2023 Fiscal Year Annual Research Report
気相部を介した微生物の未開拓な液内培養環境の創出と高度利用
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22K14544
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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, 助教 (60826965)
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2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 微生物培養 / 液内振盪培養 / 振盪フラスコ培養 / ガス制御システム / 二酸化炭素換気能 / 酸素供給能 / 換気エンハンサー / モニタリングデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物を用いた液内振盪培養中は、意図せず初発とは異なるガス環境を形成することが多い。その要因は、振盪の中断を含むサンプリング操作由来による非意図的なガス変動だけでなく、培養器の課題（酸素供給能に対して二酸化炭素換気能が低い）が挙げられる。
このような背景の中、本年度では主に、昨年度で得られた培養器の気相部のガス換気能のデータに基づき、従来の液内振盪培養法の構成要素や利便性を維持しながら、流加溶液を添加できるユニットや液中に直接強制通気できる特殊な培養栓を開発した。
流加ユニットは、液滴が精確に培地に供給できるように、流加溶液への気泡の混入を防ぐためプライミングポートを付与した。開発した流加ユニットを用いて、フィードフォワード制御下でSaccharomyces cerevisiaeを培養し、プログラミング通りの結果を得ることができ、従来の振盪フラスコ培養法ではできなかった気相環境を配慮した流加培養が実現できた。また、流加ユニットを用いた基質制限下で土壌試料を集積培養した結果、基質を低濃度に維持することで特異な微生物群集構造を形成することができた。
特殊な培養栓は、効果的な培地へのバブリングや培地の揮発抑制を目指し、多孔質のPTFE（polytetrafluoroethylene）を採用した。通気と換気の両方の役割を担う特殊な培養栓を用いることで、培地量50 mLに対して乾燥空気を45時間連続通気（～60 mL/min［約1.2 VVM］）しても、培地の揮発量は10%以下に抑えることができた。また、未通気と比べて、Escherichia coliの培養では非常に短期間で培養が終了し、最大菌体濃度に到達するのに要する時間が約35%短縮され、最大菌体濃度は約1.25倍に増大した。通気性を有した三角フラスコと比較すると、到達培養時間は約65%短縮された。
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