JP2002513557A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 固体発酵槽及び固体発酵のための手順
【特許請求の範囲】
【請求項１】 − 空気も水も横方向に通過できないような形で容器の壁に連結され互いに重ねて配置された空気及び水を透過する少なくとも２つのモジュールベース（４）を有する、モジュール発酵槽であること、
− 培養されるべき微生物のためモジュールベース（４）上に培養基質（５）が位置設定されていること、
− 全てのモジュールベース（４）の下に冷却ユニット（６）が取付けられていること及び
− フタ（１）で閉鎖されること
を特徴とする固体発酵槽。
【請求項２】 接種材料用の少なくとも１つのオリフィス（３）を伴う、独自の筒形、卵形、矩形又は異なる角度をもつコンテナであることを特徴とする、請求項１に記載の発酵槽。
【請求項３】 それぞれのモジュールベースを通って培養基質内へと冷却装置から高い熱伝導率をもつ金属プレートが突出していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発酵槽。
【請求項４】 − コンテナ上又は発酵槽のフタ又は底面内にある給水源（８），発酵槽底面上の空気取入口（７）そして排水口（９）が存在していること、及び
− 空気出口（２）のためのオリフィスがフタ（１）の上に存在していること、
− 培養基質（５）が充てんされたモジュールベース（４）が互いに連結して配置され、それらのための異なる形状のリング又は装置（１１）がモジュールベース（４）を支持するためにコンテナの内部に取りつけられ、これらの装置には耐熱シール（１０）が具備され、モジュールベースは、培養基質の層の厚みに左右される高さをもつ縁部（１２）を有していること、又
− 発酵層の外側にある冷却水の排出及び供給用パイプ（１４）を伴う急速軸継手（１３）を介して、冷却装置（６）が連結されていること、を特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発酵槽。
【請求項５】 フタの中に接種材料用オリフィス、及び必要とあらば単独モジュールベースの間に配置された接種用のさらなるオリフィスを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発酵槽。
【請求項６】 − モジュールとして役立ち、しかも第１のコンテナが発酵槽底面上で下から支持され最後のコンテナがフタ（１）で閉じられるような形で互いの上に配置されている複数の円筒形、卵形又は角柱形コンテナを収納しており、コンテナは耐熱シール（１５）で互いに密封され外部リング（１６）が具備されていること、
− コンテナの各々の中に空気及び水を透過させるベース（４）が存在し、そこに培養基質（５）が位置設定され、その下に冷却装置（６）があり、この装置は、発酵槽の外側にある冷却液用の流入及び流出パイプ（１４）と軸継手（１７）を用いて連結されていること、
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発酵槽。
【請求項７】 培養基質が、栄養溶液が添加された多孔質粒状物であるか又は天然の粒状材料、例えば、穀物、フスマペレット又は砂糖製造からの廃棄物であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発酵槽。
【請求項８】 少なくとも最も下のモジュールベース上に加湿層、例えば、極めて高い細孔容積をもつ給水能力のある粒状材料が存在することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発酵槽。
【請求項９】 発酵槽内の複数のモジュールベース内にある培養基質が、例えば、充てん中と同様排出中も全ての層が均等に流されるような形で及び十分な量で胚芽が添加される発酵槽内に水を充てんすることによって増殖される微生物で均等に接種され、比較的低い空気量により完全に流され、そして、その最適温度は、それぞれの培養手順用の冷却システムを用いて調整されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の発酵槽を用いた固体発酵方法。
【請求項１０】 反応熱全体が培養基質から排出されるような形で培養基質の容積に応じて冷却能力を寸法決定することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】 前記冷却装置（６）が、当該冷却装置（６）が前記培養基質の層の中央に置かれるように、前記モジュールベースの上に又はそれに平行して所定の距離をもって置かれる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発酵槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特に大容積の固体発酵槽ならびに固体発酵のための手順に関する。
【０００２】
技術の現状
液内又は固体発酵は、微生物自体又は代謝生成物又は微生物改質基質を分離する目的で微生物の大量培養のために用いられている（例えば食品加工産業で）。今日液内発酵槽（液体栄養素基質を伴う発酵槽）はすでに最大２０万リットルの容量を備えて製造されているが、一方、さらに長期間にわたり外来性の微生物による汚染の無い状態に保つことが可能でしかも同時に培養ケアに関し最適なレベルを可能にするような、経済的に意味のある容積をもつ固体発酵槽（固体栄養素基質を伴う発酵槽）を構築することはいまだに達成されていない。しかしながら、或る種の糸状真菌は、そこで発達し胞子形成できるようにする表面構造を必要としている。あらゆる外来性汚染を回避する糸状真菌の産生のための最大の発酵槽は、フランスのＩＮＲＡにあり（Durand１９９７，口頭での伝達）、５０リットルの容量をもつ。しかしながらこの発酵槽の容量は、例えば生物学的農薬として使用可能な真菌胞子の経済的生産には全く不充分なものである。
【０００３】
固体発酵（ＳＳＦ）は、遊離水相の無い規定の気相内の固体基質上における（通常は真菌である）微生物の成長として定義づけされる。ＳＳＦは、旧世界の東洋、アジア及びアフリカのいくつかの領土において、発酵食品、酵素製品（コウジ）又は食用キノコの生産のためにすでに使用されていた。西洋諸国における研究努力の焦点は、１９４０年以降液中発酵にあてられており、一方ＳＳＦは有機廃棄物の再加工のためのみに使用されていた。しかしながら、数多くの機関及び企業が近年になって、液中発酵に比べていくつかの利点があることからＳＳＦに関心を示している。液中発酵に比べた利点とは、以下のようなものである：
− 酵素、芳香物質、芳香族物質及び着色用物質ならびに薬学的に活性な物質といったような、二次的代謝産物の有効な産生の可能性；
− 農薬中の生物学的作用物質としての微生物の産生の可能性；
− 食料及び飼料からの毒素又はその他の有害な物質の除去又はその中のタンパク質又はビタミンの富化。
【０００４】
基本的に、固体発酵の段階としては次の６段階がある：
１．トレイ式生体化学反応器
２．充てん床式生体化学反応器
３．回転ドラム式生体化学反応器
４．スイング式固体生体化学反応器
５．撹拌容器式生体化学反応器
６．空気固体流動床生体化学反応器。
【０００５】
発酵させるべき基質が専用コンテナ内に平坦に展延させられていて、この理由で特別に空調されている室内でインキュベートされる第１のタイプ（トレイ式生体化学反応器）（「コウジ」−Raum, Ramana Murthy, M.V.; Karanth, N.G.; Raghava Rao, K.S.M.S.: Advance in Applied Microbiology ３８（１９９３），９９−１４７）は、大量の製品を生産するために使用できるが、この方法による外来細菌によるわずかな汚染を無視することが可能でなくてはならない。その上、反応器及び方法は、スペース及び労働集約度のきわめて高いものである。発酵された基質はコンテナ内部を手で移動させなくてはならない。これは競合力が低い真菌胞子の種の大量生産には適当ではない。
【０００６】
「充てん式床生体化学反応器」においては、閉鎖コンテナ内に入った水分の多い粒状基質に微生物が接種され、この微生物はその中で、基質を動かすことなく発達する。この目的では、基質は空気により常時灌流されなくてはならない。最初から大量の基質の使用を不可能にする以下のような問題が発生する：
１．微生物は熱を発生して（１時間１kgの乾燥重量あたり３００kJ，Saucedo-Castaneda, G.; Gutierrez-Rojas, M.; Bacquet, G.; Raimbault, M.; Viniegra-Gonzalez, G.; Biotechnologie 及び Bioengeniering ３５（１９９０），８０２−８０８），この熱は、コンテナの外壁を通してか又は空気循環（蒸発低温）の増強を通して放出され得る。コンテナの容積が大きい場合、これは不可能である。微生物は、熱放出の増加に伴ってその成長を減速し、最終的に壊死する。
２．恒常的曝気により基質が乾燥し切ってしまう。従って、これによってひき起こされる「喪失」は、空気流路を作り出す。これらが存在することによって、もはや基質の均等な曝気は保証され得なくなる。基質の漸進的な乾燥は同じく、微生物の成長劣化を導く。
【０００７】
「回転ドラム式生体化学反応器」は、水平方向に配分され旋回させられる円筒形コンテナで構成されている。コンテナは、その容積の３分の１以下まで、粒状培養基質が充てんされ、ここで微生物が成長する。微生物の成長によって生成された熱は、コンテナの部分的に冷却されたシェルにより大幅に消散され得る。これは、シリンダの低速回転中に起こり、その結果、基質は何度もシェルと接触することになりそれに対し熱を放出することができるようになる。しかしながら、この方法には、移動する基質の内部でせん断力が作用し、特に発達中の真菌構造の破壊を導く（菌糸体、胞子のう、子実体）。こうして、例えば、多くの真菌にとって最初から高い胞子収量という最終目的を獲得することは不可能である。このタイプの発酵槽では、基質から水を蒸発させる必要がないことから（蒸発低温が不要である）、水分の多い空気での曝気により、干上りの問題は大部分が解決される。その上、スプレーノズルにより基質の加湿が達成でき、これも又運動を通して自由水の優れた分布を提供する。
【０００８】
しかしながら大量の培養基質は、このタイプの発酵槽において次のようなその他の問題点を導く：
１．大型発酵槽の設計は、きわめてコストが高くつく。
２．発酵槽の連続的な動きは、水分の多い基質の塊状化をもたらす可能性がある。
【０００９】
３．外部との境界面が必要であり（空気取入れ口及び空気出口、給水源）、これは発酵槽の回転による外来細菌での汚染の源となり易い。
「回転ドラム式生体化学反応器」と類似した発酵槽は「スイング式固体生体化学反応器」であり、唯一の相異点は、基質の混合がここでは回転運動によってではなく振とう運動によってひき起こされるということにある。その他に関しては、すでに言及した同じ利点及び欠点があてはまる。しかしながら、このタイプの発酵槽については、複雑な振とう機構の構造のために１００kgを上回る充てん済みコンテナの重量はほぼ許容不可能であることから、付加的な容積制限が適用される。
【００１０】
「撹拌容器式生体化学反応器」は、内部で運動する撹拌器を伴う閉鎖タンクとして記述することができる。大量の基質の使用についての問題点は、しかし、その構造内に破壊をひき起こすことなく大量の基質を均等に移動させることはもはや不可能なため、このタイプの反応器にとって大量使用の問題は不可避である。 微生物のための培養基質は、「空気固体流動床生体化学反応器」では流動床内につねに保持され、このため比較的大容積の反応器室が必要となる。流動床を上に保つのに必要な空気は、循環内に導かれる。空気は、正確に計算された含水量で保持されなくてはならない。この手順は、流動床を上に保つため大量のエネルギーを必要とする。すでに実施されたＡｉＦプロジェクト（Bahr, d.; Menner, M,; BIOforum １８（１９９５），１６−２１）において、酵母細胞の培養が流動床の中で可能であることを実証することができた。
【００１１】
しかしながら、このことは、液中発酵に比べかなり小さな収量で比較的小規模でしか達成されていない。この技術を用いた数週間にわたる大量の粒状培養基質（１バッチにつき１００kg以上）上での糸状真菌の培養は、高いコストでしか可能でなく、これは論外である。
その他の技術的現状の発酵槽は、それで経済的に収益性ある量の真菌胞子を得るには小さすぎるか（EP-A1-０６８３８１５及び ER ８５．０８５５５）、又は、充分な発酵槽容量を得るために、比較的長い時間にわたる外来細菌での培養基質の汚染を排除することは不可能である（DE ４４０６６３２ ＣＩ）。
【００１２】
かくして、本発明の課題は、大型発酵槽内の競合力低いの微生物のＳＳＦを経済的に応用できるようにする大容積ＳＳＦ発酵槽を開発し固体発酵手順を提供することにあった。
それには、以下のことを行なわなくてはならない：
１．発酵槽の外来性汚染を避けること（発酵プロセス全体にわたる無菌条件の保持）。
【００１３】
２．（空気流の増大及び蒸発低温を使用することによる）基質の干上り無く、真菌代謝によりひき起こされる熱を放出すること。
３．発酵槽内のせん断力の発生を回避すること（培養基質の移動無し）及び
４．均等な曝気（干上りを回避する）及び基質温度の制御を保証すること。
本発明は、クレームに従って実施される。本発明に従うと、この課題は、少なくとも５リットル、好ましくは５００リットルから１０００リットル、しかもそれ以上の容量をも可能にするモジュール発酵槽によって解決された。全体的構造は、必要とあらば空気出口２ならびに発酵槽の接種用オリフィスが具備されていてよいフタ１によって上面が閉鎖可能である円筒形又は卵形の容器（図１）から成る。
【００１４】
空気及び水を通さないシェルとして構成されている容器は、階層状に配置され空気及び蒸気が透過でき、培養すべき微生物のための培養基質５を取り上げるためのものであるモジュールベース４を収納している。
培養基質は、培養しなくてはならない微生物のそれぞれの栄養素必要条件に従って異なる材料で構成されている。この材料は、好ましくは、空気に対する充分な透過性を保証するため粒状構造を有している。例えば、これは、穀物、ふすまペレート又はその他の有機廃棄物製品つまり砂糖製造からの廃棄物又は栄養素溶液が浸漬された粒状物で構成されていてよい。
【００１５】
階層数は、培養すべき微生物の培養必要条件ならびに発酵槽全体の点検しやすさによって左右される。階層数が多すぎると、培養基質の上部層内の微生物の成長（以下参照）に必要な酸素供給が妨害される可能性がある。非常に多くの階層は、発酵槽の点検の簡易性も損なう。しかしながら、本発明に従うと、２０以上の階層を発酵槽内に取りつけることが可能である。
【００１６】
モジュールベースは、空気も水もそれらを通過して横方向に流出し得ないような形で、容器の壁に連結されている。モジュールベースの間の離隔距離は、それ自体培養すべき微生物の必要条件によって決定される培養基質の最適な層厚みによって左右される。
冷却コイル又は冷却プレートのいずれかとして設計され得る冷却装置６がモジュールベースの下に位置設定されている。これらの装置は、培養基質からの反応熱の放出を可能にする。好ましい変形形態においては、高い熱伝導率をもつ金属プレートが、各冷却装置から特定のモジュールベースを通って培養基質内へと到達することができる（図２）。こうして、反応熱はより一層容易に放出される。発酵プロセスの完了後、冷却装置は、培養基質の除去のためモジュールベースから下向き方向に冷却プレートと共に引き出される。その後、冷却プレートによって邪魔されることなく、成長した微生物と共に培養基質を取り出すことが可能である。
【００１７】
同様に、モジュールベースより一定の距離だけ上のところに冷却装置を取付けることも可能である。この場合は、培養基質の層の中央を走るような形でこれらを設置すべきである。基質層の内部での冷却装置の設置（モジュールベースに対して平行）は、特に、発酵プロセスにおいてきわめて大量の反応熱が生成される場合に、内含されるべきことである。
【００１８】
発酵槽のベースは空気取入口７を含んでおり、ここで無菌の加湿された空気が発酵槽内に吹き込まれる。空気は全ての基質層を通って流れ、フタ上に取りつけられた空気出口２を通して発酵槽から出る。
同様に冷却装置を収納するモジュールの間にあるすき間は、発酵槽全体の中の空気の均等な分配を保証する。発酵槽の曝気のために加湿済み空気が全く利用可能でない場合、空気の加湿を発酵槽内で行なうこともできる。これは、少なくとも最も低いモジュールベースには培養基質を充てんせず、空気がさらに発酵槽内部に進入する前に吹込まれた空気をまず通される吸湿性をもつ粒状材料を充てんすることによって実現される。こうして空気は加湿される。発達中の微生物のために大量の水が必要とされる場合、空気に加湿するためのモジュールのいくつかを発酵槽内で一定の距離をおいて設置することができる。吹き込むべき空気の量は、培養すべき微生物の酸素所要量によって左右される。これは、培養基質１リットルあたり毎時１リットルから１００リットルの間で変動しうる。
【００１９】
発酵槽には、その中味の滅菌後、培養すべき微生物を培養基質に接種するため、培養基質の最上層まで精製水が充てんされる。取水口８がそのために取りつけられており、これには無菌フィルターが挿入されている。しかしながら、水取込み口は発酵槽の異なる場所に設置することもできる（例えばフタ上）。充てん後、接種材料は、フタの中の専用オリフィス３を通して挿入される。発酵槽の接種のためのこのようなオリフィス３は、特に非常に多くのモジュールが存在する場合に、単独モジュールベースの間に取付けることもできる。最初のケースでは、発酵槽内の接種材料の分配は、専用に設計された発酵槽の底面内のオリフィス９を通して水を排出させることによってのみ実施される。
【００２０】
接種材料（微生物懸濁液）は、この種の培養基質層全てを通って流れ、それらの上に付着水と共に充分な量でとどまっている。流れを要する層が数多く存在する場合には、培養基質の構成に応じて希釈効果が発生する可能性がある。このことはすなわち、微生物が、それが流れなくてはならない培養基質を通してろ過されることになる、ということを意味している。かくして、その水中濃度は基質が低くなればなるほど低下する。これを防止するため、もう１つの変形形態では発酵槽内への接種材料の挿入のためのオリフィスをモジュールベース間にとりつけることもできる。接種材料は、水を発酵槽に充てんする間にそれらを使用することによって予め挿入しておくことができ、次にこれは上向きに導かれる水流ならびに下向きに導かれる水流と共に分配される。
【００２１】
発酵槽の発酵のために使用される接種材料は、培養すべき微生物の小さな発芽可能単位（好ましくは胞子、分生子又は細菌胚芽）の高濃度懸濁液から成る。
接種容器の均等で充分な接種の条件下で、培養の経過（培養持続時間及び生成物の収量）ならびに培養産物（例えば真菌胞子）の質は主として、培養ケアのパラメータによって左右される。これは主として、加湿された空気内での放置及び温度の制御から成る。空気流量は、空気無菌フィルタの能力に合わせて調整されなくてはならない。発酵槽内の温度制御は、発酵槽内に設置される冷却装置の使用により確保されている。冷却能力は、培養基質から全ての反応熱を放出し微生物の培養のための最適な温度を維持することが可能であるような形で設計されなくてはならない。必要な冷却能力は同様に、層の厚みひいては培養基質の体積によっても左右される。微生物の成長のために利用可能な培養基質が多ければ多いほど、より多くの反応熱が生成される。このような理由から、両方のパラメータを最適化することが必要である。標的は、可能なかぎり迅速な微生物の発達、ならびに高い産物収量であり、ここで、産物は、発酵の目的、真菌胞子、細菌細胞、酵素、抗生物質、着色物質及びその他の物質によって左右される可能性がある。
【００２２】
本発明に従った発酵槽の２つの設計上の変形形態が提供されている。
変形形態１（図３）
発酵槽は、底部で密に閉鎖されている独自の円筒又は角柱で構成されている。円筒（通常は円柱）又は角柱は、１ｍ以上の直径を有することができる。その高さは点検の技術的容易さならびに微生物のための最適な条件の維持の可能性によって制限されており、それらは計算によって決定しなければならない。２ｍ以上の高さが実現可能である。
【００２３】
培養基質５で充てんされたモジュールベースは、上からこの円筒又は角柱の中に挿入される。リング又は、角柱形ハウジングを使用する場合には異なる形状をもつ装置１１が、モジュールベースの支持のためコンテナ内部にとりつけられている。全てのリング又は異なる形状をもつ支持装置に、例えばシリューン製の耐熱シール１０が備わっており、ここにモジュールベースがその外縁部により載せられており、このシールは、空気及び水を通さない密封性をモジュールベースと容器壁の間に提供する。例えば銅製の冷却コイルで構成されうるモジュールベースの下の冷却ユニット６は、パイプ１４を伴う急速軸継手１３により、発酵槽の外側にある冷却液の出口及び入口に連結されている。全てのモジュールベースには縁部１２が備わり、この縁部の高さは培養基質の層厚みに応じて調整される。こうして培養基質が発酵槽容器及びその個体群の中に落下することが回避される。
【００２４】
発酵槽は、フタ１で上面が密に閉じられている。それは圧力容器として設計され、このため、加圧高温蒸気の飛沫同伴によって滅菌され得る。従って、オートクレーブを使用する必要はない。
変形形態２（図４）
発酵槽は、円形、卵形、矩形又はその他の角をもつベースを有することのできる、つねに高さの低い（好ましくは約７〜３０cm）複数の円筒又は角柱から成る。空気及び水を透過できる底面が各々のケースにおいて全ての単一円筒又は角柱内に取りつけられている。冷却装置は底面の下にあり、底面上には微生物の培養のための基質がある。円筒又は角柱は、複合発酵槽のためのモジュール４として使用される。これらは、互いに重ねて配置され、縁部上に位置設定された耐熱シール１５により互いに密封されている。第１のモジュールは、発酵槽底面に対し下方で同一高さになるように存在しており、最後のモジュールは、発酵槽のフタにより上面が閉鎖されている、かくして発酵槽は好ましくは１０個以上のモジュールで組立てることができる。このような複合発酵槽を圧力容器として設計するのは困難であることから、発酵槽及びその中の培養基質の滅菌はオートクレーブ内で実施される。かくして、発酵槽の高さは、まず第１に、利用可能なオートクレーブの容量によって左右される。その結果として、それは、大方のケースにおいて５００〜１０００リットルの容積に制限されなくてはならない。オートクレーブ処理中、発酵槽はなおも開放しており、このことはすなわち、単独モジュールが互いからわずかにもち上げられている（約５mm）ことを意味している。こうして、発酵槽の内部への高温蒸気の良好な供給が可能となり、これが滅菌をひき起こす。発酵槽はオートクレーブ処理の後、密に閉鎖されている。全てのモジュールは１つの外部リング１６が備わっており、このリングは、オートクレーブ処理の後で閉鎖の前つまり発酵槽がオートクレーブから取り出されるときに、外来細菌で発酵槽が汚染されるのを避けるため、発酵槽が開放しているときにモジュール間に存在する間隙とオーバラップするように設計されている。
【００２５】
発酵槽が閉鎖された後、モジュールベースより下にある冷却装置６は、冷却液の供給及びドレンのために使用されるパイプ１４と軸継手１７によって連結される。
好ましい設計変形形態においては、微生物が発達することになる粒状の培養基質は５〜６cmの厚みの層で構成されている。１０auf までは、かかる層は互いの上に配置されている。層状に配置された粒状培養基質は毎回、有孔底面上ひいては通気性ある底面上に置かれ、この底面の下には、基質内で生成される熱を放出するために使用可能である冷却コイル（巻きつけられた銅製パイプ）がある。無菌ろ過済み空気の供給は下から行なわれる。空気は、上端部で再び発酵槽を離れることができるようになる前に、側方の気密シールのため、全てのモジュール（培養基質層）で均等に流れるように強制される。最も低いモジュールベース上には、空気が中に導かれかくしてそれに加湿を行なうことになる好ましくはＳＥＲＡＭＩＳ粒状物の水飽和層がある。
【００２６】
すでに挿入された培養基質と合わせた発酵槽の滅菌は、好ましくは、１２１℃まで加熱された蒸気により好ましくはオートクレーブ内で実施され、一方単独モジュールはこのオートクレーブ処理中互いからわずかに持上げられかくして高温蒸気がモジュール内に侵入できるようにしている。
さらなるデータ：容積 ５００リットル
培養基質量 ：２５０リットル
空気流量 ：毎時１５００リットル
冷却システム出力 ：２５ｋＷ
除熱、曝気及び給水のために培養基質を乗じ反転させる必要があるこれまで使用されてきたタイプ（スイング式固体発酵槽又は回転式発酵槽）とは異なり、本発明に従った方法を使用すると、もはや基質を移動させる必要はない。閉鎖型シェルによって全体として覆われている階層状の培養基質の保管は、以下のような利点を提供する：
１．培養基質の自重は、高密度化及びその結果としてのその通気性の低減を導かない。
【００２７】
２．単独モジュールの下に冷却装置を設定することにより、生成された熱の放出がさらに容易になる。
３．モジュールの厚みが比較的小さいことならびにモジュール間の空間のため、基質層の均等な曝気が保証される。
４．基質の曝気は、その冷却のためではなく酸素を供給するためならびに生成された気体を排出するためにのみ使用されることから、非常に低い空気流量で作業を行なうことが可能であり、空気が加湿されていることから、もはや基質の干上りに導かれることはない。
【００２８】
５．基質を移動させることはもはや必要でないことから、真菌構造（胞子のう、子実など）の機械的破壊の可能性を排除することができる。
例１
真菌分生子を生成する目的での Beauveria brongniartii の大量培養
Beauveria brogniartii の培養のために使用される発酵槽は、約５０リットルの容量をもつ。その形状は、直径３０cm，高さ７０cmの円筒である。発酵槽の外部シェルは、耐熱ガラスでできている。８つのモジュールが、発酵槽内に取り付けられ、それらの底面は３mmのスクリーンアパーチャを伴うステンレス製スクリーンで構成されている。モジュールベース間の距離は８cmであった。低い方の底面は、ＳＥＲＡＭＩＳ粒状物の厚み６cmの層で満たされていた。その上に配置された７つのモジュールは、培養基質として粉砕大麦粒を収納していた。培養基質の厚みは、約６cmであった。合計３０リットルの培養基質が用いられた。
【００２９】
発酵槽は、オートクレーブにより滅菌された。この目的で、発酵槽の中味は高温蒸気により半時間１２１℃まで加熱された。発酵槽のフタは、発酵槽の内部へ蒸気が進入できるようにするためオートクレーブ処理プロセスの間わずかに開放された。これは、オートクレーブ処理後直ちに閉鎖された。
発酵槽には、接種のため、培養基質の最上層の上まで精製水を充てんした。このために、Ｓ＋Ｓ−ＥＸＥＬＯＮ ＰＥＳ２０/５ＨＣ（Schleicher und Schull, Dassel)タイプの５００cm²入りカプセルを用いた。その後、接種材料を、この目的で設計されたフタの中のオリフィスを通して挿入した。発酵槽の接種は、層状ボックスの下で行なわれた。使用接種材料は、１mlあたり１×１０⁹個の分生子を伴う１００mlの分生子懸濁液であった。培養基質の上部層の上に接種材料を挿入した後、水を発酵槽底面内のバルブを通してドレンした。基質層の全てを真菌分生子で均質に汚染させた。
【００３０】
発酵槽の接種の後、これを２０℃の温度で室内でインキュベートした。その後、空気供給源ならびに冷却システムへの連結が行なわれる。発酵プロセス全体を通して空気流量は毎時１５０リットルであった。冷却液としては、１７℃の供給温度で、水を使用した。冷却の制御は、培養基質内で２２℃超えた場合に、再び２０℃に冷却するまで、冷却コイルを通して冷却液が圧送されるような形で調整された。このようにして、約２１℃の平均基質温度を、培養時間全体にわたり維持することができた。
【００３１】
培養の最終目的は、可能なかぎり多くの真菌分生子を生成することであった。発酵槽のガラス外装により、培養の経過を非常に良好に観察することができた。培養基質全体は、約１０日後に白色菌糸体で覆われていた。この菌糸体は、分生子及び分生子柄の構築のため、１３日目以降その外観が変化した。それは、粉末化した構造へと変化した。発酵槽は、約１９日目以降代謝活性の明らかな低下を示した。熱の放出は低下し、このため冷却頻度は明らかに減少した。発酵槽の接種から２１日後に培養基質を取り出し、これは次に、特殊なろ過技術によって培養基質から分生子を抽出し、Beauveria brogniartii で完全に成長させられた。
【００３２】
合計３.３×１０¹³という量の分生子をモジュール発酵槽で抽出することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１：発酵槽の原理図。
【図２】
図２：伝熱プレートを伴う発酵槽の冷却装置。
【図３】
図３：円筒から成る発酵槽の断面図。
【図４】
図４：組立て済み発酵槽の断面図。
【符号の説明】
１…フタ
２…空気出口
３…接種オリフィス
４…通気性あるモジュールベース
５…培養基質
６…冷却装置
７…空気取入口
８…給水源
９…排水口
１０…耐熱シール
１１…モジュールベース用支持装置
１２…モジュールベースの縁部
１３…急速軸継手
１４…冷却液の流入及び流出用パイプ
１５…耐熱シール
１６…外部リング
１７…軸継手