| 研究概要 |
本研究の目的は,一様な低剪断場で大規模培養に適したエアリフト型気泡塔でのニンジン細胞培養によるβ-カロチン生産を例として、細胞増殖とβ-カロチン生成に及ぼす各種操作条件の影響を調べ,β-カロチンの含量,収量と生産性の点から各操作因子の最適値を決定するとともに,培養経過の予測や最適培養条件の探索のために比較的簡単な速度論モデルを確立することである。分担課題毎の本研究の成果は次のとおりである。
1.浮遊ニンジン細胞の増殖,β-カロチン生成と装置形状,操作条件の関係。
フラスコとエアリフト培養で各操作因子の最適値はほぼ一致したが,生産性はエアリフトが優れていた。各最適値を組み合わせた条件下のエアリフト培養で増殖,含量ともにコントロールよりも著しく増大した。培養初期では高温ほど後期では低温ほど増殖,含量とも優れ,温度シフトの2段階培養を提案した。エアリフト気泡塔の特性解析も行った。
2.固定化ニンジン細胞によるβ-カロチン生成と装置形状,操作条件の関係。
3種のアルギン酸カルシウムゲル粒子中に固定化した細胞では,浮遊細胞と比べて増殖と含量はそれぞれ1/2〜1/3と1/5〜1/10に低下した。アルギン酸塩が高分子量ほど増殖は遅い反面含量は高かったことから増殖と生産の間の負の相関関係を確認した。分泌生産のために新規な糖脂質の有効利用を今後も検討する。
ニンジン細胞の各種培養操作の比較と最適条件の探索。
増殖阻害及び増殖と生産の非連動性を考慮した速度論モデルが各培養経過を良好に再現した。コントロール条件に基づいた各速度論パラメータ値の無次元相関式を提出し培養経過の予測や最適条件の探索を可能にした。4種の細胞株の寒天培地での固体培養では含量は浮遊細胞の高々1/10程度であった。増殖と生産の負の相関関係は確認されたが,固体培養による増殖の大きな低下が含量の顕著な増加をもたらさないことも判明した。
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