Departmental Bulletin Paper / 紀要論文 バイオリアクターによる醤油製造法の研究 : 第三報 無殺菌諸味の連続発酵条件の検討 Studies on Soy‐Sauce Production by Bioreactor : Part 3 Continuous Soy-Sauce Fermentaion with Unsterilized Soy‐Sauce‐Moromi Mash 小瀬古, 茂樹; 久松, 眞; 松永, 正好; 山田, 哲也 Koseko, Shigeki; Hisamatsu, Makoto; Matsunaga, Masayoshi; Yamada, Tetsuya 三重大学生物資源学部紀要 = The bulletin of the Faculty of Bioresources, Mie University. 1993, 10, p. 189-194. http://hdl.handle.net/10076/2894 三盆大生物繋源紀嬰 節用号：189∼19∠1 irま成5年3月26Ei バイオリアクターによる醤油製造法の研究 第三窮 無殺菌諸味の連続発酵条件の検討 小潮古茂樹・久松 眞・松永 正好＊・lhL潤 哲也 三蕊大学生磯磯源学部，叫ナンジルシ醸造株式会社 StudiesonSoy−SauceProductionbyI葺ioreactor Part3 Contillu（）uSSoy−SauceFel・mentaionwiもhUnsterilized Soy・S挽uCe−Mol・OmiMash ShigekiKosElく0，MakotoHISAMATSU，MasayoshiMATSUNAGA＊ andTetsuyaYAMADA LaboratoryofFoodChemistry，FacultyofBioresauces，MieUniversity tミSan−JirushiCorpor；itio11 AbstltaCt We studied tllebioreactorsystemsforsoysauceproductionfroIⅥunSterilizedsoy・SauCe−mOrOmト nlaS】1SuSPe王1Sion．MIC（Microbe王mmobiiized Ceramics）reactorwitllim】110biiizedろ誓狩ぶαぐCカα和〃り・Cどぶ nuxliproduced2．0％ethanoland38pl）m2−Phenylethanolat30hourrcsidencetimc．′rhatreactorilll− mobilizedwithCandidave7Tatilisproduced2．0％ethanoland3．7ppm4・ethylgtlaiacolat48hourresト dence tiIlle．MIC re8CtOr Were enSured enot唱11軋1idity of ked soIutiollby aerating at O．08vv111． Ethanolfermentationwas2．5time（Z．roIIXii）and4time（C．uersalilis）moreemcientatHighttoDia− metcr ratio（H／D）of25tha】1at H／D of8．8．Unsterilized soy−SauCC−mOrOmiwas fermente（iin the OPenSyStembioreactorsimmobilizedwithZ．rouxiiorC．uersattlis，andablendofthcbothfenTlenta・ tionl）rOductss王10Wedgoodscoreinev；lluationofRavor；1ndtasとe． Keさ，Ⅵ，Or（1s：SOy−SauCe・SOy−SauCe−mOrOmi・bioreactor 醇嚢分解し，ろ過して得られた㈲鋸夜をこの装褐を使翔 緒 して蔓摘草させる方法である。私たちも．翻斗掬を低食塩 バイオリアククー装登（醤朝帽L酸蘭や醤油酵母をアル ギン酸カルシウムト4） 又はセラミックス5・6）に固窟化 したカラム）を使用する漆油の製造は，孝細筆熟成期‡弼の 短編と発酵制御の粕密化を可能とするため，榛油原料を 濃度で霧温酵案分解処理後，ろ過して得られた㈲姜吏液を， 既報とは興なるセラミックス担体を含むバイオリアク ターシステムに供給し，断山系関味液が短期l暑iJで得られ ることを雑費したヤ・8）。しかしながら，この綱味液の風 味は市販の澱油のものよりかなり劣ることから，本醜造 平成4年10月30日 受理 澱油と同等の品質を得るためには，澱油緒峨の十分な絆 ′ト瀬盲をi‘茂樹・久松 絡・松永 正好・山田 哲也 ユ90 嚢分僻と，その清澄液の加熱殺猷1二枚で生じる異臭の生 izedCeranlics（MIC）は，lヨ本ガイシ（株）より拉供され 成を抑制することが必婁であると考えた。さらには，で た。このMICは，酸処男1（2NHClに〟l軋聞役漬）し， きるだけ従来の製造二1二勘こ近づけたバイオリアクダーシ 次にアルカリ処挫（2NNaOHに両時i裾浸潰）後水洗を ステムの構築を検討する必繋がある。ところで，堀津 行い使用した。 ら5・6）が報督したように除菌のため限外ろ過瀾作を行う と，き離迂絃を力臓殺1暴言しないで樹l］できるが，このろ過 装駁ほ非′附こ高価であり，ろ過効率も悲い。従って実験 室的規模で実施されるもので，実用的ではない。 伝統的な笹子l臓造方法は，開放系でありながら揚油絆 軋 又は馴膵L酸薗以外の微生物汚免は！！…潤となってい 2．傾用薗練と培地 菌枠は，酎塩性酵母Z知肌那加粕叩撒け槻蕗とC〟，！一 成血＝脚部清涼の2棟頬を使用した。各酵▲鋸ま10％生掲 げ歯紬，7％グルコース及び8．5％食塩を含む膝油合成 培地（l）H5．0）で：き00c72時間娠とう増産した。 ない。このことから，バイオリアクタ一系に於てむ初期 に酵母濃度が充分に翻ナれば汚染は問題とならない可能 性が商い。また，伝統的な澱冊糸遊方法は複合的な発酵 法であることから，醸造中に絢菌体が自己消化し，即） 3．バイオリアクターの構築及び僚油酵母の固定化 バイオリアクダーの鰍狛ま，Fig，1に示した。発酵原 液ほ殺薗処ガ‡とをしないため50cに冷蔵し，カラムジャ 分解成分が浄油の星味に微妙に離饗していることも考え ケットには300cの温水を緒堺した。除櫛空気と冷蔵し られる。従って，発酵前に騰朝闇湖沼の金閣形分を除去 た触殺蘭の発酵原酒闇カラム下郎から送り，エアーリ することほ絢菌体を除去することになり，膝油の星味に フト型リアクダーとして使用した。2枕のジャケット付 影響する可能性が十分考えられる。 き円筒型ガ、ラスカラムは，直径（D）4cm，高さ（H）35 本研究では，加熱による鍬箋日二枚や限外ろ過による除 cm，実容械∠iOO血（Il／D8．8）と鑑径（D）4cm，高さ 菌工程を含まず，しかも固形分を含罰する原液でも運脛 （川100cm，実容秩11（壬1／D25）を使用した。装填方法 可能なバイオリアクターシステムの開発を習い，鯉殺蘭 は，カラムを75％エタノールで殺繊処夷l！後，殺菌水で洗 の揚油謂轢から掛川の製造方法を検討した。 浄した。これに加熟殺磯処軋を行ったM王Cを装填した。 このときの担体の装填畿ほH／D8．8のカラムには100 g，‡けD25のカラムには300gであった。三灘の淋をも 実 験 方 法 つMICほ，通気による緒味の緒環を促すため中央の穴 1．担体ネオ料 （0．46×0，92cnl〉を通気継として利用した。酵母を含む Fig．1に示した様に収状の形をしたMicrobe王Ⅰ¶mObiト 掛Ⅰ憂一合成培地を25王Ⅵl／11で途絶し，岬一日静馴鹿除領空気 MICerilIllk Fig．1．Scllelllaticdiagramo用1ereaCtOrSyStem・ a：0．46cm，b：0．92cmパ：3．5cm，d：2．Ocm，e：30cminH／D8．8reactoraIld90cminH／D25 reactor． バイオリアクタ一による漆油来遊法の研究 191 を0．13∼0．15vvmで通気して41引払増発し酵母の閲盤 Capi11aryColum】1（0．53mlⅥⅠ．DX25m）を使用してガ、ス を行った。 タロマトグラフイーで行った。 d．発酵原液の調製方法 6．官能試験 蒸番犬豆とばい煎ノト安代0：′10，Wルトに郎紳感触 発酵液の官能による評価ほ，醸造技術者9老■による3 頑加を立とする掬磯を棲概して作った澱納掬に食塩漉 一執紆価法で行った優良吋の3段階浮川持とし各々ニi 度が10％になるよう食塩水を加えた澱油緒味ほ，45￠c 点，2点，1慮とし発酵液を糾‡ⅠIiした。 。，， で′主馴馴ij，次に550cで媚時間の2段階糾鼠で麹の酵素 により分解した。分解した醤油緒味は，圧搾用ろ布で不 実 験 結 果 溶物だけをろ過したもの（発酵原液1）と，その牌油諸 1．発酵生産物に及ぼす滞留時間の影響 味を′卜変の皮だけを取り除く目的で20メッシュふるいで ろ過したもの（学監酵傍（液2）とに調製した。党灘瀾瀾＝ Z．和〟方言gはエタノールと2−フユニルエタノールなど と2の食塩濃度は13％に，糖濃ぎ変ほグルコトースを添加し の芳香成分を，C．研削∽滋払ぃはエタノールと′トエチルグ アヤコールなどのフふノール成分を生産する。これらは て8．5％に，また，PIiほ乳放でpH5．0に調製した。 滞納の昧や番の盈賽な成分である。これちの酵柑が生産 5．分析方法 するエタノール漉度と，揚油の特徴灘な杏の2−フュエ 食塩漉度は漆油紙験分析法9）に準拠した。還元糟儲は ルエタノール教及び4−エチルグアヤコール漁をFig． SomogyトNelson法10），エタノール濃度7）ほ30％sorbitol 2丸 Bに示した。 Z．和∽漬を固定化したII／D25のM王Cを含むリアク を充填したステンレスカラム（3mmI．DX3】Ⅵ）を使用 してガ、スクロマトグラフィーで定激した。芳香成分11） ターの場合（Fig．2A），エタノール漉度は，滞留時間 の盤鰍ま，PEG20Mで被覆されたBolldeかFusedSilica （実容翔を時瀾あたりの発酵原職の送液蔑で除した倦） ︵U 9 2 0 20 40 ︵2監〓OU何局っ茸呈㌫一寸 4 1一■−1一■−■ 7 80 ∴ 8 60 ∴。 ︵ポ〓OU和￡山 O 2 40 Resideneelinle（h） ︵∈nd〓0こ再工芯言じむエキN O 4 20 〓盲＼竜U︶mOニ O ア ︵ゞ〓Ou和雲山 0 ーむ上2コ∪ニ心U O O 8 ︼むq∈⊃Uニ心U O 〓篭＼悪鬼こざこ O 9 2．0 60 Reside11（：e t；m￠（Il） Fig．2．Effectofresidencetimeonthefomlationofethanoland2・PhcnylethanolbyimmobilizedZ．YOuXii（A）， andoret】1anOland4−ethyl如acolbyi111mObiiizedCパ脚儲滋ぬ（軌 （0）：Etha110lconcentration（％），（△）：Cellnumbers［log（ce11／m軋（口）：2・pllenyIetllanOl（ppnl）and （房）：4−et王1yl郡aiacol（ppm）in‡王／D25reactor．（◎）：EthaIlO】concentration（％）inH／D8・8reactor・ Themediumusedwasthesoy・SauCe餌rate（PH5．0）containing13％0仁NaClasdescribedinMate− rialsandMethods．Thebioreactorswerekeptat300candaeratedatO．08vv乱 小潮古茂樹・久松 施・松永 正好・山田 哲也 192 30時間で2．0％に達し，2−フュエルエタノール駿は，滞 盈0．06vvnlから0．08vvmの問で2．2％に透したが， 留時間Ⅹ昭雄で38ppm生産された。H／D8・8のりアク ターの場合，エタノール浪皮は同じ滞留時間で1・7％に 0．08vvlll以上ではリアクダー内が好気的環境になりエ 達した。 通気嚢0．04vvnlから0．10vvnlの‡i；jで3∠iから38ppm C．紺傲戒楠を圃窟化したH／D25のMICを含むリア クダーの瘍合（Fig．2B），エタノール濃度が，滞留時瀾 生産された。 タノール濃度ほ減少した。2−フユニルエタノール蕊私 C．がβ和α′壷をl責！定化したH／D25のM王Cを含むリア ∠18馴§】で2．0％に述し，4−エチルグアヤコール健は滞灘 ククーの場合（Fig．3B），エタノール濃度は0．0′lvvm 時間48時間で3．7ppm生産された。H／D8・8のリアク ターの場合，エタノール濃度は同じ滞留時間で1・7％に から0．08vvmの問で1．9％に適した。4−エチルグアヤ 達した。 ：ヨ．0から3．3ppm生産された。固定化リアククーの迎 コール蕊は，通気慮0．04vvmから0．10vvmの‡i隻Jで 胱酵母漉度は，通気蕊来園係なくえれ耽成りアクター 2．発酵生産物に及ぼす通気魔の影響 ではおよそ1×108ce肋niであり，C．紺微減偽リアク MICの中央部に通気溝を設け，除髄空気をカラム下 ダーではおよそ8×107cell／mlと−下起であった。 部から微螢送りこむリアクターを作成することにより高 3．高さの異なる狙ICリアクターの還鯨性能 粘性を有する鯉殺菌の揚油諸味液（孝紺挙原液2）がリア クダー内を効率よく循環出来るかどうかの予㈱的検倒せ 高さの輿なるMICを含むリアクタ一に発酵原液1を 行った。ぢ鯛草原液1を滞脚那彗j30【時間の流速でZ．和∽戒 送撤し滞留時間を変えて発酵試験を行った。孝逢酵液のエ リアクダーに，また滞僧時間服時瀾の流速でC．〃β招か 沼ねリアクターに送液し，通気兇を変化させて発酵洗顔 タノール濃度とエタノール生産性の閣孫ほFig．4に示 したが，両者の問には負の堆＝翔が認められた。Z．和∽誼 を行った。Z．和∽戒を圃射ヒしたH／D25のMICを含 を固定化したリアクタ…の場合（Fig．∠1A），エタノール むリアクターの場合（Fig∴うA），エタノール漉度は通気 漉鹿2％時のエタノールの生産性ほ，H／D8．8のリアク 苫屋毒気琶老君ニ 0▲08 0 0 2 0．06 ︵ゞ〓Ou付票u 4 n﹀ 0．04 ︵∈dd〓OE遥芯芯u羞dlN ︵ゞ〓OU望±山 0．02 0．10 Airf10Wrate（VVrn） 0，02 0．04 0．06 0．OB O・10 A好一10Wrate（vvm） Fig．3．Effectofair−nOW−rateOntheformationsofe血noland2−phenylethanoifermentationbyimmobilizedZ・ γOIJ∬ダブ（A），andofethanoland小et‡lylguaiacolbyimnlOb辻izedC・膵傲感触（臥 （0）：EthanoIconcentration（％），（△）：Cellnumbers［log（ce11／ml）］， （D）：2−Phenylethanol（ppm）and（郎：小飢h弛uaiaco＝ppm）′ Thebioreactors（H／D25）immobilizedZ．rutEXiiandimrnobilizedC．yersatiliswerekeptat30Ocand attllereSidencetimeof30llOurand48hour，reSpeCtively． バイオリアククーによる膝油製造法の研究 DO ′ひ 0 爪V 。4 2 nV ︵Tモも︶ちこ貞 ︼ む 等 身 遥 U n p ￠ よ nV nUY 1．0 1．5 2，0 2．5 W 5 八V EthilnOI亡Om亡e暮Ilralio‡l（％） Fig．4．RelationsbetweenethanoIco】−Centrationandpro− ductivityofethanolonthebioreactorwithMIC 193 発酵液と比べー星味において政務され，市販浄油に近い風 味を有することが醸造技術者9名による官能試験で判愛 された。 考 察 麗径が同じ高さことなるリアクターを同じ滞脚醐ほ なるように発酵原液を送り孝邑絆させた場合，線速度はカ ラム庚に依存するためH／D25リアクターの線速度は， ‡けD8．8リアクターのおよそ2，5依の速度になる。その ためカラム内での液液交換が王i／D8．8リアクダーより も円滑に進み，閲磁化酵母と新鮮な発酵原液との接触面 immobilizedZ．rouxii（A）andC．veysalilis（B）． （0）：EthanoIconcentration（％）inH／D25reac・ 轍が増大し，王i／D25リアクターの方が商いエタノール tor，（◎）：EthanoIconcentration（％）inH／D臥8 生産性を示したと考えられる。さらに，H／D25のリア reactor．Tlle COmdition of bioreactor was de− クターの舟がH／D8，8のリアクターよりも充填された scribedin Fig．2．The bioreactor waslくept at 300candaeratedatO．08vv肌 セラミックスの嚢両種が大きいため固定化酵母の総数が 多くなった。そのため発酵原液と酵母の接触面穐が多く なり，H／D比の商いリアククーの方が商いエタノール ターでは0．27gルll…1であり，H／D25のリアクダーで は0．67gルh…1であったことより，後者ほ前者の2・5倍 生産性せ関鳶と考えられる。 MICを装填したH／D25のえ柁闇滋間髪化リアク の生産性を示した。 ダーとC．据撒ぬ施＝乱売化リアクターで発酵された醤油 山方㌧Cパ脚相加なを間遠化した場合（Fig・4B），エタ ノール浪皮2％時のエタノールの生敵性は，H／D8・8の 緒味の発酵液を圧搾し調合した澱油株制味液は，除菌清 リアクターでほ0．12g／l・h山lであり，H／D25のリアク いて改善され，市販澱淋二近い風味を覇することが醜遊 ダーでは0．48gハ・h血1であった。この場合，後者は前 技術者9餐lによる′銅巨試験で判定された。 者の4倍の生産性を示した。 澄液の発酵液を閣僚した薗油梯綱味儲と比べ，里味にお 以上より，MICを装填したエアーリフト型バイオリ アクターシステムを用いれば商粘性を有する無殺菌の澱 4．諸味発酵液の官能拭験 油諸味液の適続発酵が可能であることが分かった。すな わち琢油維慄を圧掩綾㍉除憾ろ過し，得られた清澄液を 通気盈を0．08vvmとしたとき，下部からの空気浮上 を利用して粘性の商い漆油諸味獅草原液がリアククー内 発酵原液として使用する方法5・6）に絞べ鯉殺蘭の僚油諸 を充分に循環することを汲めた。そこで乙川胤蔚を固 味を発願原職として使用する方法は，時瀾魔㈲㍉ 網ほ摘 定化したH／D25のMiCを含むリアクタ一にほ滞留時 減及び溺漕錮棚卸を■町能とすることから，より実用度の商 抒昭0時間の流速で，仙一方，C，紺撒頭偽を椿1走化した い方法と考えられる。 Il／D25のMICを含むリアクダーには滞留時間媚l呼聞 の流速で被油緒昧獅草原液を送液し，およそ−ケ月間連 続発酵髄脳夜行った。両酵隠固定化リアクダーの発酵液 中のエタノール濃度は約2％であった。その発酵液は圧 搾ろ過後，各々の萎を酵絃を4−エチルダアヤコールの螢 が敢適確12）とされる1から3ppmになるよう尊敬ずつ 混合し火入れ処理（800c適温）後官能試験に供した。官 能試験の練乳調合した馴b械柳船級ほ，除献創設液の 文 献 1）OsÅKl，王くり0ⅠくAMO・rO，YりAKAO，1、．，NAGATA，S．and ′rANAIくA，H∴ FermentationofSoySaucewit王1Im・ mobilizedWholeCells．］．FoodSciり50：i289−1292 （1985）． 2）HAMAl）A，T．，Is川YAMA，T．and MoTAl，H．：Con− tinuous Ferrnentation of Soy Sauce byImmobilized 小漸古茂樹・久松 抵・松永 正好・山田 哲也 ユ94 Cells of物5〟Cど力β和〝ぴCβ5和さfズf∼irlan Air‡ift Re・ actor．4桝」肋血潮．βぬぬ油粕止，31：346−：う50 （1989）． 3）r‡AMAl）れTリSuGISHIrl、A，M．andMo′rAl，H．：CoⅣ tinuousProductionoト小E抽yl那aiacolbyImmobiiized Ceus ofSalt・Tolerant Candida versalilisin an Airlift Reactor．ノ．ダβ〃乃g乃′．βわg櫛，69：166−169（1990）． 4）‡王AMADA，TりSuGIS川1、A，M．and Mo■rAI，H∴ Co11・ tribution of王mobilizedand Free CellsofSalトToleト ant紬ぶαCC九α和叩Cどぶ相加gand C甜劇加納椚融渥 to the Production of Ethanoland4−Ethylgtlaiacol． 旬桝．〟ねγ0ぁわJ．βぬねd服がり33：624−628（1990）． 5）HoI甘l、SU，iIりMASEDA，Y一∂nd KAW札1く∴ ANew Process for Soy Sauce Fermcntation byImmobi− 1izedYeasts．凝血．βわJ．C如掴リ5‘l（2）：295−300 （1990）． 6）Hol汀ま、SU，H．，WAが（；，M．Y．and重くAWAl，K∴ A Modi鮎dPl・OCeSS丘）rSoySauceFemlentationbyIm− mobilizedYeasts．廟c．βわJ．C如〝㍉55（1）：269− 271（1991）． 7）山瀾哲也 ノト瀬古茂樹，坪内−〃−・夫，久松 鼠：バ イオリアクタ一による揚油製造法の研究舞巨・弧 三麓大学生物資源学部紀乳 2：7ト79（1989）． 8）小槻古茂樹，久松 施，山m哲也：バイオリアク ダーによる醤油製造法の研究 第二率軋 三流大学 生物資源学部紀乳‘l：1S7−196（1990）． 9）広漸汲成：しょうゆ組険法，川本磯棚郷党所，東 京），P．22（1988）． 10）SoMOGY！，M．：Note on Sugar Determination．）． 創成C加町195：19−23（1952）， 11）横塚 風 位々本正輿，布村侶級 雪曳尾保夫：澱 油の香り．日本醸造協会乱75：7ま7（1980）， 12）濱田琴軋 茂B］井宏：日本紙迩協会誌，84：83 （1989）．
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