2020 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of effects of flask gas phase on microorganisms during shaking culture and proposal of new shaking culture method
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20K15097
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
高橋 将人 筑波大学, 生命環境系, 研究員 (60826965)
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2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 好気的液内培養 / 振盪フラスコ培養法 / モニタリングデバイス / 二酸化炭素換気能 / 酸素供給能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物を用いた生産技術の開発や改善を図るうえで、作業しやすいスケールで低コストかつ多検体を検討できる振盪フラスコ培養法は重要な液体培養技術である。本年度は主に、フラスコの形状および培養栓の種類に注目し、従来の振盪フラスコ培養法で実現できる培養環境を把握するため、種々のフラスコ条件のO2供給能とCO2換気能を定量化した。
具体的には、振盪フラスコ培養法に特化した気液二相のガスをモニタリングできる装置（circulation direct monitoring and sampling system：CDMSS）を活用することで、三角フラスコと円筒型フラスコを用いた旋回振盪および坂口フラスコを用いた往復振盪下での溶存酸素濃度や二酸化炭素分圧の測定値をモニタリングし、独自に作成した解析プロセスを活用してデータ処理した。O2供給能を測定する際、初発の溶存酸素濃度をゼロにする必要があるが、フラスコ気相部の酸素分圧の確認をしない限り、意図せずに大気の酸素分圧と比べて極端に低下する問題があった。本研究では、フラスコ気相部の酸素分圧をモニタリング装置で確認しながら、酸素分圧が大気と同程度になるように注意深く調整・維持し、精度よく解析を行った。CO2換気能は、フラスコ気相部から通気性を有した培養栓を介して外気に換気されるポテンシャルを評価するために独自に係数を定義し、解析を行った。
フラスコ気相部にも着目しながら従来の振盪フラスコ培養法のO2供給能とCO2換気能を定量化することにより、従来の三角フラスコや坂口フラスコではCO2換気能がO2供給能と比べて非常に小さいことが明らかとなった。呼吸活性が大きくなる培養条件や呼吸活性の高い微生物では、意図せずフラスコ気相部にCO2が充満し、それに伴い溶存二酸化炭素濃度も大きくなることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究目的と計画に従い、1年目の目標として、従来の振盪フラスコ培養法で設定可能な培養環境の明確化を掲げており、当該目標をほぼ達成できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たな振盪フラスコ培養条件の創出とその利用を目指し、モデル微生物の純粋培養や環境試料の集積培養などを通じて下記の研究を行い、新規振盪培養法を提案する。
１．従来の振盪フラスコ培養法の利便性を欠くことなく、十分なO2供給能を有しながらフラスコ内のCO2が充満しにくい新規な形状をしたフラスコおよび、フラスコに装着することでCO2の蓄積を低減できる画期的な培養栓を開発し、その特性を従来法と比較し有効性を検証する。
２．CDMSSの気相バイパス部分にPID制御ユニットを挿入し、培養中のフラスコ気相部のCO2とO2濃度をコントロールできる振盪培養法を開発する。
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