抄録
高品質なポリ乳酸の製造には, 高い乳酸の光学純度が要求される.生ゴミの貯蔵・運搬の際に, L (+) /D (-) 乳酸が蓄積される.生ゴミを培地として, 乳酸発酵によりポリ乳酸の製造を目指す場合, 高い光学純度を達成するためには, すでに蓄積したL (+) /D (-) 乳酸のみを除去すると同時に, 引き続く乳酸発酵の基質となるグルコースの消費を抑える必要がある.
プロピオン酸菌P.shermaniiは, グルコースと乳酸を基質として両方含む場合, 優先的に乳酸を資化することが報告されている.そこで, プロピオン酸菌P.shermaniaのグルコースに対する乳酸の優先的資化性を, 生ゴミ培地中の初期混入乳酸の選択的除去へと応用した.本研究では, 生ゴミ培地および合成培地を用いて, 各種pHにおける培養工学的パラメータを算出し, P.shermaniaの示す基質資化性について詳細に検討した.
実際に排出された生ゴミを調製して, 基質としてグルコースと乳酸を含む生ゴミ (KRM) 培地, 生ゴミ培地と同じ組成の食品を調製することにより, 基質としてグルコースのみ含む模擬生ゴミ培地 (AKRM) , プロピオン酸菌の増殖培地において, 基質として乳酸のみ含む乳酸増殖培地 (LM) , 乳酸とグルコースの両方を含む乳酸グルコース増殖培地 (LGM) の4種類の培地を調製し, pH5.0, 5.5, 6.0, 6.5の条件下で培養を行った.
KRM培地とLGM培地において, いずれのpH条件下でも, グルコースより優先的に乳酸が資化された.乳酸とグルコースを資化する過程において, 生成物阻害により, 2つの顕著に異なる比増殖速度のモードが観測された.すなわち, pHが高いと増殖が活性化される一方, pHが低いと増殖が阻害される.ここでは, pH6.5において乳酸の資化が活性化されることと, pH5.0において, 菌体増殖速度とグルコース消費速度が共に低いことを見出した.生ゴミ培地 (KRM) を用いて, pH6.5から5.0にシフトさせた場合にも, 上記現象が確認された.
したがって, 生ゴミを基質とする場合, まずpH6.5においてプロピオン酸菌P.sheymaniiで乳酸を資化し, その後pH5.0に下げることによりグルコースの過消費を防げるため, 引き続く乳酸発酵で, 効率的に高い光学純度が得られる可能性が示唆された.
