Kobe Shoin Women’s University Repository
Title
Propionaldehyde のパン酵母による代謝について
―Propioin の生産―
Author(s)
森本 茂美
Citation
生活科学論叢（Review of Living Science）
，
No.5：1-9
Issue Date
1972
Resource Type
Bulletin Paper / 紀要論文
Resource Version
URL
Right
Propionaldehydeの
パ ン酵 母 に よ る代 謝 に つ い て
Propioinの 生 産
森
本
茂
美
緒 言
1)
Propionaldehydeか らpropioinの 生 成 に 関 す る 研 究 は 極 め て 少 く,D.E.Greenら は 動 物 の 組 織 か ら と っ たenzymeに よ っ て,propionaldehydeと α一ketobutyrateか らpropioinが 得 ら れ る こ と を 報 告 し て い る 。 し か し 微 生 物 に よ っ てpropionaldehydeか らpropioinが 生 産 さ れ る こ と に つ い て の 研 究 は 見 当 ら な い 。
著 者 は こ れ ま でaldehydeの パ ン 酵 母 に よ る 代 謝 に つ い て 研 究 し,furfura1か らfuroin, 2,3,4)5,6,7)8,9)10,11)
furil,furfurylalchol,acetoaldehydeか らacetoin,propionaldehydeか らpropioin, 8,12)8,12)
isobutylaldehydeか らisobutyroi皿 お よ びvaleraldehydeか らvaleroi皿 が 生 産 さ れ る こ と を 認 め た 。 ま たInethylfurfuralか ら はmethylfurfurylalcohol,methylfuroicacid, 13,14,15,16) methylfuroinな ど が 生 ず る こ と を 推 察 し た 。 こ れ ら の う ち,パ ン 酵 母 に よ る 醗 酵 生 産 物 と し て のfuroin,furil.propioin,isobutyroin,valeroinに 関 し て は こ れ ま で の 文 献 で は 見 当 ら な 17^-21)22) い 。Acetoinに 関 し て は,冨 安 氏,Juni等 の 報 告 が あ る 。 こ の 報 文 はpropionaldehydeか ら パ ン 酵 母 に よ っ てpropioinを 生 産 す る 最 適 条 件 の2,3 を 検 討 す る 目 的 で 実 験 を 行 っ た も の で あ る 。
実
験
方
法
(1)培 地 各 種 溶 液 にpropionaldehydeを 加 え た 後 パ ン 酵 母(カ ネ カ イ ー ス ト)添 加,或 は バ ン 酵 母 を 加 え た 後propionaldehyde添 加 の2通 り のll頂序 で 醗 酵 せ し め た 。propionaldehydeの 濃 度 は 8%,パ ン酵 母 はpropionaldehyde溶 液 の 容 積 に 対 し て1ao,'130%添 加,栓 を し て10,30℃ で1∼5日 間 静 置 代 謝 せ し め た 。 (2)Propioinの 定 量 法 Propioin醗 酵 液 を 直 接 マ イ ク ロ シ リ ン ジ に と り,2-Hydroxypropylsaccharose(Hyprose)カ ラ ム,カ ラ ム 温 度115℃,bridge電 流110mA,感 度1mV,Heガ ス,流 速60me/xriit,内 部 標 準 物 質 と し て はbenzaldehydeの 条 件 でgaschromatographyに よ り内 部 標 準 法 で 定 量 し た 。
(3)未 知 成 分 のIRス ペ ク トル
試 料 の 醗 酵 終 了 後ether抽 出 し て 濃 縮 し た も の を 分 取gaschromatographyを 用 い,poly-ethyleneglyco120000(20M)カ ラ ム,カ ラ ム 温 度65,101℃,bridge電 流85mA,感 度1mV N・ ガ ス の 条 件 で 分 離 後,特 級benzene溶 液 と な し,赤 外 線 分 光 光 度 計 に よ っ てIRス ペ ク ト
実験結果および考察
試 料 と し てKH2PO4bufforsolutionpH7.0の もの5.75meを と り,全 液 量 の100%の パ ン酵 母,す な わ ち6.259を 加 え て よ く混 合 後propionaldehydeO.5溺`を 添
加,8%のpropional-dehyde溶 液 とす る 。 つ ぎ に 栓 を し て30℃ で3日 間 醗 酵 さ せ た 液 に つ い て のpropioin定 量 用 gaschromatogramをFig.1.に 示 す 。 一 方,試 料 と し て5%のCaCOs水 溶 液92m￠ にpropion-aldehyde$ni8を 加 え て8%溶 液 と な し,液 量 の130%の パ ン 酵 母 す な わ ち1309を 加 え て コ ル ク 栓 を し醗 酵 さ せ た 。 こ の 試 料 に つ い て の30℃,1日 さ ら に2日 間10℃ で 醗 酵 さ せ て 常 法 に よ っ て 得 たether抽 出 物 に つ い て のgaschromatogramをFig.2に 示 す 。 Fig.1.Gaschromatogramofthefermented broth Conditions:ColumnHyprose Flowrate60m1/min Col.temperature115°C Inject.vo1。20μ1 Bridgecurrent110mA SensibilitylmV 25-一 一2。f5'1Q--5ro Retentiontime(min} Fig.2.Gaschromatogramoftheetherextractofthefermentedbroth Conditions:ColumnHyproseFlowrate60皿1!min Col.temperature115`CInject.vol,10F!1 Bridgecurrent110mASensibilitylmV 2
Fig,1.に お い てpropioin,productA,B,お よ び 内 部 標 準 物 質benzaldehydeのpeakは
完 全 に 分 離 し簡 単 にpropioinを 定 量 す る こ と が で き る 。ProductCに つ い て はFig.1.で は 認 め ら れ な い が,Fig.2.に お い て は、大 き いpeakと し て 認 め ら れ る 。F五9.2.に 示 さ れ た propioinに つ い て は こ れ を 分 取gaschromatographyに よ っ て 分 離 後 赤 外 線 分 光 光 度 法 に よ Yo) っ て 別 報 で 同 定 し た 。 〔A〕propioin醗 酵 の 培 養 条 件 に つ い て (1)糖 質 の 影 響
試 料 と し て は0∼10%のglucose溶 液9.2糀6にpropi.onaldehydeO.$m8を 加 え て8°oの propionaldehyde溶 液 と な し,直 ち に パ ン 酵 母109(100%)添 加 よ く混 合 後,コ ル ク 栓 を し て30℃ で5日 間 醗 酵 さ せ た 場 合 のpropioinの 生 産 量 をFig.3.に 示 す 。 こ れ よ り糖 質 添 加 の 条 件 下 に お い て も,無 添 加 の 場 合 と 同 様 にpropioinが 同 程 度 生 産 さ れ る こ と が 明 ら か と な っ た 。 ,. s 5 署1宙 …110fthefermented 島 。。。1i・ 一 ・…imi・g balfer'syeastandsoon C O rz O 出 1Q G」11cosE!conc〔 ⊃nt19atiOIIi%) Fig.3.Effectofglucoseontheproductionofpropioin ← 一(●6hrs,()一 一一()2da}s,燭)一 一一引)5{hしys, (2)初 発pH
2種 類 のbuffersolution即 ちNa2HPO4一 ク エ ン 酸buffersolutionお よ び91ycine+NaCI ‐NaOHbuffersolutionを そ れ ぞ れpH2 .2∼8.1,pH8.22∼12.40に 調 整 後11.5π6を と り,こ れ に12.59(propio且aldehyde溶 液 に 対 し て100%)の パ ン 酵 母 を 添 加 後,pHを 測 定 つ ぎ に1 認 のpropionaldehydeを 加 え て8%溶 液 と な し 初 発pHを 測 定,30℃ で3日 間 醗 酵 後propioin を 定 量 し た 。 そ の 結 果 をTable1.に 示 す 。 こ れ よ りパ ン 酵 母 を 添 加 す る こ と に よ っ て パ ン 酵 母suspensionのpHは 元 のbuffersolutionのpHよ り相 当 に 低 下 す る も の が 多 い 。 更 に propionaldehydeを 加 え る こ と に よ っ て そ の と き のpHす な わ ち 初 発pHは 元 のbuffer solutionのpHと 著 し く異 な っ て い る 。し か し3日 間 醗 酵 後 のpHは4.41∼6.16の 範 囲 内 に あ る 。
生 成 し たpropioinは,initialpHが6.8∼9.55で,元 のbuffersolutionで は7.10∼ ユ2.40の 試 料 が 良 好 で 酸 性 に お い て は 不 良 で あ っ た 。 Tahle1.EffectoftheinitialpHontheproductionofpropioin. .副,H。f レロせ 出 」≡buffer り む q吻 ・・1・ti・・ * 8 唱 三 〇 の ﹄ 。 出 呂 。 葛 呂 切 o 謂 隅 菅 骨 員 o 咽ぢ ︻o の お 出 ヨ Φ ￡ 鼠 剛 bD pHofbuffersolution afteraddingyeast 2.24 3.30 4.ao 5.10 6.10 7.10 8.14 2.35 s.as 4.ao 5.01 6.00 6.96 7.70
pHoftheyeast
suspensionafteradding
propionaldehyde
(TheinitialpH)
2.42 3.15 4.10 5。00 5.75 s.sa 7.32 pHofthe fermentedbro匹1、 after3days 4.41 4.73 5.10 5.48 5.75 6.05 G.16 Propioin formed (μ1/の 6sa 870 900 1170 1390 1760 1sso 8.22 9.00 9.40 i 9.83 i i10.70 11.20 i 11.55 12.° ° 12.40 4.80 6.42 8.55 9.25 9.62 9.72 9.90 10.40 ia.ao1
4.53 5.30 5.90 7.10 7.70 7.85 S.IO 8.50 9.55 5.34 5.45 5.50 5.56 5.6D 5.60 5.56 5.60 5.69 956 1120 1110 1610 1430 1550 i4ia x570 144Q *Na2HPO4‐Citricacidbuffersolution **glycine十NaC1-NaOHbuffersolution (3)AgNO3,S且Cl2・2H20,CuSO4お よ びPb(NO3)2の 影 響 AgNO3,SnC12・2H20,CuSO4お よ びPb(NO3)2の そ れ ぞ れ の 溶 液 の 濃 度 を0.02∼0.45M に 調 整 後,ユ1.5耀 を と り12.59の パ ン酵 母 を 添 加 よ く混 合 す る 。つ ぎ に1磁 のpropionaldehyde を 加 え て8%溶 液 と な し,そ の 初 発pHを 測 定 後,30℃ で 醗 酵 さ せpropioinを 定 量 し た 結 果 を Fig.4.に 示 す 。 こ れ よ り0.02∼0,04Mの 濃 度 に お い てpropioinの 生 成 が 著 し く阻 害 さ れ て い る こ とが 分 る が,SnC12・2H20,cuso4お よ ぶPb(NO3)2に 関 し て は 初 発pHの 低 下 も 大 き い 。 こ れ は(2)の 実 験 結 果 に お い て 初 発pHが4以 下 の 酸 性 側 に お い て はpropioinの 生 産 の 著 し い 低 下 が み ら れ た か ら,こ れ に もよ る もの と も 考 え ら れ る 。 し か しAgNO3に 関 し て は 初 発 pHは 対 称 と比 較 し て 殆 ん どか わ らず,か え っ て 高 い もの も認 め ら れ る 。 故 にAgNO3は.明 ら か にpropioinの 生 成 を 阻 害 し た も の と推 定 さ れ る 。' 一 一4Fig.4, 紬一一一xA葺 層03 Q-一{〕Ou50↓ x・ 巳一一"試 〔}書 ・一 辱1σ 3nCIゴ 且}・恥o Pb{騰o」 〕: Eff已 ￠tofAgNO呂.SnC1呂 ・2H20,C畦 呂04餌}{1
Ph(量 曙06)駐ontl1」 邑 匹}rO匡聖し且【:星riorLofpropioi1童
っ ぎ にA盲 瓦O呂 に 闘 し て 更 に 低 濃 嵐 こお い て 突 験 を 行 う た 結 果 をFi彗.石,に 示 す 。 こ れ よ り A鑑NO"は ⑪.0015Mの 濃 度 に お い てitpropioi皿 の 生 戒 は 対 称 と 比 較 し て 箏 し く阻 害 さ れ て い る こ とが 認 め ら れ た 。
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。:03
0〒倒臣巨A♂lolconCCntration Fig.5.EffectofAgNO30ntheproductionofpropioin. (4)CaCO3め 作 用 2%のCaCO3を 含 有 す る 燐 酸 ナ ト リ ウ ムbuffersolutionpH8.66,9,2nieを と り,109の パ ン 酵 母 を 加 え て よ く混 合 す る 。 つ い でpropionaldehydeO.8meを 加 え,30℃,24hrs醗 酵 さ せ,生 成 し たpropioinと 対 称 と を 比 較 し た 結 果 をTable2に 示 す 。 こ れ よ りCaCO3を 添 加 すTable2.EffectofCaCO30ntheproductionofpropioinusingbuffersolution. o 昼 臼 田 o ﹂ 臼
匝 ・f
buffer solution pH・f!01。FpH。 価 砲 b甘肛or'y日a芯tbuffer ,。1・・i。nls。h・i",・藍冒欝n臣i° 轟 afteraf揃{・ddi・9 ミ融
蕪9灘1個
。崩IpH) pHofthe fermentedbrothPropioinformed{x11;'1)
3hrs 5hrs 24hrs3hrs.5hrsl
24hrs The, controlI8 .66_.i8.007.2215.855.735.7029502450,2150 without CaCO3iI The, samplel' 7.747.216.256.136.20283029303990with8.668.78 CaCOa る こ と に よ っ て 初 発pHは 殆 ん ど か わ ら ず,ま た3,5,24hraと 時 間 が 経 過 す る に 従 っ 一(,生 成 す る 酸 に よ っ て 各 試 料 の 醗 酵 液 のP且 は 低 下 す る 。 し か しCaCQsを 含 有 す る 試 料 のpHは 対 称 よ り や や 高 い 値 を 示 す 。 一 方propioinの 生 成 は3hrs後 は 対 称 と 比 較 し て 殆 ん ど か わ ら な い が,5,24hrsに な れ ば 増 加 しCaCO3はpropioinの 生 産 に 効 力 の あ る こ と が 認 め ら れ た 。 〔B〕 未 知 生 産 物 に つ い て,Fig.2.に お け るproductA,B,Cを 分 取gaschromatographyに よ っ て 分 離 し,benzene溶 液 と な し 赤 外 線 分 光 光 度 計 に よ っ てIRス ペ ク トル を 求 め た 結 果 をFig.6,7お よ び8に 示 す 。
40心o
Wa聴1川 曲b焙:・1㎝ 一 〕 Fi瑠.o.1爬5P亡 枇r凹nlo正produoユB
こ れ よ り特 定 の 吸 収 と し てproductAに お い て は2850,1670,1370お よ び920cm-1, productBに お い て は、2850,1360お よ び1000cm-1,productCに お い て は2900,1680,1645, 1215お よ び820cm-1が 認 め ら れ た 。 こ れ ら の 生 産 物 はFig.2.に お い て 認 め ら れ る よ う に 生 成 量 と し て はpropioinよ り多 い もの と考 え ら れ る 。
要
約
パ ン 酵 母 の 醗 酵 に よ っ てpropionaldehydeか らpropioinを 生 産 す る 条 件 に つ い て 検 討 し た 結 果, (1)液 量 の100%の パ ン 酵 母 を 加 え て 醗 酵 さ せ た 場 合0∼10%91ucose含 有 に お い て propioinの 生 産 量 は 大 差 が な い 。 (2)Buffersolutionに そ の 液 量 の100%の パ ン 酵 母 を 加 え,つ い でpropionaldehydeを 添 加 し た 後 の 初 発pHが6.8∼9.55の 試 料 のpropioin生 産 量 が 良 好 で 酸 性 側 で は 不 良 で あ る 。 (3)AgNO3は0.015M濃 度 に お い てpropioin生 産 が 著 し く阻 害 さ れ る 。 (4)CaCO3はpropioin生 産 を 増 加 さ せ る 効 力 が あ る 。 (5)生 産 物 と し てpropioinの 他,未 知 生 産 物3種 が 認 あ ら れ,そ の 生 産 量 はpropioin よ り多 量 で あ る 。 Aeyloinの 合 成 に 際 し て ご 指 導 と ご 援 助 を 戴 い た 松 蔭 女 子 学 院 大 学,松 蔭 短 期 大 学 平 島 達 司 教 授 お よ び 実 験 に 協 力 し て い た だ い た 巽 幸 子 先 生 に 深 謝 い た し ま す 。 8文
1)D.E.G噌",W.W,W・5t曙rF母 憾,田r菖i重V凸nh691an寵 冊"W.瓦Kno麗:エdial.Cho凪, ユ45,{}{}(1%2). 2)森 本,平 島,松 各:睡 酵 工 単 雑 誌,岬,4舶(抽69). 呂)特 許 出 願,昭 和4a年12月1呂 口,出 願 番 号,輪 一"927鶴 号. 4)疎 木 乱松 彊 短 期 大 掌 、 松 盤 女 子 掌 院 大 学 、 生 活 科 学 論 叢,串,21(197①. 与)森 本,村 上;醗 酵 工 学 雅 誌,45,442(19窃7), 后〕 轟 木,平 島,大 揺;醸 酵 工 学 雑 誌,赫,X76〈19関)・ 7)特 許 出 駈,昭 和41碓6月 四 日,出 血 番 号,41,0翻 艶1号 ・ 1呂)森 本3松 曲 短 」朝大 学,松 蔭 女 子 学 院 大 学,`1三 活 科 学 論 叢,4,2曾(1971>. 3)特 許 出 諏,昭 和45印5月L日,出 願 番 丹,45-0475鵠 母 ・ 1の 繰 本:順 酔 工 掌 雑 誌(共 交),50,師o(1972). 11)特 許 出 願,1旧 和45革10月 偽 日.出 願 番 月1,婦 一 四a瓢9号. 1助 特 許 出 瓢,昭 和46年2月 窪 日,出 瓢 番 号,45-O〔}4154号. 工鋤 蘇 本,平 』路,楼 谷 ↓醸 酵 工k誌(英 文)、4$,己 鴨 〔1臼70)' 14}襟 本,松 霜:松 韻 姐 期 ナこ学,撫 踏 女 子 単 院 大 掌,生 瀟 科 孚 論 袋.Z,1く196帥. 15)特{許 出 副定,昭 甲041年 工宅月1口,匝 剛置番 』畦,41-07B754畦. エ6)特 許 出 廟,昭 卯44年4月22日,出 願 番 号,44-oa1097舅'. 17)耳 安:日 本 雌 郵 化 学 誰'誌,4,449(192呂). 15) 19) 藷o) 21) f} 'ノ '' ff 1f '' fftf 箆)J騙 轟i,E,,:蒋ioLCh書m噂19嶺727(珀52)、 ".12,11ヨ2(193}. ",13,1045(1駐a7), "i4,1(+;)、 ".14,397(1囲 呂〕. く報 下1147年11月 訂FI受 付}
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