人工知能的手法を応用した醗酵プロセス制御システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555562
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 吉田 敏臣 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 教授 (00029290)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岸本 通雅 東京理科大学, 基礎工学部, 助教授 (00144436) ; 中嶋 幹男 大阪大学, 工学部, 助手 (00273590) ; 藤山 和仁 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 助手 (70209112) ; 高木 睦 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 助手 (20263212) ; 関 達治 大阪大学, 生物工学国際交流センター, 教授 (50029245)
• Keywords: 計算機制御 / 人工知能的手法 / バイオプロセス / 遺伝子操作 / フェニールアラニン / 最適化 / ファジィ / ニューラルネットワーク

Research Abstract

本研究は、微生物による最適生産を可能にする計算機制御システムを構築するために、これまで蓄積してきた人工知能的手法を応用した制御システムに関する研究成果を基盤に、微生物培養プロセスの実用的な知的制御システムを開発することを目的としている。具体的には、温度感受性発現ベクターを有する大腸菌によるフェニールアラニン生産プロセスにおいて、代謝生理学的ならびに培養工学的な基礎的検討を行うとともに、これらの知識をもとにして、ファジィ理論、ニューラルネットワーク、エキスパートシステムの手法をもちいたプロセスの状態推定と最適制御のためのソフトウェアの開発を図り以下の結果を得た。
遺伝子操作大腸菌によるフェニールアラニン生産において要求性アミノ酸のチロシンを流加することによる培養の制御を検討し、チロシンの流加によって増殖ならびにフェニールアラニン生産が正に影響されことならびに過剰流加で収率が低下することを実験的に認め、それらの実験結果を解析することによって経済的生産のためのチロシン流加の最適政策を見い出した。培養温度の動的変化によるフェニールアラニン合成系の酵素活性の消長ならびに生産について検討したが、顕著にフェニールアラニンの生産を改善することができなかった。
計算機制御に必要なソフトウェアの開発を行い。ファジィ理論、ニューラルネットワークなどを応用し、状態変数の予測を行えるソフトウェアを完成した。下位ソフトウェアとの間のデータ通信のためのソフトウェアを完成させた。