ポスター

Bacillus coagulansによるスターチ同時糖化発酵における
pHと培養温度の影響
社会開発システム工学科環境計画研究室横部梓
1.背景・目的
従来の方法
工業的なL-乳酸の生産工程
L-乳酸
二糖・単糖
多糖
通常は二糖・単糖から生産．
二糖・単糖は自然界にあまり存在しないため，多糖から糖化して得る
ことが必要．
＝糖化と発酵の2ステップの作業を行うことになる．
本研究
糖化＋発酵
（同一リアクター）
SSF
さらに簡単にしたい…
そこで，B.coagulansは菌自体が糖化を行えることから，
糖化と発酵を１つのリアクターで同時に行うことを試みる．
目的
SSF
Simultaneous Saccharification and Fermentation
（同時糖化発酵）
2.研究内容
高温L-乳酸発酵における，
スターチ（多糖）を利用したSSFの至適条件の探索
合計9点の条件で培養．
培養5日後の発酵液から
スターチ利用率
アミラーゼ活性値
を求める．
培養
研究フロー
発酵液
℃
℃
60
55
それぞれの結果について
応答曲面を求め，評価を行う．
ろ過
糖分析アミラーゼ乳酸分析
活性
50
45
モデル式
スターチ測定
Z=ε+aX+bY+ｃX2+dY2+eXY
40
Z:スターチ利用率orアミラーゼ活性値
X:pH
Y：温度
応答曲面法
発酵
（リアクター２）
糖化
（リアクター１）
通常の工程
B.coagulans
加水分解
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8 pH
ｐH
図1：培養条件
研究は上記のフローに基づいて構成される．
3.結果
ア
ミ
ラ
ー
ゼ
活
性
値
45℃
50℃
55℃
図2：L-乳酸生成結果
・pH6.5，温度45℃で最も生産．
・pH7.5はどの温度でも低生産．
4.まとめ
pH7.5
pH6.5
pH5.5
pH7.5
pH6.5
pH6.5
pH6.5
pH6.5
pH6.5
pH5.5
pH7.5
pH6.5
pH5.5
(unit/mL)
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
8.00
6.00
4.00
2.00
55
0.00
6.00 8.00
4.00 6.00
2.00 4.00
0.00 2.00
温度（℃）
5.5
ス
タ
ー
チ
利
用
率
0.35
0.30 -0.35
0.30
0.25 -0.30
0.25
0.20 -0.25
0.20
0.15 -0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
-0.05 5.5
0.10 -0.15
50
50
55
0.05 -0.10
温度（℃）
0.00 -0.05
-0.05 -0.00
6.5
6.5
pH
45
pH
45
7.5
7.5
図3：アミラーゼ活性値応答曲面
・pH6.1，温度45℃で最大活性．
・pH7.5では活性なし．
・pH6.5でL-乳酸生成量はどの温度も同程度
しかし，活性値は温度50℃のみ他よりも低い．
・日にちによってはすでに活性が終了している
可能性を持つため，時系列でのアミラーゼ活
性値も測定する必要がある．
図4：スターチ利用率応答曲面
・pH6.1，温度45℃で利用率最大．
・低温になるにつれて利用率が高まる傾向．
・培養開始時に入っていたグルコースから生産されたL-乳酸を含む，L-乳酸総生成量はpH6.5，温度45℃が最も生産した．
・アミラーゼ活性値・スターチ利用率の観点から評価を行い，応答曲面を示した．
→どちらの曲面もpH6.1,温度45℃で高活性かつ高利用．これは最初に設定した培養条件の中心点からずれている．
・アミラーゼ活性値・スターチ利用率の両点で、最も活性値・利用率がともに高いpH6.1，温度45℃を新たな中心点に置いた実験範囲として，
pH(5.0，6.0，7.0)，温度(40℃，45℃，50℃)を提案できると推察した．
Bacillus coagulansによる
スターチ同時糖化発酵における
pHと培養温度の影響
環境計画研究室
横部梓

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