JPH11215980A - 菌体含有液の処理方法 - Google Patents

菌体含有液の処理方法

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JPH11215980A
JPH11215980A JP10020976A JP2097698A JPH11215980A JP H11215980 A JPH11215980 A JP H11215980A JP 10020976 A JP10020976 A JP 10020976A JP 2097698 A JP2097698 A JP 2097698A JP H11215980 A JPH11215980 A JP H11215980A
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JP
Japan
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liquid
membrane
permeate
cell
diafiltration
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JP10020976A
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English (en)
Inventor
Tsuneyasu Adachi
恒康 安達
Akikazu Yamamoto
明和 山本
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜濾過及びダイアフィルトレーションにより
発酵液から菌体を分離すると共に目的有価物を回収する
方法において、ダイアフィルトレーション時の溶菌を防
止すると共に、溶菌防止のための塩類水溶液や緩衝液の
調製の手間や塩類の使用量を大幅に削減する。 【解決手段】 ダイアフィルトレーションにおいて、濃
縮液側に加える水として、発酵液の膜分離処理で得られ
る膜透過液を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は菌体含有液の処理方
法に係り、特に、膜濾過により発酵液から菌体を分離す
ると共に目的有価物を回収するのに好適な方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】発酵法によって生産した酵素などの有価
物、例えば、リパーゼ、セルラーゼ、キシラーゼ等の酵
素や生理活性ペプチド、蛋白質などを製品化する場合、
生産菌と発酵生産物とを分離して有価物を回収する必要
がある。従来、発酵液からの目的有価物の回収及び菌体
分離のための一般的な方法として、珪藻土濾過法があ
る。珪藻土濾過法では、多量の珪藻土を濾過助剤又はプ
リコート剤として使用するため、珪藻土の混入した菌体
が分離される。この珪藻土の混入した菌体は焼却処理す
ることができず、投棄処分するため、処分場の問題があ
る。
【0003】このため、珪藻土を使用しない分離方法と
して、MF(精密濾過)膜又はUF(限外濾過)膜を用
いた膜分離法が検討されている。
【0004】膜分離法による発酵液からの菌体分離と目
的有価物の回収は、発酵液の濾過、濃縮(有価物の透過
と菌体の濃縮)とダイアフィルトレーション(加水処理
による、濃縮液側に残った有価物の透過液側への回収)
とによって行われる。即ち、まず、発酵液を膜分離処理
して有価物を透過液側に回収すると共に菌体を濃縮し、
菌体の濃縮がある程度進んだ後に、濃縮液側に水を徐々
に添加(加水処理)しながら膜分離を続けるダイアフィ
ルトレーションと称される操作を行うことで濃縮液側に
残留する有価物の透過液側への回収を促進する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイア
フィルトレーションに水(一般的な脱イオン水等)を用
いた場合、即ち、ダイアフィルトレーションで濃縮液側
に水を添加した場合、希釈により塩濃度が低下するとこ
ろから、濃縮液中の菌体が溶菌し、膜にファウリングが
生じ膜フラックスが急激に低下する。
【0006】これを防止するために、ダイアフィルトレ
ーション時に添加する水として食塩や硫安等の水溶液や
緩衝液を用いる場合があるが、この場合には、次のよう
な不具合がある。即ち、発酵液の膜分離処理において
は、通常、ダイアフィルトレーションに必要な水の量は
初期発酵液と等量あるいは2倍量であるため、工業的な
生産においては膨大な量の塩類水溶液や緩衝液の調製が
必要となり、調製の手間や大量の塩類の使用で生産コス
トが高騰する。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決し、膜濾
過により発酵液から菌体を分離すると共に目的有価物を
回収する方法において、ダイアフィルトレーション時の
溶菌を防止し、かつ溶菌防止のための塩類水溶液や緩衝
液の調製の手間や塩類の使用量を大幅に削減することが
できる菌体含有液の処理方法を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の菌体含有液の処
理方法は、菌体含有液を膜分離処理して透過液を取り出
すと共に、菌体を含有する濃縮液を循環して該濃縮液中
に菌体を濃縮する菌体含有液の処理方法であって、該濃
縮液の濃縮倍率が高くなった後に、該濃縮液に水を添加
して循環処理する菌体含有液の処理方法において、該濃
縮液に添加する水の少なくとも一部として、前記透過液
を用いることを特徴とする。
【0009】本発明者は、前記従来の問題点を解決すべ
く鋭意検討を重ねた結果、発酵液から菌体を膜分離した
際に発生する膜透過液をダイアフィルトレーションに用
いることにより、ダイアフィルトレーション時の菌体の
溶菌を有効に防止することができることを見出した。
【0010】一般に、この膜透過液は更に、脱塩・濃縮
や吸脱着精製等の目的有価物の精製工程に供される。本
発明では、この精製工程で生じる排水をダイアフィルト
レーションに使用するのが好ましい。この膜透過液や、
その精製工程で発生する排水は、発酵液とほぼ等しい塩
類組成及び濃度のものであり、菌体が安定的に存在する
上で好適であるため、ダイアフィルトレーション時の菌
体の溶菌を有効に防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0012】本発明において、菌体含有液である発酵液
の膜分離用の膜としてはMF又はUF膜が用いられる。
この膜素材には特に制限はなく、ポリオレフィン膜、ポ
リスルホン膜、テフロン膜、セラミック膜などが用いら
れる。MF又はUF膜の選択、及び膜素材の選択は、目
的有価物の分子量や発酵液の性状などを加味して行われ
る。膜型式にも特に制限はないが、一般的には中空糸、
チューブラー、スパイラル、プレート&フレーム型膜モ
ジュールなどが用いられる。
【0013】本発明における菌体含有液である発酵液の
膜分離処理は、ダイアフィルトレーションで添加する水
として、膜透過液(好ましくは膜透過液からの有価物の
精製・濃縮工程で発生する排水)を用いること以外は、
常法に従って行うことができ、例えば次のような操作で
実施することができる。
【0014】まず、発酵液をクロスフローで膜モジュー
ルに供給し、目的有価物を含む透過液を回収する。膜モ
ジュールから流出する濃縮液は該膜モジュールの原水流
入側に戻して循環処理する。これに伴い、濃縮液側に菌
体が濃縮されていく。所定の倍率まで濃縮が進んだ後、
濃縮液側に残存する有価物を更に回収するためにダイア
フィルトレーションを行う。この場合、ダイアフィルト
レーションに必要な加水量や加水形態は、濃縮液中の目
的有価物の濃度、膜による目的有価物の阻止率、及び目
標とする目的有価物回収率等に応じて適宜選択される。
なお、加水形態は、連続加水であっても間欠加水であっ
ても良く、また、バッチ毎の加水であっても良いが、濃
縮液量を一定に保ちながら透過液量に見合った水量を徐
々に加えていく方法が一般的に用いられる。透過液側に
回収された目的有価物は、その種類に応じてUF膜によ
る脱塩・濃縮や吸脱着精製などの目的有価物精製工程で
更に濃縮精製され、製品とされる。
【0015】ダイアフィルトレーションを開始する時の
濃縮液の濃度は、膜モジュールの透過速度に応じて適宜
設定すれば良い。
【0016】本発明においては、このダイアフィルトレ
ーションに使用する水に、菌体分離工程で生成する膜透
過液、好ましくはこの膜透過液の有価物精製工程で生じ
る排水を利用する。菌体分離後の有価物精製工程とは、
上述のUF膜による脱塩・濃縮や吸脱着精製などであ
る。これらの精製工程では有価物の純度向上に伴い、有
価物の溶媒である塩類水溶液又は緩衝液が排水として排
出される。この塩類水溶液や緩衝液には、発酵工程にお
いて菌の培養を促進する目的で添加された硫酸マグネシ
ウム、塩化マグネシウム、硫酸アンモニウム、塩化ナト
リウム、塩化カルシウム、リン酸、酢酸などの様々な塩
や酸などが含有される。
【0017】本発明では、この様々な塩類や酸を含む排
水を菌体分離工程のダイアフィルトレーションに使用す
ることにより、ダイアフィルトレーションに水を用いた
場合に起きる塩類濃度低下による溶菌を防止して膜のフ
ァウリングを抑え、安定したフラックスを維持すること
ができる。また、膨大な量の塩類水溶液の調製や新たな
塩類の使用を実質的に無くすことができ、膜による菌体
分離プロセスの効率化、低コスト化が実現される。
【0018】このような本発明の菌体含有液の処理方法
は、発酵液からの菌体の分離及び、蛋白質やリパーゼ、
セルラーゼ、キシラーゼなどの酵素、生理活性ペプチド
等の目的有価物の回収に極めて有用である。
【0019】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。説明の便宜上、まず比較例を挙げ
る。
【0020】比較例1 乾燥菌体濃度2重量%、pH6.2、電気伝導度42m
S/cmの目的蛋白質含有発酵液12Lを、膜面積0.
1m2のポリスルホン中空糸膜(MF膜、孔径0.2μ
m)を用いてクロスフロー濾過した。発酵液は膜面流束
2m/秒で循環し、濾過圧力は2.0kg/cm2とし
た。また、発酵液の温度は20℃で一定になるようにし
た。
【0021】透過液を7.2L回収したところで、濃縮
液の容量を一定に保ちながら、0.8重量%NaCl水
溶液を加えていった。初期の発酵液中に含まれている目
的蛋白質の98%以上が透過液側に回収されるまで、こ
の8重量%NaCl水溶液の添加によるダイアフィルト
レーションを続けた(8重量%NaCl水溶液17L使
用)。
【0022】このときの膜フラックスとMF膜透過液の
塩類濃度(電気伝導度)を測定し、結果を図1に示し
た。
【0023】実施例1 比較例1において、MF膜分離処理で得られた透過液2
4.2L(pH6.0、電気伝導度23mS/cm)
を、膜面積0.2m2のポリスルホンのスパイラル膜
(UF膜、分画分子量3000)を用いて更にクロスフ
ロー濾過による目的蛋白質の濃縮を行った。目的蛋白質
を約10倍濃縮することで透過液20Lを得た。この透
過液の内17Lを8重量%NaCl水溶液の代わりに用
いたこと以外は、比較例1と同様にして、膜濾過及びダ
イアフィルトレーションを行った。
【0024】このときの膜フラックスとMF膜透過液の
塩類濃度(電気伝導度)を測定し、結果を図2に示し
た。
【0025】比較例2 ダイアフィルトレーションにおいて、NaCl水溶液の
代わりに脱イオン水17Lを用いたこと以外は比較例1
と同様にして膜濾過及びダイアフィルトレーションを行
った。
【0026】このときの膜フラックスとMF膜透過液の
塩類濃度(電気伝導度)を測定し、結果を図3に示し
た。
【0027】図1〜3より次のことが明らかである。
【0028】即ち、図3に示す如く、脱イオン水を用い
てダイアフィルトレーションを行った比較例2では、ダ
イアフィルトレーション中に電気伝導度が低下していく
につれ、膜フラックスの低下が起きている。これに対し
て、比較例1及び実施例1の場合には、図1,2に示す
如く膜フラックスの低下は起きないが、比較例1では大
量のNaCl水溶液が必要となる。一方、目的蛋白質の
精製工程の排水を用いた実施例1では、NaCl水溶液
を用いた比較例1と同様に菌体の溶菌を防止でき、しか
もこの場合にはNaCl水溶液の調製は全く不要であ
る。
【0029】なお、実施例1において、MF膜による菌
体分離に後工程のUF膜透過液を用いる処理を10回繰
り返して行ったところ、いずれの場合も同様の結果が得
られ、菌体分離における膜フラックスの低下防止効果が
持続することが確認された。
【0030】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の菌体含有液
の処理方法によれば、膜濾過及びダイアフィルトレーシ
ョンにより発酵液から菌体を分離する際、別途調製した
塩類水溶液や緩衝液等を用いることなく、当該菌体分離
工程で発生した膜透過液を有効利用して、ダイアフィル
トレーション時の溶菌及び溶菌による膜フラックスの低
下を防止することができる。このため、溶菌防止のため
の塩類水溶液や緩衝液の調製の手間や塩類使用量を大幅
に削減して効率的な処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】比較例1において、NaCl水溶液を用いてダ
イアフィルトレーションを行った場合の膜フラックスと
MF膜透過液の塩類濃度(電気伝導度)の変化を示すグ
ラフである。
【図2】実施例1において、UF膜透過液を用いてダイ
アフィルトレーションを行った場合の膜フラックスとM
F膜透過液の塩類濃度(電気伝導度)の変化を示すグラ
フである。
【図3】比較例2において、脱イオン水を用いてダイア
フィルトレーションを行った場合の膜フラックスとMF
膜透過液の塩類濃度(電気伝導度)の変化を示すグラフ
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 菌体含有液を膜分離処理して透過液を取
    り出すと共に、菌体を含有する濃縮液を循環して該濃縮
    液中に菌体を濃縮する菌体含有液の処理方法であって、 該濃縮液の濃縮倍率が高くなった後に、該濃縮液に水を
    添加して循環処理する菌体含有液の処理方法において、 該濃縮液に添加する水の少なくとも一部として、前記透
    過液を用いることを特徴とする菌体含有液の処理方法。
JP10020976A 1998-02-02 1998-02-02 菌体含有液の処理方法 Pending JPH11215980A (ja)

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