JPH0683663B2

JPH0683663B2 - 微生物連続培養方法および装置

Info

Publication number: JPH0683663B2
Application number: JP62119031A
Authority: JP
Inventors: 房之助益子; 欽一川村
Original assignee: KOMATSUGAWA KAKOKI KK; MASHIKO MISO KK
Current assignee: KOMATSUGAWA KAKOKI KK; MASHIKO MISO KK
Priority date: 1987-05-18
Filing date: 1987-05-18
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPS63283571A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は菌類または動植物細胞等の微生物用の培地を滅
菌調製し、さらに無菌的雰囲気で接種、培養する培養方
法ならびに装置に関する。

（従来の技術）従来、微生物を培養するための培地の殺菌は、蒸気等に
よる加熱殺菌が大部分で、その他紫外線、放射線による
方法が例えば特公昭59−16731号公報に、また化学薬
品、例えばオゾンを利用した方法が特開昭57−174086号
公報にそれぞれ提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）かかる従来の加熱殺菌法は、長大な加熱時間と多量の燃
料消費を要し経済的に著しく不利であるのみならず、無
菌釜などによる回分式であるため、培地の調製から培養
迄の工程を一貫して連続化して生産を合理化する場合の
ネックを形成していた。

また前記放射線による殺菌法においては、予め培地基質
を樹脂フィルム等の包材で包装する煩瑣な手間を要する
うえ、充分な線量の放射線を発生・照射するための高価
な装置の設置等、実用化に際して問題点が多く、さらに
前記のオゾン殺菌併用法も、加熱殺菌時間の短縮には一
応成功したものの、オゾン発生器の設置によるコストア
ップ要因によって効果が相殺されるなど必ずしも有利と
は云えず、いずれも実用化された例を殆ど見ない。

さらにこれら従来提案された方法はいずれも前述同様に
工程の一貫連続化には不向きであり、醗酵工業その他の
主化学産業における生産合理化要求を満たし得ないもの
である。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
あって、その目的とするところは、培地原料の混合・均
質化と滅菌とを一工程で極めて効率的且つ連続的に行な
うとともに培地調製から培養まで一貫して連続生産を可
能となし、経済的有利な微生物培養方法ならびにそれに
適用する装置を提供せんとするにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成るための本発明方法は、培地原料を制限
空間内で圧縮混捏して生ずる摩擦剪断力によって均質化
するとともに昇温滅菌して培地基質を形成する第一工程
と、形成した培地基質を粒状培地に成形しつつ滅菌状態
を保持したまま無菌的雰囲気に供給する第二工程とを連
続して含んでなることを基本的特徴となし、さらに引続
き前記無菌的雰囲気下に培地を所定温度に自動調節した
うえ微生物を自動接種しつつ、連続的に培養室へ搬送す
る第三工程と、培養室内に培地を整列配置し所定温湿度
を以って培養する第四工程とを付加したことを特徴とす
る。

また、上記本発明方法の実施を用いる本発明装置は、一
端に設けた原料供給口より他端に設けた押出用ダイに向
かって断面積が漸減する帯域を含む空間を画するシリン
ダーと該シリンダー内にその長軸と平行に回転自在に内
設された少なくとも１本のスクリューシャフトとよりな
り、前記原料供給口に培地原料を供給する手段と前記ス
クリューシャフトの回転手段とを具えた培地連続製造装
置を、前記ダイ出口が無菌室内に開口するように無菌室
に連設したことをその要部の特徴となし、さらに上記無
菌室内には前記ダイより押出成形された粒状培地を収容
する受皿を後段の培養室まで搬送するコンベアと、該コ
ンベア上方に順次配設された冷風吹付装置と微生物接種
装置とを備え、培養室内には微生物を接種した培地を搭
載した受皿を配列するラック設備と温湿度調整手段とを
設けたことを特徴とする微生物培養装置を包含する。

以下、本発明を添付図面に示した態様に基づいて説明す
る。

第１図は、本発明の要部をなす培地連続製造装置の概要
図である。

同図においてシリンダー１は、その一端に原料供給口２
と、他端に押出用ダイ３を有し、該押出用ダイに向かっ
て断面積が漸減する先細り状帯域４を含む空間を区画す
る。シリンダー内にはその長軸と平行な回転軸を有する
スクリューシャフト５がシリンダー内周壁と所定間隔を
保持して回転自在に内設されている。スクリューシャフ
トは２本以上を平行に装設し、所謂多軸型としてもよ
い。この例にあってはスクリューシャフト先端部分は、
シリンダーによって支持さた多孔打抜き金属板で被覆さ
れ、それらの孔を経てスクリュー外周はダイ３と連通す
る。原料供給口は、培地原料を供給するためのホッパー
または後述する如き原料の予備混合供器など、適宜な培
地原料供給手段を具え、また、スクリューシャフトはモ
ーター等の回転手段を有する。

さらにシリンダー外周には、好ましくは加熱媒体循環用
ジャケットまたは電熱等の補助加熱部20を設けることが
望ましい。

かかる構成になる培地連続製造装置は、そのシリンダー
のノーズ部分を無菌室６内に突設してダイ３を無菌室内
部において開口せしめ、シリンダーと無菌室の壁との目
地部分を気密にシールする。

第２図はかかる培地連続製造装置を備えた微生物培養無
菌の具体例を示す概要図である。

同図において培地連続製造装置の構造は基本的には第１
図の場合と同様である。この例にあってはダイ３をシリ
ンダーノーズ先端に設け、また原料供給口２には原料予
備混合供給器７が連設される。該供給器７は、攪拌器８
を内蔵し、原料計量槽９、バインダー計量槽10および栄
養剤計量槽11並びに必要に応じて給湿器（図示しない）
を具える。

無菌室６は前段の準備室12と後段の培養室13とに仕切壁
を以って区画され、またダイ３直下より培養室に至るコ
ンベア例えば無端帯搬送装置14が設置される。準備室12
内部にはコンベア上部に冷風吹付装置15と微生物接種装
置16とが順次連設され、さらに培養室は培養基を配列す
るラック設備17と温湿度調節装置（図示せず）とを具え
る。冷風吹付装置15は、キャリアー水冷却空気を温度、
湿温並びに風量を調節しつつノズルより吹付ける適宜な
公知慣用の装置を適用することができ、また接種装置16
は菌体等の微生物を懸濁した滅菌水を噴霧し播種または
植菌する適宜なな装置である。

（作用）次いで本発明の具体例についてその作用を説明する。

培地の主原料である木質破砕片、例えば木材チップ、鋸
屑、および／またはセルローズ質、例えばバガス、切
藁、パルプ等を原料計量槽９より、またバインダー、例
えば澱粉、糖蜜、カルボキシメチルセルロース（CM
C）、寒天、等をバインダー計量槽10より、さらに栄養
素、例えば尿素、硫安等の無機塩類、フスマ、ペプトン
その他のアミノ酸、グルコース、ビタミン等の有機物を
栄養剤計算槽11より、それぞれ所定比率を以って原料予
備混合供給器７に供給し、必要に応じさらに水に補し、
水分含量を好ましくは60〜70重量％程度に調節する。培
養する微生物の種類に応じて上記原料組成を適宜変える
べきことは云う迄もない。これらの原料は予備混合供器
７内で攪拌器により混合されつつ原料供口２へ給送され
る。原料供給口よりシリンダー１内に送り込まれた原料
はシリンダー内周壁とスクリューシャフト５とによって
区画された制限空間内に入り、回転するスクリューの螺
条によりダイ３の方向へ圧送される。上記制限空間の先
細り状帯域４においては、圧送される原料に圧縮力が作
用するとともにスクリューの回転による混捏作用を受け
て摩擦力および剪断力が増大し固形分は細断、攪拌、均
質化されつつ同時に機械的エネルギーは熱エネルギーに
変換し、培地原料は約60〜135℃に昇温して滅菌され
る。かくして均質化と昇温滅菌とを同時に効率的に施し
て形成した培地基質はダイ３から順次押出され粒状培地
18に成形され、無菌質６の無菌的雰囲気中へ直接供給さ
れる。

培地原料のシリンダー内滞留時間並びに殺菌温度は培地
連続製造装置の容量、スクリューピッチ、スクリュー回
転速度、ダイ開口部のオリフィス孔径、数を変えること
により、またはジャケット加熱手段等の補助加熱部20を
利用して調節可能である。バクテリア、ビールス等の微
生物は80℃の加熱により極短時間に略々完全に死滅する
ことがポリオウィルスをインジケータとした公式実験結
果により確認されているので、本発明における滅菌温度
は前記範囲内で特に80℃以上が好ましい。

かかる高温を急速に達成するために、培地原料を予めあ
る程度加熱したのち本発明装置に供給して、本発明装置
内における殺菌を効率化することも勿論可能である。

本発明によれば、培地基質の混・均質化は、単なる攪拌
操作と異なり、強力な圧縮混捏操作を伴うために、急速
且つ高度に達成され、微生物の繁殖、深部侵入培養に最
適な培地を提供する。また澱粉質培地原料は昇温中にア
ルファ化し、均一混合するため、培地の微生物による利
用性が一層増大する。

かくして滅菌状態で粒状に成形され、汚染雰囲気に接触
することなく直接無菌室６に供給される培地18を収容す
る受皿19をダイ３の直下のコンベア13上に載置すれば、
培地を収容した受皿は培養室17への搬送途次、準備室12
内で冷風吹付装置15により約35℃〜60℃の間の適温にま
で冷却され、場合によっては培地の水分を無菌水により
調整し、あるいは溶解し、引続き微生物接種装置16によ
って植菌または播種を施される。かかる接種は、滅菌水
中に種菌あるいは胞子を懸濁した液を噴霧することによ
り効率的に行なうことができる。

種菌などの装置を受けた培地は通常、温度30〜50℃、湿
度80〜95％RH程度の範囲で培養微生物の種類に応じた適
温、適湿に調節した培養室13に至り、ラック設備17上に
整列配置されて培養される。上記準備室および培養室
は、その外部雰囲気との連絡をすべて所謂HEPAフィルタ
ーなどの無菌空気作成用フィルターを介してなされるな
ど、無菌的雰囲気に保持する格別の配慮を加えるべきこ
とは当然である。

本発明装置において、培地連続製造装置を可動式とな
し、複数の準備室並びに培養室に対し順次移動付設して
一連の培地供給操作を施すようにすれば、全体が連続的
にプログラミングされた回分式微生物培養システムを実
現することが可能である。

本発明方法を適用すべき微生物としては、真菌類、バク
テリアおよび動植物細胞が含まれるが、特に真菌類類中
の担子菌が糸状菌の固体培養に対して好適である。

（実施例）以下、本発明をさらに実施例について説明するが、それ
によって本発明を限定するものではない。実施例中のパ
ーセントは別段の表示がない限り、重量パーセンントを
意味する。

実施例１主原料として鋸屑20kg、バインダーとして澱粉1kgおよ
びCMC0.2kg、栄養素として米糠3kgを混合し、水を加え
て水分含量約60％となるよう調整した培地原料を予備混
合供器より１軸スクリュー培地連続製造装置へ供した。
スクリューの回転により圧縮混捏された培地基質は約20
秒で115℃にまで昇温した。ダイより押出され、ペレッ
ト状に切断成形された培地を直接、無菌状態の準備室の
バットに供給した。冷風吹付装置でペレットを約35℃に
冷却したのち、圧力懸濁種菌噴霧機にて、バット内のペ
レットにひらたけの担子菌を植菌した。植菌したペレッ
トは、ベルトコンベア上を移動し、30℃,85％RHの定温
定湿に調節した培養室に送られラック上に整列して担子
菌の固体培養を行なった。子実体の発生、育成状況は極
めて良好であり、雑菌汚染による生育阻害は一切観察さ
れず、高収率で収穫された。

実施例２培地主原料としてタピオカ粕20kgに米糠2kg、尿素少量
を加え、水分含量が60〜70％となるように混合し、第１
図に示した型式の１軸式培地連続製造装置に供給し、約
100℃で殺菌を行ないつつ、ペレット状に押出し成形し
た。ペレットを無菌室のポリプロピレン製バットに収容
し、約30℃にまで空冷したのち、種菌培養によって得た
アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）の胞子
を滅菌水に懸濁したものをバット内のペレットに噴霧、
接種した。無菌培養室にバットを送り込み、30〜36℃、
湿度90％RH以上に15〜16時間保持したのち、HEPAフィル
ターを介しての無菌的換気により温度を40℃を超えない
程度に保持し、４〜７日間培養した培地中のクエン酸の
蓄積量は約14％、収率は対澱粉、約60％であった。

（発明の効果）本発明方法ならびに装置によって、培地を蒸気等による
長時間加熱や、紫外線、放射線等による殺菌を行なわ
ず、機械的エネルギーを熱的エネルギーに変換するこ
と、例えば、単にシリンダー等の制限空間内でスクリュ
ーにより圧縮混捏することにより、短時間で昇温殺菌す
ると同時に高度の均質化を行ない無菌培地を成形し、そ
れを直接無菌雰囲気に供給するという一連の操作を一工
程をもって極めて効率的且つ連続的に実施することが可
能となり、経済的に頗る有利な微生物培養方法が提供さ
れる。かかる本発明は、従来殆ど不可能とされていた培
地製造から培養に至るまでの生物化学的生産工程の連続
化・合理化を可能となすのみならず、高度に均質化し、
滅菌された培地は微生物の繁殖を活発化し産生物質の収
量を向上させるという優れた効果も期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要部をなす培地連続製造装置の概要
図であり、第２図は、第１図に示す如き培地連続製造装置を備えた
本発明微生物培養装置の具体例を示す概要図である。１……シリンダー、２……原料供給口３……押出用ダイ、４……先細り状帯域５……スクリューシャフト６……無菌室、７……原料予備混合供給器８……攪拌器、９……原料計量槽 10……バインダー計量槽 11……栄養剤計量槽、12……準備室 13……培養室、14……コンベア 15……冷風吹付装置、16……微生物接種装置 17……ラック設備、18……粒状培地 19……受皿、20……補助加熱部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】培地原料を制限空間内で圧縮混捏して生ず
る摩擦剪断力によって均質化するとともに昇温滅菌して
培地基質を形成する第一工程と、該第一工程に引き続い
て上記培地基質を粒状培地に成形しつつ滅菌状態を保持
したまま直接無菌的雰囲気に供給する第二工程とを連続
して含んでなることを特徴とする微生物連続培養方法。
【請求項２】培地原料を制限空間内で圧縮混捏して生ず
る摩擦剪断力によって均質化するとともに昇温滅菌して
培地基質を形成する第一工程と、該第一工程に引き続い
て上記培地基質を粒状培地に成形しつつ滅菌状態を保持
したまま直接無菌的雰囲気に供給する第二工程と、前記
無菌的雰囲気下に培地温度を所定温度に自動調節したう
え微生物を自動接種しつつ該培地を連続的に培養室へ搬
送する第三工程とを連続して含み、更に培養室内に培地
を整列配置し所定温湿度を以って培養する第四工程とよ
りなることを特徴とする微生物連続培養方法。
【請求項３】微生物が、真菌類、バクテリアおよび動植
物細胞より選ばれる特許請求の範囲第１項または第２項
記載の微生物連続培養方法。
【請求項４】微生物が担子菌である特許請求の範囲第３
項記載の微生物連続培養方法。
【請求項５】微生物が糸状菌である特許請求の範囲第３
項記載の微生物連続培養方法。
【請求項６】培地原料が破砕木質およびセルローズ質の
少なくとも一種、バインダーおよび栄養剤を含んでなる
特許請求の範囲第１項または第２項記載の微生物連続培
養方法。
【請求項７】一端に設けた原料供給口より他端に設けた
押出用ダイに向かって断面積が漸減する帯域を含む空間
を画するシリンダーと該シリンダー内にその長軸と平行
に回転自在に内設された少なくとも１本のスクリューシ
ャフトとよりなり、前記原料供給口に培地原料を供給す
る手段と前記スクリューシャフトの回転手段とを具えた
培地連続製造装置を、前記ダイ出口が無菌室内に開口す
るように無菌室に連設したことを特徴とする微生物連続
培養装置。
【請求項８】一端に設けた原料供給口より他端に設けた
押出用ダイに向かって断面積が漸減する帯域を含む空間
を画するシリンダーと該シリンダー内にその長軸と平行
に回転自在に内設された少なくとも１本のスクリューシ
ャフトとよりなり、前記原料供給口に培地原料を供給す
る手段と前記スクリューシャフトの回転手段とを具えた
培地連続製造装置を、前記ダイ出口が無菌室内に開口す
るように無菌室に連設し、該無菌室内には前記ダイより
押出成形された粒状培地を収容する受皿を後段の培養室
まで搬送するコンベアと、該コンベア上方に順次配設さ
れた冷風吹付装置と微生物接種装置とを備え、培養室内
には微生物を接種した培地を搭載した受皿を配列するラ
ック設備と温湿度調整手段とを設けたことを特徴とする
微生物連続培養装置。