生態工学的アプローチによる発酵醸造における乳酸菌の役割の解析とその制御

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06454036
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 塩谷 捨明 大阪大学, 工学部, 教授 (50026259)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中嶋 幹男 大阪大学, 工学部, 助手 (00273590) ; 清水 浩 大阪大学, 工学部, 助教授 (00226250)
• Keywords: 乳酸菌 / プロピオン酸菌 / 抗菌物質ナイシン / 混合培養

Research Abstract

発酵食品の保存のために微生物を利用することは、古くから行われてきた技術である。微生物は伝統的な発酵食品の風味、色彩を形成する重要なファクターとして機能しつつ、それらの中に侵入した有害微生物を殺菌もしくは増殖を抑制して保存性を高めている。本研究では、(1)ウイスキー中における酵母と乳酸菌の役割の解析、(2)乳酸菌の作る抗菌物質ナイシンの生産における乳酸菌とプロピオン酸菌の共生の解析と制御を行った。本年度は(2)のテーマについて研究を進め、以下の結果を得た。
天然の保存料という観点にたって、中和剤や抽出剤の添加なしに、混合培養系においてナイシン生産を試みた。ナイシンのプロピオン酸菌に対する影響とプロピオン酸の乳酸菌に対する増殖抑制効果がないことを確認した後、双方の純粋培養を行った。pH制御を行わない乳酸菌の回分培養では、ナイシン濃度の最大値は8.12mg/Lになった。一方、pH制御を行った場合、ナイシン濃度は最大値40mg/Lになったが、培養後期に菌の活性が減少し、乳酸濃度に対する阻害と考えられたため、新鮮培地と交換する希釈培養を行ったところ、ナイシン濃度は最大値53mg/Lとなった。3つの培養を比較すると乳酸濃度が10g/L以下ではナイシンの生産はpH低下により阻害を受けた。一方、プロピオン酸菌は単一炭素源としてグルコース、乳酸を、または両者を用いた条件で純粋培養を行った。グルコースと乳酸を混合した培地では、それぞれ単一の場合に比べ、すべての比速度が高く、グルコースよりも乳酸を優先的に資化する事がわかった。また、乳酸菌はプロピオン酸菌に比べ比増殖速度が約5倍高いことから、グルコースを制限基質とした半回分培養法による混合培養系を構築した。基質、生産物、および両者の菌体について物質収支を取り、混合培養モデルを構築して、どのような植菌比、流加培養条件が望ましいかを検討した。シミュレーション結果をもとに、混合培養実験を行った結果、乳酸菌とプロピオン酸菌の生菌数比が1:14のとき生成乳酸がプロピオン酸、酢酸に変換されたことで、pHの低下が抑制され、おなじpHを制御しない培養に比べてpHが5.0まで下がってしまう時間が2倍延長され、乳酸菌の菌体量は1.6倍、ナイシン生産量は2倍に増加した。