著者 中川 允利, 八城 譲, 石橋 憲一, 弘中 和憲

甜菜生汁および廃糖蜜模擬培地でのAspergillus terres K26によるイタコン酸醗酵におけるpHの影響

その他（別言語等）

のタイトル

Effect of pH on itaconic acid fermentation with modeled beet thick juice and molasses by Aspergillus terreus k26

著者 中川 允利, 八城 譲, 石橋 憲一, 弘中 和憲

雑誌名 帯広畜産大学学術研究報告. 第I部

巻 17

号 4

ページ 377‑383

発行年 1992‑07‑31

URL http://id.nii.ac.jp/1588/00001982/

帯大研報】∴「7（1992）：377〜383   

甜菜生汁および廃糖蜜模擬培地での  

A印eJ官よ肋s￡erre5K26 によるイタコン   酸簡酵におけるpHの影響  

中川允利1・八城 譲l・石橋憲一l・弘中和憲1  

（受理：1991咋】1月3nR）  

fnlrcctorplToniLaconicacidfermcntationwithmodcledboot   thickjuiceandmolassesbyA叩ergillusterreusk26    丸山tsutoshiN．へK∧G∧W−∧，Ytl∠urt】Y∧Sl■■■叫Ken−ichjIsl■llミ′＼S川and  

Kazunorill†ⅠミON∧KA  

摘   要  

基本培地（1）に不揮発酸川）および揮発酸（皿）を添加して調製した甜菜生汁枚擬TJ  

（1月11】りおよび廃糖蜜模擬H土i（1または1山）培地を卯＼∫！出非制御および制御下   でイタコン駿醸酵を行い，次の結果を得た。  

1）グルコース模擬培地は緩衝作用か小きいため，初発pHは無甜製でもイタコン酸均酵によ    る酸の甚積で培養液のpHは2前後の値になる。  

pTl制御卜の師勝では．pt13の時にイタコン厳蓄積速度Vi（g／dl／da〉7）0．97と醸収率  

Yj（％）45．7のピーク他を得た。   

2）甜菜隼汁模擬培地TJ‖＋』一Ⅲ）では，pfi＜3＿5およぴpH＞8．0では暇子が発芽Lな   かった。  

初鞄止15．臼で＼′′i山．82および1′i関6巷指．pr14．0制御下でⅤ叫2DおよびYil日．2となった。   

揮発敢行在ドでは菌の増結のためにpIIを高い他にシフトさせることが必要になった。   

3）廃糖蜜基本H王∃（＝および不揮発醸添加腫地HIう（1＝椚ではpH非制御下で3日 近に   それぞれV軋糾およぴ0．52．Yi43，8および50．4が制御卜ではⅤ犯48および0＿50．Yi26＿7およ    び36．7であった。しかL，pl14．0の副制下ではイタコン慨はほとんど蓄積しなかった。  

キーワード：イタコン餃暗観 相粟生汁模擬，甜菜廃糖蜜偵胤初発pH，pl梢rJ卸  

l帯広畜産大学生物資源科学科  

11）ep且rl【neht（）l−Biorp＄一一UreeChirmistry，ObihiroUniversityofAgLricult11reEmd VcもCrinaryMedicin白，  

Ilrlkkai【1（川軋Japan  

47  

中川允利■／＼城 譲・石橋各‥弘Il序‖患   378  

び菌体増額に垂人な影響巷及ぼすpHを，比較的爽雑  

物の多い甜菜桂汁および廃糖蜜め模擬培地で制御する  

ことにより，鱒酵成敗と関連づけて検討した。  

実 験 方 法  

使用菌株A如叫如仇は操作拙ぶ粗銅を用いた    培地 甜菜生什および磯堵蜜培地は，金属イオン．  

■ノンおよび考案漉から成る薫本培地（Ⅰ）に不痺発願  

（n）および揮発酸（Ⅶ）を添加して調製きれ，組成   を表1に示した。  

緒  

著者らは．多登安価な供給が期待きれているイタコ   ン概を相葉生汁および廃糖蜜姦原料と窟志 A呼er−  

g；亡よ比gJg′僅㍑寄K26によって禦遷する研究を行ってき   た。   

その結果、原料の前処理方法1とその隋陪成績との   関係2を明らかにし．培地1川こ許容される金属イオン   および有機酸量8 なども朋らかにLた。   

本朝菩では，イタコン欣稽腰における能の題縫およ  

T8別号l・Amロリntsofs8mem餌81ions．P′N8ndoFg8niG8Cids（PPm）inth8mOdel合dr¶edi8CO雨8ini円g  

lO駕glucose  

C￠nSticu（昭t   Glueose   ThlcJibe8t」山亡e ilB汀1山汲革SeS  

K甑仇MgFe Mn加Cuい．い八  

臼asal（1）   10醐  

226    36．0   2r）5  

】，】0  

0．30  

637  

569q    2290  

l．トリ   

205   

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l．00    U．05   

313t）   

∩り 八U     1 −▲ り︼  ︶ 0  

9  6  5  1  ︹∪ ハU  〃U  ウリ  ハリ  

4    2 

ベo11−≠01alile   Cltrlc  

A（上irlH（、11）   14且山c  

Su（†（ごirli（J  

l．aCtic   l）CA  

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1＝く  

36．6    川、小   

134    274  

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4660  

Ⅴ油症1e 

Acids（ⅠⅠⅠ）  

Acetic  

ProplOnic  

Is（止ml′〉rrlc  

別項・ric   

57．3   1（16   

＼ 1  

∵1、  

2仇1  

463  

65。6    汚59 

11U    TもゃcLLILuremediumy，raSCOmPQSedorbasalmcdium（1）withorwithDutnOnVOlatile（71）／江荘d／or   volatile（ⅠⅠⅠ）aゼids．ヽIeは1ion呈，PandNwereadd′ed舶Saltssl】一雨asK2S（）ろ，Na2SO。．〔歳C12・21l2n，  

mfgSOl・7f120，†√eS仇・7Il2．0．九′TnC12・彿Iセロ，ZnSOィ・7ri2t），〔二uS（〕．l・5H≦0，NtIィHせf】（〕1狂王ユd：寸H。NO3、  

Exce5S慮ml）11れい）rNiTIT一丁，l柑〔〕OmPenSatedと）Vbetaine軋Ildl）Cノ＼i‖（1】トMldbeしaineirl（1‖）．  

亨：Pyrr〔】1i山そnピ2C社rL）く〉ⅩさrlicはCid．  

媚   

イタコン酸塵脛におけるpHの影響    379   ただし，窒素源とLて52Pppm損上存在する甜菜隼  

汁および廃糖蜜ではPCAに由来する窒素分杏差し引   いた残りをベタインで捕添した（＝   

培養 グルコース模擬培地1恥坤こ麦芽寒天培地に   着粍した A．fゼrrど㍑SK26の胞子を接捜し，35eC．  

120rplnの往復凝華観で2日間培養Lた菌糸養，前記   横猿境地1．5ゼを含むミニジャー（いわしや製）に移   解し．35℃．p11非制現下および制御下で通気撹件培   養（應気劉．25lr17m及び回転数3g8叩m）を行った。   

折1の譜暫はIN硫酸および川アンモニアで行っ  

1こ   

分析 丙休養漁過し」・分水洗後80Ucで1夜乾燥し一  

乾燥顔体重量を求めた。イタコン礁は培養前後の臭素   吸収値4■の増加量より戒めた。この値は．サリチル轡  

を内部標準とするガスタロマトダフイー5】から求めた   値ともほぼ缶教した。   

金属元泉は麗式戻†ヒ復原了・吸光速■】，乳懐およぴコ   ハク厳ほガスタロマトグラフイー5〕で、その他の有機   酸は高速液体グロマトグラフイ【l】で定量した。   

試亜は．和光鈍感丁業㈱の特級を使用した。   

湘定債は，二連で行った結果を平均して示した。  

結果と考察  

培養経過 グルコース模擬（Gと略す〕培地による   イタコン教職酵の結果を図1に示した。糖の消費，南   体の増殖およぴpHの低下か生じ．イタコン酸の酋積   は、1R遅れて始まる典型的な経過が示されている．＝ 招   地pHは対数増殖期間中親よりほぼ2前後になり以後  

ほぼ √定植となる臼  

pHと蒋酵成績   

グルコース模擬培地 来雑物が少ない粗糖空地6 と   同様にG士誉他で，初発pIiほ2．5〜6の範囲で暗酵成   績に影暫を及ぼさない。   

しかし，園ZよりpH制御下ではpH3がイタコン   惚茜槙速度17i（ぎ／dし〆day）（Viと略す）0．97およ   ぴイタコン酸収率（Yほ噸ず）45．7であることがわ   かり，R）・Chtera軋のpH3．1が最適とする報告7と  

も合致した。   

甜菜生汁模擬培地 TJ（1＋u＋皿）は不揮発敬  

および揮発酸を含有していることからイタコン酸鱒酵  

が難Lい。図畠からpH3＿5以下およぴpI18以上で   は胞子の発芽が見られなかった。  

︵Tp＼空．仁UuCU2コむじとょ  

り︼  

6   ハハ  

︵言＼営．5u宍＝三  

ご1日  

Tirrlt）（h）  

Fig・1・CourseofltaCOn】C8Cidf8rmerlt8t10nい〃th rT10deledglucoscmedium undernonCOntrO】1ed pH  

：；PH，●：GIucose，／／；haconicacldand▲；Myceliumconcr．   

中川允利・八城 譲・石橋眉一・弘中和意  

38（）  

︹わdP＼lp＼如︶ひ一dL亡0義一コ∈コ0芸域↓   ︵こ望む†︵p竃再U︻605一   

〇   〇  

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nU  

ptT  

Fig，2，Rel8tionofcontrolledpH tojtaconicacid〔lA）a∝umulationr8te，8nd yi81ds   Of】A andmyce【i8  

●；lAaccumu】8tion rat8，○；lA8nd△；myC81i81yieは   Itaconi￠aCid且eCumulationrate（g′／dl／day）  

0   11   ゝ   ³   

Modeledglucose  

M（）加1巳dTJpH3．5   

イタコン醒暗酵におけるpHの影響  

∧り   5  

1  nU  

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︵訳︺  

p︼①ユーdコOUゝ冒  

2   3   4  

Ⅰ】H  

Fi9．5．RelatjonofcontrolledpH tojtaconic8Cid   8CCumul8tion rate（A）．itaconic8Cid   yj8】d（B）and mycelialyieJd （C）  

during the form￠nt8tion with TJbas8J   m8dium（Ⅰ）with or without nonrvolatile  

（Ⅰり and／0「VO18川e（ⅠⅠり 8Cids．  

C；TJ（l）．●；TJ（l＋】1），△TJ  

（I＋Ilり，and▲TJ（Ⅰ＋JI十ⅠⅠり．   

2   3   4   5   6  

IIH 

Fig．4．ReLation ofinitialpH toitaconic acid   accumuration r8te（A）．t8GOnic8Cid   yie【d（B）8nd mycel泊Iyield（C）durin9   thcfcrmentation with TJbasaJm（）diurn  

（l）withorwithoutnon−VO18tileりりand  

／0「VOlatile（ⅠⅠりacjds．  

こ〕；T」（り．●7T」（Ⅰ十ⅠⅠ）．△TJ  

（Ⅰ＋ⅠⅠⅠ）′ and▲TJ（Ⅰ十ⅠIlIIり   

初発pHの効果を匪HA．BおよびCに示Lた。   

TJ（Ⅰ）ではpH3〜5は，Vi，Yiおよび菌体   収率〈Ymと略す）に殆ど影響を及ぼさなかったか，  

不揮発酸（Ⅲ）および揮発顧（¶）を添加するごとに   影響を及ばした。   

TJ（】†ll¶）に関しては．囲3をも参照し，  

pH5付近に適値かあり，ヽ7iO，82および39．6を得た。   

pH制御の効果を図5A，BおよぴCに示した。  

TJ（1）では．G培地と同様pH3がViおよびYi   に対し妓過となった。   

TJ（Ⅰ十Ⅱ十Ⅲ）ではpIi3で繭糸が生育せず，  

菌糸の生育を伴うpH4に適値が存し，Ⅴ沌．20およぴ   Yi18．2を得た。   

阿6AにほTJ（I十Ⅲ）培地を無菌状啓で通気撹   搾LたときpH3〜5で揮発酸の濃度低下を示したも   ので，その割合は15〜20％になった。   

灸Ⅰ  

中川允利・八城 譲・石橋善一・弘中和薯  

382  

︵入館p＼召＼聖   

二＝﹂ 二二二■二ご二 ⁚■一．︑﹂   5   0   1   nU   月 D   ．′ −J  

こニ   

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1U O訓 20 川  

ハ訳︶     てTニ﹂ 1＝て＝二ン  

F噛．7．Re18【iQn Ofin毒t181pHlo jt8eOhiG aCid8仁一   Gumul8tiて川「ate（A）ノit8Cく）nic8Cid yi81d  

（臼）8nd rれyCeliaIy＝封d（C）during th8   f8rment8t10nWith HB basalmediurTl（l）  

？れdwithnonv0l8tileacids（ⅠりⅠト   HBりト and●ニHB（＝】り  

∋4  

48   72  

Culturetime（h）  

Fig．6，Ch8ngeSOftotalvol8tile8Cids（acetic′ト   Sロbutyric．formic，butyric and prop［On−  

ic）conc馴1廿8tion without fermentation  

（A）and duTin9†erm8Tltation vvith TJ   basalmedium with vor8tiLc acLds（B）  

Und（〉「COnt「Ol！8d∈】nd notGOntrOll8dpH．  

1njtialpH：二：5．0．0ニ4．Oand△二3．□  

ControlledpH二○ニ4．D8nd▲ニ3．0．   

l．n  

モ 0．5    ＝  

lⅧ  

0．0   50   関唱Bには培養時の棒発酸の消長を示した。    40  

廃糖蜜模封書地 初発pHのHB（T）およびHβ  

（Ⅰ←以）の′ViおよぴYiに対する効果は、図7Aお   よぴ8、よりp王Ⅰ3付近に適値があり，それぞれ．Vi   では0．84およぴD，52，Yiでは43．8および5D．4となっ  

ナニ   

材お，薗体収率のど一夕ほいづれの培地ともpH3   であった。】   

p日劇御の効果を阿畠A，BおよびCにポした。   

HB（‖およびHB（Ⅰ十□）ともⅥおよぴYiに   関LpH写にピークが存在し，それぞれ，VH．48お  

よぴ0．5（），Yi受6．7およぴa6，7を得た。菌体収率に閲   しl川（1＋Il）ではpH4でYmが30％と高く，イ  

タコン傲の蓄穐も殆ど見られなかった。  

宝 ．へ  

．   

ゝ・ 栄 3り  

20  

10  

月U 

こ三   

つt〇てT誓至昇ぎ  

2   3 pl1 4   5  

Fig．8．R台Iation Dfct〕ntrDlJedやH toitaeoni広也Gi′d   由仁Cumul自tjon r8↑e（A、トita（：ロnic 8eid   yi◎ld（B）即d myc81i8IYi81d（C）during   the ferml∋nt自†ion wi†h HB b白S8Jmedi   um（1）8ndwltIlnOnV0l8‖e8Clds（l十11ト  

∴HβⅢ．and●：Hβ（Ⅰりり   

52  

イタコン敬臓酵におけるpl】の影響    ³⁸³    以上の知見より，比較的爽雑物の少ないグルコース  

嘆擬勢地ではイタコン酸蓄積速度はpl13が適Lてい   たが，甜菜生汁噴擬のように不揮発腰庖よび揮発酸を   含む培地では菌の増殖をも考慮し，初発あるいは制軌   pllを決めることが必要である。  

謝   辞  

実験の一郎をf・すぶつていただいた，府 政尤 今市、∫  

明広および大原弘康の話吊に感謝致します。  

文   献   

1）中川允利，⊥家：牒り，石橋患 ▲，弘巾和憲：岩大    研報Ⅰ．17（1）7 ほ（】9gO），  

2）中川允利，石橋憲・，弘巾和書：岩大研報L    17（2），123127（199】）．  

3）小川允札石橋憲一，弘中和億：帯大仰報1    17（孔129133（19gl）．  

4）小休達吉 けⅠ淵底1∴ 徹の利用r ．業（微生物1二    半歳棲5） ∵共立（］開6）p．72  

5）T人肌T（二＝l，T＝引用IZ八W八，N．：A巨rr・．Hiol．  

Chcm．，39，10491D54（1975）．  

6j中川 允札 巾村」紬†ミ，小林 崖1て：暗I」  

53．294302（］97鋸．  

5）】ヱYCl汀HTlモノ1，h′Ⅰ．，J（〕l‡N W山川∴）．A∴  

Chem．Te〔も．Hi山ヒ（汁111（11，  

31，509 521（1981）．  

Summarさ7   

「illlispap打加seribc＄ilacpniぐaCidrermenl∂tif−n   Wlth nlOdeled bcごしthick juiceぐTJ）and molasses  

（Illi】椚1（】】Ⅰ】け1ヒ（iiat）さ「ノl卑ノビrgH山β′e〃、ビリ方  

k26tlnder non conLrolled and〔・（）ntrり11祀】叶   conditi（〕IIS．  

「rllヒrビピults ar〔上aS【■り11（）肌・8：  

1〕Form（−か！l（！dglucり膚e−1・｝dill町1niLialpll ・aS   n巾t引gnifican−．h付帯計u弓e】p（〕n rerr11ent招じir〉n．  

tllヒpH dむCI・C址SCd to about2．0，OW川官tO the    ln￠d、iuIll slo ・bu∫fcrc軌paCiしy．【Io、、7ぞ、7er．1he    iLaco【1ic且Cid acculTlul；ltionごaLe17i【：gノ（11   

／d町う L．97andyleld Ylぐ％）45．7reached   しhcp￠aJISalpl13．0士tlndtLt、COlltrO11ed cond弓   Llon，  

2〕ln LIleC払Sビl−）rl110deludし損ckjuiceTJc研1taln  

ingト basalmedimn（1）＼Y止h】叩nVOlatile   

（II）眉血1祀1ati18（111）a亡ids，under nbn  

＝）机「（）11e（1倶〉n（ii山Il，織t！lHく3．5and†）H＞   

8．0，germlnationdidnotoceur  

】†oweveγ，atpト15．0，myぐelialgrowしh w乱さ    ra＼・Ored，reSultingin the rate ViO．昏2and   

）・ie】rlYi朗．6  

tJn加rcomtroller】c（1n（】iしio【】aしp上14．0，the    fcltlnCntation results畠howed peak val11eH・（   

、7川20andYi18．2．  

3）Tnl）（】Lh m（）deledHBbELSalり）andwithnorl   l・01atile aぐids（†りl），Lhe repec山e rate   

（＼ri）aIld）・ield（Yi）peakvalues：Vi（q．狙    an■18．52）aIld Yi（1且8a】1d50．4）under    nonCOnIrolledpIIconditi（肌こVi（）．4邑and    け．5（乃andYi（28．7and才6．7）11nderc（）nLr【）11e（1    p【1用r】dltmll，Werea比扇nedatpH3．  

rIo＼lrel・er．一丁li（l＋Il）rnedlum，did not    prod11Cean）・1taCOnjca（−jrIeve∫】 ・1t九a山gher    nlyCeliaIyieldaLptI4．0．  

毘p∫．軋gJ．Oh流石頂Jl扇・．，L，J7（7・9クg）：一号アア〜t棚