JPH0654678A - 微生物の自動流加培養法 - Google Patents

微生物の自動流加培養法

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JPH0654678A
JPH0654678A JP23160192A JP23160192A JPH0654678A JP H0654678 A JPH0654678 A JP H0654678A JP 23160192 A JP23160192 A JP 23160192A JP 23160192 A JP23160192 A JP 23160192A JP H0654678 A JPH0654678 A JP H0654678A
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JP
Japan
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amount
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microbial cell
fed
microorganism
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JP23160192A
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English (en)
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Tsuneo Yamane
恒夫 山根
Wataru Hibino
渉 日比野
Minoru Kominami
実 小南
Yasuyuki Kadotani
保幸 門谷
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Chuo Setsubi Eng Kk
Original Assignee
Chuo Setsubi Eng Kk
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M99/00Subject matter not otherwise provided for in other groups of this subclass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 培養液中の菌体量を指標として基質の自動流
加を行う微生物の自動流加培養法において、投入培地に
対する菌体収率を予め設定しておき、投入された総基質
量から生産されるべき菌体量を推定し、実際の菌体量と
推定した菌体量を比較して基質の自動流加量を調節する
か、あるいは培養液中の菌体濃度を測定して求めた菌体
量より増殖速度を求め、この増殖速度に比例して基質を
自動流加することにより、微生物の自動流加培養を行
う。 【効果】 無駄な基質の供給を行うことがなく、かつ菌
体収率が一定になるように制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微生物の自動流加培養法
の改良に関するものである。さらに詳しくいえば、本発
明は、無駄な基質の供給を行うことがなく、かつ菌体収
率ができるだけ一定になるように制御しうる微生物の自
動流加培養法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、微生物を効率よく培養する方法と
して流加培養法が知られているが、この流加培養法にお
いては、基質の流加をいかにして効率よく行うかが問題
となり、例えば溶存酸素濃度、pH、菌体量などを指標
として、一般的に自動流加が行われている。
【0003】溶存酸素やpHを指標とした自動流加培養
法においては、培地成分によっては困難な場合があり、
培地成分の種類により自動流加を行うための指標の検討
が必要となる。また、従来の菌体量を指標とした自動流
加培養法では[「バイオテクノロジー・アンド・バイオ
エンジニアリング(Biotech. and Bio
eng.)」第39巻、第550〜555ページ(19
92年)]、培養過程において菌体当りの基質消費速度
が変化するために、基質供給と基質消費とのバランスが
崩れ、培養後期では基質の供給過剰となり、基質の無駄
が生じるとともに、基質濃度が高くなって菌体に悪影響
を及ぼすことがあるなどの欠点を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の微生物の自動流加培養法が有する欠点を克服し、
無駄な基質の供給を行うことがなく、かつ菌体収率がで
きるだけ一定になるように制御しうる微生物の自動流加
培養法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、投入培地に対
する菌体収率を予め設定しておき、投入された総基質量
から生産されるべき菌体量を推定し、実際の菌体量と推
定した菌体量を比較して基質の自動流加量を調節するこ
とにより、あるいは培養液中の菌体濃度を測定して求め
た菌体量より増殖速度を求め、この増殖速度に比例して
基質の自動流加を行うことにより、その目的を達成しう
ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。
【0006】すなわち、本発明は、培養液中の菌体量を
指標として基質の自動流加を行う微生物の自動流加培養
法において、(1)投入培地に対する菌体収率を予め設
定しておき、投入された総基質量から生産されるべき菌
体量を推定し、実際の菌体量と推定した菌体量を比較し
て基質の自動流加量を調節するか、あるいは(2)培養
液中の菌体濃度を測定して求めた菌体量より増殖速度を
求め、この増殖速度に比例して基質を自動流加すること
により、微生物の自動流加培養を行う方法を提供するも
のである。
【0007】次に、添付図面に従って本発明を詳細に説
明すると、図1は本発明方法を実施するための装置の1
例の概略図であって、外部信号の入出力が行えるパーソ
ナルコンピュータ1、菌体濃度が測定でき、かつ測定値
を外部に出力しうる菌体濃度センサー6が設置されてい
るバイオリアクター2、基質の供給量を測定でき、かつ
測定値が外部に出力できる電子上皿天秤3、基質を入れ
る容器4及び外部信号により可変速で作動させうる流加
ポンプ5によって構成されている。
【0008】図2は、前記(1)の方法の原理を説明す
るための流れ図であって、まず、自動流加を行うための
基本となる定数をパーソナルコンピュータに入力する。
この定数は、投入培地に対する菌体収率の設定値Y
x/ins(g Dry Cell/g Added
Substrate)、比基質供給速度qsf[g S
ubstrate/(g Dry Cell・時
間)]、初発基質濃度S(gSubstrate/
l)、供給液中の基質濃度Sin(g Substra
te/g Solution)、流加開始時の培養液量
0(l)、流加に伴う培養液量の増加係数α(l/g
Solution)とする。
【0009】次に、菌体濃度センサーからの出力信号を
パーソナルコンピュータに入力し菌体濃度X(g Dr
y Cell/l)に変換する。また、電子上皿天秤よ
り供給された総基質量W(g Solution)をパ
ーソナルコンピュータに入力し、数式 V=V+W・α (I) によって、現在の培養液量V(l)の推定計算を行う。
【0010】これより、現在の培養液中の菌体量(V
X)measured(g DryCell)を、数式 (VX)measured=V・X (II) によって求める。
【0011】また、数式 (VX)presumed=(V・S+W・Sin)・Yx/ins (III) によって、投入培地に対する菌体収率から予想される菌
体量(VX)presumedを求める。
【0012】次に、測定された菌体量(VX)
measuredと予想される菌体量(VX)
presumedを比較して、 (VX)measured≧(VX)presumed のときは、数式 F=qsf・(VX)measured/Sin) (IV) に従って基質溶液供給量F(g Solution/時
間)を求め、自動流加を行い、一方 (VX)measured<(VX)presumed のときには、培養液中に基質がまだ残っており、これ以
上流加を行うと過剰流加となると判断して流加を中断す
る。
【0013】このような判断によって自動流加を行う場
合には、前記数式(IV)によって基質溶液供給量Fを
計算して、この供給量に合うようにパーソナルコンピュ
ータから流加ポンプに信号を与え自動流加を行う。な
お、これらの処理は例えば1分毎に繰り返され、間欠流
加が自動的に行える。
【0014】一方、図3は、前記(2)の方法の原理を
説明するための流れ図であって、まず、自動流加を行う
ための基本となる定数をパーソナルコンピュータに入力
する。この定数は、菌体収率の設定値Yx/s(g Dr
y Cell/g Added Consumed S
ubstrate)、供給液中の基質濃度Sin(gS
ubstrate/g Solution)、流加開始
時の培養液量V(l)、流加に伴う培養液量の増加係
数α(l/Solution)とする。次に、菌体量V
X(g Dry Cell)の測定時刻(現在の時刻に
1分を加える)を設定する。
【0015】菌体濃度センサーからの出力信号をパーソ
ナルコンピュータで受け取り菌体濃度X(g Dry
Cell/l)に変換する。また、電子上皿天秤より供
給された総基質量W(g Solution)をパーソ
ナルコンピュータで受け取り、数式 V=V+W・α (V) によって、現在の培養液量V(l)の推定計算を行う。
【0016】これより、現在の培養液中の菌体量VX
(g Dry Cell)を、数式 (VX)=V・X (VI) によって求める。また、このVXの積算量を記録してお
く。
【0017】次に、現在の時刻が次の測定時刻に達して
いれば次の処理に進み、達していない場合には、再度処
理を繰り返し、数式(V)及び(VI)によってVXを
求める。この処理を測定時刻に達するまで繰り返す。
【0018】VXの積算量から1分間のVXの平均値を
求め、この平均値を過去累積データとして保存した後
に、測定時刻に1分を加え次の測定時刻として保存す
る。
【0019】次に、過去の累積データが30分間蓄積さ
れたかどうか判断して、蓄積されていれば次の処理に進
み、蓄積されていない場合には30分間蓄積されるまで
前記と同様に処理を繰り返す。
【0020】30分間の過去の蓄積データより、一次回
帰式によって増殖速度d(VX)/dt(g Dry
Cell/時間)を求め、数式 F=1/(Yx/s・Sin)・d(VX)/dt (VII) によって基質溶液供給量F(g Solution/時
間)を計算し、この供給量に合うようにパーソナルコン
ピュータから流加ポンプに信号を与え自動流加を行う。
【0021】次に、過去の蓄積データの一番古いデータ
を削除して、これまでの処理を繰り返す。
【0022】このようにして、最初に設定を行う投入培
地に対する菌体収率の設定値Yx/insあるいは、菌
体収率の設定値Yx/sを変化させることによって、投
入培地に対する菌体収率を任意に制御することができる
と共に、基質の過剰流加を抑えることができる。
【0023】
【発明の効果】本発明は、菌体濃度センサーを利用し
て、投入培地に対する菌体収率の設定値を副指標とした
り、菌体の増殖速度に応じて流加流量を決定し自動流加
を行うところに特徴がある。この特徴を活かすことによ
り、従来法では消費できない基質が蓄積し、増殖を阻害
するといった問題を解決すると共に、基質供給量が制限
されるために無駄な基質供給を抑えることができる。
【0024】例えば、本発明によると、海洋微生物アル
テロモナス・プトレファシエンス(Alteromon
as putrefaciens)類縁菌SCRC−1
0491の培養においては、最大菌体濃度で従来法と比
較して1.5培以上に高めることができ、かつこのとき
の投入培地量は0.5以下と軽減できる。
【0025】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。
【0026】実施例1 海洋性微生物アルテロモナス・プトレファシエンス(A
lteromonasputrefaciens)類縁
菌SCRC−10491の流加培養法を、前記(1)の
方法、すなわち図2の流れ図に示す方法に従って実施し
た。なお、培養条件を次に示す。
【0027】 培地成分 ペプトン 10g/(リットル50%人工海水) 酵母エキス 5g/(リットル50%人工海水) 流加基質組成 ペプトン 220g 酵母エキス 110g 50%人工海水 670g 培養条件 温度 20℃ 溶存酸素濃度 3ppm以上 pH 6.9〜7.1 初発培地量 2リットル qsf 0.6g Substrate/ (g Dry Cell・時間)
【0028】また、投入培地に対する菌体収率の設定値
x/insを0.45、0.55、0.65で行っ
た。
【0029】基質であるペプトン濃度のタイムコースを
図4に示す。Yx/ins=0すなわち比較を行うこと
なく連続的に総菌体量に比例して自動流加を行った場合
ではペプトンが培養経過と共に蓄積していくが、Y
x/insを0より大きい値に設定することによってペ
プトンの蓄積を抑えると共に濃度を一定に保つことがで
きる。
【0030】また、実際の投入培地に対する菌体収率
Y′x/insのタイムコースを図5に示す。Y
x/ins=0では、培養開始より約10時間程度で
Y′x/insが低くなっていくのに対して、Y
x/insを0より大きい値に設定することによって、
Y′x/insを一定に制御することができる。
【0031】実施例2 海洋性微生物アルテロモナス・プトレファシエンス(A
lteromonasputrefaciens)類縁
菌SCRC−10491の流加培養法を、前記(2)の
方法、すなわち図3の流れ図に示す方法に従って実施し
た。なお培養条件は実施例1と同様である。また、菌体
収率の設定値Yx/sを0.45、0.55、0.65
で行った。さらに、流加開始は菌体濃度が6.5(g
DryCell/l)に達した時点より行った。
【0032】基質であるペプトン濃度のタイムコースを
図6に示す。qsf=一定である総菌体量に比例して自
動流加を行った場合では、ペプトンが培養経過と共に蓄
積していくが、Yx/sを0を越える値で設定すること
によってペプトンの蓄積を抑えることができる。
【0033】また、実際の投入培地に対する菌体収率
Y′x/ins(g Dry Cell/g Adde
d Substrate)と菌体収率の設定値Yx/s
(gDry Cell/g Consumed Sub
strate)の関係を図7に示す。実施例1と同様
に、菌体収率Yx/sを大きくすることで実際の投入培
地に対する菌体収率Y′x/insを大きくすることが
できかつ一定に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明方法を実施するための装置の1例の概
略図。
【図2】 本発明方法の1例の原理を説明するための流
れ図。
【図3】 本発明方法の異なった例の原理を説明するた
めの流れ図。
【図4】 実施例1における基質であるペプトン濃度の
タイムコースを示す図。
【図5】 実施例1における実際の投入培地に対する菌
体収率Y′x/insのタイムコースを示す図。
【図6】 実施例2における基質であるペプトン濃度の
タイムコースを示す図。
【図7】 実施例2における実際の投入培地に対する菌
体収率Y′x/insのタイムコースを示す図。
【符号の説明】
1 パーソナルコンピュータ 2 バイオリアクター 3 電子上皿天秤 4 基質を入れる容器 5 流加ポンプ 6 菌体濃度センサー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 培養液中の菌体量を指標として基質の自
    動流加を行う微生物の自動流加培養法において、投入培
    地に対する菌体収率を予め設定しておき、投入された総
    基質量から生産されるべき菌体量を推定し、実際の菌体
    量と推定した菌体量を比較して基質の自動流加量を調節
    することを特徴とする微生物の自動流加培養法。
  2. 【請求項2】 培養液中の菌体量を指標として基質の自
    動流加を行う微生物の自動流加培養法において、培養液
    中の菌体濃度を測定して求めた菌体量より増殖速度を求
    め、この増殖速度に比例して基質の自動流加を行うこと
    を特徴とする微生物の自動流加培養法。
JP23160192A 1992-08-07 1992-08-07 微生物の自動流加培養法 Pending JPH0654678A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030006458A (ko) * 2001-07-13 2003-01-23 켐바이오텍주식회사 혼합배양계 생물량의 실시간 측정시스템
WO2006070752A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 National University Corporation Nagoya University 制御プログラム及び培養装置
US10723986B2 (en) 2002-04-08 2020-07-28 Octane Biotech Inc. Automated tissue engineering system
US11371018B2 (en) 2017-09-01 2022-06-28 Octane Biotech Inc. End-to-end cell therapy automation
US11597905B2 (en) 2018-12-28 2023-03-07 Octane Biotech Inc. Cell culture and tissue engineering systems with controlled environmental zones
US11714096B2 (en) 2018-12-21 2023-08-01 Octane Biotech Inc. Carousel for modular biologic production units
US11718833B2 (en) 2018-12-21 2023-08-08 Lonza Walkersville, Inc. Automated production of viral vectors
US11773365B2 (en) 2019-02-08 2023-10-03 Lonza Walkersville, Inc. Cell concentration methods and devices for use in automated bioreactors

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030006458A (ko) * 2001-07-13 2003-01-23 켐바이오텍주식회사 혼합배양계 생물량의 실시간 측정시스템
US10723986B2 (en) 2002-04-08 2020-07-28 Octane Biotech Inc. Automated tissue engineering system
US10844338B1 (en) 2002-04-08 2020-11-24 Octane Biotech Inc. Automated tissue engineering system
WO2006070752A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 National University Corporation Nagoya University 制御プログラム及び培養装置
US11371018B2 (en) 2017-09-01 2022-06-28 Octane Biotech Inc. End-to-end cell therapy automation
US11447745B2 (en) 2017-09-01 2022-09-20 Lonza Walkersville, Inc. End-to-end cell therapy automation
US11781113B2 (en) 2017-09-01 2023-10-10 Lonza Walkersville, Inc. End-to-end cell therapy automation
US11827902B2 (en) 2017-09-01 2023-11-28 Lonza Walkersville, Inc. End-to-end cell therapy automation
US11714096B2 (en) 2018-12-21 2023-08-01 Octane Biotech Inc. Carousel for modular biologic production units
US11718833B2 (en) 2018-12-21 2023-08-08 Lonza Walkersville, Inc. Automated production of viral vectors
US11597905B2 (en) 2018-12-28 2023-03-07 Octane Biotech Inc. Cell culture and tissue engineering systems with controlled environmental zones
US11773365B2 (en) 2019-02-08 2023-10-03 Lonza Walkersville, Inc. Cell concentration methods and devices for use in automated bioreactors

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