付着固定化増殖細菌の超臨界点に於る増殖特性に基づくバイオリアクターの最適操作設計

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650794
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 森 明彦 新潟大学, 工学部, 教授 (90230060)
• Keywords: 固定化増殖微生物 / バイオリアクター / 酢酸発酵 / エタノール発酵 / 増殖生産連動性 / 付着固定化菌 / Zymomonas菌 / 超臨界希釈率

Research Abstract

1.当年度は酢酸菌Acetobacter.aceti、アルコール生産菌Zymomonas.mobilisの細菌の他、醤油酵母Zygosac-charomyces rouxiiを含む単細胞微生物の付着固定化菌について引き続き検討を行なった。
2.A.acetiについては、ガラス製流動槽型バイオリアクターを用いた連続培養の結果、固定化増殖菌は酢酸含有培地でも酢酸無添加培地と同様、超臨界希釈率に於て同調増殖と高い代謝活性を示し、希釈率Dに対してμとρは連動して変化した。比増殖速度μと比生産速度ρの関係はρ=aμ^<3.9>となって酢酸無添加培地と次数は異なるが同様に正相関を示し、著しいエネルギー浪費型であった。非固定化菌はDに対してμとρは連動せず、低いDでwash outした。このことは固定化増殖菌が菌体増殖に対する酢酸生成の割合が高く、酢酸生産に有利であることを示している。
3.Zm.mobilisについてはカラム型固定層バイオリアクターを用いて、高基質濃度の培地で固定化増殖菌の三槽連続培養を高い希釈率においてカスケードフィード法によって行い、生産物濃度も生産性もともに高い値を得た。
4.その他の微生物として、Zs.ruoxiiの流動槽型バイオリアクタ用いた固定化連続培養を行ない、超臨界点において酢酸菌に類似の同調増殖とμとρの連動性を示し、μと呼吸活性QO_2の関係はQO_2=dμ^<1.7>となってエネルギー浪費性であることを示した。
以上により、固定化増殖微生物が超臨界点における連続培養において、極めて高い増殖活性と連動する代謝活性を示し、エネルギー浪費性であることが、広い範囲の単細胞微生物において認められることが示唆された。また、超臨界点多段連続培養によって、高い生産物濃度と高い生産性を共に得られる方法であることが示された。