| 研究課題/領域番号 |
18K04830
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| 研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
直江 一光 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (00259912)
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| 研究分担者 |
今井 正直 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (80193655)
澤井 淳 神奈川工科大学, 応用バイオ科学部, 教授 (80288216)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | リキッドマーブル / バクテリアナノファイバー / マイクロリアクター |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、微小なリキッドマーブル集合体を好気性微生物用のマイクロリアクターとして利用した新規のバクテリアナノファイバー生産システムの構築を目指している。そこで、2018年度は以下の項目について研究を実施した。
1) リキッドマーブル(LM)を形成するモデル固体粒子として、これまで申請者が固体粒子エマルションの形成で実績のあるステアリン酸塩マイクロ粒子を用い、リキッドマーブルの調製条件について実験的に検討した。モデル粒子としてステアリン酸カルシウムマイクロ粒子を用い、マイクロ粒子ベッドに水溶液を滴下することによりLMの調製に成功した。また、滴下コア液容量と形成されるLMのサイズの関係を調べたところ、滴下容量の増加とともにLM高さは増加するが、その後、一定となり最大高さが存在することを見出した。
2) さらに調製したLM単体の物性について調べた。LMの機械的強度はそのままでは脆弱であるが、コア液に生体ポリマーを導入することによりその強度が高められることを明らかにした。また、定温定湿度条件下でLMの重量変化を測定し、LMの乾燥速度を算出した。本データからLMの乾燥速度曲線を求めたところ、典型的な湿潤粉体の乾燥速度曲線が得られ、LM表面の粉体層から水分が連続的に蒸発していることがわかった。さらに、コア液に含まれる成分（塩など）によって乾燥速度に違いが見られ、適切なコア液成分を選択することによってLMからの蒸発徐放制御が可能であることを明らかにした。これらはLMの乾燥挙動についての初めての報告例であり、LMをマイクロリアクターとして利用する際の重要な知見である。
3) モデル好気性微生物として酢酸菌に着目し、既往の研究からバクテリアナノファイバーの産生能が高いと予想される複数の由来菌株の選定を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2018年度では、上述の概要に示すように、成果として1) ステアリン酸カルシウムマイクロ粒子を用い、マイクロ粒子ベッドに水溶液を滴下することによりリキッドマーブル(LM)の調製に成功した。また、滴下コア液容量と形成されるLMのサイズの関係を調べ、LMの最大高さが存在することを見出した。2) さらに調製したLM単体の物性について調べた。LMのコア液に生体ポリマーを導入することによりLMの機械的強度が高められることを明らかにした。また、定温定湿度条件下でLMの重量変化を測定し、LMの乾燥速度を算出した。LMの乾燥速度曲線は典型的な湿潤粉体の乾燥速度曲線となり、LM表面の粉体層から水分が連続的に蒸発していることがわかった。また、コア液に含まれる成分（塩など）によって乾燥速度に違いが見られ、適切なコア液成分を選択することによってLMからの蒸発徐放制御が可能であることを明らかにした。3) モデル好気性微生物として酢酸菌に着目し、既往の研究からバクテリアナノファイバーの産生能が高いと予想される複数の由来菌株の選定を行った。このようにほぼ当初計画通りの成果が得られており、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度に引き続き、微小なリキッドマーブル(LM)集合体を好気性微生物用のマイクロリアクターとして利用した新規のバクテリアナノファイバー生産システムの構築を目指す。
具体的には、(1) 前年度に引き続き生体ポリマー導入によるLMの機械的強度の向上について調べるとともに、LMからの蒸発徐放挙動についてより詳細な知見を得る。また、LMコア液の溶存酸素濃度の測定方法の確立を目指す。(2) バクテリアナノファイバーを産生するモデル好気性微生物として着目した酢酸菌について、選定した菌株を入手し、その培養条件、バクテリアナノファイバー産生条件の探索を行う。(3) バクテリアナノファイバー生産を目的とした気相中リキッドマーブルロータリー培養システムを作製する。これらの知見を基に、新規バクテリアナノファイバー生産システムの構築を目指す。
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