微生物の油脂合成（1）
酵母による油脂合成
理学科研究室 我 謝 孟 俊
（1970年10刀30口受理）
（1）
y母による油脂生産の試みは第一次世界大戦をさかいにその歴史も古く，油脂生産のた めの最適条件もくわしく検討されてきているけれども，種々の条件下での微生物の増殖の 模様や油脂合成，蛋白質合成など微生物の増殖過程における生化学的知見に乏しいように おもわれる。よって著者はそのてはじめとして，油脂酵母を用いて培養液中における炭素 源すなわちglucoseの濃度を一定にしておき，窒素源の濃度を種々に設定し，その時の油 脂酵母の増殖の模様や油脂合成，蛋白質合成，油脂収量，油脂係数などの関連性について 知見を得たので報告する。
実 験 方 法
〔1〕使 用 菌 株
明治大学農学部農芸化学科微生物化学研究室保存のRhodotorula glutinisを使用した。
本酵母は油脂酵母として著名な菌株である。
〔ll〕培地および培養方法
使用した培地は改良White培地（第1表）でglucoseの含量を509／」とし，窒素源（尿 素を使用）の濃度を培養液1￡あたり0・lg，0．59，1．09，1．59および2．09窒素になる
ように5つの試験区を設定，500〃2」の坂ロコルベンに各々100〃21つつ分注し，オートク レーブで105°Cで5分間殺菌をおこなった。各コルベンには，麹寒天斜面培養のRhod（》
torula glutinisを1白金耳つつ植菌し，28°Cで振盛培養をおこない，各々の分析に供し
た。
〔皿〕 測 定 法
（i） Packed cell volumeおよびDry weight
培養i液1認をhaematocr三tにとり，3000 rpmで10分間遠心し，沈降した細胞の容積 としてあらわした。Dry weightについては培養液10謝を小型遠沈管にとり，3000 rpm で10分間遠心し，沈降した菌体を蒸留水で洗浄した後，ふたたび遠心して集菌した菌体を もう一一度洗浄した後，100〜105°Cで20時間乾燥してデシケーター中で放冷後秤量して D・yweightとした。
（ii）糖および窒素の定量
糖の定量はSomogy三氏変法により，窒素についてはmlcro・kjeldahl法により定量し，
酵母の菌体蛋白質は菌体窒素含量に6．45を乗じてあらわした。
176 茨城大学教育学部紀要 第20号
第1表 培 養液 の 組 成
一一一一一山一一一尼㎜一｝−rT
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鼈黶Q一一一一一一一一，｝7 一
per 1000磁 Glucose 50． Og Potassium sulfate 4，0g Disodium phosphate（Na2HPO4。12H20） 4． Og Magnesium sulfate（MgSO4・7H20） 0．5g Calcium chloride（CaC12・2H20） 0．1g Ferric ammonium sulfate（Fe2（SO4）3・（NH4）2。SO4・24H20） 0．02g Copper sulfate（CuSO4・5H20） 0．01mg Zinc sulfate（ZnSO4・7H20） 0．2mg Thiamine hydrochloride O．4mg R圭boflavin O．2mg Nicotinic acid 5． Omg ρ一Aminobenzoic acid O．3mg Pyridoxin 1． Omg Ca−4−pantothenate 1．Omg Inositol 75． Omg 4−Biothi11 0．02mg pH：4．5
（i量i）260mμ吸収の測定
培養液を遠心して菌体を沈降させ，その上澄液について日立製EPU 2型分光光度計に より260mμの波長で測定し，260mμにおける吸光度としてあらわした。
（iv） 油脂含量の測定
培養して得た菌体を蒸留水で2回洗浄した後Thomm plate上で乾燥し，さらにデシケ 一ター中で減圧乾燥をおこなった菌体を石英砂とともにガラス製ホモゲナイザーまたは乳 鉢で摩細して，常法通りSoxleht脂肪抽出器で5時間工一テルで抽出し，100〜105°Cで
1時間乾燥，デシケーター中に放冷した後秤量し，それを油脂含量とした。
実験結果および考察 1）Growth curve
窒素源を規制因子として培養液11につき，0．19，α59，LO9，1・59および2・09の 窒素を含む培養液で振盛培養をおこなった場合のgrowth curveの模様は，第1図に示し た如くである。0．lg窒素μでの菌体の増殖は，他の濃度のそれとくらべるとかなりわる
く，0．59窒素〃以上の窒素濃度の培養液では，growth curveはほとんど変りないとい ってよいであろう。いうなれば，外見上，通常の菌体の増殖をおこなわしめるための培養 液中の窒素の濃度は，培養液1！につき0」g窒素では不十分であり・少なくとも0・59 以上の濃度の窒素を必要とするものとおもわれる。けれども，実際には0・59窒素／」以 上の窒素濃度で培養した菌体では，菌体内の生化学的内容には著しい相異がみられること からブ菌体が窒素の欠乏をきたすと，蛋白質合成よりも油脂合成の方がさかんに行なわ
し2），3），（4）
れ，窒素の十分な場合には，その逆であることは周知の通りである・
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培巻日数
第1図各窒素濃度におけるRhQdotQrula giutinlsのgrowth curve
178 茨城大学教育学部紀要 第20号
2）菌体生成量
そこで実際に各窒素濃度における菌体の生成量をみたのが第2表である。菌体生成量は 培養液Hにつき1．59の窒素を含む場合に最も多く，ついでLO9窒素／」，2・09窒素
／1の順になる。要するに4日間の振盛培養で最も多量の菌体を得るためには，培養液11 につき1．59の窒素の量があればよいことになる。なお，培養液中の窒素の濃度が高いの にかかわらず（勿論限度はあるであろうが）培養液中2．09窒素／」の時の菌体生成量 が，0．5〜1．59窒素／1の濃度の場合よりも少ないことである。念のため5日間培養につ いておこなった実験結果についてもほぼ同様な結果を得ており，正常な菌体を多量に得る ためには，培養液中の窒素濃度は2．09以下で十分であるということ，菌体生成量および 菌休窒素含量が低いことも考えあわせると，培養液中の窒素源の濃度としては，2・09窒 素／1では過剰なため，菌体の蛋白質合成も能率よくおこなわれず，したがって菌体の正 常な増殖もおこなわれなかったとも考えられる。
なお，これら培養液中の窒素がどの程度酵母に資化されているかをみたのが第3表であ る。これらの結果からわかるように，窒素の濃度が培養液11中2．09では，その資化率 は非常にわるく，培養液中の窒素濃度の低い場合ほど，培養液中の窒素源は有効に利用さ れているといえよう。
第2表 各窒素濃度におけるRhodQtorula glutinisの菌体生成量，菌体窒素含量，
油脂含量，油脂収量および油脂係数（4日間振盈培養）
1 一一＿＿＿一一 四一mu冒（D鰍噸）断蕩鯉消糊量一一噸星ド醗量 油脂係数
0．1一
P α5 486−・46i
P7．01 1 2．30
1．90 R．59
69。7g i 3．39
E⑤85…9・・
17．84 Q6．46 1．0
P．5 Q．0
17・48 15・82
P＆09 1a67 11229 ［4・06
4．98 32．08 1 5．61
@ 4．97 i37．0、1α70
@ 、．941393、1生79； 1 −一
11．27
@ 13．48
堰@970 ［
第3表 各窒素濃度におけるRhodotorula glutinisの窒素源資化率 一
ﾝ醤度陣体蕩含量順難劉菌糎窮窒素※，轡欝窒素降化率（％）
一目一一一
@ α一 ・．68：α5761 α… 1 α・1 11・α・
@ α・ 33411．4111 α・47、 α・5 ig4・
@ 1．・15611L456 α・821 α・・ 18a・ 11．5 7．78 1 1．093
0．085 0．15 1
56．7
、2・i α73i・…2 0。067 1 0．20 33．5
一一
@ 一一一一一一一罰一一一一一一一一 鼈鼈鼈鼈黶@一一
※ 菌体の全窒素＝菌体窒素含量×菌体生成量
3）蛋白質合成
培養液中の各窒素濃度における菌体の蛋白質生成をみると第4表の通りである。
4）油 脂合 成
第2表は培養液中の窒素濃度が0．19，0．59，1．09，L59および2・09〃で4日閲振罎 培養した際の菌体生成量，菌体窒素含量，菌体油脂含量および油脂収量等を一覧表にした もので，菌体あたりの油脂生成では，培養液中の窒素濃度が￠Ig窒素／1の場合が最も
我 謝：微生物の油脂合成（1） 179
良く，いいかえれば菌体窒素含量の低い菌 ワo 体ほど油脂含量が多いということで，これ 、
（5）
は先に報告した結果と同じである。
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第4表各窒素濃度における蛋白質生成 噛 60
窯講度／（蛋白質生成量（％）菌体窒素含量x6．45）i
令
0．1 9．61
0．5 14．86 量
1．0 ［ 37．54 80
1．5 ・ 3α57 ｝（％）
2．0 26．19
培養液中の初発窒素濃度と菌体油脂含量 亭0 との関係をみるに，培養液中の窒素濃度が o
0．1〜1．09／♂ではそれぞれ窒素濃度の高い o
ものほど，すなわち窒素含量の高い菌体ほ o
ど油脂合量は少ない（第2表）。しかしな 30
がら第2表から明らかなように，培養液中 2 3 5 6 の初発窒素濃度が高いから菌体の窒素含量 、歯体唾薫含量（％）
も多くなるということではないらしい。培 第2図 菌体油脂含量と菌体窒素含量との関係
養液中の初発窒素濃度が0，1〜1．09／♂では
その濃度に比例して菌体窒素含量も多くなるけれども，1・5，2．09／Zではその関係は逆に なっており，すなわちL59／1では2．09〃にくらぺて菌体の窒素含量は多くなっている。
このことは菌体生成量と菌体窒素含量との相関関係（すなわち一定の窒素濃度で生育した 菌体では菌体生成量が多いときは菌体窒素含量は低く，菌体生成量の少ないときは菌体窒 素含量は高いはずである）から培養液中の窒素濃度が高いから必ずしも多量の菌体をうる ことができるということではなさそうで，また菌体の窒素含量（蛋白質含量と考えてよい
であろう）も高くなるということでもないらしい。このように，これら菌体生成（蛋白質 ． 合成）および油脂合成と培養液中の窒素濃度との関係が，どのように調整されているのか
まだよく理解されていない現状で，今後の課題として検討してゆきたい。
油脂収量と培養液の初発窒素濃度との関係をみると第3図のようになる。培養液中の窒 素源が少ない場合は，菌体の油脂含量が高くても，菌体生成量が他の濃度のものにくらべ て少ないから汕脂収量は少なく，また逆に，培養液中の窒素濃度の高い場合は菌体生成量 は多くなるけれども，油脂含量が少ないので油脂収量は多くはならない。
これらの結果から，培養液の窒素の量が0．59／1の時に油脂収量は最も多いことになる。
なおこの結果は，培養液中の炭素源として91ucoseを使用し，その濃度が509〃の時での ことである。
油脂含量と油脂収量との関係をみると第4図のようになるが，この図から明らかなよう に，最も多量の油脂収量をあげるためには，菌体の汕脂含量が55％前後になるように油脂 酵母を培養すればよいわけで，いいかえれば菌体の窒素含量が25％前後になるように培
180 茨城大学教育学部紀要 第20号
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第3図 培養液中の初発窒素濃度と油脂収量との関係
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第4図 菌体油脂含量と油脂収量との関係
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養すればよいことになる。したがって炭素源としての91ucoseの濃度が509／」で・窒素濃 度として0．59／1の条件，すなわち培養液中の炭素と窒素の比（C／N）が40：1という条件 で培養すると最も高い収量で油脂を得ることができる。C／Nの値が小さくなっても大きく なっても油脂収量は減少する。なおRhodotorula gracil三sの油脂収量の好適条件として炭 素と糠の比は80、1と報藻れており，著者の得た蘇よりもC／N編・・。本実燭灸の C／N＝100ではC／N＝｛0の場合くらべて油脂含量は高いけれども・油脂収量は後者の 条件の方が前者の条件の時よりも多かった。したがって，最も油脂収量を多くするための C／Nは40：1ということで，窒素の濃度は0．05％が好適であると結論される・さらに油脂 含量と油脂係数（消費された糖量に対する生成された油脂の百分率）との関係では，菌体
油脂含量が約55％以下では，油脂含量の増加にともない汕脂係数も高くなり，55％以上の （7）
油脂含量では油脂係数は低くなる（第5図）。これは先に報告したバッチ培養の場合と同 じ傾向を示すもので，先報では油脂 30
含量が約55％以下の油脂係数しか報 〆り・、
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告されていなかったが，本報ではさ う由 1 、@ ノ 、
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素源としてはglU。。、e，窒素源とし 券 ﾄ尿素・硫安，アアスパラギン醜） ，。
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用した際の油脂係数は15〜21を示し，
先に著者等が報告した連続培養では
（7）
24．5という値が示されたが，本報で
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緖煙W数を示したことである。 30 30 00 夕0 60 70
また培養液中の初発窒素濃度と油
脂係数との関係では・油脂係数は培 ∋由月旨含量 （％）
養液中の窒素巌が0・59 の時に 第5図菌体油脂含量と油脂係数との関係 最も高い値を示し，窒素濃度が0．5
g／」よりも高くなっても低くなっても油脂係数は低い値を示し，それぞれの濃度で得られ た菌体の窒素含量との関係でも同様なことが観察されたわけである・（第2表）
5） 油脂酵母の濃厚培養の試み
以上のように，本酵母ではC／N＝40で培養をおこなった時に油脂収量が最もよかった ので，C／N＝40にして炭素源および窒素源の濃度を高めて油脂酵母の濃厚培養を試みた ので，その結果を第5表に示した。
濃厚培養の試みとして，glucoseの濃度を5〜20％にして3日間振畳培養した結果では，
5％の濃度の場合に菌体生成量が最も多く，10％濃度の場合がこれに次ぐ・
91ucoseの濃度が5％，10％，15％の時における酵母の増殖の模様（第6図）からも，
5％の濃度の場合に酵母の増殖が最もよく，菌体生成量も最も多いことになり，したがっ てC／N＝40であっても91ucoseの濃度が5％の時に油脂収量が最も多いことになる。
182 茨城大学教育学部紀要 第20号 第5表油脂酵母の濃厚培養の試み※
i糠液中？∂｝騨e灘 iぬ。k難1㌦盛譜幽6 C／N i
50 28 「S0
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22 P2
1 200 10 40
一一一h帽醐㎜ 』一一 一一幽一一一一一一一
※50991ucose〃濃度で3 日間前培養をおこない，その1磁を接種して3日間振盈培養をおこな った結果である。
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第6図 各91ucose濃度におけるRhodotorula glutinisの土曽殖曲線 6）260mμ吸収物質の分泌
（9）
酵母の核酸関連物質の分泌については樋口等の詳細な研究があるが，油脂酵母について も油脂合成，蛋白質合成との関連性を検討すべく簡単な予備実験をおこなってみた。すな わち，培養液の初発窒素濃度をかえて油脂酵母を4日間振盟培養した後，その上澄液につ いて260mμにおける吸収をみた結果が第7図である。各窒素濃度において，菌体の増殖 にともなって260mμ吸収物質の分泌がみとめられ，培養液の初発窒素濃度が高ければ高 いほど260mμ吸収物質の分泌量が多く，菌体生成量とは特に関係はないらしい。すなわ ち菌体が多量に生成されたからといって260mμ吸収物質の分泌が多くなるとは限らない らしい。培養液中の窒素濃度と菌体生成量，および260mμ吸収物質の分泌との関係がど うなっているのかは今後の研究に待ちたい。
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培餐瑛中の初発窒素濃皮（ψ）
幽■一 歯体嵐蔵童
〔コ ユ6。〃メ吸収物笏
第7図 各窒素濃度における260mμ吸収物質の分泌
要 約
以上のように培養液中の糖（glucose）濃度を509／1に設定しておき，初発窒素濃度をか えてRhodotorula glutinisを培養した場合の菌体生成，油脂合成，蛋白質合成，油脂収量
および油脂係数などの関係について考察したが，これらの関係を要約すれば下記のように
なる。
（1）糖（glucose）の濃度を509／1に設定して，窒素（尿素）の濃度を0・1・0・5，1・0，
1．5および2，09／1の各濃度で振嶺培養した結果，growth curveは0・lg〃以外の濃度で は大体同じような傾向であった。
（2） 培養i液中の初発窒素濃度が低ければ低いほど菌体の油脂含量は多いけれども（α1 9／1で69．79％），菌体生成量がそれにともなって多く生成されないので，必ずしも油脂 収量が多いとは限らず，本酵母では0．59／1の時に油脂収量が最もよかった。また同じ窒 素濃度で，現在までに報告されている以上の高い値の油脂係数（26．5）も得た。
（3） 油脂収量および油脂係数とも菌体窒素含量が約2・5％前後になるような菌体，す なわち約55％前後の油脂を含む菌体を得るべく，C／Nこ40なる条件で培養するのが最も よかった。
（4）C／N＝40の条件で濃厚培養を試みた結果では，最も多量の菌体を得るための糖
（91ucose）濃度は509／〜であった。
（5）培養液中に分泌される260mμ吸収物質の量は菌体の生成量と特に関係はないら
184 茨城大学教育学部紀要 第20号
しく，培養液中の窒素（尿素）の量に比例して多く分泌されることが明らかになった。
なお本実験は明治大学農学部農芸化学教室でおこなったもので，いろいろと御指導下さ った明治大学教授岩本浩明先生に感謝の意を表します。
文 献
（1） A．Hesse：Advallced ill Enzymology， g P 653， Interscience Pub．，（1949）．
（2） 舟橋三郎編：脂質化学∬，p148，共立出版（1958）・
（3） A。H． Cook：The chemistry alld Bloiogy of yeasts， P 169 Academic Press（1958）．
（4）岩本浩明：油化学12，323（1963）．
（5）岩本浩明，我謝孟俊，内部稔夫： 日本農芸化学大会講演（1963）・
（6）朝井勇宣編：微生物工業，P451，朝倉書店（1956）・
（7）岩本浩明，我謝孟俊，内部稔夫：明治大学科学技術研究所紀要4，245（1965）・
（8） 山田浩一編：食品工業と微生物（食品工学シリー一ズ第16巻）P62（1963）．
（9）樋口昌孝，植村定治郎：日本農芸化学会誌33304，821，826（1959），34721（1960）・
Abstract
Fat Synthesis in Microorganisms（1）
Fat Synthe号is by Yeast Cells
BγTaketoshi GASHA
The effects of the concentrations of nitrogen source（urea）in culture medium were tested on the fat synthesis and fat yield of Rhodotorula glutinis．
