バイオリアクタ-による生化学物質の効率的生産に関する総合的研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02303014
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小林 猛 名古屋大学, 工学部, 教授 (10043324)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沢田 達郎 金沢大学, 工学部, 教授 (80019728) ; 山根 恒夫 名古屋大学, 農学部, 教授 (70026102) ; 海野 肇 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (10087471) ; 中村 厚三 群馬大学, 工学部, 教授 (50011036) ; 古崎 新太郎 東京大学, 工学部, 教授 (40011209)
• Keywords: バイオリアクタ- / 工業生産 / 非水系酵素反応 / 膜分離操作 / 動植物細胞

Research Abstract

遺伝子組換え、細胞融合などのバイオテクノロジ-の基本をなす技術の生物学的、遺伝学的知見は急速に蓄積したが、これらの知見を工学的立場から解析し、実際の工業生産に応用する研究はまだ遅れている。酵素、微生物または動植物細胞を固定化して利用するバイオリアクタ-の応用は今後ますます発展する分野であり、集中的かつ総合的な工学的研究が必須である。中でも、非常に注目されている動物細胞や植物細胞に適したバイオリアクタ-の開発、非水溶媒系での新しい酵素反応に適したバイオリアクタ-の開発、膜分離操作を伴なうバイオリアクタ-の反応操作などは、工学的研究が完成することによって飛躍的な発展が期待されている。本研究ではこれらの分野の新しい展開とそれらの技術の体系化を達成せんとするものであり、次のような四つのグル-プに分かれて新しい方向の探究と体系化をめざして研究した。
A.動植物細胞用バイオリアクタ-の開発ーーー小林、古崎、海野、橋本、田谷が担当し、医薬品などを効率よく生産するため、固定化操作の簡便化、生産物の連続的分泌システム、老廃物の除去システムなどを開発した。
B.新規バイオリアクタ-の開発ーーー中村、相澤、松野、沢田が担当し、重要な酵素反応系に適したシステムの開発を行なった。
C.非水溶媒系酵素反応による物質生産ーーー平田、山根、田中、原納が担当し、非水溶媒系でしか進行しない酵素反応あるいは粉末状酵素によってアスパルテ-ムなどの有用物質の効率的生産システムを確立した。
D.膜分離操作を伴なうバイオリアクタ-ーー戸田、藤井が担当し、最近発展の著しい膜分離操作と生化学反応とを組合わせて、乳酸や酢酸などの生化学物質の大量生産システムを開発した。

Research Products

• [Publications] Takashi Mano: "Comparison of oxygen supply methods for cultures of shearーstress sensitve organisms including animal cell culture" J.Chemical Technology and Biotechnology. <47>___ー(3). 259-271 (1990)
• [Publications] Takaaki Watanabe: "Production of ethanol in repeatedーbatch fermentation with membraneーtype bioreactor" J.Fermentation and Bioengineering. <69>___ー(1). 33-38 (1990)
• [Publications] Masamichi Kamihira: "Effects of oxygen aeration on production of monoclonal antibody in bioengineering" J.Fermentation and Bioengineering. <69>___ー(5). 311-312 (1990)
• [Publications] 真野 隆: "アルギン酸とポリウレタンを用いた固定化動物細胞ビ-ズの連続作製法に関する研究" 化学工学論文集. <17>___ー(1). 35-40 (1991)
• [Publications] H.Kurata: "Effect of light on caffeine production by plant cells of <Coffea>___ー <arabica>___ー" Ann.NY Acad.Sci.(Proc.Inten.Conf.Enzyme Eng.10). 613. 538-541 (1991)
• [Publications] H.Kurata: "The influence of light on caffeine production and cell growth in suspension culture of <Coffea>___ー <arabica>___ー cells" Appl.Microbiol.Biotechnol.
• [Publications] T.Tanaka: "Continuous production of Lーserine by immobilized growing <Coryne>___ーー<bacterium>___ー <glycinophilum>___ー cells" Applied Microbiology and Biotechnology. 30. 564-568 (1989)
• [Publications] H.Nakajima: "Immobilized plant cell reactor for continuous production of blue pigments" Agricultural and Biological Chemistry. 53. 3077-3078 (1989)
• [Publications] T.Kawaguchi: "Efficient expression of peroxidatic activity of catalase in the coupled system with glucose oxidase ーー A model of yeast peroxisomes" Biocatalysis. 2. 273-282 (1989)
• [Publications] S.H.Pan: "Stereoselective esterification of halogenーcontaining carboxylic acids by lipase in organic solvent: Effects of alcohol chain length" Applied Microbiology and Biotechnology. 34. 47-51 (1990)
• [Publications] T.Fukui: "Longーterm continuous production of optically active 2ー(4ーchloroーphenoxy)propanoic acid by yeast lipase in an organic solvent system" Applied Microbiology and Biotechnology. 34. 330-334 (1990)
• [Publications] T.Kawamoto: "Efficient optical resolution of <dl>___ーー2ー(4ーchlorophenoxy)propanoic acid with lipase by the use of organosilicon compounds as substrates:The role of silicon in enzymatic recognition" Journal of Biotechnology. (1991)
• [Publications] Yamashiki,T.: "Characterisation of Cellulose Treated by the Steam Explosion Method(Part 1)" British Polymer Journal. 22. 73-83 (1990)
• [Publications] Yamashiki,T.: "Characterisation of Cellulose Treated by the Steam Explosion Method(Part 2)" British Polymer Journal. 22. 121-128 (1990)
• [Publications] 中村 嘉利: "ベラトロ-ルおよびグアイアコ-ルのオゾン分解と廃液リグニンへの適用" 環境科学会誌. 3. 99-109 (1990)
• [Publications] Sawada,T.: "Enzymatic Hydrolysis and Fermentation of SteamーExploded Lignocellulose to Ethanol" Biochemical Engineering Conference. 612-615 (1990)
• [Publications] 中村 嘉利: "蒸気爆砕による稲わらの性状変化と酵素糖化" 化学工学論文集. (1991)
• [Publications] Sawada,T.: "Steam Explosion Pretreatment for Enzymatic Saccharification" Tappi Wood and Pulping Chemistry. (1991)
• [Publications] Masahiro Kinoーoka: "Conductometric Estimation of Main Inorganic Nutrients in Plant Cell Cultures" Journal of Chemical Engineering of Japan. 24. (1991)
• [Publications] 紀ノ岡 正博: "植物毛状根培養における窒素源の効果を考慮した superoxide dismutaseの生産" 化学工学論文集.
• [Publications] 中村 厚三: "酵素反応プロセスの新領域" 化学工学. 55. 99-102 (1991)
• [Publications] K.Nakamura: "Biochemical Reactions in Supercritical Fluids" Trends in Biotechnology. 8. 288-292 (1990)
• [Publications] S.Adachi: "Separation of Peptide Groups with Definite Characteristics from Enzymatic Protein Hydrolysate" Agric.Biol.Chem.55(4). (1991)
• [Publications] PeiーXin Yao: "Lactic acid production in electrodialysis culture" Journal of General and Applied Microbiology. 36. 111-125 (1990)
• [Publications] KENJI.HASHIMOTO: "Continuous Separation of BioーComponents by Rotaing Annular Chromatography" Preparative Chromatography. Vol.1(2). 163-177 (1989)
• [Publications] KENJI HASHIMOTO: "Continuous Production of Monoclonal Anitibody by Hybridoma Cells Immobilized in Hardened Alginate Gel Particles." ANNALS OF THE NEW YORK ACADEMY OF SCIENCES. Vol.613. 216-227 (1990)
• [Publications] K.Hashimoto: "CRITERION FOR OPERATING CONDITIONS OF SIMULATED MOVING BED ADSORBERS FOR SEPARATION OF TWO COMPONENTS WITH NONLINEAR ADSORPTION ISOTHERMS" The Progceedings of 5th APPCChE CONGRESS. 3d-12-3d-18 (1990)
• [Publications] Yoshihito Shirai: "High density culture of hybridoma cells Growth Kinetics of Hybridoma Cells in High Density Culture" Joanal of Fermentation and Bioenginieering.
• [Publications] M.Taniguchi: "Effect of Hyperbaric Oxygen on Production of Superoxide Dismutase by <Sireptococcus>___ー <lactis>___ー" Appl.Microbiol.Biotechnol.
• [Publications] S.Yabuki: "Electrical active controlling system for a mediatorーcoexisting ADHーNAD conductive membrane" J.Electroanal.Chem.227. 179-187 (1990)
• [Publications] T.Nagamune: "Photosensitive Phenomena of Nitrile of Hydratase of Rhodococcus sp.Nー771" Photochem.Photobiol.51. 87-90 (1990)
• [Publications] T.Nagamune: "Purification of Inactivated Photoresponsive Nitrile Hydratase" Biochem.Biophys.Res.Commun.168. 437-442 (1990)
• [Publications] H.Asawa: "An Expert System for Cultivating Operations" Ann.N.Y.Acad.Sci.589. 569-579 (1990)
• [Publications] T.Nagamune: "Photoresponsive Nitrile Hydratase of Rhodococcus sp.Nー771 Determination of Cofactors and Photoreceptors during Photoactivation" FEBS Lett.
• [Publications] 平田 彰: "遊離酵素を用いた抽出を伴うアスパルテ-ム前駆体合成における酢酸エステル系溶媒の影響" 化学工学論文集. 17. (1991)
• [Publications] 平田 彰: "遊離酵素を水相中に保持する半連続式脈動抽出塔型バイオリアクタ-によるアスパルテ-ム前駆体合成" 化学工学論文集. 17. (1991)
• [Publications] Atsuo Tanaka: "Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology,Vol.42" SpringerーVerlag, 97-131 (1990)
• [Publications] Atsuo Tanaka: "Protein Immobilization ーー Fundamentals and Applications" Marcel Dekker,Inc., 183-208 (1991)
• [Publications] 越島 哲夫: "セルロ-ス資源のバイオテクノロジ-" 学生出版センタ-, 350 (1991)
• [Publications] 田谷 正仁: "国眼 孝雄,松本 幹治編,メンブレンリアクタ-応用ハンドブック" サイエンスフォ-ラム, 334 (1990)
• [Publications] 紀ノ岡 正博: "化学工学会生物生産工学特別研究会編,化学工学シンポジウムシリ-ズ・生物機能の応用とバイオリアクタ-" 化学工学会, (1991)
• [Publications] 安達 修二: "化学工学シンポジウムシリ-ズ27「食品化学工学3」" 化学工学会, 6 (1991)
• [Publications] 平田 誠: "メンブレンリアクタ-応用ハンドブック(執筆第III部・第5章・第3節「液膜型バイオリアクタ-」)" サイエンスフォ-ラム, 268-274 (1990)