JP5659466B2 - Method and apparatus for producing chemicals by continuous culture - Google Patents

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Description

本発明は、微生物の連続培養による化学品の製造方法および製造装置に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、連続培養を行いながら、微生物の培養液から分離膜を通して培養によって生産された化学品を含む液を効率よく濾過・回収する、高い生産性で化学品を製造することが可能な化学品の製造方法および製造装置に関するものである。   The present invention relates to a chemical production method and production apparatus by continuous culture of microorganisms. More specifically, the present invention produces a chemical product with high productivity by efficiently filtering and recovering a liquid containing a chemical product produced by culturing from a microorganism culture solution through a separation membrane while performing continuous culture. The present invention relates to a method for manufacturing a chemical product and a manufacturing apparatus.

微生物や培養細胞の培養を伴う物質生産方法のひとつである発酵法は、大きく(1)回分発酵法(Batch発酵法)および流加発酵法(Fed−Batch発酵法)と(2)連続培養法に分類することができる。   Fermentation methods, which are one of the methods for producing substances that involve the cultivation of microorganisms and cultured cells, are largely (1) batch fermentation methods (Batch fermentation methods), fed-batch fermentation methods (Fed-Batch fermentation methods), and (2) continuous culture methods. Can be classified.

回分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メリットがある。しかし、時間経過とともに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及び収率が低下してくる。このため、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のが困難である。   The batch and fed-batch fermentation methods have a merit that they are simple in terms of equipment, cultivate in a short time, and have less damage due to contamination with bacteria. However, the product concentration in the culture solution increases with time, and the productivity and yield decrease due to the influence of osmotic pressure or product inhibition. For this reason, it is difficult to stably maintain a high yield and high productivity over a long period of time.

連続培養法は、一般的に、培養装置内で目的物質が高濃度に蓄積するのを回避することによって、長時間にわたって高収率かつ高生産性を維持できるという特徴がある。例えば、非特許文献1には、L−グルタミン酸やL−リジンの発酵について連続培養法が開示されている。しかし、この文献に記載の方法では、培養液へ培養原料の連続的な供給を行うとともに、微生物や培養細胞を含んだ培養液を抜き出すために、培養液中の微生物や培養細胞が希釈される。そのため、現実的には生産効率の向上が限定されたものであった。   The continuous culture method is generally characterized in that high yield and high productivity can be maintained over a long period of time by avoiding accumulation of the target substance at a high concentration in the culture apparatus. For example, Non-Patent Document 1 discloses a continuous culture method for fermentation of L-glutamic acid or L-lysine. However, in the method described in this document, the microorganisms and the cultured cells in the culture solution are diluted to continuously supply the culture raw material to the culture solution and to extract the culture solution containing the microorganisms and the cultured cells. . Therefore, in reality, improvement in production efficiency has been limited.

また、特許文献1には、連続培養法において、微生物や培養細胞を分離膜で濾過し、濾液から生産物を回収すると同時に濾過された微生物や培養細胞を培養液に保持または還流させることで、培養液中の微生物や細胞濃度を高く維持する方法が提案されており、例えば、簡便な操作条件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培養技術が開示されている。しかしながら、培養液を膜分離槽に循環させながら連続培養を行うと、膜の目詰まりが生じるため、膜ろ過流量の制御が必要になる。一方、膜ろ過流量の制御を行うために循環量(培養反応槽からの送液量)を変化させると、培養成績(対糖収率)が変化してしまう。そのため、培養成績を低下させることなく長期間安定に連続培養を行えない虞がある。   Further, in Patent Document 1, in a continuous culture method, microorganisms and cultured cells are filtered through a separation membrane, and a product is recovered from the filtrate, and at the same time, the filtered microorganisms and cultured cells are held or refluxed in the culture solution. A method for maintaining a high concentration of microorganisms and cells in the culture solution has been proposed. For example, a continuous culture technique capable of stably maintaining high productivity over a long period of time under simple operation conditions is disclosed. However, if continuous culture is performed while circulating the culture medium in the membrane separation tank, the membrane is clogged, and thus the membrane filtration flow rate needs to be controlled. On the other hand, if the circulation amount (the amount of liquid fed from the culture reaction tank) is changed in order to control the membrane filtration flow rate, the culture results (sugar yield) will change. Therefore, there is a possibility that continuous culture cannot be stably performed for a long time without lowering the culture results.

Toshihiko Hirao et. al. (ヒラオ・トシヒコ ら)、 Appl. Microbiol. Biotechnol.(アプライド マイクロバイアル アンド マイクロバイオロジー),32,269−273(1989)Toshihiko Hirao et. Al., Appl. Microbiol. Biotechnol., Applied Microvials and Microbiology, 32, 269-273 (1989)

特開2007−252367号公報JP 2007-252367 A

背景技術にあるように、長時間にわたり安定して行える連続培養法による化学品の製造方法を提供するにあたり、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、膜ろ過流量の制御が重要であることを見出したが、膜ろ過流量の制御のためには、循環量を変化させる必要があり、循環量を変化させることで連続培養成績が変化し安定しないといった問題が新たに発生した。   As described in the background art, in order to provide a method for producing a chemical by a continuous culture method that can be stably performed over a long period of time, the present inventors have conducted intensive research, and as a result, it is important to control the membrane filtration flow rate. However, in order to control the membrane filtration flow rate, it was necessary to change the circulation amount, and the problem that the continuous culture results changed and became unstable by changing the circulation amount was newly generated.

そこで本発明は、膜ろ過流量が変化しても連続培養成績が変化しにくく連続培養法による化学品の製造を長期間に亘って安定に行うことができる方法および装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of stably producing a chemical product by a continuous culture method over a long period of time, in which continuous culture results are hardly changed even when the membrane filtration flow rate is changed. To do.

本発明者らは、鋭意研究の結果、未濾過培養液を培養反応槽に貯留されている培養液中に直接還流させることで課題であった培養成績を低下させることなく長期間安定に連続培養を維持できることを見出し、本発明を完成した。更に未濾過培養液を培養液中に直接環流させることの効果について解析したところ、発酵成績に影響を与える因子の一つである酸素移動容量係数の変化が著しく抑えられることがあることもわかった。   As a result of diligent research, the present inventors have conducted continuous culture stably for a long period of time without reducing the culture performance, which was a problem by directly refluxing the unfiltered culture solution into the culture solution stored in the culture reaction tank. The present invention has been completed. Furthermore, analysis of the effect of refluxing unfiltered culture directly into the culture revealed that changes in the oxygen transfer capacity coefficient, one of the factors affecting fermentation performance, could be significantly suppressed. .

すなわち、本発明は、以下のいずれかの構成を特徴とするものである。
(1)培養反応槽に貯留されている微生物もしくは培養細胞の培養液を連続的に、かつ循環量を変化させながら分離膜へ供給循環し、培養によって生産された化学品を含む濾液を分離膜の透過側で回収するとともに、前記分離膜で濾過されなかった未濾過培養液を前記培養反応槽へ還流して連続培養を行うに際し、培養反応槽内の酸素移動容量係数kLaの設定値からの減少率を該設定値の30%以内に抑制するために前記未濾過培養液を、前記培養反応槽に貯留されている培養液中に直接還流させることを特徴とする連続培養による化学品の製造方法。
(2)前記化学品としてL−乳酸またはD−乳酸を回収する、前記(1)に記載の連続培養による化学品の製造方法。
That is, the present invention is characterized by any of the following configurations.
(1) A culture solution of microorganisms or cultured cells stored in a culture reaction tank is continuously supplied to the separation membrane while changing the circulation amount, and the filtrate containing chemicals produced by the culture is separated into the separation membrane. When the unfiltered culture solution that has not been filtered through the separation membrane is refluxed to the culture reaction tank and continuously cultured , the oxygen transfer capacity coefficient kLa in the culture reaction tank is determined from the set value. Production of chemicals by continuous culture, wherein the unfiltered culture solution is directly refluxed into the culture solution stored in the culture reaction tank in order to suppress the decrease rate within 30% of the set value. Method.
(2) The method for producing a chemical product by continuous culture according to (1), wherein L-lactic acid or D-lactic acid is recovered as the chemical product.

本発明によれば、簡便装置で、従来以上の長時間にわたり所望の発酵生産物の高生産性を維持する安定した連続培養が可能となり、連続培養によって化学品を低コストで安定して生産することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to perform stable continuous culture that maintains a high productivity of a desired fermentation product over a longer time than before with a simple device, and stably produce chemicals at low cost by continuous culture. It becomes possible.

図1は、本発明の一実施形態を示す連続培養による化学品の製造装置の概略模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a chemical production apparatus using continuous culture according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の他の実施形態を示す連続培養による化学品の製造装置の概略模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for producing a chemical by continuous culture according to another embodiment of 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実施形態を示す概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing an embodiment of a separation membrane element used in the present invention. 図4は、本発明で用いられる分離膜エレメントの他の実施形態を示す概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing another embodiment of the separation membrane element used in the present invention. 図5は、従来の、連続培養による化学品の製造装置概略模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional chemical production apparatus using continuous culture. 図6は、酵母用発現ベクターpTRS11のフィジカルマップを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a physical map of the expression vector pTRS11 for yeast.

本発明は、培養反応槽に貯留されている微生物の培養液を連続的に分離膜へ供給循環し、培養によって生産された化学品を含む濾液を分離膜の透過側で回収するとともに、前記分離膜で濾過されなかった未濾過培養液を前記培養反応槽へ還流して連続培養を行うに際し、培養反応槽内の酸素移動容量係数(1/h)の設定値からの減少率を該設定値の30%以内に抑制することを特徴とする連続培養による化学品の製造方法であり、かかる製法は例えば図1に示す装置により実施することができる。   The present invention continuously feeds and circulates a culture solution of microorganisms stored in a culture reaction tank to a separation membrane, collects a filtrate containing chemicals produced by culture on the permeate side of the separation membrane, and When continuous culture is performed by refluxing the unfiltered culture solution that has not been filtered through the membrane to the culture reaction tank, the rate of decrease from the set value of the oxygen transfer capacity coefficient (1 / h) in the culture reaction tank is the set value. The chemical production method is characterized by being controlled within 30% of the above, and this production method can be carried out, for example, by the apparatus shown in FIG.

図1に示す装置は、基本的に培養反応槽1と膜分離槽12と差圧制御装置3とで構成されている。培養反応槽1の外部に設置された膜分離槽12には、分離膜エレメント2が単数もしくは複数収容されており、また、培養反応槽1と膜分離槽12は、培養液循環ポンプ11を介在させた培養液循環配管110により、培養液が循環できるように連結されている。そして、該培養液循環配管110は、培養反応槽1から膜分離槽12へ培養液を供給するための送液口111と未濾過培養液を培養反応槽1へ還流するための環流口112とが、培養反応槽に貯留された培養液に浸漬する位置に開口している。   The apparatus shown in FIG. 1 basically includes a culture reaction tank 1, a membrane separation tank 12, and a differential pressure control device 3. One or more separation membrane elements 2 are accommodated in a membrane separation tank 12 installed outside the culture reaction tank 1, and the culture reaction tank 1 and the membrane separation tank 12 intervene with a culture solution circulation pump 11. The culture medium circulation pipe 110 is connected so that the culture medium can be circulated. The culture medium circulation pipe 110 includes a liquid feeding port 111 for supplying the culture liquid from the culture reaction tank 1 to the membrane separation tank 12, and a recirculation port 112 for returning the unfiltered culture liquid to the culture reaction tank 1. However, it opens to the position immersed in the culture solution stored by the culture reaction tank.

培養反応槽1には、培養液の攪拌、温度、pH、溶存酸素濃度、液量などを培養にとって好適な条件に調整することができるように、攪拌機5、温度調節器10、pHセンサ・制御装置9、pH調整溶液供給ポンプ8、気体供給装置4、培地供給ポンプ7などが設けられている。   In the culture reaction tank 1, the stirrer 5, the temperature controller 10, the pH sensor / control are provided so that the agitation, temperature, pH, dissolved oxygen concentration, liquid volume, etc. of the culture solution can be adjusted to conditions suitable for the culture. A device 9, a pH adjusting solution supply pump 8, a gas supply device 4, a medium supply pump 7, and the like are provided.

分離膜エレメント12は、上記したように、培養反応槽の外部に設けられた膜分離槽12の内部に設けられている。   As described above, the separation membrane element 12 is provided inside the membrane separation tank 12 provided outside the culture reaction tank.

培養反応槽1と該培養反応槽の外部に設置される膜分離槽12との間には、培養液を循環させる手段、例えば培養液循環ポンプ11が設けられる。該ポンプ11には、例えば渦巻きポンプ、チューブポンプ、ダイヤフラムポンプなど様々な種類があるが、本発明においては、ポンプの出力設定により循環液量が算出できるものが好ましく、好ましくはダイヤフラムポンプが挙げられる。   Between the culture reaction tank 1 and the membrane separation tank 12 installed outside the culture reaction tank, a means for circulating the culture solution, for example, a culture solution circulation pump 11 is provided. There are various types of the pump 11 such as a centrifugal pump, a tube pump, and a diaphragm pump. In the present invention, a pump that can calculate the amount of circulating fluid by the output setting of the pump is preferable, and a diaphragm pump is preferable. .

このような図1の装置において、培養反応槽1には、微生物や培養細胞、さらには培養に用いられる栄養素(培養原料)を含む培地が貯留される。そして、所定の温度等に制御することで培養、発酵が進み、化学品が生成される。   In the apparatus of FIG. 1, a culture medium containing microorganisms, cultured cells, and nutrients (culture raw materials) used for culture is stored in the culture reaction tank 1. And culture | cultivation and fermentation progress by controlling to predetermined temperature etc., and a chemical product is produced | generated.

このとき、培地供給ポンプ7によって培地を培養反応槽1に投入し、必要に応じて、攪拌機5で培養反応槽1内の発酵培養液を攪拌したり、培養反応槽内に気体供給装置4で気体を供給する。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によって培養液のpHを調整したり、温度調節器10によって培養液の温度を調節する。このようにすることにより、生産性の高い発酵生産を行うことができる。   At this time, the culture medium is fed into the culture reaction tank 1 by the culture medium supply pump 7, and the fermentation culture solution in the culture reaction tank 1 is stirred with the stirrer 5 as necessary, or the gas supply device 4 is placed in the culture reaction tank. Supply gas. If necessary, the pH of the culture solution is adjusted by the pH sensor / control device 9 and the pH adjustment solution supply pump 8, and the temperature of the culture solution is adjusted by the temperature controller 10. By doing in this way, highly productive fermentation production can be performed.

装置内の培養液は、培養液循環ポンプ11によって培養反応槽1と膜分離槽12との間を循環させ、例えば定期的に膜分離を作動させることにより発酵生産物(化学品)を系外に取り出す。すなわち、膜分離槽に送られた培養液は分離膜エレメント2によって微生物を含む未濾過培養液と発酵生産物を含む濾液とに濾過・分離されるため、膜透過側で発酵生産物を含む濾液を回収することで、化学品を装置系から取り出すことができる。一方、濾過・分離された微生物は、培養液循環配管110により培養反応槽1に還流することで培養反応系内にとどまることになり、培養反応系内の微生物濃度を高く維持でき、生産性の高い発酵生産を可能としている。   The culture medium in the apparatus is circulated between the culture reaction tank 1 and the membrane separation tank 12 by the culture medium circulation pump 11, and the fermentation product (chemical product) is removed from the system by, for example, periodically operating the membrane separation. Take out. That is, since the culture solution sent to the membrane separation tank is filtered and separated by the separation membrane element 2 into an unfiltered culture solution containing microorganisms and a filtrate containing fermentation products, the filtrate containing the fermentation products on the membrane permeation side By collecting the chemical, the chemical product can be taken out from the apparatus system. On the other hand, the filtered and separated microorganisms remain in the culture reaction system by being refluxed to the culture reaction tank 1 through the culture solution circulation pipe 110, so that the microorganism concentration in the culture reaction system can be maintained high, and the productivity is improved. High fermentation production is possible.

分離膜エレメント2による濾過・分離は、培養反応槽1の水面と膜分離槽12の水面との水頭差圧によって、特別な動力を使用することなく実施可能であるが、必要に応じて、レベルセンサ6および差圧制御装置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。分離膜エレメント2による濾過・分離は、ポンプ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っても行うことができる。   The filtration / separation by the separation membrane element 2 can be carried out without using any special power by the water head differential pressure between the water surface of the culture reaction tank 1 and the water surface of the membrane separation tank 12, but if necessary, the level The sensor 6 and the differential pressure control device 3 can appropriately adjust the filtration / separation speed of the separation membrane element 2 and the amount of the fermentation broth in the apparatus system. Filtration / separation by the separation membrane element 2 can also be performed by suction filtration with a pump or the like or pressurizing the inside of the apparatus system.

図2に、本発明の化学品の製造方法を実施するために用いられる他の装置の概略斜視図を示す。図2は、培養液循環配管110にも気体供給装置4を設置した以外は図1の装置と同じである。培養液循環配管110にも気体供給装置4を設けることで、培養液循環配管110および膜分離槽12に、効率よく気体を循環させることができ、装置の培養・発酵が行われる箇所全体におなじ体積比で気体を供給することが可能である。   FIG. 2 shows a schematic perspective view of another apparatus used for carrying out the method for producing a chemical product of the present invention. FIG. 2 is the same as the apparatus of FIG. 1 except that the gas supply device 4 is also installed in the culture solution circulation pipe 110. By providing the gas supply device 4 also in the culture solution circulation pipe 110, the gas can be efficiently circulated through the culture solution circulation pipe 110 and the membrane separation tank 12, and the same is applied to the entire place where the culture and fermentation of the device are performed. It is possible to supply gas at a volume ratio.

次に、上記図1、図2に示すような装置において好ましく用いられる分離膜エレメント2について、説明する。   Next, the separation membrane element 2 that is preferably used in the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

分離膜エレメント2には、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用いることができる。   As the separation membrane element 2, for example, a separation membrane and a separation membrane element disclosed in International Publication No. 2002/064240 pamphlet can be used.

具体的に分離膜エレメント2は、例えば図3に示すように、中空糸膜で構成された分離膜束13と上部樹脂封止層14、下部樹脂封止層15によって主に構成される。分離膜束13は上部樹脂封止層14および下部樹脂封止層15よって束状に接着・固定化されている。下部樹脂封止層15による接着・固定化は中空糸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14は中空糸膜の中空部を封止しておらず、集水パイプ17に濾液(すなわち培養によって生産された化学品を含む液)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16を介して膜分離槽に設置することが可能である。分離膜束13を構成する中空糸膜の外表面を透過して中空部に進入してきた濾液は、該中空部を通り、集水パイプ17を介して膜分離槽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。   Specifically, for example, as shown in FIG. 3, the separation membrane element 2 is mainly composed of a separation membrane bundle 13 made of a hollow fiber membrane, an upper resin sealing layer 14, and a lower resin sealing layer 15. The separation membrane bundle 13 is bonded and fixed in a bundle by the upper resin sealing layer 14 and the lower resin sealing layer 15. Adhesion / fixation by the lower resin sealing layer 15 seals the hollow portion of the hollow fiber membrane and has a structure that prevents leakage of the culture solution. On the other hand, the upper resin sealing layer 14 does not seal the hollow portion of the hollow fiber membrane, and has a structure in which a filtrate (that is, a liquid containing a chemical produced by culture) flows through the water collecting pipe 17. The separation membrane element can be installed in the membrane separation tank via the support frame 16. The filtrate that has permeated the outer surface of the hollow fiber membrane constituting the separation membrane bundle 13 and entered the hollow portion passes through the hollow portion and is taken out of the membrane separation tank through 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.

分離膜エレメント2は、例えば図4示すような構成でもよい。図4に示す分離膜エレメントは、剛性を有する支持板18の両面に、流路材19と分離膜20をこの順序で配して構成されている。支持板18は、両面に凹部21を有している。分離膜20は、培養液をろ過する。流路材19は、分離膜20を透過した濾液を効率よく支持板18に流すためのものである。支持板18に流れた濾液は、支持板18の凹部21を通り、集水パイプ22を介して膜分離槽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。   For example, the separation membrane element 2 may be configured as shown in FIG. The separation membrane element shown in FIG. 4 is configured by arranging a flow path material 19 and a separation membrane 20 in this order on both surfaces of a rigid support plate 18. The support plate 18 has recesses 21 on both sides. The separation membrane 20 filters the culture solution. The flow path member 19 is for efficiently flowing the filtrate that has passed through the separation membrane 20 to the support plate 18. The filtrate that has flowed to the support plate 18 passes through the recess 21 of the support plate 18 and is taken out of the membrane separation tank through 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.

これら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を有する部材であることが好ましい。培養反応槽に加えて膜分離槽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でき、より安定した連続発酵が可能となる。具体的に分離膜エレメントを構成する部材としては、121℃で15分間という高圧蒸気滅菌の条件に耐性を有するものであることが好ましい。例えば、ステンレス、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、ポリサルホン系樹脂等の樹脂を好ましく選定できる。   The members constituting these separation membrane elements are preferably members having resistance to high-pressure steam sterilization operation. If the inside of the membrane separation tank can be sterilized in addition to the culture reaction tank, it is possible to avoid the risk of contamination by undesirable microorganisms during continuous fermentation, and more stable continuous fermentation is possible. Specifically, the member constituting the separation membrane element is preferably one having resistance to the conditions of high-pressure steam sterilization at 121 ° C. for 15 minutes. For example, 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 can be preferably selected.

次に、本発明で用いることができる分離膜について説明する。   Next, the separation membrane that can be used in the present invention will be described.

分離膜としては、被処理液の性状や用途に応じた分離性能と透過性能を有する多孔性膜であることが好ましい。多孔性膜としては、セラミックスなどの無機材料、樹脂などの有機材料を素材とした多孔性膜を用いることが可能であるが、好ましくは多孔質樹脂層を含む多孔性の分離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。多孔質樹脂層は多孔質基材に浸透していても浸透していなくてもどちらでも良いが、強度の点で多孔質基材に浸透させた膜が好ましく採用される。   The separation membrane is preferably a porous membrane having separation performance and permeation performance according to the properties of the liquid to be treated and the application. As the porous membrane, it is possible to use a porous membrane made of an inorganic material such as ceramics or an organic material such as a resin, but preferably a porous separation membrane including a porous resin layer. preferable. 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 resin layer may or may not permeate the porous base material, but a membrane permeated into the porous base material is preferably employed in terms of strength.

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り、材質は、有機材料および/または無機材料等からなり、中でも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等である。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。多孔質基材の平均厚みは、好ましくは、50μm以上3000μm以下である。   The porous substrate supports the porous resin layer and gives strength to the separation membrane, and the material is made of an organic material and / or an inorganic material, among which organic fibers are preferably used. Preferred porous substrates are woven fabrics and nonwoven fabrics made of organic fibers such as cellulose fibers, cellulose triacetate fibers, polyester fibers, polypropylene fibers and polyethylene fibers. Among them, a nonwoven fabric that is relatively easy to control the density, easy to manufacture, and inexpensive is preferably used. The average thickness of the porous substrate is preferably 50 μm or more and 3000 μm or less.

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、ポリオレフィン系樹脂、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等が挙げられる。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からなるものであってもよい。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%以上含有されることをいう。中でも、多孔質樹脂層を構成する膜素材としては、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、ポリアクリロニトリル系樹脂またはポリオレフィン系樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデン系樹脂またはポリオレフィン系樹脂がより好ましく、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。   As described above, the porous resin layer functions as a separation functional layer, and an organic polymer membrane can be preferably 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, polyolefin resin, Cellulosic resins and cellulose triacetate resins are exemplified. The organic polymer film may be made of 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, as a membrane material constituting the porous resin layer, a polyvinyl chloride resin, a polyvinylidene fluoride resin, a polysulfone resin, which is easy to form a film with a solution and excellent in physical durability and chemical resistance, A polyethersulfone resin, a polyacrylonitrile resin or a polyolefin resin is preferable, a polyvinylidene fluoride resin or a polyolefin resin is more preferable, and a polyvinylidene fluoride resin or a resin containing the same as the main component is most preferably used.

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いが、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。また、ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレンまたは塩素化ポリプロピレンが挙げられるが、塩素化ポリエチレンが好ましく用いられる。   As the polyvinylidene fluoride resin, a homopolymer of vinylidene fluoride is preferable, 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. Examples of the polyolefin resin include polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorinated polypropylene, and chlorinated polyethylene is preferably used.

本発明で用いられる分離膜の形状については特に限定はなく、具体的には平膜や中空糸膜が挙げられる。分離膜の形状が平膜の場合、その平均厚みは、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以下である。分離膜の形状が中空糸膜の場合、中空糸の内径は、好ましくは、200μm以上5000μm以下であり、膜厚は、好ましくは、20μm以上2000μm以下である。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。   The shape of the separation membrane used in the present invention is not particularly limited, and specific examples include a flat membrane and a hollow fiber membrane. When the shape of the separation membrane is a flat membrane, the average thickness is preferably 20 μm or more and 5000 μm or less, and more preferably 50 μm or more and 2000 μm or less. When the shape of the separation membrane is a hollow fiber membrane, the inner diameter of the hollow fiber is preferably 200 μm or more and 5000 μm or less, and the film thickness is preferably 20 μm or more and 2000 μm or less. 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.

本発明において分離膜として好ましく用いられる多孔性膜の作成法の概要を例示して説明する。   An outline of a method for producing a porous membrane preferably used as a separation membrane in the present invention will be described as an example.

まず、多孔性膜のうち、平膜の作成法の概要について説明する。平膜は、多孔質基材の表面に、多孔性樹脂層を構成する樹脂と溶媒とを含む製膜原液の被膜を形成するとともに、その製膜原液を多孔質基材に含浸させ、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樹脂を凝固させて多孔質基材の表面に多孔質樹脂層を形成することで得られる。   First, an outline of a method for producing a flat film among the porous films will be described. The flat membrane is formed on the surface of the porous substrate with a film of a film-forming stock solution containing a resin and a solvent constituting the porous resin layer, and impregnated with the film-forming stock solution in the porous substrate, It is obtained by forming the porous resin layer on the surface of the porous substrate by bringing only the coating-side surface of the porous substrate having the coating into contact with a coagulation bath containing a non-solvent to coagulate the resin.

次に、中空糸膜の作成法の概要について説明する。中空糸膜は、多孔性樹脂層を構成する樹脂と溶媒からなる製膜原液を二重管式口金の外側の管から吐出するとともに、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。   Next, an outline of a method for producing a hollow fiber membrane will be described. The hollow fiber membrane discharges a membrane-forming stock solution composed of a resin and a solvent constituting the porous resin layer from the outer tube of the double tube die, and the hollow portion forming fluid is supplied to the inner tube of the double tube die. It is possible to produce by cooling from a cooling bath and solidifying by cooling in a cooling bath.

得られた中空糸膜の外表面には、別の多孔性樹脂層をコーティング(積層)することもできる。このような多孔性樹脂層の積層は中空糸膜の性質、例えば、親水・疎水性、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。   Another porous resin layer can be coated (laminated) on the outer surface of the obtained hollow fiber membrane. Such lamination of the porous resin layer can be performed in order to change the properties of the hollow fiber membrane, for example, hydrophilicity / hydrophobicity, pore diameter, and the like into desired properties.

かかる表面に積層される多孔性樹脂層は、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該樹脂を凝固させることによって作製できる。積層の方法は特に限定されず、製膜原液に中空糸膜を浸漬してもよいし、中空糸膜の表面に製膜原液を塗布してもよく、積層後、付着した製膜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で積層量を調整することもできる。   The porous resin layer laminated on the surface can be prepared 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. The method of lamination is not particularly limited, and the hollow fiber membrane may be immersed in the membrane-forming stock solution, or the membrane-forming stock solution may be applied to the surface of the hollow fiber membrane. The amount of lamination can also be adjusted by scraping off the part or blowing it off using an air knife.

以上のように作成される中空糸膜は樹脂などの部材で中空部を接着・封止することで、また平膜は支持体に設置することによって、図3、図4に示す分離膜エレメントとすることができる。なお、本発明においては体積あたりの膜面積を増加させるうえで有利であるという観点から中空糸膜を用いることが好ましい。   The hollow fiber membrane produced as described above is formed by adhering and sealing the hollow portion with a member such as a resin, and the flat membrane is installed on a support, so that the separation membrane element shown in FIGS. can do. In the present invention, it is preferable to use a hollow fiber membrane from the viewpoint that it is advantageous in increasing the membrane area per volume.

本発明の化学品の製造方法においては、以上のような装置を用いて微生物または培養細胞を培養し、培養液を連続的に培養反応槽から分離膜へ供給循環するとともに、例えば定期的に分離膜の原液側と透過液側とに差圧を生じさせて分離膜の透過側で化学品を含む濾液を回収することにより培養液に含まれる化学品を抽出する。なお、膜分離を行っている最中、分離膜で濾過されなかった未濾過培養液は、前記培養反応槽へ還流する。また、微生物または培養細胞を増殖しつつ化学品を生成する連続培養を行うことができるのであれば、培養装置の数は問わない。連続培養操作は、通常、単一の培養装置で行うのが管理上好ましいが、培養装置の容量が小さい等の理由から、複数の培養装置を用いることも可能である。この場合、複数の培養装置を配管で並列または直列に接続して連続培養を行うことで、高い生産性で発酵生産物を得ることができる。   In the method for producing a chemical product of the present invention, microorganisms or cultured cells are cultured using the apparatus as described above, and the culture solution is continuously supplied and circulated from the culture reaction tank to the separation membrane, for example, periodically separated. A chemical product contained in the culture solution is extracted by generating a differential pressure between the stock solution side and the permeate side of the membrane and collecting the filtrate containing the chemical product on the permeate side of the separation membrane. During the membrane separation, the unfiltered culture solution that has not been filtered through the separation membrane is refluxed to the culture reaction tank. Moreover, the number of culture apparatuses is not limited as long as continuous culture for producing chemicals can be performed while growing microorganisms or cultured cells. The continuous culture operation is usually preferably performed in a single culture apparatus for management purposes, but a plurality of culture apparatuses can be used because the capacity of the culture apparatus is small. In this case, a fermentation product can be obtained with high productivity by connecting a plurality of culture apparatuses in parallel or in series by piping and performing continuous culture.

本発明で使用される微生物や培養細胞としては、例えば、工業的によく使用される酵母、大腸菌、コリネ型細菌などのバクテリア、糸状菌、放線菌、動物細胞および昆虫細胞などが挙げられる。使用する微生物や細胞は、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。これらの微生物や培養細胞のうち、目的とする化学品の生産能力が高いものを選択して用いることが好ましい。なお、本発明においては微生物の培養を「発酵」または「発酵培養」と称することがある。   Examples of microorganisms and cultured cells used in the present invention include bacteria, such as yeast, Escherichia coli, and coryneform bacteria, industrially frequently used, filamentous fungi, actinomycetes, animal cells, and insect cells. The microorganisms and cells used may be those isolated from the natural environment, or may be those whose properties have been partially modified by mutation or genetic recombination. Among these microorganisms and cultured cells, it is preferable to select and use those having a high production capacity of the target chemical product. In the present invention, the culture of microorganisms is sometimes referred to as “fermentation” or “fermentation culture”.

培養には、微生物または培養細胞の生育を促し、微生物または培養細胞の増殖が連続的に行われ、目的とする化学品が良好に生産されるようにするため、栄養素などの培養原料も用いられる。   In order to promote the growth of microorganisms or cultured cells for cultivation, microorganisms or cultured cells are continuously grown, and the desired chemicals are produced well. .

培養原料となる栄養素の具体例としては、炭素源、窒素源、無機塩類、及び必要に応じてアミノ酸、ビタミンなどの有機微量栄養素を適宜含有する通常の液体培地が良い。炭素源としては、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、酢酸等の有機酸、エタノールなどのアルコール類、グリセリンなどが使用される。窒素源としては、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。無機塩類としては、リン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩等を適宜添加することができる。   Specific examples of nutrients used as a culture raw material include a normal liquid medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and organic trace nutrients such as amino acids and vitamins as necessary. As a carbon source, sugars such as glucose, sucrose, fructose, galactose, lactose, starch saccharified solution containing these sugars, sugarcane molasses, sugar beet molasses, high test molasses, organic acids such as acetic acid, alcohols such as ethanol, Glycerin or the like is used. Nitrogen sources include ammonia gas, aqueous ammonia, ammonium salts, urea, nitrates, and other supplementary organic nitrogen sources such as oil cakes, soybean hydrolysates, casein degradation 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. As inorganic salts, phosphates, magnesium salts, calcium salts, iron salts, manganese salts, and the like can be appropriately added.

本発明に使用する微生物または培養細胞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。   When the microorganisms or cultured cells used in the present invention require specific nutrients for growth, the nutrients are added as preparations or natural products containing them.

栄養素等の培養原料は、目的とする化学品の生産性が高くなるように、適宜追加されるが、その際、培養開始時の原料組成から適宜変更しても良い。   Culture raw materials such as nutrients are added as appropriate so as to increase the productivity of the target chemical product. At this time, the raw material composition at the start of the culture may be changed as appropriate.

また、培養にあたっては、消泡剤を必要に応じて使用する。   In culture, an antifoaming agent is used as necessary.

本発明において、培養反応槽内の培養液中の糖類濃度は5g/l以下に保持されるのが好ましい。当該糖類濃度を5g/l以下に保持することが好ましい理由は、培養液の引き抜きによる糖類の流失を最小限にするためである。一方、培養反応槽内の培養液中の微生物または培養細胞の濃度は、培養液の環境が微生物または培養細胞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、生産性をよくする上で好ましい。該微生物または培養細胞の濃度は、例えば乾燥重量として5g/l以上に維持することで良好な生産効率が得られる。   In the present invention, the saccharide concentration in the culture solution in the culture reaction tank is preferably maintained at 5 g / l or less. The reason why it is preferable to keep the saccharide concentration at 5 g / l or less is to minimize the loss of saccharide due to withdrawal of the culture solution. On the other hand, the concentration of microorganisms or cultured cells in the culture solution in the culture reaction tank is maintained at a high level as long as the environment of the culture solution is not suitable for the growth of microorganisms or cultured cells and does not increase the rate of death. It is preferable for improving productivity. Good production efficiency can be obtained by maintaining the concentration of the microorganism or cultured cell at, for example, 5 g / l or more as a dry weight.

なお、本発明において、培養液とは、培養原料により微生物または培養細胞が増殖した結果得られる液のことを言う。   In the present invention, the culture solution refers to a solution obtained as a result of growth of microorganisms or cultured cells from the culture raw material.

また、微生物または培養細胞の培養は、通常、pH4−8、温度20−40℃の範囲で行われる。培養液のpHは、無機あるいは有機の酸、アルカリ性物質、さらには尿素、炭酸カルシウム、アンモニアガスなどによって、通常、pH4−8範囲内のあらかじめ定められた値に調節する。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、あるいは培養反応槽内を加圧して培養する、攪拌速度を上げる、通気量を上げるなどの手段を用いることができる。   Moreover, culture | cultivation of microorganisms or a cultured cell is normally performed in the range of pH4-8, temperature 20-40 degreeC. The pH of the culture solution is usually adjusted to a predetermined value within the pH 4-8 range with an inorganic or organic acid, an alkaline substance, urea, calcium carbonate, ammonia gas, or the like. If it is necessary to increase the oxygen supply rate, oxygen can be added to the air to keep the oxygen concentration at 21% or higher, or the culture reaction tank is pressurized and cultured, the stirring speed is increased, the aeration rate is increased, etc. Can be used.

本発明の化学品の製造方法では、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、連続培養および培養液の引き抜き(膜分離)を開始しても良い。本発明の化学品の製造方法では、微生物濃度を高くした後に、高濃度の菌体をシードし、培養開始とともに連続培養および培養液の引き抜きを行っても良い。すなわち、本発明の化学品の製造方法では、適当な時期から培養原料の供給及び培養液の引き抜きを行うことが可能である。培養原料の供給と培養液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、培養原料の供給と培養液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。   In the method for producing a chemical product of 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 and withdrawal of the culture solution (membrane separation) may be started. In the method for producing a chemical product of the present invention, after increasing the concentration of microorganisms, high concentration cells may be seeded, and continuous culture and withdrawal of the culture solution may be performed at the start of culture. That is, in the method for producing a chemical product of the present invention, it is possible to supply a culture raw material and extract a culture solution from an appropriate time. The supply timing of the culture raw material and the start time of drawing out the culture solution are not necessarily the same. Moreover, the supply of the culture raw material and the extraction of the culture solution may be continuous or intermittent.

引き抜いた培養液、すなわち、分離膜の透過側で回収した化学品を含む液は、濃縮、蒸留、および晶析などの処理をさらに行って、濃度を高めて回収することが好ましい。   The extracted culture solution, that is, a solution containing chemicals recovered on the permeation side of the separation membrane is preferably recovered by further concentration, distillation, crystallization and the like to increase the concentration.

また、本発明の化学品の製造方法では、必要に応じて培養装置内から微生物または培養細胞を引き抜くことができる。例えば、培養装置内の微生物濃度や培養細胞濃度が高くなりすぎると分離膜の閉塞が発生しやすくなることから、微生物や培養細胞を引き抜くことで分離膜の閉塞を回避することができる。また、培養装置内の微生物濃度や培養細胞濃度によって化学品の生産性能が変化することがあることから、生産性能を指標として微生物または培養細胞を引き抜くことで生産性能を維持させることも可能である。   Moreover, in the method for producing a chemical product of the present invention, microorganisms or cultured cells can be extracted from the culture apparatus as necessary. For example, if the microorganism concentration or the cultured cell concentration in the culture apparatus becomes too high, the separation membrane is easily clogged. Therefore, the separation membrane can be prevented from being clogged by pulling out the microorganisms and the cultured cells. In addition, since the production performance of chemicals may change depending on the concentration of microorganisms or cultured cells in the culture apparatus, it is possible to maintain production performance by extracting microorganisms or cultured cells using the production performance as an index. .

なお、引き抜いた微生物や培養細胞は、高圧蒸気滅菌などして死滅させた後、廃棄することが好ましい。   It should be noted that the extracted microorganisms and cultured cells are preferably discarded after sterilization by high-pressure steam sterilization or the like.

本発明においては、培養液を連続的に培養反応槽から分離膜へ供給し循環させるが、目的とする化学品の生産速度を向上させるには、式(1)に示す通り培養液の抜き取り速度、すなわち濾液流量を大きくすればよい。しかし、濾液流量を大きくすれば、微生物による目詰まりが起こりやすくなり、濾過性能を長期間安定に制御することが困難になる。そこで、本発明においては、培養反応槽と膜分離槽とを循環する培養液の循環量を大きくすることで、膜分離槽内の分離膜の表面を流れる培養液の線速度を増加させ、膜の目詰まりを防ぐことが好ましい。この結果、目的とする化学品の生産速度向上が可能となる。なお、循環量とは培養反応槽から培養液循環配管をへて膜分離槽へと送液される培養液の流量のことを示す。また、発酵培養液量とは、培養反応槽1内の培養液量と培養液循環配管110および膜分離槽12の中の培養液量の合計をいう。   In the present invention, the culture solution is continuously supplied from the culture reaction tank to the separation membrane and circulated. However, in order to improve the production rate of the target chemical product, the extraction rate of the culture solution as shown in formula (1) That is, the filtrate flow rate may be increased. However, if the filtrate flow rate is increased, clogging by microorganisms is likely to occur, and it becomes difficult to stably control the filtration performance for a long period of time. Therefore, in the present invention, by increasing the circulation amount of the culture solution circulating between the culture reaction vessel and the membrane separation vessel, the linear velocity of the culture solution flowing on the surface of the separation membrane in the membrane separation vessel is increased, and the membrane It is preferable to prevent clogging. As a result, it becomes possible to improve the production rate of the target chemical product. The circulation amount means the flow rate of the culture solution fed from the culture reaction tank to the membrane separation tank through the culture solution circulation pipe. The amount of the fermentation broth refers to the sum of the amount of the culture solution in the culture reaction tank 1 and the amount of the culture solution in the culture solution circulation pipe 110 and the membrane separation tank 12.

Figure 0005659466
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そして、本発明においては、以上のような連続培養を行うにあたり、例えば培養液循環配管110の、培養液を培養反応槽1から膜分離槽12へ供給するための送液口111および未濾過培養液を膜分離槽12から培養反応槽1へ還流するための環流口112を、培養反応槽1に貯留された培養液に浸漬する位置に開口するようにしておくことで、培養反応槽1内の酸素移動容量係数kLaの設定値からの減少率を該設定値の30%以内の範囲に抑制する。   In the present invention, when performing the continuous culture as described above, for example, the culture solution circulation pipe 110, the liquid feeding port 111 for supplying the culture solution from the culture reaction tank 1 to the membrane separation tank 12, and the unfiltered culture. The circulation port 112 for refluxing the liquid from the membrane separation tank 12 to the culture reaction tank 1 is opened at a position where it is immersed in the culture solution stored in the culture reaction tank 1, so that the inside of the culture reaction tank 1 The rate of decrease of the oxygen transfer capacity coefficient kLa from the set value is suppressed to a range within 30% of the set value.

ここで、酸素移動容量係数kLaについて説明する。酸素移動容量係数kLa(以下、単にkLaと略す)は、通気攪拌培養時において、単位時間に気相から液相へ酸素を移動させ溶存酸素を生成させる能力を示すものであり、以下の式(2)で表すことができる。また、kLaは、通気攪拌培養時において、気相から供給される酸素と微生物によって消費される酸素とによって表される培養液中の酸素の収支式、式(3)において用いられる(生物工学実験書、日本生物工学会編、培風館、p.310(1992))。   Here, the oxygen transfer capacity coefficient kLa will be described. The oxygen transfer capacity coefficient kLa (hereinafter simply abbreviated as kLa) indicates the ability to transfer dissolved oxygen from the gas phase to the liquid phase per unit time during aeration and agitation culture. 2). In addition, kLa is used in the balance equation of oxygen in the culture medium represented by oxygen supplied from the gas phase and oxygen consumed by microorganisms during the aeration and agitation culture, Equation (3) (Biotechnology Experiment) Book, edited by Japan Society for Biotechnology, Baifukan, p.310 (1992)).

Figure 0005659466
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培養反応槽におけるkLaは、亜硫酸酸化法(バッチ法・連続法)、気体置換法(Gassing out法(スタティック法、ダイナミック法))、排気ガス分析法などで測定できる(前掲生物工学実験書、p311等)。以下に、気体置換法(ダイナミック法)によるkLaの測定の一例を示す。   KLa in the culture reactor can be measured by sulfite oxidation method (batch method / continuous method), gas displacement method (Gassing out method (static method, dynamic method)), exhaust gas analysis method, etc. etc). Below, an example of the measurement of kLa by the gas substitution method (dynamic method) is shown.

まず、培養反応槽に水あるいは使用する培地をいれ、これらの液体中の酸素を窒素ガスにより置換するかあるいは亜硫酸ナトリムをほぼ飽和濃度に達する程度に加えることなどにより脱酸素するかして、該液体の酸素濃度を低下させる。次いで、かかる液体中に溶存酸素濃度電極を差し込み、通気速度、攪拌速度および温度を任意の条件に設定し、その条件での溶存酸素の上昇過程を測定する。ここで、上記式(2)より、下記式(4)が導かれるため、通気した時間に対して、C*−Cの対数をプロットすることで、kLaを求めることができる。   First, water or a medium to be used is placed in the culture reaction tank, and the oxygen in these liquids is replaced with nitrogen gas or deoxygenated by adding sodium sulfite to a nearly saturated concentration. Reduce the oxygen concentration of the liquid. Next, a dissolved oxygen concentration electrode is inserted into the liquid, the aeration speed, the stirring speed, and the temperature are set to arbitrary conditions, and the rising process of the dissolved oxygen under the conditions is measured. Here, since the following formula (4) is derived from the above formula (2), kLa can be obtained by plotting the logarithm of C * -C against the aerated time.

Figure 0005659466
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本発明においては、予めこの測定を繰り返して発酵力価が高く維持されるkLa(設定値)を見出しておき、連続培養により化学品を製造する際に、その設定値に対して減少率が当該設定値の30%以内になるようにする。   In the present invention, this measurement is repeated in advance to find kLa (setting value) at which the fermentation titer is maintained at a high level. When a chemical product is produced by continuous culture, the reduction rate corresponds to the setting value. Set the value within 30% of the set value.

kLaは様々な要素で変動する。当該要素は、例えば、培養液の液量、培養反応槽の攪拌、通気量、温度などが挙げられ、これらは連続培養中にも比較的制御が容易である。また、kLaは、液面の振動によっても変化する。たとえば未濾過培養液を培養反応槽1に環流する際に、培養反応槽1内の培養液液面から離れた上方位置から未濾過培養液を落とし入れるように戻すと、培養液の液面が大きく振動しkLaが大きく変化する。しかしながら、液面の振動は制御が困難である。そこで、本発明においては、培養液循環配管110を、培養反応槽1から膜分離槽12へ培養液を供給するための送液口111と、未濾過培養液を培養反応槽1へ還流するための環流口112とが、培養反応槽1に貯留された培養液に浸漬する位置に開口するように設け、未濾過培養液が膜分離槽12を経て培養反応槽1へ還流するに際し、培養反応槽1に貯留されている培養液の中に直接還流するようにすることが好ましい。こうすることで、液面を大きく乱すことがなくなり、結果的にkLaの設定値からの減少率を30%以内の範囲に抑制することが可能である。   kLa varies depending on various factors. Examples of the element include the amount of the culture solution, the agitation of the culture reaction tank, the aeration amount, and the temperature, and these are relatively easy to control even during continuous culture. In addition, kLa changes due to vibration of the liquid level. For example, when the unfiltered culture medium is circulated to the culture reaction tank 1, if the unfiltered culture liquid is dropped from an upper position away from the culture liquid level in the culture reaction tank 1, the liquid level of the culture liquid is reduced. It vibrates greatly and kLa changes greatly. However, the vibration of the liquid level is difficult to control. Therefore, in the present invention, the culture solution circulation pipe 110 is used to supply the culture solution 111 from the culture reaction tank 1 to the membrane separation tank 12 and to return the unfiltered culture solution to the culture reaction tank 1. When the unfiltered culture liquid is returned to the culture reaction tank 1 through the membrane separation tank 12, the culture reaction is performed. It is preferable to directly reflux into the culture solution stored in the tank 1. By doing so, the liquid level is not greatly disturbed, and as a result, the rate of decrease from the set value of kLa can be suppressed to a range within 30%.

培養反応槽内の酸素移動容量係数kLaの設定値からの減少率を該設定値の30%以内に抑えて培養することにより、高発酵力価を維持した培養が可能となる。たとえば、kLaが設定値より30%以上減少すると、最適培養条件よりも嫌気培養になりすぎて、糖消費速度が低下し、炭素源が過剰にあまり、目的の化学品の生産速度が低下する。これに対して、kLaの減少率を30%以内に抑制する本発明によれば、対糖収率などの連続培養成績が変化しにくく、安定して連続発酵を行うことができるので、従来の回分発酵と比較して、高い体積生産速度で化学品が得られ、極めて効率のよい化学品の製造が可能となる。   By culturing while keeping the rate of decrease from the set value of the oxygen transfer capacity coefficient kLa in the culture reaction tank within 30% of the set value, it is possible to culture while maintaining a high fermentation titer. For example, if kLa is reduced by 30% or more from the set value, the anaerobic culture becomes too much under the optimum culture condition, the sugar consumption rate is lowered, the carbon source is excessive, and the production rate of the target chemical is lowered. On the other hand, according to the present invention that suppresses the decrease rate of kLa to within 30%, continuous culture results such as sugar yield are unlikely to change and stable continuous fermentation can be performed. Compared with batch fermentation, chemical products can be obtained at a high volumetric production rate, and extremely efficient chemical products can be produced.

ここで、連続培養における化学品の生産速度は、次の式(5)で計算される。また、連続培養における対糖収率は、次の式(6)で計算され、ある一定期間内で原料炭素源を消費し生成された化学品量(g)を、その期間の投入炭素源量(g)で除して求められる。   Here, the production rate of the chemical in the continuous culture is calculated by the following equation (5). Moreover, the sugar yield in continuous culture is calculated by the following formula (6), and the amount of chemical product (g) produced by consuming the raw material carbon source within a certain period is calculated as the amount of input carbon source during that period. It is obtained by dividing by (g).

Figure 0005659466
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なお、回分培養での化学品生産速度は、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)とその時点の培養液量(L)で除して求められる。   Note that the chemical production rate in batch culture is determined by the amount of product (g) at the time when all the raw carbon source is consumed by the time (h) required for consumption of the carbon source and the amount of culture solution (L) at that time. It is obtained by dividing.

本発明における化学品としては、微生物または培養細胞が培養液中に生産する物質であれば制限はなく、培養する微生物や培養細胞によって適宜選択されうる。該化学品の具体例としては、アルコール、有機酸など発酵工業において大量生産が望まれる物質を挙げることができる。例えば、アルコールとして、エタノール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、グリセロールなど、また、有機酸として、酢酸、乳酸、ピルビン酸、コハク酸、リンゴ酸、イタコン酸、クエン酸、などである。また、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、メチオニン、セリン、バリン、ロイシンなどのアミノ酸や、イノシン、グアノシンなど核酸、カダベリンなどのジアミン化合物、酵素、抗生物質、組換えタンパク質を挙げることができる。   The chemical product in the present invention is not limited as long as it is a substance produced by microorganisms or cultured cells in the culture solution, and can be appropriately selected depending on the microorganisms or cultured cells to be cultured. Specific examples of the chemical products include substances that are desired to be mass-produced in the fermentation industry, such as alcohols and organic acids. For example, alcohol, ethanol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, glycerol, etc., and organic acid, acetic acid, lactic acid, pyruvic acid, succinic acid, malic acid, itaconic acid, citric acid, etc. It is. In addition, 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 And amino acids such as L-tyrosine, methionine, serine, valine and leucine, nucleic acids such as inosine and guanosine, diamine compounds such as cadaverine, enzymes, antibiotics and recombinant proteins.

次に、上述の化学品の製造に用いることができる微生物または培養細胞を、具体的な化学品を例示しながら説明する。   Next, microorganisms or cultured cells that can be used for the production of the above-described chemical products will be described with reference to specific chemical products.

本発明の化学品の製造方法は、例えばL−乳酸の生産に用いることが出来る。L−乳酸とは、乳酸の光学異性体の一種であり、その鏡像体であるD−乳酸と明確に区別することができる。L−乳酸の製造に用いられる微生物あるいは培養細胞としては、L−乳酸を生産することが可能な微生物であれば特に制限はないが、例えば乳酸菌を用いることができる。ここで乳酸菌とは、消費したグルコースに対して対糖収率として50%以上の乳酸を産生する原核微生物として定義することができる。   The method for producing a chemical product of the present invention can be used for production of L-lactic acid, for example. L-lactic acid is a kind of optical isomer of lactic acid and can be clearly distinguished from D-lactic acid which is an enantiomer thereof. The microorganism or cultured cell used for the production of L-lactic acid is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of producing L-lactic acid. For example, lactic acid bacteria can be used. Here, lactic acid bacteria can be defined as prokaryotic microorganisms that produce 50% or more of lactic acid in terms of sugar yield with respect to consumed glucose.

好ましい乳酸菌としては、例えば、ラクトバシラス属(Genus Lactobacillus)、ペディオコッカス属(Genus Pediococcus)、テトラゲノコッカス属(Genus Tetragenococcus)、カルノバクテリウム属(Genus Carnobacterium)、バゴコッカス属(Genus Vagococcus)、ロイコノストック属(Genus Leuconostoc)、オエノコッカス属(Genus Oenococcus)、アトポビウム属(Genus Atopobium)、ストレプトコッカス属(Genus Streptococcus)、エンテロコッカス属(Genus Enterococcus)、ラクトバシラス属(Genus Lactococcus)、およびバシラス属(Genus Bacillus)に属する乳酸菌が挙げられる。それらの中でも、乳酸の対糖収率が高い乳酸菌を選択して乳酸の生産に好ましく用いることができ、更にその中でも、L―乳酸の対糖収率の高い乳酸菌を選択して乳酸の生産に好ましく用いることができる。   Preferred lactic acid bacteria include, for example, Lactobacillus genus, Pediococcus genus, Tetragenococcus genus, Carnobacterium genus, Genus Carnobacterium Vus Genus Leuconostoc, Genus Oenococcus, Genus Atopobium, Streptococcus, Genus Enterococcus L, Genus Enterococcus L, Genus Enterococcus L, Genus Enterococcus L ), And lactic acid bacteria belonging to the genus Bacillus (Genus Bacillus). Among them, a lactic acid bacterium having a high yield of lactic acid to saccharide can be selected and preferably used for the production of lactic acid, and among them, a lactic acid bacterium having a high yield of L-lactic acid to saccharide can be selected to produce lactic acid. It can be preferably used.

L−乳酸の対糖収率が高い乳酸菌としては、例えば、ラクトバシラス・ヤマナシエンシス(Lactobacillus yamanashiensis)、ラクトバシラス・アニマリス(Lactobacillus animalis)、ラクトバシラス・アジリス(Lactobacillus agilis)、ラクトバシラス・アビアリエス(Lactobacillus aviaries)、ラクトバシラス・カゼイ(Lactobacillus casei)、ラクトバシラス・デルブレッキ(Lactobacillus delbruekii)、ラクトバシラス・パラカゼイ(Lactobacillus paracasei)、ラクトバシラス・ラムノサス(Lactobacillus rhamnosus)、ラクトバシラス・ルミニス(Lactobacillus ruminis)、ラクトバシラス・サリバリス(Lactobacillus salivarius)、ラクトバシラス・シャーピイ(Lactobacillus sharpeae)、ラクトバシラス・デクストリニクス(Pediococcus dextrinicus)、およびラクトバシラス・ラクティス(Lactococcus lactis)などが挙げられ、これらを選択して、L−乳酸の生産に用いることが可能である。   Examples of lactic acid bacteria having a high yield of L-lactic acid to sugar include, for example, Lactobacillus yamanashiensis, Lactobacillus animalis, Lactobacillus agilis, Lactobacillus agilis, Lactobacillus aviaries, and Lactobacillus aviaries.・ Lactobacillus casei, Lactobacillus delbruekii, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus ruminis, Lactobacillus ruminiacti, Lactobacillus ruminisacti (Lactobacillus sharpeae), Lactococcus dextrinicus, and Lactococcus lactis And the like can be selected and used for the production of L-lactic acid.

また、本発明によりL−乳酸を製造する場合、人為的に乳酸生産能力を付与、あるいは増強した微生物または培養細胞を用いることができる。例えば、L−乳酸脱水素酵素遺伝子(以下、L−LDHと言うことがある)を導入して、L−乳酸生産能力を付与、あるいは増強した微生物または培養細胞を用いることができる。L−乳酸生産能力を付与、あるいは増強させる方法としては、従来知られている薬剤変異による方法も用いることができる。更に好ましくは、微生物がL−LDHを組み込むことによりL−乳酸生産能力が増強した組換え微生物が挙げられる。   Moreover, when manufacturing L-lactic acid by this invention, the microorganisms or cultured cell which artificially provided or enhanced the lactic acid production ability can be used. For example, it is possible to use microorganisms or cultured cells in which an L-lactic acid dehydrogenase gene (hereinafter sometimes referred to as L-LDH) has been introduced to impart or enhance L-lactic acid production ability. As a method for imparting or enhancing L-lactic acid production ability, a conventionally known method using drug mutation can also be used. More preferably, a recombinant microorganism whose L-lactic acid production ability is enhanced by incorporating L-LDH into the microorganism can be mentioned.

L−乳酸を製造する場合、組換え微生物の宿主としては、原核細胞である大腸菌、乳酸菌、および真核細胞である酵母などが好ましく、特に好ましくは酵母である。酵母のうち好ましくはサッカロマイセス属(Genus Saccharomyces)に属する酵母であり、更に好ましくはサッカロマイセス・セレビセ(Saccharomycescerevisiae)である。   In the case of producing L-lactic acid, the host of the recombinant microorganism is preferably prokaryotic cells such as Escherichia coli, lactic acid bacteria, or eukaryotic cells such as yeast, and particularly preferably yeast. Among the yeasts, yeast belonging to the genus Saccharomyces is preferable, and Saccharomyces cerevisiae is more preferable.

L−LDHとしては、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)とピルビン酸を、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)とL−乳酸に変換する活性を持つタンパク質をコードしていれば限定されない。例えば、L―乳酸の対糖収率の高い乳酸菌由来のL−LDHを用いることができる。好適にはほ乳類由来L−LDHを用いることができる。このうちホモ・サピエンス(Homo sapiens)由来、およびカエル由来のL−LDHを用いることができる。カエルの中でもコモリガエル科(Pipidae)に属するカエル由来のL−LDHを用いることが好ましく、コモリガエル科に属するカエルの中でも、アフリカツメガエル(Xenopus laevis)由来のL−LDHを好ましく用いることができる。   L-LDH is not limited as long as it encodes a protein having an activity to convert reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) and pyruvate into oxidized nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) and L-lactic acid. . For example, L-LDH derived from lactic acid bacteria having a high yield of L-lactic acid with respect to sugar can be used. Preferably, mammal-derived L-LDH can be used. Among these, L-LDH derived from Homo sapiens and frog can be used. Among the frogs, L-LDH derived from a frog belonging to the family Pipidae is preferably used, and among frogs belonging to the family Ranaidae, L-LDH derived from Xenopus laevis can be preferably used.

本発明に用いられるヒトまたはカエル由来のL−LDHには、遺伝的多型性や、変異誘発などによる変異型の遺伝子も含まれる。遺伝的多型性とは、遺伝子上の自然突然変異により遺伝子の塩基配列が一部変化しているものである。また、変異誘発とは、人工的に遺伝子に変異を導入することをいう。変異誘発は、例えば、部位特異的変異導入用キット(Mutan-K(タカラバイオ社製))を用いる方法や、ランダム変異導入用キット(BD Diversify PCR Random Mutagenesis(CLONTECH社製))を用いる方法などがある。また、本発明で使用するヒトまたはカエル由来のL−LDHは、NADHとピルビン酸をNAD+とL−乳酸に変換する活性を持つタンパク質をコードしているならば、塩基配列の一部に欠失または挿入が存在していても構わない。   The human- or frog-derived L-LDH used in the present invention includes genetic polymorphisms and mutated genes caused by mutagenesis. Genetic polymorphism is a partial change in the base sequence of a gene due to a natural mutation on the gene. Mutagenesis refers to artificially introducing a mutation into a gene. Mutagenesis is, for example, a method using a site-directed mutagenesis kit (Mutan-K (Takara Bio) or a random mutagenesis kit (BD Diversify PCR Random Mutagenesis (CLONTECH)). There is. In addition, L-LDH derived from human or frog used in the present invention is deleted in a part of the nucleotide sequence if it encodes a protein having an activity of converting NADH and pyruvate into NAD + and L-lactic acid. Alternatively, there may be an insertion.

本発明によりL―乳酸を製造する場合、分離膜の透過側で回収した化学品を含む液(以降、「濾過・分離発酵液」と称する場合がある)は、さらに従来から知られている濃縮、蒸留および晶析などの方法により分離・精製することが好ましい。例えば、回収した濾過・分離発酵液のpHを1以下にしてからジエチルエーテルや酢酸エチル等で抽出する方法、イオン交換樹脂に吸着洗浄した後に溶出する方法、酸触媒の存在下でアルコールと反応させてエステルとし蒸留する方法、およびカルシウム塩やリチウム塩として晶析する方法などが挙げられる。中でも、濾過・分離発酵液の水分を蒸発させた濃縮L−乳酸溶液を蒸留操作にかける方法が好ましい。ここで、濃縮L−乳酸溶液を蒸留する際には、蒸留原液の水分濃度が一定になるように水分を供給しながら蒸留することが好ましい。L−乳酸水溶液の留出後は、水分を加熱蒸発することにより濃縮し、目的とする濃度の精製L−乳酸を得ることができる。留出液としてエタノールや酢酸等の低沸点成分を含むL−乳酸水溶液が得られる場合は、低沸点成分をL−乳酸濃縮過程で除去することが好ましい。蒸留操作後、留出液について必要に応じて、イオン交換樹脂、活性炭およびクロマト分離等による不純物除去を行い、さらに高純度のL−乳酸を得ることもできる。   When producing L-lactic acid according to the present invention, a liquid containing chemicals recovered on the permeate side of the separation membrane (hereinafter sometimes referred to as “filtered / separated fermentation liquid”) is further concentrated conventionally. It is preferable to separate and purify by a method such as distillation and crystallization. For example, a method of extracting the collected filtered / separated fermentation broth to 1 or less and then extracting with diethyl ether or ethyl acetate, a method of elution after adsorption washing with an ion exchange resin, or a reaction with alcohol in the presence of an acid catalyst. And a method of distilling as an ester and a method of crystallizing as a calcium salt or a lithium salt. Among these, a method of subjecting the concentrated L-lactic acid solution obtained by evaporating the water of the filtered / separated fermentation broth to a distillation operation is preferable. Here, when distilling the concentrated L-lactic acid solution, it is preferable to distill while supplying water so that the water concentration of the distillation stock solution is constant. After distilling the L-lactic acid aqueous solution, the water can be concentrated by heating and evaporating to obtain purified L-lactic acid having a target concentration. When an L-lactic acid aqueous solution containing a low-boiling component such as ethanol or acetic acid is obtained as the distillate, it is preferable to remove the low-boiling component in the L-lactic acid concentration process. After the distillation operation, impurities can be removed from the distillate by ion exchange resin, activated carbon, chromatographic separation, or the like, if necessary, to obtain higher purity L-lactic acid.

本発明の化学品の製造方法は、例えばD−乳酸の生産に用いることも出来る。   The method for producing a chemical product of the present invention can also be used for producing D-lactic acid, for example.

D−乳酸生産に用いることが出来る微生物あるいは培養細胞としては、D−乳酸を生産することが可能な微生物であれば制限はないが、例えば、野生型株では、D−乳酸を合成する能力を有するラクトバシラス属(Lactobacillus)、バシラス属(Bacillus)属およびペディオコッカス(Pediococcus)に属する微生物が挙げられる。   The microorganism or cultured cell that can be used for D-lactic acid production is not limited as long as it is a microorganism that can produce D-lactic acid. For example, a wild type strain has the ability to synthesize D-lactic acid. Examples include microorganisms belonging to the genus Lactobacillus, Bacillus, and Pediococcus.

また、本発明によりD−乳酸を製造する場合、D−乳酸デヒドロゲナーゼ(以下、D−LDHともいうことがある)の酵素活性を増強している野生型株の微生物を用いることも好ましい。酵素活性を増強させる方法としては、従来知られている薬剤変異による方法も用いることができる。更に好ましくは、微生物がD−乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子を組み込むことによりD−乳酸デヒドロゲナーゼの酵素活性を増強した組換え微生物が挙げられる。   Moreover, when manufacturing D-lactic acid by this invention, it is also preferable to use the microorganism of the wild type strain | stump | stock which has enhanced the enzyme activity of D-lactic acid dehydrogenase (it may also be called D-LDH below). As a method for enhancing the enzyme activity, a conventionally known method using drug mutation can also be used. More preferably, a recombinant microorganism in which the enzyme activity of D-lactate dehydrogenase is enhanced by incorporating a gene encoding D-lactate dehydrogenase.

D−乳酸を製造する場合、組換え微生物の宿主としては、原核細胞である大腸菌、乳酸菌、および真核細胞である酵母などが好ましく、特に好ましくは酵母である。   In the case of producing D-lactic acid, the host of the recombinant microorganism is preferably prokaryotic cells such as Escherichia coli, lactic acid bacteria, or eukaryotic cells such as yeast.

D−乳酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子としては、ラクトバチルス・プランタラム(Lactobacillus plantarum)、およびペディオコッカス・アシディラクティシ(Pediococcus acidilactici)、およびバシラス・ラエボラクティカス(Bacillus laevolacticus)由来の遺伝子であることが好ましく、更に好ましくはバシラス・ラエボラクティカス(Bacillus laevolacticus)由来の遺伝子である。   Genes encoding D-lactate dehydrogenase include Lactobacillus plantarum, Pediococcus acidilactici, and Bacillus lavolactus gene from Bacillus lavolactus It is preferably a gene, and more preferably a gene derived from Bacillus laevolacticus.

なお、本発明によりD−乳酸を製造する場合も、先に記載したL―乳酸を製造する場合と同様に、濾過・分離発酵液に含まれるD−乳酸の分離・精製を行うことが好ましい。   In addition, also when manufacturing D-lactic acid by this invention, it is preferable to isolate | separate and refine | purify D-lactic acid contained in a filtration and isolation | separation fermentation liquid similarly to the case where L-lactic acid described previously is manufactured.

そして、本発明によりエタノールを製造する場合は、ピルビン酸を生産することが可能な微生物あるいは培養細胞であれば特に制限はないが、例えば、サッカロミセス属(Genus Saccharomyces)、クルベロマイセス属(Genus Kluyveromyces)、シゾサッカロミセス属(Genus Schizosaccharomyces)に属する酵母を用いることができる。このうちサッカロミセス・セレビセ(Saccharomyces cerevisiae)、クルベロマイセス・ラクティス(Kluyveromyces lactis)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)を好適に用いることができる。また、ラクトバチルス属(Genus Lactobacillus)、ザイモモナス属(Genus Zymomonas)に属する細菌も好ましく用いることができる。このうち、ラクトバチルス・ブレビス(Lactobacillus brevis)、ザイモモナス・モビリス(Zymomonas mobilis)を好適に用いることができる。   In the case of producing ethanol according to the present invention, there is no particular limitation as long as it is a microorganism or cultured cell capable of producing pyruvic acid. For example, Genus Saccharomyces, Genus Kluyveromyces, Yeast belonging to the genus Schizosaccharomyces can be used. Of these, Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces lactis, and Schizosaccharomyces pombe can be preferably used. Further, bacteria belonging to the genus Lactobacillus and Genus Zymomonas can also be preferably used. Among these, Lactobacillus brevis (Lactobacillus brevis) and Zymomonas mobilis (Zymomonas mobilis) can be used conveniently.

エタノールの生産に用いることができる微生物あるいは培養細胞は、人為的にエタノール生産能力を高めた微生物あるいは培養細胞であってもよい。具体的には、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。一部性質が改変されたものの一例としては、リゾパス属に属するカビのグルコアミラーゼ遺伝子を組み込み生でんぷんの資化能力を獲得した酵母を挙げることができる(微生物、3:555−564(1987))。   The microorganisms or cultured cells that can be used for ethanol production may be microorganisms or cultured cells that have artificially increased ethanol production ability. Specifically, some of the properties may be modified by mutation or gene recombination. As an example of a partially modified nature, yeast that has acquired the ability to assimilate raw starch by incorporating a fungal glucoamylase gene belonging to the genus Rhizopus can be cited (microorganism, 3: 555-564 (1987)). .

また、本発明によりエタノールを製造する場合、濾過・分離発酵液に含まれるエタノールの分離・精製は、例えば、蒸留法による精製法や、NF、RO膜、あるいはゼオライト製の分離膜を用いた濃縮・精製法により好適に行うことができる。   In the case of producing ethanol according to the present invention, the separation / purification of ethanol contained in the filtered / separated fermentation broth is, for example, a purification method using a distillation method, or concentration using a separation membrane made of NF, RO membrane, or zeolite. -It can carry out suitably by a purification method.

本発明によりピルビン酸を製造する場合は、ピルビン酸を生産することが可能な微生物あるいは培養細胞であれば特に制限はないが、例えば、シュードモナス属(Genus Pseudomonas)、コリネバクテリウム属(Genus Corynebacterium)、エシェリシア属(Genus Escherichia)、アシネトバクター属(Genus Acinetobacter)に属する細菌を好ましく用いることができる。さらに好ましくは、シュードモナス・フルオレエセンス(Pseudomonas fuluorescens)、シュードモナス・アエロギノーサ(Pseudomonas aeruginosa)、エシェリシア・コリ(Escherichia coli)などの細菌を用いることができる。これら細菌を突然変異や遺伝子組換えによって一部性質が改変したものを用いてもよい。例えば、酸化的リン酸化によるATP生産に直接関与するATPase遺伝子を変異、または欠失させた細菌も好ましく用いられる。またカビ、酵母なども好ましく用いることができる。例えば、サッカロミセス属(Genus Saccharomyces)、トルロプシス属(Genus Toluropusis)、カンジダ属(Genus Candida)、シゾフィリウム属(Genus Schizophyllum)に属するカビ、酵母を用いることができる。さらに好ましくは、サッカロミセス・セレビセ(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロミセス・コプシス(Saccharomyces copsis)、カンジダ・グラブラータ(Candida glabrata)、カンジダ・リポリチカ(Candida lipolytica)、トルロプシス・グラブラータ(Toluropusis glabrata)、シゾフィリウム・コムネ(Schizophyllum commune)などのカビ、酵母を用いてピルビン酸を製造することが出来る。   In the case of producing pyruvic acid according to the present invention, there is no particular limitation as long as it is a microorganism or cultured cell capable of producing pyruvic acid. For example, Genus Pseudomonas, Genus Corynebacterium Bacteria belonging to the genus Escherichia and Genus Acinetobacter can be preferably used. More preferably, bacteria such as Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli can be used. Those bacteria whose properties are partially modified by mutation or gene recombination may be used. For example, a bacterium in which an ATPase gene directly involved in ATP production by oxidative phosphorylation is mutated or deleted is also preferably used. Molds, yeasts and the like can also be preferably used. For example, molds and yeasts belonging to the genus Saccharomyces, the genus Toluropsis, the genus Candida, the genus Schizophyllum can be used. Further preferably, Saccharomyces Serebise (Saccharomyces cerevisiae), Saccharomyces Kopushisu (Saccharomyces copsis), Candida glabrata (Candida glabrata), Candida lipolytica (Candida lipolytica), Torulopsis glabrata (Toluropusis glabrata), Shizofiriumu-Komune (Schizophyllum commune Pyruvic acid can be produced using fungi such as) and yeast.

本発明によりピルビン酸を製造する場合、濾過・分離発酵液に含まれるピルビン酸の分離・精製は、陰イオン交換カラムを用いた方法により行うことができる。例えば、特開平6−345683に示される弱塩性イオン交換体を用いた精製法を好適に用いることができる。   When producing pyruvic acid according to the present invention, separation and purification of pyruvic acid contained in the filtered / separated fermentation broth can be performed by a method using an anion exchange column. For example, a purification method using a weak salt ion exchanger disclosed in JP-A-6-345683 can be suitably used.

次に、本発明によりコハク酸を製造する場合は、コハク酸を生産することが可能な微生物あるいは培養細胞であれば特に制限はないが、例えば、アナエロビオスピリラム(Anaerobiospirillum)属やアクチノバシラス(Actinobacillus)属に属する細菌を好適に利用することができる。具体的には、米国特許第5143833号明細書に記載のアナエロビオスピリラム サクシニシプロデュセンス(Anaerobiospirillum succiniciproducens)やJames B. Mckinlay (ジェームズ B.マッキンリー)らが開示しているアクチノバシラス・サクシノジェネス(Actinobacillus succinogenes)を挙げることができる(Appl. Microbiol. Biotechnol.(アプライド マイクロバイアル アンド マイクロバイオロジー),71,6651−6656 (2005)。また、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属やブレビバクテリウム(Brevibacterium)属などのコリネ型細菌(Coryneform bacterium)、および大腸菌(Escherichia)なども利用可能である。コリネ型細菌では、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)、およびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)などが好適である。   Next, when producing succinic acid according to the present invention, there is no particular limitation as long as it is a microorganism or cultured cell capable of producing succinic acid. For example, the genus Anaerobiospirillum or Actinobacillus ( Bacteria belonging to the genus Actinobacillus can be preferably used. Specifically, Anaerobiospirillum succiniciproducens and Actinobacillus succinogenes disclosed in US Pat. No. 5,143,833 are disclosed by Anaerobiospirillum succiniciproducens and James B. Mckinlay. (Actinobacillus succinogenes) (Appl. Microbiol. Biotechnol. (Applied Microvial and Microbiology), 71, 6651-6656 (2005). Moreover, Corynebacterium genus and Brevibacterium (Brevibacterium) Coryneform bacteria such as genus), Escherichia, etc. are also available, such as Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, and Brevibacterium lactofermentum and the like are preferable.

また、微生物としては、遺伝子組換えによって、コハク酸の生産能力が改善された微生物を用いることができ、これによりコハク酸の生産性を向上させることも可能である。このような微生物としては、例えば、特開2005−27533号公報に記載の乳酸脱水素酵素(lactate dehydrogenase)を欠損したブレビバクテリウム・フラバムMJ233AB−41(FERM BP−1498)や、非特許文献1に記載のコリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、米国特許第5770435号明細書に記載のピルビン酸・ギ酸開裂酵素(pyruvate formate lyase)と乳酸脱水素酵素(lactate dehydrogenase)の欠損株である大腸菌AFP111株などを使用することができる。   Moreover, as the microorganism, a microorganism whose succinic acid production ability has been improved by genetic recombination can be used, thereby improving the productivity of succinic acid. Examples of such microorganisms include Brevibacterium flavum MJ233AB-41 (FERM BP-1498) lacking lactate dehydrogenase described in JP-A-2005-27533, and Non-Patent Document 1. Corynebacterium glutamicum described in US Pat. No. 5,770,435, and E. coli AFP111, which is a defective strain of pyruvate formate lyase and lactate dehydrogenase described in US Pat. No. 5,770,435. Stocks can be used.

本発明によりコハク酸を製造する場合、濾過・分離発酵液に含まれるコハク酸の分離・精製には、通常のコハク酸の精製法を適用することができる。例えば、特開2005−333886号公報に示されている水分解電気透析処理と減圧濃縮・晶析を組み合わせた精製法を好適に用いることができる。   In the case of producing succinic acid according to the present invention, an ordinary purification method of succinic acid can be applied to separation / purification of succinic acid contained in the filtered / separated fermentation broth. For example, a purification method combining water-splitting electrodialysis treatment and vacuum concentration / crystallization disclosed in JP-A-2005-333886 can be suitably used.

本発明によりイタコン酸を製造する場合は、イタコン酸を生産することが可能な微生物であれば特に制限はないが、例えばカビあるいは酵母を好ましく用いることができる。更に好ましくは、アスペルギルス属(Genus Aspergillus)、あるいはウスティラゴ属(Genus Ustilago)に属するカビ、およびカンジダ属(Genus Candida)、ロドトルラ属(Genus Rhodotorula)に属する酵母を用いたイタコン酸の生産が挙げられる。中でも、アスペルギルス テレウス(Aspergillus terreus)、アスペルギルス イタコニクス(Aspergillus itaconicus)、ウスティラゴ メイディス(Ustilago maydis)、ウスティラゴ シノドンティス(Ustilago cynodontis)、およびウスティラゴ ラベンホルスティナ(Ustilago rabenhorstina)のカビ、あるいはカンジダ アンタルクティカ(Candia antarctica)を、イタコン酸の生産に好ましく用いることができる。   When itaconic acid is produced according to the present invention, it is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of producing itaconic acid. For example, mold or yeast can be preferably used. More preferably, production of itaconic acid using fungi belonging to the genus Aspergillus or Genus Ustilago, and yeast belonging to the genus Candida and Genus Rhodotorula can be mentioned. Among them, Aspergillus terreus (Aspergillus terreus), Aspergillus Itakonikusu (Aspergillus itaconicus), Usutirago Meidisu (Ustilago maydis), Usutirago synodontis (Ustilago cynodontis), and Usutirago Raven mold Horus Tina (Ustilago rabenhorstina) or Candida Ann talc Tikka (Candia antarctica, ) Can be preferably used for the production of itaconic acid.

本発明によりイタコン酸を製造する場合、濾過・分離発酵液に含まれるイタコン酸の分離・精製は、好ましくは、限外濾過や電気透析を用いて行うことができる。例えば、特公昭−50958号公報に示される限外濾過、および塩型カチオン交換樹脂膜を用いた電気透析による精製法を好適に用いることができる。   When itaconic acid is produced according to the present invention, itaconic acid contained in the filtered / separated fermentation broth can be preferably separated and purified by ultrafiltration or electrodialysis. For example, an ultrafiltration method disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho-50958 and a purification method by electrodialysis using a salt-type cation exchange resin membrane can be suitably used.

本発明により1,3−プロパンジオールを製造する場合は、1,3−プロパンジオールを生産することが可能な微生物あるいは培養細胞であれば特に制限はないが、例えば、野生型株ではグリセロールから1,3−プロパンジオールを合成する能力を有するクレブシエラ(Klebsiella)属、クロスツリジウム(Clostridium)属、ラクトバシルス(Lactobacillus)属に属する微生物が挙げられる。   The production of 1,3-propanediol according to the present invention is not particularly limited as long as it is a microorganism or cultured cell capable of producing 1,3-propanediol. And microorganisms belonging to the genus Klebsiella, Clostridium, and Lactobacillus having the ability to synthesize 3-propanediol.

そして、1,3−プロパンジオールを製造する場合、微生物は、(a)グリセロールデヒドラターゼ活性を有するポリペプチドをコードする少なくとも1つの遺伝子;(b)グリセロールデヒドラターゼ再活性化因子をコードする少なくとも1つの遺伝子;及び(c)3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを1,3−プロパンジオールに転換する非−特異的触媒活性をコードする少なくとも1つの遺伝子を含んでいることが好ましい。本発明では、更に好ましくは、微生物は、組換え微生物で1,3−プロパンジオールを生産可能にすることが挙げられる。   Then, when producing 1,3-propanediol, the microorganism is (a) at least one gene encoding a polypeptide having glycerol dehydratase activity; (b) at least one gene encoding a glycerol dehydratase reactivation factor. And (c) preferably comprises at least one gene encoding a non-specific catalytic activity that converts 3-hydroxypropionaldehyde to 1,3-propanediol. In the present invention, more preferably, the microorganism is a recombinant microorganism capable of producing 1,3-propanediol.

かかる組換え微生物としては、1,3−プロパンジオールを製造する場合、グリセロールから1,3−プロパンジオールを合成する能力を有する微生物は、好ましくは、クレブシエラ(Klebsiella)、クロスツリジウム(Clostridium)、ラクトバシルス(Lactobacillus)、シトロバクテル(Cytrobacter)、エンテロバクテル(Enterobacter)、アエロバクテル(Aerobacter)、アスペルギルス(Aspergillus)、サッカロミセス(Saccharomyces)、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)、チゴサッカロミセス(Zygosaccharomyces)、ピチア(Pichia)、クルイベロミセス(Kluyveromyces)、カンジダ(Candida)、ハンセヌラ(Hansenula)、デバリオミセス(Debaryomyces)、ムコル(Mucor)、トルロプシス(Torulopsis)、メチロバクテル(Methylobacter)、サルモネラ(Salmonella)、バシルス(Bacillus)、アエロバクテル(Aerobacter)、ストレプトミセス(Streptomyces)、エッシェリシア(Eschericia)及びシュードモナス(Pseudomonas)より成る群から選ばれる組換え微生物が好ましく、更に好ましくはエッシェリシア コリである。   As such a recombinant microorganism, when producing 1,3-propanediol, a microorganism having the ability to synthesize 1,3-propanediol from glycerol is preferably Klebsiella, Clostridium, Lactobacillus, Cytrobacter, Enterobacter (Aerobacter), Aerobacter (Aerobacter), Aspergillus (Aspergillus), Saccharomyces (Saccharomyces), Sescharomyces (Saccharomyces) Kluyveromyces (Kluy eromyces, Candida, Hansenula, Debaryomyces, Mucor, Toluropsis, Methylobacter, Salumella (A), Salmonella (A) A recombinant microorganism selected from the group consisting of (Streptomyces), Escherichia and Pseudomonas is preferred, and Escherichia coli is more preferred.

また、組換え微生物は、グルコースから効率よく1,3−プロパンジオールを生産する事ができるようにする改良を行ったほうが好ましい。組換え微生物は、例えば、(a)グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ活性を有するポリペプチドをコードする少なくとも1つの遺伝子;及び(b)グリセロール−3−ホスファターゼ活性を有するポリペプチドをコードする少なくとも1つの遺伝子を含んだ組換え微生物であることが好ましく。   In addition, it is preferable that the recombinant microorganism be improved so that 1,3-propanediol can be efficiently produced from glucose. The recombinant microorganism comprises, for example, (a) at least one gene encoding a polypeptide having glycerol-3-phosphate dehydrogenase activity; and (b) at least one gene encoding a polypeptide having glycerol-3-phosphatase activity. A recombinant microorganism containing a gene is preferred.

更にグリセロールデヒドラターゼ再活性化因子がdhaレギュロンから単離されるorfX及びorfZによりコードされる遺伝子を含んだ組換え微生物であることが更に好ましい。更には、組換え微生物は、グリセロールキナーゼ活性および/またはグリセロールデヒドロゲナーゼ活性および/またはトリオースリン酸イソメラーゼ活性を欠失した組換え微生物であることが好ましい。  More preferably, the glycerol dehydratase reactivating factor is a recombinant microorganism containing genes encoded by orfX and orfZ isolated from dha regulon. Furthermore, the recombinant microorganism is preferably a recombinant microorganism that lacks glycerol kinase activity and / or glycerol dehydrogenase activity and / or triose phosphate isomerase activity.

本発明により1,3−プロパンジオールを製造する場合、濾過・分離発酵液に含まれる1,3−プロパンジオールの分離・精製は、濃縮、晶析により行うことができる。例えば、特開平−35785号公報に示される減圧濃縮・晶析を用いた精製法を好適に用いることができる。   When 1,3-propanediol is produced according to the present invention, separation and purification of 1,3-propanediol contained in the filtered / separated fermentation broth can be performed by concentration and crystallization. For example, a purification method using vacuum concentration / crystallization disclosed in JP-A-35785 can be suitably used.

本発明によりカダベリンを製造する場合は、カダベリンを生産することが可能な微生物あるいは培養細胞であれば特に制限はないが、例えば、リジン脱炭酸酵素および/またはリジン・カダベリンアンチポーターの酵素活性を増強している微生物が好ましい。更に好ましくは、リジン脱炭酸酵素および/またはリジン・カダベリンアンチポーターをコードする遺伝子を組み込んだ組換え微生物が挙げられる。更に好ましくは、リジン脱炭酸酵素をコードする遺伝子が1または2種類以上組み込まれている組換え微生物である。   When producing cadaverine according to the present invention, there is no particular limitation as long as it is a microorganism or cultured cell capable of producing cadaverine. For example, the enzyme activity of lysine decarboxylase and / or lysine cadaverine antiporter is enhanced. Microorganisms are preferred. More preferably, a recombinant microorganism into which a gene encoding lysine decarboxylase and / or lysine cadaverine antiporter is incorporated. More preferably, it is a recombinant microorganism into which one or more genes encoding lysine decarboxylase are integrated.

カダベリンを製造する場合、組換え微生物としては大腸菌およびコリネ型細菌が好ましく、更に好ましくは、リジン脱炭酸酵素活性を有し、かつホモセリン栄養要求性またはS−(2−アミノエチル)−L−システイン耐性の少なくともいずれか1つの特徴を有しているコリネ型細菌である。更には、ホモセリンデヒドロゲナーゼ活性を欠損していることが好ましく。遺伝子挿入変異生成によりホモセリンデヒドロゲナーゼ活性を欠損していることが更に好ましい。また、コリネ型細菌の属が、コリネバクテリウム属およびブレビバクテリウム属からなる群より選ばれる少なくとも1つの属であることが好ましい。更に好ましくは、コリネバクテリア・グルタミカム(Corynebacuterium gulutamicum)である。   When producing cadaverine, the recombinant microorganism is preferably Escherichia coli or coryneform bacterium, more preferably lysine decarboxylase activity and homoserine auxotrophy or S- (2-aminoethyl) -L-cysteine. It is a coryneform bacterium having at least one characteristic of resistance. Furthermore, it is preferable to lack homoserine dehydrogenase activity. More preferably, it lacks homoserine dehydrogenase activity due to gene insertion mutagenesis. Moreover, it is preferable that the genus of coryneform bacteria is at least one genus selected from the group consisting of the genus Corynebacterium and Brevibacterium. More preferably, it is Corynebacterium glutamicum.

本発明によりカダベリンを製造する場合、濾過・分離発酵液に含まれるカダベリンの分離・精製は、濃縮、蒸留および晶析などの従来知られている方法を組み合わせて行うことができる。例えば、特開2004−222569号公報に示される晶析を用いた精製法を好適に用いることができる。本発明によって得られるカダベリンは、連続培養の際に用いられる酸によって様々なポリマー原料にすることができるが、好純度が求められるポリマー原料用途では晶析による精製方法が好ましく用いられる。塩酸により培養液のpHを維持すると、濾過・分離発酵液からは晶析工程によりカダベリン二塩酸塩を回収することができる。更に、連続培養の際にジカルボン酸により培養液のpHを維持し、濾過・分離発酵液から晶析工程によりカダベリン・ジカルボン酸塩を回収することも好ましい。そのジカルボン酸は、官能基としては2つのカルボキシル基のみを有する脂肪族および/または芳香族のジカルボン酸であることが、更にはアジピン酸、セバシン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、コハク酸、イソフタル酸またはテレフタル酸のいずれかであることが、好ましい。   When producing cadaverine according to the present invention, the separation / purification of cadaverine contained in the filtered / separated fermentation broth can be performed by combining conventionally known methods such as concentration, distillation and crystallization. For example, a purification method using crystallization disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-222569 can be suitably used. The cadaverine obtained by the present invention can be made into various polymer raw materials depending on the acid used in the continuous culture. However, a purification method by crystallization is preferably used for polymer raw materials that require good purity. If the pH of the culture solution is maintained with hydrochloric acid, cadaverine dihydrochloride can be recovered from the filtered / separated fermentation broth by a crystallization step. Furthermore, it is also preferred to maintain the pH of the culture solution with dicarboxylic acid during continuous culture and recover cadaverine dicarboxylate from the filtered / separated fermentation solution by a crystallization step. The dicarboxylic acid is an aliphatic and / or aromatic dicarboxylic acid having only two carboxyl groups as functional groups, and further adipic acid, sebacic acid, 1,12-dodecanedicarboxylic acid, succinic acid, It is preferably either isophthalic acid or terephthalic acid.

以下、本発明をさらに詳細に説明するために、上記化学品として、L−乳酸、D−乳酸、エタノール、ピルビン酸、コハク酸、1,3−プロパンジオール、イタコン酸、カダベリンを選定し、それぞれの化学品を生産する能力のある微生物あるいは培養細胞による、図1および図2に示す装置を用いた連続発酵の具体的な実施形態について、実施例を挙げて説明する。   Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, L-lactic acid, D-lactic acid, ethanol, pyruvic acid, succinic acid, 1,3-propanediol, itaconic acid, and cadaverine are selected as the chemicals, respectively. A specific embodiment of continuous fermentation using the apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2 using microorganisms or cultured cells capable of producing a chemical product will be described with reference to examples.

(参考例1) 多孔性膜の作製(その1)
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、製膜原液を作製した。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 1 Production of porous membrane (Part 1)
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 film forming 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、コーティング原液を調整した。このコーティング原液を、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、以下の実施例、比較例で用いる中空糸膜(多孔性膜)を製作した。   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 coating stock solution was prepared by mixing and dissolving. This coating 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 following Examples and Comparative Examples.

得られた多孔性膜の被処理液側表面(外側表面)の平均細孔径は、0.05μmであった。また、この多孔性膜について純水透過係数を評価したところ、5.5×10-93/m2・s・Paであった。なお、純水透過係数の測定は、逆浸透膜で調製した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。 The average pore diameter of the surface to be treated (outer surface) of the obtained porous membrane was 0.05 μm. Moreover, when the pure water permeability coefficient of this porous membrane was evaluated, it was 5.5 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa. The pure water permeability coefficient was measured at a head height of 1 m using purified water having a temperature of 25 ° C. prepared with a reverse osmosis membrane. The standard deviation of the average pore diameter was 0.006 μm.

(参考例2) 多孔性膜の作製(その2)
ポリフッ化ビニリデン15.9重量%、塩化リチウム0.9重量%、水3.7重量%およびポリビニルピロリドン2.3重量%を、溶媒のジメチルアセトアミド(DMAC)77.2重量%に加えて混合し十分に溶解させ製膜原液を調製した。次に、得られた製膜原液を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、ポリエステル繊維製不織布(多孔質基材)に塗布し、相対湿度が80%の空気に2分間放置し、直ちに50℃の温度の温水浴中に5分間浸漬して、多孔質基材上に多孔質樹脂層が形成された多孔性膜を得た。
(Reference Example 2) Production of porous membrane (part 2)
Polyvinylidene fluoride (15.9 wt%), lithium chloride (0.9 wt%), water (3.7 wt%) and polyvinylpyrrolidone (2.3 wt%) were added to the solvent dimethylacetamide (DMAC) (77.2 wt%) and mixed. A film-forming stock solution was prepared by sufficiently dissolving. Next, after the obtained film-forming stock solution was cooled to a temperature of 25 ° C., it was applied to a non-woven fabric made of polyester fiber (porous substrate) that had been previously pasted on a glass plate, and the relative humidity was 80%. The porous membrane was left in air for 2 minutes and immediately immersed in a warm water bath at a temperature of 50 ° C. for 5 minutes to obtain a porous membrane having a porous resin layer formed on the porous substrate.

得られた多孔性膜の多孔質樹脂層表面を、倍率1,500倍で走査型電子顕微鏡観察を行った。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、この多孔性膜について、純水透過係数を評価した結果、3.0×10−63/m2・s・Paであった。なお、純水透過係数の測定は、逆浸透膜で調製した25℃の温度の精製水を用い、ヘッド高さ1mで行った。 The surface of the porous resin layer of the obtained porous membrane was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 1,500 times. The average diameter of all the pores that can be observed was 2.0 μm. Further, as a result of evaluating the pure water permeability coefficient of this porous membrane, it was 3.0 × 10 −6 m 3 / m 2 · s · Pa. The pure water permeability coefficient was measured at a head height of 1 m using purified water having a temperature of 25 ° C. prepared with a reverse osmosis membrane.

(参考例3) L−乳酸生産能力を持つ酵母株の作製
乳酸生産能力を有する酵母として、配列番号1に記載の塩基配列を有するアフリカツメガエル由来のldh遺伝子がPDC1遺伝子、SED1遺伝子、およびTDH3遺伝子座に導入された酵母を作製した。アフリカツメガエル由来のldh遺伝子のクローニングはPCR法により行った。PCRには、アフリカツメガエルの腎臓由来cDNAライブラリー(STRATAGENE社製)より付属のプロトコールに従い調製したファージミドDNAを鋳型とした。
Reference Example 3 Production of Yeast Strain Having L-Lactic Acid Production Ability As a yeast having a lactic acid production ability, the Xenopus-derived ldh gene having the base sequence described in SEQ ID NO: 1 is the PDC1 gene, SED1 gene, and TDH3 gene Yeast introduced into the locus was made. The ldh gene derived from Xenopus laevis was cloned by PCR. For PCR, phagemid DNA prepared from Xenopus kidney cDNA library (manufactured by STRATAGENE) according to the attached protocol was used as a template.

PCR増幅反応には、KOD-Plus polymerase(東洋紡社製)を用い、反応バッファー、dNTPmixなどは付属のものを使用した。上記のように付属のプロトコールに従い調整したファージミドDNAを50ng/サンプル、プライマーを50pmol/サンプル、及びKOD-Plus polymeraseを1ユニット/サンプルになるように50μlの反応系に調製した。反応溶液をPCR増幅装置iCycler(BIO−RAD社製)により94℃の温度で5分熱変成させた後、94℃(熱変成):30秒、55℃(プライマーのアニール):30秒、68℃(相補鎖の伸張):1分を1サイクルとして30サイクル行い、その後4℃の温度に冷却した。なお、遺伝子増幅用プライマー(配列番号2,3)には、5末端側にはSalI認識配列、3末端側にはNotI認識配列がそれぞれ付加されるようにして作製した。   For the PCR amplification reaction, KOD-Plus polymerase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was used, and the attached reaction buffer, dNTPmix, etc. were used. A 50 μl reaction system was prepared so that the phagemid DNA prepared as described above was 50 ng / sample, the primer was 50 pmol / sample, and the KOD-Plus polymerase was 1 unit / sample. The reaction solution was thermally denatured at 94 ° C. for 5 minutes with a PCR amplification apparatus iCycler (manufactured by BIO-RAD), then 94 ° C. (thermal denature): 30 seconds, 55 ° C. (primer annealing): 30 seconds, 68 C. (Complementary strand extension): One cycle was performed for 30 cycles, and then cooled to a temperature of 4.degree. The gene amplification primer (SEQ ID NO: 2 and 3) was prepared such that a SalI recognition sequence was added to the 5 terminal side and a NotI recognition sequence was added to the 3 terminal side.

PCR増幅断片を精製し、末端をT4 polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)によりリン酸化後、pUC118ベクター(制限酵素HincIIで切断し、切断面を脱リン酸化処理したもの)にライゲーションした。ライゲーションは、DNA Ligation Kit Ver.2(タカラバイオ社製)を用いて行った。ライゲーション溶液を大腸菌DH5αのコンピテント細胞(タカラバイオ社製)に形質転換し、抗生物質アンピシリンを50μg/mLを含むLBプレートに蒔いて一晩培養した。生育したコロニーについて、ミニプレップでプラスミドDNAを回収し、制限酵素SalI及びNotIで切断し、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が挿入されているプラスミドを選抜した。これら一連の操作は、全て付属のプロトコールに従い行った。   The PCR amplified fragment was purified, the end was phosphorylated with T4 polynucleotide Kinase (manufactured by Takara Bio Inc.), and then ligated to the pUC118 vector (cut with the restriction enzyme HincII and the cut surface was dephosphorylated). Ligation was performed using DNA Ligation Kit Ver.2 (Takara Bio Inc.). The ligation solution was transformed into competent cells of Escherichia coli DH5α (manufactured by Takara Bio Inc.) and plated on an LB plate containing 50 μg / mL of the antibiotic ampicillin and cultured overnight. For the grown colonies, plasmid DNA was recovered with a miniprep, cut with restriction enzymes SalI and NotI, and a plasmid into which the Xenopus-derived ldh gene was inserted was selected. All of these series of operations were performed according to the attached protocol.

上記アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が挿入されたpUC118ベクターを制限酵素SalI及びNotIで切断し、DNA断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、定法に従いアフリカツメガエル由来のldh遺伝子を含む断片を精製した。得られたldh遺伝子を含む断片を、図6に示す発現ベクターpTRS11のXhoI/NotI切断部位にライゲーションし、上記と同様な方法でプラスミドDNAを回収し、制限酵素XhoI及びNotIで切断することにより、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が挿入された発現ベクターを選抜した。以後、このようにして作製したアフリカツメガエル由来のldh遺伝子を組み込んだ発現ベクターをpTRS102とする。   The pUC118 vector into which the Xenopus laevis ldh gene was inserted was cleaved with restriction enzymes SalI and NotI, the DNA fragments were separated by 1% agarose gel electrophoresis, and the fragment containing the Xenopus laevis ldh gene was purified according to a conventional method. The fragment containing the obtained ldh gene was ligated to the XhoI / NotI cleavage site of the expression vector pTRS11 shown in FIG. 6, the plasmid DNA was recovered in the same manner as described above, and cleaved with the restriction enzymes XhoI and NotI. An expression vector into which the Xenopus laevis ldh gene was inserted was selected. Hereinafter, an expression vector incorporating the Xenopus-derived ldh gene prepared in this manner is referred to as pTRS102.

このpTRS102を増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号4,5)をプライマーセットとしたPCRにより、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子及びTDH3ターミネーター配列を含む1.3kbのPCR断片を増幅した。ここで配列番号4は、PDC1遺伝子の開始コドンから上流60bpに相当する配列が付加されるようデザインした。   A 1.3 kb PCR fragment containing the Xenopus laevis ldh gene and the TDH3 terminator sequence was amplified by PCR using pTRS102 as an amplification template and oligonucleotides (SEQ ID NOs: 4 and 5) as primer sets. Here, SEQ ID NO: 4 was designed such that a sequence corresponding to 60 bp upstream from the start codon of the PDC1 gene was added.

次に、プラスミドpRS424を増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号6,7)をプライマーセットとしたPCRにより、酵母選択マーカーであるTRP1遺伝子を含む1.2kbのPCR断片を増幅した。ここで、配列番号7は、PDC1遺伝子の終始コドンから下流60bpに相当する配列が付加されるようデザインした。   Next, a 1.2 kb PCR fragment containing the TRP1 gene, a yeast selection marker, was amplified by PCR using plasmid pRS424 as an amplification template and oligonucleotides (SEQ ID NOs: 6 and 7) as primer sets. Here, SEQ ID NO: 7 was designed such that a sequence corresponding to 60 bp downstream from the stop codon of the PDC1 gene was added.

それぞれのDNA断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製した。ここで得られた各1.3kb断片、1.2kb断片を混合したものを増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号4,7)をプライマーセットとしたPCR法によって、5末端・3末端にそれぞれPDC1遺伝子の上流・下流60bpに相当する配列が付加された、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子、TDH3ターミネーター及びTRP1遺伝子が連結された約2.5kbのPCR断片を増幅した。   Each DNA fragment was separated by 1% agarose gel electrophoresis and purified according to a conventional method. A mixture of each 1.3 kb fragment and 1.2 kb fragment obtained as described above was used as an amplification template, and PCR was performed using oligonucleotides (SEQ ID NOs: 4 and 7) as primer sets. A PCR fragment of about 2.5 kb to which a sequence corresponding to 60 bp upstream and downstream of the gene was added and to which the Xenopus laevis ldh gene, TDH3 terminator and TRP1 gene were linked was amplified.

上記のPCR断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製後、酵母サッカロミセス・セレビセNBRC10505株に形質転換し、トリプトファン非添加培地で培養することにより、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が染色体上のPDC1遺伝子プロモーターの下流に導入されている形質転換株を選択した。   The above PCR fragment was separated by 1% agarose gel electrophoresis, purified according to a conventional method, transformed into yeast Saccharomyces cerevisiae NBRC10505, and cultured in a medium lacking tryptophan. A transformant introduced downstream of the PDC1 gene promoter was selected.

上記のようにして得られた形質転換株が、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が染色体上のPDC1遺伝子プロモーターの下流に導入されている酵母であることの確認は下記のように行った。まず、形質転換株のゲノムDNAをゲノムDNA抽出キットGenとるくん(タカラバイオ社製)により調製し、これを増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号7,8)をプライマーセットとしたPCRにより、約2.8kbの増幅DNA断片が得られることで確認した。なお、非形質転換株では、上記PCRによって約2.1kbの増幅DNA断片が得られる。以下、上記アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が染色体上のPDC1遺伝子プロモーターの下流に導入された形質転換株を、B2株とする。なお、PDC1遺伝子の上流及び下流配列は、Saccharomyces Genome Database(URL:http://www.yeastgenome.org/)より取得することができる。   The transformant obtained as described above was confirmed to be a yeast in which the Xenopus-derived ldh gene was introduced downstream of the PDC1 gene promoter on the chromosome as follows. First, the genomic DNA of the transformant was prepared using a genomic DNA extraction kit Gen Toru-kun (manufactured by Takara Bio Inc.), and this was used as an amplification template, and by PCR using oligonucleotides (SEQ ID NOs: 7 and 8) as primer sets, This was confirmed by obtaining an amplified DNA fragment of 2.8 kb. For non-transformed strains, an amplified DNA fragment of about 2.1 kb can be obtained by the PCR. Hereinafter, a transformant in which the above-mentioned Xenopus-derived ldh gene is introduced downstream of the PDC1 gene promoter on the chromosome is referred to as B2 strain. The upstream and downstream sequences of the PDC1 gene can be obtained from Saccharomyces Genome Database (URL: http://www.yeastgenome.org/).

続いてこのB2株に、配列番号1に記載のldh遺伝子をSED1遺伝子座に導入した。SED1遺伝子座への導入は、参考例1で作製したpTRS102を増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号5,9)をプライマーセットとしたPCRにより、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子及びTDH3ターミネーター配列を含む1.3kbのPCR断片を増幅した。ここで配列番号9は、SED1遺伝子の開始コドンから上流60bpに相当する配列が付加されるようデザインした。   Subsequently, the ldh gene described in SEQ ID NO: 1 was introduced into the BED strain at the SED1 locus. The introduction into the SED1 gene locus includes the ldh gene derived from Xenopus and the TDH3 terminator sequence by PCR using the pTRS102 prepared in Reference Example 1 as an amplification template and the oligonucleotide (SEQ ID NOs: 5 and 9) as a primer set. A .3 kb PCR fragment was amplified. Here, SEQ ID NO: 9 was designed such that a sequence corresponding to 60 bp upstream from the start codon of the SED1 gene was added.

次に、プラスミドpRS423を増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号6,10)をプライマーセットとしたPCRにより、酵母選択マーカーであるHIS3遺伝子を含む約1.3kbのPCR断片を増幅した。ここで、配列番号10は、SED1遺伝子の終始コドンから下流60bpに相当する配列が付加されるようデザインした。   Next, a PCR fragment of about 1.3 kb containing the HIS3 gene, which is a yeast selection marker, was amplified by PCR using plasmid pRS423 as an amplification template and oligonucleotides (SEQ ID NOs: 6, 10) as primer sets. Here, SEQ ID NO: 10 was designed so that a sequence corresponding to 60 bp downstream from the stop codon of the SED1 gene was added.

それぞれのDNA断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製した。ここで得られた二種類の約1.3kb断片を混合したものを増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号9,10)をプライマーセットとしたPCR法によって、5末端・3末端にそれぞれSED1遺伝子の上流・下流60bpに相当する配列が付加された、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子、TDH3ターミネーター及びHIS3遺伝子が連結された約2.6kbのPCR断片を増幅した。   Each DNA fragment was separated by 1% agarose gel electrophoresis and purified according to a conventional method. A mixture of the two kinds of about 1.3 kb fragments obtained here was used as an amplification template, and PCR was performed using oligonucleotides (SEQ ID NOs: 9 and 10) as primer sets. An about 2.6 kb PCR fragment to which sequences corresponding to upstream and downstream 60 bp were added and to which Xenopus laevis ldh gene, TDH3 terminator and HIS3 gene were linked was amplified.

上記のPCR断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製後、B2株に形質転換し、ヒスチジン非添加培地で培養することにより、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が染色体上のSED1遺伝子プロモーターの下流に導入されている形質転換株を選択した。   The above PCR fragment was separated by 1% agarose gel electrophoresis, purified according to a conventional method, transformed into the B2 strain, and cultured in a medium not added with histidine, whereby the Xenopus-derived ldh gene was transformed into the SED1 gene promoter on the chromosome. The transformant introduced downstream of was selected.

上記のようにして得られた形質転換株が、アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が染色体上のSED1遺伝子プロモーターの下流に導入されている酵母であることの確認は下記のように行った。まず、形質転換株のゲノムDNAをゲノムDNA抽出キットGenとるくん(タカラバイオ社製)により調製し、これを増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号11,12)をプライマーセットとしたPCRにより、約2.9kbの増幅DNA断片が得られることで確認した。なお、非形質転換株では、上記PCRによって約1.4kbの増幅DNA断片が得られる。以下、上記アフリカツメガエル由来のldh遺伝子が染色体上のSED1遺伝子プロモーターの下流に導入された形質転換株を、SU014−I株とする。   Confirmation that the transformant obtained as described above was a yeast in which the Xenopus laevis ldh gene was introduced downstream of the SED1 gene promoter on the chromosome was performed as follows. First, genomic DNA of the transformed strain was prepared by a genomic DNA extraction kit Gen Toru-kun (manufactured by Takara Bio Inc.), and this was used as an amplification template, and by PCR using oligonucleotides (SEQ ID NOs: 11 and 12) as primer sets, This was confirmed by obtaining an amplified DNA fragment of 2.9 kb. For non-transformed strains, an amplified DNA fragment of about 1.4 kb can be obtained by the PCR. Hereinafter, a transformant in which the above-mentioned Xenopus-derived ldh gene is introduced downstream of the SED1 gene promoter on the chromosome is referred to as SU014-I strain.

続いてSU014−Iに配列番号1に記載のldh遺伝子をTDH3遺伝子座に導入した。TDH3遺伝子座への導入は、pTRS102のTDH3ターミネーターをADH1ターミネーターに変更したプラスミドを作製した。   Subsequently, the ldh gene described in SEQ ID NO: 1 was introduced into SU014-I at the TDH3 locus. For introduction into the TDH3 locus, a plasmid in which the TDH3 terminator of pTRS102 was changed to an ADH1 terminator was prepared.

まず、NBRC10505株からゲノムDNA抽出キットGenとるくん(タカラバイオ社製)によりゲノムDNAを抽出し、抽出したゲノムDNAを鋳型として、オリゴヌクレオチド(配列番号13,14)をプライマーセットとしたPCRにより、ADH1プロモーターを含むPCR断片を増幅した。ここで配列番号13には、5末端側にはNotI認識配列、配列番号14には3末端側にはHindIII認識配列がそれぞれ付加されるようにして作製した。   First, genomic DNA was extracted from the NBRC10505 strain using a genomic DNA extraction kit Gen Toru-kun (manufactured by Takara Bio Inc.), by using the extracted genomic DNA as a template and PCR using oligonucleotides (SEQ ID NOs: 13 and 14) as primer sets, A PCR fragment containing the ADH1 promoter was amplified. Here, SEQ ID NO: 13 was prepared such that a NotI recognition sequence was added to the 5 terminal side, and a HindIII recognition sequence was added to SEQ ID NO: 14 on the 3 terminal side.

PCR増幅断片を精製し、末端をT4 polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)によりリン酸化後、pUC118ベクター(制限酵素HincIIで切断し、切断面を脱リン酸化処理したもの)にライゲーションした。ライゲーション溶液を大腸菌DH5αのコンピテント細胞(タカラバイオ社製)に形質転換し、抗生物質アンピシリンを50μg/mLを含むLBプレートに蒔いて一晩培養した。生育したコロニーについて、ミニプレップでプラスミドDNAを回収し、制限酵素NotI及びHindIIIで切断し、ADH1ターミネーターが挿入されているプラスミドを選抜した。作製したプラスミドをpUC118−ADH1tとする。   The PCR amplified fragment was purified, the end was phosphorylated with T4 polynucleotide Kinase (manufactured by Takara Bio Inc.), and then ligated to the pUC118 vector (cut with the restriction enzyme HincII and the cut surface was dephosphorylated). The ligation solution was transformed into competent cells of Escherichia coli DH5α (manufactured by Takara Bio Inc.) and plated on an LB plate containing 50 μg / mL of the antibiotic ampicillin and cultured overnight. For the grown colonies, plasmid DNA was collected with a miniprep, cut with restriction enzymes NotI and HindIII, and a plasmid in which the ADH1 terminator was inserted was selected. The prepared plasmid is designated as pUC118-ADH1t.

次にpUC118−ADH1tを制限酵素NotI及びHindIIIで切断し、DNA断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常定法に従いADH1ターミネーターを含む断片を精製した。得られたADH1ターミネーターを含む断片を、pTRS102のNotI/HindIII切断部位にライゲーションし、上記と同様な方法でプラスミドDNAを回収し、制限酵素NotI及びHindIIIで切断することにより、TDH3ターミネーターがADH1ターミネーターに変更されたプラスミドを選抜した。以後、このようにして作製したプラスミドをpTRS150とする。   Next, pUC118-ADH1t was cleaved with restriction enzymes NotI and HindIII, DNA fragments were separated by 1% agarose gel electrophoresis, and a fragment containing ADH1 terminator was purified according to a routine method. The obtained fragment containing the ADH1 terminator was ligated to the NotI / HindIII cleavage site of pTRS102, and plasmid DNA was recovered by the same method as described above, and then cleaved with the restriction enzymes NotI and HindIII. Modified plasmids were selected. Hereinafter, the plasmid thus prepared is designated as pTRS150.

このpTRS150を鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号15,16)をプライマーセットとしたPCRにより、カエル由来のL−ldh遺伝子及びADH1ターミネーター配列を含む1.3kbのPCR断片を増幅した。ここで配列番号16のプライマーは、TDH3遺伝子の開始コドンから上流60bpに相当する配列が付加されるようデザインした。   A 1.3 kb PCR fragment containing the frog-derived L-ldh gene and the ADH1 terminator sequence was amplified by PCR using pTRS150 as a template and oligonucleotides (SEQ ID NOs: 15 and 16) as primer sets. Here, the primer of SEQ ID NO: 16 was designed such that a sequence corresponding to 60 bp upstream from the start codon of the TDH3 gene was added.

次に、プラスミドpRS426を増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号17,18)をプライマーセットとしたPCRにより、酵母選択マーカーであるURA3遺伝子を含む1.2kbのPCR断片を増幅した。ここで、配列番号18のプライマーは、TDH3遺伝子の終始コドンから下流60bpに相当する配列が付加されるようデザインした。   Next, a 1.2 kb PCR fragment containing the URA3 gene, a yeast selection marker, was amplified by PCR using plasmid pRS426 as an amplification template and oligonucleotides (SEQ ID NOs: 17 and 18) as primer sets. Here, the primer of SEQ ID NO: 18 was designed such that a sequence corresponding to 60 bp downstream from the stop codon of the TDH3 gene was added.

それぞれのPCR断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製した。ここで得られた各1.3kb断片、1.2kb断片を混合したものを増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号16,18)をプライマーセットとしたPCR法によって、カエル由来のL−ldh遺伝子、ADH1ターミネーター及びURA3遺伝子が連結された約2.5kbのPCR断片を増幅した。   Each PCR fragment was separated by 1% agarose gel electrophoresis and purified according to a conventional method. A mixture of each 1.3 kb fragment and 1.2 kb fragment obtained here was used as an amplification template, and by PCR using oligonucleotides (SEQ ID NOs: 16 and 18) as primer sets, a frog-derived L-ldh gene, An approximately 2.5 kb PCR fragment to which the ADH1 terminator and URA3 gene were linked was amplified.

上記のPCR断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製後、SU014−I株に形質転換し、ウラシル非添加培地で培養することにより、カエル由来のL−ldh遺伝子が染色体上のTDH3遺伝子プロモーターの下流に導入されている形質転換株を選択した。   The above PCR fragment was separated by 1% agarose gel electrophoresis, purified according to a conventional method, transformed into SU014-I strain, and cultured in a uracil-free medium, so that the frog-derived L-ldh gene was located on the chromosome. A transformant introduced downstream of the TDH3 gene promoter was selected.

上記のようにして得られた形質転換株が、カエル由来のL−ldh遺伝子が染色体上のTDH3遺伝子プロモーターの下流に導入されている酵母であることの確認は下記のように行った。まず、形質転換株のゲノムDNAをゲノムDNA抽出キットGenとるくん(タカラバイオ社製)により調製し、これを増幅鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号19,20)をプライマーセットとしたPCRにより、約2.8kbの増幅DNA断片が得られることで確認した。なお、非形質転換株では、上記PCRによって約2.1kbの増幅DNA断片が得られる。以下、上記カエル由来のL−ldh遺伝子が染色体上のTDH3遺伝子プロモーターの下流に導入された形質転換株をSU014−II株とする。   Confirmation that the transformant obtained as described above was a yeast in which the frog-derived L-ldh gene was introduced downstream of the TDH3 gene promoter on the chromosome was performed as follows. First, the genomic DNA of the transformant was prepared using a genomic DNA extraction kit Gen Toru-kun (manufactured by Takara Bio Inc.), and this was used as an amplification template, and by PCR using oligonucleotides (SEQ ID NOs: 19 and 20) as primer sets, This was confirmed by obtaining an amplified DNA fragment of 2.8 kb. For non-transformed strains, an amplified DNA fragment of about 2.1 kb can be obtained by the PCR. Hereinafter, a transformant in which the frog-derived L-ldh gene is introduced downstream of the TDH3 gene promoter on the chromosome is referred to as SU014-II strain.

次に、国際公開WO2007/097260号公報に記載されている、pdc5遺伝子に温度感受性変異を有する酵母SW015株と上記得られたSU014−II株とを接合させ2倍体細胞を得た。該2倍体細胞を子嚢形成培地で子嚢形成させた。マイクロマニピュレーターで子嚢を解剖し、それぞれの一倍体細胞を取得し、それぞれ一倍体細胞の栄養要求性を調べた。取得した一倍体細胞の中から、pdc1遺伝子、sed1遺伝子、tdh3遺伝子座にアフリカツメガエル由来のldh遺伝子が挿入され、かつ、pdc5遺伝子に温度感受性変異を有する(34℃で生育不能)株をMATa、およびMATαのそれぞれの接合型を選択した。得られた酵母株のうちMATaの接合型を有する株をSU014―8A株、MATαの接合型を有する株をSU014―3B株とした。   Next, the yeast SW015 strain having a temperature-sensitive mutation in the pdc5 gene and the obtained SU014-II strain described in International Publication WO2007 / 097260 were joined to obtain diploid cells. The diploid cells were allowed to form ascending with an ascending medium. The ascending sac was dissected with a micromanipulator to obtain each haploid cell, and the auxotrophy of each haploid cell was examined. From the obtained haploid cells, a strain having an xenopus-derived ldh gene inserted into the pdc1, sed1 and tdh3 loci and having a temperature-sensitive mutation in the pdc5 gene (not viable at 34 ° C.) is designated as MATa. The mating type of MATα and MATα was selected. Among the obtained yeast strains, a strain having a mating type of MATa was designated as SU014-8A strain, and a strain having a mating type of MATα was designated as SU014-4B strain.

(参考例4) リジン栄養要求性復帰株の作成
参考例3で得られたSU014−8A株のリジン要求性を復帰させた。フナコシ社製のBY4741のゲノムDNA を鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号21,22)をプライマーセットとしたPCRにより、LYS2遺伝子の前半約2kbのPCR断片を増幅させた。上記のPCR断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製後、SU014―8A株に形質転換し、lys2遺伝子のアンバー変異を解除した。リジン非添加培地で培養することにより、リジン合成能が復帰した形質転換株を選択した。
(Reference Example 4) Preparation of lysine auxotrophic return strain The lysine auxotrophy of the SU014-8A strain obtained in Reference Example 3 was restored. A PCR fragment of about 2 kb in the first half of the LYS2 gene was amplified by PCR using BY4741 genomic DNA manufactured by Funakoshi as a template and oligonucleotides (SEQ ID NOS: 21 and 22) as primer sets. The PCR fragment was separated by 1% agarose gel electrophoresis, purified according to a conventional method, transformed into SU014-8A strain, and the amber mutation of lys2 gene was released. By culturing in a lysine-free medium, a transformant having restored lysine synthesis ability was selected.

上記のようにして得られた形質転換株が、lys2遺伝子のアンバー変異を解除された酵母であることの確認は下記のように行った。まず、得られた形質転換体と野生型のLYS2遺伝子を持つ20GY77株とを接合させ2倍体細胞を得た。該2倍体細胞を子嚢形成培地で子嚢形成させた。マイクロマニピュレーターで子嚢を解剖し、それぞれの一倍体細胞を取得し、それぞれ一倍体細胞の栄養要求性を調べた。取得した一倍体細胞のすべてがリジン合成能を持っていることを確認した。なお、lys2の変異が解除されずにリジン合成能が復帰した場合には、上記で得られる1倍体細胞のうち、リジン合成能を持たない細胞が得られる。以下SU014−8A株のリジン合成能が復帰した株をHI001とする。   Confirmation that the transformant obtained as described above was a yeast from which the amber mutation of the lys2 gene was released was performed as follows. First, the obtained transformant and 20GY77 strain having a wild-type LYS2 gene were joined to obtain diploid cells. The diploid cells were allowed to form ascending with an ascending medium. The ascending sac was dissected with a micromanipulator to obtain each haploid cell, and the auxotrophy of each haploid cell was examined. All of the obtained haploid cells were confirmed to have lysine synthesis ability. In addition, when the lys2 mutation is not released and lysine synthesis ability is restored, cells having no lysine synthesis ability among the haploid cells obtained above are obtained. Hereinafter, the strain in which the lysine synthesis ability of the SU014-8A strain has been restored is referred to as HI001.

(参考例5) リジン栄養要求性復帰株の取得
参考例3で得られたSU014−3B株のロイシン要求性を復帰させた。PRS425 を鋳型とし、オリゴヌクレオチド(配列番号23,24)をプライマーセットとしたPCRにより、LEU2遺伝子のPCR断片約2kbを増幅させた。上記のPCR断片を1%アガロースゲル電気泳動により分離、常法に従い精製後、SU014―3B株に形質転換し、leu2遺伝子の変異を解除した。ロイシン非添加培地で培養することにより、ロイシン合成能が復帰した形質転換株を選択した。
(Reference example 5) Acquisition of lysine auxotrophic return strain The leucine requirement of the SU014-3B strain obtained in Reference Example 3 was recovered. About 2 kb of the PCR fragment of the LEU2 gene was amplified by PCR using PRS425 as a template and oligonucleotides (SEQ ID NOs: 23, 24) as primer sets. The above PCR fragment was separated by 1% agarose gel electrophoresis, purified according to a conventional method, transformed into SU014-3B strain, and the mutation of leu2 gene was released. By culturing in a leucine-free medium, a transformant in which the ability to synthesize leucine was restored was selected.

上記のようにして得られた形質転換株が、leu2遺伝子の変異を解除された酵母であることの確認は下記のように行った。まず、得られた形質転換体と野生型のLEU2遺伝子を持つ20GY7株とを接合させ2倍体細胞を得た。該2倍体細胞を子嚢形成培地で子嚢形成させた。マイクロマニピュレーターで子嚢を解剖し、それぞれの一倍体細胞を取得し、それぞれ一倍体細胞の栄養要求性を調べた。取得した一倍体細胞のすべてがロイシン合成能を持っていることを確認した。なお、leu2遺伝子の変異が解除されずにロイシン合成能が復帰した場合には、上記で得られる1倍体細胞のうち、ロイシン合成能を持たない細胞が得られる。以下SU014−3B株のロイシン合成能が復帰した株をHI002とする。   Confirmation that the transformant obtained as described above was a yeast in which the mutation of the leu2 gene was canceled was performed as follows. First, the obtained transformant and 20GY7 strain having a wild type LEU2 gene were joined to obtain diploid cells. The diploid cells were allowed to form ascending with an ascending medium. The ascending sac was dissected with a micromanipulator to obtain each haploid cell, and the auxotrophy of each haploid cell was examined. All of the obtained haploid cells were confirmed to have the ability to synthesize leucine. When the leucine gene mutation is not released and leucine synthesis ability is restored, cells that do not have leucine synthesis ability are obtained from the haploid cells obtained above. Hereinafter, a strain in which the leucine synthesis ability of the SU014-3B strain has been restored is referred to as HI002.

(参考例6) 2倍体原栄養株の取得
参考例4及び参考例5で得られたHI001株とHI002株とを接合させ、栄養要求性のない2倍体原栄養株を得た。得られた株を以下HI003とする。
(Reference Example 6) Acquisition of a diploid prototrophic strain The HI001 strain and the HI002 strain obtained in Reference Examples 4 and 5 were joined to obtain a diploid prototrophic strain having no auxotrophy. The obtained strain is hereinafter referred to as HI003.

(参考例7) 2倍体栄養要求性株の取得
参考例3で得られたSU014−8A株とSU014−3B株とを接合させ、栄養要求性のある2倍体栄養要求性株を得た。得られた株をSU014とする。
(Reference Example 7) Acquisition of a diploid auxotrophic strain The SU014-8A strain and the SU014-3B strain obtained in Reference Example 3 were joined to obtain a diploid auxotrophic strain having auxotrophy. . The obtained strain is designated SU014.

(参考例8) 乳酸など培地成分の定量
乳酸は、濾液の遠心上清について、以下の条件でHPLC法により乳酸量を測定することで確認した。
Reference Example 8 Quantification of Medium Components such as Lactic Acid Lactic acid was confirmed by measuring the amount of lactic acid by the HPLC method under the following conditions for the centrifugal supernatant of the filtrate.

カラム:Shim-Pack SPR-H(島津社製)
移動相:5mM p−トルエンスルホン酸(流速0.8mL/min)
反応液:5mM p−トルエンスルホン酸、20mM ビストリス、0.1mM EDTA・2Na(流速0.8mL/min)
検出方法:電気伝導度
温度:45℃。
Column: Shim-Pack SPR-H (manufactured by Shimadzu Corporation)
Mobile phase: 5 mM p-toluenesulfonic acid (flow rate 0.8 mL / min)
Reaction solution: 5 mM p-toluenesulfonic acid, 20 mM Bistris, 0.1 mM EDTA · 2Na (flow rate 0.8 mL / min)
Detection method: electrical conductivity Temperature: 45 ° C.

また、L−乳酸およびD−乳酸の濃度測定は以下の条件でHPLC法により測定した。   The concentration of L-lactic acid and D-lactic acid was measured by the HPLC method under the following conditions.

カラム:TSK-gel Enantio L1(東ソー社製)
移動相 :1mM 硫酸銅水溶液
流速:1.0ml/min
検出方法 :UV254nm
温度 :30℃。
Column: TSK-gel Enantio L1 (manufactured by Tosoh Corporation)
Mobile phase: 1 mM aqueous copper sulfate flow rate: 1.0 ml / min
Detection method: UV254 nm
Temperature: 30 ° C.

また、L−乳酸の光学純度は次式で計算した。   Moreover, the optical purity of L-lactic acid was calculated by the following formula.

光学純度(%)=100×(L−D)/(L+D)
ここで、LはL−乳酸の濃度、DはD−乳酸の濃度を表す。
Optical purity (%) = 100 × (LD) / (L + D)
Here, L represents the concentration of L-lactic acid, and D represents the concentration of D-lactic acid.

また、スクロース、グルコース、フラクトース濃度の測定は、濾液の遠心上清について、以下の条件でHPLC法により測定することで確認した。   Moreover, the measurement of the sucrose, glucose, and fructose concentrations was confirmed by measuring the centrifugal supernatant of the filtrate by the HPLC method under the following conditions.

カラム:Asahipak NH2P-50 4E(SHODEX社製)
移動相:75 %アセトニトリル溶液
検出方法:示差屈折率
温度:30℃
流速:0.6ml/min。
Column: Asahipak NH2P-50 4E (manufactured by SHODEX)
Mobile phase: 75% acetonitrile solution Detection method: Differential refractive index Temperature: 30 ° C
Flow rate: 0.6 ml / min.

(比較例1) 2倍体原栄養株を用いたバッチ培養
微生物を用いた発酵形態として最も典型的な回分発酵を行い、L−乳酸生産性を評価した。すなわち、図1の連続培養装置の培養反応槽1のみを用いた回分発酵試験を行った。酵母乳酸発酵培地には、表1に示すように原料糖(粗糖)等を使用した。原料糖としては、ムソー株式会社の優糖精(商品名)を使用した。培地は、121℃の温度で15分間高圧蒸気滅菌して用いた。微生物としては上記の参考例6で造成した酵母HI003株を用い、濾液中の生産物(乳酸)の濃度および濾糖類の定量には、上記の参考例8に示したHPLC法を用いた。
(Comparative example 1) Batch culture using a diploid prototrophic strain The most typical batch fermentation was performed as a fermentation form using microorganisms, and L-lactic acid productivity was evaluated. That is, a batch fermentation test using only the culture reaction tank 1 of the continuous culture apparatus of FIG. As shown in Table 1, raw sugar (crude sugar) and the like were used for the yeast lactic acid fermentation medium. As the raw sugar, eucalyptus (trade name) from Muso Co., Ltd. was used. The medium was used after autoclaving at 121 ° C. for 15 minutes. As the microorganism, the yeast HI003 strain prepared in the above Reference Example 6 was used, and the HPLC method shown in the above Reference Example 8 was used for the concentration of the product (lactic acid) in the filtrate and the quantification of the filter sugar.

Figure 0005659466
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培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

・培養反応槽容量:1.5(L)
・温度調整:32(℃)
・培養反応槽通気量:0.1(L/min)
・培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
・pH調整:5N Ca(OH)によりpH5に調整
・培養反応槽は121℃、20minのオートクレーブにより高圧蒸気滅菌。
・ Culture reactor capacity: 1.5 (L)
・ Temperature adjustment: 32 (℃)
-Aeration volume of culture reaction tank: 0.1 (L / min)
-Stirring speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
・ PH adjustment: pH adjusted to 5 with 5N Ca (OH) 2・ Culture reaction tank is autoclaved at 121 ° C. for 20 min under high pressure steam sterilization.

具体的には、まず、HI003株を試験管で5mlの乳酸発酵培地で一晩振とう培養した(前々培養)。前々培養液を新鮮な乳酸発酵培地100mlに植菌し500ml容坂口フラスコで24時間振とう培養した(前培養)。前培養液を図1の連続培養装置の1.5Lの乳酸発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、通気した。温度の調整とpHの調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働させることなく、回分発酵培養を行った。回分発酵の結果を表2に示す。乳酸対糖収率は、80%であった。また、この培養時のkLaは7.0であった。   Specifically, first, the HI003 strain was cultured with shaking in a 5 ml lactic acid fermentation medium overnight in a test tube (pre-culture). The culture solution was inoculated into 100 ml of fresh lactic acid fermentation medium and cultured with shaking in a 500 ml Sakaguchi flask for 24 hours (pre-culture). The preculture was inoculated into 1.5 L of lactic acid fermentation medium in the continuous culture apparatus of FIG. 1, and the culture reaction tank 1 was stirred with the attached stirrer 5 and aerated. Temperature adjustment and pH adjustment were performed, and batch fermentation culture was performed without operating the culture medium circulation pump 11. The results of batch fermentation are shown in Table 2. The lactic acid to sugar yield was 80%. Moreover, kLa at the time of this culture was 7.0.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

(比較例2) 外部循環装置を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造
L−乳酸を生産させる微生物として上記の参考例6で造成した酵母HI003株を用い、培地として表3に示す組成の酵母乳酸発酵培地を用い、図5の連続培養装置によりL−乳酸の製造を行った。なお、図5に示す装置は、分離膜エレメント2が、培養反応槽1の外部に設置され、培養反応槽1には、培養液循環配管110の培養反応槽1から膜分離槽12へ培養液を供給するための送液口111と、未濾過培養液を膜分離槽12から培養反応槽1へ還流するための環流口112とが接続され、かつ、送液口111が培養反応槽1に貯留される培養液に浸漬する位置に開口してなり、環流口112が培養反応槽1に貯留される培養液に浸漬しない位置に開口しているものであり、環流口112が培養液に浸漬しない位置に開口している以外は図1の連続培養装置と同じものである。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
(Comparative example 2) Production of L-lactic acid by continuous fermentation using an external circulation device Yeast HI003 strain prepared in the above Reference Example 6 was used as a microorganism for producing L-lactic acid, and yeast having the composition shown in Table 3 was used as a medium. Using a lactic acid fermentation medium, L-lactic acid was produced by the continuous culture apparatus of FIG. In the apparatus shown in FIG. 5, the separation membrane element 2 is installed outside the culture reaction tank 1, and the culture reaction liquid is transferred from the culture reaction tank 1 to the membrane separation tank 12 of the culture liquid circulation pipe 110. And a reflux port 112 for refluxing the unfiltered culture solution from the membrane separation tank 12 to the culture reaction tank 1, and the liquid feed port 111 is connected to the culture reaction tank 1. It is opened at a position where it is immersed in the stored culture solution, and the reflux port 112 is opened at a position where it is not immersed in the culture solution stored in the culture reaction tank 1, and the reflux port 112 is immersed in the culture solution. The continuous culture apparatus of FIG. 1 is the same as that of FIG. As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

Figure 0005659466
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培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。濾液中の生産物(乳酸)の濃度および糖類の定量には、上記の参考例8に示したHPLCを用いた。   The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). The HPLC shown in Reference Example 8 was used for the concentration of the product (lactic acid) in the filtrate and the quantification of saccharides.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:60平方cm
温度調整:32(℃)
培養反応槽通気量:0.1(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:5N Ca(OH)によりpH5に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
培養液の循環液量:0.1(L/min)
濾液流量制御:膜間差圧による流量制御
(膜間差圧:0.1kPa〜20kPa未満で制御)
具体的には、まず、HI003株を試験管で5mlの乳酸発酵培地で一晩振とう培養し培養液を得た(前々々培養)。得られた培養液を新鮮な乳酸発酵培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃の温度で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図5に示す連続培養装置の1.5Lの乳酸発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度の調整、pHの調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働させ(0.1L/min)、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、乳酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵培養液量が2L(培養反応槽分1.5L、培養液循環配管分および膜分離槽分で合計0.5L)となるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−乳酸の製造を行った。連続発酵試験を行うときの濾液量の制御は、差圧制御装置3により、適宜変化させることで行った。適宜、濾液中のL−乳酸濃度および残存糖濃度を測定した。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 60 square cm
Temperature adjustment: 32 (℃)
Aeration volume of culture reaction tank: 0.1 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 5 with 5N Ca (OH) 2 Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control within the range of circulating fluid volume of culture fluid: 0.1 (L / min)
Filtrate flow rate control: Flow rate control by transmembrane differential pressure (transmembrane differential pressure: controlled at 0.1 kPa to less than 20 kPa)
Specifically, first, the HI003 strain was shaken and cultured overnight in a 5 ml lactic acid fermentation medium in a test tube to obtain a culture solution (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 100 ml of a fresh lactic acid fermentation medium, and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours in a 500 ml Sakaguchi flask (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L lactic acid fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 5 and the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5 to adjust the aeration amount of the culture reaction tank 1 and the temperature. The culture medium circulation pump 11 was operated (0.1 L / min) and the culture was performed for 24 hours (preculture). Immediately after the completion of the pre-culture, the lactic acid fermentation medium is continuously supplied, and the fermentation culture volume of the continuous culture apparatus is 2 L (1.5 L for the culture reaction tank, 0.5 L for the culture circulation pipe and the membrane separation tank) Thus, continuous culture was performed while controlling the filtrate flow rate, and L-lactic acid was produced by continuous fermentation. Control of the amount of filtrate when performing the continuous fermentation test was performed by appropriately changing the pressure difference control device 3. The L-lactic acid concentration and residual sugar concentration in the filtrate were measured as appropriate.

800時間の連続発酵試験を行った結果を表4に示す。図5に示す連続培養装置を用いて外部循環を行いながら発酵を行うことで、回分発酵の比較例1より若干乳酸対糖収率が低下した。乳酸対糖収率は、73%であった。また、この培養時のkLaは9.1であった。   Table 4 shows the results of the 800-hour continuous fermentation test. By performing fermentation using the continuous culture apparatus shown in FIG. 5 while performing external circulation, the yield of lactic acid versus sugar was slightly lower than in Comparative Example 1 of batch fermentation. The lactic acid to sugar yield was 73%. Moreover, kLa at the time of this culture was 9.1.

Figure 0005659466
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(比較例3) 循環量を変化させたときのろ過流量の変化
生産速度を向上させるには、上記式(1)、式(5)に示した通り培養液の抜き取り速度すなわち濾液流量を大きくすれば向上する。しかし、濾液流量を大きくすれば、微生物による目詰まりが起こりやすくなり、濾過性能を長期間安定に制御することが困難になる。
(Comparative Example 3) Change in filtration flow rate when the amount of circulation is changed To improve the production rate, increase the extraction rate of the culture solution, that is, the filtrate flow rate as shown in the above formulas (1) and (5). Improve. However, if the filtrate flow rate is increased, clogging by microorganisms is likely to occur, and it becomes difficult to stably control the filtration performance for a long period of time.

そこで、培養反応槽−膜分離槽間の培養液の循環量を大きくすることで、クロスフロー流速を発生させ、膜表面を洗浄することにより、微生物による目詰まりが起こりにくくなり、濾液流量を大きくしても濾過性能を安定に維持できるか、以下の運転条件にて確認を行った。   Therefore, by increasing the circulation amount of the culture solution between the culture reaction tank and the membrane separation tank, a crossflow flow rate is generated, and the membrane surface is washed, so that clogging by microorganisms is less likely to occur, and the filtrate flow rate is increased. Whether or not the filtration performance can be maintained stably was confirmed under the following operating conditions.

L−乳酸を生産させる微生物として、上記の参考例6で造成した酵母HI003株を用い、培地として表3に示す組成の酵母乳酸発酵培地を用い、図5の連続培養装置によりL−乳酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。   Production of L-lactic acid using the yeast lactic acid fermentation medium having the composition shown in Table 3 as a culture medium using the yeast HI003 strain prepared in Reference Example 6 as a microorganism for producing L-lactic acid, and the continuous culture apparatus of FIG. Went. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:60平方cm
温度調整:32(℃)
培養反応槽通気量:0.1(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:5N Ca(OH)によりpH5に調整
培養液循の循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 60 square cm
Temperature adjustment: 32 (℃)
Aeration volume of culture reaction tank: 0.1 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 5 with 5N Ca (OH) 2 Circulating fluid volume in culture medium circulation: variable control within the range of 0.25 to 1 (L / min) (200 hours after the start of continuous fermentation: circulating fluid volume 0. 25L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: circulating fluid volume 1 L / min).

具体的には、まず、HI003株を試験管で5mlの乳酸発酵培地で一晩振とう培養し培養液を得た(前々々培養)。得られた培養液を新鮮な乳酸発酵培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃の温度で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図5に示す連続培養装置の1.5Lの乳酸発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度の調整、pHの調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働させ(0.1L/min)、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、乳酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵培養液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−乳酸の製造を行った。また、循環量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。600時間の連続発酵試験を行った結果を表5に示す。循環量を大きくすることで、濾液流量が向上することが明らかとなった。また、循環量ごとのkLaを測定した結果、0.25L/minの運転時にkLaが回分培養時と同じ7.0となった。また、0.5L/minの運転時はkLaが3.1、1.0L/minの運転時はkLaが1.9であった。   Specifically, first, the HI003 strain was shaken and cultured overnight in a 5 ml lactic acid fermentation medium in a test tube to obtain a culture solution (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 100 ml of a fresh lactic acid fermentation medium, and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours in a 500 ml Sakaguchi flask (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L lactic acid fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 5 and the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5 to adjust the aeration amount of the culture reaction tank 1 and the temperature. The culture medium circulation pump 11 was operated (0.1 L / min) and the culture was performed for 24 hours (preculture). Immediately after the completion of the pre-culture, the lactic acid fermentation medium is continuously supplied, and the continuous culture apparatus is continuously cultivated while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth is 2 L, and L-lactic acid is produced by continuous fermentation. It was. The circulation rate was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. Table 5 shows the results of a 600 hour continuous fermentation test. It became clear that the filtrate flow rate was improved by increasing the circulation rate. Moreover, as a result of measuring kLa for every circulation amount, kLa became 7.0 same as the time of batch culture at the time of operation of 0.25 L / min. Further, kLa was 3.1 at the time of operation of 0.5 L / min, and kLa was 1.9 at the time of operation of 1.0 L / min.

Figure 0005659466
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(実施例1) 酵母を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造(その1)
L−乳酸を生産する微生物として、上記の参考例6で造成した酵母HI003株を用い、培地として表3に示す組成の酵母乳酸発酵培地を用い、図1の連続培養装置によりL−乳酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物である乳酸の濃度および残存糖類の定量には、上記の参考例8に示したHPLCを用いた。
(Example 1) Production of L-lactic acid by continuous fermentation using yeast (part 1)
Production of L-lactic acid using the yeast lactic acid fermentation medium having the composition shown in Table 3 as a medium using the yeast HI003 strain prepared in Reference Example 6 as a microorganism producing L-lactic acid, and the continuous culture apparatus of FIG. Went. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The HPLC shown in Reference Example 8 was used for the concentration of lactic acid as a product and the quantification of residual saccharides.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:60平方cm
温度調整:32(℃)
培養反応槽通気量:0.1(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:5N NaOHによりpH5に調整
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 60 square cm
Temperature adjustment: 32 (℃)
Aeration volume of culture reaction tank: 0.1 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: Adjusted to pH 5 with 5N NaOH Circulating fluid volume: Variable control in the range of 0.25 to 1 (L / min) (200 hours after starting continuous fermentation: Circulating fluid volume 0.25 L / min)
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、HI003株を試験管で5mlの酵母乳酸発酵培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮な酵母乳酸発酵培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示す連続培養装置の1.5Lの酵母発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、酵母乳酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵培養液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−乳酸の製造を行った。また、循環量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中のL−乳酸濃度および残存グルコース濃度を測定した。   Specifically, first, the HI003 strain was cultured with shaking in a test tube overnight in 5 ml of yeast lactic acid fermentation medium (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 100 ml of a fresh yeast lactic acid fermentation medium, and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours in a 500 ml Sakaguchi flask (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L yeast fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5, the aeration rate of the culture reaction tank 1 is adjusted, and the temperature Adjustment and pH adjustment were performed, the culture fluid circulation pump 11 was operated (circulating fluid amount: 0.25 L / min), and culture was performed for 24 hours (preculture). Immediately after completion of the pre-culture, the yeast lactic acid fermentation medium is continuously supplied, and the continuous culture apparatus is continuously cultivated while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth is 2 L, thereby producing L-lactic acid by continuous fermentation. went. The circulation rate was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. The L-lactic acid concentration and residual glucose concentration in the filtrate were measured as appropriate.

600時間の連続発酵試験を行った結果を表6に示す。kLaは、回分培養で対糖収率の高かった7.0(設定値)の条件で培養を開始したところ、循環量を大きくすると低下したものの、その減少率は設定値の30%以内に収まっていた。図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定した収率でL−乳酸の連続発酵による製造が可能であった。   Table 6 shows the results of a 600 hour continuous fermentation test. kLa started when the culture was started under the condition of 7.0 (set value), where the yield to sugar was high in batch culture, but decreased when the circulation rate was increased, but the decrease rate was within 30% of the set value. It was. By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, it was possible to produce L-lactic acid by continuous fermentation in a stable yield.

なお、kLaの減少率は、kLaの設定値とある時点でのkLa値との差を当該設定値で除し、その値に100を乗じることで算出する。   The reduction rate of kLa is calculated by dividing the difference between the set value of kLa and the kLa value at a certain point by the set value and multiplying that value by 100.

(実施例2) 酵母を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造(その2)
分離膜として参考例2で作製した多孔性膜、図4に示す分離膜エレメントを構成した以外は実施例1と同様の条件で、L−乳酸連続発酵試験を行った。その結果を表6に示す。kLaは、回分培養で対糖収率の高かった7.0(設定値)の条件で培養を開始したところ、循環量を大きくすると低下したものの、その減少率は設定値の30%以内に収まっていた。図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定した収率でL−乳酸の連続発酵による製造が可能であった。
(実施例3) 酵母を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造(その3)
L−乳酸を生産する微生物として、上記の参考例6で造成した酵母HI003株を用い、培地として表3に示す組成の酵母乳酸発酵培地を用い、図2の連続培養装置によりL−乳酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物である乳酸の濃度および残存糖類の定量には、上記の参考例8に示したHPLCを用いた。
(Example 2) Production of L-lactic acid by continuous fermentation using yeast (part 2)
An L-lactic acid continuous fermentation test was conducted under the same conditions as in Example 1 except that the porous membrane prepared in Reference Example 2 was used as the separation membrane, and the separation membrane element shown in FIG. The results are shown in Table 6. kLa started when the culture was started under the condition of 7.0 (set value), where the yield to sugar was high in batch culture, but decreased when the circulation rate was increased, but the decrease rate was within 30% of the set value. It was. By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, it was possible to produce L-lactic acid by continuous fermentation in a stable yield.
(Example 3) Production of L-lactic acid by continuous fermentation using yeast (part 3)
Production of L-lactic acid using the yeast lactic acid fermentation medium having the composition shown in Table 3 as a culture medium using the yeast HI003 strain prepared in Reference Example 6 as a microorganism producing L-lactic acid, and the continuous culture apparatus of FIG. Went. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The HPLC shown in Reference Example 8 was used for the concentration of lactic acid as a product and the quantification of residual saccharides.

培養条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:60平方cm
温度調整:32(℃)
培養反応槽通気量:0.1(L/min)
培養液循環配管通気量:0.03(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:5N NaOHによりpH5に調整
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 60 square cm
Temperature adjustment: 32 (℃)
Aeration volume of culture reaction tank: 0.1 (L / min)
Aeration volume of culture medium circulation pipe: 0.03 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: Adjusted to pH 5 with 5N NaOH Circulating fluid volume: Variable control in the range of 0.25 to 1 (L / min) (200 hours after starting continuous fermentation: Circulating fluid volume 0.25 L / min)
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、HI003株を試験管で5mlの酵母乳酸発酵培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮な酵母乳酸発酵培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図2に示す連続培養装置の1.5Lの酵母発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、酵母乳酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵培養液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−乳酸の製造を行った。また、循環量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたL−乳酸濃度および残存グルコース濃度を測定した。   Specifically, first, the HI003 strain was cultured with shaking in a test tube overnight in 5 ml of yeast lactic acid fermentation medium (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 100 ml of a fresh yeast lactic acid fermentation medium, and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours in a 500 ml Sakaguchi flask (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L yeast fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 2 and the culture reaction tank 1 is stirred with the attached stirrer 5 to adjust the aeration amount of the culture reaction tank 1 and the temperature. Adjustment and pH adjustment are performed, and the culture solution circulation piping part is aerated so as to have the same aeration amount (volume ratio) as the culture reaction tank, and the culture solution circulation pump 11 is operated (circulation fluid amount: 0.25 L / min). And cultured for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the pre-culture, the yeast lactic acid fermentation medium is continuously supplied, and the continuous culture apparatus is continuously cultivated while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth is 2 L, thereby producing L-lactic acid by continuous fermentation. went. The circulation rate was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. The produced L-lactic acid concentration and residual glucose concentration in the filtrate were measured as appropriate.

600時間の連続発酵試験を行った結果を表6に示す。kLaは、回分培養で対糖収率の高かった7.0(設定値)の条件で培養を開始したところ、循環量を大きくしてもほぼ一定であり、その減少率は設定値の30%以内に収まっていた。図2に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、高収率で安定したL−乳酸の連続発酵による製造が可能であった。   Table 6 shows the results of a 600 hour continuous fermentation test. kLa was cultured under the condition of 7.0 (set value), where the yield to sugar was high in batch culture, and was almost constant even when the circulation rate was increased, and the rate of decrease was 30% of the set value. Was within. According to the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 2, stable production of L-lactic acid at a high yield was possible.

(比較例4) 酵母を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造(その4)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用いた以外は実施例1と同様に、L−乳酸連続発酵試験を行った。適宜、濾液中のL−乳酸濃度および残存グルコース濃度を測定した。また、該L−乳酸およびグルコース濃度から算出された該L−乳酸対糖収率を表6に示した。kLaは、回分培養で対糖収率の高かった7.0(設定値)の条件で培養を開始したところ、循環量を大きくすると低下し、その減少率は設定値の30%以上であった。
Comparative Example 4 Production of L-lactic acid by continuous fermentation using yeast (part 4)
An L-lactic acid continuous fermentation test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the continuous culture apparatus of FIG. 5 in which the circulation port of the culture solution circulation pipe was opened at a position not immersed in the culture solution in the culture reaction tank was used. . The L-lactic acid concentration and residual glucose concentration in the filtrate were measured as appropriate. Further, Table 6 shows the yield of L-lactic acid versus sugar calculated from the L-lactic acid and glucose concentrations. kLa decreased when the amount of circulation was increased when the culture was started under the condition of 7.0 (set value), which yielded high sugar yield in batch culture, and the decrease rate was 30% or more of the set value. .

(比較例5) 酵母を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造(その5)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用いた以外は実施例2と同様に行った。その結果を表6に示した。kLaは、回分培養で対糖収率の高かった7.0(設定値)の条件で培養を開始したところ、循環量を大きくすると低下し、その減少率は設定値の30%以上であった。
(Comparative Example 5) Production of L-lactic acid by continuous fermentation using yeast (part 5)
It was carried out in the same manner as in Example 2 except that the continuous culture apparatus of FIG. 5 in which the circulation port of the culture solution circulation pipe was opened at a position not immersed in the culture solution in the culture reaction tank. The results are shown in Table 6. kLa decreased when the amount of circulation was increased when the culture was started under the condition of 7.0 (set value), which yielded high sugar yield in batch culture, and the decrease rate was 30% or more of the set value. .

Figure 0005659466
Figure 0005659466

表6に示した結果(比較例4および比較例5)を見ると、培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している連続培養装置(図5)で循環量を変化させ培養を行うと、循環量を大きくするほど連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下してしまった。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。一方、培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬している位置に開口している連続培養装置(図1および図2)では、循環量を変化させても連続培養成績の一つである対糖収率が変化せず安定に長期間運転可能であった。さらに、図2の連続培養装置を用いて、培養液循環配管部分に培養反応槽内と同じ体積比で通気を行うことで、より高収率で安定に長期間培養が可能であった。   Looking at the results shown in Table 6 (Comparative Example 4 and Comparative Example 5), the continuous culture apparatus (FIG. 5) in which the circulation port of the culture solution circulation pipe is opened at a position not immersed in the culture solution in the culture reaction tank. When culturing was carried out while changing the amount of circulation, the yield to sugar, which is one of the continuous culture results, changed and decreased as the amount of circulation increased. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG. On the other hand, in the continuous culture apparatus (FIGS. 1 and 2) in which the circulation port of the culture solution circulation pipe is opened at a position where it is immersed in the culture solution in the culture reaction tank, the continuous culture results can be obtained even if the circulation rate is changed. It was possible to operate stably for a long time without changing the yield to sugar. Furthermore, by using the continuous culture apparatus of FIG. 2 to ventilate the culture solution circulation piping portion at the same volume ratio as in the culture reaction tank, it was possible to perform culture for a long period of time with a higher yield.

(実施例4) 連続発酵によるエタノールの製造(その1)
エタノールを生産する微生物としてNBRC10505株を用い、培地として表7に示す組成のエタノール発酵培地を用い、図1の連続培養装置によりエタノールの製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物であるエタノールの濃度の評価には、ガスクロマトグラフ法により定量した。Shimadzu GC-2010キャピラリーGC TC-1(GL science) 15 meter L.*0.53 mm I.D., df1.5 μmを用いて、水素炎イオン化検出器により検出・算出して、評価した。残存糖類の定量には、上記の参考例8に示したHPLCを用いた。
(Example 4) Production of ethanol by continuous fermentation (part 1)
The NBRC10505 strain was used as the microorganism producing ethanol, and the ethanol fermentation medium having the composition shown in Table 7 was used as the medium, and ethanol was produced using the continuous culture apparatus shown in FIG. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The concentration of ethanol as a product was evaluated by gas chromatography. Shimadzu GC-2010 Capillary GC TC-1 (GL science) 15 meter L. * 0.53 mm ID, df1.5 μm was used to detect and calculate with a flame ionization detector and evaluated. The HPLC shown in Reference Example 8 was used for quantification of the residual saccharide.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:32(℃)
培養反応槽通気量:0.1(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:5N NaOHによりpH5に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 32 (℃)
Aeration volume of culture reaction tank: 0.1 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 5 with 5N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、NBRC10505株を試験管で5mlのエタノール発酵培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮なエタノール発酵培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示す連続培養装置の1.5Lのエタノール発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、エタノール発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵培養液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるエタノールの製造を行った。また、還流量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたエタノール濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表8に示す。   Specifically, first, the NBRC10505 strain was cultured with shaking in a 5 ml ethanol fermentation medium overnight in a test tube (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 100 ml of a fresh ethanol fermentation medium, and cultured with shaking in a 500 ml Sakaguchi flask at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L ethanol fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 1 and the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5 to adjust the aeration amount of the culture reaction tank 1 and the temperature. Adjustment and pH adjustment were performed, the culture fluid circulation pump 11 was operated (circulating fluid amount: 0.25 L / min), and culture was performed for 24 hours (preculture). Immediately after completion of the preculture, the ethanol fermentation medium was continuously supplied, and the culture was continuously performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus was 2 L, and ethanol was produced by continuous fermentation. The reflux amount was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 8 shows the results of measuring the ethanol concentration and residual glucose concentration produced in the filtrate as appropriate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したエタノールの連続発酵による製造が可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, stable production of ethanol by continuous fermentation was possible.

(実施例5) 連続発酵によるエタノールの製造(その2)
エタノールを生産する微生物としてNBRC10505株を用い、培地として表7に示す組成のエタノール発酵培地を用い、図2の連続培養装置によりエタノールの製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物であるエタノールの濃度の評価には、ガスクロマトグラフ法により定量した。残存糖類の定量には、上記の参考例8に示したHPLCを用いた。
(Example 5) Production of ethanol by continuous fermentation (part 2)
NBRC10505 strain was used as a microorganism producing ethanol, and an ethanol fermentation medium having the composition shown in Table 7 was used as a medium, and ethanol was produced using the continuous culture apparatus shown in FIG. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The concentration of ethanol as a product was evaluated by gas chromatography. The HPLC shown in Reference Example 8 was used for quantification of the residual saccharide.

培養条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:32(℃)
培養反応槽通気量:0.1(L/min)
培養液循環配管通気量:0.03(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:5N NaOHによりpH5に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 32 (℃)
Aeration volume of culture reaction tank: 0.1 (L / min)
Aeration volume of culture medium circulation pipe: 0.03 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 5 with 5N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、NBRC10505株を試験管で5mlのエタノール発酵培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮なエタノール発酵培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図2に示す連続培養装置の1.5Lのエタノール発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、エタノール発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵培養液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるエタノールの製造を行った。また、還流量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。その結果を表8に示す。   Specifically, first, the NBRC10505 strain was cultured with shaking in a 5 ml ethanol fermentation medium overnight in a test tube (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 100 ml of a fresh ethanol fermentation medium, and cultured with shaking in a 500 ml Sakaguchi flask at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L ethanol fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 2 and the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5 to adjust the aeration amount of the culture reaction tank 1 and the temperature. Adjustment and pH adjustment are performed, and the culture solution circulation piping part is aerated so as to have the same aeration amount (volume ratio) as the culture reaction tank, and the culture solution circulation pump 11 is operated (circulation fluid amount: 0.25 L / min). And cultured for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the preculture, the ethanol fermentation medium was continuously supplied, and the culture was continuously performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus was 2 L, and ethanol was produced by continuous fermentation. The reflux amount was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. The results are shown in Table 8.

図2に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したエタノールの連続発酵による製造が可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 2, stable production of ethanol by continuous fermentation was possible.

(比較例6) 連続発酵によるエタノールの製造(その3)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用い、それ以外は実施例4と同様に行った。
(Comparative Example 6) Production of ethanol by continuous fermentation (part 3)
The same procedure as in Example 4 was performed except that the continuous culture apparatus of FIG. 5 was used in which the reflux port of the culture solution circulation pipe was opened at a position where it was not immersed in the culture solution in the culture reaction tank.

結果を表8に示すが、循環量を変化させることで連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下してしまった。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。   The results are shown in Table 8, and the yield to sugar, which is one of the continuous culture results, was changed and decreased by changing the circulation amount. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

図1および図2に示す発酵装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、循環量が変化しても連続培養成績が変化せず安定に長期間運転可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the fermentation apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, the continuous culture results did not change even if the circulation amount was changed, and it was possible to operate stably for a long time.

(実施例6) 連続発酵によるピルビン酸の製造(その1)
ピルビン酸を生産する微生物としてトルロプシス・グラブラータP120−5a株(FERM P−16745)を用い、培地として表9に示す組成のピルビン酸発酵培地を用い、図1の連続培養装置によりピルビン酸の製造を行った。該培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
(Example 6) Production of pyruvic acid by continuous fermentation (part 1)
The production of pyruvic acid is performed using the continuous culture apparatus of FIG. 1, using Toluropsis glabrata strain P120-5a (FERM P-16745) as the microorganism producing pyruvic acid, and using the pyruvic acid fermentation medium having the composition shown in Table 9 as the medium. went. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

生産物であるピルビン酸の濃度は、下記に示す条件でHPLC法により測定した。また、残存糖類の定量には、上記の参考例8に示したHPLCを用いた。   The concentration of pyruvic acid as a product was measured by the HPLC method under the following conditions. Further, the HPLC shown in Reference Example 8 was used for quantification of the residual saccharide.

カラム:Shim-Pack SPR-H(島津社製)
移動相:5mM p−トルエンスルホン酸(流速0.8mL/min)
反応液:5mM p−トルエンスルホン酸、20mM ビストリス、0.1mM EDTA・2Na(流速0.8mL/min)
検出方法:電気伝導度
温度:45℃。
Column: Shim-Pack SPR-H (manufactured by Shimadzu Corporation)
Mobile phase: 5 mM p-toluenesulfonic acid (flow rate 0.8 mL / min)
Reaction solution: 5 mM p-toluenesulfonic acid, 20 mM Bistris, 0.1 mM EDTA · 2Na (flow rate 0.8 mL / min)
Detection method: electrical conductivity Temperature: 45 ° C.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:30(℃)
培養反応槽通気量:1.5(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:4N NaOHによりpH5.5に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 30 (° C)
Aeration volume of culture reaction tank: 1.5 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 5.5 with 4N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、P120−5a株を試験管で5mlのピルビン酸発酵培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮なピルビン酸発酵培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示す連続培養装置の1.5Lのピルビン酸発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、ピルビン酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵培養液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるピルビン酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたピルビン酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表10に示す。   Specifically, first, the P120-5a strain was cultured with shaking in a 5 ml pyruvic acid fermentation medium overnight in a test tube (pre-culture). The obtained culture broth was inoculated into 100 ml of a fresh pyruvate fermentation medium, and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours in a 500 ml Sakaguchi flask (pre-culture). Before inoculation of the culture solution into 1.5 L pyruvic acid fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5, and the aeration amount of the culture reaction tank 1 is adjusted. Temperature adjustment and pH adjustment were performed, the culture solution circulation pump 11 was operated (circulation solution amount: 0.25 L / min), and culture was performed for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the pre-culture, the pyruvic acid fermentation medium is continuously supplied, and the continuous culture is performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture device is 2 L. It was. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 10 shows the results of appropriately measuring the concentration of pyruvic acid produced and the residual glucose concentration in the filtrate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したピルビン酸の連続発酵による製造が可能であった。
(実施例7) 連続発酵によるピルビン酸の製造(その2)
ピルビン酸を生産する微生物としてトルロプシス・グラブラータP120−5a株(FERM P−16745)を用い、培地として表9に示す組成のピルビン酸発酵培地を用い、図2の連続培養装置によりピルビン酸の製造を行った。該培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, stable production of pyruvic acid by continuous fermentation was possible.
(Example 7) Production of pyruvic acid by continuous fermentation (part 2)
The production of pyruvic acid is performed using the continuous culture apparatus of FIG. 2, using Toluropsis glabrata strain P120-5a (FERM P-16745) as the microorganism producing pyruvic acid, and using the pyruvic acid fermentation medium having the composition shown in Table 9 as the medium. went. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

生産物であるピルビン酸の濃度は、下記に示す条件でHPLC法により測定した。また、残存糖類の定量には、上記の参考例8に示したHPLCを用いた。   The concentration of pyruvic acid as a product was measured by the HPLC method under the following conditions. Further, the HPLC shown in Reference Example 8 was used for quantification of the residual saccharide.

カラム:Shim-Pack SPR-H(島津社製)
移動相:5mM p−トルエンスルホン酸(流速0.8mL/min)
反応液:5mM p−トルエンスルホン酸、20mM ビストリス、0.1mM EDTA・2Na(流速0.8mL/min)
検出方法:電気伝導度
温度:45℃。
Column: Shim-Pack SPR-H (manufactured by Shimadzu Corporation)
Mobile phase: 5 mM p-toluenesulfonic acid (flow rate 0.8 mL / min)
Reaction solution: 5 mM p-toluenesulfonic acid, 20 mM Bistris, 0.1 mM EDTA · 2Na (flow rate 0.8 mL / min)
Detection method: electrical conductivity Temperature: 45 ° C.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:30(℃)
培養反応槽通気量:1.5(L/min)
培養液循環配管通気量:0.5(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:4N NaOHによりpH5.5に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 30 (° C)
Aeration volume of culture reaction tank: 1.5 (L / min)
Aeration volume of culture solution circulation pipe: 0.5 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 5.5 with 4N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、P120−5a株を試験管で5mlのピルビン酸発酵培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮なピルビン酸発酵培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図2に示す連続培養装置の1.5Lのピルビン酸発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、ピルビン酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵培養液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるピルビン酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたピルビン酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表10に示す。   Specifically, first, the P120-5a strain was cultured with shaking in a 5 ml pyruvic acid fermentation medium overnight in a test tube (pre-culture). The obtained culture broth was inoculated into 100 ml of a fresh pyruvate fermentation medium, and cultured with shaking at 30 ° C. for 24 hours in a 500 ml Sakaguchi flask (pre-culture). The incubating medium is inoculated into a 1.5 L pyruvic acid fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 2, the culture reaction tank 1 is stirred with the attached stirrer 5, and the aeration rate of the culture reaction tank 1 is adjusted. Temperature adjustment and pH adjustment are performed, and the culture solution circulation piping part is aerated so as to have the same aeration amount (volume ratio) as the culture reaction tank, and the culture solution circulation pump 11 is operated (circulation fluid amount: 0.25 L / min) for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the pre-culture, the pyruvic acid fermentation medium is continuously supplied, and the continuous culture is performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture device is 2 L. It was. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 10 shows the results of appropriately measuring the concentration of pyruvic acid produced and the residual glucose concentration in the filtrate.

図2に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したピルビン酸の連続発酵による製造が可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 2, stable production of pyruvic acid by continuous fermentation was possible.

(比較例7) 連続発酵によるピルビン酸の製造(その3)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用い、それ以外は実施例6と同様に行った。
(Comparative Example 7) Production of pyruvic acid by continuous fermentation (part 3)
The same procedure as in Example 6 was performed except that the continuous culture apparatus of FIG. 5 in which the circulation port of the culture solution circulation pipe was opened at a position where it was not immersed in the culture solution in the culture reaction tank.

結果を表10に示すが、循環量を変化させることで連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下してしまった。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。   The results are shown in Table 10. The yield to sugar, which is one of the continuous culture results, was changed and decreased by changing the circulation amount. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

図1および図2に示す発酵装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、循環量が変化しても連続培養成績が変化せず安定に長期間運転可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the fermentation apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, the continuous culture results did not change even if the circulation amount was changed, and it was possible to operate stably for a long time.

(実施例8) 連続発酵によるコハク酸の連続製造(その1)
コハク酸を生産する微生物として、アナエロビオスピリラム サクシニシプロデュセンス(Anaerobiospirillum succiniciproducens)ATCC53488株を用い、培地として表11に示す組成のコハク酸発酵培地を用い、図1に示す連続培養装置によりコハク酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した
(Example 8) Continuous production of succinic acid by continuous fermentation (part 1)
As a microorganism for producing succinic acid, Anaerobiospirillum succiniciproducens ATCC53488 strain is used, and a succinic acid fermentation medium having the composition shown in Table 11 is used as a medium, and succinic acid is produced by a continuous culture apparatus shown in FIG. Was manufactured. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

コハク酸の製造におけるコハク酸およびグルコースは、特に断らない限り、以下の方法で測定した。   Unless otherwise specified, succinic acid and glucose in the production of succinic acid were measured by the following methods.

コハク酸は、培養液の遠心上清について、HPLC(島津 LC10A、RIモニター:RID-10A、カラム:アミネックスHPX-87H)で分析した。カラム温度は50℃、0.01N HSOでカラムを平衡化した後、サンプルをインジェクションし、0.01N HSOで溶出して分析を行った。グルコースは、グルコースセンサー(BF−4、王子計測機器)を用いて測定した。 Succinic acid was analyzed by HPLC (Shimadzu LC10A, RI monitor: RID-10A, column: Aminex HPX-87H) for the supernatant of the culture broth. The column temperature was 50 ° C. and the column was equilibrated with 0.01N H 2 SO 4 , and then the sample was injected and analyzed by eluting with 0.01N H 2 SO 4 . Glucose was measured using a glucose sensor (BF-4, Oji Scientific Instruments).

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:39(℃)
培養反応槽CO通気量:10(mL/min)
通気量:1(mL/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:2M NaCOでpH6.4に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 39 (℃)
Culture reactor CO 2 aeration rate: 10 (mL / min)
O 2 ventilation rate: 1 (mL / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 6.4 with 2M Na 2 CO 3 Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、発酵培地を125mL容三角フラスコに入れ加熱滅菌し、その後、嫌気グローブボックス内で、30mM NaCO 1mLと180mM HSO 0.15mLを加え、さらに、0.25g/L システイン・HCl、0.25g/L NaSからなる還元溶液0.5mLを加えた後、ATCC53488株を接種し、39℃で一晩静置培養した(前々培養)。その後、図1に示す連続培養装置の1.5Lのコハク酸発酵培地に、0.25g/L システイン・HCl、0.25g/L NaS・9HOからなる還元溶液5mLを加えた後、前々培養液50mLを植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。 Specifically, first, the fermentation medium is put in a 125 mL Erlenmeyer flask and sterilized by heating. Then, 1 mL of 30 mM Na 2 CO 3 and 0.15 mL of 180 mM H 2 SO 4 are added in an anaerobic glove box, and further 0.1. After adding 0.5 mL of a reducing solution consisting of 25 g / L cysteine · HCl and 0.25 g / L Na 2 S, the strain ATCC53488 was inoculated and left to stand overnight at 39 ° C. (pre-culture). Thereafter, after adding 5 mL of a reducing solution composed of 0.25 g / L cysteine · HCl and 0.25 g / L Na 2 S · 9H 2 O to 1.5 L of succinic acid fermentation medium in the continuous culture apparatus shown in FIG. Before inoculation of 50 mL of the culture solution, the culture reaction tank 1 is agitated by the attached agitator 5, the aeration amount of the culture reaction tank 1 is adjusted, the temperature is adjusted, and the pH is adjusted, and the culture solution circulation pump 11 is operated ( Circulating fluid amount: 0.25 L / min), and cultured for 24 hours (pre-culture).

前培養完了後直ちに、コハク酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるよう濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるコハク酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたコハク酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表12に示す。   Immediately after completion of the pre-culture, the succinic acid fermentation medium was continuously supplied, and the continuous culture was performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus was 2 L, and succinic acid was produced by continuous fermentation. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 12 shows the results of measuring the succinic acid concentration and residual glucose concentration produced in the filtrate as appropriate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したコハク酸の連続発酵による製造が可能であった。   Stable production of succinic acid by continuous fermentation was possible by the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG.

(実施例9) 連続発酵によるコハク酸の連続製造(その2)
コハク酸を生産する微生物として、アナエロビオスピリラム サクシニシプロデュセンス(Anaerobiospirillum succiniciproducens)ATCC53488株を用い、培地として表12に示す組成のコハク酸発酵培地を用い、図2に示す連続培養装置によりコハク酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
(Example 9) Continuous production of succinic acid by continuous fermentation (part 2)
As a microorganism for producing succinic acid, Anaerobiospirillum succiniciproducens ATCC53488 strain is used, and a succinic acid fermentation medium having the composition shown in Table 12 is used as a medium, and succinic acid is produced by a continuous culture apparatus shown in FIG. Was manufactured. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

コハク酸の製造におけるコハク酸およびグルコースは、特に断らない限り、以下の方法で測定した。   Unless otherwise specified, succinic acid and glucose in the production of succinic acid were measured by the following methods.

コハク酸は、培養液の遠心上清について、HPLC(島津 LC10A、RIモニター:RID-10A、カラム:アミネックスHPX-87H)で分析した。カラム温度は50℃、0.01N HSOでカラムを平衡化した後、サンプルをインジェクションし、0.01N HSOで溶出して分析を行った。グルコースは、グルコースセンサー(BF−4、王子計測機器)を用いて測定した。 Succinic acid was analyzed by HPLC (Shimadzu LC10A, RI monitor: RID-10A, column: Aminex HPX-87H) for the supernatant of the culture broth. The column temperature was 50 ° C. and the column was equilibrated with 0.01N H 2 SO 4 , and then the sample was injected and analyzed by eluting with 0.01N H 2 SO 4 . Glucose was measured using a glucose sensor (BF-4, Oji Scientific Instruments).

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:39(℃)
培養反応槽CO通気量:10(mL/min)
通気量:1(mL/min)
培養液循環配管通気量:0.03(mL/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:2M NaCOでpH6.4に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 39 (℃)
Culture reactor CO 2 aeration rate: 10 (mL / min)
O 2 ventilation rate: 1 (mL / min)
Aeration volume of culture solution circulation pipe: 0.03 (mL / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 6.4 with 2M Na 2 CO 3 Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、発酵培地を125mL容三角フラスコに入れ加熱滅菌し、その後、嫌気グローブボックス内で、30mM NaCO1mLと180mM HSO 0.15mLを加え、さらに、0.25g/L システイン・HCl、0.25g/L NaSからなる還元溶液0.5mLを加えた後、ATCC53488株を接種し、39℃で一晩静置培養した(前々培養)。 Specifically, first, the fermentation medium is put in a 125 mL Erlenmeyer flask and sterilized by heating. Then, 1 mL of 30 mM Na 2 CO 3 and 0.15 mL of 180 mM H 2 SO 4 are added in an anaerobic glove box, and further 0.1. After adding 0.5 mL of a reducing solution consisting of 25 g / L cysteine · HCl and 0.25 g / L Na 2 S, the strain ATCC53488 was inoculated and left to stand overnight at 39 ° C. (pre-culture).

その後、図2に示す連続培養装置の1.5Lのコハク酸発酵培地に、0.25g/L システイン・HCl、0.25g/L NaS・9HOからなる還元溶液5mLを加えた後、前々培養液50mLを植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。 Then, after adding 5 mL of a reducing solution consisting of 0.25 g / L cysteine · HCl and 0.25 g / L Na 2 S · 9H 2 O to 1.5 L of succinic acid fermentation medium in the continuous culture apparatus shown in FIG. Before inoculation of 50 mL of the culture solution, the culture reaction tank 1 is agitated by the attached agitator 5, the aeration amount of the culture reaction tank 1 is adjusted, the temperature is adjusted, and the pH is adjusted. Aeration was performed so that the aeration volume (volume ratio) was the same as that in the culture reaction tank, the culture medium circulation pump 11 was operated (circulation volume: 0.25 L / min), and culture was performed for 24 hours (preculture).

前培養完了後直ちに、コハク酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるよう濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるコハク酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたコハク酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表12に示す。   Immediately after completion of the pre-culture, the succinic acid fermentation medium was continuously supplied, and the continuous culture was performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus was 2 L, and succinic acid was produced by continuous fermentation. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 12 shows the results of measuring the succinic acid concentration and residual glucose concentration produced in the filtrate as appropriate.

図2に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したコハク酸の連続発酵による製造が可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 2, stable production of succinic acid by continuous fermentation was possible.

(比較例8) 連続発酵によるコハク酸の製造(その3)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用い、それ以外は実施例8と同様に行った。
(Comparative Example 8) Production of succinic acid by continuous fermentation (part 3)
The same procedure as in Example 8 was performed, except that the continuous culture apparatus of FIG. 5 was used in which the circulation port of the culture solution circulation pipe was opened in a position where the culture reaction vessel was not immersed in the culture solution.

結果を表12に示すが、循環量を変化させることで連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下してしまった。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。   The results are shown in Table 12, and the yield to sugar, which is one of the continuous culture results, was changed and decreased by changing the circulation amount. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

図1および図2に示す発酵装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、循環量が変化しても連続培養成績が変化せず安定に長期間運転可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the fermentation apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, the continuous culture results did not change even if the circulation amount was changed, and it was possible to operate stably for a long time.

(実施例10) 連続発酵による1,3−プロパンジオールの製造(その1)
1,3−プロパンジオールを生産する微生物としてクレブシエラ・ニューモニアエATCC 25955株を用い、培地として表13に示す組成の1,3−プロパンジオール生産培地を用い、図1の連続培養装置により1,3−プロパンジオールの製造を行った。培地は、高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
(Example 10) Production of 1,3-propanediol by continuous fermentation (part 1)
As a microorganism producing 1,3-propanediol, Klebsiella pneumoniae ATCC 25955 strain is used, and a 1,3-propanediol production medium having the composition shown in Table 13 is used as a medium. Propanediol was produced. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

生産物である1,3−プロパンジオールの測定は、以下のように行った。1.0mLの培養上澄み液に30μLの濃(70%v/v)過塩素酸を加え、混合の後、試料を凍結乾燥した。ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド:ピリジンの1:1混合物(300μL)を凍結乾燥された材料に加え、激しく混合し、65℃において1時間置いた。遠心により不溶性材料を除いて試料を透明にした。得られる液体は2相に分かれ、その上相を分析に用いた。試料をDB−5カラム(48m、内径0.25mm、フィルム厚さ0.25μm;J&W Scientificから)上でクロマトグラフィーにより分析した。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(和光純薬)を用いた。   The measurement of 1,3-propanediol as a product was performed as follows. 30 μL of concentrated (70% v / v) perchloric acid was added to 1.0 mL of the culture supernatant, and after mixing, the sample was lyophilized. A 1: 1 mixture of bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide: pyridine (300 μL) was added to the lyophilized material, mixed vigorously and placed at 65 ° C. for 1 hour. The sample was clarified by removing insoluble material by centrifugation. The resulting liquid was divided into two phases, and the upper phase was used for analysis. Samples were analyzed by chromatography on a DB-5 column (48 m, ID 0.25 mm, film thickness 0.25 μm; from J & W Scientific). In addition, glucose test Wako C (Wako Pure Chemical Industries) was used for measuring the glucose concentration.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:37(℃)
培養反応槽N通気量:0.6(L/min)
通気量:0.05(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:5N NaOHによりpH7.0に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 37 (℃)
Culture reactor N 2 aeration rate: 0.6 (L / min)
O 2 ventilation rate: 0.05 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: pH 7.0 adjusted with 5N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、クレブシエラ・ニューモニアエATCC 25955株を試験管で5mlの1,3−プロパンジオール生産培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮な1,3−プロパンジオール生産培地50mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示した連続培養装置の1.5Lの1,3−プロパンジオール生産培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、1,3−プロパンジオール生産培地(グリセロール濃度は100g/L)の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるよう濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵による1,3−プロパンジオールの製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産された1,3−プロパンジオール濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表14に示す。   Specifically, first, Klebsiella pneumoniae ATCC 25955 strain was cultured overnight in a test tube with 5 ml of 1,3-propanediol production medium (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 50 ml of a fresh 1,3-propanediol production medium, and cultured with shaking in a 500 ml Sakaguchi flask at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The culture solution was inoculated in a 1.5 L 1,3-propanediol production medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 1 and the culture reaction tank 1 was stirred with the attached stirrer 5. Aeration volume adjustment, temperature adjustment and pH adjustment were performed, the culture fluid circulation pump 11 was operated (circulation fluid volume: 0.25 L / min), and culture was performed for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the preculture, 1,3-propanediol production medium (glycerol concentration is 100 g / L) is continuously supplied, and continuous culture is performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus becomes 2 L. Then, 1,3-propanediol was produced by continuous fermentation. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 14 shows the results of measurement of the produced 1,3-propanediol concentration and residual glucose concentration in the filtrate as appropriate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定した1,3−プロパンジオールの連続発酵による製造が可能であった。   A stable production of 1,3-propanediol by continuous fermentation was possible by the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG.

(実施例11) 連続発酵による1,3−プロパンジオールの製造(その2)
1,3−プロパンジオールを生産する微生物としてクレブシエラ・ニューモニアエATCC 25955株を用い、培地として表13に示す組成の1,3−プロパンジオール生産培地を用い、図2の連続培養装置により1,3−プロパンジオールの製造を行った。培地は、高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
(Example 11) Production of 1,3-propanediol by continuous fermentation (part 2)
As a microorganism producing 1,3-propanediol, Klebsiella pneumoniae ATCC 25955 strain is used, and a 1,3-propanediol production medium having the composition shown in Table 13 is used as a medium. Propanediol was produced. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

生産物である1,3−プロパンジオールの測定は、以下のように行った。1.0mLの培養上澄み液に30μLの濃(70%v/v)過塩素酸を加え、混合の後、試料を凍結乾燥した。ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド:ピリジンの1:1混合物(300μL)を凍結乾燥された材料に加え、激しく混合し、65℃において1時間置いた。遠心により不溶性材料を除いて試料を透明にした。得られる液体は2相に分かれ、その上相を分析に用いた。試料をDB−5カラム(48m、内径0.25mm、フィルム厚さ0.25μm;J&W Scientificから)上でクロマトグラフィーにより分析した。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(和光純薬)を用いた。   The measurement of 1,3-propanediol as a product was performed as follows. 30 μL of concentrated (70% v / v) perchloric acid was added to 1.0 mL of the culture supernatant, and after mixing, the sample was lyophilized. A 1: 1 mixture of bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide: pyridine (300 μL) was added to the lyophilized material, mixed vigorously and placed at 65 ° C. for 1 hour. The sample was clarified by removing insoluble material by centrifugation. The resulting liquid was divided into two phases, and the upper phase was used for analysis. Samples were analyzed by chromatography on a DB-5 column (48 m, ID 0.25 mm, film thickness 0.25 μm; from J & W Scientific). In addition, glucose test Wako C (Wako Pure Chemical Industries) was used for measuring the glucose concentration.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:37(℃)
培養反応槽N通気量:0.6(L/min)
通気量:0.05(L/min)
培養液循環配管通気量:0.017L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:5N NaOHによりpH7.0に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 37 (℃)
Culture reactor N 2 aeration rate: 0.6 (L / min)
O 2 ventilation rate: 0.05 (L / min)
Culture solution circulation pipe aeration rate: 0.017 L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: pH 7.0 adjusted with 5N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、クレブシエラ・ニューモニアエATCC 25955株を試験管で5mlの1,3−プロパンジオール生産培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮な1,3−プロパンジオール生産培地50mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示した連続培養装置の1.5Lの1,3−プロパンジオール生産培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、1,3−プロパンジオール生産培地(グリセロール濃度は100g/L)の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるよう濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵による1,3−プロパンジオールの製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産された1,3−プロパンジオール濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表14に示す。   Specifically, first, Klebsiella pneumoniae ATCC 25955 strain was cultured overnight in a test tube with 5 ml of 1,3-propanediol production medium (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 50 ml of a fresh 1,3-propanediol production medium, and cultured with shaking in a 500 ml Sakaguchi flask at 30 ° C. for 24 hours (pre-culture). The culture solution was inoculated in a 1.5 L 1,3-propanediol production medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 1 and the culture reaction tank 1 was stirred with the attached stirrer 5. Adjust the aeration volume, adjust the temperature, adjust the pH, and ventilate the culture fluid circulation piping to the same aeration volume (volume ratio) as the culture reaction tank, and operate the culture fluid circulation pump 11 (circulation fluid volume) : 0.25 L / min) and cultured for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the preculture, 1,3-propanediol production medium (glycerol concentration is 100 g / L) is continuously supplied, and continuous culture is performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus becomes 2 L. Then, 1,3-propanediol was produced by continuous fermentation. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 14 shows the results of measurement of the produced 1,3-propanediol concentration and residual glucose concentration in the filtrate as appropriate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定した1,3−プロパンジオールの連続発酵による製造が可能であった。   A stable production of 1,3-propanediol by continuous fermentation was possible by the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG.

(比較例9) 連続発酵による1,3−プロパンジオールの製造(その3)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用い、それ以外は実施例10と同様に行った。
(Comparative Example 9) Production of 1,3-propanediol by continuous fermentation (part 3)
The same procedure as in Example 10 was performed except that the continuous culture apparatus of FIG. 5 was used in which the reflux port of the culture solution circulation pipe was opened at a position where it was not immersed in the culture solution in the culture reaction tank.

結果を表14に示すが、循環量を変化させることで連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下した。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。   The results are shown in Table 14, and the sugar yield, which is one of the continuous culture results, was changed and decreased by changing the circulating amount. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

図1および図2に示す発酵装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、循環量が変化しても連続培養成績が変化せず安定に長期間運転可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the fermentation apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, the continuous culture results did not change even if the circulation amount was changed, and it was possible to operate stably for a long time.

(実施例12) 連続発酵によるイタコン酸の製造(その1)
イタコン酸を生産する微生物としてアスペルギルス テレウス(A.terreus)ATCC10020株を用い、培地として表15に示す組成のイタコン酸発酵培地を用い、図1に示す連続培養装置によりイタコン酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌処理(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物であるイタコン酸の濃度は、コッペシャール(Koppeshaar)の方法(共立出版、微生物光学講座第5巻「カビの利用工業」p72−73、昭和31年発行)の方法で測定した。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(和光純薬)を用いた。
(Example 12) Production of itaconic acid by continuous fermentation (part 1)
Itaconic acid was produced by the continuous culture apparatus shown in FIG. 1 using Aspergillus terreus ATCC 10020 strain as a microorganism producing itaconic acid and using an itaconic acid fermentation medium having the composition shown in Table 15 as a medium. The medium was used after high-pressure steam sterilization (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The concentration of the product itaconic acid was measured by the method of Koppeshaar (Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., Microbiological Optics Course Vol. 5, “Must Utilization Industry” p72-73, published in 1951). Moreover, glucose test Wako C (Wako Pure Chemical Industries) was used for the measurement of glucose concentration.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:35(℃)
培養反応槽通気量:1.5(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:4N NaOHによりpH5.0に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 35 (℃)
Aeration volume of culture reaction tank: 1.5 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 5.0 with 4N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、アスペルギルス テレウスATCC10020株を、試験管で表15に示す5mlの前培養培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮な前培養培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで48時間、35℃の温度で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示す連続培養装置の1.5Lの連続・回分発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、イタコン酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるイタコン酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたイタコン酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表16に示す。   Specifically, first, the Aspergillus terreus ATCC 10020 strain was cultured in a test tube with shaking overnight in 5 ml of the preculture medium shown in Table 15 (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 100 ml of a fresh preculture medium, and cultured with shaking in a 500 ml Sakaguchi flask at a temperature of 35 ° C. for 48 hours (pre-culture). Pre-culture medium is inoculated into a 1.5 L continuous / batch fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, the culture reaction tank 1 is stirred with the attached stirrer 5, and the aeration volume of the culture reaction tank 1 is adjusted. Then, temperature adjustment and pH adjustment were performed, and the culture solution circulation pump 11 was operated (circulation solution amount: 0.25 L / min), and cultured for 24 hours (pre-culture). Immediately after the completion of the pre-culture, the itaconic acid fermentation medium was continuously supplied, and the continuous flow was controlled while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus was 2 L, and itaconic acid was produced by continuous fermentation. . The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 16 shows the results of appropriately measuring the concentration of itaconic acid produced and the residual glucose concentration in the filtrate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したイタコン酸の連続発酵による製造が可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, stable production of itaconic acid by continuous fermentation was possible.

(実施例13) 連続発酵によるイタコン酸の製造(その2)
イタコン酸を生産する微生物としてアスペルギルス テレウス(A.terreus)ATCC10020株を用い、培地として表15に示す組成のイタコン酸発酵培地を用い、図2に示す連続培養装置によりイタコン酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌処理(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
(Example 13) Production of itaconic acid by continuous fermentation (part 2)
Itaconic acid was produced by the continuous culture apparatus shown in FIG. 2 using Aspergillus terreus ATCC 10020 strain as a microorganism producing itaconic acid and using an itaconic acid fermentation medium having the composition shown in Table 15 as a medium. The medium was used after high-pressure steam sterilization (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

生産物であるイタコン酸の濃度は、コッペシャール(Koppeshaar)の方法(共立出版、微生物光学講座第5巻「カビの利用工業」p72−73、昭和31年発行)の方法で測定した。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(和光純薬)を用いた。   The concentration of the product itaconic acid was measured by the method of Koppeshaar (Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., Microbiological Optics Course Vol. 5, “Must Utilization Industry” p72-73, published in 1951). Moreover, glucose test Wako C (Wako Pure Chemical Industries) was used for the measurement of glucose concentration.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:35(℃)
培養反応槽通気量:1.5(L/min)
培養液循環配管通気量:0.5L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:4N NaOHによりpH5.0に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 35 (℃)
Aeration volume of culture reaction tank: 1.5 (L / min)
Culture solution circulation pipe aeration rate: 0.5L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 5.0 with 4N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、アスペルギルス テレウスATCC10020株を、試験管で表15に示す5mlの前培養培地で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を新鮮な前培養培地100mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで48時間、35℃の温度で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図2に示す連続培養装置の1.5Lの連続・回分発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、イタコン酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるイタコン酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたイタコン酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表16に示す。   Specifically, first, the Aspergillus terreus ATCC 10020 strain was cultured in a test tube with shaking overnight in 5 ml of the preculture medium shown in Table 15 (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 100 ml of a fresh preculture medium, and cultured with shaking in a 500 ml Sakaguchi flask at a temperature of 35 ° C. for 48 hours (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L continuous / batch fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 2, the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5, and the aeration amount of the culture reaction tank 1 is adjusted. Then, temperature adjustment and pH adjustment are performed, and the culture solution circulation piping part is aerated so as to have the same aeration amount (volume ratio) as the culture reaction tank, and the culture solution circulation pump 11 is operated (circulation fluid amount: 0.25 L). / Min) and cultured for 24 hours (pre-culture). Immediately after the completion of the pre-culture, the itaconic acid fermentation medium was continuously supplied, and the continuous flow was controlled while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus was 2 L, and itaconic acid was produced by continuous fermentation. . The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 16 shows the results of appropriately measuring the concentration of itaconic acid produced and the residual glucose concentration in the filtrate.

(比較例10) 連続発酵によるイタコン酸の製造(その3)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用い、それ以外は実施例12と同様に行った。
Comparative Example 10 Production of Itaconic Acid by Continuous Fermentation (Part 3)
The continuous culture apparatus of FIG. 5 in which the reflux port of the culture solution circulation pipe was opened at a position where it was not immersed in the culture solution in the culture reaction tank, was used in the same manner as in Example 12.

結果を表16に示すが、循環量を変化させることで連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下した。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。   The results are shown in Table 16, and the yield to sugar, which is one of the continuous culture results, was changed and decreased by changing the circulation amount. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

図1および図2に示す発酵装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、循環量が変化しても連続培養成績が変化せず安定に長期間運転可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the fermentation apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, the continuous culture results did not change even if the circulation amount was changed, and it was possible to operate stably for a long time.

(実施例14) 連続発酵によるカダベリンの製造(その1)
カダベリンを生産させる微生物として、特開2004−222569号公報に記載のコリネバクテリウム・グルタミカムTR−CAD1株用い、培地として表17に示す組成のカダベリン生産培地を用い、図1に示す連続培養装置によりカダベリンの製造を行った。培地は、高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
(Example 14) Production of cadaverine by continuous fermentation (part 1)
As a microorganism for producing cadaverine, the Corynebacterium glutamicum TR-CAD1 strain described in JP-A No. 2004-22269 is used, and a cadaverine production medium having the composition shown in Table 17 is used as the medium, and the continuous culture apparatus shown in FIG. Cadaverine was produced. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

カダベリンは以下に示すHPLC法によって評価した。   Cadaverine was evaluated by the HPLC method shown below.

使用カラム:CAPCELL PAK C18(資生堂)
移動相:0.1%(w/w)リン酸水溶液:アセトニトリル=4.5:5.5
検出:UV360nm
サンプル前処理:分析サンプル25μlに内標として、1,4−ジアミノブタン(0.03M)を25μl、炭酸水素ナトリウム(0.075M)を150μlおよび2,4−ジニトロフルオロベンゼン(0.2M)のエタノール溶液を添加混合し、37℃の温度で1時間保温する。上記の反応溶液50μlを1mlアセトニトリルに溶解後、10,000rpmで5分間遠心した後の上清10μlをHPLC分析した。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(和光純薬社製)を用いた。
Column used: CAPCELL PAK C18 (Shiseido)
Mobile phase: 0.1% (w / w) phosphoric acid aqueous solution: acetonitrile = 4.5: 5.5
Detection: UV360nm
Sample pretreatment: 25 μl of analytical sample was 25 μl of 1,4-diaminobutane (0.03 M), 150 μl of sodium hydrogen carbonate (0.075 M) and 2,4-dinitrofluorobenzene (0.2 M) as internal standards. The ethanol solution is added and mixed, and kept at a temperature of 37 ° C. for 1 hour. After dissolving 50 μl of the above reaction solution in 1 ml acetonitrile, 10 μl of the supernatant after centrifugation at 10,000 rpm for 5 minutes was analyzed by HPLC. In addition, glucose test Wako C (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used for measuring the glucose concentration.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:30(℃)
培養反応槽通気量:1.5(L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:3M HClおよび3M アンモニア水によりpH7.0に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 30 (° C)
Aeration volume of culture reaction tank: 1.5 (L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: pH 7.0 adjusted with 3M HCl and 3M aqueous ammonia Fermentation medium feed rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、コリネバクテリウム・グルタミカムTR−CAD1株を、試験管で5mlのカナマイシン(25μg/ml)を添加したカダベリン発酵培地添加で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を、新鮮なカナマイシン(25μg/ml)を添加したカダベリン生産培地50mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃の温度で、振幅30cmで、180rpmの条件下で培養を行った(前々培養)。前々培養液を、図1に示す連続培養装置の1.5Lのカダベリン発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。   Specifically, first, Corynebacterium glutamicum TR-CAD1 strain was cultured with shaking overnight in a test tube with addition of cadaverine fermentation medium supplemented with 5 ml of kanamycin (25 μg / ml) (pre-culture). The obtained culture broth was inoculated into 50 ml of cadaverine production medium supplemented with fresh kanamycin (25 μg / ml), and placed in a 500 ml Sakaguchi flask for 24 hours at a temperature of 30 ° C. with an amplitude of 30 cm and 180 rpm. Culture was performed (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L cadaverine fermentation medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 1 and the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5 to adjust the aeration amount of the culture reaction tank 1 and the temperature. Adjustment and pH adjustment were performed, the culture fluid circulation pump 11 was operated (circulating fluid amount: 0.25 L / min), and culture was performed for 24 hours (preculture).

前培養完了後直ちに、カダベリン発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるよう濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるカダベリンの製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたカダベリン濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表18に示す。   Immediately after the completion of the pre-culture, the cadaverine fermentation medium was continuously supplied, and the culture was continuously performed while controlling the filtrate flow rate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus was 2 L, and cadaverine was produced by continuous fermentation. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 18 shows the results of measuring the cadaverine concentration and residual glucose concentration produced in the filtrate as appropriate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したカダベリンの連続発酵による製造が可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, stable production of cadaverine by continuous fermentation was possible.

(実施例15) 連続発酵によるカダベリンの製造(その2)
カダベリンを生産させる微生物として、特開2004−222569号公報に記載のコリネバクテリウム・グルタミカムTR−CAD1株用い、培地として表17に示す組成のカダベリン生産培地を用い、図2に示す連続培養装置によりカダベリンの製造を行った。培地は、高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。
(Example 15) Production of cadaverine by continuous fermentation (part 2)
As a microorganism for producing cadaverine, the Corynebacterium glutamicum TR-CAD1 strain described in JP-A No. 2004-22269 is used, and a cadaverine production medium having the composition shown in Table 17 is used as the medium, and the continuous culture apparatus shown in FIG. Cadaverine was produced. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG.

カダベリンは以下に示すHPLC法によって評価した。   Cadaverine was evaluated by the HPLC method shown below.

使用カラム:CAPCELL PAK C18(資生堂)
移動相:0.1%(w/w)リン酸水溶液:アセトニトリル=4.5:5.5
検出:UV360nm
サンプル前処理:分析サンプル25μlに内標として、1,4−ジアミノブタン(0.03M)を25μl、炭酸水素ナトリウム(0.075M)を150μlおよび2,4−ジニトロフルオロベンゼン(0.2M)のエタノール溶液を添加混合し、37℃の温度で1時間保温する。上記の反応溶液50μlを1mlアセトニトリルに溶解後、10,000rpmで5分間遠心した後の上清10μlをHPLC分析した。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(和光純薬社製)を用いた。
Column used: CAPCELL PAK C18 (Shiseido)
Mobile phase: 0.1% (w / w) phosphoric acid aqueous solution: acetonitrile = 4.5: 5.5
Detection: UV360nm
Sample pretreatment: 25 μl of analytical sample was 25 μl of 1,4-diaminobutane (0.03 M), 150 μl of sodium hydrogen carbonate (0.075 M) and 2,4-dinitrofluorobenzene (0.2 M) as internal standards. The ethanol solution is added and mixed, and kept at a temperature of 37 ° C. for 1 hour. After dissolving 50 μl of the above reaction solution in 1 ml acetonitrile, 10 μl of the supernatant after centrifugation at 10,000 rpm for 5 minutes was analyzed by HPLC. In addition, glucose test Wako C (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used for measuring the glucose concentration.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:30(℃)
培養反応槽通気量:1.5(L/min)
培養液循環配管通気量:0.5L/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:3M HClおよび3M アンモニア水によりpH7.0に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 30 (° C)
Aeration volume of culture reaction tank: 1.5 (L / min)
Culture solution circulation pipe aeration rate: 0.5L / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: pH 7.0 adjusted with 3M HCl and 3M aqueous ammonia Fermentation medium feed rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、コリネバクテリウム・グルタミカムTR−CAD1株を、試験管で5mlのカナマイシン(25μg/ml)を添加したカダベリン発酵培地添加で一晩振とう培養した(前々々培養)。得られた培養液を、新鮮なカナマイシン(25μg/ml)を添加したカダベリン生産培地50mlに植菌し、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃の温度で、振幅30cmで、180rpmの条件下で培養を行った(前々培養)。前々培養液を、図2に示す連続培養装置の1.5Lのカダベリン発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。   Specifically, first, Corynebacterium glutamicum TR-CAD1 strain was cultured with shaking overnight in a test tube with addition of cadaverine fermentation medium supplemented with 5 ml of kanamycin (25 μg / ml) (pre-culture). The obtained culture broth was inoculated into 50 ml of cadaverine production medium supplemented with fresh kanamycin (25 μg / ml), and placed in a 500 ml Sakaguchi flask for 24 hours at a temperature of 30 ° C. with an amplitude of 30 cm and 180 rpm. Culture was performed (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L cadaverine fermentation medium in the continuous culture apparatus shown in FIG. 2, the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5, the aeration amount of the culture reaction tank 1 is adjusted, and the temperature Adjustment and pH adjustment are performed, and the culture solution circulation piping part is aerated so as to have the same aeration amount (volume ratio) as the culture reaction tank, and the culture solution circulation pump 11 is operated (circulation fluid amount: 0.25 L / min). And cultured for 24 hours (pre-culture).

前培養完了後直ちに、カダベリン発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるよう濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるカダベリンの製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたカダベリン濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表18に示す。   Immediately after the completion of the pre-culture, the cadaverine fermentation medium was continuously supplied, and the culture was continuously performed while controlling the filtrate flow rate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus was 2 L, and cadaverine was produced by continuous fermentation. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 18 shows the results of measuring the cadaverine concentration and residual glucose concentration produced in the filtrate as appropriate.

(比較例11) 連続発酵によるカダベリンの製造(その3)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用い、それ以外は実施例14と同様に行った。
(Comparative Example 11) Production of cadaverine by continuous fermentation (part 3)
The same procedure as in Example 14 was performed except that the continuous culture apparatus of FIG.

結果を表18に示すが、循環量を変化させることで連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下した。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。   The results are shown in Table 18, and the yield to sugar, which is one of the continuous culture results, was changed and decreased by changing the circulating amount. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

図1および図2に示す発酵装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、循環量が変化しても連続培養成績が変化せず安定に長期間運転可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the fermentation apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, the continuous culture results did not change even if the circulation amount was changed, and it was possible to operate stably for a long time.

(実施例16) 乳酸菌を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造(その1)
L−乳酸を生産する微生物として、ラクトコッカス ラクティス(Lactococcus lactis)JCM7638株を用い、培地として表19に示す組成の乳酸菌乳酸発酵培地を用い、図1に示す連続培養装置によりL−乳酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物であるL−乳酸の濃度は、参考例8に示したHPLC法により評価した。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(和光純薬)を用いた。
(Example 16) Production of L-lactic acid by continuous fermentation using lactic acid bacteria (part 1)
As a microorganism producing L-lactic acid, Lactococcus lactis JCM7638 strain is used, and a lactic acid bacteria lactic acid fermentation medium having the composition shown in Table 19 is used as a medium, and the production of L-lactic acid is performed by the continuous culture apparatus shown in FIG. went. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The concentration of L-lactic acid as a product was evaluated by the HPLC method shown in Reference Example 8. Moreover, glucose test Wako C (Wako Pure Chemical Industries) was used for the measurement of glucose concentration.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:37(℃)
培養反応槽N通気量:50(mL/min)
通気量:5(mL/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:8N アンモニア水溶液によりpH6.5に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 37 (℃)
Culture reactor N 2 aeration rate: 50 (mL / min)
O 2 ventilation rate: 5 (mL / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 6.5 with 8N aqueous ammonia fermentation medium feed rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、ラクトコッカス ラクティス JCM7638株を、試験管で表20に示す5mlの窒素ガスでパージした乳酸発酵培地で24時間、37℃の温度で静置培養した(前々々培養)。得られた培養液を窒素ガスでパージした新鮮な乳酸発酵培地50mlに植菌し、48時間、37℃の温度で静置培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示す連続培養装置の窒素ガスでパージした1.5Lの乳酸発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、乳酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−乳酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたL−乳酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表20に示す。   Specifically, first, the Lactococcus lactis JCM7638 strain was statically cultured at a temperature of 37 ° C. for 24 hours in a lactic acid fermentation medium purged with 5 ml of nitrogen gas shown in Table 20 in a test tube (pre-culture). . The obtained culture solution was inoculated into 50 ml of a fresh lactic acid fermentation medium purged with nitrogen gas, and statically cultured at a temperature of 37 ° C. for 48 hours (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L lactic acid fermentation medium purged with nitrogen gas from the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5, and the culture reaction tank 1 is vented. After adjusting the amount, adjusting the temperature, and adjusting the pH, the culture fluid circulation pump 11 was operated (circulation fluid amount: 0.25 L / min) and cultured for 24 hours (preculture). Immediately after completion of the pre-culture, the lactic acid fermentation medium was continuously supplied, and the culture was continuously cultivated while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture device was 2 L, and L-lactic acid was produced by continuous fermentation. . The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 20 shows the results of measuring the L-lactic acid concentration and residual glucose concentration produced in the filtrate as appropriate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したL−乳酸の連続発酵による製造が可能であった。   With the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, stable production of L-lactic acid by continuous fermentation was possible.

(実施例17) 乳酸菌を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造(その2)
L−乳酸を生産する微生物として、ラクトコッカス ラクティス(Lactococcus lactis)JCM7638株を用い、培地として表19に示す組成の乳酸菌乳酸発酵培地を用い、図2に示す連続培養装置によりL−乳酸の製造を行った。培地は高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物であるL−乳酸の濃度は、参考例8に示したHPLC法により評価した。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(和光純薬)を用いた。
(Example 17) Production of L-lactic acid by continuous fermentation using lactic acid bacteria (part 2)
As a microorganism producing L-lactic acid, Lactococcus lactis JCM7638 strain is used, and a lactic acid bacteria lactic acid fermentation medium having the composition shown in Table 19 is used as a medium, and the production of L-lactic acid is performed by the continuous culture apparatus shown in FIG. went. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The concentration of L-lactic acid as a product was evaluated by the HPLC method shown in Reference Example 8. Moreover, glucose test Wako C (Wako Pure Chemical Industries) was used for the measurement of glucose concentration.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:37(℃)
培養反応槽N通気量:50(mL/min)
通気量:5(mL/min)
培養液循環配管通気量:1.7(mL/min)
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:8N アンモニア水溶液によりpH6.5に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 37 (℃)
Culture reactor N 2 aeration rate: 50 (mL / min)
O 2 ventilation rate: 5 (mL / min)
Aeration volume of culture solution circulation pipe: 1.7 (mL / min)
Cultivation speed of culture reaction tank: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 6.5 with 8N aqueous ammonia fermentation medium feed rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、ラクトコッカス ラクティス JCM7638株を、試験管で表20に示す5mlの窒素ガスでパージした乳酸発酵培地で24時間、37℃の温度で静置培養した(前々々培養)。得られた培養液を窒素ガスでパージした新鮮な乳酸発酵培地50mlに植菌し、48時間、37℃の温度で静置培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示す連続培養装置の窒素ガスでパージした1.5Lの乳酸発酵培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。前培養完了後直ちに、乳酸発酵培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるL−乳酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産されたL−乳酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表20に示す。   Specifically, first, the Lactococcus lactis JCM7638 strain was statically cultured at a temperature of 37 ° C. for 24 hours in a lactic acid fermentation medium purged with 5 ml of nitrogen gas shown in Table 20 in a test tube (pre-culture). . The obtained culture solution was inoculated into 50 ml of a fresh lactic acid fermentation medium purged with nitrogen gas, and statically cultured at a temperature of 37 ° C. for 48 hours (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L lactic acid fermentation medium purged with nitrogen gas from the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5, and the culture reaction tank 1 is vented. Adjust the amount, adjust the temperature, adjust the pH, and ventilate the culture fluid circulation piping to the same aeration volume (volume ratio) as the culture reaction tank, and operate the culture fluid circulation pump 11 (circulation fluid volume: 0.25 L / min) and cultured for 24 hours (pre-culture). Immediately after completion of the pre-culture, the lactic acid fermentation medium was continuously supplied, and the culture was continuously cultivated while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture device was 2 L, and L-lactic acid was produced by continuous fermentation. . The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 20 shows the results of measuring the L-lactic acid concentration and residual glucose concentration produced in the filtrate as appropriate.

(比較例12) 乳酸菌を用いた連続発酵によるL−乳酸の製造(その3)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用い、それ以外は実施例16と同様に行った。
Comparative Example 12 Production of L-lactic acid by continuous fermentation using lactic acid bacteria (part 3)
The continuous culture apparatus of FIG. 5 in which the reflux port of the culture solution circulation pipe was opened at a position where it was not immersed in the culture solution in the culture reaction tank, was used in the same manner as in Example 16.

結果を表20に示すが、循環量を変化させることで連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下した。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。   The results are shown in Table 20, and the yield to sugar, which is one of the continuous culture results, was changed and decreased by changing the circulation amount. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

図1および図2に示す発酵装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、循環量が変化しても連続培養成績が変化せず安定に長期間運転可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the fermentation apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, the continuous culture results did not change even if the circulation amount was changed, and it was possible to operate stably for a long time.

(実施例18) 乳酸菌を用いた連続発酵によるD−乳酸の製造(その1)
D−乳酸を生産する微生物として、スポロラクトバチルス・ラエボラクティカス ATCC23492株を用い、培地として表21に示す組成のD−乳酸生産培地を用い、図1に示す連続培養装置によりD−乳酸の製造を行った。培地は、高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物であるD−乳酸の濃度は参考例8に示したHPLC法により測定した。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(和光純薬社製)を用いた。
(Example 18) Production of D-lactic acid by continuous fermentation using lactic acid bacteria (part 1)
As a microorganism that produces D-lactic acid, Sporactobacillus laevolacticus ATCC23492 strain is used, and a D-lactic acid production medium having the composition shown in Table 21 is used as a medium. Was manufactured. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The concentration of the product D-lactic acid was measured by the HPLC method shown in Reference Example 8. In addition, glucose test Wako C (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used for measuring the glucose concentration.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:37(℃)
培養反応槽N通気量:0.2(L/min)
通気量:2(mL/min)
膜分離槽通気量:なし
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:8N NaOHによりpH6.0に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 37 (℃)
Culture reactor N 2 aeration rate: 0.2 (L / min)
O 2 ventilation rate: 2 (mL / min)
Membrane separation tank aeration rate: none Culture reaction tank stirring speed: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 6.0 with 8N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variably controlled (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、スポロラクトバチルス・ラエボラクティカス ATCC23492株を試験管中で10mlの乳酸発酵培地を用い、嫌気条件下で一晩培養した(前々々培養)。得られた培養液を、新鮮なD−乳酸生産培地50mlに植菌し、嫌気条件下、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃の温度で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図1に示す連続培養装置の1.5LのD−乳酸生産培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。   Specifically, first, Sporolactobacillus laevolacticus ATCC23492 strain was cultured overnight under anaerobic conditions in a test tube using 10 ml of lactic acid fermentation medium (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 50 ml of a fresh D-lactic acid production medium, and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours in a 500 ml Sakaguchi flask under anaerobic conditions (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L D-lactic acid production medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 1 and the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5 to adjust the aeration amount of the culture reaction tank 1. Then, temperature adjustment and pH adjustment were performed, and the culture solution circulation pump 11 was operated (circulation solution amount: 0.25 L / min), and cultured for 24 hours (pre-culture).

前培養完了後直ちに、D−乳酸生産培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるD−乳酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産された乳酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表22に示す。   Immediately after the completion of the pre-culture, the D-lactic acid production medium is continuously supplied, and the continuous culture is performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus becomes 2 L. went. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 22 shows the results of measuring the concentration of lactic acid produced and the concentration of residual glucose as appropriate in the filtrate.

図1に示す連続培養装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、安定したD−乳酸の連続発酵による製造が可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the continuous culture apparatus shown in FIG. 1, stable production of D-lactic acid by continuous fermentation was possible.

(実施例19) 乳酸菌を用いた連続発酵によるD−乳酸の製造(その2)
D−乳酸を生産する微生物として、スポロラクトバチルス・ラエボラクティカス ATCC23492株を用い、培地として表21に示す組成のD−乳酸生産培地を用い、図2に示す連続培養装置によりD−乳酸の製造を行った。培地は、高圧蒸気滅菌(121℃、15分)して用いた。分離膜としては参考例1で作製した多孔性膜を用い、図3に示す分離膜エレメントを構成した。生産物であるD−乳酸の濃度は参考例8に示したHPLC法により測定した。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(和光純薬社製)を用いた。
(Example 19) Production of D-lactic acid by continuous fermentation using lactic acid bacteria (part 2)
As a microorganism that produces D-lactic acid, Sporactobacillus laevolacticus ATCC23492 strain is used, and a D-lactic acid production medium having the composition shown in Table 21 is used as the medium. Was manufactured. The medium was used after autoclaving (121 ° C., 15 minutes). As the separation membrane, the porous membrane produced in Reference Example 1 was used to constitute the separation membrane element shown in FIG. The concentration of the product D-lactic acid was measured by the HPLC method shown in Reference Example 8. In addition, glucose test Wako C (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used for measuring the glucose concentration.

培養の条件を以下に示す。   The culture conditions are shown below.

培養反応槽容量:1.5(L)
膜分離槽容量:0.5(L)
使用分離膜:ポリフッ化ビニリデン濾過膜(参考例1)
膜分離エレメント有効濾過面積:200平方cm
温度調整:37(℃)
培養反応槽N通気量:0.2(L/min)
通気量:2(mL/min)
培養液循環配管通気量:0.7(mL/min)
膜分離槽通気量:なし
培養反応槽攪拌速度:400(rpm)
pH調整:8N NaOHによりpH6.0に調整
発酵培地供給速度:50〜300ml/hr.の範囲で可変制御
循環液量:0.25〜1(L/min)の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:循環液量0.25L/min
200時間〜400時間:循環液量0.5L/min
400時間〜600時間:循環液量1L/min)
濾過量:50mL〜300ml/hr.の範囲で可変制御
(連続発酵開始後〜200時間:濾過量400mL/h
200時間〜400時間:濾過量600mL/h
400時間〜600時間:濾過量800mL/h)。
Culture reactor capacity: 1.5 (L)
Membrane separation tank capacity: 0.5 (L)
Separation membrane used: Polyvinylidene fluoride filtration membrane (Reference Example 1)
Membrane separation element effective filtration area: 200 square cm
Temperature adjustment: 37 (℃)
Culture reactor N 2 aeration rate: 0.2 (L / min)
O 2 ventilation rate: 2 (mL / min)
Aeration volume of culture medium circulation piping: 0.7 (mL / min)
Membrane separation tank aeration rate: none Culture reaction tank stirring speed: 400 (rpm)
pH adjustment: adjusted to pH 6.0 with 8N NaOH Fermentation medium supply rate: 50-300 ml / hr. Variable control in the range of circulated fluid volume: 0.25 to 1 (L / min) variable control (after continuous fermentation up to 200 hours: circulating fluid volume 0.25 L / min
200 hours to 400 hours: Circulating fluid amount 0.5 L / min
400 hours to 600 hours: Circulating fluid volume 1 L / min)
Filtration amount: 50 mL to 300 mL / hr. Variable control within the range (200 hours after the start of continuous fermentation: filtration rate 400 mL / h
200 hours to 400 hours: filtration amount 600 mL / h
400 hours to 600 hours: filtration amount 800 mL / h).

具体的には、まず、スポロラクトバチルス・ラエボラクティカス ATCC23492株を試験管中で10mlの乳酸発酵培地を用い、嫌気条件下で一晩培養した(前々々培養)。得られた培養液を、新鮮なD−乳酸生産培地50mlに植菌し、嫌気条件下、500ml容坂口フラスコで24時間、30℃の温度で振とう培養した(前々培養)。前々培養液を、図2に示す連続培養装置の1.5LのD−乳酸生産培地に植菌し、培養反応槽1を付属の攪拌機5によって攪拌し、培養反応槽1の通気量の調整、温度調整、pH調整を行い、また、培養液循環配管部分に培養反応槽と同じ通気量(体積比)になるよう通気を行い、培養液循環ポンプ11を稼働(循環液量:0.25L/min)させ、24時間培養を行った(前培養)。   Specifically, first, Sporolactobacillus laevolacticus ATCC23492 strain was cultured overnight under anaerobic conditions in a test tube using 10 ml of lactic acid fermentation medium (pre-culture). The obtained culture solution was inoculated into 50 ml of a fresh D-lactic acid production medium, and cultured with shaking at a temperature of 30 ° C. for 24 hours in a 500 ml Sakaguchi flask under anaerobic conditions (pre-culture). The culture solution is inoculated in a 1.5 L D-lactic acid production medium of the continuous culture apparatus shown in FIG. 2 and the culture reaction tank 1 is stirred by the attached stirrer 5 to adjust the aeration amount of the culture reaction tank 1. Then, temperature adjustment and pH adjustment are performed, and the culture solution circulation piping part is aerated so as to have the same aeration amount (volume ratio) as the culture reaction tank, and the culture solution circulation pump 11 is operated (circulation fluid amount: 0.25 L). / Min) and cultured for 24 hours (pre-culture).

前培養完了後直ちに、D−乳酸生産培地の連続供給を行い、連続培養装置の発酵液量を2Lとなるように濾液流量の制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるD−乳酸の製造を行った。また、循環液量は200時間ごとに0.25、0.5、1.0L/minで可変制御した。濾液流量の制御は、200時間ごとに400,600,800mL/hで可変制御した。適宜、濾液中の生産された乳酸濃度および残存グルコース濃度を測定した結果を表22に示す。   Immediately after the completion of the pre-culture, the D-lactic acid production medium is continuously supplied, and the continuous culture is performed while controlling the flow rate of the filtrate so that the amount of the fermentation broth in the continuous culture apparatus becomes 2 L. went. The amount of circulating fluid was variably controlled at 0.25, 0.5, and 1.0 L / min every 200 hours. The filtrate flow rate was variably controlled at 400, 600, and 800 mL / h every 200 hours. Table 22 shows the results of measuring the concentration of lactic acid produced and the concentration of residual glucose as appropriate in the filtrate.

(比較例13) 乳酸菌を用いた連続発酵によるD−乳酸の製造(その3)
培養液循環配管の環流口が培養反応槽において培養液に浸漬しない位置に開口している図5の連続培養装置を用い、それ以外は実施例18と同様に行った。
Comparative Example 13 Production of D-lactic acid by continuous fermentation using lactic acid bacteria (part 3)
The continuous culture apparatus of FIG. 5 in which the reflux port of the culture solution circulation pipe was opened at a position where it was not immersed in the culture solution in the culture reaction tank, was used in the same manner as in Example 18.

結果を表22に示すが、循環量を変化させることで連続培養成績の一つである対糖収率が変化し低下した。このことから、図5の連続培養装置を用いて循環量を変化させる連続培養を行うことには培養成績が安定しないといった問題があることが明らかになった。   The results are shown in Table 22, and the yield to sugar, which is one of the continuous culture results, was changed and decreased by changing the circulating amount. From this, it has been clarified that there is a problem in that the culture results are not stable in performing continuous culture using the continuous culture apparatus of FIG.

Figure 0005659466
Figure 0005659466

図1および図2に示す発酵装置を用いた本発明の化学品の製造方法により、循環量が変化しても連続培養成績が変化せず安定に長期間運転可能であった。   By the method for producing a chemical product of the present invention using the fermentation apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, the continuous culture results did not change even if the circulation amount was changed, and it was possible to operate stably for a long time.

1 培養反応槽
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 培養液循環ポンプ
12 膜分離槽
13 分離膜束
14 上部樹脂封止層
15 下部樹脂封止層
16 支持フレーム
17 集水パイプ
18 支持板
19 流路材
20 分離膜
21 凹部
22 集水パイプ
110 培養液循環配管
111 送液口
112 環流口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Culture 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 Culture fluid circulation pump 12 Membrane separation Tank 13 Separation membrane bundle 14 Upper resin sealing layer 15 Lower resin sealing layer 16 Support frame 17 Water collecting pipe 18 Support plate 19 Channel material 20 Separation membrane 21 Recess 22 Water collecting pipe 110 Culture fluid circulation piping 111 Liquid feeding port 112 Recirculation opening

Claims (2)

培養反応槽に貯留されている微生物もしくは培養細胞の培養液を連続的に、かつ循環量を変化させながら分離膜へ供給循環し、培養によって生産された化学品を含む濾液を分離膜の透過側で回収するとともに、前記分離膜で濾過されなかった未濾過培養液を前記培養反応槽へ還流して連続培養を行うに際し、培養反応槽内の酸素移動容量係数kLaの設定値からの減少率を該設定値の30%以内に抑制するために前記未濾過培養液を、前記培養反応槽に貯留されている培養液中に直接還流させることを特徴とする連続培養による化学品の製造方法。 Supply and circulate the culture solution of microorganisms or cultured cells stored in the culture reaction tank continuously to the separation membrane while changing the circulation rate, and pass the filtrate containing chemicals produced by the culture on the permeate side of the separation membrane When the unfiltered culture solution that has not been filtered through the separation membrane is refluxed to the culture reaction tank and continuously cultured, the rate of decrease from the set value of the oxygen transfer capacity coefficient kLa in the culture reaction tank is A method for producing a chemical product by continuous culture, characterized in that the unfiltered culture solution is directly refluxed into the culture solution stored in the culture reaction tank in order to suppress it within 30% of the set value . 前記化学品としてL−乳酸またはD−乳酸を回収する、請求項1に記載の連続培養による化学品の製造方法。   The method for producing a chemical product by continuous culture according to claim 1, wherein L-lactic acid or D-lactic acid is recovered as the chemical product.
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