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JPH0535B2 - - Google Patents
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JPH0535B2 - - Google Patents

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JPH0535B2
JPH0535B2 JP62282943A JP28294387A JPH0535B2 JP H0535 B2 JPH0535 B2 JP H0535B2 JP 62282943 A JP62282943 A JP 62282943A JP 28294387 A JP28294387 A JP 28294387A JP H0535 B2 JPH0535 B2 JP H0535B2
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citric acid
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、二重細管反応器にカビであるアスペ
ルギルス・ナイジヤ（Aspergillus niger）を固
定化した後連続的にクエン酸を生産する方法に関
するものである。
従来の技術 現在クエン酸は、殆どが発酵により生産されて
いる。その中20％程度は表面培養法により、又残
りの80％は深部培養法により生産されている（ソ
デツク他、プロシーデイングス オブ バイオケ
ミストリー10／11月号、９、1981年）しかしなが
らこのような従来の方法等は回分式操業であり、
連続式操業に比べて生産性が低い問題点が有り、
回分式方法を改良した従来の連続式方法として(1)
攪拌式発酵槽を利用した方法（クリスチヤンセン
及びシンクレア、バイオテクノロジーズアンド
バイオエンジニアリングス、21、297、1979年）、
(2)アルギン酸塩ビードにアスペルギルス・ナイジ
ヤ（Aspergillus niger）の菌糸体を固定化した
後、エアリフト反応器を利用する方法（ヴイジヤ
他、アプライド バイオケミストリーズ アンド
バイオテクノロジーズ、７、51、1982年）、(3)
ポリアクリルアミドにアスペルギルス・ナイジヤ
（Aspergillus niger）を固定した後、塔反応器を
利用する方法（ホリツ他、アプライド マイクロ
バイオロジーズ アンド バイオテクノロジーズ
22、８、1985年）等がある。
発明が解決しようとする問題点 しかし、上記(1)〜(3)のような従来方法は、固定
化担体を利用して連続式操業を行なうが、一般的
な連続操業でのように此の方法でも回分式操業よ
りも生産性は高いが生産されるクエン酸の濃度が
低いためにこのような場合精製工程に於いて高い
費用が要求される。又担体を利用してカビ類を固
定した場合、細胞の過度な成長のために担体が弱
くなる傾向が有り、担体外に細胞が漏れ出て液体
培地内でも成長し連続操業時に操業上の困難が生
じる。
問題点を解決するための手段 本発明は上記の問題点を二重細管反応器の細管
と外管との間にアスペルギルス・ナイジヤ
（Aspergillus niger）を接種した後、細管内部に
液体培地を注入し、外管の外部に酸素を供給して
アスペルギルス・ナイジヤ（Aspergillus niger）
６０を高濃度に培養し、次いで、外管の酸素を供
給しながら細管内部にNH4NO3が欠乏した上記
液体培地を供給する二重細管反応器によるクエン
酸連続生産方法により解決する。
作 用 本発明によれば、二重細管反応器を利用した連
続式操業であるばかりでなく、回分式操業時より
も高いクエン酸濃度を得るのが可能であり、本発
明によれば膜を中間に介在させ、細胞と生成物が
分離され、一般的発酵工程で必需的である１次精
製工程が不必要となり、且つ一般発酵槽で通気及
び攪拌の際要求される膨大なエネルギーが制約さ
れる工程上の利点を有している。
二重細管膜生物反応器は、好気性菌体培養のた
めに従来の細管反応器の構造を変形して製作した
ものである。ロバートソンはキムはポリプロピレ
ン細管膜内部に３個のシリコーンチユーブを挿入
してポリプロピレン膜外部には液体栄養分を、シ
リコーンチユーブ内部には酸素を供給してやり、
その間に好気性微生物であるストレプトマイセス
オレオハシエンス（streptomyces
aureofaciens）菌を培養してテトラサイクリン連
続生産に対する研究を行なつた（ロバートソン及
びキム、バイオテクノロジーズ アンド バイオ
エンジニアリングス 27、1012、1985年）。その
後本発明者等はロバートソンとキムの反応器とは
異なり外部には酸素供給のためのシリコーンチユ
ーブを、又内部には液体栄養分を供給するための
３個のポリプロピレン細管を挿入しその間にノカ
ルデイアメデイテラネイ（nocardia
mediterranei）を培養して最初にリパマイシンＢ
の長期的連続生産を成功するに到つた（チヤン
他、ACS、シンポジウム シリーズ、314、32、
1986年）。
本発明は、上記本発明者等が開発した反応器を
利用してクエン酸を連続生産する方法に関するも
のであり、詳細な方法を図面により説明すれば下
記の如くである。
実施例 第１図は、本発明に利用される反応器内部の二
重細管の１個の断面図であり、シリコーンチユー
ブ１の内部に３個のポリプロピレン細管２が内蔵
されてあり、シリコーンチユーブ１と、ポリプロ
ピレン細管２との間にアスペルギルス・ナイジヤ
（Aspergillus niger）５が有り、シリコーンチユ
ーブ１の外部に供給される酸素３はシリコーンチ
ユーブ１を通してアスペルギルス・ナイジヤ
（Aspergillus niger）５に伝達され、液体培地４
は、ポリプロピレン細管２内部に供給されてポリ
プロピレン細管を通してアスペルギルス・ナイジ
ヤ（Aspergillus niger）５に伝達され、アスペ
ルギルス・ナイジヤ（Aspergillus niger）はシ
リコーンチユーブ１と、ポリプロピレン細管２と
の間で培養される。
第２図は本発明に利用される二重細管反応器１
０の横断面図であり、図面で見るようにポリプロ
ピレン細管２はシリコーンチユーブ１よりも長く
構成された第１図の二重細管をガラス管６に並列
に入れた後シリコーンチユーブ１とポリプロピレ
ン細管２の端部をシリコーンゴム７で固定し、シ
リコーンチユーブ１の一方の端部には酸素供給具
３ａを、他方の端部には空気排出口３ｂを設置
し、一方のシリコーンチユーブ１の端部と、ポリ
プロピレン細管２の端部との間には三方バルブ９
を、他方には菌注入口８を設置し、ガラス管の一
方の端部には液体培地注入口４ａを、他方には培
地及び生成クエン酸排出口４ｂを設置した構造と
なつており、菌注入口８を通して菌をシリコーン
チユーブ１の内部と、ポリプロピレン管２外部と
の間に接種した後液体培地４を液体培地注入口４
ａを通して液体培地及びクエン酸排出口４ｂの方
向に供給し、酸素３は酸素供給口３ａから空気排
出口３ｂ方向に供給する。この際、液体培地供給
方向を三方バルブ９により交互に切り換えて操業
することにより反応器１０内の細胞の濃度を均一
化し、細胞成長が終了した後には窒素源が欠乏し
た液体培地を供給することにより安定した反応器
操業及び高い生産性を持たせる。
本発明に於いて、反応器製作に使用したポリプ
ロピレン細管は、ドイツのエンカ社製品である内
径0.033cm、外径0.063cm、空隔の寸法0.4〜0.6μm
のものを使用し、シリコーンチユーブは、米国の
ダウ コーニング社製品であり、内径0.147cm、
外径0.196cmのものを使用した。内径0.8cmのガラ
ス管に８個の二重細管を挿入し、酸素と接触し得
る長さは16cmであつた。しかし、本発明の範囲
は、ここで使用した反応器に限定されるものでは
ない。即ちシリコーン、ポリプロピレン以外の材
料も反応器生産に使用し得るものであり、反応器
製造も様々に製作し得るものである。使用する細
管の規格に従つて内部に挿入する細管の数も様々
に調節できるものである。
第３図は細胞培養前（左側）と培養後（右側）
の二重細管の１個の断面を示す立体顕微鏡写真で
ある。写真で見る如く、アスペルギルス・ナイジ
ヤ（Aspergillus niger）は酸素供給と液体培地
の供給によりシリコーンチユーブ１とポリプロピ
レン細管２との間に100％密集した状態で高濃度
に培養される。
このような本発明によれば、従来の震盪培養器
での回分式操業よりも収率で40−50％、生産性で
22−27倍も高い卓越な効果が得られ、細管により
細胞と分離された状態でクエン酸が連続生産され
るので分離精製が容易である長点が有る。次は、
従来方法（比較実験例）と本発明実施例の比較で
あるが本発明が本実施例に限定されるものではな
い。
発明の効果 比較実験例 アスペルギルス・ナイジヤ（Aspergillus
niger）を液体培地（組成：砂糖6g、NH4NO3
0.25g、KH2PO40.1g、MgSO47H2O0.025g、
pH3.1）100mlが入れている500ml三角フラスコに
初期胞子濃度107〜108個／100mlで接種した後30
℃、300rpmで震盪培養した。10日間培養後、ク
エン酸はマリアとボウレツトの方法（マリア及び
ボウレツト、ジヤーナル オブ デリー サイエ
ンス、41、1683、1958年）で、糖の濃度は砂糖を
基準として培地内の總糖の濃度をデユボイス等の
方法（デユボイス他、アナリテイカル ケミスト
リー28、350、1956年）で測定した結果、18g／
のクエン酸が生産され、収率40％、生産性は
0.06g／ｈであつた。
本発明実験例 第２図のポリプロピレン細管２を50％エタノル
に漬けた後５％ポルマリンで滅菌し、滅菌した蒸
溜水で充分で洗浄した後震盪培養器で７日間培養
したアスペルギルス・ナイジヤ（Aspergillus
niger）を第２図の菌注入口８を通してシリコー
ンチユーブ１と、ポリプロピレン細管２との間に
接種した後28−30℃で10日間酸素供給口３ａから
空気排出口３ｂ方向に酸素を供給しながら比較実
験例での如く液体培地を液体注入口４ａからクエ
ン酸排出口４ｂ方向に注入して細胞を高濃度に培
養する。この際、三方バルブ９で液体培地供給方
向を交互に切り換えて反応器内の細胞濃度を均一
化する。
次いで、上記液体培地中NH4NO3を欠乏させ
た培地を液体培地注入口４ａに連続注入しながら
クエン酸排出口４ｂで生成物を回収して測定した
結果、流速２ml／ｈで6.5g／のクエン酸が生成
された。NH4NO3を欠乏させた理由は、クエン
酸は炭酸源が豊富であり、窒素源が欠乏した条件
下で多く生産される。即ち、細胞の増殖を抑制
し、クエン酸を多く生産するために窒素源である
NH4NO3を欠乏させた。この場合の生産性は
1.62g／・ｈ であり、比較実施例の27倍であつた。15日後流速
を0.9ml／ｈにした結果、13.5g／のクエン酸が
生成され、収率80−90％、生産性は1.51g／・
ｈであつた。24日後流速を0.4ml／ｈにした結果、
26g／のクエン酸が生成され、収率80〜90％、
生産性は1.3g／・ｈで比較実施例の22倍であつ
た。
【図面の簡単な説明】
第１図は二重細管１個の断面図、第２図は本発
明に利用される二重細管反応器の横断面図、第３
図は細胞培養前と培養後の生物の形態を示す二重
細管断面の立体顕微鏡写真である。 １……シリコーンチユーブ、２……ポリプロピ
レン細管、３……酸素、３ａ……酸素供給具、３
ｂ……空気排出口、４……液体培地、４ａ……液
体培地注入口、４ｂ……クエン酸排出口、５……
アスペルギルス・ナイジヤ（Aspergillus
niger）、６……ガラス管、７……シリコーンゴ
ム、８……菌注入口、９……三方バルブ、１０…
…二重細管反応器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 二重細管反応器の細管と外管との間にアスペ
    ルギルス・ナイジヤ（Aspergillus niger）を接
    触した後、細管内部に液体培地を注入し、外管の
    外部に酸素を供給してアスペルギルス・ナイジヤ
    （Aspergillus niger）を高濃度に培養し、次いで
    外管の外部に酸素を供給しながら細管内部に
    NH4NO3が欠乏した上記液体培地を供給する二
    重細管反応器によるクエン酸連続生産方法。 ２ 三方バルブにより液体培地の供給方向を交互
    に切り換えて、反応器内のアスペルギルス・ナイ
    ジヤ（Aspergillus niger）の高濃度を均一化す
    る特許請求の範囲第１項記載の二重細管反応器に
    よるクエン酸連続生産方法。
JP62282943A 1987-09-09 1987-11-09 Method for continuously manufacturing citric acid by reactor of double capillaries Granted JPS6471494A (en)

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