増殖期の後期は培地の相対濁度が70%より大きく95%以下の期間である。濁度は、培養液の濁り具合の測定値である。例えば、波長660nmの単波長の光を培養液に入射し、透過光を分光光度計により測定する。入射光の強さをI、透過光の強さをI、透過層の厚みをL、吸光度をτとしたときに、数式「I=IExp(-τL)」により算出された吸光度τを培養液の濁度(OD)とする。A person skilled in the art can use any known indicator or method to determine whether the growth is in the middle or late logarithmic growth phase, which has not yet reached the stationary phase. For example, turbidity or specific growth rate may be used as an index for determination. For example, when turbidity is used as an index, when Euglena cells are cultured under predetermined culture conditions, the turbidity of the medium that has not yet been seeded is set to 0%, and the turbidity of the medium that has reached the stationary phase is set to 100%. It is better to use the relative turbidity (%) of the medium as an indicator. When this relative turbidity is used as an index, the middle of the logarithmic growth phase is the period when the relative turbidity of the medium is greater than 35% and 70% or less, and the late logarithmic growth phase is the period when the relative turbidity of the medium is greater than 70%. It is a period of 95% or less. Turbidity is a measure of how cloudy the culture is. For example, light with a single wavelength of 660 nm is incident on the culture solution, and the transmitted light is measured with a spectrophotometer. Absorbance τ calculated by the formula "I = I 0 Exp (-τL)", where I 0 is the intensity of incident light, I is the intensity of transmitted light, L is the thickness of the transmission layer, and τ is the absorbance. is taken as the turbidity (OD) of the culture solution.

好気培養工程S2では、後にWE発酵工程S4で効率良くWE発酵を促進する観点により、ユーグレナの好気培養工程を対数増殖期の中期又は後期で留めるためには、ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する期間を、この条件での培養開始から定常期に至るまでの期間の長さと比べて、0.5倍以上かつ0.8倍以下の期間の長さに留めるのが好ましい。例えば、ユーグレナ細胞の培養開始から定常期に至るまでに120時間を要する培養条件があれば、好気培養工程S2では、ユーグレナ細胞の培養期間を60時間以上かつ96時間以下の範囲内に留めるのが好ましい。 In the aerobic culture step S2, from the viewpoint of efficiently promoting the WE fermentation later in the WE fermentation step S4, in order to stop the aerobic culture step of Euglena at the middle or late logarithmic growth phase, Euglena is kept in the presence of sugar. The period of culturing under aerobic conditions should be 0.5 times or more and 0.8 times or less than the length of the period from the start of culturing to the stationary phase under these conditions. preferable. For example, if there are culture conditions that require 120 hours from the start of Euglena cell culture to reach the stationary phase, in the aerobic culture step S2, the Euglena cell culture period is kept within the range of 60 hours or more and 96 hours or less. is preferred.

WE発酵促進物質混合工程S3では、好気培養されて細胞内にパラミロンを貯蔵しているユーグレナに、酸性環境でWE発酵促進物質を与える。酸性環境でWE発酵促進物質を与えることにより、ユーグレナ細胞内でパラミロンが分解され、分子内の炭素原子数が28である化合物(以下「C28」ともいう。)、つまりWEの産生が促される。酸性環境は、WE発酵を促す観点では、培地のpHが7.0未満であれば良く、好ましくは6.0以下、更に好ましくは3.5以下であり、ユーグレナの死滅を避ける観点では培地のpHが2.5以上であるのが好ましい。WE発酵促進物質混合工程S3では例えば、先の好気培養工程S2を済ませたユーグレナを含む培地に、WE発酵促進物質と、培地のpHを2.5以上かつ3.5以下に調製するためのpH調製剤と、を混合するのが好ましい。In the WE fermentation-promoting substance mixing step S3, a WE fermentation-promoting substance is given to the aerobically cultured Euglena storing paramylon in the cells in an acidic environment. By providing the WE fermentation-promoting substance in an acidic environment, paramylon is decomposed in the Euglena cells to promote the production of a compound having 28 carbon atoms in the molecule (hereinafter also referred to as “C 28 ”), that is, the production of WE. . From the viewpoint of promoting WE fermentation, the acidic environment is sufficient if the pH of the medium is less than 7.0, preferably 6.0 or less, more preferably 3.5 or less. It is preferred that the pH is 2.5 or higher. In the WE fermentation-promoting substance mixing step S3, for example, a medium containing Euglena that has undergone the previous aerobic culture step S2 is added with a WE fermentation-promoting substance and a medium pH of 2.5 or more and 3.5 or less. It is preferable to mix with a pH adjuster.

本発明におけるWE発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、分子内の炭素原子数が2以上かつ4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物(A)である。なお、前記化合物(A)は、前記ケト基、アルデヒド基又は前記ヒドロキシ基とは、別にカルボキシル基を有するものである。この化合物(A)としては、例えば、ヒドロキシカルボン酸又は分子内にアルデヒド基又はケト基を有する一価カルボン酸を挙げることができる。前記ヒドロキシカルボン酸として例えば、グリコール酸、乳酸、2-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシ酪酸、又はγ-ヒドロキシ酪酸などの化合物が挙げられる。前記分子内にアルデヒド基又はケト基を有する一価カルボン酸として例えば、グリオキシル酸、ピルビン酸、3-オキソプロパン酸、α-ケト酪酸、又はアセト酢酸などの化合物が挙げられる。これらの中でも特に前記化合物(A)として、グリコール酸、グリオキシル酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物を用いることが更に好ましい。このような低分子有機化合物は、細胞膜などを透過してユーグレナ細胞内に浸透しやすいと考えられる。ユーグレナ細胞では、細胞内に透過しやすい低分子有機化合物を過剰に供給された場合に、細胞内で好気呼吸を阻害(例えばフィードバック阻害)され、好気呼吸に代わりATPを獲得するためにWE発酵が促進されやすいものと考えられる。 The WE fermentation-promoting substance in the present invention includes a monovalent carboxylic acid having at least one of a keto group, an aldehyde group and a hydroxyl group in the molecule and having 2 or more and 4 or less carbon atoms in the molecule, and One or more compounds (A) selected from the group consisting of salts. The compound (A) has a carboxyl group in addition to the keto group, the aldehyde group, or the hydroxy group. Examples of this compound (A) include hydroxycarboxylic acids and monovalent carboxylic acids having an aldehyde group or a keto group in the molecule. Examples of the hydroxycarboxylic acid include compounds such as glycolic acid, lactic acid, 2-hydroxybutyric acid, 3-hydroxybutyric acid, or γ-hydroxybutyric acid. Examples of monovalent carboxylic acids having an aldehyde group or keto group in the molecule include compounds such as glyoxylic acid, pyruvic acid, 3-oxopropanoic acid, α-ketobutyric acid, and acetoacetic acid. Among these, it is particularly preferable to use one or more compounds selected from the group consisting of glycolic acid, glyoxylic acid, and salts thereof as the compound (A). Such low-molecular-weight organic compounds are considered to easily permeate Euglena cells through cell membranes and the like. When Euglena cells are supplied with an excessive amount of low-molecular-weight organic compounds that are easily permeable into the cells, aerobic respiration is inhibited (e.g., feedback inhibition) within the cells, and WE is used to acquire ATP instead of aerobic respiration. It is considered that fermentation is likely to be promoted.

WE発酵促進物質として、前述した化合物(A)の他に、分子内の炭素原子数が1以上かつ4以下である脂肪酸(B)をさらに添加するものとしても良い。前記脂肪酸(B)としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸又はギ酸などの化合物が挙げられる。前記脂肪酸(B)が、炭素原子数が1以上かつ3以下である直鎖状の飽和炭化水素基を分子内に有する化合物を含有することが好ましい。WE発酵促進物質は、ここで例示した化合物(A)の群のうち2種以上の化合物を併用するものとしても良いし、脂肪酸(B)の群から2種類以上の化合物を併用するものとしても良い。また、前記塩とは、本発明の目的に反しない限り、培地の水溶液中で電離可能な塩であれば特に限定されない。塩は、培地中で析出しにくい観点から、ナトリウム塩、又はカリウム塩であることが好ましい。 As a WE fermentation promoting substance, in addition to the compound (A) described above, a fatty acid (B) having 1 or more and 4 or less carbon atoms in the molecule may be further added. Examples of the fatty acid (B) include compounds such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, and formic acid. The fatty acid (B) preferably contains a compound having a linear saturated hydrocarbon group having 1 or more and 3 or less carbon atoms in its molecule. The WE fermentation-promoting substance may be a combination of two or more compounds from the group of compounds (A) exemplified here, or a combination of two or more compounds from the group of fatty acids (B). good. Moreover, the salt is not particularly limited as long as it is ionizable in the aqueous solution of the medium as long as it does not contradict the purpose of the present invention. The salt is preferably a sodium salt or a potassium salt from the viewpoint of not easily precipitating in the medium.

前記化合物(A)と前記脂肪酸(B)とを併用する場合のWE発酵促進物質は、WE発酵を促進しやすい観点から、グリオキシル酸とグリコール酸との組み合わせ、グリオキシル酸とプロピオン酸との組み合わせ、または、グリコール酸とプロピオン酸との組み合わせであることが好ましい。グリオキシル酸とプロピオン酸との組み合わせである場合、または、グリコール酸とプロピオン酸との組み合わせである場合には、プロピオン酸のみを用いる場合と比べて、WE発酵を促しつつプロピオン酸の使用量を低減可能である観点からも好ましい。同様の観点から、WE発酵促進物質としてプロピオン酸を含む2種以上の化合物を用いる場合、プロピオン酸のWE発酵促進物質に対するモル比(脂肪酸のモル量/ワックスエステル発酵促進物質全体の合計モル量)が、好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.4以下である。 When the compound (A) and the fatty acid (B) are used in combination, the WE fermentation-promoting substance is a combination of glyoxylic acid and glycolic acid, a combination of glyoxylic acid and propionic acid, from the viewpoint of easily promoting WE fermentation. Alternatively, a combination of glycolic acid and propionic acid is preferred. In the case of a combination of glyoxylic acid and propionic acid, or in the case of a combination of glycolic acid and propionic acid, compared to the case of using only propionic acid, the amount of propionic acid used is reduced while promoting WE fermentation. It is also preferable from the viewpoint of being possible. From a similar point of view, when two or more compounds containing propionic acid are used as WE fermentation promoting substances, the molar ratio of propionic acid to the WE fermentation promoting substance (molar amount of fatty acid/total molar amount of all wax ester fermentation promoting substances) is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less.

あるいは、プロピオン酸に起因する臭いの問題を避ける観点から、促進物質混合工程S3では、培養された前記ユーグレナに酸性環境でWE発酵促進物質を与えるが、プロピオン酸を実質的に与えないものとしても良い。「実質的に与えない」とは、与えないとされている成分が微量に培地中または細胞中に含有されていても、本発明の内容や本質においてWE発酵に寄与しないと認められる程度の微量に過ぎなければ、許容されることを意味する。例えば、ユーグレナ細胞内において代謝の過程で微量のプロピオン酸が産生され得るが、WE発酵に寄与しない微量に過ぎないため、本発明では許容される。「実質的に与えない」とは、与えないとされている化合物の培地中における濃度が、例えば100μmol/L以下、好ましくは10μmol/L以下、更に好ましくは1.0μmol/L以下である。 Alternatively, from the viewpoint of avoiding the problem of odor caused by propionic acid, in the promoting substance mixing step S3, the cultured Euglena is given a WE fermentation promoting substance in an acidic environment, but propionic acid is not substantially given. good. The term "substantially not provided" means that even if a trace amount of a component that is supposed not to be provided is contained in the medium or in the cells, it is a very small amount that is recognized as not contributing to WE fermentation in the content and essence of the present invention. is acceptable. For example, a small amount of propionic acid may be produced in Euglena cells during metabolism, but it is allowed in the present invention because it is only a small amount that does not contribute to WE fermentation. “Substantially not provided” means that the concentration of the compound that is not provided in the medium is, for example, 100 μmol/L or less, preferably 10 μmol/L or less, and more preferably 1.0 μmol/L or less.

WE発酵促進物質混合工程S3では、ユーグレナ細胞内で効率良くWE発酵を促す観点から、ユーグレナを含む培地におけるWE発酵促進物質の含有量が、例えば0.5mmol/L以上、好ましくは1.0mmol/L以上、更に好ましくは2.0mmol/L以上になるように、培地に混合してWE発酵促進物質をユーグレナに与えるのが望ましい。ユーグレナ細胞が死滅するのを避ける観点では、ユーグレナを含む培地におけるWE発酵促進物質の含有量が、例えば10mmol/L未満、好ましくは8.0mmol/L未満、更に好ましくは6.0mmol/L未満になるように、培地に混合してWE発酵促進物質をユーグレナに与えるのが良い。含有量は、例えばWE発酵促進物質としてグリオキシル酸とグリコール酸とを用いる場合のように、該当する化合物が2種以上ある場合、2種以上の化合物の含有量の合計値を意味する。ユーグレナを含む培地の組成が上記したモル濃度比になる様に、WE発酵促進物質と、pH調整剤とを培地に混合するのが好ましい。 In the WE fermentation promoting substance mixing step S3, from the viewpoint of efficiently promoting WE fermentation in Euglena cells, the content of the WE fermentation promoting substance in the medium containing Euglena is, for example, 0.5 mmol/L or more, preferably 1.0 mmol/L. It is desirable to provide Euglena with the WE fermentation-promoting substance by mixing it with the culture medium so that the amount of the WE fermentation promoting substance is 2.0 mmol/L or more, preferably 2.0 mmol/L or more. From the viewpoint of avoiding death of Euglena cells, the content of the WE fermentation promoter in the medium containing Euglena is, for example, less than 10 mmol/L, preferably less than 8.0 mmol/L, more preferably less than 6.0 mmol/L. It is preferable to give Euglena a WE fermentation-promoting substance by mixing it with the medium. When there are two or more corresponding compounds, for example, when glyoxylic acid and glycolic acid are used as WE fermentation promoting substances, the content means the total content of two or more compounds. It is preferable to mix the WE fermentation-promoting substance and the pH adjuster in the medium so that the composition of the medium containing Euglena has the above molar concentration ratio.

WE発酵工程S4では、細胞内でWE発酵させるために、WE発酵促進物質を与えられたユーグレナを所定の時間にわたり常温に保つ。自然界では、水面で光合成をしてパラミロンを含蓄したユーグレナ細胞が、日差しの弱い冬期に水底に沈んでパラミロンを分解するWE発酵をしつつ越冬する場合があるため、水底の温度(4℃程度)でも時間をかければWE発酵が進行する。一方、35℃を超える高温では、ユーグレナ細胞内で代謝が妨げられやすい。常温に保つために、ユーグレナを含有する培地の液温を調整しても良い。省コスト化を図る観点では、外気温が5℃以上かつ35℃以下である季節や地域でWE発酵工程S4を行うことで、培地温度を調整するコストを削減するのが好ましい。WE発酵を促す観点から「常温」は、例えば5℃以上かつ35℃以下、好ましくは15℃以上かつ35℃以下、更に好ましくは20℃以上かつ30℃以下であるのが望ましい。 In the WE fermentation step S4, the Euglena fed with the WE fermentation promoting substance is kept at room temperature for a predetermined period of time for intracellular WE fermentation. In the natural world, Euglena cells that have photosynthesized on the surface of the water and have stored paramylon sink to the bottom of the water during winter when the sunlight is weak, and overwinter while performing WE fermentation that decomposes paramylon. However, WE fermentation progresses over time. On the other hand, at high temperatures over 35°C, metabolism is likely to be disturbed in Euglena cells. The liquid temperature of the Euglena-containing medium may be adjusted in order to maintain normal temperature. From the viewpoint of cost saving, it is preferable to reduce the cost of adjusting the medium temperature by performing the WE fermentation step S4 in a season or region where the outside temperature is 5°C or higher and 35°C or lower. From the viewpoint of promoting WE fermentation, the "normal temperature" is, for example, 5°C or higher and 35°C or lower, preferably 15°C or higher and 35°C or lower, and more preferably 20°C or higher and 30°C or lower.

個々のユーグレナ細胞で十分にWE発酵させる観点では、WE発酵工程S4での「所定の時間」は、例えば6時間以上、好ましくは12時間以上、更に好ましくは24時間以上である。必要以上に長時間を要するのを避ける観点では、「所定の時間」は、例えば96時間以内、好ましくは72時間以内、更により好ましくは48時間以内である。WE発酵促進物質を与えられたユーグレナは、WE発酵促進物質により細胞内で好気呼吸を妨げられてWE発酵を行うため、低酸素条件に保たれてもWEを産生するが、好気的条件に保たれてもWEを産生する。低酸素条件に保つ処理の手間や費用を削減する観点では、WE発酵促進物質を与えられたユーグレナを所定の時間にわたり空気の存在下で常温に保つのが好ましい。
さらに言えば、このWE発酵工程S4において、ユーグレナを含有する培地に、例えば通気培養のためのバブリング装置を用いて窒素をバブリングするものとしても良い。窒素のバブリングはWE発酵工程の間ずっと行うようにしてもよいが、培地中に外部から酸素が入りこみにくい環境下においては、初めのうちの3時間等の所定時間のみ行うようにしてもよい。
窒素バブリングを行う代わりに、前記培地を収容する容器内を減圧して酸素量を抑えるなどによっても同様の効果が得られると推測できる。
From the viewpoint of sufficient WE fermentation in individual Euglena cells, the "predetermined time" in the WE fermentation step S4 is, for example, 6 hours or longer, preferably 12 hours or longer, and more preferably 24 hours or longer. From the viewpoint of avoiding an unnecessarily long period of time, the "predetermined time" is, for example, 96 hours or less, preferably 72 hours or less, and still more preferably 48 hours or less. Euglena fed with a WE fermentation-promoting substance inhibits aerobic respiration in the cell by the WE fermentation-promoting substance and performs WE fermentation. produces WE even when kept at From the viewpoint of reducing the labor and cost of the treatment to maintain the hypoxic condition, it is preferable to keep the Euglena to which the WE fermentation promoting substance has been given at room temperature in the presence of air for a predetermined period of time.
Furthermore, in this WE fermentation step S4, the medium containing Euglena may be bubbled with nitrogen using, for example, a bubbling device for aerobic culture. Nitrogen bubbling may be performed throughout the WE fermentation step, but may be performed only for a predetermined period of time, such as the first three hours, in an environment in which it is difficult for oxygen to enter the medium from the outside.
It is presumed that similar effects can be obtained by reducing the pressure in the container containing the culture medium to reduce the amount of oxygen instead of nitrogen bubbling.

ユーグレナ回収工程S5では、WE発酵促進物質を与えられてから所定の時間にわたり常温に保たれたユーグレナを回収する。例えば、遠心分離機で培地を遠心分離し、沈殿物(沈殿したユーグレナ細胞)を回収すれば良い。回収したユーグレナは、先の準備工程S1で準備したユーグレナと比べてWE含有量を明らかに高められており、つまりWE高含有ユーグレナになっている。 In the Euglena recovery step S5, Euglena that has been kept at room temperature for a predetermined time after being given the WE fermentation promoting substance is recovered. For example, the medium may be centrifuged with a centrifuge to collect the precipitate (precipitated Euglena cells). The recovered Euglena has a clearly increased WE content compared to the Euglena prepared in the previous preparation step S1, that is, Euglena with a high WE content.

本発明に係るWE高含有ユーグレナの生産方法によれば、ユーグレナを、糖の存在下において好気的条件で培養後、酸性環境でWE発酵促進物質を与えて所定の時間にわたり常温に保つことにより、ユーグレナ細胞でWE発酵を促す。ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する期間を、培養開始からユーグレナの対数増殖期における中期または後期までに留めることにより、その後に所定の時間にわたり常温に保たれたユーグレナでは、意外にも、WEの収率が高められている。このように、本発明に係るWE高含有ユーグレナの生産方法によれば、従来のようにユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養するときに培養開始から定常期まで培養する工程を含む方法と比べて、培養期間が短縮されるため培養のコストを低減可能であり、培養期間の短縮にも関わらずWE発酵を促進してWEの収率を高めることができる。 According to the method for producing Euglena with a high WE content according to the present invention, Euglena is cultured under aerobic conditions in the presence of sugar, then given a WE fermentation promoting substance in an acidic environment and kept at room temperature for a predetermined time. , promoting WE fermentation in Euglena cells. By limiting the period of culturing Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar from the start of the culture to the middle or late period of the logarithmic growth phase of Euglena, Euglena kept at room temperature for a predetermined period of time after that unexpectedly Also, the yield of WE is enhanced. Thus, the method for producing Euglena with a high WE content according to the present invention includes a step of culturing from the start of the culture to the stationary phase when Euglena is cultured under aerobic conditions in the presence of sugar as in the conventional method. Compared to the method, the culture cost can be reduced because the culture period is shortened, and the WE fermentation can be promoted to increase the yield of WE despite the shortened culture period.

WE発酵促進物質としてプロピオン酸のみをユーグレナに与える場合と比べて、グリオキシル酸またはグリコール酸を与える場合に更にWE発酵が促進されるメカニズムは、不明である。グリオキシル酸とグリコール酸とが共にグリコール酸回路での中間生成物であることを考慮すると、これらの添加によってユーグレナ細胞内でより効率的に好気呼吸が阻害されてWE発酵が促されている可能性が考えられる。 The mechanism by which WE fermentation is further promoted when glyoxylic acid or glycolic acid is given to Euglena compared to when only propionic acid is given as a WE fermentation promoting substance to Euglena is unknown. Considering that both glyoxylic acid and glycolic acid are intermediate products in the glycolic acid cycle, it is possible that their addition more efficiently inhibits aerobic respiration in Euglena cells and promotes WE fermentation. gender can be considered.

<ワックスエステルの製造方法>
本発明に係るワックスエステル製造方法(WE製造方法)は、例えば図2に示すように、準備工程S1と、好気培養工程S2と、促進物質混合工程S3と、WE発酵工程S4と、ユーグレナ回収工程S5と、ワックスエステル抽出(WE抽出)工程S6と、を含む。工程S1乃至S5については、前述した本発明に係るWE高含有ユーグレナの生産方法において、図1を用いて説明したとおりである。図2に示すWE抽出工程S6では、回収されたユーグレナ、つまりWE高含有ユーグレナから、WEを抽出する。このための具体的な手法は、WEを抽出可能であれば、本発明の目的に反しない限り特に限定されない。例えば、WE高含有ユーグレナの細胞を破砕し、遠心分離し、疎水性の上清(ユーグレナに由来するWE層)を採取すれば良い。必要に応じて採取した上清を精製しても良く、例えば後述するWE抽出方法を行っても良い。本発明に係るWE製造方法によれば、その実施過程で本発明に係るWE高含有ユーグレナの生産方法を実施するため、ユーグレナを用いる従来のWE製造方法と比べて、培養期間が短縮されて培養コストを低減可能であり、培養期間の短縮にも関わらずWE発酵を促進しWEの収率を高めることができる。ユーグレナに由来するWEは、バイオ燃料組成物の原料に限らず、例えば、化粧品原料、石鹸、家畜飼料原料、又は養魚飼料原料などとしても活用可能である。
また、ここではユーグレナからWEを抽出する方法を説明したが、WE高含有ユーグレナからWEを抽出せずに、培地から回収したWE高含有ユーグレナの乾燥体をそのまま燃料として用いることも可能である。
<Method for producing wax ester>
The wax ester production method (WE production method) according to the present invention includes, for example, as shown in FIG. It includes a step S5 and a wax ester extraction (WE extraction) step S6. Steps S1 to S5 are as described with reference to FIG. 1 in the method for producing Euglena with a high WE content according to the present invention. In the WE extraction step S6 shown in FIG. 2, WE is extracted from the collected Euglena, that is, the WE-rich Euglena. A specific method for this is not particularly limited as long as it is possible to extract the WE, as long as it does not contradict the purpose of the present invention. For example, WE-rich Euglena cells may be disrupted, centrifuged, and the hydrophobic supernatant (WE layer derived from Euglena) may be collected. If necessary, the collected supernatant may be purified, for example, by the WE extraction method described below. According to the method for producing WE according to the present invention, the method for producing Euglena with a high WE content according to the present invention is carried out in the course of its implementation. The cost can be reduced, and the WE fermentation can be promoted and the yield of WE can be increased despite the shortened culture period. WE derived from Euglena can be used not only as a raw material for biofuel compositions, but also as raw materials for cosmetics, soap, livestock feed, or fish feed.
In addition, although a method for extracting WE from Euglena was described here, it is also possible to use the dried body of WE-rich Euglena collected from the medium as it is as a fuel without extracting WE from Euglena with a high WE content.

<バイオ燃料組成物の製造方法>
本発明に係るバイオ燃料組成物の製造方法は、例えば図3に示すように、準備工程S1と、好気培養工程S2と、促進物質混合工程S3と、WE発酵工程S4と、ユーグレナ回収工程S5と、WE抽出工程S6と、バイオ燃料調製工程S7と、を含む。工程S1乃至S5については図1を用いて前述したとおりであり、工程S6については図2を用いて説明したとおりである。バイオ燃料調製工程S7では、ユーグレナに由来するWEを用いて、バイオ燃料組成物を調製する。例えば、WEを用いてバイオ燃料を製造するための公知の手法を実施すれば良い。本発明に係るバイオ燃料組成物の製造方法によれば、その実施過程で本発明に係るWE高含有ユーグレナの生産方法を実施するため、ユーグレナを用いる従来のバイオ燃料製造方法と比べて、培養期間が短縮されて培養コストを低減可能であり、培養期間の短縮にも関わらずWE発酵を促進しWEの収率を高めることができる。
<Method for producing biofuel composition>
The method for producing a biofuel composition according to the present invention includes, for example, as shown in FIG. , a WE extraction step S6, and a biofuel preparation step S7. Steps S1 to S5 are as described above with reference to FIG. 1, and step S6 is as described with reference to FIG. In the biofuel preparation step S7, a biofuel composition is prepared using WE derived from Euglena. For example, known techniques for producing biofuels using WE may be implemented. According to the method for producing a biofuel composition according to the present invention, in order to implement the method for producing Euglena with a high WE content according to the present invention in the process of implementation, compared to the conventional biofuel production method using Euglena, the culture period can be shortened, the culture cost can be reduced, and despite the shortened culture period, WE fermentation can be promoted and the yield of WE can be increased.

<ワックスエステル発酵促進剤>
本発明に係るワックスエステル発酵促進剤(WE発酵促進剤)は、プロピオン酸よりもWE発酵を促進しやすい化合物である観点から、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物を含有する組成物である。また、本発明に係るWE発酵促進剤は、糖の存在下において好気的条件で培養されたユーグレナに酸性環境で与えられるための組成物である。WE発酵促進剤は、糖の存在下において定常期に達するまで好気的条件で培養されたユーグレナに酸性環境で与えられるための組成物でも良い。更にWE発酵を促す観点から、WE発酵促進剤は、糖の存在下における好気的条件での培養を、まだ定常期に至っていない対数増殖期の中期または後期までに留められたユーグレナに、酸性環境で与えられるための組成物であるのが好ましい。WE発酵促進剤は、液体製剤でも良いし、又は固形製剤でも良い。固形製剤である場合のWE発酵促進剤は、液体培地中で溶解しやすいように、タブレット状、錠剤、顆粒、懸濁液、シロップ、又は乾燥粉末などの形態を採り得る。WE発酵促進剤は、WE発酵促進物質と共に、必要に応じて例えば、賦形剤、抗酸化剤、希釈剤、緩衝剤、着香剤、又は着色剤などの公知の添加剤を含有しても良い。WE発酵促進剤は、例えば、本発明に係るWE高含有ユーグレナの生産方法、本発明に係るWE製造方法、または、本発明に係るバイオ燃料組成物の製造方法においてWE発酵促進物質混合工程S3(図1乃至図3)で活用可能である。
<Wax ester fermentation accelerator>
The wax ester fermentation promoter (WE fermentation promoter) according to the present invention is selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof from the viewpoint of being a compound that promotes WE fermentation more easily than propionic acid. Compositions containing one or more compounds. Moreover, the WE fermentation promoter according to the present invention is a composition to be given in an acidic environment to Euglena cultured under aerobic conditions in the presence of sugar. The WE fermentation promoter may be a composition to be given in an acidic environment to Euglena cultured under aerobic conditions until reaching the stationary phase in the presence of sugar. Furthermore, from the viewpoint of promoting WE fermentation, the WE fermentation promoter promotes the cultivation of Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar until the middle or late logarithmic growth phase, which has not yet reached the stationary phase. It is preferably a composition intended to be given in the environment. The WE fermentation promoter may be a liquid formulation or a solid formulation. The WE fermentation promoter when it is a solid formulation can take forms such as tablets, tablets, granules, suspensions, syrups, or dry powders so as to be easily dissolved in a liquid medium. The WE fermentation promoter may optionally contain known additives such as excipients, antioxidants, diluents, buffers, flavoring agents, or coloring agents together with the WE fermentation promoter. good. The WE fermentation promoter is used, for example, in the WE fermentation promoter mixing step S3 ( 1 to 3).

<ワックスエステル高含有ユーグレナの生産システム>
本発明に係るWE高含有ユーグレナの生産システムは、培養手段と、WE発酵促進物質供給手段と、回収手段とを備える。培養手段は、ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養するための手段である。培養手段として例えば、図1を用いて説明した準備工程S1と好気培養工程S2とを実施可能なように、ユーグレナを培養するための培養槽と、ユーグレナ培養に適した培地との組み合わせが挙げられる。培養手段として必要に応じて更に、培地に混合するのが良い糖などの栄養素や、通気培養のためのバブリング装置を有する組合せが好ましい。好気培養の期間は、培養開始からユーグレナの対数増殖期における中期または後期までに留められる。WE発酵促進物質供給手段は、糖の存在下で好気的条件培養されて細胞内にパラミロンを含蓄したユーグレナに、酸性環境で、前述したWE発酵促進物質を与えるための手段である。回収手段は、WE発酵促進物質を与えられてから所定の時間にわたり常温に保たれたユーグレナを回収するための手段である。
<Production system for Euglena with high wax ester content>
A production system for Euglena with a high WE content according to the present invention comprises a culture means, a means for supplying a WE fermentation-promoting substance, and a recovery means. The culture means are means for culturing Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar. Examples of culture means include a combination of a culture tank for culturing Euglena and a medium suitable for culturing Euglena so that the preparation step S1 and the aerobic culture step S2 described with reference to FIG. 1 can be performed. be done. As a culturing means, a combination of a nutrient such as sugar, which is preferably mixed with the medium, and a bubbling device for aerobic culture is preferred as required. The period of aerobic culture is limited from the start of the culture to the mid- or late-logarithmic growth phase of Euglena. The WE fermentation-promoting substance supplying means is a means for supplying the above-described WE fermentation-promoting substance in an acidic environment to Euglena that has been cultured under aerobic conditions in the presence of sugar and has paramylon-imbued intracellularly. The recovering means is a means for recovering Euglena kept at room temperature for a predetermined period of time after being given the WE fermentation-promoting substance.

<ワックスエステル又はバイオ燃料組成物の製造システム>
本発明に係るWE製造システムは、前述した本発明に係るWE高含有ユーグレナの生産システムに加えて更に、回収したユーグレナからWEを抽出するための抽出手段を備える。抽出手段として例えば、遠心分離機と、細胞破砕装置との組み合わせが挙げられる。WEを精製する場合、抽出手段として更に、WE抽出に適した溶媒を含む組合せが好ましい。WE抽出に適した溶媒として、例えばアセトンが挙げられる。本発明に係るバイオ燃料組成物の製造システムは、本発明に係るWE製造装置に加えて更に、ユーグレナに由来するWEを他の燃料用原料と混合させてバイオ燃料組成物を調製するための手段を備える。
<Manufacturing system for wax ester or biofuel composition>
The WE production system according to the present invention further includes extraction means for extracting WE from the collected Euglena in addition to the above-described production system for Euglena with a high WE content according to the present invention. Examples of extraction means include a combination of a centrifuge and a cell disruption device. When WE is purified, a combination further containing a solvent suitable for WE extraction is preferred as an extraction means. Suitable solvents for WE extraction include, for example, acetone. The biofuel composition production system according to the present invention includes, in addition to the WE production apparatus according to the present invention, a means for mixing WE derived from Euglena with other fuel raw materials to prepare a biofuel composition. Prepare.

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。本発明は、同一の作用又は効果を生じる範囲内で、いずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。次に実施例などを示して本発明を具体的に説明するが、本発明は次の実施例に制限されるものではない。 The present invention can also be implemented in aspects with various improvements, modifications, or variations based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. The present invention may be implemented in a form in which any of the matters specifying the invention is replaced with another technique within the scope of producing the same action or effect. EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<パラミロン定量方法>
後述する実験例1と実験例2と参考実験例とでは、以下に説明する方法により、ユーグレナ細胞からパラミロンを抽出し定量した。ユーグレナ細胞を含有する液体培地(例えばKH培地)を遠心分離し、沈殿物(沈殿したユーグレナ細胞)を採取し、沈殿物に100質量%のアセトンを加え、ボルテックスミキサーで激しく撹拌するか又は超音波破砕機で処理して、懸濁液を調製した。この懸濁液を、遠心分離(12,000rpm、4℃、10分)し、上清を除去し、沈殿物に100質量%のアセトンを加え、ボルテックスミキサーで激しく撹拌するか又は超音波破砕機で処理して懸濁液を調製する操作を、沈殿物が白色になるまで繰り返した。上清を除去して得られる白色の沈殿物に、1.0mLの1.0質量%のSDS(ドデシル硫酸ナトリウム)溶液を加え、ボルテックスミキサーで撹拌し懸濁させ、5分間にわたり沸騰水浴させ、氷上に静置して十分に冷やした。この氷冷されたSDS溶液を、遠心分離(12,000rpm、4℃、10分)し、上清を除去し、沈殿物を超純水で洗浄し、再び遠心分離(12,000rpm、4℃、10分)して上清を除去し、沈殿物に1.0mLかつ1.0Nの水酸化ナトリウム水溶液を加え、沈殿物を目視できなくなるまで一晩にわたり振とうすることにより、パラミロン定量用懸濁液を得た。
<Method for quantitative determination of paramylon>
In Experimental Example 1, Experimental Example 2, and Reference Experimental Example, which will be described later, paramylon was extracted from Euglena cells and quantified by the method described below. A liquid medium containing Euglena cells (e.g., KH medium) is centrifuged, a precipitate (precipitated Euglena cells) is collected, 100% by mass of acetone is added to the precipitate, and the mixture is vigorously stirred with a vortex mixer or sonicated. A suspension was prepared by processing with a crusher. This suspension is centrifuged (12,000 rpm, 4 ° C., 10 minutes), the supernatant is removed, 100% by mass of acetone is added to the precipitate, and the mixture is vigorously stirred with a vortex mixer or sonicated. The operation of preparing a suspension by treating with was repeated until the precipitate became white. Add 1.0 mL of 1.0% by mass SDS (sodium dodecyl sulfate) solution to the white precipitate obtained by removing the supernatant, stir with a vortex mixer to suspend, boil for 5 minutes, It was left on ice to cool sufficiently. This ice-cooled SDS solution is centrifuged (12,000 rpm, 4°C, 10 minutes), the supernatant is removed, the precipitate is washed with ultrapure water, and centrifuged again (12,000 rpm, 4°C). , 10 min), the supernatant was removed, 1.0 mL of 1.0 N aqueous sodium hydroxide solution was added to the precipitate, and the suspension for quantitation of paramylon was added by shaking overnight until the precipitate was no longer visible. A turbid liquid was obtained.

懸濁液でのパラミロン含有量を、以下に説明するフェノール硫酸法により測定した。パラミロン定量用懸濁液を希釈して0.2mL採取して試験管内に注ぎ、ボルテックスミキサーで撹拌し、0.2mLの5質量%フェノール溶液を混合し、エッペンドルフ社製のMultipette(登録商標)M4で1.0mLの濃硫酸を勢いよく加え、ボルテックスミキサーでよく撹拌し混合させた混合液を調製した。この混合液を、30分間にわたり30℃に保温後、200μLずつ96ウェルマイクロプレートに分注し、マイクロプレートリーダーで波長490nmでの吸光度を測定した。フェノール硫酸法での検量線については、10mg/mLのグルコース水溶液を超純水で希釈して、各々、500μg/mL、250μg/mL、125μg/mL、62.5μg/mL、31.25μg/mL、及び15.625μg/mLのグルコース水溶液を調製し、各々のグルコール水溶液をパラミロン定量用懸濁液と同様に処理し、波長490nmでの吸光度を測定して検量線を作成した。 The paramylon content in the suspension was determined by the phenol-sulfuric acid method described below. 0.2 mL of diluted paramylon quantitative suspension was collected, poured into a test tube, stirred with a vortex mixer, mixed with 0.2 mL of 5% by mass phenol solution, and mixed with Eppendorf's Multipette (registered trademark) M4. 1.0 mL of conc. After this mixture was kept at 30° C. for 30 minutes, 200 μL of each was dispensed into a 96-well microplate, and the absorbance at a wavelength of 490 nm was measured using a microplate reader. For the calibration curve by the phenol-sulfuric acid method, a 10 mg/mL glucose aqueous solution was diluted with ultrapure water to give 500 µg/mL, 250 µg/mL, 125 µg/mL, 62.5 µg/mL, and 31.25 µg/mL, respectively. , and 15.625 μg/mL glucose aqueous solutions were prepared, each glucose aqueous solution was treated in the same manner as the paramylon quantification suspension, and the absorbance at a wavelength of 490 nm was measured to create a calibration curve.

<ワックスエステル定量方法>
後述する実験例1と実験例2と参考実験例では、以下に説明する方法により、ユーグレナ細胞からWEを抽出し定量した。ユーグレナ細胞を含有する液体培地(例えばKH培地)を遠心分離し、沈殿物(沈殿したユーグレナ細胞)を採取し、クロロホルム:メタノール:超純水(例えばMilli-Q(登録商標)水)=10:20:8となる体積比で混合した溶液を添加し、ボルテックスミキサーで激しく撹拌するか又は超音波破砕機で15分間処理し、遠心分離(13,000rpm、4℃、3分)して上清を採取する操作を行った。この操作を3回繰り返して得られる上清は、高濃度のWEを含有する白色の脂質溶液になった。例えば1.8mLの脂質溶液に対して1.0mLのクロロホルムと1.0mLの超純水とを添加し、ボルテックスミキサーで30秒かけて撹拌し、遠心分離(13,000rpm、4℃、3分)し、上層である水とメタノールとの混合層を除去し、下層であるクロロホルム層を採取した。採取したクロロホルム層を真空乾燥機で乾固させ、乾固物を500μLのヘキサンに溶解させ、希釈して分析用試料液を調製し、以下のようにガスクロマトグラフ質量分析計(以下「GC-MS」という。)を用い、分子内の炭素原子数が28である化合物(C28)、つまりWEの一種であるミリスチン酸ミリスチルを定量した。
<Wax ester quantitative method>
In Experimental Example 1, Experimental Example 2, and Reference Experimental Example, which will be described later, WE was extracted from Euglena cells and quantified by the method described below. Liquid medium containing Euglena cells (eg, KH medium) is centrifuged to collect the precipitate (precipitated Euglena cells), chloroform: methanol: ultrapure water (eg Milli-Q (registered trademark) water) = 10: Add the mixed solution at a volume ratio of 20:8, stir vigorously with a vortex mixer or treat with an ultrasonicator for 15 minutes, and centrifuge (13,000 rpm, 4 ° C., 3 minutes) to obtain the supernatant. was operated to collect The supernatant obtained by repeating this operation three times became a white lipid solution containing a high concentration of WE. For example, 1.0 mL of chloroform and 1.0 mL of ultrapure water are added to 1.8 mL of lipid solution, stirred with a vortex mixer for 30 seconds, and centrifuged (13,000 rpm, 4 ° C., 3 minutes ), the upper mixed layer of water and methanol was removed, and the lower chloroform layer was collected. The collected chloroform layer was dried in a vacuum dryer, the dried solid was dissolved in 500 μL of hexane, diluted to prepare a sample solution for analysis, and the gas chromatograph mass spectrometer (hereinafter "GC-MS ) was used to quantify a compound (C 28 ) having 28 carbon atoms in the molecule (C 28 ), that is, myristyl myristate, which is a type of WE.

GC-MSとして、株式会社島津製作所製のGCMS-QP2010 Ultraを用いた。分離用カラムとして、アジレント・テクノロジー株式会社製のAgilent J&W GCカラム-DB-5ms(カラム長30cm、内径0.25mm、膜孔0.25μm)を用いた。1.0μLの分析用試料液を分離用カラムに注入し、キャリアガスとしてヘリウムを流量1.16mL/分で分離用カラムに注入した。分析用試料液に含有される成分の分離にあたり、最初の1分間はカラム温度を100℃に設定し、次にカラム温度を280℃まで10℃/分で昇温させ、その後にカラム温度を10分間にわたり280℃に保った。インターフェイスとイオン源とを250℃に設定した。ミリスチン酸ミリスチルは70eVでイオン化され、SIMモードでm/z=229.2とm/z=57.1とで検出され定量された。標準試料溶液として、シグマアルドリッチ社製のミリスチン酸ミリスチルの含有量が、3.0μg/mL、1.0μg/mL、0.3μg/mL、又は0.1μg/mLとなるようにヘキサンに溶解させた溶液を用いた。 As GC-MS, GCMS-QP2010 Ultra manufactured by Shimadzu Corporation was used. As a column for separation, Agilent J&W GC column-DB-5ms (column length 30 cm, inner diameter 0.25 mm, membrane pore 0.25 μm) manufactured by Agilent Technologies, Inc. was used. A sample solution for analysis of 1.0 μL was injected into the separation column, and helium as a carrier gas was injected into the separation column at a flow rate of 1.16 mL/min. In separating the components contained in the sample solution for analysis, the column temperature was set to 100°C for the first minute, then the column temperature was raised to 280°C at a rate of 10°C/min, and then the column temperature was raised to 10°C. It was held at 280° C. for minutes. The interface and ion source were set at 250°C. Myristyl myristate was ionized at 70 eV and was detected and quantified in SIM mode at m/z = 229.2 and m/z = 57.1. As a standard sample solution, the content of myristyl myristate manufactured by Sigma-Aldrich was dissolved in hexane so that the content was 3.0 μg/mL, 1.0 μg/mL, 0.3 μg/mL, or 0.1 μg/mL. solution was used.

<実験例1>
ユーグレナとして、大阪府立大学の食品代謝栄養学研究室から分譲された、実験用のユーグレナ・グラシリスZ株を準備した。このユーグレナを培養するために、フラスコ内でKH培地(前述した表3参照)を調製した。フラスコの口部に綿栓を詰め、オートクレーブにより2気圧、121℃で15分間かけて加圧滅菌した。滅菌した培地をクリーンベンチ内に置き、培地が冷えてから、雑菌が混入しないように、培地に1.0×10cells以上かつ3.0×10cells以下程度のユーグレナ細胞が播種されるように、細胞の懸濁液を少量添加した。細胞の懸濁液を添加した時点を、培養開始とした。培養開始から、28℃以上かつ30℃以下に保たれた培養室内で、細胞を播種された培地を暗黒下で振とう機により80rpm程度で振とうし続けることにより、ユーグレナを2質量%の糖の存在下において好気的条件で培養した。なお、この条件で培養する場合、ユーグレナ細胞が定常期に達するには、6日間以上(144時間以上)の培養期間を要する。実験例1では、この条件での好気培養を培養開始から96時間(4日間)経過時に終えた。つまり、実験例1では、好気培養期間を、まだ定常期に至っていない対数増殖期の中期までに留めた。
<Experimental example 1>
As Euglena, an experimental Euglena gracilis Z strain, which was distributed from the Food Metabolism and Nutrition Laboratory of Osaka Prefecture University, was prepared. In order to culture this Euglena, a KH medium (see Table 3 above) was prepared in a flask. The neck of the flask was stuffed with a cotton stopper, and autoclaved at 2 atmospheres and 121° C. for 15 minutes for autoclave sterilization. The sterilized medium is placed in a clean bench, and after the medium has cooled, about 1.0 × 10 4 cells or more and 3.0 × 10 4 cells or less of Euglena cells are seeded in the medium so as not to be contaminated with various bacteria. A small amount of cell suspension was added as such. The culture was started when the cell suspension was added. From the start of the culture, in a culture room maintained at 28 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, the medium in which the cells were seeded is continuously shaken at about 80 rpm with a shaker in the dark, so that Euglena is added to 2% by mass of sugar. was cultured under aerobic conditions in the presence of When cultured under these conditions, a culture period of 6 days or more (144 hours or more) is required for Euglena cells to reach the stationary phase. In Experimental Example 1, the aerobic culture under these conditions was terminated after 96 hours (4 days) from the start of the culture. That is, in Experimental Example 1, the aerobic culture period was limited to the mid-logarithmic growth phase, which had not yet reached the stationary phase.

好気培養期間の終了後、直ちに培地を攪拌して少量を採取し、血球計算盤上に滴下し、液滴上にカバーガラスを貼り付けた。顕微鏡で観察し、血球計算盤上で縦1.0mm×横1.0mmの区画内にあるユーグレナ細胞数を数えた。Nを「1.0mmあたりにある細胞数の平均値」とし、計算式「N=N×10」により、培地1.0mLあたりの細胞数Nを算出した。この計算式における「10」は、1.0mmに対する容量の変換値である。実験例1で好気培養を終えた時点のKH培地において、ユーグレナ細胞数は5.37×10cells/mLであった。また、多数のフラスコを準備し、まだ定常期に至っていない対数増殖期の中期まで好気培養されたユーグレナ・グラシリスZ株を含有するKH培地を、好気培養期間の終了後に直ちに、各々のフラスコに50mLずつ分注した。分注された各々のフラスコにおけるユーグレナを、次に説明する、0時間群A、窒素処理群A、プロピオン酸群A、グリコール酸群A、グリオキシル酸群A、グリコール酸&プロピオン酸群A、および、グリオキシル酸&プロピオン酸群Aのうちいずれか1種類の群に分類した。Immediately after the end of the aerobic culture period, the medium was stirred, a small amount was collected, dropped onto a hemocytometer, and a cover glass was attached on the drop. Observed under a microscope, the number of Euglena cells in a section of 1.0 mm long×1.0 mm wide was counted on a hemocytometer. The number of cells N C per 1.0 mL of medium was calculated according to the formula "N C =N N ×10 4 ", where NN is the "average number of cells per 1.0 mm 2 ". “10 4 ” in this formula is a conversion value of capacitance for 1.0 mm 2 . The number of Euglena cells in the KH medium at the end of the aerobic culture in Experimental Example 1 was 5.37×10 6 cells/mL. In addition, a large number of flasks were prepared, and KH medium containing Euglena gracilis Z strain that had been aerobically cultured to mid-logarithmic growth phase, which had not yet reached the stationary phase, was added to each flask immediately after the end of the aerobic culture period. 50 mL each was dispensed into each. The Euglena in each dispensed flask is described below as Time 0 Group A, Nitrogenated Group A, Propionic Acid Group A, Glycolic Acid Group A, Glyoxylic Acid Group A, Glycolic Acid & Propionic Acid Group A, and , glyoxylic acid & propionic acid group A.

0時間群Aでは、好気培養を終えると直ちに、前述した定量方法でユーグレナ細胞のパラミロン含有量とWE含有量とを定量した。窒素処理群Aでは、室温28℃以上かつ30℃以下に保たれた培養室内で、培地にWE発酵促進物質を添加することなく、培地に窒素ガスを供給してバブリングさせながら24時間にわたり静置後、同様にしてユーグレナ細胞のパラミロン含有量とWE含有量とを定量した。プロピオン酸群Aでは、培地でのプロピオン酸濃度が4.0mmol/Lとなるようにプロピオン酸を添加して培地を弱酸性にし、綿栓を介して通気させつつ前記培養室内で24時間にわたり静置後、同様にしてユーグレナ細胞のパラミロン含有量とWE含有量とを定量した。グリコール酸群Aでは、培地でのグリコール酸濃度が4.0mmol/Lとなるように培地にプロピオン酸を添加した他は、プロピオン酸群Aと同様にした。グリオキシル酸群Aでは、培地でのグリオキシル酸濃度が4.0mmol/Lとなるように培地にグリオキシル酸を添加した他は、プロピオン酸群Aと同様にした。グリコール酸&プロピオン酸群Aでは、培地でグリコール酸濃度が2.0mmol/Lとなりプロピオン酸濃度が2.0mmol/Lとなるように、グリコール酸とプロピオン酸とを培地に添加した他は、プロピオン酸群Aと同様にした。グリオキシル酸&プロピオン酸群Aでは、培地でグリオキシル酸濃度が2.0mmol/Lとなりプロピオン酸濃度が2.0mmol/Lとなるように、グリオキシル酸とプロピオン酸とを培地に添加した他は、プロピオン酸群Aと同様にした。パラミロン含有量の定量結果を図4と次の表4とに示し、C28含有量の定量結果を図5と次の表4とに示す。In the 0-hour group A, the paramylon content and the WE content of the Euglena cells were quantified by the above-described quantification method immediately after completing the aerobic culture. In the nitrogen treatment group A, the medium was allowed to stand for 24 hours in a culture chamber maintained at a room temperature of 28° C. or higher and 30° C. or lower, without adding a WE fermentation promoting substance to the medium while supplying nitrogen gas to the medium and bubbling it. After that, the paramylon content and WE content of Euglena cells were quantified in the same manner. In the propionic acid group A, propionic acid was added so that the propionic acid concentration in the medium was 4.0 mmol/L to make the medium weakly acidic, and the medium was allowed to stand still for 24 hours while being aerated through a cotton plug. After placement, the paramylon content and WE content of the Euglena cells were quantified in the same manner. In the glycolic acid group A, the procedure was the same as in the propionic acid group A, except that propionic acid was added to the medium so that the glycolic acid concentration in the medium was 4.0 mmol/L. In the glyoxylic acid group A, the procedure was the same as in the propionic acid group A, except that glyoxylic acid was added to the medium so that the glyoxylic acid concentration in the medium was 4.0 mmol/L. In the glycolic acid & propionic acid group A, glycolic acid and propionic acid were added to the medium so that the glycolic acid concentration was 2.0 mmol/L and the propionic acid concentration was 2.0 mmol/L. Same as acid group A. In the glyoxylic acid & propionic acid group A, glyoxylic acid and propionic acid were added to the medium so that the glyoxylic acid concentration was 2.0 mmol/L and the propionic acid concentration was 2.0 mmol/L. Same as acid group A. The quantitative results of the paramylon content are shown in FIG. 4 and Table 4 below, and the quantitative results of the C28 content are shown in FIG. 5 and Table 4 below.

Figure 0007307435000004
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図4と表4とで示すように、プロピオン酸群Aでは、0時間群Aと比べてパラミロン含有量の減少は示されなかった。一方、プロピオン酸群Aと比べて、窒素処理群A,グリコール酸群A、及びグリオキシル酸群Aの各々では、パラミロン含有量が明らかに少なかった。窒素処理群A、グリコール酸群A、及びグリオキシル酸群Aの各々と比べて、それぞれ、グリコール酸&プロピオン酸群Aと、グリオキシル酸&プロピオン酸群Aとでは、パラミロン含有量が明らかに少なかった。図5と表4とで示すように、0時間群Aと比べて、他の群ではC28含有量が多かった。また、プロピオン酸群Aと比べて、窒素処理群A、グリコール酸群A、グリオキシル酸群A、グリコール酸&プロピオン酸群A、および、グリオキシル酸&プロピオン酸群Aの各々では、C28含有量が多かった。As shown in FIG. 4 and Table 4, the propionic acid group A showed no reduction in paramylon content compared to the 0 hour group A. On the other hand, compared with the propionic acid group A, the nitrogen-treated group A, the glycolic acid group A, and the glyoxylic acid group A each had a clearly lower paramylon content. Compared to each of the nitrogen-treated group A, the glycolic acid group A, and the glyoxylic acid group A, the paramylon content was clearly lower in the glycolic acid & propionic acid group A and the glyoxylic acid & propionic acid group A, respectively. . As shown in FIG. 5 and Table 4, C28 content was higher in other groups than in 0 hour group A. Also, compared to propionic acid group A, each of nitrogen treatment group A, glycolic acid group A, glyoxylic acid group A, glycolic acid & propionic acid group A, and glyoxylic acid & propionic acid group A had a C28 content of There were many

図4と図5と表4とに示した実験結果から、グリコール酸とグリオキシル酸との各々は、特許文献1で好適とされたプロピオン酸よりも、細胞内に含蓄されたパラミロンを代謝してミリスチン酸ミリスチルを産生するWE発酵を効率良く促進しやすい化合物であることが示唆された。また、WE発酵促進物質として、グリコール酸とプロピオン酸とが合計で4mmol/Lとなるように併用する場合や、グリオキシル酸とプロピオン酸とが合計で4mmol/Lとなるように併用する場合には、4mmol/Lのプロピオン酸のみを用いる場合と比べて、プロピオン酸の使用量を削減しつつもWE発酵を効率良く促進可能であることが示唆された。 From the experimental results shown in FIGS. 4 and 5 and Table 4, each of glycolic acid and glyoxylic acid metabolizes paramylon implied in cells more than propionic acid, which is preferred in Patent Document 1. It was suggested that it is a compound that is likely to efficiently promote the WE fermentation that produces myristyl myristate. In addition, as the WE fermentation promoting substance, when glycolic acid and propionic acid are used together so that the total is 4 mmol/L, or when glyoxylic acid and propionic acid are used together so that the total is 4 mmol/L , it was suggested that WE fermentation can be efficiently promoted while reducing the amount of propionic acid used, compared to the case of using only 4 mmol/L of propionic acid.

<実験例2>
ユーグレナ・グラシリスZ株を用いた実験例1と比べて、実験例2ではユーグレナとして、大阪府立大学の食品代謝栄養学研究室から分譲されたSM-ZK株を用いるように変更したことを除けば、その他は実験例1と同条件で実験を行った。実験例2で好気培養を終えた時点のKH培地において、ユーグレナ細胞数は7.05×10cells/mLであった。まだ定常期に至っていない対数増殖期の中期まで好気培養されたSM-ZK株を含有するKH培地を、好気培養期間の終了後に直ちに、各々のフラスコに50mLずつ分注した。前述した実験例1では0時間群A、窒素処理群A、プロピオン酸群A、グリコール酸群A、グリオキシル酸群A、グリコール酸&プロピオン酸群A、および、グリオキシル酸&プロピオン酸群Aの各々を調製したが、この順で実験例2では同様の操作により、0時間群B、窒素処理群B、プロピオン酸群B、グリコール酸群B、グリオキシル酸群B、グリコール酸&プロピオン酸群B、および、グリオキシル酸&プロピオン酸群Bの各々を調製した。実験例2で調製した各群について、パラミロン含有量の定量結果を図6と次の表5とに示し、C28含有量を図7と次の表5とに示す。
<Experimental example 2>
Compared to Experimental Example 1 using the Euglena gracilis Z strain, in Experimental Example 2, as Euglena, the SM-ZK strain distributed from the Food Metabolism and Nutrition Laboratory of Osaka Prefecture University was changed to use. , and other conditions were the same as in Experimental Example 1. The number of Euglena cells in the KH medium at the end of the aerobic culture in Experimental Example 2 was 7.05×10 6 cells/mL. Immediately after the end of the aerobic culture period, 50 mL of KH medium containing the SM-ZK strain that had been aerobically cultured to mid-logarithmic growth phase, which had not yet reached the stationary phase, was dispensed into each flask. In Experimental Example 1 described above, each of 0 hour group A, nitrogen treatment group A, propionic acid group A, glycolic acid group A, glyoxylic acid group A, glycolic acid & propionic acid group A, and glyoxylic acid & propionic acid group A was prepared in this order by the same operation in Experimental Example 2, 0 hour group B, nitrogen treatment group B, propionic acid group B, glycolic acid group B, glyoxylic acid group B, glycolic acid & propionic acid group B, and each of glyoxylic acid & propionic acid group B was prepared. For each group prepared in Experimental Example 2, the quantitative results of paramylon content are shown in FIG. 6 and Table 5 below, and the C28 content is shown in FIG. 7 and Table 5 below.

Figure 0007307435000005
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図6と図7と表5とに示すように、SM-ZK株を用いた実験例2では、ユーグレナ・グラシリスZ株を用いた実験例1と同様の実験結果が示された。このため、ユーグレナ・グラシリスZ株やSM-ZK株に限らず、グリコール酸とグリオキシル酸との各々は、プロピオン酸よりもWE発酵を効率良く促進しやすい化合物であろうと考えられる。 As shown in FIGS. 6 and 7 and Table 5, Experimental Example 2 using the SM-ZK strain showed the same experimental results as Experimental Example 1 using the Euglena gracilis Z strain. Therefore, not only Euglena gracilis Z strain and SM-ZK strain, but also glycolic acid and glyoxylic acid are considered to be compounds that promote WE fermentation more efficiently than propionic acid.

<実験例3>
好気培養期間をまだ定常期に至っていない対数増殖期の中期までに留めた実験例1と比べて、実験例3では、定常期に達するまで好気培養を行うように変更したことを除けば、その他は実験例1と同条件で実験を行った。つまり、実験例3では、ユーグレナ・グラシリスZ株を、KH培地(糖の存在下)において好気的条件で培養開始から168時間(7日間)経過時まで培養した。実験例3で好気培養を終えた時点のKH培地において、ユーグレナ細胞数は2.04×10cells/mLであった。このため、実験例3では、定常期に達するまで好気培養したことにより、実験例1と比べてユーグレナ細胞数が約3.8倍となった。定常期に達するまで好気培養されたユーグレナ・グラシリスZ株を含有するKH培地を、好気培養期間の終了後に直ちに、各々のフラスコに50mLずつ分注した。前述した実験例1では0時間群A、窒素処理群A、プロピオン酸群A、グリコール酸群A、及びグリオキシル酸群Aの各々を調製したが、この順で実験例3では同様の操作により、0時間群C、窒素処理群C、プロピオン酸群C、グリコール酸群C、及びグリオキシル酸群Cの各々を調製した。実験例3で調製した各群について、パラミロン含有量の定量結果を図8と次の表6とに示し、C28含有量の定量結果を図9と次の表6とに示す。
<Experimental example 3>
Compared to Experimental Example 1 in which the aerobic culture period was limited to the middle of the logarithmic growth phase, which had not yet reached the stationary phase, in Experimental Example 3, aerobic culture was performed until the stationary phase was reached. , and other conditions were the same as in Experimental Example 1. That is, in Experimental Example 3, Euglena gracilis Z strain was cultured in KH medium (in the presence of sugar) under aerobic conditions for 168 hours (7 days) from the start of culture. The number of Euglena cells in the KH medium at the end of the aerobic culture in Experimental Example 3 was 2.04×10 7 cells/mL. Therefore, in Experimental Example 3, the number of Euglena cells increased by about 3.8 times as compared with Experimental Example 1 due to aerobic culture until reaching the stationary phase. Immediately after the end of the aerobic culture period, 50 mL of KH medium containing the Euglena gracilis Z strain that had been aerobically cultured until reaching the stationary phase was dispensed into each flask. In Experimental Example 1 described above, each of the 0-hour group A, the nitrogen treatment group A, the propionic acid group A, the glycolic acid group A, and the glyoxylic acid group A was prepared. A time 0 group C, a nitrogen treatment group C, a propionic acid group C, a glycolic acid group C, and a glyoxylic acid group C were each prepared. For each group prepared in Experimental Example 3, the quantitative results of paramylon content are shown in FIG. 8 and Table 6 below, and the quantitative results of C 28 content are shown in FIG. 9 and Table 6 below.

Figure 0007307435000006
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図9と表6とに示すように、定常期に達するまでKH培地(糖の存在下)において好気的条件で培養されたユーグレナ・グラシリスZ株でも、グリコール酸とグリオキシル酸との各々は、プロピオン酸よりもWE発酵を効率良く促進しやすい化合物であることが示唆された。表6(実験例3)と前述した表4(実験例1)とを比べると明らかなように、または、図8(実験例3)と図4(実験例1)とを比べると明らかなように、好気培養を対数増殖期の中期までに留めた実験例1での各群と比べて、好気培養を定常期に達するまで行った実験例3の各群では、フェノール硫酸法で定量したグルコース含有量(パラミロン含有量)が100倍前後多かった。このため、図8(参考実験例)と図4(実験例1)とでは、グラフ縦軸で数値の桁数が異なっている。このように、好気培養を対数増殖期の中期までに留める場合と比べて、好気培養を定常期に達するまで継続すると、個々のユーグレナ細胞内にパラミロンが多く含蓄されることが確認された。 As shown in FIG. 9 and Table 6, even in the Euglena gracilis Z strain cultured under aerobic conditions in KH medium (in the presence of sugar) until reaching the stationary phase, each of glycolic acid and glyoxylic acid It was suggested that it is a compound that promotes WE fermentation more efficiently than propionic acid. As is clear from a comparison of Table 6 (Experimental Example 3) and Table 4 (Experimental Example 1) described above, or from a comparison of FIG. 8 (Experimental Example 3) and FIG. 4 (Experimental Example 1), In addition, compared to each group in Experimental Example 1, in which the aerobic culture was stopped until the middle of the logarithmic growth phase, each group in Experimental Example 3, in which the aerobic culture was performed until reaching the stationary phase, was quantified by the phenol-sulfuric acid method. The resulting glucose content (paramylon content) was about 100 times higher. Therefore, the number of digits on the vertical axis of the graph differs between FIG. 8 (reference experiment example) and FIG. 4 (experiment example 1). Thus, it was confirmed that when aerobic culture is continued until reaching the stationary phase, more paramylon is stored in individual Euglena cells than when the aerobic culture is stopped until the mid-logarithmic growth phase. .

それにも関わらず、意外にも、表6(実験例3)と前述した表4(実験例1)とを比べると明らかなように、または図9(実験例3)と図5(実験例1)とを比べると明らかなように、好気培養を対数増殖期の中期までに留めた実験例1での各群と比べて、好気培養を定常期に達するまで行った実験例3の各群では、C28含有量(ミリスチン酸ミリスチル含有量)が0.1倍前後であった。換言すれば、好気培養を定常期に達するまで行った実験例3の各群と、好気培養を対数増殖期の中期までに留めた実験例1との比較から、好気培養の期間を対数増殖期の中期までに留めた場合であっても、ユーグレナの体内におけるC28含有量(ミリスチン酸ミリスチル含有量)は十分に高くなっていることが分かる。この結果から、グリコール酸とグリオキシル酸を与えた場合には、好気培養期間を短くした場合であってもWEを十分に高含有したユーグレナが得られることが分かった。Nevertheless, unexpectedly, as can be seen by comparing Table 6 (Experimental Example 3) with Table 4 (Experimental Example 1) above, or FIG. 9 (Experimental Example 3) and FIG. 5 (Experimental Example 1) ), compared with each group in Experimental Example 1 in which the aerobic culture was stopped until the middle of the logarithmic growth phase, each group in Experimental Example 3 in which the aerobic culture was performed until the stationary phase was reached. In the group, the C28 content (myristyl myristate content) was around 0.1 times. In other words, from the comparison between each group of Experimental Example 3, in which the aerobic culture was performed until reaching the stationary phase, and Experimental Example 1, in which the aerobic culture was limited to the middle of the logarithmic growth phase, the period of the aerobic culture was It can be seen that the C28 content (myristyl myristate content) in the body of Euglena is sufficiently high even when it is limited to the middle of the logarithmic growth phase. From this result, it was found that when glycolic acid and glyoxylic acid were given, Euglena with a sufficiently high WE content could be obtained even when the aerobic culture period was shortened.

従来どおりに定常期まで好気培養を行う場合と比べて、ユーグレナ1個体あたりのWE含有量が大きくなるメカニズムは、本願出願時に不明であるものの、次のように推察される。ユーグレナは、栄養条件に応じて細胞内の貯蔵物質を変化させることで、多様な栄養条件下で生育可能という特性を有する。この特性は、ユーグレナ細胞が晒されている環境に応じてその時々で生成可能な栄養素を細胞内に含蓄することによって、飢餓環境下でのユーグレナの生存力を保障する特性として、進化の過程で突然変異と自然選択(自然淘汰)との繰返しによりユーグレナ細胞に備わったものと考えられる。また、対数増殖期の途中にあるユーグレナ細胞では、細胞が盛んに分裂または増殖していることからすれば、細胞数の増加や細胞の生存に資する代謝経路は実質的に抑制されておらず、ユーグレナ細胞が本来に備えているWE発酵能が十分に発揮されやすいのであろうと考えられる。 Although the mechanism by which the WE content per individual Euglena increases compared to the conventional aerobic culture up to the stationary phase is unknown at the time of filing the present application, it is speculated as follows. Euglena has the characteristic of being able to grow under various nutritional conditions by changing the intracellular storage substances according to the nutritional conditions. This characteristic has evolved in the process of evolution as a characteristic that guarantees the survival of Euglena under a starvation environment by encapsulating nutrients that can be produced in the cell depending on the environment that the Euglena cell is exposed to. It is thought that Euglena cells are equipped with this through repetition of mutation and natural selection. In addition, in Euglena cells in the middle of the logarithmic growth phase, considering that the cells are actively dividing or proliferating, the metabolic pathways that contribute to the increase in cell number and cell survival are not substantially suppressed. It is considered that the WE fermentation ability inherent in Euglena cells is likely to be sufficiently exhibited.

本発明によれば、従来よりも効率良くワックスエステル(WE)発酵を促進可能に改善された、WE高含有ユーグレナの生産方法および生産システム、並びに、WE又はバイオ燃料組成物の製造方法および製造システム、並びに、WE発酵促進剤を提供する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a method and system for producing Euglena with a high WE content, and a method and system for producing a WE or biofuel composition, which have been improved so as to promote wax ester (WE) fermentation more efficiently than before. and a WE fermentation promoter.

Claims (10)

ユーグレナを準備する工程と、
前記ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する工程と、
培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える工程と、
前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられた前記ユーグレナを所定の時間にわたり常温に保つ工程と、を含み、
前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、
前記ワックスエステル発酵促進物質が、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、
ワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法。
A step of preparing Euglena;
a step of culturing the Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar;
A step of providing a wax ester fermentation promoting substance to the cultured Euglena in an acidic environment;
a step of keeping the Euglena to which the wax ester fermentation promoting substance has been given at room temperature for a predetermined period of time;
The wax ester fermentation promoting substance has at least one of a keto group, an aldehyde group, and a hydroxyl group in the molecule, and has 2 to 4 carbon atoms in the molecule, and a monovalent carboxylic acid and a salt thereof. One or more compounds selected from the group consisting of
The wax ester fermentation promoting substance is one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof.
A method for producing Euglena with a high wax ester content.
前記ワックスエステル発酵促進物質が、分子内の炭素原子数が1以上4以下である脂肪酸をさらに含有する、請求項1に記載されたワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法。 2. The method for producing a wax ester-rich Euglena according to claim 1, wherein the wax ester fermentation promoting substance further contains a fatty acid having 1 or more and 4 or less carbon atoms in the molecule. 前記ワックスエステル発酵促進物質における前記脂肪酸のモル比(脂肪酸のモル量/ワックスエステル発酵促進物質全体の合計モル量)が0.5以下である、請求項2に記載されたワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法。 3. The wax ester-rich Euglena according to claim 2, wherein the molar ratio of the fatty acid in the wax ester fermentation-promoting substance (molar amount of fatty acid/total molar amount of the entire wax ester fermentation-promoting substance) is 0.5 or less. production method. 前記常温に保つ工程において窒素バブリングを行う、請求項1~3のいずれか一項に記載されたワックスエステル高含有ユーグレナの生産方法。 The method for producing Euglena with a high wax ester content according to any one of claims 1 to 3, wherein nitrogen bubbling is performed in the step of maintaining the room temperature. ユーグレナを準備する工程と、
前記ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する工程と、
培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える工程と、
前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられた前記ユーグレナを所定の時間にわたり常温に保つ工程と、
所定の時間にわたり常温に保たれた前記ユーグレナからワックスエステルを抽出する工程と、を含み、
前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、
前記ワックスエステル発酵促進物質が、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、
ワックスエステルの製造方法。
A step of preparing Euglena;
a step of culturing the Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar;
A step of providing a wax ester fermentation promoting substance to the cultured Euglena in an acidic environment;
a step of keeping the Euglena to which the wax ester fermentation promoting substance has been given at room temperature for a predetermined time;
a step of extracting the wax ester from the Euglena kept at room temperature for a predetermined time,
The wax ester fermentation promoting substance has at least one of a keto group, an aldehyde group, and a hydroxyl group in the molecule, and has 2 to 4 carbon atoms in the molecule, and a monovalent carboxylic acid and a salt thereof. One or more compounds selected from the group consisting of
The wax ester fermentation promoting substance is one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof.
A method for producing a wax ester.
グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物を含有する、糖の存在下において好気的条件で培養されたユーグレナに酸性環境で与えるためのワックスエステル発酵促進剤。 Wax ester fermentation promotion for feeding Euglena cultured under aerobic conditions in the presence of sugar in an acidic environment, containing one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof agent. ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する手段と、
培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える手段と、
前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられてから所定の時間にわたり常温に保たれたユーグレナを回収する手段と、を備え、
前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、
前記ワックスエステル発酵促進物質が、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、
ワックスエステル高含有ユーグレナの生産システム。
A means for culturing Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar;
means for providing a wax ester fermentation promoting substance to the cultured Euglena in an acidic environment;
and means for recovering Euglena kept at room temperature for a predetermined time after being given the wax ester fermentation promoting substance,
The wax ester fermentation promoting substance has at least one of a keto group, an aldehyde group, and a hydroxyl group in the molecule, and has 2 to 4 carbon atoms in the molecule, and a monovalent carboxylic acid and a salt thereof. One or more compounds selected from the group consisting of
The wax ester fermentation promoting substance is one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof.
Production system for Euglena with high wax ester content.
ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する手段と、
培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える手段と、
前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられてから所定の時間にわたり常温に保たれたユーグレナを回収する手段と、
回収された前記ユーグレナからワックスエステルを抽出する手段と、を備え、
前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、
前記ワックスエステル発酵促進物質が、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、
ワックスエステルの製造システム。
A means for culturing Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar;
means for providing a wax ester fermentation promoting substance to the cultured Euglena in an acidic environment;
means for recovering Euglena kept at room temperature for a predetermined time after being given the wax ester fermentation promoting substance;
and means for extracting wax esters from the collected Euglena,
The wax ester fermentation promoting substance has at least one of a keto group, an aldehyde group, and a hydroxyl group in the molecule, and has 2 to 4 carbon atoms in the molecule, and a monovalent carboxylic acid and a salt thereof. One or more compounds selected from the group consisting of
The wax ester fermentation promoting substance is one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof.
Wax ester manufacturing system.
ユーグレナを準備する工程と、 A step of preparing Euglena;
前記ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する工程と、 a step of culturing the Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar;
培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える工程と、 A step of providing a wax ester fermentation promoting substance to the cultured Euglena in an acidic environment;
前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられた前記ユーグレナを所定の時間にわたり常温に保つ工程と、 a step of keeping the Euglena to which the wax ester fermentation promoting substance has been given at room temperature for a predetermined time;
所定の時間にわたり常温に保たれた前記ユーグレナからワックスエステルを抽出する工程と、 A step of extracting a wax ester from the Euglena kept at room temperature for a predetermined time;
抽出された前記ワックスエステルを他の燃料用原料と混合させてバイオ燃料を調製する工程と、を含み、 mixing the extracted wax ester with other fuel raw materials to prepare a biofuel,
前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、 The wax ester fermentation promoting substance has at least one of a keto group, an aldehyde group, and a hydroxyl group in the molecule, and has 2 to 4 carbon atoms in the molecule, and a monovalent carboxylic acid and a salt thereof. One or more compounds selected from the group consisting of
前記ワックスエステル発酵促進物質が、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、 The wax ester fermentation promoting substance is one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof.
バイオ燃料の製造方法。 A method for producing biofuel.
ユーグレナを糖の存在下において好気的条件で培養する手段と、 A means for culturing Euglena under aerobic conditions in the presence of sugar;
培養された前記ユーグレナに酸性環境でワックスエステル発酵促進物質を与える手段と、 means for providing a wax ester fermentation promoting substance to the cultured Euglena in an acidic environment;
前記ワックスエステル発酵促進物質を与えられてから所定の時間にわたり常温に保たれたユーグレナを回収する手段と、 means for recovering Euglena kept at room temperature for a predetermined time after being given the wax ester fermentation promoting substance;
回収された前記ユーグレナからワックスエステルを抽出する手段と、 means for extracting wax esters from the recovered Euglena;
抽出された前記ワックスエステルを他の燃料用原料と混合させてバイオ燃料を調製する手段と、を備え、 means for mixing the extracted wax ester with other fuel raw materials to prepare a biofuel,
前記ワックスエステル発酵促進物質は、分子内にケト基、アルデヒド基及びヒドロキシ基のうち少なくとも1つを有し、かつ分子内の炭素原子数が2以上4以下である一価カルボン酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、 The wax ester fermentation promoting substance has at least one of a keto group, an aldehyde group, and a hydroxyl group in the molecule, and has 2 to 4 carbon atoms in the molecule, and a monovalent carboxylic acid and a salt thereof. One or more compounds selected from the group consisting of
前記ワックスエステル発酵促進物質が、グリオキシル酸、グリコール酸、及びその塩からなる群より選ばれた1種以上の化合物である、 The wax ester fermentation promoting substance is one or more compounds selected from the group consisting of glyoxylic acid, glycolic acid, and salts thereof.
バイオ燃料の製造システム。 Biofuel production system.
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