JPS5934360B2 - 培養微生物の増殖曲線の自動記録方法ならびにその装置 - Google Patents

培養微生物の増殖曲線の自動記録方法ならびにその装置

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JPS5934360B2
JPS5934360B2 JP10564376A JP10564376A JPS5934360B2 JP S5934360 B2 JPS5934360 B2 JP S5934360B2 JP 10564376 A JP10564376 A JP 10564376A JP 10564376 A JP10564376 A JP 10564376A JP S5934360 B2 JPS5934360 B2 JP S5934360B2
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voltage
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microorganisms
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清司 南
正美 山村
伸 清水
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Cosmo Oil Co Ltd
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Maruzen Oil Co Ltd
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  • Recording Measured Values (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、これまで微生物を取扱う研究者にとっての願
いであった、培養中の微生物の増殖曲線の自動的な画か
せ方乃至は培養中の微生物の活性度曲線の自動的な表現
法、およびその装置に関するものである。
本発明は、微生物の培養に際し、その微生物の培養条件
の1つであるPHを自動的に調節する装置が一般に使用
されているのを利用して、そのPHの自動調節のために
使用する酸またはアルカリ液の定量供給ポンプによる断
続的供給によってPHを調節する際、そのポンプの微小
な断続的な供給量乃至作動時間を積分して記録計に記録
させることにより、培養微生物の増殖曲線を自動的に記
録させる方法ならびにその装置に関する。
更に、その増殖曲線の微分値すなわち曲線の勾配は培養
微生物の活性度を表わしていることから、培養微生物の
活性曲線の自動的記録方法ならびにその装置に関する。
従来、微生物を培養するについて、この培養中の微生物
の濃度がどの位あるかを連続的に知る方法がなく、一般
的に培養中の培養液をサンプリングし、特定波長におけ
るその培養液または稀釈液の濁度もしくは吸光度を分光
光度計で測定するか、または一定量の培養液中の乾燥菌
体量を計量し測定する方法が取られている。
しかし、このようなサンプリングは不連続であり測定も
煩雑で、就中重大な欠点は培養中の培養液(乃至菌体量
)がサンプリングを行なう度に減少してゆく点など問題
が多かった。
また、培養中の微生物の生存活性あるいは活性度につい
ては、P旦自動調節記録装置などではPHの変化してい
る様子などによって成程度推定できるが、過去のPHの
変化している様子と比較もできず、敢えて比較しても定
量的なことは何もつかむことができなかったのが現状で
ある。
更にワールブルグ計などによって培養液の酸素吸収速度
などを測定する方法も考えられるが、測定の煩雑さ、さ
らに培養液減少に対する補正の必要性という欠点もあっ
て到底続けて測定を継続できるものではなかった。
また、単にPHを自動調節するのに使用した酸またはア
ルカリの消費量を測定しようと考えても、経時的に人が
測定時前後の量を何らかの方法で求めなければならず、
かなり精力的な努力が必要であった。
本発明者等は、このような事実に鑑み、既に一般的に使
用されているPH自動調節装置を活用して、そのPH調
節用に微小断続的に供給される酸またはアルカリ量の積
分値を自動的に記録すれば、前述の種々の不都合さ、煩
雑さが解消できてしかも微生物培養に関して増殖曲線並
びに活性、その他の新事実の把握ならびに利用ができる
のではないかと考え、鋭意研究工夫を重ねた結果、上述
の積分値の記録により微生物の増殖曲線の自動記録がう
まく行われることを見出し、従来の方法による増殖曲線
との比較による確認も行ない、本発明を完成した。
本発明に使用する装置の概要を説明すると、この装置は
、PH自動調節装置1、酸またはアルカリ液の定量供給
ポンプ2、交流同動モーター3、減速ギヤー4、エンド
レスの回転式可変抵抗器5、直流定電圧装置6、ならび
に電圧記録計8から成り、第1図にこれらの関係を示し
た。
更に明確にするために、本発明に使用する装置を第1図
に従って説明すると、先ず培養液中のPHが、菌の増殖
につれて例えば培地中の硫安のアンモニアの消費あるい
は酸の生産などのため開側酸性側に移動し、設定pHよ
りわずかに酸性になると、アルカリ液(上側ではアンモ
ニア水溶瀕の定量供給ポンプ2がリレー9を介して作動
し、アンモニア液を断続的に微小量すなわち微小時間供
給して設定PHにもどす。
この際・このポンプのリレー9への接続と並列に同期モ
ーター3を接続しであるので、ポンプ2が作動している
開園時に同期モーター3も作動する。
従ってこの同期モーターの回転を例えはギヤー4で減速
してエンドレスの回転式可変抵抗器5の回転軸に伝えれ
ば、結局、この回転式可変抵抗器の回転軸が、酸または
アルカリ液(上記例ではアンモニヤ水溶液)の定量供給
ポンプ2の作動時間に一定の比率で縮小比例して回転す
る。
この回転式可変抵抗器5の抵抗の両端に電圧記録計8の
最大入力電圧に等しい値の直流定電圧を印加し、可変抵
抗の一端と可動端子の間の可変電圧を時間的に記録計8
に記録する様に接続する。
この際、例えばO〜10mVのような電圧記録計ならば
10mVの定電圧装置が必要であり、これを市販品から
組立てた5■の直流定電圧装置6から、可変抵抗器の最
大抵抗値であるIKΩと499にΩの抵抗を直列に接続
して計500にΩの中のIKΩの可変抵抗の両端の電位
差が10mVであるのを利用して取出している。
アルカリ溶液の代りに酸溶液の場合も全く同様である。
この場合は勿論菌増殖に伴ない例えば醋酸が消費される
場合は、培養液のPHは上昇するので、醋酸水溶液をポ
ンプ2力噺続的に作動して供給しPHを一定に調節する
要するに、本発明の特徴はPH調節計に付属した酸又は
アルカリ液の定量供給ポンプの作動時間(供給量)の積
分値をポンプと並列に入っている同期モーターを介して
回転計としての回転式可変抵抗器にとり出し、回転式可
変抵抗器の抵抗の両端に記録計の最大入力電圧に等しい
定電圧を印加した状態で可変抵抗の一端と可変端子との
間の可変電位差を電位差計に記録することによって、培
養微生物の増殖曲線が自動的にその記録計に記録される
という増殖曲線自動記録方法乃至はこの曲線を利用した
活性度の自動表示方法ならびにその装置の1例を示すと
、PH調節装置はDKK製PH6点式指示記録調節計を
使用し、酸またはアルカリ定量供給ポンプは古注サイエ
ンス製流量ステップ可変RP−G改良型、同期モーター
には日本パルスモータ−製PTM−24AGを使用し、
回転式可変抵抗器は緑測器研究所製CP−5SIKΩポ
テンシオメータ−1記録計は大金電気製15R形電子式
自動平衡記録計を使用し、定電圧回路は第1図に示した
回路を市販のパーツを組合せて作製し使用した。
本発明は、このように従来からある機器を組み合せるこ
とによって、微生物取扱者達の夢であった微生物の培養
上の指標である増殖曲線乃至活性度その他が自動的にわ
かる方法准その装置を提供できることを提案したもので
ある。
本発明の装置を使用することにより、本発明者等が当初
期待した酸またはアルカリ消費量を即座に知ることが出
来るばかりでなく、微生物の増殖曲線の自動記録、微生
物の活性の自動表示ができ、更に新たな事実をも見出す
ことができた。
これらについては以下実施例をあげて更に具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されないこ
とは勿論である。
実施例 1 メタノール資化性酵母トルロプシステルモフイラ(丁o
rulopsis thermophila)MT−
3722(微工研菌寄第3564号)をグルコース20
g、(NH4) 28044 g 、KH2PO22g
8Mg 8047H200,5g、酵母エキス0.5
g 、 CaC12・22H2O02、および水道水
10100Oからなる培地5mlを試7験管に入れ、滅
菌処理したものに1白金耳植菌し、35°Cで15時間
振盪培養した。
この前培養液5mlを、グ/l/]−ス50g、(NH
+ ) 2 ※※S0410 g 、 KH2P 0
42.5 g z MgSO4・7H200,5g、酵
母エキス0.5g、CaC1□・2H200,2gおよ
び水道水1000 mlからなる培地1tを2を容ミニ
ジャーに入れ、滅菌処理したものに注加して植菌し、3
5℃とPHを4.8附近に7wt%アンモニア水で自動
調節し、24時間培養した。
この培養において本発明の方法で本発明の装置を使用し
て自動的に増殖曲線を画かせた。
一方従来法で経時的に培養液をサンプリングして、これ
を110℃で12時間乾燥し、乾燥菌体の重量を測定し
た。
第2図に本発明により自動記録した増殖曲線と実測した
乾燥菌体重量による増殖曲線とを示す。
なお、測定した乾燥菌体重量すと本発明による増殖曲線
を目盛から読んだ値aとの相関係数を求めると第1表の
ようになる。
この係数の値は平均4.57であり、標準偏差上0.1
89で、きわめて良く一致している。
従って、本発明の方法によれば培養微生物の増殖曲線は
次の式で示すことができる。
b =4.57 X a 十0.35 実施例 2 (NH4)2SO44g、KH2PO42g2MgSO
4・7H200,5g、酵母エキス0.5 g、 Ca
Cl2 ・2H200,2g、FeSO4・7H2Q0
.02g、および水道水ltからなる培地1.2tを連
続培養装置(内容積4.51 ’)中に入れ、滅菌処理
したのち、実施例1に示したと同様にしてつくったメタ
ノール資化性酵母トルロプシステルモフイラ(Toru
lo−psis thermophila) MT−3
722(微工研菌寄第3564号)の前培養液5mlを
注加して植菌し通気撹拌しながら、培養中の温度を40
℃、PHを4.8に保ち、炭素源であるメタノールの濃
度を、カスクロマトグラフで経時的に測定しながら、該
濃度をO〜0.1wt%lこ保つように断続的にメタノ
ールを添加して培地中の菌体濃度を20g/l(乾燥体
としての濃度)にさせた。
その後、メタノール54.3 g 、 (NH4)25
O44g 、KH2PO42g 、 MgSO4・7H
200,5g、酵母エキス0.5g。
CaCl2 H2H200,2g、FeSO4@7H2
00,02g。
および水道水945.7gからなる供給培地を120℃
の加熱管中に3’!に−Gの圧力で連続的に定量ポンプ
を使用して通過させ、連続的に滅菌しながら、続いて冷
却しながら、上記連続培養装置に120rrLl/hr
の流量で連続的に供給し、培養装置中の静止培養液量を
1200m1に保つようにした。
さらに本実験において、連続培養の供給培地を53〜7
3時間目は120m1/hrの流量(稀釈率0.1hr
−1)、73〜80時間目は1807721/hrの流
量(稀釈率0.15hr−1)、80〜86時間目は2
10m1/hrの流量(稀釈率0.175hr−1)、
ならびに86〜98時間目は240m1/hrの流量(
稀釈率0.2hr’)になるように定量ポンプの流量を
変化させた。
また、53〜98時間目の培養液中の乾燥菌体濃度の実
測結果を第2表に示す。
第3図と第2表および供給培地の流量を比較検討すると
、53時間目から85時間目の間は供給培地を増加させ
ると、本発明の方法および装置による連続培養時の活性
度を表わす上昇直線の勾配はその都度上がり、乾燥菌体
濃度ははシ一定である。
しかしながら、培養開始後86時間目から稀釈率を0.
2hr−1としたため87時間目附近は活性度を表わす
勾配は少し上昇しているように見えるが、このあと88
時間目附近からは急に勾配がゆるくなり、培養液中のメ
タノール資化活性は低下して行く様子が見られる。
そして培養液中の菌体濃度は第2表の乾燥菌体重量表に
示したように減少しており、本発明方法および装置で知
ることのできる活性度変化とよく一致している。
実施例 3 実施例2で示した実験において、培養開始後88時間目
から94時間目の間、1時間毎に培養液の酸素吸収速度
をワールブルグ計で測定した。
ワールブルグ計で測定する条件は、20wt%のKOH
水溶液0.2ru1.を戸紙に含ませてワールブルグ容
器の中央室に入れ、KH2PO40,1モル。
(NH4)2 SO40,1モル、MgSO4・7H2
00,1モルからなる緩衝液2.07d、0.05wt
%メタノール水溶液0.5 ml、および培養中の培養
液0.1 yrtlからなる全反応液2.81111を
ワールブルグ容器中の反応室に入れ、35℃の温度で1
0分間恒温にしたのち、35℃における酸素吸収速度を
測定した。
その結果を第3表に示す。
この結果、第3図に示した本発明の活性表示は第3表の
培養液中の酸素吸収速度のデータと極めて良い関連性を
示していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置の構成図である。 第2図は回分培養の場合の本発明の方法ならびに装置を
用いて自動記録した増殖曲線と、乾燥菌体重量の実測に
よる増殖曲線とを、比較のため、スケールは異なるが、
同一チャード上に示す。 第3図は連続培養の場合の本発明の方法ならびに装置を
用いて自動記録した活性度曲線を示した。 1・・・・・・PH調節装置、2・・・・・・酸または
アルカリ液の定量供給ポンプ、3・・・・・・交流同期
モーター、4・・・・・・減速用ギヤー、5・・・・・
・エンドレス回転式可変抵抗器、6・・・・・・5■直
流定電圧装置、7・・・・・・5V定電圧ICl3・・
・・・・電圧記録計、9・・・・・・リレー、10・・
・・・・本発明の方法ならびに装置による自動記録され
た微生物の増殖曲線(回分培養の場合)、11・・・・
・・従来法の乾燥菌体重量測定による微生物の増殖曲線
(回分培養の場合)、12・・・・・・本発明の方法な
らびに装置による自動記録された微生物の活性度曲線(
連続培養の場合)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 微生物培養中の培養液のPHの変動に応じて、酸又
    はアルカリ液をポンプにより一定の供給速度で微小量ず
    つ断続的に供給することによってPHを一定に保持する
    様調節している系において、該ポンプの断続的な微小供
    給量乃至微小作動時間を積分して記録計に記録すること
    による、培養微生物の増殖曲線の自動記録方法。 2 微生物を培養する際に用いられるPH調節装置1と
    、これに付属した酸またはアルカリ液の定量供給ポンプ
    2と、これに並列に接続した交流同期モーター3と、こ
    のモーターの回転を適当な比率で減速してエンドレスの
    回転式可変抵抗器の回転軸に伝えるための減速機構4お
    よびこれを介して該モーターに連結するエンドレスの回
    転式可変抵抗器5と、該可変抵抗の両端に、使用する電
    圧記録計の最大入力電圧に等しい直流電圧を印加するた
    めの直流定電圧装置6と、該可変抵抗の一端と可変端子
    の間の可変電位差を記録する該電圧記録計8とより構成
    される、培養微生物の増殖曲線の自動記録装置。
JP10564376A 1976-09-03 1976-09-03 培養微生物の増殖曲線の自動記録方法ならびにその装置 Expired JPS5934360B2 (ja)

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IT1134617B (it) * 1980-12-05 1986-08-13 Pirelli Pneumatico per autoveicoli con disegno ad elevati doti comportamentali e bassa rumorosita'
JPS6152274A (ja) * 1984-08-20 1986-03-14 Shimadzu Corp 細胞培養装置
JPS61216681A (ja) * 1985-03-22 1986-09-26 Hitachi Ltd 培養終結状態判定方法

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