磁石回転円板型バイオリアクターに磁力で固定化した黒カビによるクエン酸の連続発酵法

• Project/Area Number: 07650947
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 生物・生体工学
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 高橋 不二雄 宇都宮大学, 工学部, 教授 (30016729)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 1995: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: クエン酸 / 磁気分離 / 磁性粉 / 磁石 / 固定化微生物 / マグネタイト / 黒カビ / Aspergillus niger

Research Abstract

クエン酸生成能力の高い黒カビAspergillus nigerを磁性粉(マグネタイト,Fe_3O_4)と三角フラスコ中で48時間、前培養して磁性粉を取り込んだ黒カビのフロックを調製した。円板(直径18cm)の約2割を浸漬した回転円板型のバイオリアクタを製作し,円板の数、培地体積などの条件を変えてクエン酸生成の最適条件を検討した。
円板の素材はプラスチック磁石とした。上記の黒カビのフロックは磁力で速やかに付着し、培地と微生物の分離が容易な生物模型のバイオリアクタとすることができた。実験中、ろ過操作など行わなくても菌体と培養液はほぼ完全に分離できた。生成クエン酸や原料糖濃度の経時変化は主に高速液体クロマトグラフィで測定した。
培地体積一定の条件では、円板の枚数が多い方が、クエン酸生成は速いことがわかった。培地に対する円板の比表面積と、20日間のバッチ培養後のクエン酸濃度との関係は比表面積1-5cm^<-1>の範囲でほぼ比例関係となり、最大57g/lのクエン酸濃度を得た。
Fe_3O_4、Fe^<2+>、Fe^<3+>の影響を調べたところ、これらの添加濃度が高くなるにつれて、生成クエン酸濃度が高くなった。
バッチ培養の最適条件では31日後に最大生成クエン酸濃度69g/lを得た。この値は既報の値と比較して良好な値と言える。さらに、本報は生成物と微生物の分離が容易で有利である。
また液中での懸濁培養後、磁気分離する方法、ドラムタイプの磁石支持対に固定化する方法、連続醗酵などの実験、検討を現在行っており、本研究をさらに進める予定である。
現在、上記内容で日本生物工学会において講演発表、また論文投稿することを計画中である。