気泡塔型培養装置を用いたキノコ類の最適培養条件の探索

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08555208
• 研究機関: 奈良工業高等専門学校
• 研究代表者: 河越 幹男 奈良工業高等専門学校, 化学工学科, 教授 (90043489)
• 研究分担者: 直江 一光 物質化学工学科, 助手 (00259912) ; 三木 功次郎 物質化学工学科, 助教授 (80259910)
• キーワード: 生物化学工学 / 気泡塔 / バイオアクター / キノコ類 / バイオセンサー / 膜分離

研究概要

テ-パ付きエア-リフト塔の特性解析: 液流速の半径及び軸方向の分布を混合距離理論に準拠して解析した。前年度の近似解の代わりに、Navier-Stokesの式を数値的に解き、厳密解を得た。混合特性に関しては、昨年度の1次元拡散モデルを拡張し、半径方向の混合も考慮した2次元混合モデルを用いて解析した。
テ-パ付きエア-リフト型バイオリアクターの培養特性: 全ガラス製の外部液循環式エア-リフト塔を試作して流動、物質移動の特性を測定した。特に、培養の最適温度は菌種によって異なるので、これらに及ぼす温度の影響を検討した。さらに、シイタケを培養を試みた。培養時間は200〜500時間であった。
気泡塔型バイオリアクターを用いたスエヒロタケによるリンゴ酸生産: 標準気泡塔と外部液循環式エア-リフト気泡塔を用いてスエヒロタケの培養を行い、代謝産物であるリンゴ酸の最適生産条件について検討した。その結果、エア-リフト気泡塔の方が標準気泡塔よりも適していた。さらに、ジャーファーメンターの文献値と比較した結果、エア-リフト塔の方が優れていることが分った。また、空気流速、グルコース濃度、炭酸カルシウム濃度、温度に関しては、リンゴ酸収率を最大にする最適値が存在することを見出した。
バイオセンサーの特性解析: 真菌類を膜に固定化した電極の電流応答曲線を測定し、実用化への基礎データを得た。また、乳酸混在下におけるピルビン酸の定量法について検討を加えた。
タンパク質の分離精製: 逆ミセルを用いたタンパク質の分離精製に及ぼす諸因子の影響について調べ高機能化条件の探索を行った。まず、最小AOT濃度に及ぼす諸因子の影響とタンパク質溶解性を検討した。次いで、Span60逆ミセル系におけるタンパク質の抽出条件を探索した。逆ミセル有機相からのタンパク質の逆抽出に及ぼすGuanidium塩添加物の効果を調べ、更に、TrehaloseとGuanidium塩の添加効果を比較した。

研究成果

• [文献書誌] M.Kawagoe,K.Hyakumura,S.Suye,K.Miki and K.Naoe: "Application of Bubble Column Fermenors to Submerged Culture of Schizophyllum commune for Production of L-Malic Acid" Journal of Fermentation and Bioengineering. Vol.84. 333〜336 (1997)
• [文献書誌] 河越幹男・吉田尚平・石井幸昌: "テ-パ-付きエア-リフト気泡塔の流動及び混合特性" 化学工学会第30回秋季大会要旨集. G104 (1997)
• [文献書誌] 河越幹男・三木功次郎・直江一光: "バイオ生産プロセスにおける培養・センシング・分離精製" '97国際食品工業展アカデミックプラザ. (1997)
• [文献書誌] M.Kawagoe,S.Yoshida and Y.Ishii: "Hydrodynamics and Axial Liquid-Phase Mixing in an External-Loop Airlift Column with a Tapered Riser" Preprints of 4th Japanese/German Symposium"Bubble Columns". 226-231 (1997)
• [文献書誌] 河越幹男・上田光洋: "テ-パ付きエア-リフト気泡塔の酸素移動特性に及ぼす温度の影響" 奈良工業高等専門学校研究紀要. 第33号. 115-118 (1997)
• [文献書誌] K.Naoe,M.Tamai.,M.Kawagoe M.Imai,M.Shimizu: "Minimal AOT Concentration of binary protein component in reverse micellar Extraction" Trans.IChemE,Part C. Vol.75. 143-147 (1997)
• [文献書誌] 直江一光: "逆ミセルを用いたタンパク質抽出における高機能化条件の探索" 抽出技術便覧(化学工学会関東支部、分離技術研究会編). 85-92 (1997)
• [文献書誌] M.Imai,T.Natsume,K.Naoe,M.Shimizu,S.Ichikawa and S.Furusaki: "Hydrophilic surroundings requisite for the solubilization of Proteins related with their hydrophobicity in the AOT reversed micellar extraction" Bioseparation. Vol.6. 325-333 (1997)
• [文献書誌] O.Ura,K.Naoe,M.Kawagoe and M.Imai: "Extraction conditions for protein in Span 60 reverse micellar system" "Biochemical Engineering:Marching toward the Century of Biotechnology"(Ed.by Z.Y.Shen,F.Ouyang,J.T.Yu,Z.A.Cao),Tsinghua Univ.Press(Beijing). 942-945 (1997)
• [文献書誌] K.Naoe,M.Murata,M.Kawagoe and M.Imai: "Efficacy of guanidium salts in backward extraction of protein from reverse micellar organic phase" "Biochemical Engineering:Marching toward the Century of Biotechnology"(Ed.by Z.Y.Shen,F.Ouyang,J.T.Yu,Z.A.Cao),Tsinghua Univ.Press(Beijing). 926-929 (1997)
• [文献書誌] 浦 理、直江一光、河越幹男 今井正直: "Span 60逆ミセルを用いたタンパク質の抽出条件" "液幕及び分子認識材料利用技術の基礎と応用",(科学工学会「液幕及び分子認識液体利用プロセス」特別研究会編). 147-154 (1998)
• [文献書誌] K.Naoe,O.Ura,M.Hattori,M.Kawagoe and M.Imai: "Protein Extraction in reverse micelles of Span 60" "Advances in Bioseparation Engineering 1997"(Ed.by The Special Study Group for Bioseparation Engineering of SCEJ). 91-96 (1998)
• [文献書誌] K.Naoe,M.Yamamoto,Y.Kita,M.Kawagoe and M.Imai: "Comparison of the Effect of Guanidium Salts and Trehalose in Reverse Micellar Protein Extraction" "Advances in Bioseparation Engineering 1997"(Ed.by The Special Study Group for Bioseparation Engineering of SCEJ). 97-102 (1998)