JPH07298869A - 微生物の付着および沈澱を防止して培養する方法 - Google Patents

微生物の付着および沈澱を防止して培養する方法

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JPH07298869A
JPH07298869A JP4275994A JP4275994A JPH07298869A JP H07298869 A JPH07298869 A JP H07298869A JP 4275994 A JP4275994 A JP 4275994A JP 4275994 A JP4275994 A JP 4275994A JP H07298869 A JPH07298869 A JP H07298869A
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culturing
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ultrasonic waves
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JP4275994A
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Masanori Asada
雅宣 浅田
Takahisa Miyazaki
貴央 宮崎
Kiyoto Ishii
清人 石井
Takehisa Ohashi
武久 大橋
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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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
    • C12M39/00Means for cleaning the apparatus or avoiding unwanted deposits of microorganisms

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微生物を培養する際に微生物の培養槽内への
付着および微生物の集塊形成による底部への沈澱を防止
し、微生物を培地中に均一に分散浮遊させ効率よく培養
することを目的とする。 【構成】 微生物の培養を行なう際に、培養槽に間欠的
に超音波を印加することを特徴とする微生物の培養方法
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微生物の付着および沈
澱を防止して培養する方法に関する。さらにくわしく
は、微生物を培養増殖させるときに、微生物が培養槽内
壁および培養槽内部の構造物に付着したり、集塊を形成
し底部に沈澱したりすることをほとんど労力を必要とせ
ずに防止し、微生物を培養槽内に均一に分散浮遊させる
ことによって大量培養や光照射する必要のある微生物の
培養を効率よく行なう方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】微生
物の培養の際には、通常培養槽底部からの空気の吹き込
みおよび攪拌翼による攪拌が同時あるいは単独で行われ
る。しかしながら、微生物が培養槽内壁や培養槽内部の
構造物に付着したり、集塊を形成し沈澱したりすること
によって、培養がうまく行かず、微生物の生育が遅くな
るという問題があった。この問題を解決するために激し
い通気攪拌が行われることがあるが、そのようなばあい
には発泡や培地の飛散などの問題があった。とくに光合
成微生物の培養では光照射のための光ファイバーや導光
体などを培養槽内に設けているが(特開平4−1660
17号公報参照)、それらへの微生物の付着や微生物の
集塊形成による沈澱が著しく培養効率を低下させるとい
った現象が認められていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、微生物が培
養槽内部に付着したり、集塊を形成したりすることをほ
とんど労力を必要とせずに防ぎ、均一に分散浮遊した状
態で培養すること、とくに光合成微生物では光エネルギ
ーを有効に利用し、効率よく培養を行なう方法を提供す
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、微
生物の培養を行なう際に、培養槽に間欠的に超音波を印
加することを特徴とする微生物の培養方法に関する。
【0005】
【実施例】従来、超音波の印加は微生物や細胞の破砕に
用いられてきたので、超音波を培養中に微生物に印加す
ることは行われなかった。しかし本発明者らは、微生物
の培養中に適切な強度の超音波を短時間ずつ間欠的に印
加することによって、微生物を殺すことなく、微生物の
培養槽内部への付着や集塊形成による沈澱を防止するこ
とが可能であることを見出し、本発明を完成させるに至
ったものである。
【0006】本発明の方法によって培養される微生物は
とくに限定されず、本発明の方法はすべての微生物の培
養に利用できる。しかし、とくに光合成細菌、微細藻類
などの、培養槽内壁や培養槽内構造物への付着、集塊形
成による沈澱によって光の透過・分散を妨げられたばあ
いに大きな問題となるような微生物の培養において、著
しい効果がえられる。そのような微生物の例としては、
アメリカン タイプカルチャー コレクション(Americ
an Type Culture Collection、以下ATCCと呼ぶ)に
寄託されている公知の微細藻類またはその変種や変異株
に限ることなく、天然から分離した海水性、淡水性の微
細藻類があげられる。そのような中で、本発明の効果が
顕著な微細藻類の例としては、クロレラ(Chlorella
属、クラミドモナス(Chlamydomonas )属、ドナリエラ
Dunaliella)属、セネデスムス(Scenedesmus )属、
シネココッカス(Synechococcus )属、スピルリナ(Sp
irulina )属などがあげられる。また、本発明の方法は
植物細胞の培養においても利用することができる。
【0007】かかる微生物の培養は通常10〜50℃で
振とうまたは空気もしくはCO2 混合空気を吹き込んで
行なう。微細藻類の培養はさらに光照射が必要であるた
め、蛍光灯管や光ファイバーなどの導光装置を培養槽内
に設けてもよい。
【0008】本発明の微生物の培養方法においては、培
養槽に超音波を印加する方法はとくに限定されない。所
定の周波数および出力の超音波を所定時間、所定の間隔
で培養槽に印加することができればいかなる手段も用い
ることができる。たとえば、従来の微生物の培養槽内に
超音波の発振部を設けること、超音波の発振部を培養液
に浸すこと、外側から培養槽に発振部を接触させること
または培養槽を水に入れた超音波発生槽に浸すことのう
ちのいずれかの手段によって、培養槽に超音波を印加す
ることができる。ここでいう超音波発振部としては、具
体的には超音波発振板、超音波発振子、超音波発振棒な
どがあげられる。培養槽のスケールや形状によっても異
なるため一概にはいえないが、通常、工業的には培養槽
底部に発振板を置くのが好ましい。
【0009】同様に、本発明において用いられる超音波
発振部を含む装置も、所定の周波数および出力の超音波
を印加することができるものであればとくに限定されな
い。そのような超音波発振装置としては、たとえば器具
類の洗浄用、粉砕用、乳化用、菌体破砕用、殺菌用など
の超音波発振装置を用いることができる。特別に培養槽
に超音波発振部を組み込んだものを用いてもよい。
【0010】印加する超音波の周波数は、微生物の培養
槽内壁などへの付着および集塊形成防止効果の点で10
kHz以上200kHz以下が好ましく、それらの効果
が一層確実にえられるという点で20kHz以上50k
Hz以下がさらに好ましい。
【0011】印加する超音波の出力は、微生物の損傷や
死滅を伴わずに微生物の培養槽内壁または光ファイバー
などの培養槽内構造物からの剥離および微生物の集塊の
分散を引き起こす強度であり、微生物の種類、培養槽の
容量、培地量、培養槽の形態によっても異なるが、通常
1リットルの培養槽では1〜100W程度である。
【0012】超音波を間欠的に印加する、とは、超音波
を一定時間印加したのちに一定の間隔をおいてまた一定
時間印加することを繰り返すことをいう。
【0013】超音波の印加時間と間隔は、超音波の強さ
や微生物の種類などによっても異なる。しかしながら、
超音波を印加する間隔を1時間より短くすると微生物細
胞に好ましくない影響が見られることがあるため、通常
は1時間以上間隔をあける。また、間隔を24時間より
長くすると生長の速い微生物では付着を生じるため、通
常24時間以下の間隔とする。1回の印加時間は、通常
10秒〜5分間、好ましくは30秒〜1分間とすること
によって目的を達することができる。10秒より短いば
あいは微生物の付着、沈殿防止効果が充分えられず、1
回に5分間より長く印加すると微生物細胞に好ましくな
い影響が見られることがある。このような超音波の間欠
的な印加は、タイマー装置などを用いることによって行
なうことができる。
【0014】本発明の方法において用いられる培地はと
くに限定されず、それぞれ培養する微生物に適した公知
の培地を用いうる。たとえば微細藻類を培養するばあい
であれば、ATCCの616液体培地(BG−11液体
培地)培地などが用いられる。また、海水性あるいは好
塩性の微生物を培養するばあいには通常の培地にNaC
lを0.1〜5%程度添加すればよいし、ビタミンB12
要求性の微生物を培養するばあいには、ビタミンB12
1〜50μg/リットル添加すればよい。
【0015】つぎに具体的な実施例により本発明の方法
を具体的に述べるが、本発明はもとより以下の例に限定
されるものではない。
【0016】実施例1 シネココッカス属(Synechococcus sp. )に属するAT
CC 27144を平らな1リットル容の培養ビン(ル
ービン)中の500mlのATCC616液体培地(B
G−11液体培地)に0.1g/リットル(乾燥藻体換
算)植菌した。超音波破砕器(ブランソン社製、ソニフ
ァイヤー250型)の超音波発振子をビンの口から挿入
し培地上部に浸かるように固定し、温度25℃にて、下
部から除菌空気をガラスフィルターを通し1VVMの流
量で吹き込み、蛍光灯下40μEinstein/m2
/secで培養した。培養開始後3時間ごとに30秒
間、28kHzの超音波を20Wの出力で印加した。7
日間培養後、培養液を3000rpmにて15分間遠心
分離し、藻体を集め、凍結乾燥後、重量を求めて増殖を
評価した。
【0017】比較例として超音波を印加しないこと以外
は前記と全く同じ条件で培養を行ない、藻体量を求め
た。
【0018】その結果、超音波を印加したものでは、藻
の培養ビン内壁への付着や集塊形成による沈澱が見られ
ず、藻は均一に培地中に分散して増殖し、乾燥藻体量は
1.27g/リットルであった。比較例では、培養ビン
への藻の付着が見られ、藻の集塊形成による沈澱も認め
られ、乾燥藻体量は0.98g/リットルであった。
【0019】実施例2 実施例1と培地組成と超音波の印加間隔以外は同様にし
て、クロレラ ザンテーラ(Chlorella xanthella )A
TCC 30411を培養した。培地はATCC847
から寒天を除いた液体培地を用い、培養開始後6時間ご
とに1分間、28kHzの超音波を20Wの出力で印加
し、7日間培養した。
【0020】その結果、超音波を印加したものでは、乾
燥藻体量は1.02g/リットルであったが、印加しな
かったものでは0.89g/リットルであった。
【0021】実施例3 ドナリエラ ターシオレクタ(Dunaliella tertiolect
a)ATCC30861を超音波発振子を挿入していな
い実施例1と同様の培養ビンに植え、水を入れた超音波
洗浄器(井内盛栄堂社製、VS−100III 型)上に置
いて実施例1と同様に光を照射して培養を行なった。培
地はATCC1194液体培地を用い、培養開始後6時
間ごとに1分間、45kHzの超音波を50Wの出力で
印加し、7日間培養した。
【0022】その結果、超音波を印加したものでは、乾
燥藻体量1.14g/リットルであったが、印加しなか
ったものでは0.97g/リットルであった。
【0023】実施例4 1リットル容量の円筒フラスコにATCC847液体培
地を、500ml加え、側面発光の光ファイバーを10
0本挿入してハロゲンランプの光を培養液中に導き、底
部から空気をガラスフィルターを通して送り込むように
した培養装置を用いてセネデスムス パンノニカス(Sc
enedesmus pannonicus)ATCC30429を0.1g
/リットル(乾燥藻体換算)植菌して培養した。光は培
養開始時に光ファイバーの側表面で平均50μEins
tein/m2 /secに設定し、温度は25℃とし
た。超音波破砕器(ブランソン社製、ソニファイヤー2
50型)の発振子は、フラスコの外の光ファイバーの束
に接触固定し、培養開始後3時間ごとに30秒間、28
kHzの超音波を10Wの出力で印加した。培養は7日
間行ない、実施例1と同様にして乾燥藻体量を求めた。
【0024】比較例として超音波の印加以外は前記と同
様にして培養し、藻体量を求めた。
【0025】その結果、超音波を印加したばあいは藻の
フラスコ内壁への付着はほとんど認められず、とくに光
ファイバーへの付着は皆無であり、乾燥藻体量は1.3
1g/リットルであった。比較例では藻の培養フラスコ
内壁と光ファイバー表面への付着と集塊形成による沈澱
が認められ、乾燥藻体量は0.87g/リットルであっ
た。
【0026】以上の実施例より、微生物の培養期間中に
超音波を間欠的に印加することによって、印加しないば
あいよりも明らかに藻体量が多くなることがわかる。
【0027】
【発明の効果】本発明により、培養槽内壁や培養槽内構
造物に付着したり、集塊を形成して沈澱しやすい微生物
の培養を効率的に行なう方法が提供される。本発明の方
法は、大量培養や、光照射の必要な微生物の培養への応
用が容易で、産業上の利点が大きい。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微生物の培養を行なう際に、培養槽に間
    欠的に超音波を印加することを特徴とする微生物の培養
    方法。
  2. 【請求項2】 前記超音波の周波数が10〜200kH
    zである請求項1記載の微生物の培養方法。
  3. 【請求項3】 前記超音波の強度が微生物を死滅させる
    ことなく微生物の培養槽内壁もしくは培養槽内構造物か
    らの剥離および微生物の集塊の分散を引き起こす強度で
    ある請求項1または2記載の微生物の培養方法。
  4. 【請求項4】 超音波の印加の間隔が5分間〜24時間
    である請求項1、2または3記載の微生物の培養方法。
  5. 【請求項5】 培養槽内に超音波発振部を設けること、
    超音波発振部を培養液に浸すこと、外側から培養槽に超
    音波発振部を接触させることまたは培養槽を水に入れた
    超音波発振槽に浸すことのうち、いずれかの方法により
    培養槽に超音波を印加する請求項1、2、3または4記
    載の微生物の培養方法。
  6. 【請求項6】 超音波発振部が、超音波発振板、超音波
    発振棒または超音波発振子のうちのいずれかである5記
    載の微生物の培養方法。
  7. 【請求項7】 培養される微生物が微細藻類である請求
    項1、2、3、4、5または6記載の培養方法。
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