JPH0472514B2

JPH0472514B2 -

Info

Publication number: JPH0472514B2
Application number: JP4032685A
Authority: JP
Inventors: Koichi Inoe; Naoki Kawada; Sadao Kageyama; Takeshi Morinaga
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-03-02
Filing date: 1985-03-02
Publication date: 1992-11-18
Also published as: JPS61199791A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）この発明は、クロストリジウム（Clostridium）
属に属する新規な細菌を用いて二酸化炭素と水素
とから酢酸を製造する方法に関するものである。
酢酸は食品用あるいは工業用原料などの分野で用
いられている。（従来技術）二酸化炭素と水素とを資化して、生育培地中に
酢酸を蓄積する微生物はいくつか知られている。
そのなかでこれまでに報告されているクロストリ
ジウム属に属する菌は４種ある。そして我々が新
たに創製したクロストリジウム・エスピー
（Clostridium sp）No.68−２微工研菌寄第7367号、
クロストリジウム・エスピー（Clostridium sp）
No.307微工研菌寄第7487号、クロストリジウム・
エスピー（Clostridium sp）No.484微工研菌寄第
7488号の３種と前記の４種とあわせて７種があ
る。これらが二酸化炭素と水素とからｎ−酢酸を
生産することは知られていない。（発明の目的）本発明者は、再生可能な資源であり自然界にお
びただしく存在し、かつ各種産業の最終の廃棄物
でもある二酸化炭素に着目し、これを将来のエネ
ルギー源として考えられている水素と反応させる
ことにより、生化学的に酢酸を製造する方法を検
討し、この発明に到達した、前記のような菌が知
られているものの、二酸化炭素と水素とからの酢
酸の製造を工業的に実施するために、解決すべき
課題は、まだ多く、特に二酸化炭素と水素とを基
質としてPH4.0〜7.0のような酸性領域で生育し
て、酢酸を製造する能力のある菌はまだ報告され
ていない。本発明者はこのような事情のもとに、二酸化炭
素と水素を基質とする酢酸の新規な製造方法を提
供することを目的とする。（発明の構成）本発明は、二酸化炭素と水素を基質として用い
て、クロストリジウム属に属し二酸化炭素と水素
を資化して酢酸を生産する能力のある菌を培養
し、生成蓄積された酢酸を回収することを特徴と
する酢酸の製造方法である。本発明で用いられる微生物は、クロストリジウ
ム属に属し、二酸化炭素と水素を資化する酢酸生
産菌であり、この様な微生物は本発明実施例記載
のものがはじめてである。実施例で用いられた微
生物は嫌気性菌で胞子を作る桿菌である点でクロ
ストリジウム属に属する菌であると考えられる
が、二酸化炭素と水素でPH4.0〜7.0のような酸性
領域で生育し、鞭毛の無いことなど、後で詳しく
記す諸性質において公知の同属菌と相違してお
り、新菌種であると考えられる。正式の種名はまだ付されていないので、本発明
ではクロストリジウム・エスピ−（Clostridium
sp）No.670微工研菌寄第8047号と表示する。次に
クロストリジウム・エスピーNo.670（以下本菌と略
記する）の創製法および菌学的性質を示す。（創製法）本菌は大分県の別府温泉の泥より下記の方法に
より分離した。すなわち第１表に示す液体培地
5mlを試験管へ分注し減菌後、嫌気グローブボツ
クス中で約0.3ｇの土壌を添加し、ブチルゴム栓
で密栓後、気相を水素（67％）と二酸化炭素（33
％）を含む除菌ガスに置換し、30℃で静置培養
し、約３週間毎に植え継ぎを行つた。２回液体培
地で植え継いだのち、第１表の培地に寒天３％を
加えた寒天培地を用いてロールチユーブ法（メソ
ツズ・イン・マイクロバイオロジー、３巻Ｂ，
117頁（1969）アカデミツク・プレス）により単
菌分離し本菌を得た。（菌学的性質）本発明の菌株の菌学的性質を示す。この菌学的
性質の検討には、「アンアエロブ・ラボラトリ
ー・マニユアル（Anaerobe Laboratory
Manual）第４版」（The V.I.P.Anaerobe
Laboratory Virgini ａ Polytechnic Institute
and State University，Blacksburg（1972）），
「バージーズ・マニユアル・オブ・デターミネイ
テイブ・バクテリオロジー（Bergey′s Manual
of Determinative Bacteriology）第８版」，「バ
ージエーズ・マニユアル・オブ・システマテイツ
ク・バクテリオロジー（ボリユーム１）
（Bergey′s Manual of Systematic
Bacteriology（Volumel）（1984）」および「微生
物の分類と同定」（長谷武治著、学会出版センタ
ー）に記載されている方法、培地組成を用いた。（顕微鏡的所見）１細胞の形および大きさ：単独もしくは２連の
直桿菌、幅0.6−1.0μm、長さ5.9〜9.0μm ２鞭毛：なし３胞子：あり，ターミナル４グラム染色：陰性（培地組成）第１表に例示する。第１表基本培地の組成（脱イオン水11中） 0.1％インジゴカルミン溶液 2ml 10％NH₄Cl溶液 10ml 1MKH₂PO₄（PH7.0）溶液 5ml 20％MgSO₄・7H₂O溶液 0.5ml ビタミン溶液 20ml ミネラル溶液 40ml システイン塩酸（1H₂O） 0.5ｇ硫化ナトリウム 0.25ｇ炭酸水素ナトリウム１ｇ 600mg／１ブロムエタンスルホン酸ナトリウム
1ml 酵母エキス 0.2ｇ PH5.3 ビタミン溶液組成（mg／ｌ）ビオチン２葉酸２ピリドキシン塩酸 10 チアミン塩酸５リボフラビン５ニコチン酸５パントテン酸Ca ５ビタミンB12 0.01 ｐ−アミノ安息香酸５チオクト酸１ミネラル溶液組成（ｇ／１）ニトリロ３酢酸 0.25 MgSO₄・7H₂O 0.1 MnSO₄・4H₂O 0.28 NaCl 0.5 FeSO₄・7H₂O 0.05 CoCl₂・6H₂O 0.09 CaCl₂・2H₂O 0.07 ZnSO₄・7H₂O 0.09 CuSO₄ 0.03 AlK（SO₄）₂・12H₂O 0.009 H₃BO₄ 0.005 NaMoO₄・2H₂O 0.006 （生育状態）第１表の組成に３％寒天を加えた寒天培地での
生育は次の通りである。形状：円形周縁：円滑隆起：わずかに盛上る表面：円滑色調：白（生理的性質）酸素に対する態度：偏性嫌気性生育の範囲（PH）至適PH：6.5 生育PH：4.0〜7.0 （温度）至適温度：30℃ 生育温度：25〜40℃ インドール生成：− ゼラチンの液化：− カタラーゼ産生：− デンプンの加水分解：− エスクリンの加水分解：＋色素の生成：− （炭素源の資化性）第１表の基本培地に下記炭素源（１％）を含む
液体培地5mlを直経18mmの試験管に加え、無菌培
地を作成し本菌を植菌し気相を窒素（67％）と二
酸化炭素（33％）を含む除菌ガスに置換し、30℃
で14日間静置培養した。生育は600nmの濁度を分
光計（スペクトロニツク20、島津製作所）で測定
した。600nmの濁度が炭素源を含まないコントロ
ールとの差が0.1未満のものを「資化しない」、
0.1以上0.2未満のものを「わずかに資化する」0.2
以上のものを「資化する」とした。資化するもの：Ｄ−グルコース、Ｄ−フラクト
ース、キシロース、Ｄ−リボース、アラビノー
ス、ガラクトース、マルトース、ラクトース、セ
ロビオース、メレジトース、マンニトールまた上記の試験において窒素の代りに水素を用
いた場合は二酸化炭素も資化する。資化しないもの：ソルボース、ラムノース、シ
ユクロース、メリビオース、トレハロース、ラフ
イノース、メタノール、エタノール（糖などからの酸の生成）第１表の基本培地に上記の試験で資化すること
が確かめられた糖を１％添加し、気相を窒素（67
％）と二酸化炭素（33％）を含む除菌ガスに置換
し、本菌を植菌、30℃で静置培養した。すべての
炭素源において培地中には有機酸として酢酸とｎ
−酪酸が生産された。またペプトン・酵母エキス培地またはペプト
ン・酵母エキス・グルコース培地を用いた場合も
培地中には有機酸として酢酸、ｎ−酪酸が生産さ
れた。（在来の類似種との比較など）上記の菌学的性質から、No.670は、偏性嫌気性
のグラム陰性有胞子桿菌で、その主要醗酵代謝産
物が二酸化炭素と水素からは酢酸、その他の資化
する炭素源からは酢酸と酪酸を生産することを特
徴とする菌株である。この性状からバージーズ・
マニアル・オブ・デターミネイテイブ・バクテリ
オロジ−第８版、バージーズ・マニユアル・オ
ブ・システマテイツク・バクテリオロジー（ボリ
ユーム１）及びアンアエロブ・ラボラトリー・マ
ニユアル第４版にもとずき検索するとクロストリ
ジウム（Clostridium）に層する菌株であると考
えられる。そこでアンアエロブ・ラボラトリー・
マニユアル第４版で属の同定のキーに従つて同定
していくとクロストリジウム・イノキユム（C.
innocuum）に行きあたる。またバージーズ・マ
ニユアル・オブ・デターミネイテイブ・バクテリ
オロジー第８版、バージーズ．マニユアル・オ
ブ・システマテイツク・バクテリオロジー（ボリ
ユウム１）には諸性状がNo.670と一致する菌種の
記載はなかつた。No.670とクロストリジウム・イ
ノキユムの性状を比較したところ共に偏性嫌気性
の有胞子桿菌である点で一致したが、第２表に示
す点で両菌の性状は違つていた。本発明の菌株は、二酸化炭素と水素で生育して
酢酸を生ずる、クロストリジウム属に属する菌で
二酸化炭素と水素で生育する菌は７種知られてい
たが、これらはすべて中性付近のPH領域で生育
し、酸性領域では生育できないという点で本発明
とは区別できるものであつた。

【表】

【表】＊バージーズ・マニユアル・デタミネ
テイブ・バクテリオロジー(8版)
以上のことから、本菌株はクロストリジウム属
に属する新菌種であると考えられるので、クロス
トリジウム・エスピー（Clostridium sp）No.670
と命名した。さらにこの菌株は工業技術院微生物工業技術研
究所に「微工研菌寄第8047号（FERM−Ｐ No.
8047）として寄託した。（培養方法）培養方法は原則的には、一般の微生物の場合と
同様であるが、酸素の混入を防ぐことが必要であ
り、実験室的には、ゴム栓等で密栓した培養器中
で、静置あるいは振盪する方法が用いられる。や
や大きい規模では、通常用いられる醗酵槽がその
まま利用でき、装置内の酸素は、窒素などの不活
性気体あるいは原料気体などで置換することによ
り嫌気的な雰囲気をつくることが可能である。醗
酵槽の形式は特に問わないが、普通に使用される
攪拌混合槽のほか、一段あるいは多段の気泡塔
型、ドラフトチユーブ型の醗酵槽も利用できる。培養に用いる炭素源は、通常、二酸化炭素ガス
として供給するが、培地中に溶解二酸化炭素ある
いは炭酸塩、炭酸水素塩として加えることもでき
る。窒素源は塩化アンモニウムのごときアンモニ
ウム塩や硝酸ソーダのような硝酸塩のごとく、通
常の醗酵に用いうる各種の窒素化合物を用いるこ
とができる。その他必要に応じ、リン酸二水素カリ、硫酸マ
グネシウム、硫酸マンガン、塩化ナトリウム、硫
酸鉄、塩化コバルト、塩化カルシウム、硫酸亜
鉛、硫酸銅、明ばん、モリブデン酸ソーダ、硼酸
などの無機化合物、あるいはビチオンや酵母エキ
スなどのビタミン類を添加することは、通常行な
われる通りである。以下具体例により本発明を説明する。実施例１クロストリジウム・エスピーNo.670株を以下の
ように培養した。第１表に示す培地を試験管へ
5ml分注減菌後、同培地で培養を行つた培養液
100μlを嫌気グローブボツクス（フアーマ社、ア
ナエロボツクス）中で添加し、ブチルゴム栓で密
栓したのち気相を水素（67％）と二酸化炭素（33
％）を含む除菌ガスに置換し、30℃で静置培養し
た。培養液の一部を遠心分離機により菌株を分離
し、この上清をリン酸で酸性にして、ガスクロマ
トグラフイーにより生成物の定量を行なつた。その結果、静置培養10日間で0.90ｇ／ｌの酢酸
を生成していた。実施例２Ｌ字型試験管を用い、実施例１と同様に準備し
てクロストリジウム・エスピーNo.670株の振盪培
養を行なつた。測定方法も実施例１と同様に行な
い生成物を分析した結果10日間で1.42ｇ／ｌの酢
酸を生成していた。

Claims

【特許請求の範囲】

１二酸化炭素と水素とを基質として用いて、ク
ロストリジウム属に属し二酸化炭素と水素を資化
して酢酸を生産する能力のある菌クロストリジウ
ム・エスピーNo.670を培養し、生成蓄積された酸
酸を回収することを特徴とする酢酸の製造法。