JP2008212138A - Method for producing l-amino acid by continuous fermentation - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing L-amino acid by a continuous fermentation method holding stable high productivity for a long time under a simple operating condition. <P>SOLUTION: The continuous fermentation method includes separation of fermentation culture medium of a microorganism having L-amino acid producing activity into a filtrate and a non-filtrate by a separating membrane, collection of the L-amino acid which is the fermentation product from the filtrate and retention or circulation of the non-filtrate to the fermentation culture medium. In the method, the production efficiency of the L-amino acid is remarkably improved stably with reduced cost by using a specific nonocclusive porous membrane with a high permeability, a high cell rejection and filtering in a specific reduced pressure difference between membranes. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、L−アミノ酸を生産する能力のある微生物の発酵培養液から、目詰まりが生じにくい多孔性分離膜を通してL−アミノ酸を含む液を効率よく濾過・回収すること、および未濾過液を発酵培養液に戻すことにより発酵に関与する微生物濃度を向上させ、高い生産性を得ることができる連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法に関するものである。   The present invention efficiently filters and collects a liquid containing L-amino acid from a fermentation broth of a microorganism capable of producing L-amino acid through a porous separation membrane that is less likely to be clogged, and an unfiltered liquid. The present invention relates to a method for producing an L-amino acid by continuous fermentation, which can improve the concentration of microorganisms involved in fermentation by returning to a fermentation broth and obtain high productivity.

微生物や培養細胞の培養を伴う物質生産方法である発酵法は、大きく(1)バッチ発酵法(Batch発酵法)および流加発酵法(Fed−Batch発酵法)と、(2)連続発酵法とに分類することができる。   Fermentation methods, which are substance production methods that involve the cultivation of microorganisms and cultured cells, are largely divided into (1) batch fermentation methods (Batch fermentation methods) and fed-batch fermentation methods (Fed-Batch fermentation methods), and (2) continuous fermentation methods. Can be classified.

上記(1)のバッチ発酵法および流加発酵法は、設備的には簡素であり短時間で培養が終了し、雑菌汚染による被害が少ないという利点がある。しかしながら、時間経過とともに発酵培養液中の生産物濃度が高くなり、浸透圧あるいは生産物阻害等の影響により生産性および収率が低下してくる。そのため、長時間にわたり安定して高収率かつ高生産性を維持することが困難である。一方、上記(2)の連続発酵法は、発酵槽内で目的物質が高濃度に蓄積されることを回避することによって、長時間にわたって高収率でかつ高生産性を維持することができるという利点がある。   The batch fermentation method and fed-batch fermentation method (1) are simple in terms of equipment, have an advantage that the culture is completed in a short time, and there is little damage due to contamination with bacteria. However, the product concentration in the fermentation broth increases with the passage of time, and the productivity and yield decrease due to the influence of osmotic pressure or product inhibition. Therefore, it is difficult to stably maintain a high yield and high productivity over a long period of time. On the other hand, the continuous fermentation method of (2) can maintain high yield and high productivity over a long period of time by avoiding accumulation of the target substance at a high concentration in the fermenter. There are advantages.

次に、飼料添加物等として有用なL−スレオニン等を含むアミノ酸の製造方法に関する背景技術について説明する。近年アミノ酸は、医薬品、医薬中間体、飼料添加物または食料添加物などとして需要が増大している重要な物質であり、従来から大腸菌やコリネバクテリウム等の細菌を用いたバッチ培養での発酵生産が行われている(特許文献1、特許文献2、非特許文献1および非特許文献2参照。)。一方、更に生産効率を向上させる目的で、L−グルタミン酸(特許文献3参照。)やL−リジン(非特許文献3参照。)の発酵について連続培養法が開示されている。しかしながら、これらの例では、発酵培養液へ原料の連続的な供給を行うとともに、微生物を含んだ発酵培養液を抜き出すために、発酵培養液中の微生物が希釈されることから、生産効率の向上は限定されたものであった。このことから、これらアミノ酸を効率的に製造することができれば製造コストの低下が期待でき、上記多種用途へのアミノ酸供給が更に容易になることが期待できる。   Next, the background art regarding the manufacturing method of the amino acid containing L-threonine etc. useful as a feed additive etc. is demonstrated. In recent years, amino acids are important substances that are increasing in demand as pharmaceuticals, pharmaceutical intermediates, feed additives, food additives, etc., and traditionally fermentative production in batch culture using bacteria such as Escherichia coli and Corynebacterium (See Patent Document 1, Patent Document 2, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2.) On the other hand, for the purpose of further improving production efficiency, a continuous culture method is disclosed for fermentation of L-glutamic acid (see Patent Document 3) and L-lysine (see Non-Patent Document 3). However, in these examples, since the raw material is continuously supplied to the fermentation broth and the microorganism in the fermentation broth is diluted in order to extract the fermentation broth containing the microorganisms, the production efficiency is improved. Was limited. From this, if these amino acids can be produced efficiently, a reduction in production cost can be expected, and it can be expected that the supply of amino acids to the above-mentioned various uses becomes easier.

一方、セラミックス製フィルターを用いて細菌をろ過しながら培養する連続的な発酵に関する検討が行われている。例えば、小林らは、セラミックス製フィルターを用いた乳酸菌による連続的な乳酸発酵の検討を行っているが、菌体の濾過において、十分な透過性能を確保するためには、濾過圧力として、約90kPaの高い膜間差圧と逆洗浄が必要であることを報告している。また、膜表面の循環速度を早くすることにより透過性は向上するが、同時に膜表面での剪断力によって、微生物の活性低下や破裂などの不具合が生じることを開示している(非特許文献4参照。)。   On the other hand, studies on continuous fermentation in which bacteria are cultured using a ceramic filter are being conducted. For example, Kobayashi et al. Are investigating continuous lactic acid fermentation by lactic acid bacteria using a ceramic filter. In order to ensure sufficient permeation performance in filtration of bacterial cells, the filtration pressure is about 90 kPa. Report that high transmembrane pressure and backwashing are necessary. Further, it is disclosed that the permeability is improved by increasing the circulation speed of the membrane surface, but at the same time, the shearing force on the membrane surface causes a malfunction such as a decrease in the activity or rupture of microorganisms (Non-Patent Document 4). reference.).

同様に、セラミックス製フィルターを用いた連続的な発酵を行うための装置が開示されているが、この装置では、セラミックス製フィルターの逆洗浄のために、空気や窒素などの気体や、水や濾過膜透過水などの液体を発酵培養液の中に加えることになるため、細菌の物質生産能力が変化し培養の状態を最適に維持することが難しいことに加えて、菌体分離のための濾過膜装置が複雑になるという課題があった(特許文献4参照。)。更に、濾過膜を用いた細菌の培養法の技術も開示されているが、上記の装置と同様に逆洗浄操作に伴う不具合があり、また濾過時にポンプによる吸引が必要で、濾過膜装置の複雑化が課題であった(特許文献5参照。)。   Similarly, an apparatus for performing continuous fermentation using a ceramic filter is disclosed. In this apparatus, a gas such as air or nitrogen, water, or filtration is used for back cleaning of the ceramic filter. Since liquid such as membrane permeated water is added to the fermentation broth, it is difficult to maintain the optimal state of the culture due to changes in the production capacity of bacterial substances, and filtration for cell separation. There has been a problem that the membrane device becomes complicated (see Patent Document 4). Furthermore, although a technique for culturing bacteria using a filtration membrane has also been disclosed, there are problems associated with back-washing operations, as with the above-mentioned device, and suction by a pump is necessary during filtration, which complicates the filtration membrane device. There was a problem (see Patent Document 5).

すなわち、アミノ酸生産菌に代表される細菌を分離膜で濾過し、濾液から生産物を回収すると同時に濾過された細菌を培養液に還流させ、培養液中の細菌濃度を向上させ、かつ、高く維持させることにより高い物質生産性を得ることは依然として困難であり、技術の革新が望まれていた。
特開平1−148194号公報 特開平2−219582号公報 特開平10−150996号公報 特開昭62−138184号公報 特開平2−174674号公報 イシダ、ナカモリ(Ishida,Nakamori)ら、「バイオサイエンス バイオテクロノジー アンド バイオケミカル(Bioscience.Biotechnology.Biochemical)」,57(10),1755−6(1993) オカモト,イケダ(Okamoto,Ikeda),「ジャーナル オブ バイオサイエンス アンド バイオエンジニアリング(J.Biosci.Bioeng),89(1),87−9(2000) トシヒコ・ヒラノ(Toshihiko Hirano)ら、「アプライド マイクロバイアル アンド バイオテクノロジー(Applied.Microbial.Biotechnology)」,32,269−273(1989) 小林猛ら,ケミカル・エンジニア,12,49(1988)
In other words, bacteria represented by amino acid-producing bacteria are filtered through a separation membrane, and the product is recovered from the filtrate. At the same time, the filtered bacteria are refluxed to the culture solution to improve the bacteria concentration in the culture solution and maintain it at a high level. It is still difficult to obtain a high material productivity by making it, and technological innovation has been desired.
Japanese Patent Laid-Open No. 1-148194 JP-A-2-219582 JP-A-10-150996 Japanese Patent Laid-Open No. 62-138184 Japanese Patent Laid-Open No. 2-174673 Ishida, Nakamori et al., “Bioscience. Biotechnology. Biochemical”, 57 (10), 1755-6 (1993). Okamoto, Ikeda, “Journal of Bioscience and Bioengineering (J. Biosci. Bioeng), 89 (1), 87-9 (2000) Toshihiko Hirano et al., "Applied Microvials and Biotechnology", 32, 269-273 (1989). Takeshi Kobayashi, Chemical Engineer, 12, 49 (1988)

そこで本発明の目的は、簡便な操作方法で、長時間にわたり安定して高生産性を維持することができる連続発酵法によるL−アミノ酸の製造方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing an L-amino acid by a continuous fermentation method that can maintain high productivity stably for a long time with a simple operation method.

本発明者らは、鋭意研究の結果、微生物の分離膜内への侵入が少なく、微生物を膜間差圧が低い条件で発酵培養液を濾過した場合に、分離膜の目詰まりが著しく抑制されることを見出し、課題であった高濃度の微生物の濾過が長期間安定に維持できることを可能とし、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research, the inventors of the present invention significantly reduced clogging of the separation membrane when the fermentation broth was filtered under the condition that the microorganism has less intrusion into the separation membrane and the microorganism has a low transmembrane pressure difference. As a result, it was possible to maintain the filtration of high-concentration microorganisms, which was a problem, stably for a long period of time, and the present invention was completed.

本発明のL−アミノ酸の製造方法は、L−アミノ酸を生産する能力を有する微生物の発酵培養液を分離膜で濾過し、濾液から生産物を回収するとともに未濾過液を前記の発酵培養液に保持または還流し、かつ、その微生物の発酵原料を前記の培養液に追加する連続発酵によりアミノ酸を製造する方法であって、前記の分離膜として平均細孔径が0.01μm以上1μm未満の細孔を有する多孔性膜を用い、その膜間差圧を0.1から20kPaの範囲にして濾過処理することを特徴とする連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法である。   The method for producing an L-amino acid according to the present invention comprises filtering a fermentation broth of microorganisms having the ability to produce L-amino acid through a separation membrane, recovering the product from the filtrate, and turning the unfiltered liquid into the fermentation broth. A method for producing an amino acid by continuous fermentation in which a microorganism fermentation raw material is added to the culture solution, wherein the average pore diameter is 0.01 μm or more and less than 1 μm as the separation membrane. A method for producing an L-amino acid by continuous fermentation, characterized by using a porous membrane having a pH of 0.2 to 20 kPa and performing filtration treatment.

具体的に本発明は、発酵培養液を分離膜によって濾液と未濾過液に分離し、その濾液から所望の発酵生産物であるL−アミノ酸を回収するとともに、その未濾過液を発酵培養液に保持または還流させる連続発酵方法によるL−アミノ酸の製造方法において、高い透過性と高い細胞阻止率を持ち閉塞しにくい上記の特定の多孔性分離膜を利用すると共に上記の特定の低い膜間差圧で濾過処理することにより、安定に低コストで、発酵生産効率を著しく向上させるL−アミノ酸の製造方法である。   Specifically, the present invention separates the fermentation broth into a filtrate and an unfiltered liquid using a separation membrane, collects L-amino acid as a desired fermentation product from the filtrate, and converts the unfiltered liquid into the fermented broth. In the method for producing L-amino acid by the continuous fermentation method for holding or refluxing, the above-mentioned specific porous separation membrane is used which has high permeability and high cell blocking rate and is difficult to block, and the above-mentioned specific low transmembrane pressure difference Is a method for producing an L-amino acid, which can improve the fermentation production efficiency remarkably at low cost stably.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法の好ましい態様によれば、前記の多孔性膜の純水透過係数は、2×10−9/m/s/pa以上6×10−7/m/s/pa以下である。 According to a preferred embodiment of the method for producing L-amino acid by continuous fermentation of the present invention, the porous membrane has a pure water permeability coefficient of 2 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa or more and 6 × 10 −. 7 m 3 / m 2 / s / pa or less.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法の好ましい態様によれば、前記の多孔性膜の平均細孔径は0.01μm以上0.2μm未満であり、その平均細孔径の標準偏差は0.1μm以下であり、そしてその膜表面粗さは0.1μm以下である。   According to a preferred embodiment of the method for producing an L-amino acid by continuous fermentation of the present invention, the average pore diameter of the porous membrane is 0.01 μm or more and less than 0.2 μm, and the standard deviation of the average pore diameter is 0.3. It is 1 μm or less, and its film surface roughness is 0.1 μm or less.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法の好ましい態様によれば、前記の多孔性膜は多孔質樹脂層を含む多孔性膜である。   According to the preferable aspect of the manufacturing method of L-amino acid by continuous fermentation of this invention, the said porous membrane is a porous membrane containing a porous resin layer.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法の好ましい態様によれば、前記の多孔性膜の膜素材にポリフッ化ビニリデン系樹脂を用いることである。   According to a preferred embodiment of the method for producing an L-amino acid by continuous fermentation of the present invention, a polyvinylidene fluoride resin is used as the membrane material of the porous membrane.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法の好ましい態様によれば、前記の微生物の発酵培養液および発酵原料は糖類を含むことである。   According to the preferable aspect of the manufacturing method of L-amino acid by continuous fermentation of this invention, it is that the fermentation culture solution and fermentation raw material of the said microorganism contain saccharides.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法の好ましい態様によれば、前記の微生物は、L−アミノ酸の生産能力のある微生物であり、そのL−アミノ酸の生産能力のある微生物は細菌である。   According to a preferred embodiment of the method for producing L-amino acid by continuous fermentation of the present invention, the microorganism is a microorganism capable of producing L-amino acid, and the microorganism capable of producing L-amino acid is a bacterium. .

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法の好ましい態様によれば、前記のL−アミノ酸は、L−スレオニン、L−リジン、L−グルタミン酸、L−トリプトファン、L−イソロイシン、L−グルタミン、L−アルギニン、L−アラニン、L−ヒスチジン、L−プロリン、L−フェニルアラニン、L−アスパラギン酸、L−チロシン、L−メチオニン、L−セリン、L−バリンまたはL−ロイシンであり、より好ましくはL−スレオニン、L−リジンおよびL−グルタミン酸である。   According to a preferred embodiment of the method for producing an L-amino acid by continuous fermentation of the present invention, the L-amino acid is L-threonine, L-lysine, L-glutamic acid, L-tryptophan, L-isoleucine, L-glutamine, L-arginine, L-alanine, L-histidine, L-proline, L-phenylalanine, L-aspartic acid, L-tyrosine, L-methionine, L-serine, L-valine or L-leucine, more preferably L-threonine, L-lysine and L-glutamic acid.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法の好ましい態様によれば、前記のL−アミノ酸を生産する能力のある細菌は、エシェリシア属(Genus Escherichia)、プロビデンシア属(Genus Providencia)、コリネバクテリウム属(Genus Corynebacterium)、ブレビバクテリウム属(Genus Brevibacterium)またはセラチア属(Genus Serratia)のいずれかに属する細菌であり、特に好ましい細菌は、エシェリシア・コリ(Escherichia coli)、プロビデンシア・レトゲリ(Providencia rettgeri)、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)またはセラチア・マルセセンス(Serratia marcescens)である。   According to a preferred embodiment of the method for producing an L-amino acid by continuous fermentation of the present invention, the bacterium capable of producing the L-amino acid is selected from the group consisting of Genus Escherichia, Genus Providencia, and Corynebacterium. A bacterium belonging to any of the genera Genus Corynebacterium, Genus Brevibacterium or Genus Serratia, and particularly preferred bacteria are Escherichia coli, Providencia regenti (Prov) , Corynebacterium glutamicum, It is Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum or Serratia marcescens.

本発明によれば、簡便な操作条件で、長時間にわたり安定して所望の発酵生産物の高生産性を維持する連続発酵が可能となり、発酵生産物であるL−アミノ酸を低コストで安定に生産することが可能となる。本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法により得られたL−アミノ酸は、例えば、飼料添加物、医薬品、医薬中間体または食料添加物等として有用である。   According to the present invention, it is possible to perform continuous fermentation that maintains high productivity of a desired fermentation product stably over a long period of time under simple operation conditions, and the L-amino acid that is a fermentation product can be stably produced at low cost. It becomes possible to produce. The L-amino acid obtained by the method for producing L-amino acid by continuous fermentation of the present invention is useful, for example, as a feed additive, a pharmaceutical product, a pharmaceutical intermediate or a food additive.

本発明は、L−アミノ酸を生産する能力のある微生物の発酵培養液を、分離膜で濾過し濾液から生産物を回収すると共に未濾過液を前記の発酵培養液に保持または還流し、かつ、その微生物の発酵原料を前記の発酵培養液に追加する連続発酵であって、前記の分離膜として平均細孔径が0.01μm以上1μm未満の細孔を有する多孔性膜を用い、その膜間差圧を0.1以上20kPa未満にして濾過処理することを特徴とする連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法である。   The present invention is a method of filtering a fermentation broth of microorganisms capable of producing L-amino acids through a separation membrane to collect a product from the filtrate and holding or refluxing the unfiltrated liquid in the fermentation broth, and In the continuous fermentation in which the fermentation raw material of the microorganism is added to the fermentation broth, a porous membrane having pores with an average pore diameter of 0.01 μm or more and less than 1 μm is used as the separation membrane, and the difference between the membranes A method for producing an L-amino acid by continuous fermentation, wherein the filtration is performed at a pressure of 0.1 or more and less than 20 kPa.

本発明において分離膜として用いられる多孔性膜は、発酵に使用される微生物による目詰まりが起こりにくく、かつ、濾過性能が長期間安定に継続する性能を有するものであることが望ましい。そのため、本発明で使用される多孔性膜は、その平均細孔径が0.01μm以上1μm未満であることが重要である。   The porous membrane used as the separation membrane in the present invention is desirably one that is less likely to be clogged by microorganisms used for fermentation and has a performance that allows filtration performance to continue stably for a long period of time. Therefore, it is important that the porous membrane used in the present invention has an average pore diameter of 0.01 μm or more and less than 1 μm.

本発明で分離膜として用いられる多孔性膜の構成について説明する。本発明における多孔性膜は、被処理水の水質や用途に応じた分離性能と透水性能を有するものであり、阻止性能および透水性能や耐汚れ性という分離性能の点からは、多孔質樹脂層を含む多孔性膜であることが好ましい。このような多孔性膜は、多孔質基材の表面に、分離機能層として作用とする多孔質樹脂層を有している。多孔質基材は、多孔質樹脂層を支持して分離膜に強度を与えるものである。   The structure of the porous membrane used as a separation membrane in the present invention will be described. The porous membrane in the present invention has separation performance and water permeation performance according to the quality of water to be treated and its use, and in terms of separation performance such as blocking performance, water permeation performance and dirt resistance, the porous resin layer It is preferable that the film contains a porous film. Such a porous membrane has a porous resin layer that acts as a separation functional layer on the surface of the porous substrate. The porous substrate supports the porous resin layer and gives strength to the separation membrane.

多孔質基材の材質は、有機材料および無機材料等を用いることができるが、有機繊維が望ましく用いられる。好ましい多孔質基材は、セルロース繊維、セルローストリアセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維およびポリエチレン繊維などの有機繊維を用いてなる織布や不織布であり、中でも、密度の制御が比較的容易であり製造も容易で安価な不織布が好ましく用いられる。   Organic materials and inorganic materials can be used as the material of the porous substrate, but organic fibers are preferably used. Preferred porous substrates are woven and non-woven fabrics using organic fibers such as cellulose fibers, cellulose triacetate fibers, polyester fibers, polypropylene fibers and polyethylene fibers. Among them, the density control is relatively easy and the production is also easy. An easy and inexpensive nonwoven fabric is preferably used.

また、多孔質樹脂層は、上述したように分離機能層として作用するものであり、有機高分子膜を好適に使用することができる。有機高分子膜の材質としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、セルロース系樹脂およびセルローストリアセテート系樹脂などが挙げられる。有機高分子膜は、これらの樹脂を主成分とする樹脂の混合物であってもよい。ここで主成分とは、その成分が50重量%以上、好ましくは60重量%以上含有することをいう。中でも、多孔質樹脂層を構成する素材としては、溶液による製膜が容易で物理的耐久性や耐薬品性にも優れているポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂およびポリアクリロニトリル系樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデン系樹脂またはそれを主成分とする樹脂が最も好ましく用いられる。   Further, as described above, the porous resin layer functions as a separation functional layer, and an organic polymer membrane can be suitably used. Examples of the material of the organic polymer film include polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene fluoride resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyacrylonitrile resin, cellulose resin, and the like. Examples thereof include cellulose triacetate resins. The organic polymer film may be a mixture of resins mainly composed of these resins. Here, the main component means that the component is contained in an amount of 50% by weight or more, preferably 60% by weight or more. Among them, the materials constituting the porous resin layer include polyvinyl chloride resins, polyvinylidene fluoride resins, polysulfone resins, polysulfone resins, which are easy to form a film with a solution and have excellent physical durability and chemical resistance. Ether sulfone resins and polyacrylonitrile resins are preferable, and polyvinylidene fluoride resins or resins containing them as the main component are most preferably used.

ここで、ポリフッ化ビニリデン系樹脂としては、フッ化ビニリデンの単独重合体が好ましく用いられるが、その他、フッ化ビニリデンと共重合可能なビニル系単量体との共重合体も好ましく用いられる。フッ化ビニリデンと共重合可能なビニル系単量体としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよび三塩化フッ化エチレンなどが例示される。   Here, as the polyvinylidene fluoride resin, a homopolymer of vinylidene fluoride is preferably used, but a copolymer of a vinyl monomer copolymerizable with vinylidene fluoride is also preferably used. Examples of vinyl monomers copolymerizable with vinylidene fluoride include tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and ethylene trichloride fluoride.

本発明で用いられる多孔性膜は、平膜であっても中空糸膜であっても良い。多孔性膜が平膜の場合、その平均厚みは用途に応じて選択されるが、好ましくは20μm以上5000μm以下であり、より好ましくは50μm以上2000μm以下の範囲で選択される。   The porous membrane used in the present invention may be a flat membrane or a hollow fiber membrane. When the porous membrane is a flat membrane, the average thickness is selected according to the use, but is preferably 20 μm or more and 5000 μm or less, more preferably 50 μm or more and 2000 μm or less.

上述のように、本発明で用いられる分離膜は、多孔質基材と多孔質樹脂層とから形成されている多孔性膜であることが望ましい。その際、多孔質基材に多孔質樹脂層が浸透していても、多孔質基材に多孔質樹脂層が浸透していなくてもどちらでも良く、用途に応じて選択される。多孔質基材の平均厚みは、好ましくは50μm以上3000μm以下の範囲で選択される。   As described above, the separation membrane used in the present invention is desirably a porous membrane formed from a porous substrate and a porous resin layer. At that time, either the porous resin layer permeates the porous base material or the porous resin layer does not permeate the porous base material, and it is selected according to the application. The average thickness of the porous substrate is preferably selected in the range of 50 μm to 3000 μm.

また、多孔性膜が中空糸膜の場合、中空糸の内径は好ましくは200μm以上5000μm以下の範囲で選択され、膜厚は好ましくは20μm以上2000μm以下の範囲で選択される。また、有機繊維または無機繊維を筒状にした織物や編物を中空糸の内部に含んでいても良い。   When the porous membrane is a hollow fiber membrane, the inner diameter of the hollow fiber is preferably selected in the range of 200 μm to 5000 μm, and the film thickness is preferably selected in the range of 20 μm to 2000 μm. Further, a woven fabric or a knitted fabric in which organic fibers or inorganic fibers are formed in a cylindrical shape may be included in the hollow fiber.

まず、多孔性膜のうち平膜の作製法の概要について説明する。   First, an outline of a method for producing a flat film of the porous film will be described.

多孔質基材の表面に、前記の樹脂と溶媒とを含む原液の被膜を形成すると共に、その原液を多孔質基材に含浸させる。その後、被膜を有する多孔質基材の被膜側表面のみを、非溶媒を含む凝固浴と接触させて樹脂を凝固させると共に多孔質基材の表面に多孔質樹脂層を形成する。原液は、樹脂を溶媒に溶解させて調整する。原液に、さらに非溶媒を含ませることもできる。原液の温度は、製膜性の観点から、通常、15〜120℃の範囲内で選定することが好ましい。   A film of a stock solution containing the resin and the solvent is formed on the surface of the porous substrate, and the porous substrate is impregnated with the stock solution. Thereafter, only the coating-side surface of the porous substrate having a coating is brought into contact with a coagulation bath containing a non-solvent to solidify the resin and form a porous resin layer on the surface of the porous substrate. The stock solution is prepared by dissolving the resin in a solvent. The stock solution may further contain a non-solvent. The temperature of the stock solution is usually preferably selected within the range of 15 to 120 ° C. from the viewpoint of film forming properties.

ここで、原液には、開孔剤を添加することもできる。開孔剤は、凝固浴に浸漬された際に抽出されて、樹脂層を多孔質にする作用を持つものである。開孔剤を添加することにより、平均細孔径の大きさの制御することができる。開孔剤は、凝固浴に浸漬された際に抽出されて、樹脂層を多孔質にする作用を持つものである。開孔剤は、凝固浴への溶解性の高いものであることが好ましい。開孔剤としては、例えば、塩化カルシウムや炭酸カルシウムなどの無機塩を用いることができる。また、開孔剤として、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレン類や、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールおよびポリアクリル酸などの水溶性高分子化合物や、グリセリンを用いることができる。     Here, a pore opening agent may be added to the stock solution. The pore-opening agent is extracted when immersed in the coagulation bath, and has a function of making the resin layer porous. By adding a pore opening agent, the average pore size can be controlled. The pore-opening agent is extracted when immersed in the coagulation bath, and has a function of making the resin layer porous. The pore-opening agent is preferably one having high solubility in the coagulation bath. As the pore opening agent, for example, an inorganic salt such as calcium chloride or calcium carbonate can be used. As the pore opening agent, polyoxyalkylenes such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, water-soluble polymer compounds such as polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral and polyacrylic acid, and glycerin can be used.

また、溶媒は、樹脂を溶解するものである。溶媒は、樹脂および開孔剤に作用してそれらが多孔質樹脂層を形成するのを促す。このような溶媒としては、N−メチルピロリジノン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N − メチル− 2 − ピロリドン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、テトラメチル尿素、リン酸トリメチル、シクロヘキサノン、イソホロン、γ − ブチロラクトン、メチルイソアミルケトン、フタル酸ジメチル、プロピレングリコールメチルエーテール、プロピレンカーボネート、ジアセトンアルコール、グリセロールトリアセテート、アセトンおよびメチルエチルケトンなどを用いることができる。中でも、樹脂の溶解性の高いNMP、DMAc、DMFおよびDMSOを好ましく用いられる。これらの溶媒は、単独で用いても良いし2種類以上を混合して用いても良い。原液は、先述の樹脂を好ましくは5重量%以上60重量%以下の濃度で、上述の溶媒に溶解させることにより調整することができる。   The solvent dissolves the resin. The solvent acts on the resin and the pore-opening agent to encourage them to form a porous resin layer. Examples of such a solvent include N-methylpyrrolidinone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methyl-2-pyrrolidone, methyl ethyl ketone. , Tetrahydrofuran, tetramethylurea, trimethyl phosphate, cyclohexanone, isophorone, γ-butyrolactone, methyl isoamyl ketone, dimethyl phthalate, propylene glycol methyl ether, propylene carbonate, diacetone alcohol, glycerol triacetate, acetone and methyl ethyl ketone Can do. Among these, NMP, DMAc, DMF and DMSO, which have high resin solubility, are preferably used. These solvents may be used alone or in combination of two or more. The stock solution can be prepared by dissolving the above-mentioned resin in the above-mentioned solvent at a concentration of preferably 5 wt% or more and 60 wt% or less.

また、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンおよびグリセリンなどの溶媒以外の成分を溶媒に添加しても良い。非溶媒は、樹脂を溶解しない液体である。非溶媒は、樹脂の凝固の速度を制御して細孔の大きさを制御するように作用する。非溶媒としては、水やメタノールおよびエタノールなどのアルコール類を用いることができる。中でも、価格の点から水やメタノールが好ましい。非溶媒は、これらの混合物であってもよい。   Further, for example, components other than the solvent such as polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and glycerin may be added to the solvent. The non-solvent is a liquid that does not dissolve the resin. The non-solvent acts to control the pore size by controlling the rate of solidification of the resin. As the non-solvent, water, alcohols such as methanol and ethanol can be used. Among these, water and methanol are preferable from the viewpoint of price. The non-solvent may be a mixture thereof.

次に、多孔性膜のうち、中空糸膜の作製法の概要について説明する。   Next, an outline of a method for producing a hollow fiber membrane among the porous membranes will be described.

中空糸膜は、樹脂と溶媒からなる原液を二重管式口金の外側の管から吐出すると共に、中空部形成用流体を二重管式口金の内側の管から吐出して、冷却浴中で冷却固化して作製することができる。   The hollow fiber membrane discharges a stock solution composed of a resin and a solvent from the outer tube of the double-tube base, and discharges a hollow portion forming fluid from the inner tube of the double-tube base in a cooling bath. It can be produced by cooling and solidifying.

原液は、上述の平膜の作成法で述べた樹脂を好ましくは20重量%以上60重量%以下の濃度で、上述の平膜の生成法で述べた溶媒に溶解させることにより調整することができる。また、中空部形成用流体には、通常気体もしくは液体を用いることができる。また、得られた中空糸膜の外表面に、新たな多孔性樹脂層をコーティング(積層)することもできる。積層は中空糸膜の性質、例えば、親水性・疎水性あるいは細孔径等を所望の性質に変化させるために行うことができる。積層される新たな多孔性樹脂層は、樹脂を溶媒に溶解させた原液を、非溶媒を含む凝固浴と接触させて樹脂を凝固させることによって作製することができる。その樹脂の材質は、例えば、上述有機高分子膜の材質と同様のものが好ましく用いられる。また、積層方法としては、原液に中空糸膜を浸漬してもよいし、中空糸膜の表面に原液を塗布してもよく、積層後、付着した原液の一部を掻き取ったり、エアナイフを用いて吹き飛ばしすることにより積層量を調整することもできる。   The stock solution can be prepared by dissolving the resin described in the above-described method for producing a flat film, preferably in a concentration of 20% by weight or more and 60% by weight or less, in the solvent described in the above-described method for forming a flat film. . Moreover, a gas or a liquid can be normally used for the hollow portion forming fluid. In addition, a new porous resin layer can be coated (laminated) on the outer surface of the obtained hollow fiber membrane. Lamination can be performed in order to change the properties of the hollow fiber membrane, for example, hydrophilicity / hydrophobicity or pore diameter, to desired properties. A new porous resin layer to be laminated can be produced by bringing a stock solution obtained by dissolving a resin in a solvent into contact with a coagulation bath containing a non-solvent to coagulate the resin. As the material of the resin, for example, the same material as that of the organic polymer film is preferably used. As a lamination method, the hollow fiber membrane may be immersed in the stock solution, or the stock solution may be applied to the surface of the hollow fiber membrane. After the lamination, a part of the attached stock solution is scraped off or an air knife is used. It is also possible to adjust the stacking amount by blowing it away.

本発明で用いられる多孔性膜は、支持体と組み合わせることによって分離膜エレメントとすることができる。支持体として支持板を用い、その支持板の少なくとも片面に、本発明で用いられる多孔性膜を配した分離膜エレメントは、本発明で用いられる多孔性膜を有する分離膜エレメントの好適な形態の一つである。この形態で、膜面積を大きくすることが困難な場合には、透水量を大きくするために、支持板の両面に多孔性膜を配することが好ましい。   The porous membrane used in the present invention can be made into a separation membrane element by combining with a support. A separation membrane element in which a support plate is used as a support and the porous membrane used in the present invention is disposed on at least one side of the support plate is a preferred embodiment of the separation membrane element having a porous membrane used in the present invention. One. In this form, when it is difficult to increase the membrane area, it is preferable to dispose a porous membrane on both sides of the support plate in order to increase the water permeability.

分離膜としての多孔性膜の平均細孔径が上記のように0.01μm以上1μm未満の範囲内にあると、菌体や汚泥などがリークすることのない高い排除率と、高い透水性を両立させることができ、さらに目詰まりをしにくく、透水性を長時間保持することが、より高い精度と再現性を持って実施することができる。細菌類を用いた場合、多孔性膜の平均細孔径は好ましくは0.4μm以下であり、平均細孔径は0.2μm未満であればなお好適に実施することが可能である。平均細孔径は、小さすぎると透水量が低下することがあるので、本発明では、平均細孔径は0.01μm以上であり、好ましくは0.02μm以上であり、さらに好ましくは0.04μm以上である。   When the average pore diameter of the porous membrane as the separation membrane is in the range of 0.01 μm or more and less than 1 μm as described above, both a high exclusion rate that prevents leakage of bacterial cells and sludge and a high water permeability are compatible. Further, it is possible to carry out with higher accuracy and reproducibility to prevent clogging and to maintain water permeability for a long time. When bacteria are used, the average pore diameter of the porous membrane is preferably 0.4 μm or less, and the average pore diameter is preferably less than 0.2 μm. If the average pore diameter is too small, the water permeation rate may decrease. Therefore, in the present invention, the average pore diameter is 0.01 μm or more, preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.04 μm or more. is there.

ここで、平均細孔径は、倍率10,000倍の走査型電子顕微鏡観察における、9.2μm×10.4μmの範囲内で観察できる細孔すべての直径を測定し、平均することにより求めることができる。   Here, the average pore diameter can be obtained by measuring and averaging the diameters of all pores that can be observed within a range of 9.2 μm × 10.4 μm in a scanning electron microscope observation at a magnification of 10,000 times. it can.

上記の平均細孔径の標準偏差σは、0.1μm以下であることが好ましい。更に、平均細孔径の標準偏差が小さい、すなわち細孔径の大きさが揃っている方が均一な透過液を得ることができる。発酵運転管理が容易になることから、平均細孔径の標準偏差は小さければ小さい方が望ましい。   The standard deviation σ of the average pore diameter is preferably 0.1 μm or less. Further, a uniform permeate can be obtained when the standard deviation of the average pore diameter is smaller, that is, when the pore diameters are uniform. Since fermentation operation management becomes easy, the smaller the standard deviation of the average pore diameter, the better.

平均細孔径の標準偏差σは、上述の9.2μm×10.4μmの範囲内で観察できる細孔数をNとして、測定した各々の直径をXkとし、細孔直径の平均をX(ave)とした下記の(式1)により算出される。   The standard deviation σ of the average pore diameter is N (the number of pores that can be observed within the above-mentioned range of 9.2 μm × 10.4 μm), each measured diameter is Xk, and the average pore diameter is X (ave) It is calculated by the following (Formula 1).

Figure 2008212138
Figure 2008212138

本発明で用いられる多孔性膜においては、発酵培養液の透過性が重要点の一つであり、透過性の指標として、使用前の多孔性膜の純水透過係数を用いることができる。本発明において、多孔性膜の純水透過係数は、逆浸透膜による25℃の温度の精製水を用い、ヘッド高さ1mで透水量を測定し算出したとき、2×10−9/m/s/pa以上であることが好ましい。純水透過係数が2×10−9/m/s/pa以上6×10−7/m/s/pa以下であれば、実用的に十分な透過水量が得られる。より好ましい純水透過係数は、2×10−9/m/s/pa以上1×10−7/m/s/pa以下である。 In the porous membrane used in the present invention, the permeability of the fermentation broth is one of the important points, and the pure water permeability coefficient of the porous membrane before use can be used as the permeability index. In the present invention, the pure water permeation coefficient of the porous membrane is 2 × 10 −9 m 3 / when the water permeability is measured at a head height of 1 m using purified water at a temperature of 25 ° C. by a reverse osmosis membrane. It is preferably m 2 / s / pa or more. If the pure water permeability coefficient is 2 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa or more and 6 × 10 −7 m 3 / m 2 / s / pa or less, a practically sufficient amount of permeated water can be obtained. A more preferable pure water permeability coefficient is 2 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa or more and 1 × 10 −7 m 3 / m 2 / s / pa or less.

本発明で用いられる多孔性膜の膜表面粗さは、分離膜の目詰まりに影響を与える因子である。膜表面粗さが好ましくは0.1μm以下のときに、分離膜の剥離係数や膜抵抗を好適に低下させることができ、より低い膜間差圧で連続発酵が実施可能である。従って、目詰まりを抑えることにより、安定した連続発酵が可能になることから、表面粗さは小さければ小さいほど好ましい。   The membrane surface roughness of the porous membrane used in the present invention is a factor that affects the clogging of the separation membrane. When the membrane surface roughness is preferably 0.1 μm or less, the separation coefficient and membrane resistance of the separation membrane can be suitably reduced, and continuous fermentation can be carried out with a lower transmembrane pressure difference. Therefore, since stable continuous fermentation becomes possible by suppressing clogging, the smaller the surface roughness, the better.

また、多孔性膜の膜表面粗さを低くすることにより、微生物の濾過において、膜表面で発生する剪断力を低下させることが期待でき、微生物の破壊が抑制され、多孔性膜の目詰まりも抑制されることにより、長期間安定な濾過が可能になると考えられる。   In addition, by reducing the membrane surface roughness of the porous membrane, it can be expected that the shear force generated on the membrane surface will be reduced in the filtration of microorganisms, the destruction of microorganisms is suppressed, and the porous membrane is clogged. It is considered that stable filtration is possible for a long time by being suppressed.

ここで、膜表面粗さは、下記の原子間力顕微鏡装置(AFM)を使用して、下記の装置と条件で測定することができる。
・装置:原子間力顕微鏡装置(Digital Instruments(株)製Nanoscope IIIa)
・条件:探針 SiNカンチレバー(Digital Instruments(株)製)
:走査モード コンタクトモード(気中測定)
水中タッピングモード(水中測定)
:走査範囲 10μm、25μm 四方(気中測定)
5μm、10μm 四方(水中測定)
:走査解像度 512×512
・試料調製:測定に際し膜サンプルは、常温でエタノールに15分浸漬後、RO水中に24時間浸漬し洗浄した後、風乾し用いた。RO水とは、濾過膜の一種である逆浸透膜(RO膜)を用いて濾過し、イオンや塩類などの不純物を排除した水を指す。RO膜の孔の大きさは、概ね2nm以下である。
Here, film | membrane surface roughness can be measured on the following apparatus and conditions using the following atomic force microscope apparatus (AFM).
・ Device: Atomic force microscope device (Nanoscope IIIa manufactured by Digital Instruments)
・ Conditions: Probe SiN cantilever (manufactured by Digital Instruments)
: Scanning mode Contact mode (in-air measurement)
Underwater tapping mode (underwater measurement)
: Scanning range 10μm, 25μm square (measurement in air)
5μm, 10μm square (underwater measurement)
: Scanning resolution 512 × 512
Sample preparation: Membrane samples were immersed in ethanol at room temperature for 15 minutes, then immersed in RO water for 24 hours, washed, and then air-dried. The RO water refers to water that has been filtered using a reverse osmosis membrane (RO membrane), which is a type of filtration membrane, to exclude impurities such as ions and salts. The pore size of the RO membrane is approximately 2 nm or less.

膜表面粗さdroughは、上記のAFMにより各ポイントのZ軸方向の高さから、下記の(式2)により算出する。 Membrane surface roughness d rough from the Z-axis direction of the height of each point by the above AFM, is calculated by the following equation (2).

Figure 2008212138
Figure 2008212138

本発明において、微生物を分離膜で濾過処理する際の膜間差圧は、微生物および培地成分が容易に目詰まりしない条件であればよいが、膜間差圧を0.1kPa以上20kPa以下の範囲にして濾過処理することが重要である。膜間差圧は、好ましくは0.1kPa以上10kPa以下の範囲であり、さらに好ましくは0.1kPa以上5kPaの範囲である。上記の膜間差圧の範囲を外れた場合、微生物および培地成分の目詰まりが急速に発生し、透過水量の低下を招き、連続発酵運転に不具合を生じることがある。   In the present invention, the transmembrane pressure difference when the microorganism is filtered with a separation membrane may be any condition as long as the microorganism and medium components are not easily clogged, but the transmembrane pressure difference is in the range of 0.1 kPa to 20 kPa. Thus, it is important to perform filtration. The transmembrane pressure difference is preferably in the range of 0.1 kPa to 10 kPa, and more preferably in the range of 0.1 kPa to 5 kPa. When the range of the above transmembrane pressure difference is exceeded, clogging of microorganisms and medium components may occur rapidly, leading to a decrease in the amount of permeated water, which may cause problems in continuous fermentation operation.

濾過の駆動力としては、発酵培養液と多孔性膜処理水の液位差(水頭差)を利用したサイホンにより多孔性膜に膜間差圧を発生させることが可能である。また、濾過の駆動力として多孔性膜処理水側に吸引ポンプを設置してもよいし、多孔性膜の発酵培養液側に加圧ポンプを設置することも可能である。膜間差圧は、発酵培養液と多孔性膜処理水の液位差を変化させることにより制御することができる、また、膜間差圧を発生させるためにポンプを使用する場合には、吸引圧力により膜間差圧を制御することができ、更に発酵培養液側の圧力を導入する気体または液体の圧力によっても膜間差圧を制御することができる。これら圧力制御を行う場合には、発酵培養液側の圧力と多孔性膜処理水側の圧力差をもって膜間差圧とし、膜間差圧の制御に用いることができる。   As a driving force for filtration, it is possible to generate a transmembrane pressure difference in the porous membrane by a siphon utilizing a liquid level difference (water head difference) of the fermentation broth and the porous membrane treated water. Moreover, a suction pump may be installed on the porous membrane treated water side as a driving force for filtration, or a pressure pump may be installed on the fermentation culture solution side of the porous membrane. The transmembrane pressure can be controlled by changing the liquid level difference between the fermentation broth and the porous membrane treated water, and if a pump is used to generate the transmembrane pressure, suction The transmembrane pressure can be controlled by the pressure, and the transmembrane pressure can also be controlled by the pressure of the gas or liquid that introduces the pressure on the fermentation broth side. When these pressure controls are performed, the pressure difference between the pressure on the fermentation broth side and the pressure on the porous membrane treated water side can be used as the transmembrane pressure difference, which can be used to control the transmembrane pressure difference.

また、本発明において使用される多孔性膜は、濾過処理する膜間差圧として、0.1kPa以上20kPa以下の範囲で濾過処理することができる性能を有するものであることが好ましい。また、本発明で使用される多孔性膜は、上述のように、使用前の純水透過係数が、逆浸透膜による25℃の温度の精製水を用い、ヘッド高さ1mで透水量を測定し算出したとき、2×10−9/m/s/pa以上の範囲であることが好ましく、さらに2×10−9/m/s/pa以上6×10−7/m/s/pa以下の範囲にあることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the porous membrane used in this invention has the performance which can be filtered in the range of 0.1 kPa or more and 20 kPa or less as a transmembrane differential pressure to filter. In addition, as described above, the porous membrane used in the present invention has a pure water permeability coefficient before use of purified water having a temperature of 25 ° C. by a reverse osmosis membrane, and measures the water permeability at a head height of 1 m. when calculated, 2 × 10 -9 m 3 / m 2 / s / is preferably pa is above the range, further 2 × 10 -9 m 3 / m 2 / s / pa or 6 × 10 -7 m It is preferably in the range of 3 / m 2 / s / pa or less.

本発明で使用される微生物の発酵原料としては、発酵培養する微生物の生育を促し、目的とする発酵生産物であるL−アミノ酸を良好に生産させ得るものであれば良い。発酵原料としては、例えば、炭素源、窒素源、無機塩類、および必要に応じてアミノ酸、およびビタミンなどの有機微量栄養素を適宜含有する液体培地等が好ましく用いられる。   The microorganism fermentation raw material used in the present invention may be any material that can promote the growth of microorganisms to be fermented and cultivate and can favorably produce an L-amino acid that is a target fermentation product. As a fermentation raw material, for example, a liquid medium or the like appropriately containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and if necessary, organic micronutrients such as amino acids and vitamins are preferably used.

上記の炭素源としては、例えば、グルコース、シュークロース、フラクトース、ガラクトース、ラクトース等の糖類、これら糖類を含有する澱粉糖化液、甘藷糖蜜、甜菜糖蜜、ハイテストモラセス、サトウキビ搾汁、更には酢酸、フマル酸等の有機酸、エタノールなどのアルコール類およびグリセリン等が使用される。ここで糖類とは、多価アルコールの最初の酸化生成物であり、アルデヒド基またはケトン基をひとつ持ち、アルデヒド基を持つ糖をアルドース、ケトン基を持つ糖をケトースと分類される炭水化物のことを指す。   Examples of the carbon source include saccharides such as glucose, sucrose, fructose, galactose, and lactose, starch saccharified solution containing these saccharides, sweet potato molasses, sugar beet molasses, high test molasses, sugar cane juice, and acetic acid Organic acids such as fumaric acid, alcohols such as ethanol and glycerin are used. Sugars are the first oxidation products of polyhydric alcohols, and are carbohydrates that have one aldehyde group or ketone group, sugars with aldehyde groups are classified as aldoses, and sugars with ketone groups are classified as ketoses. Point to.

また、上記の窒素源としては、例えば、アンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム塩類、尿素、硝酸塩類、その他補助的に使用される有機窒素源、例えば、油粕類、大豆加水分解液、カゼイン分解物、その他のアミノ酸、ビタミン類、コーンスティープリカー、酵母または酵母エキス、肉エキス、ペプトン等のペプチド類、各種発酵菌体およびその加水分解物などが使用される。   Examples of the nitrogen source include ammonia gas, aqueous ammonia, ammonium salts, urea, nitrates, and other auxiliary organic nitrogen sources such as oil cakes, soybean hydrolysates, casein decomposition products, Other amino acids, vitamins, corn steep liquor, yeast or yeast extract, meat extract, peptides such as peptone, various fermented cells and hydrolysates thereof are used.

また、上記の無機塩類としては、例えば、リン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、およびマンガン塩等を適宜添加使用することができる。   Moreover, as said inorganic salt, a phosphate, magnesium salt, calcium salt, iron salt, manganese salt etc. can be suitably added and used, for example.

本発明で使用される微生物が生育のために特定の栄養素を必要とする場合には、その栄養物を標品もしくはそれを含有する天然物として添加することができる。また、消泡剤も必要に応じて添加使用することができる。   When the microorganism used in the present invention requires a specific nutrient for growth, the nutrient can be added as a preparation or a natural product containing it. An antifoaming agent can be added and used as necessary.

本発明において、発酵培養液とは、発酵原料に微生物が増殖した結果得られる液のことを言い、追加する発酵原料の組成は、培養開始時の発酵原料組成から適宜変更しても良い。発酵原料組成から追加する発酵原料の組成に変更する場合、目的とするL−アミノ酸の生産性が高くなるような変更が好ましい。例えば、上記の炭素源に対する窒素源、無機塩類、アミノ酸およびビタミンなどの有機微量栄養素の重量比率を低下させることにより、L−アミノ酸の生産コストの低減、すなわち広義でL−アミノ酸の生産性の向上が実現できる場合もある。一方、上記炭素源に対する窒素源、無機塩類、アミノ酸およびビタミンなどの有機微量栄養素の重量比率を増加させることにより、L−アミノ酸の生産性を向上させることができる場合もある。   In the present invention, the fermentation culture liquid refers to a liquid obtained as a result of growth of microorganisms on the fermentation raw material, and the composition of the fermentation raw material to be added may be appropriately changed from the fermentation raw material composition at the start of the culture. When changing from a fermentation raw material composition to the composition of a fermentation raw material to be added, a change that increases the productivity of the target L-amino acid is preferred. For example, by reducing the weight ratio of organic micronutrients such as nitrogen sources, inorganic salts, amino acids and vitamins to the above carbon source, the production cost of L-amino acids is reduced, that is, the productivity of L-amino acids in a broad sense is improved. May be realized. On the other hand, by increasing the weight ratio of organic micronutrients such as nitrogen sources, inorganic salts, amino acids and vitamins to the carbon source, the productivity of L-amino acids may be improved.

本発明では、発酵培養液中の糖類など発酵原料の濃度は、5g/l以下に保持されるようにすることが好ましい。その理由は、発酵培養液の引き抜きによる発酵原料の流失を最小限にするためである。そのため発酵原料の濃度は、可能な限り小さいことが望ましい。   In the present invention, the concentration of fermentation raw materials such as sugars in the fermentation broth is preferably maintained at 5 g / l or less. The reason is to minimize the loss of the fermentation raw material due to withdrawal of the fermentation broth. Therefore, it is desirable that the concentration of the fermentation raw material is as small as possible.

微生物の発酵培養は、通常、pHが4〜8で温度が20〜40℃の範囲で行われることが多い。発酵培養液のpHは、無機の酸または有機の酸、アルカリ性物質、さらには尿素、炭酸カルシウムおよびアンモニアガスなどによって、上記範囲内のあらかじめ定められた値に調節される。   In many cases, the fermentation culture of microorganisms is usually performed at a pH of 4 to 8 and a temperature of 20 to 40 ° C. The pH of the fermentation broth is adjusted to a predetermined value within the above range with an inorganic or organic acid, an alkaline substance, urea, calcium carbonate, ammonia gas, and the like.

微生物の発酵培養において、酸素の供給速度を上げる必要があれば、空気に酸素を加えて酸素濃度を21%以上に保つ、発酵培養液を加圧する、攪拌速度を上げる、あるいは通気量を上げるなどの手段を用いることができる。逆に、酸素の供給速度を下げる必要がある場合は、炭酸ガス、窒素およびアルゴンなど酸素を含まないガスを空気に混合して供給することも可能である。   If it is necessary to increase the oxygen supply rate in the fermentation culture of microorganisms, add oxygen to the air to maintain the oxygen concentration at 21% or higher, pressurize the fermentation broth, increase the stirring speed, or increase the aeration rate. The following means can be used. On the other hand, when it is necessary to reduce the oxygen supply rate, it is also possible to supply a gas containing no oxygen such as carbon dioxide, nitrogen and argon mixed with air.

本発明においては、培養初期にBatch培養またはFed−Batch培養を行って微生物濃度を高くした後に連続培養(引き抜き)を開始しても良いし、高濃度の菌体をシードし、培養開始とともに連続培養を行っても良い。適当な時期から、発酵原料液の供給および培養物の引き抜きを行うことが可能である。発酵原料液供給と培養物の引き抜きの開始時期は、必ずしも同じである必要はない。また、発酵原料液の供給と培養物の引き抜きは連続的であってもよいし、間欠的であってもよい。発酵原料液には、上記に示したような菌体増殖に必要な栄養素を添加し、菌体増殖が連続的に行われるようにすればよい。   In the present invention, batch culture or fed-batch culture may be performed at the initial stage of culture to increase the microorganism concentration, and then continuous culture (pullout) may be started. Culture may be performed. It is possible to supply the fermentation raw material liquid and extract the culture from an appropriate time. The start time of the fermentation raw material supply and the withdrawal of the culture are not necessarily the same. Further, the supply of the fermentation raw material liquid and the withdrawal of the culture may be continuous or intermittent. What is necessary is just to add a nutrient required for microbial cell growth as shown above to a fermentation raw material liquid so that microbial cell growth may be performed continuously.

発酵培養液中の微生物の濃度は、効率よい生産性を得る上で、発酵培養液の環境が微生物の増殖にとって不適切となって死滅する比率が高くならない範囲で、高い状態で維持することが好ましい。一例として、濃度を乾燥重量として5g/L以上に維持することにより、より良好な生産効率が得られる。また、連続発酵装置の運転上の不具合や生産効率の低下を招かなければ、微生物の濃度の上限値は特に限定されない。   The concentration of microorganisms in the fermentation broth must be maintained at a high level in order to obtain efficient productivity, so long as the environment of the fermentation broth is inappropriate for the growth of microorganisms and the rate of death does not increase. preferable. As an example, better production efficiency can be obtained by maintaining the concentration at 5 g / L or more as the dry weight. Moreover, the upper limit of the concentration of microorganisms is not particularly limited as long as it does not cause problems in the operation of the continuous fermentation apparatus or decrease in production efficiency.

発酵生産能力のあるフレッシュな菌体を増殖させつつ行う連続培養操作は、培養管理上、通常、単一の発酵反応槽で行うことが好ましい。しかしながら、菌体を増殖しつつ生産物を生成する連続培養法であれば、発酵反応槽の数は問わない。発酵反応槽の容量が小さい等の理由から、複数の発酵反応槽を用いることもあり得る。この場合、複数の発酵反応槽を配管で並列または直列に接続して連続培養を行っても、発酵生産物の高生産性は得られる。   The continuous culture operation performed while growing fresh cells having fermentation production ability is usually preferably performed in a single fermentation reaction tank in terms of culture management. However, the number of fermentation reaction tanks is not limited as long as it is a continuous culture method for producing a product while growing cells. A plurality of fermentation reaction tanks may be used because the capacity of the fermentation reaction tank is small. In this case, high productivity of the fermentation product can be obtained even if continuous fermentation is performed by connecting a plurality of fermentation reaction tanks in parallel or in series by piping.

本発明においては、微生物を発酵反応槽に維持したままで、発酵反応槽からの発酵培養液の連続的かつ効率的な抜き出しが可能となることから、微生物を連続的に培養し、十分な増殖を確保した後に発酵原料液組成を変更し、目的とする化学品を効率よく製造することも可能である。   In the present invention, it is possible to continuously and efficiently extract the fermentation broth from the fermentation reaction tank while maintaining the microorganism in the fermentation reaction tank. It is also possible to change the composition of the fermentation raw material liquid after securing the desired chemical product efficiently.

本発明で好適に発酵生産されるアミノ酸としては、L−スレオニン、L−リジン、L−グルタミン酸、L−トリプトファン、L−イソロイシン、L−グルタミン、L−アルギニン、L−アラニン、L−ヒスチジン、L−プロリン、L−フェニルアラニン、L−アスパラギン酸、L−チロシン、L−メチオニン、L−セリン、L−バリンおよびL−ロイシン等が挙げられ、特に、L−スレオニン、L−リジンおよびL−グルタミン酸が好適である。   The amino acids suitably fermentatively produced in the present invention include L-threonine, L-lysine, L-glutamic acid, L-tryptophan, L-isoleucine, L-glutamine, L-arginine, L-alanine, L-histidine, L -Proline, L-phenylalanine, L-aspartic acid, L-tyrosine, L-methionine, L-serine, L-valine, L-leucine and the like, in particular, L-threonine, L-lysine and L-glutamic acid Is preferred.

本発明で使用される微生物は、本発明の本質が発酵培養の効率化にあることから、L−アミノ酸を生産する能力を持つもので、例えば、従来L−アミノ酸を効率よく生産することが可能な微生物を好適に利用することができる。このような微生物としては、例えば、発酵工業においてよく使用される大腸菌やコリネ型細菌などの細菌が挙げられる。   The microorganism used in the present invention has the ability to produce L-amino acids because the essence of the present invention is the efficiency of fermentation culture, and for example, can conventionally produce L-amino acids efficiently. Can be suitably used. Examples of such microorganisms include bacteria such as Escherichia coli and coryneform bacteria often used in the fermentation industry.

L−アミノ酸生産菌は、対応するL−アミノ酸を生産する能力のある細菌である。   An L-amino acid producing bacterium is a bacterium capable of producing a corresponding L-amino acid.

L−スレオニン生産菌としては、エシェリシア属(Genus Escherichia)、プロビデンシア属(Genus Providencia)、コリネバクテリウム属(Genus Corynebacterium)、ブレビバクテリウム属(Genus Brevibacterium)またはセラチア属(Genus Serratia)に属する細菌等が挙げられる。そして特に好ましい細菌は、エシェリシア・コリ(Escherichia coli)、プロビデンシア・レトゲリ(Providencia rettgeri)、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)およびセラチア・マルセセンス(Serratia marcescens)である。   Examples of L-threonine-producing bacteria include Genus Escherichia, Genus Providencia, Genus Corynebacterium, Genus Brevibacterium, and Serratia genus. Is mentioned. Particularly preferred bacteria are Escherichia coli, Providencia rettgeri, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium brebium, Brevibactrum. Brevibacterium lactofermentum) and Serratia marcescens.

また、L−リジン生産菌としては、エシェリシア属、コリネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属に属する細菌等が挙げられる。そして特に好ましい細菌は、エシェリシア・コリ、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバムおよびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムである。   Examples of L-lysine producing bacteria include bacteria belonging to the genus Escherichia, Corynebacterium, or Brevibacterium. Particularly preferred bacteria are Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum and Brevibacterium lactofermentum.

L−グルタミン酸生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバムおよびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムが好ましい。   As L-glutamic acid-producing bacteria, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, and Brevibacterium lactofermentum are preferable.

L−トリプトファン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム、バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)、バチルス・アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)およびエシェリシア・コリ等が挙げられる。   Examples of L-tryptophan-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum, Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens and Bacillus amyloliquefaciens. Etc.

L−イソロイシン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびセラチア・マルセセンス等が挙げられる。   Examples of L-isoleucine-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum, Serratia marcescens, and the like.

L−グルタミン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびフラボバクテリウム・リゲンス(Flavobacterium rigense)等が挙げられる。   Examples of L-glutamine-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum, Flavobacterium ligens and the like.

L−アルギニン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、セラチア・マルセセンス、エシェリシア・コリおよびバチルス・サブチリス等が挙げられる。   Examples of L-arginine-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Serratia marcescens, Escherichia coli and Bacillus subtilis.

L−アラニン生産菌としては、ブレビバクテリウム・フラバムおよびアルスロバクター・オキシダンス(Arthrobacter oxydans)等が挙げられる。   Examples of L-alanine producing bacteria include Brevibacterium flavum and Arthrobacter oxydans.

L−ヒスチジン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・アモニアジェネス(Brevibacterium ammoniagenes)、セラチア・マルセセンス、エシェリシア・コリ、バチルス・サブチリスおよびストレプトマイセス・コエリコラー(Streptomyces coelicolor)等が挙げられる。   Examples of L-histidine-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium amoniagenes, Serratia marcescens, Escherichia coli, Bacillus subtilis and Streptomyces coelicolor ( Streptomyces coelicolor) and the like.

L−プロリン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、カルチア・カテナフォルマ(Kurthia catenaforma)、セラチア・マルセセンスおよびエシェリシア・コリ等が挙げられる。   Examples of L-proline-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Kurthia catenaforma, Serratia marcescens and Escherichia coli.

L−フェニルアラニン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムまたはエシェリシア・コリ等が挙げられる。   Examples of L-phenylalanine producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum or Escherichia coli.

L−アスパラギン酸生産菌としては、ブレビバクテリウム・フラバム、バチルス・メガテリウム(Bacillus megatherium)、エシェリシア・コリおよびシュードモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)等が挙げられる。   Examples of L-aspartic acid producing bacteria include Brevibacterium flavum, Bacillus megaterium, Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, and the like.

L−チロシン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびエシェリシア・コリ等が挙げられる。   Examples of L-tyrosine-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum and Escherichia coli.

L−メチオニン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカムが好ましい。   As L-methionine-producing bacteria, Corynebacterium glutamicum is preferable.

セリン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびアルスロバクター・オキシダンス等が挙げられる。   Examples of serine-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum, Arthrobacter oxydans, and the like.

L−セリン生産菌としては、コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム(Corynebacterium acetoacidophilum)およびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム等が挙げられる。   Examples of L-serine producing bacteria include Corynebacterium acetoacidophilum and Brevibacterium lactofermentum.

L−バリン生産菌としては、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム、セラチア・マルセセンスおよびクレブシェラ・ニューモニア(Klebsiella pneumoniae)等が挙げられる。   Examples of L-valine-producing bacteria include Brevibacterium lactofermentum, Serratia marcescens and Klebsiella pneumoniae.

L−ロイシン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびセラチア・マルセセンス等が挙げられる。   Examples of L-leucine-producing bacteria include Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium lactofermentum, Serratia marcescens, and the like.

上記のL−スレオニン等のL−アミノ酸の生産能力を持つ微生物は、自然環境から単離されたものでもよく、また、突然変異や遺伝子組換えによって一部性質が改変されたものであってもよい。一例として、特開平2−219582号公報に記載されているL−スレオニン生産性の向上したプロビデンシア・レトゲリや、特表平3−500486号パンフレットに記載されているL−アラニン生産性の向上したコリネバクテリウム・グルタミカム等が挙げられる。   Microorganisms having the ability to produce L-amino acids such as L-threonine may be isolated from the natural environment, or may have been partially modified by mutation or genetic recombination. Good. As an example, Providencia retgeri with improved L-threonine productivity described in JP-A-2-219582 and coryne with improved L-alanine productivity described in JP-T-3-5000048 pamphlet. Examples include bacteria and glutamicum.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法により製造された濾過・分離発酵液に含まれるL−アミノ酸の分離・精製は、従来知られている濃縮、蒸留および晶析などの方法を組み合わせて行うことができる。   Separation / purification of L-amino acid contained in the filtered / separated fermentation broth produced by the method for producing L-amino acid by continuous fermentation of the present invention is performed by combining conventionally known methods such as concentration, distillation and crystallization. It can be carried out.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法で用いられる連続発酵装置の1つの例は、主に、L−アミノ酸生産菌を保持しL−アミノ酸を製造するための発酵反応槽、およびL−アミノ酸生産菌と培養液を濾過分離するための多孔性膜を含む分離膜エレメントから構成される。分離膜エレメントは、発酵反応槽の内部または外部のいずれに設置されてもよい。   One example of the continuous fermentation apparatus used in the method for producing L-amino acids by continuous fermentation of the present invention is mainly a fermentation reactor for holding L-amino acid-producing bacteria and producing L-amino acids, and L- It is composed of a separation membrane element including a porous membrane for separating the amino acid-producing bacteria and the culture solution by filtration. The separation membrane element may be installed either inside or outside the fermentation reaction tank.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法は、分離膜として平均細孔径が0.01μm以上1μm未満の多孔性膜を使用し、濾過圧力である膜間差圧が0.1から20kPaの範囲で濾過処理することを特徴としている。そのため、特別に発酵反応槽内を加圧状態に保つ必要がないことから、濾過分離装置と発酵反応槽間で発酵培養液を循環させる動力手段が不要となり、分離膜エレメントを発酵反応槽内部に設置して発酵培養装置をコンパクト化することもできる。   In the method for producing L-amino acid by continuous fermentation according to the present invention, a porous membrane having an average pore diameter of 0.01 μm or more and less than 1 μm is used as a separation membrane, and a transmembrane differential pressure as a filtration pressure is 0.1 to 20 kPa. It is characterized by filtering in a range. Therefore, it is not necessary to keep the inside of the fermentation reaction tank in a pressurized state, so that no power means for circulating the fermentation broth between the filtration separation device and the fermentation reaction tank is required, and the separation membrane element is placed inside the fermentation reaction tank. It can also be installed to make the fermentation culture apparatus compact.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法で用いられる連続発酵装置のうち、分離膜エレメントが発酵反応槽の内部に設置された代表的な一例を図1に示す。図1は、本発明で用いられる膜分離型の連続発酵装置の一つの実施の形態を説明するための概略側面図である。図1において、膜分離型の連続発酵装置は、微生物を発酵培養させる発酵反応槽1と、その発酵反応槽1の中の発酵培養液の量を制御するための水頭差制御装置3で基本的に構成されている。発酵反応槽1内には分離膜エレメント2が配設されており、その分離膜エレメント2には多孔性膜が組み込まれている。この多孔性膜としては、例えば、国際公開第2002/064240号パンフレットに開示されている分離膜および分離膜エレメントを使用することができる。分離膜エレメントに関しては、追って詳述する。   FIG. 1 shows a typical example in which a separation membrane element is installed inside a fermentation reaction tank among continuous fermentation apparatuses used in the method for producing L-amino acids by continuous fermentation of the present invention. FIG. 1 is a schematic side view for explaining one embodiment of a membrane separation type continuous fermentation apparatus used in the present invention. In FIG. 1, a membrane separation type continuous fermentation apparatus is basically composed of a fermentation reaction tank 1 for fermentation culture of microorganisms and a water head difference control apparatus 3 for controlling the amount of fermentation culture solution in the fermentation reaction tank 1. It is configured. A separation membrane element 2 is disposed in the fermentation reaction tank 1, and a porous membrane is incorporated in the separation membrane element 2. As the porous membrane, for example, a separation membrane and a separation membrane element disclosed in International Publication No. 2002/064240 can be used. The separation membrane element will be described in detail later.

次に、図1の膜分離型の連続発酵装置による連続発酵の形態について説明する。培地供給ポンプ7によって、培地を発酵反応槽1に連続的もしくは断続的に投入する。培地については、発酵反応槽1内に投入する前に、必要に応じて加熱殺菌、加熱滅菌あるいはフィルターを用いた滅菌処理を行うことができる。発酵生産時には、必要に応じて、発酵反応槽1内の攪拌機5で発酵反応槽1内の発酵液を攪拌することができる。また必要に応じて、気体供給装置4によって必要とする気体を発酵反応槽1内に供給することができる。このとき、供給した気体を回収リサイクルして再び気体供給装置4に供給することができる。また必要に応じて、pHセンサ・制御装置9およびpH調整溶液供給ポンプ8によって発酵反応槽1内の発酵液のpHを調整することができる。また必要に応じて、温度調節器10によって発酵反応槽1内の発酵培養液の温度を調節することにより生産性の高い発酵生産を行うことができる。   Next, the form of continuous fermentation by the membrane separation type continuous fermentation apparatus of FIG. 1 will be described. The culture medium is pumped continuously or intermittently into the fermentation reaction tank 1 by the culture medium supply pump 7. The medium can be sterilized by heating, sterilization, or sterilization using a filter as necessary before being put into the fermentation reaction tank 1. During fermentation production, the fermentation liquor in the fermentation reaction tank 1 can be stirred with the agitator 5 in the fermentation reaction tank 1 as necessary. Moreover, the gas required by the gas supply apparatus 4 can be supplied in the fermentation reaction tank 1 as needed. At this time, the supplied gas can be recovered and recycled and supplied to the gas supply device 4 again. If necessary, the pH of the fermentation broth in the fermentation reaction tank 1 can be adjusted by the pH sensor / control device 9 and the pH adjusting solution supply pump 8. Moreover, if necessary, highly productive fermentation production can be performed by adjusting the temperature of the fermentation broth in the fermentation reaction tank 1 with the temperature controller 10.

ここでは、計装・制御装置による発酵培養液の物理化学的条件の調節に、pHおよび温度の調節を例示したが、必要に応じて、溶存酸素やORPの制御を行うことができ、更にはオンラインケミカルセンサーなどの分析装置により発酵培養液中のL−アミノ酸の濃度を測定し、それを指標とした物理化学的条件の制御を行うことができる。また、培地の連続的もしくは断続的投入の形態に関しては、特に限定されるものではないが、上記の計装装置による発酵培養液の物理化学的環境の測定値を指標として、培地投入量および速度を適宜調節することができる。   Here, the adjustment of the pH and temperature was exemplified for the adjustment of the physicochemical conditions of the fermentation broth by the instrumentation / control device, but if necessary, the dissolved oxygen and ORP can be controlled, The concentration of L-amino acid in the fermentation broth can be measured by an analytical device such as an online chemical sensor, and the physicochemical conditions can be controlled using the concentration as an index. Further, the form of continuous or intermittent input of the medium is not particularly limited, but the input amount and the rate of the medium are measured using the measured value of the physicochemical environment of the fermentation broth by the instrumentation apparatus as an index. Can be adjusted as appropriate.

発酵培養液は、発酵反応槽1内に設置された分離膜エレメント2によって、微生物と発酵生産物に濾過・分離され装置系から取り出される。また、濾過・分離された微生物は装置系内に留まることにより装置系内の微生物濃度を高く維持することができ、生産性の高い発酵生産を可能としている。ここで、分離膜エレメント2による濾過・分離は発酵反応槽1の水面との水頭差圧によって行い、特別な動力を必要としない。また、必要に応じて、レベルセンサ6および水頭差圧制御装置3によって、分離膜エレメント2の濾過・分離速度およびよび発酵反応槽1内の発酵液量を適当に調節することができる。上記の分離膜エレメント2による濾過・分離は水頭差圧によって行うことを例示したが、必要に応じて、ポンプや、液体や気体等による吸引濾過あるいは装置系内を加圧することにより、濾過・分離することもできる。   The fermentation broth is filtered and separated into microorganisms and fermentation products by the separation membrane element 2 installed in the fermentation reaction tank 1 and taken out from the apparatus system. Moreover, the microorganisms filtered and separated remain in the apparatus system, so that the microorganism concentration in the apparatus system can be maintained high, and fermentation production with high productivity is possible. Here, the filtration / separation by the separation membrane element 2 is performed by the water head differential pressure with respect to the water surface of the fermentation reaction tank 1, and no special power is required. Moreover, the filtration / separation speed of the separation membrane element 2 and the amount of the fermentation liquid in the fermentation reaction tank 1 can be appropriately adjusted by the level sensor 6 and the head differential pressure control device 3 as necessary. Although the filtration / separation by the separation membrane element 2 is exemplified by the water head differential pressure, the filtration / separation is performed by suction filtration with a pump, liquid or gas, or pressurization in the apparatus system as necessary. You can also

次に、本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法で用いられる連続発酵装置のうち、分離膜エレメントが、発酵反応槽の外部に設置された代表的な一例を図2の概要図に示す。図2は、本発明で用いられる他の膜分離型の連続発酵装置の一つの実施の形態を説明するための概略側面図である。   Next, among the continuous fermentation apparatuses used in the method for producing L-amino acids by continuous fermentation of the present invention, a typical example in which the separation membrane element is installed outside the fermentation reaction tank is shown in the schematic diagram of FIG. . FIG. 2 is a schematic side view for explaining one embodiment of another membrane separation type continuous fermentation apparatus used in the present invention.

図2において、膜分離型の連続発酵装置は、微生物を培養発酵させるための発酵反応槽1と、その発酵反応槽1に発酵培養液循環ポンプ11を介して接続され内部に分離膜エレメント2を備えた膜分離槽12と、発酵反応槽1内の発酵培養液の量を制御するための水頭差制御装置3で基本的に構成されている。ここで、分離膜エレメント2には、多孔性膜が組み込まれている。この多孔性膜としては、例えば、国際公開第2002/064240号パンフレットに開示されている分離膜、および分離膜エレメントを使用することが好適である。   In FIG. 2, a membrane separation type continuous fermentation apparatus includes a fermentation reaction tank 1 for culturing and culturing microorganisms, and a fermentation culture solution circulation pump 11 connected to the fermentation reaction tank 1 and a separation membrane element 2 inside. The membrane separation tank 12 and the water head difference control device 3 for controlling the amount of the fermentation broth in the fermentation reaction tank 1 are basically configured. Here, a porous membrane is incorporated in the separation membrane element 2. As the porous membrane, for example, a separation membrane and a separation membrane element disclosed in International Publication No. 2002/064240 are suitably used.

図2において、培地供給ポンプ7によって培地を発酵反応槽1に投入し、必要に応じて、攪拌機5で発酵反応槽1内の発酵培養液を攪拌することができる。また必要に応じて、気体供給装置4によって必要とする気体を供給することができる。このとき、供給した気体を回収リサイクルして再び気体供給装置4で供給することができる。また、必要に応じて、pHセンサ・制御装置9およびよびpH調整溶液供給ポンプ8によって発酵培養液のpHを調整することができる。また必要に応じて、温度調節器10によって発酵培養液の温度を調節することにより、生産性の高い発酵生産を行うことができる。さらに、装置内の発酵培養液は、発酵培養液循環ポンプ11によって発酵反応槽1と膜分離槽12の間を循環する。発酵生産物を含む発酵培養液は、分離膜エレメント2によって微生物と発酵生産物に濾過・分離され、発酵生産物を装置系から取り出すことができる。   In FIG. 2, the medium can be introduced into the fermentation reaction tank 1 by the medium supply pump 7, and the fermentation broth in the fermentation reaction tank 1 can be stirred by the stirrer 5 as necessary. Moreover, the gas required by the gas supply apparatus 4 can be supplied as needed. At this time, the supplied gas can be recovered and recycled and supplied again by the gas supply device 4. If necessary, the pH of the fermentation broth can be adjusted by the pH sensor / control device 9 and the pH adjusting solution supply pump 8. Moreover, highly productive fermentation production can be performed by adjusting the temperature of a fermentation broth with the temperature controller 10 as needed. Further, the fermentation broth in the apparatus is circulated between the fermentation reaction tank 1 and the membrane separation tank 12 by the fermentation broth circulation pump 11. The fermentation broth containing the fermentation product is filtered and separated into the microorganism and the fermentation product by the separation membrane element 2, and the fermentation product can be taken out from the apparatus system.

また、濾過・分離された微生物は、装置系内に留まることにより装置系内の微生物濃度を高く維持することができ、生産性の高い発酵生産を可能としている。ここで、分離膜エレメント2による濾過・分離は膜分離槽12の水面との水頭差圧によって行うことができ、特別な動力を必要としない。また、必要に応じて、レベルセンサ6および水頭差圧制御装置3によって、分離膜エレメント2の濾過・分離速度および装置系内の発酵培養液量を適当に調節することができる。また、必要に応じて、気体供給装置4によって必要とする気体を膜分離槽12内に供給することができる。   In addition, the filtered and separated microorganisms can remain in the apparatus system to maintain a high concentration of microorganisms in the apparatus system, enabling highly productive fermentation production. Here, the filtration / separation by the separation membrane element 2 can be performed by the water head differential pressure with the water surface of the membrane separation tank 12, and no special power is required. If necessary, the filtration / separation speed of the separation membrane element 2 and the amount of fermentation broth in the apparatus system can be appropriately adjusted by the level sensor 6 and the head differential pressure control device 3. Moreover, the gas required by the gas supply apparatus 4 can be supplied in the membrane separation tank 12 as needed.

上記のように、分離膜エレメント2による濾過・分離は水頭差圧によって行うことができるが、必要に応じて、ポンプや、液体や気体等による吸引濾過あるいは装置系内を加圧することにより濾過・分離することもできる。このような手段により、膜間差圧を調整制御することができる。   As described above, the filtration / separation by the separation membrane element 2 can be performed by the water head differential pressure. However, if necessary, the filtration / separation can be performed by suction filtration using a pump, liquid or gas, or by pressurizing the inside of the apparatus system. It can also be separated. By such means, the transmembrane pressure difference can be adjusted and controlled.

次に、本発明で用いられる分離膜エレメントの好適な形態の例である国際公開第2002/064240号パンフレットに開示されている分離膜および分離膜エレメントを、以下に図面を用いてその概略を説明する。図3は、本発明で用いられる分離膜エレメントの一つの実施の形態を説明するための概略斜視図である。   Next, the outline of the separation membrane and the separation membrane element disclosed in International Publication No. 2002/064240, which is an example of a preferred embodiment of the separation membrane element used in the present invention, will be described below with reference to the drawings. To do. FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining one embodiment of the separation membrane element used in the present invention.

分離膜エレメントは、図3に示すように、剛性を有する支持板13の両面に、流路材14と前記の分離膜15をこの順序で配し構成されている。支持板13は、両面に凹部16を有している。分離膜15は、発酵培養液を濾過する。流路材14は、分離膜15で濾過された濾液を効率よく支持板13に流すためのものである。支持板13に流れた濾液は、支持板13の凹部16を通り、集水パイプ17を介して連続発酵装置外部に取り出される。濾液を取り出すための動力として、水頭差圧、ポンプ、液体や気体等による吸引濾過、あるいは装置系内を加圧するなどの方法を用いることができる。   As shown in FIG. 3, the separation membrane element is configured by arranging the flow path material 14 and the separation membrane 15 in this order on both surfaces of a rigid support plate 13. The support plate 13 has recesses 16 on both sides. The separation membrane 15 filters the fermentation broth. The flow path member 14 is for efficiently flowing the filtrate filtered by the separation membrane 15 to the support plate 13. The filtrate that has flowed to the support plate 13 passes through the recess 16 of the support plate 13 and is taken out of the continuous fermentation apparatus via the water collecting pipe 17. As a power for taking out the filtrate, a method such as a differential pressure at the water head, a pump, suction filtration with a liquid or gas, or pressurization in the apparatus system can be used.

図4は、本発明で用いられる別の分離膜エレメントの他の実施の形態を説明するための概略斜視図である。分離膜エレメントは、図4に示すように、中空糸膜(多孔性膜)で構成された分離膜束18と上部樹脂封止層19と下部樹脂封止層20によって主に構成されている。分離膜束18は、上部樹脂封止層19および下部樹脂封止層20よって束状に接着・固定化されている。下部樹脂封止層20による接着・固定化は、分離膜束18の中空糸膜(多孔性膜)の中空部を封止しており、培養液の漏出を防ぐ構造になっている。一方、上部樹脂封止層19は、分離膜束18の中空糸膜(多孔性膜)の内孔を封止しておらず、集水パイプ22に濾液が流れる構造となっている。この分離膜エレメントは、支持フレーム21を介して連続発酵装置内に設置することが可能である。分離膜束18によって濾過された発酵生産物を含む濾液は、中空糸膜の中空部を通り、集水パイプ22を介して連続発酵装置外部に取り出される。濾液を取り出すための動力として、水頭差圧、ポンプ、液体や気体等による吸引濾過、あるいは装置系内を加圧するなどの方法を用いることができる。   FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining another embodiment of another separation membrane element used in the present invention. As shown in FIG. 4, the separation membrane element is mainly composed of a separation membrane bundle 18 composed of a hollow fiber membrane (porous membrane), an upper resin sealing layer 19, and a lower resin sealing layer 20. The separation membrane bundle 18 is bonded and fixed in a bundle by an upper resin sealing layer 19 and a lower resin sealing layer 20. Adhesion / fixation by the lower resin sealing layer 20 has a structure in which the hollow portion of the hollow fiber membrane (porous membrane) of the separation membrane bundle 18 is sealed to prevent leakage of the culture solution. On the other hand, the upper resin sealing layer 19 does not seal the inner hole of the hollow fiber membrane (porous membrane) of the separation membrane bundle 18 and has a structure in which the filtrate flows through the water collecting pipe 22. This separation membrane element can be installed in the continuous fermentation apparatus via the support frame 21. The filtrate containing the fermentation product filtered by the separation membrane bundle 18 passes through the hollow portion of the hollow fiber membrane and is taken out of the continuous fermentation apparatus via the water collecting pipe 22. As a power for taking out the filtrate, a method such as a differential pressure at the water head, a pump, suction filtration with a liquid or gas, or pressurization in the apparatus system can be used.

本発明のL−アミノ酸の製造方法で用いられる連続発酵装置の分離膜エレメントを構成する部材は、高圧蒸気滅菌操作に耐性の部材であることが好ましい。連続発酵装置内が滅菌可能であれば、連続発酵時に好ましくない微生物による汚染の危険を回避することができ、より安定した連続発酵が可能となる。分離膜エレメントを構成する部材は、高圧蒸気滅菌操作の条件である、121℃で15分間に耐性であることが好ましい。分離膜エレメント部材には、例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、PVDF、変性ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリサルホン系樹脂等の樹脂を好ましく選定することができる。   The member constituting the separation membrane element of the continuous fermentation apparatus used in the L-amino acid production method of the present invention is preferably a member resistant to high-pressure steam sterilization operation. If the inside of the continuous fermentation apparatus can be sterilized, it is possible to avoid the risk of contamination by undesirable microorganisms during continuous fermentation, and more stable continuous fermentation is possible. The members constituting the separation membrane element are preferably resistant to 15 minutes at 121 ° C., which is the condition of the high-pressure steam sterilization operation. Examples of the separation membrane element member include metals such as stainless steel and aluminum, polyamide resins, fluorine resins, polycarbonate resins, polyacetal resins, polybutylene terephthalate resins, PVDF, modified polyphenylene ether resins, and polysulfone resins. These resins can be preferably selected.

本発明のL−アミノ酸の製造方法で用いられる連続発酵装置では、分離膜エレメントは、図1のように発酵反応槽内に設置しても良いし、図2のように発酵反応槽外に設置しても良い。分離膜エレメントを発酵反応槽外に設置する場合には、別途、膜分離槽を設けてその内部に分離膜エレメントを設置することができ、発酵反応槽と膜分離槽の間を培養液を循環させながら、分離膜エレメントにより培養液を連続的に濾過することができる。   In the continuous fermentation apparatus used in the L-amino acid production method of the present invention, the separation membrane element may be installed in the fermentation reaction tank as shown in FIG. 1 or installed outside the fermentation reaction tank as shown in FIG. You may do it. When the separation membrane element is installed outside the fermentation reaction tank, a separate membrane separation tank can be provided and the separation membrane element can be installed inside it, and the culture fluid is circulated between the fermentation reaction tank and the membrane separation tank. The culture solution can be continuously filtered by the separation membrane element.

本発明のL−アミノ酸の製造方法で用いられる連続発酵装置では、膜分離槽は、高圧蒸気滅菌可能であることが望ましい。膜分離槽が高圧蒸気滅菌可能であると、雑菌による汚染回避が容易である。   In the continuous fermentation apparatus used in the L-amino acid production method of the present invention, the membrane separation tank is preferably capable of high-pressure steam sterilization. If the membrane separation tank can be autoclaved, it is easy to avoid contamination with germs.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法に従って連続発酵を行った場合、従来のバッチ式の発酵と比較して、高い体積生産速度が得られ、極めて効率のよい発酵生産が可能となる。ここで、連続培養における発酵生産速度は、次の(式3)で計算される。
・発酵生産速度(g/L/hr)=抜き取り液中の生産物濃度(g/L)×発酵培養液抜き取り速度(L/hr)÷装置の運転液量(L) ・・・・(式3)
また、バッチ式培養による発酵生産速度は、原料炭素源をすべて消費した時点の生産物量(g)を、炭素源の消費に要した時間(h)とその時点の発酵培養液量(L)で除して求められる。
When continuous fermentation is carried out according to the method for producing L-amino acids by continuous fermentation of the present invention, a high volumetric production rate is obtained compared to conventional batch fermentation, and extremely efficient fermentation production is possible. Here, the fermentation production rate in continuous culture is calculated by the following (Equation 3).
・ Fermentation production rate (g / L / hr) = Product concentration in extraction liquid (g / L) × Fermentation culture liquid extraction speed (L / hr) ÷ Operation liquid volume of apparatus (L) 3)
In addition, the fermentation production rate by batch culture is the amount of product (g) at the time when all the raw carbon source is consumed, the time (h) required for consumption of the carbon source and the amount of fermentation broth (L) at that time. It is obtained by dividing.

本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法で得られるL−アミノ酸は、主に、飼料添加物、医薬品、医薬中間体および食料添加物等としての用途があり、本発明によって、より安価にL−アミノ酸を提供することが可能となる。   The L-amino acid obtained by the method for producing L-amino acid by continuous fermentation of the present invention is mainly used as a feed additive, a pharmaceutical product, a pharmaceutical intermediate, a food additive, and the like. L-amino acids can be provided.

以下、本発明の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法をさらに詳細に説明するために、図1および図2の概略図に示す連続発酵装置を用いることによる、連続的なL−スレオニンの発酵生産について、実施例を挙げて説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。   Hereinafter, in order to describe the method for producing L-amino acid by continuous fermentation of the present invention in more detail, continuous fermentation production of L-threonine by using the continuous fermentation apparatus shown in the schematic diagrams of FIGS. 1 and 2. Will be described with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.

下記のL−スレオニンの製造方法に関する実施例においては、L−スレオニンを生産させる微生物として、プロビデンシア・レトゲリのうちプロビデンシア・レトゲリ SGR588−77株(FERM P−10528)を用い、L−リジンの製造方法に関する実施例においては、L−リジンを生産させる微生物として、コリネバクテリウム・グルタミカムのうちコリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)ATCC13032を遺伝子改変した株を用いた。   In the following examples relating to the method for producing L-threonine, L-lysine production using L-threonine, Providencia lettelli SGR588-77 strain (FERM P-10528) among Providencia lettelli, is used. In the Example concerning, the strain | stump | stock which carried out the gene modification of Corynebacterium glutamicum (Corynebacterium glutamicum) ATCC13032 among Corynebacterium glutamicum was used as microorganisms which produce L-lysine.

また、発酵原料のうち炭素源にはグルコースを用い、窒素源と無機塩類には、下記の実施例で説明する原料を用いた。   Moreover, glucose was used for the carbon source among the fermentation raw materials, and the raw materials described in the following examples were used for the nitrogen source and inorganic salts.

(参考例1)L−スレオニン、L−リジンおよびグルコースの定量法
培養液中に含まれるL−スレオニン量の測定は、次の方法で行った。測定するL−スレオニンを含む発酵培養液を25μL取り、そこに150μlのNaHCO3(75mM)および内標として25μlのL−メチオニン(2g/L)を加える。上記の溶液に、さらに900μlのエタノールおよび150μlの0.2Mジニトロフルオロベンゼン(DNFB)を加え混合する。上記の溶液を37℃の温度で1時間静置後、下記条件でHPLC分析を行った。
・カラム:CAPCELLPAK C18 TYPE SG120(資生堂)
・移動相:0.1%(w/v)H3PO4:アセトニトリル=7:3(流速1.2mL/min)
・検出方法:UV(360nm)
・温度:23℃
検量線は、濃度既知のL−スレオニンを標品として分析を行い、横軸にL−スレオニン濃度、縦軸にL−スレオニン面積/L−メチオニン(内標)面積の面積比をプロットして作製した。
Reference Example 1 Quantitative Method for L-Threonine, L-Lysine and Glucose The amount of L-threonine contained in the culture solution was measured by the following method. Take 25 μL of the fermentation broth containing L-threonine to be measured, and add 150 μl of NaHCO 3 (75 mM) and 25 μl of L-methionine (2 g / L) as an internal standard. Add 900 μl of ethanol and 150 μl of 0.2 M dinitrofluorobenzene (DNFB) to the above solution and mix. The solution was allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour, and then subjected to HPLC analysis under the following conditions.
Column: CAPCELLPAK C18 TYPE SG120 (Shiseido)
Mobile phase: 0.1% (w / v) H3PO4: Acetonitrile = 7: 3 (flow rate 1.2 mL / min)
-Detection method: UV (360 nm)
・ Temperature: 23 ℃
A calibration curve is prepared by analyzing L-threonine with a known concentration as a standard, and plotting the L-threonine concentration on the horizontal axis and the area ratio of L-threonine area / L-methionine (internal standard) area on the vertical axis. did.

培養液中に含まれるL−リジン量の測定は、次の方法で行った。測定するL−リジンを含む発酵培養液を25μL取り、そこに400μLのNaHCO3(75mM)および内標として25μLの1,4−ブタンジオール(2g/L)を加える。上記の溶液に、150μlの0.2MDNFBを添加後、37℃で1時間反応させた。
その溶液50μlをアセトニトリル1mLに溶解し、10,000rpmで5分間遠心した上清10μlを以下の条件でHPLCにより分析した。
・カラム :CAPCELLPAK C18 TYPE SG120(資生堂)
・移動相 :0.1%(w/w)リン酸水溶液:アセトニトリル=45:55(流速1mL/min)
・検出方法:UV(360nm)
・温度:23℃
検量線は、濃度既知のL−リジンを標品として分析を行い、横軸にL−リジン濃度、縦軸にL−リジン面積/1,4−ブタンジオール(内標)面積の面積比をプロットして作製した。
The amount of L-lysine contained in the culture solution was measured by the following method. Take 25 μL of the fermentation broth containing L-lysine to be measured, and add 400 μL of NaHCO 3 (75 mM) and 25 μL of 1,4-butanediol (2 g / L) as an internal standard. After adding 150 μl of 0.2MDNFB to the above solution, the mixture was reacted at 37 ° C. for 1 hour.
50 μl of the solution was dissolved in 1 mL of acetonitrile, and 10 μl of the supernatant centrifuged at 10,000 rpm for 5 minutes was analyzed by HPLC under the following conditions.
-Column: CAPCELLPAK C18 TYPE SG120 (Shiseido)
Mobile phase: 0.1% (w / w) phosphoric acid aqueous solution: acetonitrile = 45: 55 (flow rate 1 mL / min)
-Detection method: UV (360 nm)
・ Temperature: 23 ℃
The calibration curve is analyzed using L-lysine with a known concentration as a standard, and the horizontal axis plots the L-lysine concentration and the vertical axis plots the area ratio of L-lysine area / 1,4-butanediol (internal standard) area. And produced.

また、グルコース濃度の測定には、“グルコーステストワコーC”(登録商標)(和光純薬社製)を用いた。   For measurement of glucose concentration, “Glucose Test Wako C” (registered trademark) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.

(参考例2)多孔性膜の作製(その1)
樹脂としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)樹脂を、また溶媒としてN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)をそれぞれ用い、これらを90℃の温度下に十分に攪拌し、次の組成を有する原液を得た。
・PVDF:13.0重量%
・DMAc:87.0重量%
次に、上記の原液を25℃の温度に冷却した後、あらかじめガラス板上に貼り付けて置いた、密度が0.48g/cm3で、厚みが220μmのポリエステル繊維製不織布(多孔質基材)に塗布し、直ちに次の組成を有する25℃の温度の凝固浴中に5分間浸漬して、多孔質基材に多孔質樹脂層が形成された多孔性膜を得た。
・水 :30.0重量%
・DMAc:70.0重量%
この多孔性膜をガラス板から剥がした後、80℃の温度の熱水に3回浸漬してDMAcを洗い出し、分離膜を得た。この分離膜の凝固浴と接触した側における、多孔質樹脂層表面の9.2μm×10.4μmの範囲内を、倍率10,000倍で走査型電子顕微鏡観察を行ったところ、観察できる細孔すべての直径の平均は2.0μmであった。また、反対側における、多孔質樹脂層表面の9.2μm×10.4μmの範囲内を、倍率10,000倍で走査型電子顕微鏡観察を行ったところ、観察できる細孔すべての直径の平均は0.1μmであった。次に、上記の分離膜について純水透水量を評価したところ、50×10-93/m2・s・Paであった。透水量の測定は、逆浸透膜による25℃の温度の精製水を用い、ヘッド高さ1mで行った。また、平均細孔径の標準偏差 は0.035μmで、膜表面粗さは18μmであった。
(Reference Example 2) Production of porous membrane (Part 1)
Polyvinylidene fluoride (PVDF) resin was used as the resin and N, N-dimethylacetamide (DMAc) was used as the solvent, and these were sufficiently stirred at a temperature of 90 ° C. to obtain a stock solution having the following composition.
・ PVDF: 13.0% by weight
DMAc: 87.0% by weight
Next, after cooling the above stock solution to a temperature of 25 ° C., a polyester fiber non-woven fabric (porous substrate) having a density of 0.48 g / cm 3 and a thickness of 220 μm, which was previously pasted on a glass plate. And immediately immersed in a coagulation bath having a temperature of 25 ° C. having the following composition for 5 minutes to obtain a porous film having a porous resin layer formed on a porous substrate.
-Water: 30.0% by weight
DMAc: 70.0% by weight
After peeling this porous membrane from the glass plate, it was immersed in hot water at a temperature of 80 ° C. three times to wash out DMAc to obtain a separation membrane. When the surface of the porous resin layer on the side of the separation membrane in contact with the coagulation bath is observed with a scanning electron microscope at a magnification of 10,000 times within the range of 9.2 μm × 10.4 μm, the pores that can be observed The average of all diameters was 2.0 μm. Moreover, when the scanning electron microscope observation was performed at a magnification of 10,000 times in the range of 9.2 μm × 10.4 μm on the surface of the porous resin layer on the opposite side, the average diameter of all the observable pores was It was 0.1 μm. Next, when the permeation amount of pure water was evaluated for the separation membrane, it was 50 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa. The amount of water permeation was measured using purified water at a temperature of 25 ° C. by a reverse osmosis membrane at a head height of 1 m. The standard deviation of the average pore diameter was 0.035 μm, and the membrane surface roughness was 18 μm.

(参考例3) 多孔性膜の作製(その2)
樹脂としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)樹脂を、また開孔剤として分子量が約20,000のポリエチレングリコール(PEG)を、溶媒としてN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)を、そして非溶媒として純水をそれぞれ用い、これらを90℃の温度下に十分に攪拌し、次の組成を有する原液を得た。
・PVDF:13.0重量%
・PEG : 5.5重量%
・DMAc:78.0重量%
・純水 : 3.5重量%
次に、上記の原液を25℃の温度に冷却した後、密度が0.48g/cm3 、厚みが220μmのポリエステル繊維製不織布(多孔質基材)に塗布し、塗布後、直ちに25℃の温度の純水中に5分間浸漬し、さらに80℃の温度の熱水に3回浸漬してDMAcおよびPEGを洗い出し、多孔質樹脂層を有する多孔性膜(分離膜)を得た。この分離膜の原液を塗布した側における、多孔質樹脂層表面の9.2μm×10.4μmの範囲内を、倍率10,000倍で走査型電子顕微鏡観察を行ったところ、観察できる細孔すべての直径の平均は0.02μmであった。この分離膜について純水透水量を評価したところ、2×10-93/m2・s・Paであった。透水量の測定は、逆浸透膜による25℃の温度の精製水を用い、ヘッド高さ1mで行った。平均細孔径の標準偏差 は0.0055μmで、膜表面粗さは0.1μmであった。
(Reference Example 3) Production of porous membrane (part 2)
Polyvinylidene fluoride (PVDF) resin as a resin, polyethylene glycol (PEG) having a molecular weight of about 20,000 as a pore-opening agent, N, N-dimethylacetamide (DMAc) as a solvent, and pure water as a non-solvent. Each was used and stirred sufficiently at a temperature of 90 ° C. to obtain a stock solution having the following composition.
・ PVDF: 13.0% by weight
・ PEG: 5.5% by weight
DMAc: 78.0% by weight
・ Pure water: 3.5% by weight
Next, after cooling the stock solution to a temperature of 25 ° C., it was applied to a polyester fiber nonwoven fabric (porous substrate) having a density of 0.48 g / cm 3 and a thickness of 220 μm. It was immersed in pure water at a temperature for 5 minutes and further immersed in hot water at a temperature of 80 ° C. three times to wash out DMAc and PEG, thereby obtaining a porous membrane (separation membrane) having a porous resin layer. When the surface of the porous resin layer on the side of the separation membrane on which the stock solution was applied was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 10,000, all pores that could be observed were observed. The average diameter was 0.02 μm. When the water permeability of this separation membrane was evaluated, it was 2 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa. The amount of water permeation was measured using purified water at a temperature of 25 ° C. by a reverse osmosis membrane at a head height of 1 m. The standard deviation of the average pore diameter was 0.0055 μm, and the membrane surface roughness was 0.1 μm.

(参考例4) 多孔性膜の作製(その3)
下記組成の原液を用いた他は参考例2と同様にして、多孔質樹脂層を有する多孔性膜(分離膜)を得た。
・PVDF:13.0重量%
・PEG : 5.5重量%
・DMAc:81.5重量%
この分離膜の原液を塗布した側における、多孔質樹脂層表面の9.2μm×10.4μmの範囲内を、倍率10,000倍で走査型電子顕微鏡観察を行ったところ、観察できる細孔すべての直径の平均は0.2μmであり、この分離膜について純水透水量を評価したところ、100×10-93/m2・s・Paであった。透水量の測定は、逆浸透膜による25℃の精製水を用い、ヘッド高さ1mで行った。また、平均細孔径の標準偏差 は0.060μmで、膜表面粗さは0.08μmであった。
(Reference Example 4) Production of porous membrane (part 3)
A porous membrane (separation membrane) having a porous resin layer was obtained in the same manner as in Reference Example 2 except that a stock solution having the following composition was used.
・ PVDF: 13.0% by weight
・ PEG: 5.5% by weight
DMAc: 81.5% by weight
When the surface of the porous resin layer on the side of the separation membrane on which the stock solution was applied was observed in a scanning electron microscope at a magnification of 10,000 times within the range of 9.2 μm × 10.4 μm, all the pores that could be observed The average diameter was 0.2 μm, and the pure water permeation rate of this separation membrane was evaluated to be 100 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa. The amount of water permeation was measured using purified water at 25 ° C. with a reverse osmosis membrane at a head height of 1 m. The standard deviation of the average pore diameter was 0.060 μm, and the membrane surface roughness was 0.08 μm.

(参考例5) 多孔性膜の作製(その4)
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマーとγ-ブチロラクトンとを、それぞれ38重量%と62重量%の割合で170℃の温度で溶解し、原液を作製した。この原液を、γ-ブチロラクトンを中空部形成液体として随拌させながら口金から吐出し、温度20℃のγ-ブチロラクトン80重量%水溶液からなる冷却浴中で固化して中空糸膜を作製した。
Reference Example 5 Production of porous membrane (Part 4)
A vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 41,000 and γ-butyrolactone were dissolved at a temperature of 170 ° C. at a ratio of 38% by weight and 62% by weight, respectively, to prepare a stock solution. This stock solution was discharged from the base while stirring γ-butyrolactone as a hollow portion forming liquid, and solidified in a cooling bath composed of an 80% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone at a temperature of 20 ° C. to produce a hollow fiber membrane.

次いで、重量平均分子量28.4万のフッ化ビニリデンホモポリマーを14重量%、セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル社、CAP482−0.5)を1重量%、N-メチル-2-ピロリドンを77重量%、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン(三洋化成株式会社製、商品名“イオネットT−20C”(登録商標))を5重量%、および水を3重量%の割合で95℃の温度で混合溶解して、原液を調整した。この原液を、上記で得られた中空糸膜の表面に均一に塗布し、すぐに水浴中で凝固させて本発明で用いる中空糸膜(多孔性膜)を製作した。得られた中空糸膜(分離膜)の被処理水側表面の平均細孔径は、0.05μmであった。次に、上記の分離膜である中空糸膜について純水透水量を評価したところ、5.5×10-93/m2・s・Paであった。透水量の測定は、逆浸透膜による25℃の温度の精製水を用い、ヘッド高さ1mで行った。また、平均細孔径の標準偏差 は0.006μmであった。 Next, 14% by weight of vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 284,000, 1% by weight of cellulose acetate propionate (Eastman Chemical Co., CAP482-0.5), and N-methyl-2-pyrrolidone 77% by weight, polyoxyethylene coconut oil fatty acid sorbitan (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., trade name “IONET T-20C” (registered trademark)) 5% by weight, and water 3% by weight at a temperature of 95 ° C. The stock solution was prepared by mixing and dissolving. This stock solution was uniformly applied to the surface of the hollow fiber membrane obtained above, and immediately solidified in a water bath to produce a hollow fiber membrane (porous membrane) used in the present invention. The average pore diameter of the treated water side surface of the obtained hollow fiber membrane (separation membrane) was 0.05 μm. Next, the pure water permeation rate of the hollow fiber membrane as the separation membrane was evaluated and found to be 5.5 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa. The amount of water permeation was measured using purified water at a temperature of 25 ° C. by a reverse osmosis membrane at a head height of 1 m. The standard deviation of the average pore diameter was 0.006 μm.

(実施例1) 連続発酵によるL−スレオニンの製造(その1)
図1に示す連続発酵装置を稼働させることにより、L−スレオニンが連続発酵で得られるかどうかを調べるため、同装置を用いた連続発酵試験を行った。培地には表1に示す培地を用いた。この培地は、121℃の温度で15分間、高圧(2気圧)蒸気滅菌処理して用いた。分離膜エレメント部材として、ステンレスおよびポリサルホン樹脂の成形品を用いた。分離膜には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を主成分とする前述の参考例2で作製した多孔性膜を用いた。この多孔質膜の特性を調べたところ、平均細孔径が0.1μmであり、純水透過係数が50×10-9/m/s/paであった。この実施例1における運転条件は、特に断らない限り下記のとおりである。
・発酵反応槽容量:1.5(L)
・使用分離膜:PVDF濾過膜
・膜分離エレメント有効濾過面積:120平方cm
・温度調整:37(℃)
・発酵反応槽通気量:1.5(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:800(rpm)
・滅菌:分離膜エレメントを含む発酵反応槽、および使用培地は総て121℃、20minのオートクレーブにより高圧(2気圧)蒸気滅菌。
・pH調整:28%アンモニア水溶液によりpH7に調整
・膜透過水量制御:膜間差圧による流量制御
(連続発酵開始後〜100時間:0.1kPa以上5kPa以下で制御
100時間〜200時間:0.1kPa以上2kPa以下で制御)
微生物として、プロビデンシア・レトゲリ(Providencia rettgeri)SGR588−77株(FERM P−10528)を用い、培地として表1に示す組成のL−スレオニン発酵培地を用いた。発酵培養液に含まれるL−スレオニンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。
(Example 1) Production of L-threonine by continuous fermentation (part 1)
In order to investigate whether L-threonine can be obtained by continuous fermentation by operating the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 1, a continuous fermentation test using the same apparatus was performed. The medium shown in Table 1 was used as the medium. This medium was used after being subjected to high-pressure (2 atm) steam sterilization at a temperature of 121 ° C. for 15 minutes. As the separation membrane element member, a molded product of stainless steel and polysulfone resin was used. As the separation membrane, the porous membrane produced in the above-mentioned Reference Example 2 containing polyvinylidene fluoride (PVDF) as a main component was used. When the characteristics of the porous membrane were examined, the average pore diameter was 0.1 μm, and the pure water permeability coefficient was 50 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa. The operating conditions in Example 1 are as follows unless otherwise specified.
・ Fermentation reactor capacity: 1.5 (L)
-Separation membrane used: PVDF filtration membrane-Membrane separation element Effective filtration area: 120 square cm
・ Temperature adjustment: 37 (℃)
-Aeration volume of fermentation reaction tank: 1.5 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 800 (rpm)
・ Sterilization: Fermentation reaction tank containing separation membrane element and all used media were autoclaved at 121 ° C. for 20 min under high pressure (2 atm) steam sterilization.
・ PH adjustment: Adjusted to pH 7 with 28% ammonia solution ・ Membrane permeate flow control: Flow control by transmembrane pressure difference
(100 hours after the start of continuous fermentation: controlled at 0.1 kPa to 5 kPa
100 hours to 200 hours: controlled at 0.1 kPa to 2 kPa)
Providencia rettgeri strain SGR588-77 (FERM P-10528) was used as the microorganism, and an L-threonine fermentation medium having the composition shown in Table 1 was used as the medium. The concentrations of L-threonine and glucose contained in the fermentation broth were measured by the method shown in Reference Example 1.

Figure 2008212138
Figure 2008212138

まず、100mlのグルコースブイヨン培地(1%グルコース、3%ブイヨン(ニッスイ社製))を投入した500ml容の三角フラスコに、寒天培地から掻き取ったプロビデンシア・レトゲリ SGR588−77株を植菌した。これを温度37℃、回転数140rpmで撹拌しながら培養を行った(前々培養)。得られた前々培養液を、1LのL−スレオニン前培養培地(表2)を投入した図1に示す連続発酵装置に植菌し、発酵反応槽1を付属の攪拌機5によって800rpmで攪拌し、発酵反応槽1の通気量の調整と37℃の温度に温度調整を行い、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後、直ちに、表1のL−スレオニン発酵培地の連続供給を行い、連続発酵装置の発酵培養液量が1.5Lとなるように膜透過水量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−スレオニンの製造を行った。連続発酵試験を行うときの膜透過水量の制御は、水頭差制御装置3により、連続発酵開始後〜100時間は0.1kPa以上5kPa以下で制御し、100時間〜200時間は0.1kPa以上2kPa以下で制御した。適宜、膜透過濾液中の生産されたL−スレオニン濃度および残存グルコース濃度を測定した。また、L−スレオニンと投入グルコースから算出されたL−スレオニン生産速度を表4に示した。200時間の発酵試験を行った結果、図1に示した連続発酵装置を用いることにより、安定したL−スレオニンの連続発酵による製造が可能であることが確認することができた。連続発酵の期間中の膜間差圧は、0.1kPa以上2kPa以下で推移した。     First, the Providencia reggeri SGR588-77 strain scraped from the agar medium was inoculated into a 500 ml Erlenmeyer flask charged with 100 ml of glucose broth medium (1% glucose, 3% broth (Nissui)). This was cultured with stirring at a temperature of 37 ° C. and a rotation speed of 140 rpm (pre-culture). The obtained pre-culture solution was inoculated into the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 1 charged with 1 L of L-threonine preculture medium (Table 2), and the fermentation reaction tank 1 was stirred at 800 rpm by the attached stirrer 5. The aeration amount of the fermentation reaction tank 1 was adjusted and the temperature was adjusted to a temperature of 37 ° C., followed by culturing for 24 hours (pre-culture). Immediately after the completion of the pre-culture, the L-threonine fermentation medium shown in Table 1 is continuously supplied and continuously cultured while controlling the amount of permeated water so that the amount of the fermentation broth in the continuous fermentation apparatus is 1.5 L. L-threonine was produced by fermentation. The control of the amount of permeated water when performing the continuous fermentation test is controlled by the water head difference control device 3 at a rate of 0.1 kPa to 5 kPa for 100 hours after the start of continuous fermentation, and 0.1 kPa to 2 kPa for 100 hours to 200 hours. Control was as follows. Where appropriate, the produced L-threonine concentration and residual glucose concentration in the membrane permeate filtrate were measured. Table 4 shows the L-threonine production rate calculated from L-threonine and input glucose. As a result of conducting a fermentation test for 200 hours, it was confirmed that stable production of L-threonine by continuous fermentation was possible by using the continuous fermentation apparatus shown in FIG. The transmembrane pressure difference during the period of continuous fermentation changed from 0.1 kPa to 2 kPa.

Figure 2008212138
Figure 2008212138

(実施例2)連続発酵によるL−スレオニンの製造(その2)
分離膜として参考例3で作製した多孔性膜を用い、実施例1と同様のL−スレオニン連続発酵試験を行った。その結果を表4に示す。その結果、安定したL−スレオニンの連続発酵による製造が可能であることが確認できた。また、連続発酵の期間中の膜間差圧は、2kPa以下で推移した。
(Example 2) Production of L-threonine by continuous fermentation (part 2)
Using the porous membrane prepared in Reference Example 3 as the separation membrane, the same L-threonine continuous fermentation test as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 4. As a result, it was confirmed that stable production of L-threonine by continuous fermentation was possible. Moreover, the transmembrane pressure difference during the period of continuous fermentation changed at 2 kPa or less.

(実施例3)連続発酵によるL−スレオニンの製造(その3)
分離膜として参考例4で作製した多孔性膜を用い、実施例1と同様のL−スレオニン連続発酵試験を行った。その結果を表4に示す。その結果、安定したL−スレオニンの連続発酵による製造が可能であることが確認できた。また、連続発酵の期間中の膜間差圧は、0.1kPa以上2kPa以下で推移した。
(Example 3) Production of L-threonine by continuous fermentation (part 3)
Using the porous membrane produced in Reference Example 4 as the separation membrane, the same L-threonine continuous fermentation test as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 4. As a result, it was confirmed that stable production of L-threonine by continuous fermentation was possible. Moreover, the transmembrane pressure difference during the period of continuous fermentation was changed from 0.1 kPa to 2 kPa.

(実施例4)連続発酵によるL−スレオニンの製造(その4)分離型・平膜3
図2に示す連続発酵装置を稼働させることにより、L−スレオニンが得られるかどうかを調べるため、同装置を用いた連続発酵試験を行った。培地には表1に示す培地を用い、121℃の温度で15分間高圧蒸気滅菌処理して用いた。分離膜エレメント部材として、ステンレスおよびポリサルホン樹脂の成形品を用いた。分離膜には、参考例4で作成したポリフッ化ビニリデン(PVDF)を主成分とする多孔性膜を用いた。該多孔質膜の平均細孔径は0.1μmであり、純水透過係数は50×10-9/m/s/paである。この実施例4における運転条件は、特に断らない限り下記のとおりである。
・発酵反応槽容量:1.5(L)
・膜分離槽容量:0.5(L)
・使用分離膜:PVDF濾過膜
・膜分離エレメント有効濾過面積:120平方cm
・温度調整:37(℃)
・発酵反応槽通気量:1.5(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:800(rpm)
・滅菌:分離膜エレメントを含む培養槽、および使用培地は総て121℃、20minの
オートクレーブにより高圧蒸気滅菌。
・pH調整:28%アンモニア水溶液によりpH7に調整
・ 膜透過水量制御:膜分離槽水頭差により流量を制御(水頭差は2m以内で制御した。)。
(Example 4) Production of L-threonine by continuous fermentation (Part 4) Separation type flat membrane 3
In order to examine whether or not L-threonine can be obtained by operating the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 2, a continuous fermentation test using the same apparatus was performed. The medium shown in Table 1 was used as the medium, and it was used after being subjected to high-pressure steam sterilization at 121 ° C. for 15 minutes. As the separation membrane element member, a molded product of stainless steel and polysulfone resin was used. As the separation membrane, a porous membrane mainly composed of polyvinylidene fluoride (PVDF) prepared in Reference Example 4 was used. The porous membrane has an average pore diameter of 0.1 μm and a pure water permeability coefficient of 50 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa. The operating conditions in Example 4 are as follows unless otherwise specified.
・ Fermentation reactor capacity: 1.5 (L)
・ Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
-Separation membrane used: PVDF filtration membrane-Membrane separation element Effective filtration area: 120 square cm
・ Temperature adjustment: 37 (℃)
-Aeration volume of fermentation reaction tank: 1.5 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 800 (rpm)
-Sterilization: All the culture tanks containing the separation membrane element and the medium used were autoclaved at 121 ° C for 20 min under high pressure steam sterilization.
-PH adjustment: adjusted to pH 7 with 28% aqueous ammonia solution-Membrane permeated water amount control: Flow rate was controlled by the difference in the water head of the membrane separation tank (the water head difference was controlled within 2 m).

微生物として、プロビデンシア・レトゲリ(Providencia rettgeri)SGR588−77株(FERM P−10528)を用い、培地として表1に示す組成のL−スレオニン発酵培地を用いた。発酵培養液に含まれるL−スレオニンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。   Providencia rettgeri strain SGR588-77 (FERM P-10528) was used as the microorganism, and an L-threonine fermentation medium having the composition shown in Table 1 was used as the medium. The concentrations of L-threonine and glucose contained in the fermentation broth were measured by the method shown in Reference Example 1.

まず、100mlのグルコースブイヨン培地(1%グルコース、3%ブイヨン(ニッスイ社製))を投入した500ml容の三角フラスコに、寒天培地から掻き取ったプロビデンシア・レトゲリ SGR588−77株を植菌した。これを温度37℃、回転数140rpmで撹拌しながら培養を行った(前々培養)。得られた前々培養液を、1LのL−スレオニン前培養培地(表2)を投入した図2に示す連続発酵装置に植菌し、発酵反応槽1を付属の攪拌機5によって800rpmで攪拌し、発酵反応槽1の通気量の調整と37℃の温度に温度調整を行い、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後、直ちに、表1のL−スレオニン発酵培地の連続供給を行い、連続発酵装置の発酵培養液量が1.5Lとなるように膜透過水量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−スレオニンの製造を行った。連続発酵試験を行うときの膜透過水量の制御は、発酵反応槽水頭を最大2m以内、すなわち膜間差圧が20kPa以内となるように適宜水頭差を変化させることにより行った。適宜、膜透過濾液中の生産されたL−スレオニン濃度および残存グルコース濃度を測定した。また、L−スレオニンと投入グルコースから算出されたL−スレオニン生産速度を表4に示した。200時間の発酵試験を行った結果、図2に示した連続発酵装置を用いることにより、安定したL−スレオニンの連続発酵による製造が可能であることが確認することができた。   First, the Providencia reggeri SGR588-77 strain scraped from the agar medium was inoculated into a 500 ml Erlenmeyer flask charged with 100 ml of glucose broth medium (1% glucose, 3% broth (Nissui)). This was cultured with stirring at a temperature of 37 ° C. and a rotation speed of 140 rpm (pre-culture). The obtained pre-culture solution was inoculated into the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 2 charged with 1 L of L-threonine preculture medium (Table 2), and the fermentation reaction tank 1 was stirred at 800 rpm by the attached stirrer 5. The aeration amount of the fermentation reaction tank 1 was adjusted and the temperature was adjusted to a temperature of 37 ° C., followed by culturing for 24 hours (pre-culture). Immediately after the completion of the pre-culture, the L-threonine fermentation medium shown in Table 1 is continuously supplied and continuously cultured while controlling the amount of permeated water so that the amount of the fermentation broth in the continuous fermentation apparatus is 1.5 L. L-threonine was produced by fermentation. Control of the amount of permeated water when performing the continuous fermentation test was performed by appropriately changing the water head difference so that the head of the fermentation reaction tank was within 2 m at the maximum, that is, the transmembrane pressure difference was within 20 kPa. Where appropriate, the produced L-threonine concentration and residual glucose concentration in the membrane permeate filtrate were measured. Table 4 shows the L-threonine production rate calculated from L-threonine and input glucose. As a result of conducting a fermentation test for 200 hours, it was confirmed that stable production of L-threonine by continuous fermentation was possible by using the continuous fermentation apparatus shown in FIG.

(実施例5)連続発酵によるL−スレオニンの製造(その5)
図1に示す連続発酵装置を稼働させることにより、L−アミノ酸が連続発酵で得られるかどうかを調べるため、同装置を用いた連続発酵試験を行った。培地には表1に示す培地を用い、121℃の温度で15分間高圧蒸気滅菌処理して用いた。分離膜エレメント部材として、ステンレスおよびポリサルホン樹脂の成形品を用いた。分離膜には、参考例5で作成したポリフッ化ビニリデン(PVDF)を主成分とする多孔性膜を用いた。この実施例5における運転条件は、特に断らない限り下記のとおりである。
・発酵反応槽容量:1.5(L)
・使用分離膜:PVDF濾過膜
・膜分離エレメント有効濾過面積:120平方cm
・温度調整:37(℃)
・発酵反応槽通気量:1.5(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:800(rpm)
・滅菌:分離膜エレメントを含む培養槽、および使用培地は総て121℃、20minの
オートクレーブにより高圧蒸気滅菌。
・pH調整:28%アンモニア水溶液によりpH7に調整
・膜透過水量制御:膜分離槽水頭差により流量を制御(水頭差は2m以内で制御した。)。
(Example 5) Production of L-threonine by continuous fermentation (part 5)
In order to investigate whether L-amino acid is obtained by continuous fermentation by operating the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 1, the continuous fermentation test using the same apparatus was conducted. The medium shown in Table 1 was used as the medium, and it was used after being subjected to high-pressure steam sterilization at 121 ° C. for 15 minutes. As the separation membrane element member, a molded product of stainless steel and polysulfone resin was used. As the separation membrane, a porous membrane mainly composed of polyvinylidene fluoride (PVDF) prepared in Reference Example 5 was used. The operating conditions in Example 5 are as follows unless otherwise specified.
・ Fermentation reactor capacity: 1.5 (L)
-Separation membrane used: PVDF filtration membrane-Membrane separation element Effective filtration area: 120 square cm
・ Temperature adjustment: 37 (℃)
-Aeration volume of fermentation reaction tank: 1.5 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 800 (rpm)
-Sterilization: All the culture tanks containing the separation membrane element and the medium used were autoclaved at 121 ° C for 20 min under high pressure steam sterilization.
-PH adjustment: adjusted to pH 7 with 28% aqueous ammonia solution-Membrane permeate flow rate control: Flow rate is controlled by membrane head difference (water head difference was controlled within 2 m).

微生物として、プロビデンシア・レトゲリ(Providencia rettgeri)SGR588−77株(FERM P−10528)を用い、培地として表1に示す組成のL−スレオニン発酵培地を用いた。発酵培養液に含まれるL−スレオニンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。   Providencia rettgeri strain SGR588-77 (FERM P-10528) was used as the microorganism, and an L-threonine fermentation medium having the composition shown in Table 1 was used as the medium. The concentrations of L-threonine and glucose contained in the fermentation broth were measured by the method shown in Reference Example 1.

まず、100mlのグルコースブイヨン培地(1%グルコース、3%ブイヨン(ニッスイ社製))を投入した500ml容の三角フラスコに、寒天培地から掻き取ったプロビデンシア・レトゲリ SGR588−77株を植菌した。これを温度37℃、回転数140rpmで撹拌しながら培養を行った(前々培養)。得られた前々培養液を、1LのL−スレオニン前培養培地(表2)を投入した図1に示す膜分離型の連続発酵装置に植菌し、発酵反応槽1を付属の攪拌機5によって800rpmで攪拌し、発酵反応槽1の通気量の調整と37℃の温度に温度調整を行い、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後、直ちに、表1のL−スレオニン発酵培地の連続供給を行い、連続発酵装置の発酵培養液量が1.5Lとなるように膜透過水量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−スレオニンの製造を行った。連続発酵試験を行うときの膜透過水量の制御は、発酵反応槽水頭を最大2m以内、すなわち膜間差圧が20kPa以内となるように適宜水頭差を変化させることにより行った。適宜、膜透過濾液中の生産されたL−スレオニン濃度および残存グルコース濃度を測定した。また、L−スレオニンと投入グルコースから算出されたL−スレオニン生産速度を表4に示した。200時間の発酵試験を行った結果、図1に示した連続発酵装置を用いることにより、安定したL−スレオニンの連続発酵による製造が可能であることが確認することができた。   First, the Providencia reggeri SGR588-77 strain scraped from the agar medium was inoculated into a 500 ml Erlenmeyer flask charged with 100 ml of glucose broth medium (1% glucose, 3% broth (manufactured by Nissui)). This was cultured with stirring at a temperature of 37 ° C. and a rotation speed of 140 rpm (pre-culture). The obtained pre-culture solution was inoculated into the membrane-separated continuous fermentation apparatus shown in FIG. 1 charged with 1 L of L-threonine preculture medium (Table 2). The mixture was stirred at 800 rpm, the aeration amount of the fermentation reaction tank 1 was adjusted, and the temperature was adjusted to a temperature of 37 ° C., and cultured for 24 hours (pre-culture). Immediately after the completion of the pre-culture, the L-threonine fermentation medium shown in Table 1 is continuously supplied and continuously cultured while controlling the amount of permeated water so that the amount of the fermentation broth in the continuous fermentation apparatus is 1.5 L. L-threonine was produced by fermentation. Control of the amount of permeated water when performing the continuous fermentation test was performed by appropriately changing the water head difference so that the head of the fermentation reaction tank was within 2 m at the maximum, that is, the transmembrane pressure difference was within 20 kPa. Where appropriate, the produced L-threonine concentration and residual glucose concentration in the membrane permeate filtrate were measured. Table 4 shows the L-threonine production rate calculated from L-threonine and input glucose. As a result of conducting a fermentation test for 200 hours, it was confirmed that stable production of L-threonine by continuous fermentation was possible by using the continuous fermentation apparatus shown in FIG.

(比較例1) バッチ発酵によるL−スレオニンの製造
微生物を用いた発酵形態として最も典型的なバッチ発酵を2L容のジャーファーメンターを用いて行い、そのL−スレオニン生産性を評価した。バッチ培養開始時の培地には表2に示す培地を用いた。この培地は、121℃の温度で15分間、高圧(2気圧)蒸気滅菌処理して用いた。この比較例1では、微生物として実施例1と同様なプロビデンシア・レトゲリ SGR588−77株を用い、発酵液に含まれるL−スレオニンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。比較例1の運転条件は、下記のとおりである。
・発酵反応槽容量(L−スレオニン発酵培地量):1(L)
・温度調整:37(℃)
・発酵反応槽通気量:1(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:800(rpm)
・pH調整:28%アンモニア水溶液によりpH7に調整
まず、90mlのグルコースブイヨン培地(1%グルコース、3%ブイヨン(ニッスイ社製))を投入した500ml容の三角フラスコに、寒天培地から掻き取ったプロビデンシア・レトゲリ SGR588−77株を植菌した。これを温度37℃、回転数140rpmで撹拌しながら培養を行った(前培養)。得られた前培養液を810mlの表2に示す培地を投入したミニジャーファーメンターに植菌し、バッチ発酵を行った。培養途中で追加した培地の組成を表3に示した。培地の追加は、培養開始後24時間、32時間、40時間、48時間に50mLずつ行った。バッチ発酵の結果を、上記実施例1〜5の連続発酵試験で得られたL−スレオニン発酵生産性と比較して表4に示す。
(Comparative Example 1) Production of L-threonine by batch fermentation The most typical batch fermentation as a fermentation form using microorganisms was performed using a 2 L jar fermenter, and its L-threonine productivity was evaluated. The medium shown in Table 2 was used as the medium at the start of batch culture. This medium was used after being subjected to high-pressure (2 atm) steam sterilization at a temperature of 121 ° C. for 15 minutes. In Comparative Example 1, the same Providencia retgeri SGR588-77 strain as in Example 1 was used as the microorganism, and the concentrations of L-threonine and glucose contained in the fermentation broth were measured by the method shown in Reference Example 1. The operating conditions of Comparative Example 1 are as follows.
Fermentation reactor capacity (L-threonine fermentation medium amount): 1 (L)
・ Temperature adjustment: 37 (℃)
-Fermentation reactor aeration rate: 1 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 800 (rpm)
-PH adjustment: adjusted to pH 7 with 28% aqueous ammonia solution First, Providencia scraped from an agar medium into a 500 ml Erlenmeyer flask containing 90 ml of glucose broth medium (1% glucose, 3% broth (Nissui)) -Leggery SGR588-77 strain was inoculated. This was cultured while stirring at a temperature of 37 ° C. and a rotation speed of 140 rpm (pre-culture). The obtained preculture was inoculated into a mini jar fermenter charged with 810 ml of the medium shown in Table 2 and subjected to batch fermentation. Table 3 shows the composition of the medium added during the culture. The medium was added at 50 mL each 24 hours, 32 hours, 40 hours, and 48 hours after the start of culture. The results of batch fermentation are shown in Table 4 in comparison with the L-threonine fermentation productivity obtained in the continuous fermentation test of Examples 1 to 5 above.

表4の結果から、本発明で用いられる図1および図2に示した連続発酵装置を用いることにより、L−スレオニンの生産速度が大幅に向上することを確認することができた。   From the results in Table 4, it was confirmed that the production rate of L-threonine was significantly improved by using the continuous fermentation apparatus shown in FIGS. 1 and 2 used in the present invention.

Figure 2008212138
Figure 2008212138

Figure 2008212138
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(実施例6) 連続発酵によるL−リジンの製造(遺伝子組換え株の作製)
L−リジン生産能力をもつ微生物として、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032(以下ATCC13032株と略す。)のホモセリンデヒドロゲナーゼ(HOM)遺伝子破壊株の作製を行った。
(Example 6) Production of L-lysine by continuous fermentation (production of recombinant strain)
A homoserine dehydrogenase (HOM) gene disruption strain of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 (hereinafter abbreviated as ATCC13032 strain) was produced as a microorganism having L-lysine production ability.

(1)レバンスクラーゼ(SacB)遺伝子のクローニング
バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)由来のSacB遺伝子のクローニングを行った。
(1) Cloning of levansucrase (SacB) gene The SacB gene derived from Bacillus subtilis was cloned.

データベース(GenBank)に登録されているSacB遺伝子(AccessionNo.X02730)の塩基配列を参考に、オリゴヌクレオチドプライマー(配列番号1,2)を合成した。バチルス・サブチリス IFO13719株から常法に従い調整したゲノムDNAの溶液を増幅鋳型として0.2mlのミクロ遠心チューブに0.2μlづつ取り、各プライマーを20pmol、トリス塩酸緩衝液pH8.0(20mM)、塩化カリウム(2.5mM)、ゼラチン(100μg/ml)、各dNTP(50μM)、LATaqDNAポリメラーゼ(2単位)(宝酒造製)となるように各試薬を加え、全量を50μlとした。DNAの変性条件を94℃、30秒、プライマーのアニーリング条件を55℃、30秒、DNAプライマーの伸長反応条件を72℃、3分の各条件でBioRad社のサーマルサイクラーを用い、30サイクルポリメラーゼ連鎖反応を行わせた(以下PCR法と略す)。この実施例6におけるPCR法は特に断らない限り、本条件にて行った。このPCR法により得られた産物を1%アガロースにて電気泳動し、SacB遺伝子を含む約1.4kbのDNA断片をゲルから切り出しジーン・クリーン・キット(BIO101社製)により精製した。この断片を、制限酵素のSacIで消化し、得られた1.4kbのSacI断片を、予めSacIで消化しておいたpHSG298(宝酒造製)のEcoRI/BamHI間隙にライゲーションキットver.1(宝酒造社製)を用いて挿入し、得られたプラスミドをpTM38と命名した。   Oligonucleotide primers (SEQ ID NOs: 1 and 2) were synthesized with reference to the base sequence of the SacB gene (Accession No. X02730) registered in the database (GenBank). Take 0.2 μl each of a genomic DNA solution prepared from Bacillus subtilis IFO13719 strain according to a conventional method as a template in a 0.2 ml microcentrifuge tube, 20 pmol of each primer, Tris-HCl buffer pH 8.0 (20 mM), chloride Reagents were added to give potassium (2.5 mM), gelatin (100 μg / ml), each dNTP (50 μM), LATaq DNA polymerase (2 units) (manufactured by Takara Shuzo) to a total volume of 50 μl. 30 cycles of polymerase chaining using a BioRad thermal cycler under conditions of DNA denaturation at 94 ° C for 30 seconds, primer annealing at 55 ° C for 30 seconds, DNA primer extension at 72 ° C for 3 minutes Reaction was performed (hereinafter abbreviated as PCR method). The PCR method in Example 6 was performed under these conditions unless otherwise specified. The product obtained by this PCR method was electrophoresed with 1% agarose, and a DNA fragment of about 1.4 kb containing the SacB gene was excised from the gel and purified with Gene Clean Kit (manufactured by BIO101). This fragment was digested with the restriction enzyme SacI, and the resulting 1.4 kb SacI fragment was ligated to the EcoRI / BamHI gap of pHSG298 (Takara Shuzo) previously digested with SacI. 1 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was inserted, and the resulting plasmid was named pTM38.

(2)ホモセリンデヒドロゲナーゼ(HOM)遺伝子のクローニング
HOM活性を欠損させるために、N末端から300アミノ酸領域に該当する遺伝子のクローニングを行った。
(2) Cloning of homoserine dehydrogenase (HOM) gene In order to delete the HOM activity, a gene corresponding to the 300 amino acid region from the N-terminal was cloned.

データベース(GenBank)に登録されているHOM遺伝子(Accession No.BA000036)の塩基配列を参考に、オリゴヌクレオチドプライマー(配列番号3,4)を合成した。ATCC13032株から常法に従い調整したゲノムDNAの溶液を増幅鋳型として、配列番号3,4のオリゴヌクレオチドをプライマーセットとしたPCRを行い、このPCRにより得られた産物を1%アガロースにて電気泳動し、HOM遺伝子を含む約0.9kbのDNA断片をゲルから切り出しジーン・クリーン・キット(BIO101社製)により精製した。この断片を、制限酵素のSphIおよびBamHIで消化し、得られた0.9kbのSphI−BamHI断片を、予めSphIおよびBamHIで消化しておいたpTM38のSphI/BamHI間隙にライゲーションキットver.1(宝酒造社製)を用いて挿入し、得られたプラスミドをpTM44と命名した。   An oligonucleotide primer (SEQ ID NO: 3 and 4) was synthesized with reference to the base sequence of the HOM gene (Accession No. BA00000036) registered in the database (GenBank). PCR was performed using a genomic DNA solution prepared from the ATCC 13032 strain according to a conventional method as an amplification template and the oligonucleotides of SEQ ID NOs: 3 and 4 as primer sets, and the product obtained by this PCR was electrophoresed in 1% agarose. A DNA fragment of about 0.9 kb containing the HOM gene was excised from the gel and purified by Gene Clean Kit (manufactured by BIO101). This fragment was digested with restriction enzymes SphI and BamHI, and the obtained 0.9 kb SphI-BamHI fragment was ligated into the SphI / BamHI gap of pTM38 previously digested with SphI and BamHI. 1 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was inserted, and the resulting plasmid was designated as pTM44.

(3)クロラムフェニコール耐性遺伝子(Cm遺伝子)のクローニング
データベース(GenBank)に登録されているpHSG399(AccessionNo.M19087)の塩基配列を参考に、オリゴヌクレオチドプライマー(配列番号5,6)を合成した。
(3) Cloning of chloramphenicol resistance gene (Cm gene) Oligonucleotide primers (SEQ ID NOs: 5 and 6) were synthesized with reference to the base sequence of pHSG399 (Accession No. M19087) registered in the database (GenBank). .

pHSG399を増幅鋳型として、配列番号5,6のオリゴヌクレオチドをプライマーセットとしたPCRを行い、このPCRにより得られた産物を1%アガロースにて電気泳動し、Cm伝子を含む約1.0kbのDNA断片をゲルから切り出しジーン・クリーン・キット(BIO101社製)により精製した。この断片を、制限酵素のAor51HIで消化し、得られた1kbのAor51HI断片を、予めAor51HIで消化しておいたpTM44のAor51HI間隙にライゲーションキットver.1(宝酒造社製)を用いて挿入し、得られたプラスミドをpTM62と命名した。   PCR was performed using pHSG399 as an amplification template and the oligonucleotides of SEQ ID NOs: 5 and 6 as a primer set, and the product obtained by this PCR was electrophoresed with 1% agarose, and about 1.0 kb containing Cm gene was obtained. The DNA fragment was excised from the gel and purified with Gene Clean Kit (BIO101). This fragment was digested with the restriction enzyme Aor51HI, and the resulting 1 kb Aor51HI fragment was ligated into the Aor51HI gap of pTM44 previously digested with Aor51HI. 1 (Takara Shuzo Co., Ltd.) was inserted, and the resulting plasmid was named pTM62.

(4)ホモセリンデヒドロゲナーゼ遺伝子の破壊
ATCC13032株にプラスミドpTM62を、電気穿孔法[FEMS Microbiology Letters,65,p.299(1989)]により導入し、カナマイシン(25μg/ml)が添加されているLB(トリプトン(10g/l)(Bacto社製)、酵母エキス(5g/l)(Bacto社製)、塩化ナトリウム(10g/l))寒天培地上で選択した。
(4) Disruption of homoserine dehydrogenase gene Plasmid pTM62 was transformed into ATCC13032 strain by electroporation [FEMS Microbiology Letters, 65, p. 299 (1989)] and added with kanamycin (25 μg / ml) LB (tryptone (10 g / l) (Bacto), yeast extract (5 g / l) (Bacto), sodium chloride ( 10 g / l)) Selected on agar medium.

このようにして選択された形質転換体から常法に従いゲノムDNA溶液を調整した。このゲノムDNAを鋳型として、オリゴヌクレオチド(配列番号:3,4)をプライマーセットとして用いたPCR法を行い、得られた産物を1.0%アガロースゲルにて電気泳動したところ、約2.4kbのバンドが観察された。このことから、選択された形質転換体が、HOM遺伝子座にCm遺伝子が挿入され、破壊されていることを確認することができた。この形質転換体を、コリネバクテリウム・グルタミカム delta−HOM株(以下、delta−HOM株と略す。)と命名した。   A genomic DNA solution was prepared from the thus selected transformant according to a conventional method. PCR was carried out using this genomic DNA as a template and oligonucleotides (SEQ ID NOs: 3 and 4) as primer sets, and the resulting product was electrophoresed on a 1.0% agarose gel. A band was observed. From this, it was confirmed that the selected transformant had the Cm gene inserted into the HOM locus and destroyed. This transformant was named Corynebacterium glutamicum delta-HOM strain (hereinafter abbreviated as delta-HOM strain).

(実施例7)連続発酵によるL−リジンの製造(その1)
図1に示す連続発酵装置を稼働させることにより、L−リジンが連続発酵で得られるかどうかを調べるため、同装置を用いた連続発酵試験を行った。培地には表5に示す培地を用いた。この培地は、121℃の温度で15分間、高圧(2気圧)蒸気滅菌処理して用いた。分離膜エレメント部材として、ステンレスおよびポリサルホン樹脂の成形品を用いた。分離膜には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を主成分とする前述の参考例4で作製した多孔性膜を用いた。この多孔質膜の平均細孔径は上述のとおり0.1μmであり、純水透過係数は50×10-9/m/s/paである。この実施例7における運転条件は、特に断らない限り下記のとおりである。
・発酵反応槽容量:1.5(L)
・使用分離膜:PVDF濾過膜
・膜分離エレメント有効濾過面積:120平方cm
・温度調整:30(℃)
・発酵反応槽通気量:2(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:650(rpm)
・滅菌:分離膜エレメントを含む発酵反応槽、および使用培地は総て121℃、20minのオートクレーブにより高圧(2気圧)蒸気滅菌。
・pH調整:4N NH4OHによりpH7.3に調整
・膜透過水量制御:膜分離槽水頭差により流量を制御(水頭差は2m以内で制御した。)。
(Example 7) Production of L-lysine by continuous fermentation (part 1)
In order to investigate whether L-lysine can be obtained by continuous fermentation by operating the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 1, a continuous fermentation test using the same apparatus was performed. The medium shown in Table 5 was used as the medium. This medium was used after being subjected to high-pressure (2 atm) steam sterilization at a temperature of 121 ° C. for 15 minutes. As the separation membrane element member, a molded product of stainless steel and polysulfone resin was used. As the separation membrane, the porous membrane produced in the above-mentioned Reference Example 4 containing polyvinylidene fluoride (PVDF) as a main component was used. The average pore diameter of this porous membrane is 0.1 μm as described above, and the pure water permeability coefficient is 50 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa. The operating conditions in Example 7 are as follows unless otherwise specified.
・ Fermentation reactor capacity: 1.5 (L)
-Separation membrane used: PVDF filtration membrane-Membrane separation element Effective filtration area: 120 square cm
・ Temperature adjustment: 30 (℃)
-Aeration volume of fermentation reaction tank: 2 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 650 (rpm)
・ Sterilization: Fermentation reaction tank containing separation membrane element and all used media were autoclaved at 121 ° C. for 20 min under high pressure (2 atm) steam sterilization.
・ PH adjustment: pH adjusted to 7.3 with 4N NH 4 OH ・ Membrane permeate flow rate control: Flow rate is controlled by difference in membrane separation tank water head (water head difference was controlled within 2 m).

微生物として、実施例6で作製したdelta−HOM株を用い、培地として表5に示す組成のL−リジン発酵培地を用いた。発酵培養液に含まれるL−リジンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。   The delta-HOM strain produced in Example 6 was used as the microorganism, and the L-lysine fermentation medium having the composition shown in Table 5 was used as the medium. The concentration of L-lysine and glucose contained in the fermentation broth was measured by the method shown in Reference Example 1.

Figure 2008212138
Figure 2008212138

まず、5mlのBY培地(0.5%イーストエキストラクト、0.7%ミートエキストラクト、1%ペプトン、0.3%塩化ナトリウム)を投入した試験管に、寒天培地から掻き取ったdelta−HOM株を植菌し、これを温度30℃で24時間振とう培養を行った(前々々培養)。得られた前々々培養液を、表5に示した培地を50mL投入した500mLの三角フラスコに全量植菌し、30℃で24時間振とう培養した(前々培養)。得られた前々培養液を、表5に示した培地を1L投入した図1に示す連続発酵装置に植菌し、発酵反応槽1を付属の攪拌機5によって650rpmで攪拌し、発酵反応槽1の通気量の調整と30℃の温度に温度調整を行い、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後、直ちに、表5に示す培地の連続供給を行い、連続発酵装置の発酵培養液量が1.5Lとなるように膜透過水量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−リジンの製造を行った。連続発酵試験を行うときの膜透過水量の制御は、発酵反応槽水頭を最大2m以内、すなわち膜間差圧が20kPa以内となるように適宜水頭差を変化させることにより行った。適宜、膜透過濾液中の生産されたL−リジン濃度および残存グルコース濃度を測定した。また、L−リジンと投入グルコースから算出されたL−リジン生産速度を表6に示した。200時間の発酵試験を行った結果、図1に示した連続発酵装置を用いることにより、安定したL−リジンの連続発酵による製造が可能であることが確認することができた。   First, delta-HOM scraped from an agar medium into a test tube charged with 5 ml of BY medium (0.5% yeast extract, 0.7% meat extract, 1% peptone, 0.3% sodium chloride). The strain was inoculated and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The whole culture solution obtained was inoculated in a 500 mL Erlenmeyer flask containing 50 mL of the medium shown in Table 5 and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The obtained pre-culture solution was inoculated into the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 1 in which 1 L of the medium shown in Table 5 was added, and the fermentation reaction tank 1 was stirred at 650 rpm by the attached stirrer 5 to give the fermentation reaction tank 1 The aeration amount was adjusted and the temperature was adjusted to 30 ° C., followed by culturing for 24 hours (preculture). Immediately after completion of the pre-culture, the medium shown in Table 5 is continuously supplied, and the continuous culture is performed while controlling the amount of permeated water so that the amount of the fermentation broth in the continuous fermentation apparatus is 1.5 L. -Preparation of lysine. Control of the amount of permeated water when performing the continuous fermentation test was performed by appropriately changing the water head difference so that the head of the fermentation reaction tank was within 2 m at the maximum, that is, the transmembrane pressure difference was within 20 kPa. The produced L-lysine concentration and residual glucose concentration in the membrane permeate filtrate were measured as appropriate. In addition, Table 6 shows L-lysine production rates calculated from L-lysine and input glucose. As a result of performing the fermentation test for 200 hours, it was confirmed that stable production of L-lysine by continuous fermentation was possible by using the continuous fermentation apparatus shown in FIG.

(実施例8)連続発酵によるL−リジンの製造(その2)
図1に示す連続発酵装置を稼働させることにより、L−リジンが連続発酵で得られるかどうかを調べるため、同装置を用いた連続発酵試験を行った。培地には表5に示す培地を用いた。この培地は、121℃の温度で15分間、高圧(2気圧)蒸気滅菌処理して用いた。分離膜エレメント部材として、ステンレスおよびポリサルホン樹脂の成形品を用いた。分離膜には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を主成分とする前述の参考例5で作製した多孔性膜を用いた。この多孔質膜の平均細孔径は上述のとおり0.1μmであり、純水透過係数が50×10-9/m/s/paである。この実施例9における運転条件は、特に断らない限り下記のとおりである。
・発酵反応槽容量:1.5(L)
・使用分離膜:PVDF濾過膜
・膜分離エレメント有効濾過面積:120平方cm
・温度調整:30(℃)
・発酵反応槽通気量:2(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:650(rpm)
・滅菌:分離膜エレメントを含む発酵反応槽、および使用培地は総て121℃、20minのオートクレーブにより高圧(2気圧)蒸気滅菌。
・pH調整:4N NH4OHによりpH7.3に調整
・膜透過水量制御:膜分離槽水頭差により流量を制御(水頭差は2m以内で制御した。)。
(Example 8) Production of L-lysine by continuous fermentation (part 2)
In order to investigate whether L-lysine can be obtained by continuous fermentation by operating the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 1, a continuous fermentation test using the same apparatus was performed. The medium shown in Table 5 was used as the medium. This medium was used after being subjected to high-pressure (2 atm) steam sterilization at a temperature of 121 ° C. for 15 minutes. As the separation membrane element member, a molded product of stainless steel and polysulfone resin was used. As the separation membrane, the porous membrane produced in the above-mentioned Reference Example 5 containing polyvinylidene fluoride (PVDF) as a main component was used. The average pore diameter of this porous membrane is 0.1 μm as described above, and the pure water permeability coefficient is 50 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa. The operating conditions in Example 9 are as follows unless otherwise specified.
・ Fermentation reactor capacity: 1.5 (L)
-Separation membrane used: PVDF filtration membrane-Membrane separation element Effective filtration area: 120 square cm
・ Temperature adjustment: 30 (℃)
-Aeration volume of fermentation reaction tank: 2 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 650 (rpm)
・ Sterilization: Fermentation reaction tank containing separation membrane element and all used media were autoclaved at 121 ° C. for 20 min under high pressure (2 atm) steam sterilization.
・ PH adjustment: pH adjusted to 7.3 with 4N NH 4 OH ・ Membrane permeate flow rate control: Flow rate is controlled by difference in membrane separation tank water head (water head difference was controlled within 2 m).

微生物として、実施例6で作製したdelta−HOM株を用い、培地として表5に示す組成のL−リジン発酵培地を用いた。発酵培養液に含まれるL−リジンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。   The delta-HOM strain produced in Example 6 was used as the microorganism, and the L-lysine fermentation medium having the composition shown in Table 5 was used as the medium. The concentration of L-lysine and glucose contained in the fermentation broth was measured by the method shown in Reference Example 1.

まず、5mlのBY培地(0.5%イーストエキストラクト、0.7%ミートエキストラクト、1%ペプトン、0.3%塩化ナトリウム)を投入した試験管に、寒天培地から掻き取ったdelta−HOM株を植菌し、これを温度30℃で24時間振とう培養を行った(前々々培養)。得られた前々々培養液を、表5に示した培地を50mL投入した500mLの三角フラスコに全量植菌し、30℃で24時間振とう培養した(前々培養)。得られた前々培養液を、表5に示した培地を1L投入した図1に示す連続発酵装置に植菌し、発酵反応槽1を付属の攪拌機5によって650rpmで攪拌し、発酵反応槽1の通気量の調整と30℃の温度に温度調整を行い、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後、直ちに、表5に示す培地の連続供給を行い、連続発酵装置の発酵培養液量が1.5Lとなるように膜透過水量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−リジンの製造を行った。連続発酵試験を行うときの膜透過水量の制御は、発酵反応槽水頭を最大2m以内、すなわち膜間差圧が20kPa以内となるように適宜水頭差を変化させることにより行った。適宜、膜透過濾液中の生産されたL−リジン濃度および残存グルコース濃度を測定した。また、L−リジンと投入グルコースから算出されたL−リジン生産速度を表6に示した。200時間の発酵試験を行った結果、図1に示した連続発酵装置を用いることにより、安定したL−リジンの連続発酵による製造が可能であることが確認することができた。   First, delta-HOM scraped from an agar medium into a test tube charged with 5 ml of BY medium (0.5% yeast extract, 0.7% meat extract, 1% peptone, 0.3% sodium chloride). The strain was inoculated and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The whole culture solution obtained was inoculated in a 500 mL Erlenmeyer flask containing 50 mL of the medium shown in Table 5 and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The obtained pre-culture solution was inoculated into the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 1 in which 1 L of the medium shown in Table 5 was added, and the fermentation reaction tank 1 was stirred at 650 rpm by the attached stirrer 5 to give the fermentation reaction tank 1 The amount of aeration was adjusted and the temperature was adjusted to 30 ° C., followed by culturing for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the pre-culture, the medium shown in Table 5 is continuously supplied, and the continuous culture is performed while controlling the amount of permeated water so that the amount of the fermentation broth in the continuous fermentation apparatus is 1.5 L. -Preparation of lysine. Control of the amount of permeated water when performing the continuous fermentation test was performed by appropriately changing the water head difference so that the head of the fermentation reaction tank was within 2 m at the maximum, that is, the transmembrane pressure difference was within 20 kPa. The produced L-lysine concentration and residual glucose concentration in the membrane permeate filtrate were measured as appropriate. In addition, Table 6 shows L-lysine production rates calculated from L-lysine and input glucose. As a result of performing the fermentation test for 200 hours, it was confirmed that stable production of L-lysine by continuous fermentation was possible by using the continuous fermentation apparatus shown in FIG.

(実施例9)連続発酵によるL−リジンの製造(その3)
図2に示す連続発酵装置を稼働させることにより、L−リジンが連続発酵で得られるかどうかを調べるため、同装置を用いた連続発酵試験を行った。培地には表5に示す培地を用いた。この培地は、121℃の温度で15分間、高圧(2気圧)蒸気滅菌処理して用いた。分離膜エレメント部材として、ステンレスおよびポリサルホン樹脂の成形品を用いた。分離膜には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を主成分とする前述の参考例4で作製した多孔性膜を用いた。この多孔質膜の平均細孔径は上述のように0.1μmであり、純水透過係数が50×10-9/m/s/paである。この実施例9における運転条件は、特に断らない限り下記のとおりである。
・発酵反応槽容量:1.5(L)
・使用分離膜:PVDF濾過膜
・膜分離エレメント有効濾過面積:120平方cm
・温度調整:30(℃)
・発酵反応槽通気量:2(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:650(rpm)
・滅菌:分離膜エレメントを含む発酵反応槽、および使用培地は総て121℃、20minのオートクレーブにより高圧(2気圧)蒸気滅菌。
・pH調整:4N NH4OHによりpH7.3に調整
・膜透過水量制御:膜分離槽水頭差により流量を制御(水頭差は2m以内で制御した。)。
(Example 9) Production of L-lysine by continuous fermentation (part 3)
In order to investigate whether L-lysine can be obtained by continuous fermentation by operating the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 2, a continuous fermentation test using the apparatus was performed. The medium shown in Table 5 was used as the medium. This medium was used after being subjected to high-pressure (2 atm) steam sterilization at a temperature of 121 ° C. for 15 minutes. As the separation membrane element member, a molded product of stainless steel and polysulfone resin was used. As the separation membrane, the porous membrane produced in the above-mentioned Reference Example 4 containing polyvinylidene fluoride (PVDF) as a main component was used. The average pore diameter of this porous membrane is 0.1 μm as described above, and the pure water permeability coefficient is 50 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa. The operating conditions in Example 9 are as follows unless otherwise specified.
・ Fermentation reactor capacity: 1.5 (L)
-Separation membrane used: PVDF filtration membrane-Membrane separation element Effective filtration area: 120 square cm
・ Temperature adjustment: 30 (℃)
-Aeration volume of fermentation reaction tank: 2 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 650 (rpm)
・ Sterilization: Fermentation reaction tank containing separation membrane element and all used media were autoclaved at 121 ° C. for 20 min under high pressure (2 atm) steam sterilization.
・ PH adjustment: pH adjusted to 7.3 with 4N NH 4 OH ・ Membrane permeate flow rate control: Flow rate is controlled by difference in membrane separation tank water head (water head difference was controlled within 2 m).

微生物として、実施例6で作製したdelta−HOM株を用い、培地として表5に示す組成のL−リジン発酵培地を用いた。発酵培養液に含まれるL−リジンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。   The delta-HOM strain produced in Example 6 was used as the microorganism, and the L-lysine fermentation medium having the composition shown in Table 5 was used as the medium. The concentration of L-lysine and glucose contained in the fermentation broth was measured by the method shown in Reference Example 1.

まず、5mlのBY培地(0.5%イーストエキストラクト、0.7%ミートエキストラクト、1%ペプトン、0.3%塩化ナトリウム)を投入した試験管に、寒天培地から掻き取ったdelta−HOM株を植菌し、これを温度30℃で24時間振とう培養を行った(前々々培養)。得られた前々々培養液を、表5に示した培地を50mL投入した500mLの三角フラスコに全量植菌し、30℃で24時間振とう培養した(前々培養)。得られた前々培養液を、表5に示した培地を1L投入した図2に示す連続発酵装置に植菌し、発酵反応槽1を付属の攪拌機5によって650rpmで攪拌し、発酵反応槽1の通気量の調整と30℃の温度に温度調整を行い、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後、直ちに、表5に示す培地の連続供給を行い、連続発酵装置の発酵培養液量が1.5Lとなるように膜透過水量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−リジンの製造を行った。連続発酵試験を行うときの膜透過水量の制御は、発酵反応槽水頭を最大2m以内、すなわち膜間差圧が20kPa以内となるように適宜水頭差を変化させることにより行った。適宜、膜透過濾液中の生産されたL−リジン濃度および残存グルコース濃度を測定した。また、L−リジンと投入グルコースから算出されたL−リジン生産速度を表6に示した。200時間の発酵試験を行った結果、図2に示した連続発酵装置を用いることにより、安定したL−リジンの連続発酵による製造が可能であることが確認することができた。   First, delta-HOM scraped from an agar medium into a test tube charged with 5 ml of BY medium (0.5% yeast extract, 0.7% meat extract, 1% peptone, 0.3% sodium chloride). The strain was inoculated and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The whole culture solution obtained was inoculated in a 500 mL Erlenmeyer flask containing 50 mL of the medium shown in Table 5 and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The obtained pre-culture solution was inoculated into the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 2 in which 1 L of the medium shown in Table 5 was added, and the fermentation reaction tank 1 was stirred at 650 rpm by the attached stirrer 5. The amount of aeration was adjusted and the temperature was adjusted to 30 ° C., followed by culturing for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the pre-culture, the medium shown in Table 5 is continuously supplied, and the continuous culture is performed while controlling the amount of permeated water so that the amount of the fermentation broth in the continuous fermentation apparatus is 1.5 L. -Preparation of lysine. Control of the amount of permeated water when performing the continuous fermentation test was performed by appropriately changing the water head difference so that the head of the fermentation reaction tank was within 2 m at the maximum, that is, the transmembrane pressure difference was within 20 kPa. The produced L-lysine concentration and residual glucose concentration in the membrane permeate filtrate were measured as appropriate. In addition, Table 6 shows L-lysine production rates calculated from L-lysine and input glucose. As a result of conducting a fermentation test for 200 hours, it was confirmed that stable L-lysine production by continuous fermentation was possible by using the continuous fermentation apparatus shown in FIG.

(実施例10) 連続発酵によるL−リジンの製造(その4)
図2に示す連続発酵装置を稼働させることにより、L−リジンが連続発酵で得られるかどうかを調べるため、同装置を用いた連続発酵試験を行った。培地には表5に示す培地を用いた。この培地は、121℃の温度で15分間、高圧(2気圧)蒸気滅菌処理して用いた。分離膜エレメント部材として、ステンレスおよびポリサルホン樹脂の成形品を用いた。分離膜には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を主成分とする前述の参考例5で作製した多孔性膜を用いた。この多孔質膜の平均細孔径は上述のとおり0.1μmであり、純水透過係数が50×10-9/m/s/paである。この実施例10における運転条件は、特に断らない限り下記のとおりである。
・発酵反応槽容量:1.5(L)
・使用分離膜:PVDF濾過膜
・膜分離エレメント有効濾過面積:120平方cm
・温度調整:30(℃)
・発酵反応槽通気量:2(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:650(rpm)
・滅菌:分離膜エレメントを含む発酵反応槽、および使用培地は総て121℃、20minのオートクレーブにより高圧(2気圧)蒸気滅菌。
・pH調整:4N NH4OHによりpH7.3に調整
・膜透過水量制御:膜分離槽水頭差により流量を制御(水頭差は2m以内で制御した。)。
(Example 10) Production of L-lysine by continuous fermentation (part 4)
In order to investigate whether L-lysine can be obtained by continuous fermentation by operating the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 2, a continuous fermentation test using the apparatus was performed. The medium shown in Table 5 was used as the medium. This medium was used after being subjected to high-pressure (2 atm) steam sterilization at a temperature of 121 ° C. for 15 minutes. As the separation membrane element member, a molded product of stainless steel and polysulfone resin was used. As the separation membrane, the porous membrane produced in the above-mentioned Reference Example 5 containing polyvinylidene fluoride (PVDF) as a main component was used. The average pore diameter of this porous membrane is 0.1 μm as described above, and the pure water permeability coefficient is 50 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa. The operating conditions in Example 10 are as follows unless otherwise specified.
・ Fermentation reactor capacity: 1.5 (L)
-Separation membrane used: PVDF filtration membrane-Membrane separation element Effective filtration area: 120 square cm
・ Temperature adjustment: 30 (℃)
-Aeration volume of fermentation reaction tank: 2 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 650 (rpm)
・ Sterilization: Fermentation reaction tank containing separation membrane element and all used media were autoclaved at 121 ° C. for 20 min under high pressure (2 atm) steam sterilization.
・ PH adjustment: pH adjusted to 7.3 with 4N NH 4 OH ・ Membrane permeate flow rate control: Flow rate is controlled by difference in membrane separation tank water head (water head difference was controlled within 2 m).

微生物として、実施例6で作製したdelta−HOM株を用い、培地として表5に示す組成のL−リジン発酵培地を用いた。発酵培養液に含まれるL−リジンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。   The delta-HOM strain produced in Example 6 was used as the microorganism, and the L-lysine fermentation medium having the composition shown in Table 5 was used as the medium. The concentration of L-lysine and glucose contained in the fermentation broth was measured by the method shown in Reference Example 1.

まず、5mlのBY培地(0.5%イーストエキストラクト、0.7%ミートエキストラクト、1%ペプトン、0.3%塩化ナトリウム)を投入した試験管に、寒天培地から掻き取ったdelta−HOM株を植菌し、これを温度30℃で24時間振とう培養を行った(前々々培養)。得られた前々々培養液を、表5に示した培地を50mL投入した500mLの三角フラスコに全量植菌し、30℃で24時間振とう培養した(前々培養)。得られた前々培養液を、表5に示した培地を1L投入した図2に示す連続発酵装置に植菌し、発酵反応槽1を付属の攪拌機5によって650rpmで攪拌し、発酵反応槽1の通気量の調整と30℃の温度に温度調整を行い、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後、直ちに、表5に示す培地の連続供給を行い、連続発酵装置の発酵培養液量が1.5Lとなるように膜透過水量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−リジンの製造を行った。連続発酵試験を行うときの膜透過水量の制御は、発酵反応槽水頭を最大2m以内、すなわち膜間差圧が20kPa以内となるように適宜水頭差を変化させることにより行った。適宜、膜透過濾液中の生産されたL−リジン濃度および残存グルコース濃度を測定した。また、L−リジンと投入グルコースから算出されたL−リジン生産速度を表6に示した。200時間の発酵試験を行った結果、図2に示した連続発酵装置を用いることにより、安定したL−リジンの連続発酵による製造が可能であることが確認することができた。   First, delta-HOM scraped from an agar medium into a test tube charged with 5 ml of BY medium (0.5% yeast extract, 0.7% meat extract, 1% peptone, 0.3% sodium chloride). The strain was inoculated and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The whole culture solution obtained was inoculated in a 500 mL Erlenmeyer flask containing 50 mL of the medium shown in Table 5 and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The obtained pre-culture solution was inoculated into the continuous fermentation apparatus shown in FIG. 2 in which 1 L of the medium shown in Table 5 was added, and the fermentation reaction tank 1 was stirred at 650 rpm by the attached stirrer 5. The amount of aeration was adjusted and the temperature was adjusted to 30 ° C., followed by culturing for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the pre-culture, the medium shown in Table 5 is continuously supplied, and the continuous culture is performed while controlling the amount of permeated water so that the amount of the fermentation broth in the continuous fermentation apparatus is 1.5 L. -Preparation of lysine. Control of the amount of permeated water when performing the continuous fermentation test was performed by appropriately changing the water head difference so that the head of the fermentation reaction tank was within 2 m at the maximum, that is, the transmembrane pressure difference was within 20 kPa. The produced L-lysine concentration and residual glucose concentration in the membrane permeate filtrate were measured as appropriate. In addition, Table 6 shows L-lysine production rates calculated from L-lysine and input glucose. As a result of conducting a fermentation test for 200 hours, it was confirmed that stable L-lysine production by continuous fermentation was possible by using the continuous fermentation apparatus shown in FIG.

(比較例2)バッチ発酵によるL−リジンの製造
微生物を用いた発酵形態として最も典型的なバッチ発酵を2L容のジャーファーメンターを用いて行い、そのL−リジン生産性を評価した。バッチ培養開始時の培地には表5に示す培地を用いた。この培地は、121℃の温度で15分間、高圧(2気圧)蒸気滅菌処理して用いた。この比較例1では、微生物として、実施例6で作製したdelta−HOM株を用い、発酵培養液に含まれるL−リジンおよびグルコースの濃度測定は、参考例1に示した方法で行った。比較例1の運転条件は、下記のとおりである。
・発酵反応槽容量(L−リジン発酵培地量):1.5(L)
・温度調整:30(℃)
・発酵反応槽通気量:2(L/min)
・発酵反応槽攪拌速度:650(rpm)
・pH調整:4N NH4OHによりpH7.3に調整
まず、5mlのBY培地(0.5%イーストエキストラクト、0.7%ミートエキストラクト、1%ペプトン、0.3%塩化ナトリウム)を投入した試験管に、寒天培地から掻き取ったdelta−HOM株を植菌し、これを温度30℃で24時間振とう培養を行った(前々培養)。得られた前々培養液を、表5に示した培地を50mL投入した500mLの三角フラスコに全量植菌し、30℃で24時間振とう培養した(前々培養)。得られた前々培養液を、表5に示した培地を1450mL投入したミニジャーファーメンターに植菌し、バッチ培養を行った。バッチ発酵の結果を、上記の実施例7〜10の連続発酵試験で得られたL−リジン発酵生産性と比較して表6に示す。
(Comparative Example 2) Production of L-lysine by batch fermentation The most typical batch fermentation as a fermentation form using microorganisms was performed using a 2L jar fermenter, and the L-lysine productivity was evaluated. The media shown in Table 5 were used as the media at the start of batch culture. This medium was used after being subjected to high-pressure (2 atm) steam sterilization at a temperature of 121 ° C. for 15 minutes. In Comparative Example 1, the delta-HOM strain prepared in Example 6 was used as the microorganism, and the concentrations of L-lysine and glucose contained in the fermentation broth were measured by the method shown in Reference Example 1. The operating conditions of Comparative Example 1 are as follows.
-Fermentation reaction tank capacity (L-lysine fermentation medium amount): 1.5 (L)
・ Temperature adjustment: 30 (℃)
-Aeration volume of fermentation reaction tank: 2 (L / min)
・ Fermentation reactor stirring speed: 650 (rpm)
・ PH adjustment: Adjust to pH 7.3 with 4N NH 4 OH First, add 5 ml of BY medium (0.5% yeast extract, 0.7% meat extract, 1% peptone, 0.3% sodium chloride). The delta-HOM strain scraped from the agar medium was inoculated into the test tube, and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The entire amount of the obtained pre-cultured solution was inoculated into a 500 mL Erlenmeyer flask containing 50 mL of the medium shown in Table 5, and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into a mini jar fermenter charged with 1450 mL of the medium shown in Table 5, and batch culture was performed. The results of batch fermentation are shown in Table 6 in comparison with the L-lysine fermentation productivity obtained in the continuous fermentation test of Examples 7 to 10 above.

Figure 2008212138
Figure 2008212138

表6の結果から、本発明で用いられる図1および図2に示した連続発酵装置を用いることにより、L−リジンの生産速度が大幅に向上することを確認することができた。   From the results in Table 6, it was confirmed that the production rate of L-lysine was greatly improved by using the continuous fermentation apparatus shown in FIGS. 1 and 2 used in the present invention.

図1は、本発明で用いられる膜分離型の連続発酵装置の一つの実施の形態を説明するための概略側面図である。FIG. 1 is a schematic side view for explaining one embodiment of a membrane separation type continuous fermentation apparatus used in the present invention. 図2は、本発明で用いられる他の膜分離の型連続発酵装置の一つの実施の形態を説明するための概略側面図である。FIG. 2 is a schematic side view for explaining one embodiment of another membrane separation type continuous fermentation apparatus used in the present invention. 図3は、本発明で用いられる分離膜エレメントの一つの実施の形態を説明するための概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining one embodiment of the separation membrane element used in the present invention. 図4は、本発明で用いられる他の分離膜エレメントの一つの実施の形態を説明するための概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining one embodiment of another separation membrane element used in the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 発酵反応槽
2 分離膜エレメント
3 水頭差制御装置
4 気体供給装置
5 攪拌機
6 レベルセンサ
7 培地供給ポンプ
8 pH調整溶液供給ポンプ
9 pHセンサ・制御装置
10 温度調節器
11 発酵培養液循環ポンプ
12 膜分離槽
13 支持板
14 流路材
15 分離膜
16 凹部
17 集水パイプ
18 分離膜束
19 上部樹脂封止層
20 下部樹脂封止層
21 支持フレーム
22 集水パイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fermentation reaction tank 2 Separation membrane element 3 Water head difference control device 4 Gas supply device 5 Stirrer 6 Level sensor 7 Medium supply pump 8 pH adjustment solution supply pump 9 pH sensor / control device 10 Temperature controller 11 Fermentation culture medium circulation pump 12 Membrane Separation tank 13 Support plate 14 Channel material 15 Separation membrane 16 Recess 17 Water collecting pipe 18 Separation membrane bundle 19 Upper resin sealing layer 20 Lower resin sealing layer 21 Support frame 22 Water collection pipe

Claims (15)

L−アミノ酸を生産する能力を有する微生物の発酵培養液を分離膜で濾過し、濾液から生産物を回収するとともに未濾過液を前記の発酵培養液に保持または還流し、かつ、その微生物の発酵原料を前記の発酵培養液に追加する連続発酵によりL−アミノ酸を製造する方法であって、前記の分離膜として平均細孔径が0.01μm以上1μm未満の細孔を有する多孔性膜を用い、その膜間差圧を0.1から20kPaの範囲にして濾過処理することを特徴とする連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   Filtration of a fermentation broth of a microorganism having the ability to produce L-amino acids through a separation membrane, recovering the product from the filtrate, holding or refluxing the unfiltered liquid in the fermentation broth, and fermentation of the microorganism A method for producing an L-amino acid by continuous fermentation in which a raw material is added to the fermentation broth, wherein a porous membrane having pores with an average pore diameter of 0.01 μm or more and less than 1 μm is used as the separation membrane, A process for producing an L-amino acid by continuous fermentation, wherein the transmembrane pressure difference is in the range of 0.1 to 20 kPa. 多孔性膜の純水透過係数が、2×10−9/m/s/pa以上6×10−7/m/s/pa以下である請求項1記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。 The continuous water fermentation according to claim 1, wherein the porous membrane has a pure water permeability coefficient of 2 × 10 −9 m 3 / m 2 / s / pa to 6 × 10 −7 m 3 / m 2 / s / pa. A method for producing an L-amino acid. 多孔性膜の平均細孔径が0.01μm以上0.2μm未満であり、かつ、該平均細孔径の標準偏差が0.1μm以下である請求項1または2記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   3. The production of L-amino acid by continuous fermentation according to claim 1 or 2, wherein the porous membrane has an average pore diameter of 0.01 μm or more and less than 0.2 μm, and a standard deviation of the average pore diameter is 0.1 μm or less. Method. 多孔性膜の膜表面粗さが0.1μm以下である請求項1から3のいずれかに記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to any one of claims 1 to 3, wherein the membrane surface roughness of the porous membrane is 0.1 µm or less. 多孔性膜が多孔質樹脂層を含む多孔性膜である請求項1から4のいずれかに記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous membrane is a porous membrane comprising a porous resin layer. 多孔性膜の素材がポリフッ化ビニリデン系樹脂である請求項1から4のいずれかに記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to any one of claims 1 to 4, wherein the material of the porous membrane is a polyvinylidene fluoride resin. 微生物の発酵原料が糖類を含む請求項1から5のいずれかに記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to any one of claims 1 to 5, wherein the fermentation raw material of the microorganism contains a saccharide. 微生物が細菌であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to any one of claims 1 to 7, wherein the microorganism is a bacterium. L−アミノ酸が、L−スレオニン、L−リジン、L−グルタミン酸、L−トリプトファン、L−イソロイシン、L−グルタミン、L−アルギニン、L−アラニン、L−ヒスチジン、L−プロリン、L−フェニルアラニン、L−アスパラギン酸、L−チロシン、L−メチオニン、L−セリン、L−バリンまたはL−ロイシンである請求項1から8のいずれかに記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   L-amino acid is L-threonine, L-lysine, L-glutamic acid, L-tryptophan, L-isoleucine, L-glutamine, L-arginine, L-alanine, L-histidine, L-proline, L-phenylalanine, L The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to any one of claims 1 to 8, which is aspartic acid, L-tyrosine, L-methionine, L-serine, L-valine or L-leucine. L−アミノ酸がL−スレオニンである請求項1から8のいずれかに記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to any one of claims 1 to 8, wherein the L-amino acid is L-threonine. 細菌が、エシェリシア属(Genus Escherichia)、プロビデンシア属(Genus Providencia)、コリネバクテリウム属(Genus Corynebacterium)、ブレビバクテリウム属(Genus Brevibacterium)またはセラチア属(Genus Serratia)のいずれかに属する細菌である請求項10記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The bacterium is a genus belonging to the genus Escherichia, Genus Providencia, Genus Corynebacterium, Genus Brevibacterium, or Genus Serratia. Item 11. A method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to Item 10. 細菌が、エシェリシア・コリ(Escherichia coli)、プロビデンシア・レトゲリ(Providencia rettgeri)、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)またはセラチア・マルセセンス(Serratia marcescens)のいずれかである請求項10または11記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The bacteria are Escherichia coli, Providencia rettgeri, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium brebactrum. It is either Serratia marcescens (Serratia marcescens), The manufacturing method of L-amino acid by continuous fermentation of Claim 10 or 11. L−アミノ酸がL−リジンである請求項1から8のいずれかに記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to any one of claims 1 to 8, wherein the L-amino acid is L-lysine. 細菌が、エシェリシア属(Genus Escherichia)、コリネバクテリウム属(Genus Corynebacterium)またはブレビバクテリウム属(Genus Brevibacterium)のいずれかに属する細菌である請求項13記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The method for producing an L-amino acid by continuous fermentation according to claim 13, wherein the bacterium is a bacterium belonging to any of the genus Escherichia, Genus Corynebacterium, or Genus Brevibacterium. 細菌が、エシェリシア・コリ(Escherichia coli)、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)またはブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)のいずれかである請求項13または14記載の連続発酵によるL−アミノ酸の製造方法。   The bacterium is Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, or Brevibacterium lactofermentum. Or the manufacturing method of L-amino acid by continuous fermentation of 14.
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