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JP2011223888A - Method for producing acetic acid by microorganism - Google Patents

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JP2011223888A
JP2011223888A JP2010094096A JP2010094096A JP2011223888A JP 2011223888 A JP2011223888 A JP 2011223888A JP 2010094096 A JP2010094096 A JP 2010094096A JP 2010094096 A JP2010094096 A JP 2010094096A JP 2011223888 A JP2011223888 A JP 2011223888A
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JP
Japan
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acetic acid
microorganisms
anaerobic
culture
carbon dioxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010094096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruyuki Nikaido
輝之 二階堂
Hiroaki Yamamoto
浩明 山本
Naomichi Nishio
尚道 西尾
Yutaka Nakashimada
豊 中島田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Hiroshima University NUC
Original Assignee
Hiroshima University NUC
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Hiroshima University NUC, Daicel Chemical Industries Ltd filed Critical Hiroshima University NUC
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

【課題】二酸化炭素、及び水素を原料として、嫌気性微生物によって酢酸を製造する方法を提供することが本発明の課題である。
【解決手段】本発明者らは、嫌気性微生物の一例としてモレラ (Moorella)属の微生物を用い、酢酸製造の好適な培養条件の検討を行った。
その結果、菌体の比増殖速度はより高温(60℃)の方が速いことが明らかとなったが、増殖に適当な温度よりも低い温度(具体的には50℃付近)の方が、酢酸蓄積濃度が増加、すなわち酢酸製造効率が高まることが明らかとなった。
即ち、本発明者らは、嫌気性微生物を用いた酢酸製造における好適な培養条件の確立に成功した。
【選択図】なし
It is an object of the present invention to provide a method for producing acetic acid by anaerobic microorganisms using carbon dioxide and hydrogen as raw materials.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] The present inventors have studied microorganisms suitable for producing acetic acid using microorganisms of the genus Moorella as an example of anaerobic microorganisms.
As a result, the specific growth rate of the cells was found to be faster at higher temperatures (60 ° C), but at a lower temperature (specifically around 50 ° C) than the appropriate temperature for growth, It was revealed that acetic acid accumulation concentration increased, that is, acetic acid production efficiency increased.
That is, the present inventors have succeeded in establishing suitable culture conditions in acetic acid production using anaerobic microorganisms.
[Selection figure] None

Description

本発明は、酢酸生産能を有する嫌気性微生物による酢酸の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing acetic acid by an anaerobic microorganism having the ability to produce acetic acid.

人類の経済活動を通じて放出される二酸化炭素は、近年、地球温暖化の原因となっている可能性が指摘され、大気中への放出を抑制することが国際的な課題とされるようになり、いわゆる低炭素社会の実現が叫ばれるようになった。また、環境問題のみならず、二酸化炭素の有効利用は、新たな資源とエネルギーの供給源の提供を意味し、日本だけでなく世界の化学産業の重要なテーマでもある。このような背景の下で、本発明者らは二酸化炭素をバイオマスを経由して利用するのではなく、直接的に工業的原料としての利用する方法を種々検討してきた。その結果、二酸化炭素を同化して生育する微生物を利用することによって、二酸化炭素と水素から穏やかな条件で酢酸を製造しうることに注目した。   In recent years, carbon dioxide released through human economic activities has been pointed out as a possible cause of global warming, and it has become an international issue to control its release into the atmosphere. The so-called low-carbon society has been called out. In addition to environmental issues, the effective use of carbon dioxide means the provision of new resources and energy sources, and is an important theme not only for Japan but also for the global chemical industry. Under such a background, the present inventors have studied various methods for directly using carbon dioxide as an industrial raw material instead of using it via biomass. As a result, we focused on the fact that acetic acid can be produced from carbon dioxide and hydrogen under mild conditions by using microorganisms that grow by assimilating carbon dioxide.

二酸化炭素を炭素源として酢酸を生産する微生物として、これまで多数報告されているが、例えば次のような微生物が見出されている。
アセトバクテリウム(Acetobacterium)属
クロストリジウム(Clostridium)属
ユーバクテリウム(Eubacterium)属
バクテロイデス(Bacteroides)属
スポロミューサー(Sporomusa)属
アセトゲニウム(Acetogenium)属
モレラ (Moorella)属
サーモアナエアロバクター(Thermoanaerobacter)属
アセトハロビウム(Acetohalobium)属
Many microorganisms that produce acetic acid using carbon dioxide as a carbon source have been reported so far. For example, the following microorganisms have been found.
Acetobacterium genus Clostridium genus Eubacterium genus Bacteroides genus Sporomusa genus Acetogenium genus Moorella genus Thermoanaerobhalo genus Atherohalobacter Genus

これらの微生物は、いわゆる絶対独立栄養性細菌に分類される。したがって、これらの微生物は、一般的に偏性嫌気性であって、生育系内に酸素が存在すると、その生育は阻害される傾向にある。また、これらの微生物は、二酸化炭素を炭素源とし水素ガスをエネルギー源として生育しながら、ほぼ常温かつ常圧の条件下で酢酸を生産する。このとき、微生物は以下に示す反応にしたがって、二酸化炭素2モルと水素4モルから酢酸1モルを作り出すことが知られている(特許文献1、非特許文献1及び2、他)。   These microorganisms are classified as so-called absolute autotrophic bacteria. Therefore, these microorganisms are generally obligately anaerobic, and when oxygen is present in the growth system, their growth tends to be inhibited. In addition, these microorganisms produce acetic acid under conditions of almost normal temperature and normal pressure while growing using carbon dioxide as a carbon source and hydrogen gas as an energy source. At this time, it is known that microorganisms produce 1 mol of acetic acid from 2 mol of carbon dioxide and 4 mol of hydrogen according to the reaction shown below (Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2, etc.).

2CO2 + 4H2 → CH3COOH + 2H2O 2CO 2 + 4H 2 → CH 3 COOH + 2H 2 O

このように、微生物の代謝を利用すると二酸化炭素から酢酸ができることはかなり古くから知られているにもかかわらず、現在、世界で工業的に生産されている酢酸の大部分は化学的に合成されたものである。   Despite the fact that acetic acid can be produced from carbon dioxide by utilizing the metabolism of microorganisms, the majority of acetic acid currently produced industrially in the world is chemically synthesized. It is a thing.

酢酸の合成方法としては、アセトアルデヒド、ブタン、ナフサ、エチレンなどの酸化等を利用する方法が知られている。現在では、メタノールのカルボニル化により酢酸を合成するメタノール法が主流である。メタノール法においては、レアメタルでもあるロジウムやイリジウムなどの金属触媒の存在下で、高温かつ高圧でメタノールと一酸化炭素を混合し、次の反応式にしたがって酢酸が製造されている。   As a method for synthesizing acetic acid, a method utilizing oxidation of acetaldehyde, butane, naphtha, ethylene or the like is known. At present, the methanol method in which acetic acid is synthesized by carbonylation of methanol is the mainstream. In the methanol method, methanol and carbon monoxide are mixed at high temperature and high pressure in the presence of a metal catalyst such as rhodium or iridium, which are also rare metals, and acetic acid is produced according to the following reaction formula.

CH3OH + CO → CH3COOH CH 3 OH + CO → CH 3 COOH

化学的な合成方法に代えて、微生物を利用して酢酸を工業的に製造する方法が提供されれば、二酸化炭素からほぼ常温かつ常圧で酢酸を製造することができる。微生物を利用すれば、反応に高温や高圧を必要としないので、エネルギー効率に優れた酢酸の合成方法を実現することができる。また微生物を利用する酢酸の合成方法は、レアメタル等の触媒を必要としないので、原材料においても環境負荷の低い方法といえる。   If a method for industrially producing acetic acid using microorganisms is provided instead of a chemical synthesis method, acetic acid can be produced from carbon dioxide at about normal temperature and normal pressure. If microorganisms are used, a high temperature and high pressure are not required for the reaction, and thus an acetic acid synthesis method excellent in energy efficiency can be realized. In addition, the method for synthesizing acetic acid using microorganisms does not require a catalyst such as a rare metal, so that it can be said to be a method having a low environmental load even for raw materials.

これまでにも、微生物を用いては酢酸を製造する方法が検討されてきたが(特許文献2、非特許文献3)、酢酸製造を行う際により好適な微生物の種類や培養条件の選定が求められていた。   So far, methods for producing acetic acid using microorganisms have been studied (Patent Document 2, Non-Patent Document 3), but selection of more suitable types of microorganisms and culture conditions is required when acetic acid is produced. It was done.

特開平01-098472Japanese Unexamined Patent Publication No. 01-098472 特開2003-339371JP2003-339371

J. Biosci. Bioeng., 2005, 99, 252-258J. Biosci. Bioeng., 2005, 99, 252-258 次世代産業基盤技術研究開発制度、バイオリアクター研究開発総括報告書、昭和56年度〜昭和63年度(p195-229)Next Generation Industrial Technology Research and Development System, Bioreactor Research and Development Summary Report, 1981-63 (p195-229) Biotechnology Letters,2004,26,1607-1612Biotechnology Letters, 2004, 26, 1607-1612

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、微生物の作用を利用して、当該微生物の最適比増殖速度を示す培養温度より8から12℃低い温度で培養する条件において二酸化炭素等のガスを原料として効率よく酢酸を製造する方法に関する。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to cultivate at a temperature 8 to 12 ° C. lower than the culture temperature showing the optimum specific growth rate of the microorganism, utilizing the action of the microorganism. The present invention relates to a method for efficiently producing acetic acid using a gas such as carbon dioxide as a raw material under conditions.

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意研究を行った。   In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive research.

本発明者らは、嫌気性微生物の一例としてモレラ (Moorella)属の微生物を用い、酢酸製造の好適な培養条件の検討を行った。   The present inventors examined a suitable culture condition for producing acetic acid using a microorganism belonging to the genus Moorella as an example of an anaerobic microorganism.

具体的には、モレラ・エスピーHUC22-1株を、水素/炭酸ガス[4:1]のガス存在下及び0〜0.5 MPa加圧下で培養し、培養温度を45〜60℃の間で選択することにより、酢酸製造における好適な培養温度の検討を行った。   Specifically, Morella SP HUC22-1 strain is cultured in the presence of hydrogen / carbon dioxide gas [4: 1] and under a pressure of 0 to 0.5 MPa, and the culture temperature is selected between 45 to 60 ° C. Thus, a suitable culture temperature in acetic acid production was examined.

その結果、菌体の比増殖速度はより高温(60℃)の方が速いことが明らかとなったが、増殖に適当な温度よりも低い温度(具体的には50℃付近)の方が酢酸蓄積濃度が増加、すなわち酢酸製造効率が高まることが明らかとなった。   As a result, it was found that the specific growth rate of bacterial cells was higher at higher temperatures (60 ° C), but acetic acid was lower at a temperature lower than the appropriate temperature for growth (specifically, around 50 ° C). It was revealed that the accumulated concentration increased, that is, acetic acid production efficiency increased.

即ち、本発明者らは、嫌気性微生物を用いた酢酸製造における好適な培養条件の確立に成功し、これにより本発明を完成するに至った。   That is, the present inventors have succeeded in establishing suitable culture conditions for acetic acid production using anaerobic microorganisms, thereby completing the present invention.

本発明は、より具体的には以下の〔1〕〜〔7〕を提供するものである。
〔1〕次の工程を含む酢酸生産能を有する嫌気性微生物による酢酸の製造方法;
(1)最適比増殖速度を示す培養温度より8から12℃低い温度で該嫌気性微生物を、気体状である炭素化合物の存在下で培養する工程、及び
(2)工程(1)の嫌気性微生物が生産した酢酸を回収する工程。
〔2〕工程(1)において、気体状である炭素化合物及び/又は水素を含む混合ガスの存在下で培養を行うことを特徴とする、〔1〕に記載の酢酸の製造方法。
〔3〕前記気体状である炭素化合物が、一酸化炭素又は二酸化炭素から選ばれる化合物である〔1〕又は〔2〕に記載の酢酸の製造方法。
〔4〕前記嫌気性微生物がモレラ (Moorella)属及び/又はクロストリジウム (Clostridium)属に分類される菌であることを特徴とする、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の酢酸の製造方法。
〔5〕前記嫌気性微生物が、モレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC22-1株(NITE P-866)又はこれらの類縁菌であることを特徴とする、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の酢酸の製造方法。
〔6〕前記嫌気性微生物が、モレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC22-1株(NITE P-866)であることを特徴とする、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の酢酸の製造方法。
〔7〕モレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC22-1株(NITE P-866)。
More specifically, the present invention provides the following [1] to [7].
[1] A method for producing acetic acid by an anaerobic microorganism having the ability to produce acetic acid, comprising the following steps;
(1) a step of culturing the anaerobic microorganism in the presence of a gaseous carbon compound at a temperature 8 to 12 ° C. lower than the culture temperature showing the optimum specific growth rate; and (2) anaerobic of step (1). A process of collecting acetic acid produced by microorganisms.
[2] The method for producing acetic acid according to [1], wherein the culturing is performed in the presence of a mixed gas containing a gaseous carbon compound and / or hydrogen in the step (1).
[3] The method for producing acetic acid according to [1] or [2], wherein the gaseous carbon compound is a compound selected from carbon monoxide and carbon dioxide.
[4] The production of acetic acid according to any one of [1] to [3], wherein the anaerobic microorganism is a bacterium classified into the genus Moorella and / or the genus Clostridium. Method.
[5] Any one of [1] to [3], wherein the anaerobic microorganism is Moorella sp. HUC22-1 strain (NITE P-866) or a related bacterium thereof A process for producing acetic acid as described in 1.
[6] The acetic acid according to any one of [1] to [3], wherein the anaerobic microorganism is Moorella sp. HUC22-1 strain (NITE P-866). Production method.
[7] Mororella sp. HUC22-1 strain (NITE P-866).

嫌気性微生物の代謝によって酢酸が製造されることは、学術的にはかねてより知られていた。そして、それを工業的な酢酸の製造技術に応用できれば、環境負荷の小さい製造方法となろうことも考えられていた。しかしながらこれまで、酢酸製造に適した嫌気性微生物及び培養条件については、確立されていなかった。   It has long been known academically that acetic acid is produced by the metabolism of anaerobic microorganisms. And if it could be applied to industrial acetic acid production technology, it was thought that it would be a production method with a small environmental load. However, anaerobic microorganisms and culture conditions suitable for acetic acid production have not been established so far.

本発明によって、嫌気性微生物代謝を利用した、二酸化炭素を原料とする酢酸の効率的な製造方法が実現できた。   According to the present invention, an efficient method for producing acetic acid using carbon dioxide as a raw material utilizing anaerobic microbial metabolism has been realized.

酢酸は世界で最も広く生産されている酸であり、酢酸ビニルや無水酢酸、他の酢酸エステルなどの原料として広く用いられている。2008年8月臨時増刊「化学経済」によると、酢酸の最大の需要分野である酢酸ビニルモノマーの需要が好調で、酢酸の消費には大幅な伸びが見込まれている。また高純度テレフタル酸のプラントの新設や増強により、高純度テレフタル酸の製造原料としても酢酸の需要の伸びが期待されている。   Acetic acid is the most widely produced acid in the world and is widely used as a raw material for vinyl acetate, acetic anhydride, and other acetates. According to the special issue “Chemical Economy” in August 2008, demand for vinyl acetate monomer, the biggest demand area for acetic acid, is strong, and acetic acid consumption is expected to grow significantly. With the establishment and enhancement of a high-purity terephthalic acid plant, demand for acetic acid is expected to grow as a raw material for the production of high-purity terephthalic acid.

本発明により、嫌気性微生物代謝を利用した酢酸の工業的な製造技術が提供され、工業原料としての酢酸の需要に応えることができる。二酸化炭素は、地球温暖化の原因の一つとされている。したがって、本発明はその好ましい態様において、二酸化炭素の固定化技術を提供し、地球環境の維持にも貢献する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an industrial production technique for acetic acid utilizing anaerobic microbial metabolism is provided, and the demand for acetic acid as an industrial raw material can be met. Carbon dioxide is one of the causes of global warming. Therefore, in the preferable aspect, the present invention provides a carbon dioxide immobilization technique and contributes to the maintenance of the global environment.

本発明は、次の工程を含む酢酸生産能を有する嫌気性微生物による酢酸の製造方法に関する。
(1)最適比増殖速度を示す培養温度より8から12℃低い温度で該嫌気性微生物を、気体状である炭素化合物の存在下で培養する工程、及び
(2)工程(1)の嫌気性微生物が生産した酢酸を回収する工程。
The present invention relates to a method for producing acetic acid by an anaerobic microorganism having the ability to produce acetic acid, comprising the following steps.
(1) a step of culturing the anaerobic microorganism in the presence of a gaseous carbon compound at a temperature 8 to 12 ° C. lower than the culture temperature showing the optimum specific growth rate; and (2) anaerobic of step (1). A process of collecting acetic acid produced by microorganisms.

本発明で酢酸の製造に用いられる嫌気性微生物は、40℃以上の温度で酢酸生産能を有する嫌気性微生物である。当該酢酸生産微生物の好ましい酢酸を生産する培養温度は40〜60℃であり、48〜52℃がより好ましい。また生育の最適温度(最適比増殖速度を示す培養温度)は48℃以上であり、好ましくは48℃〜72℃であり、より好ましくは56℃から60℃である。   The anaerobic microorganism used for the production of acetic acid in the present invention is an anaerobic microorganism having an acetic acid-producing ability at a temperature of 40 ° C. or higher. The culture temperature for producing preferable acetic acid of the acetic acid-producing microorganism is 40-60 ° C, more preferably 48-52 ° C. The optimum temperature for growth (culture temperature showing the optimum specific growth rate) is 48 ° C or higher, preferably 48 ° C to 72 ° C, more preferably 56 ° C to 60 ° C.

本発明において、嫌気性微生物を培養する際の加圧条件は、当該微生物が生育できる条件であれば特に限定されるものではないが、好ましい加圧条件としては、0.1〜0.5 MPaの範囲を、特に好ましい加圧条件としては0.1〜0.2 MPaの範囲(より具体的には0.15 MPa)を挙げることができる。   In the present invention, the pressurizing condition for culturing the anaerobic microorganism is not particularly limited as long as the microorganism can grow, but as a preferable pressurizing condition, a range of 0.1 to 0.5 MPa, Particularly preferred pressure conditions include a range of 0.1 to 0.2 MPa (more specifically 0.15 MPa).

また、本発明で用いる酢酸生産微生物としては、気体状(ガスともいう)である炭素化合物を原料として酢酸を製造する能力を有するものが好ましい。当該炭素化合物としては、一酸化炭素、二酸化炭素、などが挙げられ、このうち一酸化炭素及び二酸化炭素から選ばれる1種又は2種が好ましい。これらの炭素化合物に加えて、水素、硫化水素等を併用することもできる。混合ガスの例としては、一酸化炭素と水素の混合ガス、二酸化炭素と水素の混合ガス、一酸化炭素と二酸化炭素と水素の混合ガス等が挙げられる。その際には、窒素などの不活性ガスやメタンガス、硫化水素などの他種類のガス等が混合していても酢酸製造に阻害がない限り特に問題はない。   The acetic acid-producing microorganism used in the present invention is preferably one having the ability to produce acetic acid from a gaseous (also referred to as gas) carbon compound as a raw material. Examples of the carbon compound include carbon monoxide and carbon dioxide. Among these, one or two selected from carbon monoxide and carbon dioxide are preferable. In addition to these carbon compounds, hydrogen, hydrogen sulfide and the like can be used in combination. Examples of the mixed gas include a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, a mixed gas of carbon dioxide and hydrogen, a mixed gas of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, and the like. At that time, even if an inert gas such as nitrogen, another type of gas such as methane gas or hydrogen sulfide is mixed, there is no particular problem as long as the production of acetic acid is not hindered.

また、これらの炭素化合物は、ガス状で添加することも可能であるが、炭酸塩などの二酸化炭素発生源となりうる物質を添加し培養液中で二酸化炭素を発生させてもよい。これらの中で、二酸化炭素と水素の使用が温暖化ガスの削減効果が最も高い。なお、本発明における二酸化炭素や一酸化炭素には、炭素を含む原料、すなわちメタンやエタンなどのガスや石炭や木材などの有機性物質の燃焼などによる酸化によって製造したものも含む。また、本発明における水素には、硫化水素やメタン等の水素を含む物質を酸化して製造したものも含まれる。   These carbon compounds can be added in the form of a gas, but carbon dioxide may be generated in the culture solution by adding a substance that can be a carbon dioxide generating source such as carbonate. Among these, the use of carbon dioxide and hydrogen has the highest effect of reducing greenhouse gases. The carbon dioxide and carbon monoxide in the present invention include carbon-containing raw materials, that is, those produced by oxidation of a gas such as methane or ethane, or an organic substance such as coal or wood. The hydrogen in the present invention includes those produced by oxidizing a substance containing hydrogen such as hydrogen sulfide and methane.

本発明は、炭化水素化合物のガス化によって得られた水素と二酸化炭素を、酢酸の生産能を有する嫌気性微生物と接触させる工程を含む。本発明においては、二酸化炭素と水素を資化し、酢酸を生産する嫌気性微生物を用いることができる。例えば以下の群から選択される属に分類される微生物が、酢酸生産能を有することが知られている。
アセトバクテリウム(Acetobacterium)属
クロストリジウム(Clostridium)属
ユーバクテリウム(Eubacterium)属
バクテロイデス(Bacteroides)属
スポロミューサー(Sporomusa)属
アセトゲニウム (Acetogenium)属
モレラ (Moorella)属
サーモアナエアロバクター(Thermoanaerobacter)属
アセトハロビウム(Acetohalobium)属
The present invention includes a step of bringing hydrogen and carbon dioxide obtained by gasification of a hydrocarbon compound into contact with anaerobic microorganisms capable of producing acetic acid. In the present invention, anaerobic microorganisms that assimilate carbon dioxide and hydrogen and produce acetic acid can be used. For example, microorganisms classified into a genus selected from the following group are known to have acetic acid producing ability.
Acetobacterium genus Clostridium genus Eubacterium genus Bacteroides genus Sporomusa genus Acetogenium genus Moorella genus Thermoanaerobhalo genus Atherohalobacter Genus

したがって、これらの属に分類された微生物から選択され、水素と二酸化炭素を利用して嫌気発酵によって酢酸を生成する微生物は、本発明における好ましい微生物である。中でも、アセトバクテリウム(Acetobacterium)属、クロストリジウム(Clostridium)属、又はモレラ (Moorella)属に属する微生物は、本発明における酢酸産生能を有する微生物として好ましい。微生物が酢酸を生成することは、培養液のpHの低下や微生物を水素と二酸化炭素の存在下で嫌気培養し、培養物中に生成される酢酸を検出することにより確認することができる。より具体的には、例えば、以下の微生物を、本発明における酢酸産生能を有する微生物として利用することができる。
アセトバクテリウム・エスピーNo.446,FERM P-7017
(Acetobacterium sp. No.446,FERM P-7017)
アセトバクテリウム・エスピー MA-1,FERM P-8676
(Acetobacterium sp. MA-1,FERM P-8676)
アセトバクテリウム・ウッディ,ATCC 29683
(Acetobacterium Woodii,ATCC 29683)
クロストリジウム・アセチカム,DSM 1496
(Clostridium aceticum, DSM 1496)
クロストリジウム・グリコリカム,ATCC29797
(Clostridium glycolicum,ATCC29797)
クロストリジウム・エスピーNo.307, FERM P-7487
(Clostridium sp. No.307 FERM P-7487)
クロストリジウム・エスピーNo.484,FERM P-7488
(Clostridium sp. No.484,FERM P-7488)
クロストリジウム・エスピーNo.68-2,FERM,P-7367
(Clostridium sp. No.68-2 FERM,P-7367)
クロストリジウム・エスピーNo.670,FERM P-8047
(Clostridium sp. No.670,FERM P-8047)
クロストリジウム・エスピーNo.672,FERM P-8049
(Clostridium sp. No.672,FERM P-8049)
ユーバクテリウム・エスピーNo.477,FERM P-8045
(Eubacterium sp. No.477,FERM P-8045)
ユーバクテリウム・リモサム,ATCC 8486
(Eubacterium limosum,ATCC 8486)
ユーバクテリウム・リモサム,ATCC 10825
(Eubacterium limosum,ATCC10825)
バクテロイデス・エスピーNo.669,FERM P-8046
(Bacteroides sp. No.669,FERM P-8046)
バクテロイデス・エスピーNo.671,FERM P-8048
(Bacteroides sp. No.671,FERM P-8048)
バクテロイデス・オヴァタス, ATCC 8483
(Bacteroides ovatus, ATCC 8483)
スポロミューサー・スファエロイデス,DSM 2875
(Sporomusa sphaeroides,DSM 2875)
スポロミューサー・オヴァタ,DSM-2662
(Sporomusa ovata,DSM-2662)
アセトゲニウム・キヴィ,ATCC 33488
(Acetogenium kivui,ATCC 33488)
モレラ・サーモアセチカ,ATCC 31490
(Moorella thermoacetica, ATCC 31490)
モレラ・サーモアセチカ,ATCC 35608
(Moorella thermoacetica, ATCC 35608)
モレラ・サーモアセチカ,ATCC 39073
(Moorella thermoacetica, ATCC 39073)
モレラ・サーモアセチカ,ATCC 39289
(Moorella thermoacetica, ATCC 39289)
モレラ・サーモアセチカ,ATCC 49707
(Moorella thermoacetica, ATCC 49707)
モレラ・サーモオートトロフィカ,ATCC 33924
(Moorella thermoautotrophica, ATCC 33924)
サーモアナエアロバクター・キブイ,DSM 2030
(Thermoanaerobacter kivui,DSM 2030)
アセトハロビウム・アラバチカム,DSM 5501
(Acetohalobium arabaticum,DSM 5501)
Therefore, microorganisms selected from microorganisms classified into these genera and producing acetic acid by anaerobic fermentation using hydrogen and carbon dioxide are preferred microorganisms in the present invention. Among them, microorganisms belonging to the genus Acetobacterium, the genus Clostridium, or the genus Moorella are preferable as microorganisms having the ability to produce acetic acid in the present invention. The production of acetic acid by a microorganism can be confirmed by lowering the pH of the culture solution or by anaerobically culturing the microorganism in the presence of hydrogen and carbon dioxide and detecting the acetic acid produced in the culture. More specifically, for example, the following microorganisms can be used as microorganisms having the ability to produce acetic acid in the present invention.
Acetobacterium sp. No.446, FERM P-7017
(Acetobacterium sp. No.446, FERM P-7017)
Acetobacterium sp. MA-1, FERM P-8676
(Acetobacterium sp. MA-1, FERM P-8676)
Acetobacterium woody, ATCC 29683
(Acetobacterium Woodii, ATCC 29683)
Clostridium acetylicam, DSM 1496
(Clostridium aceticum, DSM 1496)
Clostridium glycolicum, ATCC29797
(Clostridium glycolicum, ATCC29797)
Clostridium SP No.307, FERM P-7487
(Clostridium sp. No.307 FERM P-7487)
Clostridium SP No.484, FERM P-7488
(Clostridium sp. No.484, FERM P-7488)
Clostridium SP No.68-2, FERM, P-7367
(Clostridium sp. No.68-2 FERM, P-7367)
Clostridium SP No.670, FERM P-8047
(Clostridium sp. No.670, FERM P-8047)
Clostridium SP No.672, FERM P-8049
(Clostridium sp. No.672, FERM P-8049)
Eubacterium SP No.477, FERM P-8045
(Eubacterium sp. No.477, FERM P-8045)
Eubacterium Rimosum, ATCC 8486
(Eubacterium limosum, ATCC 8486)
Eubacterium limosam, ATCC 10825
(Eubacterium limosum, ATCC10825)
Bacteroides SP No.669, FERM P-8046
(Bacteroides sp. No.669, FERM P-8046)
Bacteroides SP No.671, FERM P-8048
(Bacteroides sp. No.671, FERM P-8048)
Bacteroides ovatas, ATCC 8483
(Bacteroides ovatus, ATCC 8483)
Spolomucer Sphaeroides, DSM 2875
(Sporomusa sphaeroides, DSM 2875)
Spolomucer Ovata, DSM-2662
(Sporomusa ovata, DSM-2662)
Acetogenium kivi, ATCC 33488
(Acetogenium kivui, ATCC 33488)
Morella Thermosetica, ATCC 31490
(Moorella thermoacetica, ATCC 31490)
Morella Thermosetica, ATCC 35608
(Moorella thermoacetica, ATCC 35608)
Morella Thermosetica, ATCC 39073
(Moorella thermoacetica, ATCC 39073)
Morella Thermosetica, ATCC 39289
(Moorella thermoacetica, ATCC 39289)
Morella Thermosettica, ATCC 49707
(Moorella thermoacetica, ATCC 49707)
Morella Thermoautotropica, ATCC 33924
(Moorella thermoautotrophica, ATCC 33924)
Thermoana Aerobacter Kibui, DSM 2030
(Thermoanaerobacter kivui, DSM 2030)
Acethalobium arabachicam, DSM 5501
(Acetohalobium arabaticum, DSM 5501)

特に以下に記載するモレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC22-1株(NITE P-866)又はこれらの菌と同様の種としての性質を有する類縁の菌をより好ましく用いることができる。
(1)NITE P-866
(イ)寄託機関:独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター
(所在地:日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 郵便番号292-0818)
(ロ)受託日:2010年1月20日
(ハ)受託番号:モレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC22-1株(NITE P-866)
In particular, the Mororella sp. HUC22-1 strain (NITE P-866) described below or a similar strain having properties as a species similar to these strains can be used more preferably.
(1) NITE P-866
(I) Depositary institution: National Institute for Product Evaluation Technology Patent Microorganism Depositary Center (Location: 2-5-8 Kazusa Kamashi, Kisarazu City, Chiba Prefecture, Japan Postal Code 292-0818)
(B) Contract date: January 20, 2010 (C) Contract number: Moorella sp. HUC22-1 (NITE P-866)

上記微生物は、その寄託番号に示された寄託機関から入手することができる。各受託番号は、当該微生物が、それぞれ次の寄託機関に寄託されていることを示す。
FERM 特許生物寄託センター;International Patent Organism Depositary (IPOD)
http://unit.aist.go.jp/pod/ci/index.html
ATCC American Type Culture Collection (ATCC)
http://www.atcc.org/
DSM German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)
http://www.dsmz.de/
NITE 独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター(NPMD)
http://www.nbrc.nite.go.jp/npmd/
The microorganism can be obtained from the depository indicated by the deposit number. Each deposit number indicates that the microorganism is deposited at the next depository.
FERM Patent Organism Depositary; International Patent Organism Depositary (IPOD)
http://unit.aist.go.jp/pod/ci/index.html
ATCC American Type Culture Collection (ATCC)
http://www.atcc.org/
DSM German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)
http://www.dsmz.de/
NITE National Institute for Product Evaluation Technology Patent Microorganism Depositary Center (NPMD)
http://www.nbrc.nite.go.jp/npmd/

本発明においては、酢酸生産能を有する嫌気性微生物は、酢酸の生産に適した条件で水素及び二酸化炭素と接触させられ、培養される。本発明における酢酸の生産に適した条件とは、酢酸生成活性を持つ嫌気性微生物の生存と活動が維持されることを言う。より具体的には、嫌気性微生物の生存が可能な嫌気条件が維持され、当該微生物の活性と増殖を支持するための栄養素が与えられることを言う。嫌気性微生物の生存に適した種々の培地組成が公知である。したがって、先に示した酢酸生産能を有する嫌気性微生物について、当業者は、適切な培地組成を選択することができる。   In the present invention, anaerobic microorganisms capable of producing acetic acid are brought into contact with hydrogen and carbon dioxide under conditions suitable for acetic acid production and cultured. The condition suitable for the production of acetic acid in the present invention means that the anaerobic microorganism having acetic acid producing activity is maintained. More specifically, it means that anaerobic conditions that allow anaerobic microorganisms to survive are maintained, and nutrients are provided to support the activity and growth of the microorganisms. Various medium compositions suitable for the survival of anaerobic microorganisms are known. Therefore, those skilled in the art can select an appropriate medium composition for the anaerobic microorganisms having the ability to produce acetic acid described above.

例えば、本発明で用いられる培地には、水溶性の有機物を炭素源として加えることができる。水溶性の有機物として、以下の化合物を挙げることができる。
ソルボース
フラクトース
グルコース
メタノール
For example, a water-soluble organic substance can be added as a carbon source to the medium used in the present invention. The following compounds can be listed as water-soluble organic substances.
Sorbose fructose glucose methanol

炭素源としての培地に加える有機物の濃度は、効率的に培地中の微生物を発育させるために適宜調節することができる。一般的には、0.1〜10wt/vol%の範囲から添加量を選択することによって、過不足を避けることができる。   The concentration of the organic substance added to the medium as a carbon source can be appropriately adjusted in order to efficiently grow microorganisms in the medium. Generally, excess and deficiency can be avoided by selecting the addition amount from the range of 0.1 to 10 wt / vol%.

上記の炭素源に加えて、培地には、窒素源が加えられる。本発明において、窒素原としては通常の発酵に用いうる各種の窒素化合物を用いることができる。好ましい窒素源は、アンモニウム塩、及び硝酸塩である。より好ましい窒素源は、塩化アンモニウム、及び硝酸ソーダである。   In addition to the above carbon source, a nitrogen source is added to the medium. In the present invention, various nitrogen compounds that can be used for normal fermentation can be used as the nitrogen source. Preferred nitrogen sources are ammonium salts and nitrates. More preferred nitrogen sources are ammonium chloride and sodium nitrate.

さらに、炭素源や窒素源に加えて、微生物の培養に適した他の有機物あるいは無機物を培地に加えることもできる。例えば、ビタミンなどの補因子や各種の塩類等の無機化合物を培地に加えることによって、微生物の増殖や活性を増強できる場合もある。例えば無機化合物、ビタミン類、動植物由来の微生物増殖補助因子として以下のものを挙げることができる。
無機化合物 ビタミン類
リン酸二水素カリウム ビオチン
硫酸マグネシウム 葉酸
硫酸マンガン ピリドキシン
塩化ナトリウム チアミン
塩化コバルト リボフラビン
塩化カルシウム ニコチン酸
硫酸亜鉛 パントテン酸
硫酸銅 ビタミンB12
明ばん チオオクト酸
モリブデン酸ソーダ p-アミノ安息香酸
塩化カリウム
ホウ酸等
塩化ニッケル
タングステン酸ナトリウム
セレン酸ナトリウム
硫酸第一鉄アンモニウム
動植物由来の微生物増殖補助因子
酵母エキス
肉エキス
ペプトン類
Furthermore, in addition to a carbon source and a nitrogen source, other organic substances or inorganic substances suitable for culturing microorganisms can be added to the medium. For example, in some cases, the growth or activity of microorganisms can be enhanced by adding inorganic compounds such as cofactors such as vitamins and various salts to the medium. For example, the following can be mentioned as microbial growth cofactors derived from inorganic compounds, vitamins and animals and plants.
Inorganic compounds Vitamins Potassium dihydrogen phosphate Biotin Magnesium sulfate Folic acid Manganese sulfate Pyridoxine Sodium chloride Thiamine Cobalt Riboflavin Calcium chloride Nicotinic acid Zinc sulfate Pantothenic acid Copper sulfate Vitamin B12
Alum Thiooctanoic acid Sodium molybdate p-Aminobenzoic acid Potassium chloride Boric acid Nickel chloride Sodium tungstate Sodium selenate Ammonium ferrous sulfate Animal and plant-derived microorganism growth factor Yeast extract Meat extract Peptones

これらの無機化合物やビタミン類、あるいは増殖補助因子を添加して培養液を製造する方法は公知である。培地は、液体、半固体、あるいは固体とすることができる。本発明の酢酸の製造方法において、好ましい培地の形態は、液体培地である。   Methods for producing a culture solution by adding these inorganic compounds, vitamins, or growth cofactors are known. The medium can be liquid, semi-solid, or solid. In the method for producing acetic acid of the present invention, a preferred medium form is a liquid medium.

本発明において、嫌気性微生物は、公知の嫌気性微生物の培養方法にしたがって培養することができる。工業的な製造には、培地や基質ガスを連続的に供給することができ、かつ培養物を回収するための機構を備えた連続培養システム (continuous fermentation system)が好適である。   In the present invention, the anaerobic microorganism can be cultured according to a known anaerobic microorganism culture method. For industrial production, a continuous fermentation system that can continuously supply a medium and a substrate gas and has a mechanism for recovering the culture is suitable.

嫌気性微生物の培養においては、連続培養システム内への酸素の混入を防ぐことが必要である。培養器は通常用いられる培養槽がそのまま利用できる。嫌気性微生物の培養にも利用することができる培養タンクは市販されている。培養槽内に混入する酸素を、窒素などの不活性気体あるいは基質ガスなどで置換することにより、嫌気的な雰囲気を作ることができる。   In the culture of anaerobic microorganisms, it is necessary to prevent oxygen from being mixed into the continuous culture system. As the incubator, a commonly used culture tank can be used as it is. Culture tanks that can also be used for culturing anaerobic microorganisms are commercially available. An anaerobic atmosphere can be created by replacing oxygen mixed in the culture tank with an inert gas such as nitrogen or a substrate gas.

例えば、嫌気培養ジャー(anaerobic jar)を、嫌気性微生物を培養するためのバイオリアクターとすることができる。嫌気培養ジャーは、金属、ガラス、あるいは合成樹脂製の気密容器で構成され、内部を大気中の酸素から遮断することができる。さらに、嫌気培養ジャーは、嫌気培養ジャー内部の空間や培養液中に含まれる分子状酸素を除去するための機構を備えることができる。例えば、嫌気培養ジャー内部を吸引する真空ポンプを接続して吸引し、酸素以外の気体を供給することで、内部を嫌気状態に維持することができる。   For example, an anaerobic jar can be a bioreactor for culturing anaerobic microorganisms. The anaerobic culture jar is composed of an airtight container made of metal, glass, or synthetic resin, and can block the inside from oxygen in the atmosphere. Furthermore, the anaerobic culture jar can be equipped with a mechanism for removing molecular oxygen contained in the space inside the anaerobic culture jar or in the culture solution. For example, by connecting a vacuum pump that sucks the inside of the anaerobic culture jar and sucking it, and supplying a gas other than oxygen, the inside can be maintained in an anaerobic state.

本発明においては、培養槽に付加的な機能を与えることができる。例えば、通常使用される撹はん混合槽のほか、気泡塔型、ドラフトチューブ型の培養槽も利用できる。液体培地に吹き込まれる二酸化炭素と水素によって微生物は遊離分散され、微生物と培地を十分に接触させることができる。また、バイオトリックリングフィルター(biotrickling filter)のように通気性の高いスラグ、その他セラミック系の無機充てん物、あるいはポリプロピレン等の有機合成物質の充てん層に、水分を滴らせながら微生物を生息させ、そこにガスを通気しながら培養することもできる。さらに、使用する微生物は常法によりカラギーナンゲル、アルギン酸ゲル、アクリルアミドゲル、キチン、セルロース、寒天などに固定化して用いることもできる。   In the present invention, an additional function can be given to the culture tank. For example, in addition to a commonly used stirred mixing tank, a bubble column type or draft tube type culture tank can also be used. Microorganisms are released and dispersed by carbon dioxide and hydrogen blown into the liquid medium, and the microorganisms and the medium can be sufficiently brought into contact with each other. In addition, microorganisms inhabit while dripping moisture on a highly breathable slag like a biotrickling filter, other ceramic-based inorganic fillers, or packed layers of organic synthetic materials such as polypropylene, It can also be cultured while aeration of gas. Furthermore, the microorganisms to be used can be used by immobilizing them on carrageenan gel, alginic acid gel, acrylamide gel, chitin, cellulose, agar, etc. by a conventional method.

当業者は、生成した微生物と培養生成液を分離するため、公知の方法を用いることができる。好ましい分離の方法は、ろ過性能、濃縮性能を有するホローファイバー型限外ろ過あるいは精密ろ過膜を利用する方法である。また、微生物と該生成液の分離に十分なろ過速度を得るためには使用する微生物に応じて適当な分画分子量の膜を選択すれば良い。培養槽から限外ろ過膜を通して分離された培養液から酢酸を回収することができる。酢酸の精製方法は公知である。例えば、培養物を遠心分離などで菌体を除き、鉱酸類で酸性化した後、アミン類、トリオクチルホスフィンオキシド、酢酸エチル、ベンゼンなどの溶媒による抽出を行い、次いで、蒸留などによって行うことができる。   A person skilled in the art can use a known method for separating the produced microorganism and the culture product solution. A preferable separation method is a method using a hollow fiber type ultrafiltration or microfiltration membrane having filtration performance and concentration performance. In addition, in order to obtain a filtration rate sufficient for separating the microorganism and the product solution, a membrane having an appropriate fractional molecular weight may be selected according to the microorganism used. Acetic acid can be recovered from the culture solution separated from the culture tank through the ultrafiltration membrane. Methods for purifying acetic acid are known. For example, the culture can be removed by centrifugation, etc., acidified with mineral acids, extracted with a solvent such as amines, trioctylphosphine oxide, ethyl acetate, benzene, and then distilled. it can.

本発明において、嫌気性微生物に供給される炭素化合物の組み合わせは特に制限されるものではないが、例えば、水素(H2)と二酸化炭素(CO2)を混合して原料として用いることができる。 In the present invention, the combination of carbon compounds supplied to the anaerobic microorganism is not particularly limited. For example, hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) can be mixed and used as a raw material.

上記の場合、嫌気性微生物に供給される水素(H2)と二酸化炭素(CO2)の割合は、モル比で水素/二酸化炭素が1:1〜10:1が好ましい。より好ましくは、モル比で水素/二酸化炭素が1.5:1〜4:1である。また、効率よく酢酸を回収するためには、基質ガスの培養槽への通気量は0.2〜20ガス量/液量/分が好ましい。 In the above case, the ratio of hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) supplied to the anaerobic microorganism is preferably 1: 1 to 10: 1 in terms of molar ratio of hydrogen / carbon dioxide. More preferably, hydrogen / carbon dioxide is in a molar ratio of 1.5: 1 to 4: 1. Moreover, in order to collect | recover acetic acid efficiently, 0.2-20 gas amount / liquid amount / min is preferable for the amount of ventilation | gas_flowing of the substrate gas to the culture tank.

培養槽の形状によっては、培地を十分に撹はんするため、撹はん機等を利用することもできる。培養槽内の培養物を攪拌することによって、培地成分や基質ガスを嫌気性微生物に接触させる機会を増やして、酢酸の生成効率を最適化することができる。また基質ガスをナノバブルとして供給することもできる。   Depending on the shape of the culture tank, a stirrer or the like can be used to sufficiently stir the medium. By stirring the culture in the culture tank, it is possible to increase the chance of contacting the medium components and the substrate gas with the anaerobic microorganisms, and to optimize the production efficiency of acetic acid. The substrate gas can also be supplied as nanobubbles.

微生物の十分な生育のため、培養物のpHは、3.0〜8.0が好ましく、4.5〜7.5がより好ましい。また、酢酸の回収量を増加させるため、培養槽の温度は25℃〜70℃が好ましく、30℃〜60℃がより好ましい。上述した通り、生育の最適温度(最適比増殖速度を示す培養温度)の8から12℃低い温度で培養槽を設定することが好ましい。連続培養システムにおいては、培養槽には新鮮な培地が連続的に供給される。効率よく酢酸を回収するため、培養槽に供給される新鮮な培地の量は、培養槽内の培養物における希釈率が時間当たり0.04〜2/hrが好ましい。より好ましい希釈率は0.08〜1/hrである。   For sufficient growth of microorganisms, the pH of the culture is preferably 3.0 to 8.0, more preferably 4.5 to 7.5. In order to increase the recovery amount of acetic acid, the temperature of the culture tank is preferably 25 ° C to 70 ° C, more preferably 30 ° C to 60 ° C. As described above, it is preferable to set the culture tank at a temperature 8 to 12 ° C. lower than the optimum temperature for growth (culture temperature showing the optimum specific growth rate). In the continuous culture system, fresh culture medium is continuously supplied to the culture tank. In order to efficiently recover acetic acid, the amount of fresh medium supplied to the culture tank is preferably such that the dilution rate in the culture in the culture tank is 0.04 to 2 / hr per hour. A more preferable dilution rate is 0.08 to 1 / hr.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが本発明はこれら実施例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

〔実施例1〕
モレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC 22-1株(NITE P-866)を以下のように培養した。表1に示す培地を調製後、20分間沸騰した湯浴中に置き、脱気した。炭酸ガスを通じながら冷却し、100 mLバイアル瓶(マルエム製)に20 mLずつ分注後、ブチルゴム栓で密栓し、121 ℃、15分間滅菌した。冷却後、気相を無菌水素/炭酸ガス[4:1]のガスで十分に置換した後、さらに0.15 MPaまで加圧した。次いで、同培地で予め培養を行った同菌の培養液1 mLを滅菌シリンジにて添加してそれぞれ45、50、55、60 ℃で160 spmで7日間振とう培養した。培養期間中、24時間ごとに1 mLをサンプリングし、菌の生育(濁度)、pH、酢酸濃度を測定した。また、気相が陰圧になっていたら水素/炭酸ガス[4:1]のガスを補充し、0.15 MPaまで再度加圧した。
[Example 1]
Mororella sp. HUC 22-1 strain (NITE P-866) was cultured as follows. After preparing the medium shown in Table 1, it was placed in a boiling water bath for 20 minutes and degassed. After cooling with carbon dioxide gas, dispense 20 mL each into a 100 mL vial (manufactured by Maruemu), seal with a butyl rubber stopper, and sterilize at 121 ° C. for 15 minutes. After cooling, the gas phase was sufficiently replaced with a sterile hydrogen / carbon dioxide gas [4: 1] gas, and further pressurized to 0.15 MPa. Subsequently, 1 mL of the culture solution of the same bacterium previously cultured in the same medium was added with a sterile syringe and cultured with shaking at 45, 50, 55, and 60 ° C. at 160 spm for 7 days. During the culture period, 1 mL was sampled every 24 hours, and the growth (turbidity), pH, and acetic acid concentration of the bacteria were measured. If the gas phase had a negative pressure, hydrogen / carbon dioxide gas [4: 1] was replenished and pressurized again to 0.15 MPa.

サンプリングした培養液は遠心分離機にて菌体を分離し、上清を適宜移動相で希釈後、高速液体クロマトグラフィーにより酢酸の定量を行った。各温度での最大酢酸濃度を比較した結果を表2に示す。この結果から50℃が最も酢酸濃度が高くなることが分かった。   The sampled culture broth was separated from the cells with a centrifuge, and the supernatant was appropriately diluted with a mobile phase, and then acetic acid was quantified by high performance liquid chromatography. The results of comparing the maximum acetic acid concentration at each temperature are shown in Table 2. From this result, it was found that the acetic acid concentration was highest at 50 ° C.

Figure 2011223888
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Figure 2011223888
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Figure 2011223888
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〔実施例2〕
実施例1と同様の培地を調製した。次いで、同培地で予め培養を行ったモレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC 22-1株(NITE P-866)を菌の培養液1 mLを滅菌シリンジにて添加してそれぞれ45 、50、55、60 ℃で160 spmで振とう培養した。培養開始後0、24、36、48、70、96時間にサンプリングし、菌の生育(660 nmの濁度)を測定し、対数増殖期の各温度の比増殖速度を測定した。結果を表3に示す。60℃での増殖が最も速いことが分かり、実施例1と合わせると、増殖に適当な温度よりも低い温度の方が、酢酸蓄積濃度が増加することが明らかとなった。
[Example 2]
A medium similar to that in Example 1 was prepared. Next, 1 mL of the culture solution of Morella sp. HUC 22-1 strain (NITE P-866) previously cultured in the same medium was added with a sterile syringe. The cells were cultured at 60 ° C. with shaking at 160 spm. Sampling was performed at 0, 24, 36, 48, 70, and 96 hours after the start of culture, and the growth of bacteria (turbidity at 660 nm) was measured, and the specific growth rate at each temperature in the logarithmic growth phase was measured. The results are shown in Table 3. The growth at 60 ° C. was found to be the fastest, and when combined with Example 1, it was found that the acetic acid accumulation concentration increased at a temperature lower than the temperature suitable for growth.

これまで、本微生物の培養においては、単離時点から55℃という培養温度が採用されていた(Biotechnology Letters, 2004, 26, 1607-1612)。それは本微生物の生育は45〜60℃の範囲で行われ、45℃以下ではほとんど生育が見られず、温度が高い程生育状態が良好であったからである。   Until now, in culture of this microorganism, a culture temperature of 55 ° C. has been adopted from the time of isolation (Biotechnology Letters, 2004, 26, 1607-1612). This is because the growth of this microorganism was carried out in the range of 45 to 60 ° C., almost no growth was observed at 45 ° C. or lower, and the higher the temperature, the better the growth state.

これらのことから、酢酸の製造において好適な培養温度条件は、育成状態が良好となるより高温(55〜60℃)が最適であると推察された。しかしながら、予想に反し少し生育状態が低下する50℃付近が、酢酸製造においては好適であることが本発明において初めて明らかとなった。   From these facts, it was speculated that the optimum culture temperature condition in the production of acetic acid is optimal at a high temperature (55 to 60 ° C.) than when the growth state is good. However, it was first revealed in the present invention that around 50 ° C. where the growth state slightly decreases contrary to expectation is suitable for acetic acid production.

Figure 2011223888
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比増殖速度は下記式で表される。 The specific growth rate is expressed by the following formula.

Figure 2011223888
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〔実施例3〕
実施例1と同様の培地を調製した。次いで、同培地で予め培養を行ったモレラ・エスピー HUC 22-1株を菌の培養液1 mLを滅菌シリンジにて添加して50℃で160 spmで振とう培養した。培養開始後24時間ごとにサンプリングし、菌の生育(濁度)、pH、酢酸濃度を測定した。また、気相が陰圧になっていたら水素/炭酸ガス[4:1]のガスを補充し、0.15 MPaまで再度加圧した。
Example 3
A medium similar to that in Example 1 was prepared. Subsequently, 1 mL of a bacterial culture solution of Morella sp. HUC 22-1 strain previously cultured in the same medium was added with a sterile syringe and cultured at 50 ° C. with shaking at 160 spm. Sampling was performed every 24 hours after the start of culture, and the growth (turbidity), pH, and acetic acid concentration of the bacteria were measured. If the gas phase had a negative pressure, hydrogen / carbon dioxide gas [4: 1] was replenished and pressurized again to 0.15 MPa.

培養の経過〔pH、濁度(OD660)、酢酸濃度〕を表4に示す。   The course of the culture [pH, turbidity (OD660), acetic acid concentration] is shown in Table 4.

Figure 2011223888
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〔実施例4〕
実施例3で培養した培養液を取り出し、遠心分離機で菌を除いた。この10 mLを硫酸でpH 2に調整した後、抽出剤としてトリオクチルホスフィンオキシドをケロシンで15wt%に希釈した液10 mLを加え、分液ロートで十分振り混ぜ、分液させた。ガスクロマトグラフィーで定量した結果、有機溶剤層には2.41 g/Lの酢酸が抽出されていた。
〔ガスクロマトグラフィー条件〕
カラム:ガスクロパック54(60/80、1 m×3 mm)
キャリアガス:ヘリウム
流速:44 mL/min
注入口温度:230 ℃
カラム温度:180 ℃
検出:FID
サンプル量:1 μL
Example 4
The culture solution cultured in Example 3 was taken out, and the bacteria were removed with a centrifuge. After adjusting 10 mL of this to pH 2 with sulfuric acid, 10 mL of a solution obtained by diluting trioctylphosphine oxide to 15 wt% with kerosene was added as an extractant, and the mixture was sufficiently shaken and separated. As a result of quantitative determination by gas chromatography, 2.41 g / L of acetic acid was extracted in the organic solvent layer.
[Gas chromatography conditions]
Column: Gasclopack 54 (60/80, 1 m x 3 mm)
Carrier gas: Helium flow rate: 44 mL / min
Inlet temperature: 230 ° C
Column temperature: 180 ° C
Detection: FID
Sample volume: 1 μL

本発明によって、嫌気性微生物を利用して酢酸を好効率で製造することができる。   According to the present invention, acetic acid can be produced with good efficiency using anaerobic microorganisms.

さらに、原料に二酸化炭素等を利用した場合には、本発明によって、大気中の二酸化炭素を酢酸に固定することができる。さらに、本発明にしたがって製造された酢酸が、工業原料として種々の化合物の合成に利用されれば、結果として、大気中の二酸化炭素が安定な状態で固定されることになる。したがって、本発明の酢酸の製造方法は、大気中の二酸化炭素の固定技術として利用することもできる。   Furthermore, when carbon dioxide or the like is used as a raw material, carbon dioxide in the atmosphere can be fixed to acetic acid according to the present invention. Furthermore, if acetic acid produced according to the present invention is used as an industrial raw material for the synthesis of various compounds, as a result, atmospheric carbon dioxide is fixed in a stable state. Therefore, the method for producing acetic acid of the present invention can also be used as a technique for fixing carbon dioxide in the atmosphere.

Claims (7)

次の工程を含む酢酸生産能を有する嫌気性微生物による酢酸の製造方法;
(1)最適比増殖速度を示す培養温度より8から12℃低い温度で該嫌気性微生物を、気体状である炭素化合物の存在下で培養する工程、及び
(2)工程(1)の嫌気性微生物が生産した酢酸を回収する工程。
A method for producing acetic acid by an anaerobic microorganism having the ability to produce acetic acid, comprising the following steps;
(1) a step of culturing the anaerobic microorganism in the presence of a gaseous carbon compound at a temperature 8 to 12 ° C. lower than the culture temperature showing the optimum specific growth rate; and (2) anaerobic of step (1). A process of collecting acetic acid produced by microorganisms.
工程(1)において、気体状である炭素化合物及び/又は水素を含む混合ガスの存在下で培養を行うことを特徴とする、請求項1に記載の酢酸の製造方法。   The method for producing acetic acid according to claim 1, wherein the culturing is carried out in the presence of a mixed gas containing a gaseous carbon compound and / or hydrogen in the step (1). 前記気体状である炭素化合物が、一酸化炭素又は二酸化炭素から選ばれる化合物である請求項1又は2に記載の酢酸の製造方法。   The method for producing acetic acid according to claim 1 or 2, wherein the gaseous carbon compound is a compound selected from carbon monoxide and carbon dioxide. 前記嫌気性微生物がモレラ(Moorella)属及び/又はクロストリジウム (Clostridium)属に分類される菌であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の酢酸の製造方法。   The method for producing acetic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein the anaerobic microorganism is a bacterium classified into the genus Mororella and / or the genus Clostridium. 前記嫌気性微生物が、モレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC22-1株(NITE P-866)又はこれらの類縁菌であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の酢酸の製造方法。   The acetic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein the anaerobic microorganism is Moorella sp. HUC22-1 strain (NITE P-866) or a related bacterium. Production method. 前記嫌気性微生物が、モレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC22-1株(NITE P-866)であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の酢酸の製造方法。   The method for producing acetic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein the anaerobic microorganism is Mororella sp. HUC22-1 strain (NITE P-866). モレラ・エスピー(Moorella sp.)HUC22-1株(NITE P-866)。   Mororella sp. HUC22-1 strain (NITE P-866).
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