JPS63283571A - 微生物連続培養方法および装置 - Google Patents

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） 本発明は菌類または動植物細胞等の微生物用の培地を滅
菌調製し、さらに無菌的雰囲気で接種、培養する培養方
法ならびに装置に関する。

（従来の技術） 従来、微生物を培養するための培地の殺菌は、蒸気等に
よる加熱殺菌が大部分で、その他紫外線、放射線による
方法が例えば特公昭５９−１６７３１号公報に、また化
学薬品、例えばオゾンを利用した方法が特開昭５７−１
７４０８６号公報にそれぞれ提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） かかる従来の加熱殺菌法は、長大な加熱時間と多量の燃
料消費を要し経済的に著しく不利であるのみならず、殺
菌釜などによる回分式であるため、培地の調製から培養
迄の工程を一貫して連続化して生産を合理化する場合の
ネックを形成していた。

また前記放射線による殺菌法においては、予め培地基質
を樹脂フィルム等の包材で包装する煩瑣な手間を要する
うえ、充分な線量の放射線を発生・照射するための高価
な装置の設置等、実用化に際して問題点が多く、さらに
前記のオゾン殺菌併用法も、加熱殺菌時間の短縮には一
応成功したものの、オゾン発生器の設置によるコストア
ップ要因によって効果が相殺されるなど必ずしも有利と
は云えず、いずれも実用化された例を殆ど見ない。

さらにこれら従来提案された方法はいずれも前述同様に
工程の一貫連続化には不向きであり、醗酵工業その他の
生化学産業における生産合理化要求を満たし得ないもの
である。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
あって、その目的とするところは、培地原料の混合・均
質化と滅菌とを一工程で極めて効率的且つ連続的に行な
うとともに培地調製から培養まで一貫して連続生産を可
能となし、経済的有利な微生物培養方法ならびにそれに
適用する装置を提供せんとするにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明方法は、培地原料を制
限空間内で圧縮混捏して生ずる摩擦剪断力によって均質
化するとともに昇温滅菌して培地基質を形成する第一工
程と、形成した培地基質を粒状培地に成形しつつ滅菌状
態を保持したまま無菌的雰囲気に供給する第二工程とを
含んでなることを基本的特徴となし、さらに引続き前記
無菌的雰囲気下に培地を所定温度に調節したうえ微生物
を接種し、連続的に培養室へ搬送する第三工程と、培養
室内に培地を整列配置し所定温湿度を以って培養する第
四工程とを付加したことを特徴とする。

また、上記本発明方法の実施に用いる本発明装置は、一
端に設けた原料供給口より他端に設けた押出用ダイに向
かって断面積が漸減する帯域を含む空間を画するシリン
ダーと該シリンダー内にその長軸と平行に回転自在に内
設された少なくとも１本のスクリューシャフトとよりな
り、前記原料供給口に培地原料を供給する手段と前記ス
クリューシャフトの回転手段とを具えた培地連続製造装
置を、前記ダイ出口が無菌室内に開口するように無菌室
に連設したことをその要部の特徴となし、さらに上記無
菌室内には前記ダイより押出成形された粒状培地を収容
する受皿を後段の培養室まで搬送するコンベアと、該コ
ンベア上方に順次配設された冷風吹付装置と微生物接種
装置とを備え、培養室内には微生物を接種した培地を搭
載した受皿を配列するラック設備と温湿度調整手段とを
設けたことを特徴とする微生物培養装置を包含する。

以下、本発明を添付図面に示した態様に基づいて説明す
る。

第１図は、本発明の要部をなす培地連続製造装置の概要
図である。

同図においてシリンダー１は、その一端に原料供給口２
と、他端に押出用ダイ３を有し、該押出用ダイに向かっ
て断面積が漸減する先細り状帯域４を含む空間を区画す
る。シリンダー内にはその長軸と平行な回転軸を有する
スクリューシャフト５がシリンダー内周壁と所定間隔を
保持して回転自在に内設されている。スクリューシャフ
トは２本以上を平行に装設し、所謂多軸型としてもよい
。

この例にあってはスクリューシャフト先端部分は、この
例にあってはスクリューシャフト先端部分は、シリンダ
ーによって支持さた多ｉｔ打抜き金属板で被覆され、そ
れらの孔を経てスクリュー外周はダイ３と連通ずる。原
料供給口は、培地原料を供給するためのホッパーまたは
後述する如き原料の予備混合供給器など、適宜な培地原
料供給手段を具え、また、スクリューシャフトはモータ
ー等の回転手段を有する。

さらにシリンダー外周には、好ましくは加熱媒体循環用
ジャケットまたは電熱等の補助加熱部２０を設けること
が望ましい。

かかる構成になる培地連続製造装置は、そのシリンダー
のノーズ部分を無菌室６内に突設してダイ３を無菌室内
部において開口せしめ、シリンダーと無菌室の壁との目
地部分を気密にシールする。

第２図はかかる培地連続製造装置を備えた微生物培養装
置の具体例を示す概要図である。

同図において培地連続製造装置の構造は基本的には第１
図の場合と同様である。この例にあってはダイ３をシリ
ンダーノーズ先端に設け、また原料供給口２には原料予
備混合供給器７が連設される゛。該供給器７は、撹拌器
８を内蔵し、原料針量槽９、バインダー針量槽１０およ
び栄養剤計量槽１１並びに必要に応じて給温器（図示し
ない）を具える。

無菌室６は前段の準備室１２と後段の培養室１３とに仕
切壁を以って区画され、またダイ３直下より培養室に至
るコンベア例えば無端帯搬送装置１４が設置される。準
備室１２内部にはコンベア上部に冷風吹付装置１５と微
生物接種装置１６とが順次連設され、さらに培養室は培
養基を配列するラック設備１７と温湿度調節装置（図示
せず）とを具える。冷風吹付装置１５は、キャリアー水
冷却空気を温度、湿度並びに風量を調節しつつノズルよ
り吹付ける適宜な公知慣用の装置を適用することができ
、また接種装置１６は菌体等の微生物を懸濁した滅菌水
を噴霧し播種または植菌する適宜な装置である。

（作　用） 次いで本発明の具体例についてその作用を説明する。

培地の主原料である木質破砕片、例えば木材チップ、鋸
屑、および／またはセルローズ質、例えばバガス、切藁
、パルプ等を原料計量槽９より、またバインダー、例え
ば澱粉、糖蜜、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）
　、寒天、等をバインダー計量槽１０より、さらに栄養
素、例えば尿素、硫安等の無機塩類、糠、フスマ、ペプ
トンその他のアミノ酸、グルコース、ビタミン等の有機
物を栄養剤計量槽１１より、それぞれ所定比率を以って
原料予備混合供給器７に供給し、必要に応じさらに水を
補給し、水分含量を好ましくは６０〜７０重量％程度に
調節する。培養する微生物の種類に応じて上記原料組成
を適宜変えるべきことは云う迄もない。これらの原料は
予備混合供給器７内で撹拌器により混合されつつ原料供
給口２へ給送される。原料供給口よりシリンダーｌ内に
送り込まれた原料はシリンダー内周壁とスクリューシャ
フト５とによって区画された制限空間内に入り、回転す
るスクリューの螺条によりダイ３の方向へ圧送される。

上記制限空間の先細り状帯域４においては、圧送される
原料に圧縮力が作用するとともにスクリューの回転によ
る混捏作用を受けて摩擦力および剪断力が増大し固形分
は細断、撹拌、均質化されつつ同時に機械的エネルギー
は熱エネルギーに変換し、培地原料は約６０〜１３５°
Ｃに昇温しで滅菌される。かくして均質化と昇温滅菌と
を同時に効率的に施して形成した培地基質はダイ３から
順次押出され粒状培地１８に成形され、無菌質６内の無
菌的雰囲気中へ直接供給される。

培地原料のシリンダー内滞留時間並びに殺菌温度は培地
連続製造装置の容量、スクリューピッチ、スクリュー回
転速度、ダイ開口部のオリフィス孔径、数を変えること
により、またはジャケット加熱手段等の補助加熱部２０
を利用して調節可能である。バクテリア、ビールス等の
微生物は８０°Ｃの加熱により極短時間に略々完全に死
滅することがポリオウィルスをインジケータとした公式
実験結果により確認されているので、本発明における滅
菌温度は前記範囲内で特に８０°Ｃ以上が好ましい。

かかる高温を急速に達成するために、培地原料を予めあ
る程度加熱したのち本発明装置に供給して、本発明装置
内における殺菌を効率化することも勿論可能である。

本発明によれば、培地基質の混合・均質化は、単なる撹
拌操作と異なり、強力な圧縮混捏操作を伴うために、急
速且つ高度に達成され、微生物の繁殖、深部侵入培養に
最適な培地を提供する。また澱粉質培地原料は昇温中に
アルファ化し、均一混合するため、培地の微生物による
利用性が一層増大する。

かくして滅菌状態で粒状に成形され、汚染雰囲気に接触
することなく直接無菌室６に供給される培地１８を収容
する受皿１９をダイ３の直下のコンベア１３上に載置す
れば、培地を収容した受皿は培養室１７への搬送途次、
準備室１２内で冷風吹付装置１５により約３５°Ｃ〜６
０°Ｃの間の適温にまで冷却され、場合によっては培地
の水分を無菌水により調整し、あるいは溶解し、引続き
微生物接種装置１６によって植菌または播種を施される
。かかる接種は、滅菌水中に種菌あるいは胞子を懸濁し
た液を噴霧することにより効率的に行なうことができる
。

種菌などの接種を受けた培地は通常、温度３０〜５０°
Ｃ１湿度８０〜９５％ＲＨ程度の範囲で培養微生物の種
類に応じた適温、適湿に調節した培養室１３に至り、ラ
ック設備１７上に整列配置されて培養される。上記準備
室および培養室は、その外部雰囲気との連絡をすべて所
謂ＨＥＰＡフィルターなどの無菌空気作成用フィルター
を介してなされるなど、無菌的雰囲気に保持する格別の
配慮を加えるべきことは当然である。

°本発明装置において、培地連続製造装置を可動式とな
し、複数の準備室並びに培養室に対し順次移動付設して
一連の培地供給操作を施すようにすれば、全体が連続的
にプログラミングされた回分式微生物培養システムを実
現することが可能である。

本発明方法を適用すべき微生物としては、真菌類、バク
テリアおよび動植物細胞が含まれるが、特に真菌類中の
担子菌や糸状菌の固体培養に対して好適である。

（実施例） 以下、本発明をさらに実施例について説明するが、それ
によって本発明を限定するものではない。

実施例中のパーセントは別設の表示がない限り、重量パ
ーセントを意味する。

実施例１ 主原料として鋸屑２０ｋｇ、バインダーとして澱粉１ｋ
ｇおよびＣＭＣ０，２ｋｇ、栄養素として米糠３ｋｇを
混合し、水を加えて水分含量的６０％となるよう調整し
た培地原料を予備混合供給器より１軸スクリユー培地連
続製造装置へ供給した。スクリューの回転により圧縮混
捏された培地基質は約２０秒で１１５°Ｃにまで昇温し
た。ダイより押出され、ペレット状に切断成形された培
地を直接、無菌状態の準備室のバットに供給した。冷風
吹付装置でペレットを約３５°Ｃに冷却したのち、圧力
懸濁種菌噴霧機にて、バット内のペレットにひらたけの
担子菌を植菌した。植菌したペレットは、ベルトコンベ
ア上を移動し、３０℃、８５％ＲＨの定温定湿に調節し
た培養室に送られラック上に整列して担子菌の固体培養
を行なった。子実体の発生、育成状況は極めて良好であ
り、雑菌汚染による生育阻害は一切観察されず、高収率
で収穫された。

実施例２ 培地主原料としてタピオカ粕２０ｋｇに米１ｉｆ２ｋｇ
、尿素少量を加え、水分含量が６０〜７０％となるよう
に混合し、第１図に示した型式の１軸式培地連続製造装
置に供給し、約１００℃で殺菌を行ないつつ、ペレット
状に押出し成形した。ペレットを無菌室のポリプロピレ
ン製バットに収容し、約３０°Ｃにまで空冷したのち、
種菌培養によって得たアスペルギルス・ニガー（Ａｓｐ
ｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）の胞子を滅菌水に懸濁
したものをバット内のペレットに噴霧、接種した。無菌
培養室にバットを送り込み、３０〜３６°Ｃ，湿度９０
％ＲＨ以上に１５〜１６時間保持したのち、ＨＥＰＡフ
ィルターを介しての無菌的換気により温度を４０°Ｃを
超えない程度に保持し、４〜７日間培養した培地中のク
エン酸の蓄積量は約１４％、収率は対澱粉、約６０％で
あった。

（発明の効果） 本発明方法ならびに装置によって、培地を蒸気等による
長時間加熱や、紫外線、放射線等による殺菌を行なわず
、機械的エネルギーを熱的エネルギーに変換すること、
例えば、単にシリンダー等の制限空間内でスクリューに
より圧縮混捏することにより、短時間で昇温殺菌すると
同時に高度の均質化を行ない無菌培地を成形し、それを
直接無菌雰囲気に供給するという一連の操作を一工程を
もって極めて効率的且つ連続的に実施することが可能と
なり、経済的に頗る有利な微生物培養方法が提供される
。かかる本発明は、従来殆ど不可能とされていた培地製
造から培養に至るまでの生物化学的生産工程の連続化・
合理化を可能となすのみならず、高度に均質化し、滅菌
された培地は微生物の繁殖を活発化し産生物質の収量を
向上させるという優れた効果も期待さる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要部をなす培地連続製造装置の概要
図であり、 第２図は、第１図に示す如き培地連続製造装置を備えた
本発明微生物培養装置の具体例を示す概要図である。 １・・・シリンダー　　　　２・・・原料供給口３・・
・押出用ダイ　　　　４・・・先細り状帯域５・・・ス
クリューシャフト ６・・・無菌室　　　　　　７・・・原料予備混合供給
器８・・・撹拌器　　　　　　９・・・原料計量槽ｌＯ
・・・バインダー計量槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、培地原料を制限空間内で圧縮混捏して生ずる摩擦剪
   断力によって均質化するとともに昇温滅菌して培地基質
   を形成する第一工程と、形成した培地基質を粒状培地に
   成形しつつ滅菌状態を保持したまま無菌的雰囲気に供給
   する第二工程とを含んでなることを特徴とする微生物培
   養方法。 ２、培地原料を制限空間内で圧縮混捏して生ずる摩擦剪
   断力によって均質化するとともに昇温滅菌して培地基質
   を形成する第一工程と、形成した培地基質を粒状培地に
   成形しつつ滅菌状態を保持したまま無菌的雰囲気に供給
   する第二工程と、前記無菌的雰囲気下に培地を所定温度
   に調節したうえ微生物を接種し、連続的に培養室へ搬送
   する第三工程と、培養室内に培地を整列配置し所定温湿
   度を以って培養する第四工程とよりなることを特徴とす
   る微生物培養方法。 ３、微生物が、真菌類、バクテリアおよび動植物細胞よ
   り選ばれる特許請求の範囲第１項または第２項記載の微
   生物培養方法。 ４、微生物が担子菌である特許請求の範囲第３項記載の
   微生物培養方法。 ５、微生物が糸状菌である特許請求の範囲第３項記載の
   微生物培養方法。 ６、培地原料が破砕木質およびセルローズ質の少なくと
   も一種、バインダーおよび栄養剤を含んでなる特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の微生物培養方法。 ７、一端に設けた原料供給口より他端に設けた押出用ダ
   イに向かって断面積が漸減する帯域を含む空間を画する
   シリンダーと該シリンダー内にその長軸と平行に回転自
   在に内設された少なくとも１本のスクリューシャフトと
   よりなり、前記原料供給口に培地原料を供給する手段と
   前記スクリューシャフトの回転手段とを具えた培地連続
   製造装置を、前記ダイ出口が無菌室内に開口するように
   無菌室に連設したことを特徴とする微生物培養装置。 ８、一端に設けた原料供給口より他端に設けた押出用ダ
   イに向かって断面積が漸減する帯域を含む空間を画する
   シリンダーと該シリンダー内にその長軸と平行に回転自
   在に内設された少なくとも１本のスクリューシャフトと
   よりなり、前記原料供給口に培地原料を供給する手段と
   前記スクリューシャフトの回転手段とを具えた培地連続
   製造装置を、前記ダイ出口が無菌室内に開口するように
   無菌室に連設し、該無菌室内には前記ダイより押出成形
   された粒状培地を収容する受皿を後段の培養室まで搬送
   するコンベアと、該コンベア上方に順次配設された冷風
   吹付装置と微生物接種装置とを備え、培養室内には微生
   物を接種した培地を搭載した受皿を配列するラック設備
   と温湿度調整手段とを設けたことを特徴とする微生物培
   養装置。