| 研究課題/領域番号 |
21K05372
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38020:応用微生物学関連
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
片倉 啓雄 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (50263207)
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| 研究分担者 |
山崎 思乃 関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (50602182)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 乳酸菌 / 流加培養 / 呼吸 / 好気代謝 / 比増殖速度 / 酸素ストレス / 高濃度培養 / 高密度培養 / カタボライト抑制 / RNAseq / 好気培養 / ヘム呼吸 / Lactococcus lactis / 好気呼吸 / 酸素比消費速度 / ヘム / 過酸化水素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
乳酸菌は善玉菌としての需要が高まっているが、その名の通り著量の乳酸を生産し、それが障害となるために高濃度・高収率で培養することができない。当研究室では、糖を少量ずつ添加し、酸素を与えて呼吸させることによって、乳酸菌に乳酸を生産させることなく培養できることを見出した。しかし、乳酸菌の呼吸能力は十分ではなく、酸素障害を受けやすい。そこで本研究では、どうすれば乳酸菌の呼吸能力を高められるか、そして、どうすれば酸素障害を回避できるかを検討する。これによって、従来にはない、革新的な乳酸菌の高効率培養法を確立する。
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| 研究成果の概要 |
免疫賦活など様々な有用な機能をもつ乳酸菌の高効率な培養について検討した。嫌気状態で栄養素を最初にすべて与えて培養する従来の嫌気回分培養では、乳酸菌は著量の乳酸を生産するため、例えpHを調整しても菌体濃度は1～3 g-dry-cell/Lにとどまる。これに対して、栄養素を徐々にあたえる流加培養を好気条件で行えば、乳酸などの有機酸の生産を抑制できることを明らかにした。カタラーゼ添加によって酸素障害を軽減し、呼吸を補助するヘムを添加して好気流加培養を行えば、Lactococcus lactisの菌体濃度を15時間で約20 g-dry-cell/Lに高めることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
乳酸菌はヒトに対して免疫賦活や成人病予防など様々な有用な効果をもち、プロバイオティクスとして注目されている。プロバイオティクス市場は2030年には1000億ドルを超えるとされ、乳酸菌を効率よく安価に培養する技術が望まれている。本研究では、乳酸菌の好気流加培養について検討した結果、乳酸などの副生を抑制することによって、従来の嫌気回分培養に比べて2倍以上の収率で一桁高い菌体濃度を達成した。この成果は、乳酸の培養コストの大幅な低減を可能にし、プロバイオティクスのさらなる普及によって人々の健康に貢献する。また、カタボライト抑制が解除される流加培養でのみ発現する酸素利用関連遺伝子の存在を明らかにした。
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