JPS60214878A - 好気性糸状菌の培養方法 - Google Patents

好気性糸状菌の培養方法

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JPS60214878A
JPS60214878A JP7151584A JP7151584A JPS60214878A JP S60214878 A JPS60214878 A JP S60214878A JP 7151584 A JP7151584 A JP 7151584A JP 7151584 A JP7151584 A JP 7151584A JP S60214878 A JPS60214878 A JP S60214878A
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culture solution
culture
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erlenmeyer flask
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Isao Endo
遠藤 勲
Teruyuki Nagamune
輝行 長棟
Toshio Higuchi
俊男 樋口
Ichiro Inoue
一郎 井上
Keiichi Ushiyama
敬一 牛山
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Nitto Denko Corp
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は細胞培養方法に関する。
、(従来技術) 培養液内で、かび、放線菌等の細胞を増殖培養して、グ
リセリン、アルコール等の一次代謝産物またはペニシリ
ン、ストレプトマイシン等の二次代謝産物の生産が工業
的レベルで行なわれていることはよく知られている。
培養液内で細胞を培養すると、培養する細胞の種類によ
って、細胞はベレット増殖あるいはノ4ルビー増殖によ
って増殖する。4レツド増殖とは培養細胞の菌糸と菌糸
とが培養中にからまシ、粒状の細胞のかたまりを形成し
て増殖する増殖形態をいい、ペニシリンの生産等におい
て生じる。パルビー増殖とは増養液中に増殖細胞が均一
に分布した状態で増殖する増殖形態をいい、ストレプト
マイシンの生産等において生じる。しかしながらこれら
従来の増殖形態においては種々の問題があった。(レッ
ト増殖を起こすと、細胞の増殖率が極めて低く、効率よ
く細胞を増殖することができないことはよく知られてい
る。また、/4’ルビー培養を起こす細胞の場合は、培
養細胞が培養液中に均一に混合した状態で存在するので
、培養液の粘度が極めて高くなり、培養液の攪拌に要す
る動力が著しく高くなる。さらに、ペレット増殖、ノや
ルビー増殖の両方とも培養液中に細胞が混合された状態
で存在するので、培養液から代謝産物を分離抽出する際
あるいは細胞増殖中の培養液から少量のサンプルを採取
して、培養液および代謝産物を分析する際において、固
形物である細胞を除去する必要があり、培養液からの代
謝産物の分離抽出あるいは培養液のモニターを行なうの
が極めて厄介かつ時間の浪費をともなうものであった。
(発明の目的) 本発明の目的は、従来の培養法によるとペレット増殖を
生じる細胞をペレット増殖とは異なる増殖形態により増
殖させ、効率よく細胞の培養方法を提供することにある
。また、本発明の目的は、培養液中には増殖細胞を存在
せしめない状態で細胞を増殖でき、培養液中から固形物
である細胞を除去する工程を介すことなく、培養液中か
ら容易に代謝産物の分離抽出あるいは培養液の分析を行
なうことのできる細胞培養方法を提供することにある。
さらに、本発明のさらに別の目的は、細胞増殖中の培養
液の粘度を上昇せしめず、低い動力で培養液を攪拌する
ことのできる細胞培養方法を提供することKある。
(発明の構成) 本発明の細胞培養方法は、培養液中に分散された複数の
発泡担体内で細胞を培養することを特徴とする。
本発明で使用される発泡担体としては、親水性材料を発
泡したもの、疎水性材料を発泡した中のいずれのものを
も使用できるが、例えばポリビニルアルコールを発泡し
たもの、ウレタンフオーム等を挙げることができる。ウ
レタン7オームとしても、例えば?リエチレングリコー
ルゾイソシアネートとポリプロピレングリコールジイソ
シアネートから連続発泡法で製造したものを使用するこ
とができる。発泡担体の細孔径が704m乃至/θ燗の
ものが細胞増殖を発泡担体の細孔内で効率よく行なうこ
とができ好ましい。発泡担体を培養液に分散して使用す
る場合は、発泡担体の大きさ培養槽の大きさの//、3
−以下好ましくは、/〃以下とすることが攪拌効率向上
の点から望ましくまた発泡担体の最大量体積(発泡担体
内部の発泡の体積をも含めた見かけの体積は培地lθθ
−尚りlθocm’好ましくはSθ〜10crrL’ 
とするのが好ましい。本発明の方法で増殖できる細胞と
しては、カビ、放線菌等の微生物細胞、固定化細胞等の
種々の細胞を挙げることができる@ (発明の効果) 本発明は細胞培養を発泡担体の細孔内で行なうよう圧し
たものであり、本発明の細胞培養方法を使用すると、従
来の培養方法を用いた場合と異なった増殖形態により細
胞が増殖する。
具体的には、従来法によるとペレット増殖を起していた
細胞が、パルビー増殖によすあるいは発泡担体内のみで
細胞の増殖が行なわれ、培養液内には細胞が存在しない
新たな増殖形態により増殖される。また従来法によると
ノやルビー増殖を起していた細胞が、培養液内の細胞の
数がより減少したノ々ルビー増殖によりあるいは発泡担
体内のみで細胞の増殖が行なわれ培養液内に細胞が存在
しない新たな増殖形態により増殖される。
従って、本発明を使用すると従来ベレット増殖を起して
いた細胞を、ペレット増殖とは異なる増殖形9により効
率よく細胞の増殖を行なうことができる。また、発泡担
体内のみで細胞の増殖が行なわれ、培養液中には細胞が
存在しない新たな増殖形態により細胞の増殖が行なわれ
る場@は、固形物である細胞を培養液から分離抽出する
工程を省略することができるので、培養液からめ代謝産
物の分離抽出および培養液の分析を簡易にかつ短時間で
行なうことができる。ノ4ルビー増殖を行なう場合であ
っても、従来法の場合よりも培養液中の細胞の量が少な
いので、固形物の分離を容易に行なうことができる。さ
らに、培養液中に細胞がほとんど存在しないか、存在し
ても従来法の場合よりも少量であるので、培養液の粘度
を低くおさえることができ、培養液の攪拌を低動力で効
率よく行なうことができる。
(実施例) 以下、本発明を実施例により説明する。
〈実施例/〉 水/lに、ラクトース弘Og、コーンスチープリカ−a
og、NaN0. J g、KH2PO,0,3gおよ
びMg5Oa O,,2kgを添加混合して調整した培
養液100m1!を容積3θθ−の三角フラスコに入れ
、この培養液に4ニシリウム クリソゲナム(Peni
cilliumchr7sogenum) の前培養液
/m7!を添加し、さらに三角フラスコ内に平均細孔径
約0.3咽を有する約Sfm角の日東電気工朶製人工土
壌用ウレタンホーム2g<、22cm )を入れた。三
角フラスコ内の培養液の温度を、24’Cに保持して、
この三角フラスコをロータリーシェーカにより攪拌速度
−20Orpmで攪拌して培養し、これを実施例/とし
た。
ウレタンホームを混入せしめない以外は、上記実施例1
と同様にして細胞を培養し、これを比較例/とした。
比較例/の場合は増殖細胞が培養液中に均一に混合して
増殖する/IPルビー増殖であったが、実施例1の場合
は細胞が発泡担体内で増殖し、細胞増殖後においても、
培養液中には細胞が存在せず、細胞増殖開始時と同様培
養液は透明な状態を保持し続けた。
第1図に、実施例/と比較例/における培養液中のラク
トース濃度と生成にニジリンの生産量を示すO ラクトース濃度は比較例/の方が実施例/よりも早く低
下したが、ペニシリンの生産量は実施例/および比較例
1ともにりB1で同程度の最大量を示した。生成ペニシ
リンの量単位γはμ9/lを意味する。
〈実施例コ〉 実施例/と全く同様の培養液lθθ−を容積300−の
三角フラスコに入れ、この培養液中にペニシリウム ク
リソゲナム(Penlcilliumchrysoge
num) の前培養液l−を添加し、さらに三角フラス
コ内に平均細孔径約θ、kmの約S燗角のIリデロピレ
ングリコール(RPC)ウレタンホーム/g(3θ儂3
)を入れた。実施例/と同様にして三角フラスコ内の培
養液の温度を211oCに保持して、この三角フラスコ
をロータリーシェーカを用い攪拌速度、200 rpm
で攪拌して培養し、これを実施例コとした。
ウレタンホームを混入せしめない以外は、上記実施例コ
と同様にして細胞を培養し、これを比較例コとした。
比較例コの場合は増殖細胞が培養液中に均一に混合して
増殖するパルビー増殖であったが、実施例コの場合は細
胞が発泡担体内で増殖し、細胞増殖後においても、培養
液中には細胞が存在せず、細胞増殖開始時と同時培養液
は透明な状態を保持し続けた。
第2図に、実施例コと比較例コにおける培養液中のラク
トース濃度と生成ペニシリンの生産量を示す。
ラクトース濃度は比較例コの方が実櫂例コよりも早く低
下したが、ペニシリンの生産量の最大値は実施例コの方
が比較例コよりも1日おくれて示されたが、その生産量
はほぼ同じであった。
〈実施例3〉 水/lに、サッカロース30g、酵母エキスS1 = 
K2HPOa / 1! 、 NaNO3311、Mg
5Oa ・7H200、!; g、 KCIθ、!; 
11 、 Fe5Oa ・7H200−0/ 11 を
添加混合してなるチャペック(Czapek)培養液1
0θ−を容積3θO−の三角フラスコに入れ、この培養
液にアスペルギルス オリゼ−(Aspergillu
soryzae )の前培養液l−を添加し、さらに三
角フラスコ内に平均細孔径約θ、!fvxsの約5mm
角の日東電気工業製人工土壌用ウレタンホームo、s 
g(j、5crrL’)を入れた。次に、三角フラスコ
内の培養液のi度を、24”Cに保持して、この三角フ
ラスコをロータリーシェーカにより攪拌速度コOOrp
mで攪拌して、これを実施例3Aとした。この実施例3
Aと全く同様にして別の三角フラスコで培養したものを
実施例3Bとした。
ウレタンホームを混入せしめない以外は、上記実施例3
Aおよび3Bと同様にして、コ個の別の三角フラスコで
細胞を培養し、これを比較例3Aおよび3Bとした。
比較例3Aおよび3Bの場合は、培養液中拠細胞の固ま
りを作るベレット増殖により細胞増殖が行なわれたが、
実施例3Aおよび3Bの場合はパルビー増殖により細胞
増殖が行なわれた。
第3図に実施例3Aおよび3Bと比較例3Aおよび3B
における培養液中のラクトース濃度とα−アミラーゼ活
性の生産量を示す。
第3図に示されるように、本発明の実施例3Aおよび3
Bにおけるα−アミラーゼ活性の生産量は比較例3Aお
よび3Bよりも極めて高い。首た、グルコースの分解も
比較例3Aおよび3Bよりも実施例3Aおよび3Bの方
が早かった。α−アミラーゼ活性の量単位DPはブルー
パリニー(blue value) 法において、グ0
°C3θ分間に青色ヨウ緊定色lθチ低下せしめたアミ
ロースのミリグラム数である。
〈実施例t〉 水/lに、グルコース、2.!tg、大豆粉、2sy、
乾燥酵母、?I −(N)14)2sO4−21! 、
NaC1j i 。
KH2PO4θ、/Il 、 CaCOgJgl大豆油
2.’1mlを添加温容して作成した培養液/θO−を
容積3θθ−の三角フラスコに入れ、この培養液にスト
レプトマイセス グリセウス(Streptmyces
 grisevs)を前培養液l−を添加し、さらに三
角フラスコ内に細孔径約θ1gramの約3mn角の平
均日東電気工業製人工土壌用ウレタンホームθ−!; 
9 (3,!r p’ )を入れた。次に、三角フラス
コ内の培養液の温度を、2+’eに保持して、この三角
フラスコをロータリーシェーカI/Cより攪拌速度−〇
 0 rpmで撹拌して培養し、これを実施例tAとし
た。この実施例1IAと全く同様にして別の三角フラス
コで培養したものを実施例ダBとした。
ウレタンホームを混入せしめない以外は上配実絢例1I
AおよびlIBと同様にして、2個の異なる三角フラス
コで細胞を培養し、これを比較例+Aおよび41Bとし
た。
実施例4/Aおよび+B、比較例1IAおよび弘Bのい
ずれの場合も、培養液中に細胞が均一に混合するパルビ
ー増殖により細胞が増殖したが、実施例4Aおよび4B
における培養後の培養液の粘度は比較例1IAおよびI
IBの培養後の培養液の粘度よりも低かった。
第り図に、実施例りAおよびりBと比較例1IAおよび
弘Bにおける培養液中のグルコース濃度と生成ストレプ
トマイシンの生産量を示す。
第り図に示されるように、本発明の実施例+Aおよびl
IBにおける生成ストレプトマイシンの生産■は比較例
+AおよびlIBよジも短期間でょシ多く得た。
〈実施例S〉 実施例/と全く同様の培養液lθOmlを容積3θO−
の三角フラスコに入れ、この培養液中にペニシリウム 
クリソrナム(Penicillfumchrysog
enurn )の前培養液/ ml!を添加し、さらに
三角フラスコ内に平均細孔径的0.ktanの約、ff
mm角の日東電工製人工土壌用ウレタンホームo、s 
y(、t4 am、’ ) を入れた。次に実施例/と
同様にして三角フラスコ内の培養液の温度を、14Z’
lTに保持して、この三角フラスコをロータリーシェー
カを用い撹拌速度、20orpmで攪拌して培養し、こ
れを実施例3Aとした。この実施例3Aと全く同様にし
て別の三角フラスコで培養したものを実施例3Bとした
ウレタンホームを混入せしめない以外は、上記実施例&
Aおよび3Bと同様にして、ツ個の異なる三角フラスコ
で細胞を培養し、これを比較例5AおよびSBとした。
比較例左Aおよび3Bの場合は、培養液中に細胞の固″
!、シを作るベレット増殖により細胞増殖が行なわれた
が、実施例!Aおよび3Bの場@け増殖細胞が培養液中
に均一に混合したパルビー増殖によシ細胞増殖が行なわ
れた。
第5図に、実権例5Aおよび5Bと比較例左Aおよび、
ltHにおける培養液中のラクトース濃度と生成波ニジ
リンの生産量を示す。
第S図に示されるように、本発明の実拘例SAおよび、
tBにおける生成ペニシリンの生産量は比較例SAおよ
び3Bよりも短期間でより多く得られた。また、ラクト
ースの分解も比較例&AおよびSBよりも実施例&Aお
よび3Bの方が早かった。
次に本発明を利用する工業レベルでの細胞培養方法を説
明する。
第6図は本発明の方法を利用する細胞培養装置の一実櫂
態様の概略図である。培養槽1内部には上記各実施例に
おいて記載された培養液2が保持されている。培養液2
には複数の発泡担体3が分散混合されており、培養液2
には培養する細胞が混入されている。培養液2は攪拌装
置4によシ攪拌される。また培養液2は温度コントロー
ラによりtlは一定に保持される。培養液は上方のドリ
ップ装置5から順次培養槽1内に滴下されており、増殖
細胞への栄養が補給されている。培養槽1には培養液の
状態を測定するpHセンサ溶存酸素濃度センサー7、温
度センサー8などのプローブ7が設けられているが、こ
のプローブ6.7.8は培養液2が攪拌されることにと
もなり発泡担体3により常時洗浄されるので培gl液2
の状態を正確に測定することができる。培養液2をサン
プルするためあるいは代謝産物を集穫するために、培養
液2を取り出す際は培養槽1の下部に設けられた取出口
9から培養液2が取り出されるが、発泡担体3が培養液
2に分散混合されている場合は、細胞の増殖は専ら発泡
担体3の細孔の内部で行なわれるので、培養液2中には
増殖細胞がほとんど存在しない状態となるかあるいはよ
シ減少した状態となり固型物である細胞の分離を全く必
要としないかあるいはこの分離作業が極めて容易になる
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第S図はそれぞれ実施例1乃至実施例5の実
験結果を示すグラフ、 第6図は本発明の方法を使用する工壷レベルでの細胞培
養方法を説明する概略図である。 ■・・・・・・・・・培養槽、 2・・・・・・・・・
培養液、3・・・・・・・・・発泡担体、 4・・・・
・・・・・搏拌装置、5・・・・・・・・・ ドリップ
装置、6・・・・・・・・・pIIセンサー、 7・・
・・・・・・・溶存酸素濃度センサー、7′ 8・・・・・・・・・Piセンザー、 9・・・・・・
・・・取出口第5図 培 養 哨 間 (日) 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 /)培養液中に分散された複数の発泡担体内で細胞を培
    養する細胞培養方法。 コ)前記発泡担体の細孔径が70μm乃至10mである
    特許請求の範囲第1項記載の細胞培養方法。 3)前記発泡担体の大きさが、前記培養液を保持する培
    養槽の大きさの/A以下である特許請求の範囲第1項ま
    たは第一項記載の細胞培養方法。 ダ)前記発泡担体の最大量体積が前記培養液/θ0−当
    り10O100C以下である特許請求の範囲第1項乃至
    第3項いずれか7項の細胞培養方法。
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