JPS5988091A - 固定化菌体もしくは固定化酵素 - Google Patents

固定化菌体もしくは固定化酵素

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JPS5988091A
JPS5988091A JP19872082A JP19872082A JPS5988091A JP S5988091 A JPS5988091 A JP S5988091A JP 19872082 A JP19872082 A JP 19872082A JP 19872082 A JP19872082 A JP 19872082A JP S5988091 A JPS5988091 A JP S5988091A
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関 辰巳
Yasuhei Yamashita
山下 泰平
Mikito Ikeda
池田 幹土
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は比重調整した固定化菌体もしくは固定化酵素及
びそれを利用する発酵生産法に関するO 固定化菌体(ここで菌体は細菌、酵母等の菌体ヲいう)
ヲ用いて、エタノール、アセトンおよびブタノール等を
発酵生産することは公知である〔エタノールについてE
uropean J、Appl。
Microbio4 Biotechno/ 10 、
275−287 (1980) +アセトン・ブタノー
ルについてBiotechnologyLetters
 vol、 2 (Na 5 ) 、  241−24
6(1980))。
固定化菌体を用いる連続発酵における培地の供給方式に
は上昇流方式ヒ下降流方式とがあるか゛、下降流方式は
発酵中に増殖する菌体や培地中の浮遊物による閉塞、偏
流を伴いやすい問題点がある。これらの問題点は特に固
定化菌体の粒子が小さいときに発生しやすい。
したがって一般には上昇流方式が望ましい。
ただし、この上昇流方式で発酵を行う場合には、固定化
菌体の比重と培地の供給速度との関係で固定化菌体が浮
上するか又は沈降して一部反応に十分関与しない固定化
菌体が存在する状態を生ずることがある。
浮上や沈降は発酵生産物の収量の低下をもたらす。ここ
で培地の供給速度を下げれば浮上率を下げることがで齢
るが、そうすると単位時間当りの収量が減るので好まし
くない。
そこで本発明者らは供給速度をおとすことなく浮上率を
下げることを種々検討した結果、固定化菌体として、固
定化の際に発酵に悪影響を及ぼさない固体を第3成分と
して含ませることにより比重を調節した固定化菌体を用
いることにより浮上率を下げることができることを見い
出した。
なお、比重調整の必要性は下降流方式でも存在し、本発
明はこの場合にも適用されるものである。
本発明は以上の知見によりなされたものであ場合も全く
同様に適用でき、その場合も本発明の範囲内に入るが、
固定化菌体の場合を例にして以下、本発明をさらに詳し
く説明する。
発酵生産菌の固定化は一般的手法によって行れるゲル包
括法が好適に使用される。ゲル包括法にはアルギン酸カ
ルシウムゲル、ポリアクリルアミドゲル、コラーゲン、
フィブリン、寒天。
カラギーナン、セルロース尋による方法がある。
これらのゲルによる包括の操作は公知の操作によればよ
いが具体的な例を示せば次の通りである0 すなわち、アルギン酸ナトリウム水溶液中に包括しよう
とする生菌体又は培養液を加え混合物ヲツクリ、ゲル化
剤の塩化カルシウムなどの水溶液中に該混合物を滴下す
ると固定化菌体が得られる。
ポリアクリルアミドゲルによる包括は、アクリルアミド
モノマー、架橋剤としてのN、N’−メチレンビスアク
リルアミドおよび生菌体(培養液としてでもよい)を緩
衝液に懸濁し、#懸濁液に重合開始剤としての過硫酸ア
ンモニウムおよび重合促進剤としてのN、N、N:N’
−テトラメチルエチレンジアミンを加えて15〜23℃
で1゜分程度重合反応を行わせると固定化菌体が得られ
る。
本発明でいう固定化菌体の比重調整は上記の固定化に際
し、比重を大又は小にする第3成分を担体原料液(例え
ばアルギン酸ナトリウム水溶液、アクリルアミドモノマ
ー懸濁液)又は担体原料液と生菌体もしくは培養液との
混合物中に添加することにより達せられる。
固定化菌体の比重を大にする1lc3成分としては硫酸
バリウム、パライトチタン白、ケイ酸類。
ガラス粉末などが、比重を小にする第3成分と(5) してはポリエチレ/、ポリプロピレン、ポリスチレン、
ボリクレタンなどを一般に用いることができる。
本発明の連続発酵は固定化菌体を反応塔に充填して培地
(発酵培地)を連続的に供給するととにより行う。連続
発酵に先立って回分式培養を行ってもよく、特にアセト
ン・ブタノール発酵では意義が太きい。
連続発酵中の固定化菌体の浮遊状態は固定化菌体の比重
、培地の供給速度、発酵液の粘度、発酵中に発生するガ
ス量などによるが、培地のヌ・ 供給速度は目的とする収量から設定され、粘度、△ ガス量も定まるので、比重も好ましい浮遊状態とすべく
予め設定できる。本発明者らは固定化菌体の比重を種々
かえて発酵生産物(アセトンおよびブタノール、エタノ
ール等)の収量との関係から検討したところ、固定化菌
体の液面上への浮上の程度に収量が左右されること、つ
まり浮上の程度の適当な範囲に設定・維持するととによ
り高い収量を維持できることを見い出しく6) た。その適当な範囲とは3〜20%であり、この範囲に
維持すれば前記比重、供給速度、粘度。
ガス量に関係なく高い収音を維持できる。
固定化菌体の個々の粒子の比重は通常正規分布をなして
いると考えられるので、3〜20チはそのもっとも軽い
部分であり、その部分が浮上していることによって、全
体としての浮遊状態が酵素反応にもっとも好適な状態に
なるものと考えられる。
回分式培養の温度、pH,炭素源濃度等の操作条件は連
続発酵時の操作条件と同様でよい。
連続発酵時の操作条件は発酵の種類〔例えばアセトン・
ブタノ、−ル発酵、アルコール(エタノール)発酵等〕
によってそれぞれ通常行われている条件でよい。
以下、アセトン・ブタノール発酵について上記操作条件
、使用菌等を念のため例示するが、これらは本発明をア
セトン・ブタノール発酵に限定することを意味するもの
ではない。
本発明に使用するアセトン・ブタノール生産菌とじては
公知のものが使用できる。
例えばクロストリディウム(Cloatridlum)
属に属する種々の菌、すなわちクロストリディウム・ア
セトプチリクム(acetobutylleum) 、
クロストリディウム・サッカロペルプチアセトニクム(
saccharoperbutyaeetonicum
 )+クロストリディウムーサッカロブチリクム(aa
echarobutylicum) lクロストリディ
ウム・サッカロブチルアセトニクム(saccharo
butylacetonieum)+クロストリディウ
ム1サク力ロアセトプチリクム(saccharoac
etobutylicum)などに属するアセトン・ブ
タノール生産菌が用いられる。具体的にはクロストリデ
ィウム・アセトブチリクムATCC824,4259゜
10132、IFO3854,クロストリディウム・サ
ッカロペルブチアセトニクムATCC27022などが
あげられる。
回分式培養及び連続発酵の培地としては、同様の、もの
を用いることができる。すなわち主炭素源のほか窒素源
、無機物その他の栄養物を程よく含有する培地ならば、
合成培地または、天然培地の何れも使用可能である。炭
素源としては、グルコース、シェークロース、フラクト
ース。
マンノース、殿粉、殿粉加水分解物、廃糖蜜など種々の
炭水化物が使用できる。窒素源としては、アンモニア、
塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウ
ム、酢酸アンモニウムなど各種の無機および有機のアン
モニウム塩類あるいは尿素および他の窒素含有化合物、
並びにペプトン、肉エキス、イーストエキス、コーン・
スチープ・リカー、カゼイン加水分解物。
フィツシユミールあるいはその消化物、脱脂大豆粕ある
いはその消化物、@加水分解物など種々の天然物が使用
可能である。更に無機物としては、リン酸カリウム、硫
酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マ
ンガン、炭酸カルシウムなどを使用できる。
培地としてはバイオマスなどから製造される浮遊物をか
なり含んだ液も使用できる。このような液の例は例えば
特開昭53−136585に記載されている。
(9) 回分式培養及び連続培養の温度+pl(+炭素源濃度等
は菌の増殖、アセトンおよびブタノールの生成がほどよ
く行われる限り特に限定はないが、28〜38℃、p 
H6,5前後、炭素源濃度4〜10%(W/V)(グル
コース換算)が好適である。
回分式培養の終了又は連続式発酵への切り換えは鋳付(
発酵生産物の生成に伴って生成する水素、炭酸ガス等の
発酵ガスによる発泡)の始まった時点かややその後に行
うのが通常である。
連続式発酵は上昇流方式でも下降流方式でも行うことが
できる。
培地供給速度は特に限定はないが充填固定化菌体11当
り0.1〜0.41 / hrが適当である。
以上、固定化菌体の場合について説明したが固定化酵素
の場合も公知の手法により調製した固定化酵素を用いて
上記と同様に本発明を適用することができる。
実施例1゜ (1)  固定化菌体の調製 (10) クロストリディウム・サツ力ロベルブチアセトニクムA
TCC27022のソイルストックの少量を試験管中の
下記組成の活性化培地10m1に入れて沸騰湯煎中で1
分間熱処理(いわゆるheat 5hock ) した
。次に冷却して30℃で24時間嫌気培養した。ついで
得られた活性化培養液を250m1容三角フラスコ中の
下記組成の種培養培地15011Llに加え、30℃で
24時間嫌気培養した。
一方、第3成分としての硫酸バリウムを一定量添加した
3%アルギン酸ナトリウム水溶液を110℃で10分間
殺菌し、冷却後上記種培養液をi 04 (v/v)加
え、混合物を1%塩化カルシウム水溶液中に滴下して固
定化菌体を得た。
活性化培地: 馬冷薯t50f+ ブドウ糖3f、硫酸アンモニウム0
.6fl炭酸カルシウム1.21および水420dより
なる。
種培養培地: 糖蜜6 f/di (グルコースとして)、硫酸アンモ
ニウム0.5 f /dl 、 炭酸カルシウム03f
/di、過すン酸石灰0.03f/di上記固定化菌体
各60rslを第1図に示すととき100d容反応塔に
充填し、下記発酵培地を供給して反応塔内容積を100
m1にして32℃で回分培養を行った。培養開始後20
時間目から前記発酵培地を固定化菌体11当す0.21
/hrの速度で上昇流方式で連続供給し、連続発酵を開
始した。発酵温度Fi、32℃とした。連続発酵開始波
1目目の固定化一体浮上率、対糖収率を第1表に示す。
発酵培地: 糖蜜6 f/di (グルコースとして)、炭酸アンモ
ニウムo、s y/dl + 炭酸カルシウムO1a 
t /dl +過すン酸石灰0.03 f/di第  
 1   表 ※1 アルギン酸ナトリウム溶液に対する%  (W/
V)
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施に使用する発酵装置の一例を示す
。図中各番号は次の意味を示す。 1:供給糖液、2:定量ポンプ、3.:反応塔。 4:固定化菌体、5:受器 (13) 呈1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固定化の際に発酵に悪影響を及ぼさない固体を第
    3成分として含ませることKより比重を調整した固定化
    菌体もしくは固定化酵素。
  2. (2)固定化菌体もしくは固定化酵素を用いて、発酵生
    産を行う方法において、固定化菌体も【7くは固定化酵
    素として、固定化の際に発酵に影響を及ぼさない固体を
    第3成分として含ませることにより比重を調整した固定
    化菌体もしくは固定化酵素を用いることを特徴とする連
    続発酵生産法。
  3. (3)固定化菌体もしくは固定化酵素をその3〜20チ
    が浮上している状態に保ちながら連続発酵せしめること
    を特徴とする特許請求の範須 間第2記載の連続発酵生産法。
  4. (4)固定化菌体がアセトン・ブタノール生産菌の固定
    化菌体であり、発酵生産物がアセトンおよびブタノール
    である特許請求の範囲第3項記載の連続発酵生産法。
JP19872082A 1982-11-12 1982-11-12 固定化菌体もしくは固定化酵素 Granted JPS5988091A (ja)

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