JP2001211894A - 水素資化メタン菌からのビタミンｂ１２の生産方法 - Google Patents
水素資化メタン菌からのビタミンｂ１２の生産方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ビタミンＢ12を高い含有量と回収率で効率的
に生産する。 【解決手段】 消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／
ＣＯ2 を培地として馴化を行い、馴化メタン菌を微量金
属要素の無機栄養塩包括担体上で固定床バイオリアクタ
ーにより増殖させ、石炭ガスおよびバイオガスの少くと
も１種に水素を加えた混合ガスを資化させてメタンに改
質させると同時に、菌体外生成物として発酵液中に存在
するコバラミンをシアン化カリウムを用いてシアノコバ
ラミンとして回収する。
に生産する。 【解決手段】 消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／
ＣＯ2 を培地として馴化を行い、馴化メタン菌を微量金
属要素の無機栄養塩包括担体上で固定床バイオリアクタ
ーにより増殖させ、石炭ガスおよびバイオガスの少くと
も１種に水素を加えた混合ガスを資化させてメタンに改
質させると同時に、菌体外生成物として発酵液中に存在
するコバラミンをシアン化カリウムを用いてシアノコバ
ラミンとして回収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、ビタミン
Ｂ12の生産方法に関するものである。
Ｂ12の生産方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】コバラミン、すなわちビタミ
ンＢ12類縁体は化学合成が困難であり、バクテリアや放
線菌から生合成され、酵母、カビ、植物、動物には生合
成能力がないことが知られている。産業上はメタノール
を基質とするプロピオン酸菌の菌体から抽出することが
行われている。このようなビタミンＢ12は、薬品として
利用されることが主であるが、近年では、食品の中に添
加する機能性食品の開発や健康維持食品への需要が高ま
り、低コスト化が望まれている。
ンＢ12類縁体は化学合成が困難であり、バクテリアや放
線菌から生合成され、酵母、カビ、植物、動物には生合
成能力がないことが知られている。産業上はメタノール
を基質とするプロピオン酸菌の菌体から抽出することが
行われている。このようなビタミンＢ12は、薬品として
利用されることが主であるが、近年では、食品の中に添
加する機能性食品の開発や健康維持食品への需要が高ま
り、低コスト化が望まれている。
【０００３】従来、プロピオン酸菌からのビタミンＢ12
の生産はメタノールを基質とすること、ならびにこの菌
の増殖は通性嫌気性菌であるためにきわめて遅く、また
プロピオン酸を酢酸に変換するために、酢酸による増殖
阻害が発生し、発酵液中の菌体密度が高くならず、菌体
から抽出できるビタミンＢ12は１ｍｇ／Ｌ程度でその生
産性は低い。そして、永久史郎ら（生物工学会誌、 76
(6)、447-455 、1998）はメタノールを基質とするメタ
ン菌の固定床バイオリアクターを用いて、メタン菌とプ
ロピオン酸菌のビタミンＢ12の生産量との比較を行い、
約１０倍の収量が得たが、主成分がコバラミンの型が少
ないコリノイドであり、この場合にはメタノールとの分
離法が複雑になりビタミンＢ12の回収率が上がらないこ
と、ビタミンＢ12の含有量が少ないので生産コストダウ
ンに結びつかないという問題がある。
の生産はメタノールを基質とすること、ならびにこの菌
の増殖は通性嫌気性菌であるためにきわめて遅く、また
プロピオン酸を酢酸に変換するために、酢酸による増殖
阻害が発生し、発酵液中の菌体密度が高くならず、菌体
から抽出できるビタミンＢ12は１ｍｇ／Ｌ程度でその生
産性は低い。そして、永久史郎ら（生物工学会誌、 76
(6)、447-455 、1998）はメタノールを基質とするメタ
ン菌の固定床バイオリアクターを用いて、メタン菌とプ
ロピオン酸菌のビタミンＢ12の生産量との比較を行い、
約１０倍の収量が得たが、主成分がコバラミンの型が少
ないコリノイドであり、この場合にはメタノールとの分
離法が複雑になりビタミンＢ12の回収率が上がらないこ
と、ビタミンＢ12の含有量が少ないので生産コストダウ
ンに結びつかないという問題がある。
【０００４】そこで、この出願の発明は、以上のような
従来技術の問題点を解消し、ビタミンＢ12を高い含有量
と回収率で効率的に生産することのできる新しい方法を
提供することを課題としている。
従来技術の問題点を解消し、ビタミンＢ12を高い含有量
と回収率で効率的に生産することのできる新しい方法を
提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第１には、消化汚泥から
得た中温メタン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培地として馴化を行
い、馴化メタン菌を微量金属要素の無機栄養塩包括担体
上で固定床バイオリアクターにより増殖させ、石炭ガス
およびバイオガスの少くとも１種に水素を加えた混合ガ
スを資化させてメタンに改質させると同時に、菌体外生
成物として発酵液中に存在するコバラミンをシアン化カ
リウムを用いてシアノコバラミンとして回収することを
特徴とするビタミンＢ12の生産方法を提供する。
の課題を解決するものとして、第１には、消化汚泥から
得た中温メタン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培地として馴化を行
い、馴化メタン菌を微量金属要素の無機栄養塩包括担体
上で固定床バイオリアクターにより増殖させ、石炭ガス
およびバイオガスの少くとも１種に水素を加えた混合ガ
スを資化させてメタンに改質させると同時に、菌体外生
成物として発酵液中に存在するコバラミンをシアン化カ
リウムを用いてシアノコバラミンとして回収することを
特徴とするビタミンＢ12の生産方法を提供する。
【０００６】また、第２には、消化汚泥から得た中温メ
タン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培地として馴化を行い、馴化メ
タン菌を微量金属要素含有の限外濾過膜併用懸濁培養リ
アクターにより増殖させ、限外濾過膜の透過液中に含ま
れる細胞外コバラミンをシアン化カリウムを用いてシア
ノコバラミンとして回収し、石炭ガスおよびバイオガス
の少くとも１種に水素を加えた混合ガスを資化させるた
めにメタン菌を限外濾過膜から培養液中に戻して培養す
ることを特徴とするビタミンＢ12の生産方法を提供す
る。
タン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培地として馴化を行い、馴化メ
タン菌を微量金属要素含有の限外濾過膜併用懸濁培養リ
アクターにより増殖させ、限外濾過膜の透過液中に含ま
れる細胞外コバラミンをシアン化カリウムを用いてシア
ノコバラミンとして回収し、石炭ガスおよびバイオガス
の少くとも１種に水素を加えた混合ガスを資化させるた
めにメタン菌を限外濾過膜から培養液中に戻して培養す
ることを特徴とするビタミンＢ12の生産方法を提供す
る。
【０００７】また、この出願の発明は、第３には、上記
方法において微量金属濃度を標準組成の１０〜１０００
倍とする方法を、第４には、水素資化メタン菌の培地の
微量金属塩の濃度のうち、Ｃｏ／Ｆｅ比を標準組成比よ
り１０〜１００倍にする方法を提供する。
方法において微量金属濃度を標準組成の１０〜１０００
倍とする方法を、第４には、水素資化メタン菌の培地の
微量金属塩の濃度のうち、Ｃｏ／Ｆｅ比を標準組成比よ
り１０〜１００倍にする方法を提供する。
【０００８】さらに、この出願の発明は、第５には、石
炭ガスやバイオガスに水素を添加する方法として、固定
床または縣濁型バイオリアクターの底部に多孔性セラミ
ックスを介して陰極部を上部に陽極部を下部に置き、直
流電圧印加し、培養液中の水を電気分解することによっ
て、発生する水素を微量要素強化担体固定床または膜複
合型メタン発酵バイオリアクターへ利用し、酸素を大気
放出するメタン発酵方法を、第６には、菌体外生産物で
あるコバラミンをシアン化カリウムによって、シアノコ
バラミンとして抽出した残液に直流電圧を印加し、電気
分解を行い、これらから得られた水素を一酸化炭素や二
酸化炭素を含む石炭ガスやバイオガスに供給し、膜複合
バイオリアクターや固定床リアクターによってメタネー
ションを行うことを特徴とするガスの改質法を提供す
る。
炭ガスやバイオガスに水素を添加する方法として、固定
床または縣濁型バイオリアクターの底部に多孔性セラミ
ックスを介して陰極部を上部に陽極部を下部に置き、直
流電圧印加し、培養液中の水を電気分解することによっ
て、発生する水素を微量要素強化担体固定床または膜複
合型メタン発酵バイオリアクターへ利用し、酸素を大気
放出するメタン発酵方法を、第６には、菌体外生産物で
あるコバラミンをシアン化カリウムによって、シアノコ
バラミンとして抽出した残液に直流電圧を印加し、電気
分解を行い、これらから得られた水素を一酸化炭素や二
酸化炭素を含む石炭ガスやバイオガスに供給し、膜複合
バイオリアクターや固定床リアクターによってメタネー
ションを行うことを特徴とするガスの改質法を提供す
る。
【０００９】すなわち、この出願の発明は、発明者ら
が、微量要素・無機栄養塩包括担体（特願平９−１４０
１８１、特開平１０−３２７８５０）の開発中にバイオ
ガス中のＣＯ2 （約４０％）をＨ2 の添加によるＣＨ4
化（メタネーション）を試みた実験において、従来の報
告でメタン生成菌以外の菌ではビタミンＢ12の大部分が
菌体中に存在していると言うことであったが、メタネー
ション化（４Ｈ2 ＋ＣＯ 2 →ＣＨ4 ＋２Ｈ2 Ｏ）の実験
においては培養液中に存在するビタミンＢ12が全体量の
７０％になる菌体外溶出が起こり、メタン菌体中には３
０％しかないことがビタミンＢ12の物質収支の計算から
判明したことと、中温メタン菌を水素と二酸化炭素の混
合ガスを基質とする馴化培養で選択培養したメタン菌は
発酵液中から高い濃度のコバラミン（ビタミンＢ12類縁
体）をシアノコバラミンとして抽出可能であるとの知見
を得たことを契機とし、またこれらを踏まえて完成され
ている。
が、微量要素・無機栄養塩包括担体（特願平９−１４０
１８１、特開平１０−３２７８５０）の開発中にバイオ
ガス中のＣＯ2 （約４０％）をＨ2 の添加によるＣＨ4
化（メタネーション）を試みた実験において、従来の報
告でメタン生成菌以外の菌ではビタミンＢ12の大部分が
菌体中に存在していると言うことであったが、メタネー
ション化（４Ｈ2 ＋ＣＯ 2 →ＣＨ4 ＋２Ｈ2 Ｏ）の実験
においては培養液中に存在するビタミンＢ12が全体量の
７０％になる菌体外溶出が起こり、メタン菌体中には３
０％しかないことがビタミンＢ12の物質収支の計算から
判明したことと、中温メタン菌を水素と二酸化炭素の混
合ガスを基質とする馴化培養で選択培養したメタン菌は
発酵液中から高い濃度のコバラミン（ビタミンＢ12類縁
体）をシアノコバラミンとして抽出可能であるとの知見
を得たことを契機とし、またこれらを踏まえて完成され
ている。
【００１０】
【発明の実施の形態】この出願の発明は上記のとおりの
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【００１１】まず、この出願の発明方法においては、基
本的には、 １）消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培
地として馴化を行い、 ２）馴化メタン菌を、微量金属要素の無機栄養塩包括担
体上での固定床バイオリアクターにより増殖させ、 ３）石炭ガス、バイオガスに水素を加えた混合ガスを資
化させメタンに改質させると同時に、 ４）菌体外生成物として発酵液中に存在するコバラミン
をシアン化カリウムを用いてシアノコバラミン、すなわ
ちビタミンＢ12として回収する。
本的には、 １）消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培
地として馴化を行い、 ２）馴化メタン菌を、微量金属要素の無機栄養塩包括担
体上での固定床バイオリアクターにより増殖させ、 ３）石炭ガス、バイオガスに水素を加えた混合ガスを資
化させメタンに改質させると同時に、 ４）菌体外生成物として発酵液中に存在するコバラミン
をシアン化カリウムを用いてシアノコバラミン、すなわ
ちビタミンＢ12として回収する。
【００１２】この方法では、たとえば、前記包括担体に
おいて、微量金属濃度を従来の１０〜１０００倍に高め
ることが有効である。そして、また、限外ろ過膜を併設
した膜複合型バイオリアクターにおける懸濁培養等にお
いても微量金属塩濃度と栄養塩濃度を従来より、１０〜
１０００倍高くすることが有効である。この限外ろ過膜
併用縣濁培養については、この発明では、前記のよう
に、消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培
地として馴化を行い、馴化メタン菌を微量金属要素含有
の限外濾過膜併用懸濁培養リアクターにより増殖させ、
限外濾過膜の透過液中に含まれる細胞外コバラミンをシ
アン化カリウムを用いてシアノコバラミンとして回収
し、石炭ガスおよびバイオガスの少くとも１種に水素を
加えた混合ガスを資化させるためにメタン菌を限外濾過
膜から培養液中に戻して培養するビタミンＢ12の生産方
法が提供されることになる。
おいて、微量金属濃度を従来の１０〜１０００倍に高め
ることが有効である。そして、また、限外ろ過膜を併設
した膜複合型バイオリアクターにおける懸濁培養等にお
いても微量金属塩濃度と栄養塩濃度を従来より、１０〜
１０００倍高くすることが有効である。この限外ろ過膜
併用縣濁培養については、この発明では、前記のよう
に、消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／ＣＯ2 を培
地として馴化を行い、馴化メタン菌を微量金属要素含有
の限外濾過膜併用懸濁培養リアクターにより増殖させ、
限外濾過膜の透過液中に含まれる細胞外コバラミンをシ
アン化カリウムを用いてシアノコバラミンとして回収
し、石炭ガスおよびバイオガスの少くとも１種に水素を
加えた混合ガスを資化させるためにメタン菌を限外濾過
膜から培養液中に戻して培養するビタミンＢ12の生産方
法が提供されることになる。
【００１３】以上のいずれの方法においても、この発明
では、特にＣｏ／Ｆｅの比率を１０〜１００倍大きくす
る培地の部分的な改変によって、培養塩中のコバラミン
の濃度を高めることができる。従って、この出願の発明
はＣＯ2 やＣＯの多い石炭ガスやバイオガスの１００％
ＣＨ4 化を図るメタネーションによる石炭ガスやバイオ
ガス組成の改質を行うと同時にこの培養液からシアン化
カリウムを用いてシアノコバラミン（ビタミンＢ12）化
することにより、ビタミンＢ12の回収は従来の菌体から
の回収法に比べ非常に簡素化され、ビタミンＢ12の濃度
もプロピオン酸菌に比べ、５０〜１００倍となり、メタ
ノール資化メタン菌（永井史郎：１９９６，生物工学会
誌 74(6)， 447-455）からの回収の２−１０倍に達し、
Ｖ．Ｂ12の製造コストを極めて低くできる。
では、特にＣｏ／Ｆｅの比率を１０〜１００倍大きくす
る培地の部分的な改変によって、培養塩中のコバラミン
の濃度を高めることができる。従って、この出願の発明
はＣＯ2 やＣＯの多い石炭ガスやバイオガスの１００％
ＣＨ4 化を図るメタネーションによる石炭ガスやバイオ
ガス組成の改質を行うと同時にこの培養液からシアン化
カリウムを用いてシアノコバラミン（ビタミンＢ12）化
することにより、ビタミンＢ12の回収は従来の菌体から
の回収法に比べ非常に簡素化され、ビタミンＢ12の濃度
もプロピオン酸菌に比べ、５０〜１００倍となり、メタ
ノール資化メタン菌（永井史郎：１９９６，生物工学会
誌 74(6)， 447-455）からの回収の２−１０倍に達し、
Ｖ．Ｂ12の製造コストを極めて低くできる。
【００１４】次に添付図面に従い、この出願の発明につ
いてさらに説明する。図１は中温メタン菌を水素８０
％、二酸化炭素２０％のガスを基質として液体状の標準
合成培地を用いて十分馴化したメタン菌を、同じ中温
（３５℃〜３６℃）で、栄養塩や微量金属塩を従来の１
０〜１０００倍に高めた無機栄養塩包括担体（特願平９
−１４０１８１、特開平１０−３２７８５０、微量要素
・無機栄養塩類拡散型菌体培養担体）を用いて連続培養
した時のメタン菌体密度の増加を示したものである。メ
タン菌体密度が２６ｇ−ｄｒｙ／Ｌの時ビタミンＢ12の
濃度は１８５ｍｇ／Ｌに達した。これはプロピオン酸菌
による方法の５０〜１００倍であった。
いてさらに説明する。図１は中温メタン菌を水素８０
％、二酸化炭素２０％のガスを基質として液体状の標準
合成培地を用いて十分馴化したメタン菌を、同じ中温
（３５℃〜３６℃）で、栄養塩や微量金属塩を従来の１
０〜１０００倍に高めた無機栄養塩包括担体（特願平９
−１４０１８１、特開平１０−３２７８５０、微量要素
・無機栄養塩類拡散型菌体培養担体）を用いて連続培養
した時のメタン菌体密度の増加を示したものである。メ
タン菌体密度が２６ｇ−ｄｒｙ／Ｌの時ビタミンＢ12の
濃度は１８５ｍｇ／Ｌに達した。これはプロピオン酸菌
による方法の５０〜１００倍であった。
【００１５】また、図２は、従来法の１０倍の微量金属
濃度の合成培地に水素８０％二酸化炭素２０％を基質と
して吹き込み、懸濁培養液中の菌体内Ｖ．Ｂ12と菌対外
のＶ．Ｂ12の割合を調べたところ、それぞれ３０％と７
０％になっていることが判り、微量要素・栄養塩包括担
体を用いる菌体外溶出ビタミンＢ12を分離する方が効率
的生産が可能となると考えられる。
濃度の合成培地に水素８０％二酸化炭素２０％を基質と
して吹き込み、懸濁培養液中の菌体内Ｖ．Ｂ12と菌対外
のＶ．Ｂ12の割合を調べたところ、それぞれ３０％と７
０％になっていることが判り、微量要素・栄養塩包括担
体を用いる菌体外溶出ビタミンＢ12を分離する方が効率
的生産が可能となると考えられる。
【００１６】そして、図３は二酸化炭素濃度４０％〜６
０％、水素濃度６０％の混合ガスを基質として微量要素
・栄養塩包括担体中の微量元素のコバルトと鉄との比率
をバラメータとしてバイオリアクタを運転し、シアノコ
バラミンの濃度を示したものである。コバラミンはビタ
ミンＢ12の類縁体であり、コバルト要求性が高いことが
わかる。
０％、水素濃度６０％の混合ガスを基質として微量要素
・栄養塩包括担体中の微量元素のコバルトと鉄との比率
をバラメータとしてバイオリアクタを運転し、シアノコ
バラミンの濃度を示したものである。コバラミンはビタ
ミンＢ12の類縁体であり、コバルト要求性が高いことが
わかる。
【００１７】図４は、炭酸ガスバイオガスに水素を流加
する方法としてバイオガスリアクターで多孔質セラミッ
クス１をリアクター２の底部に置き、その下とリアクタ
ー２の最下部の液中に正極１０に相当する金属極（チタ
ン、鉄）を置き、多孔質セラミックス１の真上の散気ノ
ズル５の真上に白金又はチタン製の陰極４電極板を置
き、電圧２０〜１００Ｖを印加する。これによって水素
が陰極４の板に、酸素は正極１０の電極板上に発生する
が酸素放出部９を設けてブロアＢ２により大気に拡散さ
れる。多孔質セラミックス１の間隙のサイズは発生した
酸素の気泡の直径より１／２０〜１／１００に小さくし
ておき、ブロアによって常に大気圧より高い圧力にして
おけば、電気分解により発生した酸素を多孔質セラミッ
クス１を通してリアクター２内に侵入することはないの
で、バイオリアクター内の絶対嫌気性が保持できる。担
体充填槽３は微量要素・包括担体を固定床になるように
リアクター２に組み込んである。この容積は有効容積の
３０〜６０％として充填している。石炭ガスやバイオガ
スは１３の圧力検出制御器の指示によりバイオガス又は
石炭ガス送入管８から入るが、電磁弁１１と１２の開操
作によりＢ１のブロアの動作で循環し、二酸化炭素濃度
が低下し、ＣＨ4 濃度が高くなると２０のガス濃度検出
制御器の指示で電磁弁６が開になり、７のガスホルダー
にメタンを送気する。バイオリアクター２内圧力が低下
した段階で電磁弁６と１２が閉操作となり、バイオガス
又は石炭ガス送入管８から新しくガスが供給される。
する方法としてバイオガスリアクターで多孔質セラミッ
クス１をリアクター２の底部に置き、その下とリアクタ
ー２の最下部の液中に正極１０に相当する金属極（チタ
ン、鉄）を置き、多孔質セラミックス１の真上の散気ノ
ズル５の真上に白金又はチタン製の陰極４電極板を置
き、電圧２０〜１００Ｖを印加する。これによって水素
が陰極４の板に、酸素は正極１０の電極板上に発生する
が酸素放出部９を設けてブロアＢ２により大気に拡散さ
れる。多孔質セラミックス１の間隙のサイズは発生した
酸素の気泡の直径より１／２０〜１／１００に小さくし
ておき、ブロアによって常に大気圧より高い圧力にして
おけば、電気分解により発生した酸素を多孔質セラミッ
クス１を通してリアクター２内に侵入することはないの
で、バイオリアクター内の絶対嫌気性が保持できる。担
体充填槽３は微量要素・包括担体を固定床になるように
リアクター２に組み込んである。この容積は有効容積の
３０〜６０％として充填している。石炭ガスやバイオガ
スは１３の圧力検出制御器の指示によりバイオガス又は
石炭ガス送入管８から入るが、電磁弁１１と１２の開操
作によりＢ１のブロアの動作で循環し、二酸化炭素濃度
が低下し、ＣＨ4 濃度が高くなると２０のガス濃度検出
制御器の指示で電磁弁６が開になり、７のガスホルダー
にメタンを送気する。バイオリアクター２内圧力が低下
した段階で電磁弁６と１２が閉操作となり、バイオガス
又は石炭ガス送入管８から新しくガスが供給される。
【００１８】図５は、コバラミンを含む発酵液を１７の
電気分解装置によって分解し、水素のみをバイオリアク
ター２に供給し、担体充填槽３の固定床に生息している
メタン菌によってメタネーションがなされ、バイオガス
又は石炭ガス送入管８から供給される二酸化炭素が電気
分解装置１７より供給する水素によってメタンとなる。
バイオリアクター内のメタン濃度が上昇し、１００％に
近くなったとき、２０のガス検出制御器で６のバルブを
開き、７のガスホルダにメタンを送気する。バイオリア
クター内の圧力が低下した段階で電磁弁６と１２が閉操
作となり、１１の電磁弁の開操作により、バイオガス又
は石炭ガス送入管８から新しくガスが供給される。この
ように図４、５は共にガスを基質とする場合には半連続
操作になる。一方、液の方にはコバラミン濃度が上昇す
るので、１５又は１６のドレイン弁でこの濃度を調べな
がら、最大濃度に達した時に液を一定量引き抜き、この
液からビタミンＢ12を回収する。液の引き抜きは８から
新規なガスの供給のもとにドレイン弁１５、又は１６を
使用して引き抜き、バイオリアクター２内に酸素の浸入
がないような操作手順で行い、その後図４、５の培地用
液供給ノズル２１よりポンプを用いて培地溶液を供給す
る。
電気分解装置によって分解し、水素のみをバイオリアク
ター２に供給し、担体充填槽３の固定床に生息している
メタン菌によってメタネーションがなされ、バイオガス
又は石炭ガス送入管８から供給される二酸化炭素が電気
分解装置１７より供給する水素によってメタンとなる。
バイオリアクター内のメタン濃度が上昇し、１００％に
近くなったとき、２０のガス検出制御器で６のバルブを
開き、７のガスホルダにメタンを送気する。バイオリア
クター内の圧力が低下した段階で電磁弁６と１２が閉操
作となり、１１の電磁弁の開操作により、バイオガス又
は石炭ガス送入管８から新しくガスが供給される。この
ように図４、５は共にガスを基質とする場合には半連続
操作になる。一方、液の方にはコバラミン濃度が上昇す
るので、１５又は１６のドレイン弁でこの濃度を調べな
がら、最大濃度に達した時に液を一定量引き抜き、この
液からビタミンＢ12を回収する。液の引き抜きは８から
新規なガスの供給のもとにドレイン弁１５、又は１６を
使用して引き抜き、バイオリアクター２内に酸素の浸入
がないような操作手順で行い、その後図４、５の培地用
液供給ノズル２１よりポンプを用いて培地溶液を供給す
る。
【００１９】これら図４および図５に例示した方法、装
置は、この発明の第１ないし第４のいずれかの方法の実
施において有用となる。次にこの発明の実施例を説明す
る。
置は、この発明の第１ないし第４のいずれかの方法の実
施において有用となる。次にこの発明の実施例を説明す
る。
【００２０】
【実施例】＜１＞従来法の１０倍の微量要素濃度のう
ち、そこに塩化コバルトの濃度を上昇させた回分式懸濁
培養による実験でＣＯ2 ２０％、Ｈ2 ８０％の合成ガス
を基質とした場合、培養液中のビタミンＢ12の濃度は４
８時間後に２５．２ｍｇ／Ｌとなった。従来のプロピオ
ン酸菌から得られたビタミンＢ12の濃度の文献値は０．
５〜１ｍｇ／Ｌであったので、この発明の方法は、ビタ
ミンＢ12の収量の高いことと、シアノコバラミンが菌体
外に溶出して培養液中からの回収が容易であることを確
認した。 ＜２＞従来法の１０００倍の濃度をもつ溶液と微量要素
・栄養包括固定担体に閉じ込めたものを５Ｌの容の固定
床バイオリアクター充填し、ＣＯ2 ４０％、ＣＨ 4 ６０
％のバイオガス中に、培養液を電解法によって水素を連
続供給し、バイオガスの改質連続運転を行い、９８−９
９％のＣＨ4 に改質できた。また、同時に培養液中のビ
タミンＢ12の濃度は１８０ｍｇ／Ｌに達した。これはプ
ロピオン酸菌による方法の５０−１００倍であり、生産
速度も２５−５０倍であった。
ち、そこに塩化コバルトの濃度を上昇させた回分式懸濁
培養による実験でＣＯ2 ２０％、Ｈ2 ８０％の合成ガス
を基質とした場合、培養液中のビタミンＢ12の濃度は４
８時間後に２５．２ｍｇ／Ｌとなった。従来のプロピオ
ン酸菌から得られたビタミンＢ12の濃度の文献値は０．
５〜１ｍｇ／Ｌであったので、この発明の方法は、ビタ
ミンＢ12の収量の高いことと、シアノコバラミンが菌体
外に溶出して培養液中からの回収が容易であることを確
認した。 ＜２＞従来法の１０００倍の濃度をもつ溶液と微量要素
・栄養包括固定担体に閉じ込めたものを５Ｌの容の固定
床バイオリアクター充填し、ＣＯ2 ４０％、ＣＨ 4 ６０
％のバイオガス中に、培養液を電解法によって水素を連
続供給し、バイオガスの改質連続運転を行い、９８−９
９％のＣＨ4 に改質できた。また、同時に培養液中のビ
タミンＢ12の濃度は１８０ｍｇ／Ｌに達した。これはプ
ロピオン酸菌による方法の５０−１００倍であり、生産
速度も２５−５０倍であった。
【００２１】以上より、実施例の具体的作用と特有の効
果をまとめると次のとおりである。 １．微量金属塩を強化した培養液からビタミンＢ12を回
収し、菌体そのものからビタミンＢ12を回収するもので
はないので高密度の菌体の維持が可能となり、菌体外生
産物であるコバラミンを従来法よりはるかに超えて回収
し、ビタミンＢ 12の収率を高くすることができる。
果をまとめると次のとおりである。 １．微量金属塩を強化した培養液からビタミンＢ12を回
収し、菌体そのものからビタミンＢ12を回収するもので
はないので高密度の菌体の維持が可能となり、菌体外生
産物であるコバラミンを従来法よりはるかに超えて回収
し、ビタミンＢ 12の収率を高くすることができる。
【００２２】２．水素の供給は当該バイオリアクター中
の溶液そのものを電解法により供給できるので、バイオ
ガスや石炭ガスの改質ならびに高エネルギー化が達成で
きる。
の溶液そのものを電解法により供給できるので、バイオ
ガスや石炭ガスの改質ならびに高エネルギー化が達成で
きる。
【００２３】３．ビタミンＢ12の回収法はシアン化カリ
ウムを用いることでシアノコバラミンとしての回収が単
純化され、ビタミンＢ12の製造コストを更に低くするこ
とができる。
ウムを用いることでシアノコバラミンとしての回収が単
純化され、ビタミンＢ12の製造コストを更に低くするこ
とができる。
【００２４】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、高い回収率と、高い含有量で、従来に比
べてはるかに効率的にビタミンＢ12の生産が可能とされ
る。
発明によって、高い回収率と、高い含有量で、従来に比
べてはるかに効率的にビタミンＢ12の生産が可能とされ
る。
【図１】メタン菌体密度の増加を例示した図である。
【図２】菌体内ビタミンＢ12と菌体外ビタミンＢ12の割
合を例示した図である。
合を例示した図である。
【図３】Ｃｏ／Ｆｅ比とシアノコバラミン密度との関係
を例示した図である。
を例示した図である。
【図４】バイオリアクターの構成例を示した図である。
【図５】バイオリアクターの別の構成例を示した図であ
る。
る。
１ 多孔質セラミックス ２ リアクター ３ 担体充填槽 ４ 陰極 ５ 散気ノズル ６ 電磁弁 ７ ガスホルダー ８ バイオガス又は石炭ガス送入管 ９ 酸素放出部 １０ 正極 １１ 電磁弁 １２ 電磁弁 １３ 圧力検出制御器 １４ 逆止弁 １５ ドレイン弁 １６ ドレイン弁 １７ 電気分解装槽 １８ 限外濾過膜ユニット １９ 圧力制御電磁弁 ２０ ガス濃度検出制御器 ２１ 培地用液供給ノズル
Claims (6)
- 【請求項１】 消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／
ＣＯ2 を培地として馴化を行い、馴化メタン菌を微量金
属要素の無機栄養塩包括担体上で固定床バイオリアクタ
ーにより増殖させ、石炭ガスおよびバイオガスの少くと
も１種に水素を加えた混合ガスを資化させてメタンに改
質させると同時に、菌体外生成物として発酵液に中存在
するコバラミンをシアン化カリウムを用いてシアノコバ
ラミンとして回収することを特徴とするビタミンＢ12の
生産方法。 - 【請求項２】 消化汚泥から得た中温メタン菌をＨ2 ／
ＣＯ2 を培地として馴化を行い、馴化メタン菌を微量金
属要素含有の限外濾過膜併用懸濁培養リアクターにより
増殖させ、限外濾過膜の透過液中に含まれる細胞外コバ
ラミンをシアン化カリウムを用いてシアノコバラミンと
して回収し、石炭ガスおよびバイオガスの少くとも１種
に水素を加えた混合ガスを資化させるためにメタン菌を
限外濾過膜から培養液中に戻して培養することを特徴と
するビタミンＢ12の生産方法。 - 【請求項３】 微量金属濃度を標準組成の１０〜１００
０倍とする請求項１または２の方法。 - 【請求項４】 水素資化メタン菌の培地の微量金属塩の
濃度のうち、Ｃｏ／Ｆｅ比を標準組成比より１０〜１０
０倍にする請求項１または２の方法。 - 【請求項５】 固定床または縣濁型バイオリアクターの
底部に多孔性セラミックスを介して陰極部を上部に陽極
部を下部に置き、直流電圧印加し、培養液中の水を電気
分解することによって、発生する水素を微量要素強化担
体固定床または膜複合型メタン発酵バイオリアクターへ
利用し、酸素を大気放出することを特徴とするメタン発
酵方法。 - 【請求項６】 菌体外生産物であるコバラミンをシアン
化カリウムによってシアノコバラミンとして抽出した残
液に直流電圧を印加し、電気分解を行い、これらから得
られた水素を一酸化炭素や二酸化炭素を含む石炭ガスや
バイオガスに供給し、膜複合バイオリアクターや固定床
リアクターによってメタネーションを行うことを特徴と
するガスの改質法。
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|---|---|
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| DE102007029102A1 (de) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Tilco Biochemie Gmbh | Präparat zur Optimierung der Methangas-Bildung in Biogasanlgen |
| JP2013542710A (ja) * | 2010-04-27 | 2013-11-28 | キベルディ インコーポレイテッド | 無機炭素源および／またはｃ１炭素源から有用有機化合物への非光合成炭素の回収および変換のための酸水素微生物の使用 |
| DE102013001689A1 (de) | 2013-01-31 | 2014-07-31 | Waldemar E. Reule | Verfahren zur Erzeugung von Biomethan |
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|---|---|---|---|---|
| DE102007002009A1 (de) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Salvetzki, Ralf, Dr. | Verfahren zur biologischen Gewinnung von Methan |
| DE502007006699D1 (de) | 2006-12-11 | 2011-04-21 | Ralf Salvetzki | Verfahren zur biologischen Erzeugung von Methan |
| US20130149755A1 (en) | 2008-11-06 | 2013-06-13 | Kiverdi ,Inc. | Use of oxyhydrogen microorganisms for non-photosynthetic carbon capture and conversion of inorganic and/or c1 carbon sources into useful organic compounds |
| JP5956927B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2016-07-27 | キベルディ インコーポレーテッドＫｉｖｅｒｄｉ， Ｉｎｃ． | 二酸化炭素および／または他の無機炭素源の有機化合物への化学合成固定のために化学合成独立栄養微生物を利用する生物学的および化学的プロセス、および付加的有用生成物の産出 |
| PL3070170T3 (pl) * | 2010-01-14 | 2019-02-28 | Lanzatech New Zealand Limited | Fermentacja CO<sub>2</sub> z zastosowaniem potencjału elektrycznego |
| KR20130000412A (ko) * | 2010-04-26 | 2013-01-02 | 독립행정법인 산업기술종합연구소 | 기체 분리 장치의 운전 방법 |
| MD4156C1 (ro) * | 2011-06-02 | 2012-10-31 | Государственный Университет Молд0 | Instalaţie pentru obţinerea metanului şi a adaosului furajer |
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| US9157058B2 (en) | 2011-12-14 | 2015-10-13 | Kiverdi, Inc. | Method and apparatus for growing microbial cultures that require gaseous electron donors, electron acceptors, carbon sources, or other nutrients |
| EP3152286B1 (en) | 2014-06-09 | 2020-01-22 | Stepan Company | Detergents for cold-water cleaning |
| JP6600361B2 (ja) | 2015-01-08 | 2019-10-30 | ステパン カンパニー | 冷水洗濯洗剤 |
| CA3017799A1 (en) | 2016-03-19 | 2017-09-28 | Kiverdi, Inc. | Microorganisms and artificial ecosystems for the production of protein, food, and useful co-products from c1 substrates |
| EA201891926A1 (ru) | 2017-02-03 | 2019-04-30 | Киверди, Инк. | Микроорганизмы и искусственные экосистемы для производства белка, продуктов питания и полезных побочных продуктов из субстратов c1 |
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