植物セルロース代替としてのバクテリアセルロースの最適生産システムの構築

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11558072
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 正田 誠 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (70023489)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉永 文弘 (株)バイオポリマリサーチ, 常務取締役(研究職) ; 菅野 靖史 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (90282855)
• Keywords: 酢酸菌 / バクテリアセルロース / エアリフト型リアクター / 高濃度酸素 / ペレット / フルクトース / 水溶性多糖

Research Abstract

(A)エアリフト型リアクター実験
(1)酢酸菌Acetobacter xylinum BPR-2001を用いた培養実験を行った。糖源としてフルクトース濃度を変化させたところ60g/l〜70g/lで最大のバクテリアセルロースが得られた。排出ガスのO_2-CO_2濃度をCO_2-O_2ガス分析計でモニターし炭素収支をとった。培養中の菌体量、糖濃度、バクテリアセルロース濃度、副生産物である多糖の生産量を経時的に測定し、特異なペレット状のセルロースが3層構造をとることを発見した。このときのバクテリアセルロース生産速度は0.22g/l/hであり対糖収率は35%であった。この値は今まで報告されている生産速度の約2培であった。対糖収率も他のデータより20〜30%高い値であった。この高い生産条件下ではCO_2の発生量が他の糖濃度より低いこと、副生産物の量も低かった。
(2)水溶性多糖添加物培養
水溶性多糖として寒天、キサンタンをあらかじめ培地に添加するとバクテリアセルロースの生産性が向上した。この水溶性多糖添加状態では液の粘度が上昇し、菌とセルロースが分散状態になり、凝集を防いだために生産性が向上したと考えられた。同じ水溶性多糖でもデキストランは菌の増殖阻害をひきおこした。
(B)撹拌槽による実験
10リットル撹拌槽について上記(1)に対応する培養実験を行ったところ、バクテリアセルロースの生産性はエアリフト型リアクターより10%低下した。その分副生産物が多く生産された。
上記(2)の実験も同様に行ったが、水溶性多糖添加効果はみられなかった。

Research Products

• [Publications] Y.Chap,T.Ishida,Y.Sugano and M.Shoda: "Bacterial Cellulose Production by Acetobatter xylinum in a 50-L Internal-Loop Airlift Reactor"Biotechnol.Bioeng.. 68. 345-352 (2000)
• [Publications] Y.Chao,Y.Sugano,and M.Shoda: "Bacterial Cellulose Production under Oxygen-Enriched Air at Different Fructose Concentrations in a 50-L Internal Loop Airlift Reactor"Appl.Microbiol.Biotechnol.. (in press).
• [Publications] Y.Chao,M.Mitarai,Y.Sugano,and M.Shoda: "Effect of Addition of Water Soluble Polysaccharides on Bacterial Cellulose Production in a 50 L Airlift Reactor"Biotechnol.Progress. (in press).