嫌気微生物エコシステムによる高濃度ビタミンB12生産法の確立

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05453112
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 永井 史郎 広島大学, 工学部, 教授 (70013307)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柿薗 俊英 広島大学, 工学部, 助手 (00214255) ; 西尾 尚道 広島大学, 工学部, 教授 (30034383)
• Keywords: Propionibacterium freudenreichii / Paracoccus denitrificans / ビタミンB12生産 / 有機酸阻害 / Acetobacterium sp. / メタン生成菌 / 共生培養 / pH auxostat

Research Abstract

ビタミンB12の工業生産はプロピオン酸を糖質基質で培養し、菌体内に蓄積したB12を抽出精製している。しかし、生成酢酸およびプロピオン酸の増殖阻害により高濃度菌体培養系の確立が困難である。また、偏性嫌気性酢酸生成菌(Acetobacterium sp.)はメタノール/炭酸ガスから酢酸を生成する。本菌のB12含量は高いが、生成酢酸により同様の増殖阻害を受ける。そこで、本研究ではこれら生成有機酸を資化し得る嫌気性微生物とのエコシステムによる高濃度B12生産法の開発を図る。本年度(2年度)の研究成果を以下に概述する。
1.プロピオン酸菌(Propionibacterium freudenreichii)と脱窒菌(Paracoccus denitrifican s)との共生培養KNO_3の添加によりプロピオン酸菌(グルコース基質,酢酸・プロピオン酸生成)と脱窒菌(硝酸呼吸,酢酸・プロピオン酸消費)との共生培養が達成できた。この場合,両菌の接種比率は重要であり、プロピオン酸菌/脱窒菌=2の時,単独に比べて菌体量は2倍,B12量は3倍となった。
2.Acetobacterium sp.とメタン生成細菌との共生培養系の構築
1)Acetobacterium sp.の増殖特性をメタノール/CO2培地を用い、ケモスタット培養にて解析した。その結果、メタノール濃度を変えても酢酸生成速度は6mmol/liter・hが限界であり、炭酸ガスの供給が律速であること、および酢酸の生産物阻害が大きいことが判明した。
2)そこで、炭酸ガスに代わり得る基質について検討した。その結果、メタノール/ギ酸系が有効であることを見い出した。
3)酢酸による阻害を取り除く方法として、Acetobacterium sp.培養液をMethanothrix(メタン生成菌)を付着させた固定床リアクターに液循環した。さらに、酢酸生成によりpHが6.8以下に低下すればメタノール培地の供給が停止し、酢酸消費に伴い、pHが6.8以上に上昇すれば培地が連続供給されるpH auxostatを組み入れた。その結果、酢酸濃度をほぼゼロに維持できる連続培養系が達成できた。さらに、メタン菌の生成する炭酸ガスを利用でき、CO_2無添加培地を使用できた。