JPS6352876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微生物の好気的培養方法に係り、とく
に、微生物を高濃度に培養する方法に関するもの
である。

将来予想される世界のたんぱく不足を解決する
ために、微生物たんぱく（Single Cell Protein）
の開発が各地でなされており、一部はすでに実用
化の域に達している。

これらの方法は減菌した培養液に前培養した種
菌を培養液に対し１％程度接種して培養を行うも
のであるが、培養後の菌体濃度はたかだか20ｇ
drycell／である。一方、培養時の菌体濃度を
上げるために培養槽に酸素富化ガスを吹込む方法
（特公昭51−9833号公報に記載）が開発されてい
るが、これによつても最終菌体濃度は20.5〜23.1
容量％程度であり、充分に濃度を上げる迄には到
つていない。

以上のように培養液の菌体濃度が低い場合は培
養終了後に菌体を培養液から分離する工程が必要
であり、工程が複雑になる。また、培養初期の菌
体濃度が低いことから、時には雑菌汚染を生じ培
養槽の生産低下の原因になつている。その上菌体
濃度が低いことから排出される培養排液量が極め
て多量になるという問題がある。

本発明は前記の状況に鑑みてなされたもので、
その目的は、高菌体濃度培養を可能にする方法を
提供するにある。

本発明の目的を達成するために、本発明の高菌
体濃度培養方法は、培養終了後の菌体を水などで
洗浄した後の菌体の一部、または洗浄後プレスフ
イルタなどにより含水率60〜70％程度に濃縮した
菌体の一部を種菌として培養槽に返送し、初発菌
体濃度を高くして培養することを特徴とする。

本発明において菌体の一部を培養槽に返送し、
初発菌体濃度を高くして培養を行うのはつぎに記
す理由による。

微生物培養において一定の基質量に対しこれを
利用する菌体が多ければ菌体の生産性は向上す
る。つまり、初発菌液量が同じならば初発菌体濃
度を高くして、基質を菌体量に見合つた量供給す
ることにより単位時間当りの菌体増殖量は増大す
る。しかし、初発菌体濃度を高くするとそれに応
じて菌体の酸素呼吸量が増大するが従来は培養槽
への通気に空気を用いているため、十分な酸素量
を供給できない。これから、高い菌体濃度を維持
できる酸素量を供給するために純酸素又は酸素濃
度21％以上の酸素富化ガスを通気しなければなら
ない。このように酸素富化ガス又は純酸素を通気
することにより初発菌体濃度を上げることができ
るのである。一般に最終菌体濃度は空気による通
気では菌種により異なるが20〜50ｇdrycell／
以上であることから、酸素富化ガス通気によるメ
リツトを生かすためには初発菌体を20ｇ
drycell／以上として培養することが望ましい。
当然初発菌体濃度を高くすればする程菌体の生産
性は向上するのであるが、初発菌体濃度は菌体が
高濃度になることによる粘度の増大、菌体の分散
性、基質炭素源濃度などにより決定する必要があ
る。

酸素富化ガス又は純酸素の供給には酸素ボン
ベ、液体酸素、深冷空気分離装置あるいは分子吸
着による空気分離装置などが用いられる。

初発菌体濃度を高くするために、培養後の洗浄
菌体の一部を培養槽に返送して種菌として用いる
のは次に記す理由による。培養終了後の菌体をそ
のまま用いるのであるから、一定性状の菌体の培
養が常に可能であること、また活性の高い状態で
菌を培養することが可能であり、菌の変異、雑菌
の混入が少ないという利点がある。この際、種菌
として高濃度に培養した一部をそのまま使用する
こともできるが、培養液中には微生物の代謝物質
が蓄積しており、これが微生物の増殖に悪影響を
及ぼす。そこで洗浄工程でこの代謝物質を水など
で洗浄除去した菌体の一部を用いるのであるが、
つぎの濃縮工程で濃縮した菌体の一部を用いるこ
とも可能である。

一方、特開昭54−32687号公報、特開昭53−
118584号公報、特開昭53−47583号公報、特開昭
53−29985号公報等においては、微生物培養中に
培養液の一部を抜き出し、遠心分離により増殖阻
害物質を含む培養液から菌体を回収し、回収した
菌体を全量培養槽に戻すという方法を行つてる。
これは培養槽液中に増殖阻害物質が蓄積するのを
防止し、高菌体濃度培養の達成を可能としてい
る。この方法は低い初発菌体濃度から高菌体濃度
に培養できるメリツトがあるが、遠心分離により
濃縮した菌体を培養槽に戻すために菌体が希釈さ
れる。このことは濃縮と希釈を連続的又は継続的
に行つていることであるから、エネルギーロスが
大きい。また、培養中に培養液の一部を抜き出し
て槽に戻すという操作を繰り返すため、雑菌汚染
の危険性も大きい。

本発明においては培養終了後の洗浄菌体の一部
を種菌として用い、初発菌体濃度を高くして培養
するものであるから、エネルギーロスは小さくか
つ菌体生産性を高くした培養が可能になる。

本発明により初発菌体濃度を高くして培養した
場合、最終菌体濃度は100ｇdrycell／以上にな
る。このような高濃度になると通常の発酵プロセ
スにとつて不可欠な菌体分離工程を省略できる。
これにより培養終了後の菌体は直ちに菌体洗浄工
程に送られるのである。菌体分離工程では通常遠
心分離が行われるのであるが、これに要するコス
トを節約できることはきわめて大きなメリツトに
なる。

微生物菌体の培養の際には、基質としてメタノ
ール、エタノールなどを用いる時のように高濃度
基質による菌体の増殖阻害がある場合、又は糖蜜
によるパン酵母培養のようにアルコール生成量を
抑える場合などには基質を培養中に漸次加える流
加培養を行う必要がある。しかし、これ以外にお
いてはあらかじめ培養槽に全培地を仕込んで培養
を開始する方法が行われる。

菌体の洗浄工程は通常の方法のように原液の２
〜数倍の洗浄水を加えて１〜２回行い、これには
分離板型の連続遠心分離機が主に用いられる。こ
れにより微生物の代謝物質である増殖阻害物質を
除くことができ、また製品の品質を向上できる。

本発明に用いられる微生物にはサツカロミセス
（Saccharomyces）属、ハンゼヌラ
（Hansenula）属、トルロプシス（Torulopsis）
属、ピヒイア（Pichia）属、キヤンデイダ
（Candide）属およびミコトルラ（Mycotorula）
属などに属する酵母、メチロモナス
（Methylomonas）属、シユードモナス
（Pseudomonas）属、アルカリゲネス
（Alcaligenes）属、バシラス（Bacillus）属、お
よびコソネバクテリウム（Corynebacterium）属
などに属する細菌、ノカルデイア（Nocardia）
属およびストレプトマイセス（Streptomyces）
属などに属する放線菌、ペニシリウム
（Penicillium）属、アスペルギルス
（Aspergillus）属およびトリコデルマ
（Trichoderma）属に属するカビなどが用いられ
る。

培養基質としては糖蜜などの炭水化物、ｎ−パ
ラフイン、メタノール、エタノール、酢酸および
脂肪酸などが用いられる。基質以外の副原料とし
て通常の培養に用いられる硫安、尿素、アンモニ
ア水、リン酸−カリウム、酵母エキス、硫酸マグ
ネシウム、硫酸第一鉄および各種ビタミン、ミネ
ラルなどが用いられる。

図に本発明の方法を実施するプロセスの概略図
を示す。まず、培養槽１に培地供給管３より培地
を、種菌返送管１０または１４より種菌を供給
し、撹拌機２を回転しながら、酸素富化ガス供給
管４より酸素富化ガスを供給して菌体の培養を行
う。培養終了後、導管５により遠心分離機６に高
濃度培養菌体を送り、洗浄水供給管７からの洗浄
水により菌体を洗浄しつつ遠心分離を行う。洗浄
菌体は一部は培養槽１に返送されるが他の菌体は
導管９によりフイルタープレス１１に送られ濃縮
される。またこの濃縮菌体の一部は培養槽１に返
送されるが他の濃縮菌体はそのまま製品菌体にな
るか、または乾燥機１６に送られ乾燥された後製
品菌体になる。

つぎに本発明の実施例について具体的に説明す
るが、本発明はこれによりなんら限定されるもの
ではない。

実施例 １ 菌体：Saccharomyces cerevisiae（パン酵母） 培地：グリコースを30％濃度とし尿素、リン酸一
ナトリウム、硫酸マグネシウム、クエン酸ナト
リウム、酵母エキスおよびビタミン液を加え水
道水に溶解した。

培養条件：１容ミニジヤーフアーメンタを用い
温度30℃、PH5.0で上記培地を流加し、溶存酸
素濃度を２〜５mg／に維持するために通気ガ
ス中の酸素濃度および撹拌機回転数を変化させ
た。初期培養液量を350mlとし、種菌は洗浄菌
体を用い初期濃度を50ｇdrycell／にした。

結果：培養時間12時間で培養液量は750mlになり、
菌体濃度は102ｇdrycell／の高濃度に達し
た。この時の対糖収率は49％であつた。

そこで、つぎにここで得られた菌体を洗浄
後、再び前記条件で培養したところ、ほぼ同様
な結果になり、菌体濃度は105ｇdrycell／の
高濃度に達した。

実施例 ２ 菌株：Saccharomyces cerevisiae（パン酵母） 培地：廃糖蜜を40％糖液に調製し、それに尿素、
リン酸ナトリウムを溶解した。

培養条件：１容ミニジヤーフアーメンタを用い
温度30℃、PH5.0で上記培地を流加し、溶存酸
素濃度を２〜５mg／に維持するために通気ガ
ス中の酸素濃度および撹拌機回転数を変化させ
た。初期培養液量を350mlとし、種菌は洗浄菌
体をもちい初期濃度を25ｇdrycell／にした。

結果：培養時間15時間で培養液量は750mlになり、
菌体濃度は110ｇdrycell／の高濃度に達し
た。

実施例 ３ 菌株：Saccharomyces cerevisiae（パン酵母） 培地：廃糖蜜を40％糖液に調製し、それに尿素、
リン酸ナトリウムを溶解した。

培養条件：１容ミニジヤーフアーメンタを用い
温度30℃、PH5.0で上記培地を流加し、溶存酸
素濃度を２〜５mg／に維持するために通気ガ
ス中の酸素濃度および撹拌機回転数を変化させ
た。初期培養液量を350mlとし、種菌は洗浄菌
体を用い初期濃度を70ｇdrycell／にした。

結果：培養時間15時間で培養液量は750mlになり、
菌体濃度は131ｇdrycell／の高濃度に達し
た。この時の対糖収率は46％であつた。

そこで、つぎにここで得られた菌体を洗浄
後、再び前記条件で培養したところ、ほぼ同様
な結果となり、菌体濃度は130ｇdrycell／の
高濃度に達した。

実施例 ４ 菌株：Hansenulaに属する一菌株 培地：基質としてエタノール、副原料として硫
安、リン酸一カリウム、リン酸二ナトリウム、
硫酸マグネシウム、硫酸第一鉄、サイアミンを
用いた。

培養条件：１容ミニジヤーフアーメンタを用い
温度35℃、PH3.5でエタノールを流加し、溶存
酸素濃度を２〜５mg／に維持するために通気
ガス中の酸素濃度および撹拌機回転数を変化さ
せた。培養液量を500mlとし、種菌は洗浄菌体
を用い初期濃度を50ｇdrycell／にした。

結果：培養時間15時間で菌体濃度は110ｇ
drycell／の高濃度に達した。この時の収率
は70％であつた。

そこで、つぎにここで得られた菌体を洗浄
後、再び前記条件で培養したところ、ほぼ同様
な結果になり、菌体濃度は106ｇdrycell／の
高濃度に達した。

本発明は以上述べたように、高菌体濃度培養が
可能になるので、菌体分離工程を省略でき、
雑菌汚染を防止でき、培養槽の生産性を向上で
き、排水量を低減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の方法の一実施例になる培養プロセ
スの概略図である。 １……培養槽、６……遠心分離機、１１……フ
イルタープレス、１０，１４……種菌返送管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微生物を純酸素又は酸素富化ガスを用いて好
   気的に培養する工程と、培養終了後に培養菌体液
   を抜き出し菌体を洗浄する工程と、洗浄菌体を濃
   縮する工程と、前記菌体の洗浄工程以降から得ら
   れた菌体の一部を前記培養工程の種菌として返送
   する工程とからなる微生物の高菌体濃度培養方
   法。 ２ 前記微生物の培養工程において、初期菌体濃
   度を20ｇdrycell／以上にする特許請求の範囲
   第１項記載の微生物の高菌体濃度培養方法。