JPWO2012132335A1 - 培地の製造方法及び該方法により製造された培地 - Google Patents

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Abstract

メイラード反応などの培地栄養成分の相互作用等による栄養成分のロスを少なくする培地の製造方法を提供する。微生物を培養するための培地の製造方法であって、(1)糖源原料を含有する溶液を殺菌する工程、(2)窒素源原料を含有する溶液を殺菌する工程、(3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの溶液を混合する工程、を含むことを特徴とする方法を用いる。

Description

本発明は、微生物を培養するための培地および免疫調整剤を製造するための培地に関する。
培地の殺菌は、雑菌による汚染すなわちコンタミネーションを防止する目的で行われる。しかし、培地の殺菌は、殺菌中の熱による有害反応により培地中に含まれる栄養成分のロスを引き起こす。栄養成分のロスを起こす反応としては、培地栄養成分の相互作用や耐熱性の低い成分の破壊が知られている。特に、培地栄養成分の相互作用として、メイラード(Maillard)反応と呼ばれる褐変現象があり、培地の着色のみならず培地成分の破壊をもたらす。これらの反応は培地中のカルボニル基とアミノ酸及びタンパク質のアミノ基の組合せによって生じる(非特許文献1、96ページ参照)。
また、従来技術における培地の組成としては、例えばWO2006/073145号公報(特許文献1)が開示されている。
一方、雑菌の死滅と栄養成分の破壊の活性化エネルギーの関係より、オートクレーブ殺菌やバッチ殺菌などの回分殺菌よりも、高温短時間(UHT)殺菌が可能な連続殺菌において、雑菌の死滅に十分な殺菌価で栄養成分の破壊を抑制することが可能である。さらに連続殺菌はスケールアップによる影響を受けにくいという利点を有する(非特許文献1、96〜102ページ参照)。
しかし、工業的に連続殺菌機を持つ設備は少なく、バッチ殺菌を採用する場合がほとんどである。また、微生物を人が摂取した際に期待されるIL−12誘導活性機能などの免疫調整機能を有する微生物を生産する際の培地の殺菌方法の知見は見当たらない。
WO2006/073145号公報
「発酵工学の基礎、実験室から工場まで」、P.F.Stanbury、A.Whitaker著、1988年、株式会社 学会出版センター
本発明は、メイラード反応などの培地栄養成分の相互作用等による栄養成分のロスを少なくし、および/または、バッチ殺菌などにより培地を回分殺菌する方法と高温短時間殺菌などにより培地を連続殺菌する方法を提供する。また、本発明は、微生物を人が摂取した際に期待される、IL−12誘導活性機能などの免疫調整機能を有する微生物を生産する際の培地の製造方法を提供する。
本発明者らは、窒素源原料を含有する溶液と、糖源原料を含有する溶液とを、別個に殺菌したのち、これらを混合することにより、上記課題を解決することを見出した。
また、本発明者らは、糖を含む溶液と、窒素源を含む溶液とを、別個に殺菌したのち、これらの溶液を混合することにより、上記課題を解決することを見出した。
即ち、本発明は、微生物を培養するための培地の製造方法であって、(1)糖源原料を含有する溶液を殺菌する工程、(2)窒素源原料を含有する溶液を殺菌する工程、(3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの溶液を混合する工程、を含むことを特徴とする前記製造方法である。
また、本発明は、微生物を培養するための培地の製造方法であって、(1)窒素源を含まず、糖を含む溶液を殺菌する工程、(2)糖を含まず、窒素源を含む溶液を殺菌する工程、(3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの溶液を混合する工程、を含むことを特徴とする前記製造方法である。
また、本発明は、微生物を培養するための培地の製造方法であって、(1)糖のみを含む溶液を殺菌する工程、(2)窒素源のみを含む溶液を殺菌する工程、(3)糖および窒素源を含まず、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤から成る群より選択される少なくとも1種を含む溶液を殺菌する工程、(4)前記工程(1)〜(3)で得られた3つの溶液を混合する工程、を含むことを特徴とする前記製造方法である。
また、本発明は、糖源原料又は糖が、非還元糖である、上記の製造方法である。
また、本発明は、非還元糖が、ショ糖、トレハロース、ケストース、メレチトース、ゲンチアノース、ネオビフルコース、フンギテトラオースおよびビフルコースからなる群から選択される少なくとも1種である、上記の製造方法である。
また、本発明は、非還元糖がショ糖である、上記の製造方法である。
また、本発明は、窒素源原料又は窒素源が、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、尿素、カゼイン加水分解物、コーンスティープリカー、大豆、大豆加水分解物、ピーナッツミール、綿実ミール、魚粉、酵母エキスおよび魚肉エキスからなる群より選択される少なくとも1種である、上記の製造方法である。
また、本発明は、糖源を含む溶液の殺菌又糖を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、上記の製造方法である。
また、本発明は、窒素源原料を含有する溶液の殺菌又は窒素源を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、上記の製造方法である。
また、本発明は、糖および窒素源を含まず、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤から成る群より選択される少なくとも1種を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、上記の製造方法である。
また、本発明は、上記の製造方法により製造された培地である。
また、本発明は、上記の製造方法により製造された培地を用いることを特徴とする、微生物の培養方法である。
また、本発明は、微生物が乳酸菌である、上記の培養方法である。
また、本発明は、上記の培養方法により培養された微生物である。
また、本発明は、上記の培養方法により培養された乳酸菌である。
また、本発明は、免疫調整剤を製造するための培地の製造方法であって、(1)糖源原料を含有する溶液を殺菌する工程、(2)窒素源原料を含有する溶液を殺菌する工程、(3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの原料を混合する工程、を含むことを特徴とする前記製造方法である。
また、本発明は、免疫調整剤を製造するための培地の製造方法であって、(1)窒素源を含まず、糖を含む溶液を殺菌する工程、(2)糖を含まず、窒素源を含む溶液を殺菌する工程、(3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの溶液を混合する工程、を含むことを特徴とする前記製造方法である。
また、本発明は、免疫調整剤を製造するための培地の製造方法であって、(1)糖のみを含む溶液を殺菌する工程、(2)窒素源のみを含む溶液を殺菌する工程、(3)糖および窒素源を含まず、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤から成る群より選択される少なくとも1種を含む溶液を殺菌する工程、(4)前記工程(1)〜(3)で得られた3つの溶液を混合する工程、を含むことを特徴とする前記製造方法である。
また、本発明は、糖源原料又は糖が非還元糖である、上記の製造方法である。
また、本発明は、非還元糖が、ショ糖、トレハロース、ケストース、メレチトース、ゲンチアノース、ネオビフルコース、フンギテトラオースおよびビフルコースからなる群から選択される少なくとも1種である、上記の製造方法である。
また、本発明は、非還元糖がショ糖である、上記の製造方法である。
また、本発明は、窒素源原料又は窒素源が、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、尿素、カゼイン加水分解物、コーンスティープリカー、大豆、大豆加水分解物、ピーナッツミール、綿実ミール、魚粉、酵母エキスおよび魚肉エキスからなる群より選択される少なくとも1種である、上記の製造方法である。
また、本発明は、糖源を含む溶液の殺菌又は糖を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、上記の製造方法である。
また、本発明は、窒素源原料を含有する溶液の殺菌又は窒素源を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、上記の製造方法である。
また、本発明は、糖および窒素源を含まず、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤から成る群より選択される少なくとも1種を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、上記の製造方法である。
また、本発明は、上記の製造方法により製造された培地である。
また、本発明は、上記の培地を用いることを特徴とする、免疫調整剤の製造方法である。
また、本発明は、免疫調整剤が抗アレルギー剤である、上記の製造方法である。
また、本発明は、免疫調整剤がIL−12誘導活性剤である、上記の製造方法である。
また、本発明は、上記の製造方法により製造された免疫調整剤である。
また、本発明は、上記の製造方法により製造された抗アレルギー剤である。
また、本発明は、上記の製造方法により製造されたIL−12誘導活性剤である。
本発明により、メイラード反応などの培地栄養成分の相互作用等による栄養成分のロスを少なくし、および/または、バッチ殺菌などにより培地を回分殺菌する方法と高温短時間殺菌などにより培地を連続殺菌する方法が提供される。本発明による培地は、培地自体の色調が良好であり、また、優れた微生物の培養能を有する。また、本発明による培地を用いることにより、IL−12誘導活性剤などの免疫調整剤を効率よく製造することができる。さらに、本発明の培地を用いることにより、色調が良好な微生物や免疫調整剤を製造することができる。
培養中の濁度の推移を示すグラフである。 IL−12誘導活性を示すグラフである。 培養中の濁度の推移を示すグラフである。 IL−12誘導活性を示すグラフである。 培養中の濁度の推移を示すグラフである。 4.2tスケールで培養した菌体のIL−12誘導活性を示すグラフである。 培養中の濁度の推移を示すグラフである。
本発明に用いられる糖源原料や糖としては、特に制限はなく、還元糖、還元性を有しない非還元糖のいずれも用いることができるが、非還元糖が好ましい。
還元糖としては、たとえば、グルコース、ピラノース、アルドヘキソース、フラノース、ケトピラノース、ケトヘキソースおよびケトフラノース等を挙げることができる。
非還元糖としては、たとえば、ショ糖(スクロース)、トレハロース、ケストース、メレチトース、ゲンチアノース、ネオビフルコース、フンギテトラオースおよびビフルコースなどを挙げることができ、なかでもショ糖が好ましい。
本発明に用いる窒素源原料又は窒素源としては、培地に窒素原子を供給できるものであれば特に制限はないが、アミノ酸、ペプチド、タンパク質または尿素などを挙げることができる。培地原料として用いられる天然の窒素源としては、カゼイン加水分解物、コーンスティープリカー、大豆及び大豆加水分解物、ピーナッツミール、綿実ミール、魚粉、魚肉エキス、牛肉エキス、酵母エキスなどを挙げることができる。
カゼイン加水分解物としては、特に制限はないが、たとえば、牛乳カゼインをペプシンまたはパンクレアチンで消化したものを挙げることができ、オルガノテクニー(Organotechnie)社から販売されている「商品名:カゼインペプトンプラス」などを挙げることができる。
魚肉エキスとしては、魚肉から採取されたものであれば特に制限はないが、たとえば、マルハ社から販売されている「商品名:Bacterio−N−KS(B)」などを挙げることができる。
牛肉エキスとしては、特に制限はないが、Primatone RL社から販売されている「商品名:Meast Peptone」などを挙げることができる。
酵母エキスとしては、酵母培養液から抽出されるものであれば特に制限はないが、たとえば、富士食品工業社から販売されている「商品名:YP21CM」、日本製紙ケミカル社から販売されている「商品名:SK酵母エキスHUP−2」、オルガノテクニー(Organotechnie)社から販売されている「商品名:イーストペプトンスタンダードタイプF」などを挙げることができる。
本発明において、糖源原料、糖、窒素源原料および窒素源を除く、他の培地の成分としては、通常培地に用いられるものであれば特に制限はないが、たとえば、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤などを挙げることができる。
無機塩としては、硫酸マグネシウム、リン酸水素二カリウム、炭酸カルシウム、硫酸マンガン、硫酸銅、硫酸亜鉛、硫酸鉄などを挙げることができる。
ビタミンとしては、アスコルビン酸、チアミン、ビオチン、パントテン酸ナトリウム、葉酸、ニコチン酸アミド、リボフラビン、ナイアシン、ピリドキシン、イノシトールなどを挙げることができる。
脂肪酸としては、パームヤシ、ナタネ油等に含まれる高級脂肪酸モノグリセリド、中鎖脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステルなどを挙げることができ、ポリグリセリン酸脂肪酸エステルとしては、モノオレイン酸デカグリセリン、モノジオレイン酸ジグリセリン、デカオレイン酸デカグリセリンなどを挙げることができる。
緩衝剤としては、酢酸ナトリウムなどの有機酸、リン酸水素二カリウム、炭酸カルシウムなどの無機酸、大理石などを挙げることができる。
消泡剤としては、デカグリセリンモノオレイン酸エステルなどの、ポリグリセリン脂肪酸エステルを挙げることができる。
本発明において、培地の各成分を溶解するための溶媒としては、水を挙げることができ、精製水、イオン交換水、蒸留水、滅菌水、水道水などを用いることができる。
本発明において、「糖源原料を含有する溶液」とは、上述の糖に加えて、任意に、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤などの他の培地成分を含有することができ、さらに、本願発明の効果を奏することができる限りにおいて許容される量の窒素源を任意に含む溶液を意味する。
ここで、本願発明の効果を奏することができる限りにおいて許容される窒素源の量としては、本願発明の効果を奏することができる量であれば特に制限はないが、「糖源原料を含有する溶液」の全量に対して通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは1重量%以下、さらにより好ましくは0.1重量%以下、またさらにより好ましくは0.01重量%以下、最も好ましくは0%を挙げることができる。
本発明において、「窒素源原料を含有する溶液」とは、上述の窒素源に加えて、任意に、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤などの他の培地成分を含有することができ、さらに、本願発明の効果を奏することができる限りにおいて許容される量の糖を任意に含む溶液を意味する。
ここで、本願発明の効果を奏することができる限りにおいて許容される糖の量としては、本願発明の効果を奏することができる量であれば特に制限はないが、「窒素源原料を含有する溶液」の全量に対して通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは1重量%以下、さらにより好ましくは0.1重量%以下、またさらにより好ましくは0.01重量%以下、最も好ましくは0%を挙げることができる。
本発明において、「窒素源を含まず、糖を含む溶液」とは、糖および他の培地成分(窒素源を除く)を含む溶液を意味する場合と、糖のみを含む溶液を意味する場合とがある。
同様に、本発明において、「糖を含まず、窒素源を含む溶液」とは、窒素源および他の培地成分(糖を除く)を含む溶液を意味する場合と、窒素源のみを含む溶液を意味する場合とがある。
本発明において、「糖源原料を含有する溶液」、「窒素源原料を含有する溶液」および窒素源、糖、その他の成分等を含む溶液を殺菌する工程としては、溶液に存在する菌を不活化(殺菌)する工程であれば特に制限はないが、加熱殺菌として、通常、回分殺菌する工程、または連続殺菌する工程を挙げることができる。
回分殺菌においては、オートクレーブを用いて殺菌、またはスチームインジェクション方式などによるバッチ殺菌などいずれも行うことができる。連続殺菌においては、プレート方式やチューブ方式などによる高温短時間(UHT) 殺菌などを行うことができる。
回分殺菌する場合の温度としては、殺菌する対象に含まれる培地成分に応じて適宜決定されるが、通常80〜150℃、好ましくは100〜130℃の範囲である。
回分殺菌する場合の時間としては、殺菌する対象に含まれる培地成分に応じて適宜決定されるが、通常5〜180分、好ましくは15〜100分の範囲である。
連続殺菌する場合の温度としては、殺菌する対象に含まれる培地成分に応じて適宜決定されるが、通常80〜200℃、好ましくは100〜160℃の範囲である。
連続殺菌する場合の時間としては、殺菌する対象に含まれる培地成分に応じて適宜決定されるが、通常5〜180秒、好ましくは10〜100秒の範囲である。
さらに、回分殺菌または連続殺菌いずれの殺菌を行う場合においても、殺菌対象の培地の容量として、数mL〜数Lのラボスケールのみならず、1〜100tの範囲の様な、パイロットプラントあるいはコマーシャルプラントスケールでの殺菌が可能となる。
上記の、オートクレーブ殺菌および高温短時間(UHT) 殺菌のいずれにおいても、殺菌価に特に制限はないが、通常F0=1〜50、好ましくはF0=10〜30程度の範囲を挙げることができる。なお、殺菌価の管理方法としては、たとえばサーモプロセッサを用いるものを挙げることができる。
本発明において、殺菌された2つないし3つの各溶液は、これらを混合することにより、本発明の培地を製造することができる。混合の方法としては、特に制限はないが、たとえば、殺菌された各溶液を培養容器に投入し、攪拌装置により攪拌することにより混合される。
また、殺菌された各溶液を混合する場合において、苛性ソーダ等のアルカリ剤を徐々に添加して、pHを4.0〜8.0、好ましくは6.0〜7.5程度に調整し、本発明の培地とすることができる。ただし、規定範囲内のpHとなる場合は、pH調整を行う必要はない。
本発明の培地で培養される微生物としては、特に制限はないが、たとえば、乳酸菌、ビフィドバクテリウムに属する菌、酵母、カビ(麹菌)などを挙げることができる。
本発明の培地を用いて製造される免疫調整剤としては、免疫調整作用があるものであれば特に制限はないが、たとえば、抗アレルギー剤、IL−12誘導活性剤等を挙げることができる。本発明の免疫調整剤の製造方法としては、本発明の培地を用いて、微生物を培養し、培養終了後に免疫調整剤を単離する方法が挙げられる。また、使用態様によっては、免疫調整剤を単離することなく、培養物を濾過および/または乾燥して、あるいは培養液をそのまま用いる場合もある。
本発明の免疫調整剤は、抗アレルギー剤、IgE産生抑制剤、アトピー軽減・治療・予防剤、花粉症軽減・治療・予防剤、通年性アレルギー軽減・治療・予防剤、喘息軽減・治療・予防剤、ハウスダスト軽減・治療・予防剤などとして使用可能である。
本発明を用いて製造した微生物は、免疫調整剤として、生菌体、乾燥生菌体、殺菌体、菌体破砕物などとして提供できる。これらの免疫調整剤等を添加した飲料、食品、サプリメントなどとして、提供することもできる。
ここで、免疫調整剤の製造において用いられる微生物としては、特に制限はないが、たとえば、乳酸菌、ビフィズス菌、酵母、カビ(麹菌)などを挙げることができる。なかでも、乳酸菌が好ましい。特に、Lactobacillus属に属する乳酸菌が好ましい。好ましくは、ラクトバチルス・アシドフィルス(Lactobacillus acidophilus)種、特に、ラクトバチルス・アシドフィルス L−92株(日本国 独立行政法人 産業技術総合研究所 特許微生物寄託センター寄託、ラクトバチルス・アシドフィルスCL−92株、受託番号:FERM BP−4981)が好ましい。また、ラクトバチルス・アシドフィラス(Lactobacillus acidophilus)CL−0062株(日本国 独立行政法人 産業技術総合研究所 特許微生物寄託センター寄託、受託番号:FERM BP−4980)、ラクトバチルス・ファーメンタム(Lactobacillus fermentum)CP−34株(日本国 独立行政法人 産業技術総合研究所 特許微生物寄託センター寄託、受託番号:FERM BP−8383)なども例示できる。
本発明の培養方法において用いられる乳酸菌としては、例えば、ラクトバチルス・デルブリュッキィ ブルガリカスがあり、下記に例示できる。
乳酸菌としては、ラクトバチルス属、ビフィドバクテリウム属、エンテロコッカス属、ロイコノストック属、ストレプトコッカス属、ラクトコッカス属、ペディオコッカス属およびワイセラ属等を例示できる。
前記ラクトバチルス属に属する乳酸菌としては、ラクトバチルス・アミロボラス、ラクトバチルス・ガセリ、ラクトバチルス・カゼイ、ラクトバチルス・パラカゼイ、ラクトバチルス・ゼアエ、ラクトバチルス・ラムノーサス、ラクトバチルス・ロイテリ、ラクトバチルス・アシドフィルス、ラクトバチルス・クリスパタス、ラクトバチルス・ガリナーラム、ラクトバチルス・ブレビス、ラクトバチルス・ファーメンタム、ラクトバチルス・プランタラム、ラクトバチルス・デルブルッキ サブスピーシーズ ブルガリカス、およびラクトバチルス・ジョンソニー種等を例示できる。
前記ビフィドバクテリウム属に属する細菌としては、ビフィドバクテリウム・ブレーべ、ビフィドバクテリウム・ロンガム、ビフィドバクテリウム・シュードロンガム、ビフィドバクテリウム・アニマリス、ビフィドバクテリウム・アドレセンティス、ビフィドバクテリウム・ビフィダム、ビフィドバクテリウム・ラクティス、ビフィドバクテリウム・カテニュラータム、ビフィドバクテリウム・シュードカテニュラータム、およびビフィドバクテリウム・マグナム種等を例示できる。
前記エンテロコッカスに属する細菌としては、エンテロコッカス・フェカリス、およびエンテロコッカス・フェシウム種等を例示できる。
前記ストレプトコッカス属に属する細菌としては、ストレプトコッカス・サーモフィルス、ストレプトコッカス・ラクチス、ストレプトコッカス・ダイアセチラクチス、およびストレプトコッカス・フェカリス種等を例示できる。
前記ロイコノストック属に属する細菌としては、ロイコノストック・メゼンテロイデス、およびロイコノストック・ラクティス種等を例示できる。
前記ラクトコッカス属に属する細菌としては、ラクトコッカス・ラクティス、ラクトコッカス・プランタラム、およびラクトコッカス・ラフィノラクティス種等を例示できる。
前記ペディオコッカス属に属する細菌としては、ペディオコッカス・ペントサセウス、およびペディオコッカス・ダムノサス種等を例示できる。
前記ワイセラ属に属する細菌としては、ワイセラ・チバリア、ワイセラ・コンフューザ、ワイセラ・ハロトレランス、ワイセラ・ヘレニカ、ワイセラ・カンドレリ、ワイセラ・キムチイ、ワイセラ・コレエンシス、ワイセラ・ミノール、ワイセラ・パラメセンテロイデス、ワイセラ・ソリ、ワイセラ・タイランデンシス、およびワイセラ・ビリデスセンス種等を例示できる。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本実施例は本発明を限定するものではない。
<実施例1〜3:糖(ショ糖)の単独殺菌>
(1)培地の調製(実施例1、比較例1)
表1に記載した配合にしたがって、各成分を精製水に溶解して、500mLの培地を作製した。この培地をジャーファーメンター(型番:BMJ−01、エイブル製)に入れ、オートクレーブ(型番:LBS−325、トミー製)を用いて、121℃で90分間殺菌した。その後、約50重量%の苛性ソーダ(食品添加物規格準拠)水溶液を用いて、pHを6.8に調整した(比較例1)。
また、表1のうち、ショ糖35gのみを精製水165mLに溶解し、ショ糖溶液を得た。また、表1のショ糖以外の成分を精製水を用いて300mLとなるよう溶解し、ショ糖以外の培地成分の混合溶液を得た。そして、上記のショ糖溶液と、ショ糖以外の培地成分の混合溶液を、それぞれ別個に、オートクレーブを用いて121℃で90分間殺菌したのち、これらを混合して、滅菌水(精製水をオートクレーブを用いて121℃20分間殺菌したもの)でメスアップし、培地500mLを得た。その後、約50重量%の苛性ソーダ(食品添加物規格準拠)水溶液を用いて、pHを6.8に調整した(実施例1)。
Figure 2012132335
各培地について、培地の色調の指標として、培地上清の600nmの光の吸光度(OD600)(製品名:Nanophotometer、Implen製)を測定した。結果を表2に示す。
Figure 2012132335
表2より、実施例1の培地は、比較例1の培地と比較し、吸光度が低く、褐変が抑えられていることがわかる。
(2)乳酸菌の培養(実施例2、比較例2)
上記比較例1および実施例1に示した各培地を用いて、乳酸菌ラクトバチラス アシドフィラス(Lactobacillus acidophilus)L−92株(FERM BP−4981)を培養した。乳酸菌は、MRS培地(商品名:Lactobacilli MRS broth、BD製)を用いて培養したものを用い、乳酸菌を比較例1および実施例1に示した各培地500mLに無菌的に1〜5%接種し、pHが4.5以下になるまで(30時間程度)、37℃の温度で、攪拌培養した。経時的に培養液をサンプリングし、菌数の指標として、吸光度計(製品名:Nanophotometer、Implen製)を用いて濁度(OD600)を測定した(図1)。培養終了時の培養液を、遠心分離機(製品名:ユニバーサル冷却遠心機5910、久保田商事株式会社製)を用いて、約2500Gで10分間遠心分離し、その沈殿物(菌体)を捕集した。得られた菌体を精製水500mLで洗浄後、凍結乾燥装置(型番:FDU−830、EYELA製)を用いて乾燥し、さらに粉末化した。得られた各粉末について、培地あたりの菌体量(g/L)および色調を測定した。
培地あたりの菌体量は、凍結乾燥粉末の重量を測定し、算出した。
また、色調は色彩色差計(型番:CM−3500d、コニカミノルタ製)を用いてLab表色系を測定し、L値を着色の指標とした。結果を表3に示す。
Figure 2012132335
図1および表3より、実施例1の培地を用いて培養した乳酸菌(実施例2)は、比較例1の培地を用いて培養したもの(比較例2)より、乳酸菌の育成速度が高く、また、極めて高い菌体収量を有していた。また、L値で示される色調も、実施例2の乳酸菌の方がL値が高く、比較例2の乳酸菌よりも褐変が小さいことが示された。
(3)IL−12誘導活性の測定(実施例3、比較例3)
上記の比較例2および実施例2において培養した各乳酸菌を用いて、IL−12誘導活性を測定した。
脾臓細胞の調整:BALB/cマウス(7〜9週齢、雄、日本チャールスリバー製)にOVA溶液(OVA(SIGMA製)1mg、PBS(−)1mL、imject Alum(thermo製)1mLを懸濁したもの)を1匹あたり0.1mL腹腔内投与し、10〜12日間飼育した後、頚椎脱臼してマウスを屠殺後、脾臓を摘出した。脾臓をRPMI調整培地(RPMI1640培地(invitrogen製)、10%FBS、100U/mLペニシリン/100μg/mLストレプトマイシン(invitrogen製))に懸濁し、70μmセルストレイナー(FALCON製)を通過させて単細胞化した。赤血球溶解液に懸濁し、遠心分離、上清除去後、生細胞数が5.0×106個/mLとなるようRPMI調整培地を用いて希釈し、脾臓細胞懸濁液とした。
脾臓細胞と乳酸菌粉末の共培養:96穴平底プレート(FALCON製)に、1穴あたり前述の脾臓細胞懸濁液、比較例2または実施例2で得られた各乳酸菌粉末、及びOVAをそれぞれ200μL、1μg、20μgずつ添加し、37℃、5%CO2雰囲気下で24時間培養した。
IL−12の測定:前述の培養液中に誘導産生されたIL−12を、マウスIL−12p70測定キット(商品名:OptEIA Mouse IL−12(p70) Kit、BD製)、96穴イムノアッセイ用プレート(Nunc製)を用いて測定した(図2、n=6)。
図2より、ショ糖成分と、その他の成分を分けて殺菌したのちにこれらを混合した培地(実施例1)を用いて培養した乳酸菌(実施例2)のIL−12誘導活性(実施例3)は、培地の全成分を混合して殺菌した培地(比較例1)を用いて培養した乳酸菌(比較例2)のIL−12誘導活性(比較例3)よりも、顕著に高いことが示された。
<実施例4〜5:窒素源(酵母エキス)の単独殺菌>
(1)培地の調製その1(実施例4)
表4に示した培地成分のうち、酵母エキス(YP−21CM)25gおよび酵母エキス(HUP−2)10gのみを精製水115mLに溶解し、酵母エキス溶液を得た。また、酵母エキス以外の培地成分を精製水を用いて300mLになるよう溶解し、酵母エキス以外の培地成分の混合溶液を得た。そして、上記の酵母エキス溶液をオートクレーブを用いて、121℃、20分間殺菌した。また、酵母エキス以外の培地成分の混合溶液を、オートクレーブを用いて121℃で120分間殺菌したのち、これらを混合、滅菌水を用いてメスアップして培地500mLを得た。
(2)培地の調製その2(実施例5)
表4に示した培地成分のうち、酵母エキス(YP−21CM)25gおよび酵母エキス(HUP−2)10gのみを精製水115mLに溶解し、酵母エキス溶液を得た。また、表4に示した培地成分のうち、ショ糖45gのみを精製水55mLに溶解し、ショ糖溶液を得た。さらに、酵母エキスおよびショ糖以外の培地成分に精製水を加えて200mLになるよう溶解し、酵母エキスおよびショ糖以外の培地成分の混合溶液を得た。そして、上記の酵母エキス溶液をオートクレーブを用いて、121℃、20分間殺菌した。また、ショ糖溶液をオートクレーブを用いて121℃で120分間殺菌した。さらに、上記の酵母エキスおよびショ糖以外の培地成分の混合溶液をオートクレーブを用いて121℃で120分間殺菌した。これら3つの溶液を混合し、滅菌水を用いてメスアップして培地500mLを得た。
表5に、各培地の殺菌条件を示す。
Figure 2012132335
Figure 2012132335
(3)乳酸菌の培養(実施例6、7)
上記実施例4および5に示した各培地を用いて、実施例2と同様の方法で、乳酸菌を培養した。但し、濁度は培養液を96穴平底プレート(Nunc製)に分注し、マルチプレートリーダー(大日本製薬製)を用いてOD600を測定した(図3)。
結果を表6に示す。
Figure 2012132335
図3および表6より、酵母エキスのみと、その他の成分を別個に殺菌して得た培地(実施例4)を用いて培養した乳酸菌(実施例6)、および、酵母エキスのみと、ショ糖のみと、その他の成分を別個に殺菌して得た培地(実施例5)を用いて培養した乳酸菌(実施例7)のいずれにおいても、良好な生育速度、菌体収量が得られた。
<実施例8〜9:窒素源(酵母エキス)の単独殺菌における、殺菌方法の比較>
(1)培地の調製(実施例8、比較例3)
表7に記載した配合にしたがって、各成分を精製水に溶解して、500mLの培地を作製した。この培地を、ラボ用UHTシステム(型番:25HVH、西華産業株式会社製)を用いて、137℃で30秒間、瞬間殺菌した。(比較例3)。
また、表7に示した培地成分のうち、酵母エキス(YP−21CM)25gおよび酵母エキス(HUP−2)10gのみを精製水115mLに溶解し、酵母エキス溶液を得た。また、酵母エキス以外の培地成分を精製水を用いて300mLとなるよう溶解し、酵母エキス以外の培地成分の混合溶液を得た。そして、上記の酵母エキス溶液をチューブ式連続殺菌機(ラボ用UHTシステム25HVH、西華産業株式会社製)を用いて、137℃で30秒間、瞬間殺菌した。また、酵母エキス以外の培地成分の混合溶液を、オートクレーブを用いて121℃で20分間殺菌した。
上記のいずれの殺菌方法においても、殺菌価F0=20程度とした。
上記で得られた各殺菌済みの溶液を混合、滅菌水を用いてメスアップし、培地500mLを得た(実施例8)。
表8に各培地の殺菌条件および殺菌方法を示す。
Figure 2012132335
Figure 2012132335
(2)乳酸菌の培養
上記比較例3および実施例8に示した培地を用いたほかは、実施例2と同一の条件で乳酸菌を培養した。
菌数の指標として、培養終了時の濁度(OD600)を測定し、また、得られた各粉末について、培地あたりの菌体収量(g/L)を測定した。結果を表9に示す。
Figure 2012132335
表9より、実施例8の培地を用いて培養した乳酸菌(実施例9)は、比較例3の培地を用いて培養したもの(比較例4)より、高い菌数および高い菌体収量であることが示された。このように、培地の変性が少ないと思われるUHT殺菌においても本発明の効果があることが認められた。
(3)IL−12誘導活性の測定(実施例17、比較例8)
乳酸菌として上記実施例9または比較例4で得られたものを用いた他は、実施例3と同一の条件でIL−12誘導活性を測定した(実施例17、比較例8)。結果を図4に示す。
図4より、酵母エキス成分と、その他の成分を分けて殺菌したのちにこれらを混合した培地(実施例8)を用いて培養した乳酸菌(実施例9)のIL−12誘導活性(実施例17)は、培地の全成分を混合して殺菌した培地(比較例3)を用いて培養した乳酸菌(比較例4)のIL−12誘導活性(比較例8)よりも、顕著に高いことが示された。
<実施例10〜12:大スケールによる糖(ショ糖)の単独殺菌>
(1)培地の調製(実施例10、比較例5)
表1に記載の配合に従って、ジャーファーメンター(北興火工機製)を用いて、各成分を4.2tの滅菌水(0.5μmフィルター除菌後、121℃、20分間滅菌)に溶解した。その後、スチームインジェクション方式による殺菌をバッチ式で行った。殺菌価F0=20を目標とし、サーモプロセッサ(型番:CMC821、エラブ社製)を用いて殺菌価管理をした(比較例5)。
また、表1のうち、ショ糖294kgのみを滅菌水を用いて50重量%となるよう溶解し、ショ糖溶液を得た。また、表1のショ糖以外の成分を滅菌水3152Lに溶解し、ショ糖以外の培地成分の混合溶液を得た。そして、上記のショ糖溶液と、ショ糖以外の培地成分の混合溶液を、それぞれ別個に、スチームインジェクション方式による回分殺菌を行った。殺菌価F0=20を目標とし、サーモプロセッサを用いて殺菌価管理をした。その後、これらの殺菌後の溶液を混合して培地4.2tを得た。その後、約50重量%の苛性ソーダ(食品添加物規格準拠)水溶液を用いて、pHを6.8に調整した(実施例10)。
各培地について、培地の色調の指標として600nmの光の吸光度(OD600)を測定した。結果を表10に示す。
Figure 2012132335
表10より、実施例10の培地は、比較例5の培地と比較し、吸光度が低く、褐変が抑えられていることがわかる。
(2)乳酸菌の培養(実施例11、比較例6)
まず、表11に記載の配合に従って、各成分を滅菌水を用いて溶解した培地で、乳酸菌・ラクトバチラス アシドフィラス(Lactobacillus acidophilus)L−92株(FERM BP−4981)を培養した。
Figure 2012132335
次に、得られた乳酸菌を、上記比較例5および実施例10に示した各培地4.2tに無菌的に1〜5%接種し、pHが4.5以下になるまで(30時間程度)、37度の温度で、攪拌培養した。経時的に培養液をサンプリングし、菌体量の指標として濁度(OD600)を測定した(図5)。培養終了後、遠心分離機(型番:SC−1、ウエストファリア製)を用いて培養液を除去し、その沈殿物(菌体)を捕集した。得られた菌体を滅菌水4.2tで洗浄後、プレート式連続殺菌機(型番:SR2−P1、APV社製)を用いて85℃、数秒間殺菌し、噴霧乾燥機(機種:SD−100R、GEAプロセスエンジニアリング製)を用いて粉末化し、色調(L値)を測定した(表12)。
Figure 2012132335
図5および表12より、4.2tの大スケールにおいても、実施例10の培地を用いて培養した乳酸菌(実施例11)は、比較例5の培地を用いて培養したもの(比較例6)より、乳酸菌の育成速度が高く、また、高い菌体量(OD600)を有していた。また、L値で示される色調も、実施例11の乳酸菌の方がL値が高く、比較例6の乳酸菌よりも褐変が小さく、色調のよい乳酸菌末を得ることが示された。
(3)IL−12誘導活性の測定(実施例12、比較例7)
培養終了後、別途、培養液50mLをラボレベルで遠心分離(3000×g、10分間、室温)の後、上清除去し、その沈殿物(菌体)を精製水50mLで洗浄した。洗浄後、凍結乾燥にて粉末化したものを用いて、実施例3と同様の条件で、IL−12誘導活性を測定した(図6)。
図6より、4.2tの大スケールにおいても、ショ糖成分と、その他の成分を分けて殺菌したのちにこれらを混合した培地(実施例10)を用いて培養した乳酸菌(実施例11)のIL−12誘導活性(実施例12)は、培地の全成分を混合して殺菌した培地(比較例5)を用いて培養した乳酸菌(比較例6)のIL−12誘導活性(比較例7)よりも、高いことが示された。
<実施例13〜16:窒素源(酵母エキス)の単独殺菌>
(1)培地の調製その1(実施例13)
表13に示した培地成分のうち、ショ糖45gのみを精製水55mLに溶解し、ショ糖溶液を得た。また、ショ糖以外の培地成分を精製水を用いて400mLとなるよう溶解し、ショ糖以外の培地成分の混合溶液を得た。そして、上記のショ糖溶液をオートクレーブを用いて、121℃、20分間殺菌した。また、ショ糖以外の培地成分の混合溶液を、オートクレーブを用いて121℃で20分間殺菌したのち、これらを混合、滅菌水を用いてメスアップし、培地500mLを得た。表14に殺菌条件を示す。
(2)培地の調製その2(実施例14)
表13に示した培地成分のうち、酵母エキス(YP−21CM)25gおよび酵母エキス(Yeast peptone MAX)10gのみを精製水115mLに溶解し、酵母エキス溶液を得た。さらに、酵母エキス以外の培地成分を精製水を用いて350mLとなるよう溶解し、酵母エキス以外の培地成分の混合溶液を得た。そして、上記の酵母エキス溶液をオートクレーブを用いて、121℃、20分間殺菌した。また、上記の酵母エキス以外の培地成分の混合溶液をオートクレーブを用いて121℃で20分間殺菌した。これらの溶液を混合し、滅菌水を用いてメスアップし、培地500mLを得た。
表14に、各培地の殺菌条件を示す。
Figure 2012132335
Figure 2012132335
(3)乳酸菌の培養(実施例15、16)
上記実施例13および14に示した各培地を用いて、実施例2と同様の方法で、乳酸菌を培養した。但し、濁度は培養液を96穴平底プレート(Nunc製)に分注し、マルチプレートリーダー(大日本製薬製)を用いてOD600を測定した(図7)。
(4)IL−12誘導活性の測定
乳酸菌として上記実施例13または14で得られたものを用いた他は、実施例3と同一の条件でIL−12誘導活性を測定した。結果を表15に示す。
Figure 2012132335
表14、図7および表15より、ショ糖のみと、その他の成分を別個に殺菌して得た培地(実施例13)を用いて培養した乳酸菌(実施例15)、および、酵母エキスのみと、その他の成分を別個に殺菌して得た培地(実施例14)を用いて培養した乳酸菌(実施例16)のいずれにおいても、良好な生育速度、菌体収量が得られ、IL−12誘導活性のよい微生物が得られた。
本実施例から、次のことが特に明確となった。
培地栄養成分の相互作用として、メイラード(Maillard)反応と呼ばれる褐変現象は、ショ糖のような非還元糖と窒素源との混合物の殺菌においては問題はないはずである。しかし、本願発明において開示したように、非還元糖においても窒素源と別殺菌をすることにより、微生物の育成速度が高く、また、高い菌体収量を達成することができ、色調がよく、さらに、免疫調整機能が高い微生物を得られることが明確になった。

Claims (32)

  1. 微生物を培養するための培地の製造方法であって、
    (1)糖源原料を含有する溶液を殺菌する工程、
    (2)窒素源原料を含有する溶液を殺菌する工程、
    (3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの溶液を混合する工程、
    を含むことを特徴とする前記製造方法。
  2. 微生物を培養するための培地の製造方法であって、
    (1)窒素源を含まず、糖を含む溶液を殺菌する工程、
    (2)糖を含まず、窒素源を含む溶液を殺菌する工程、
    (3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの溶液を混合する工程、
    を含むことを特徴とする前記製造方法。
  3. 微生物を培養するための培地の製造方法であって、
    (1)糖のみを含む溶液を殺菌する工程、
    (2)窒素源のみを含む溶液を殺菌する工程、
    (3)糖および窒素源を含まず、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤から成る群より選択される少なくとも1種を含む溶液を殺菌する工程、
    (4)前記工程(1)〜(3)で得られた3つの溶液を混合する工程、
    を含むことを特徴とする前記製造方法。
  4. 糖源原料又は糖が、非還元糖である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
  5. 非還元糖が、ショ糖、トレハロース、ケストース、メレチトース、ゲンチアノース、ネオビフルコース、フンギテトラオースおよびビフルコースからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項4に記載の製造方法。
  6. 非還元糖がショ糖である、請求項4に記載の製造方法。
  7. 窒素源原料又は窒素源が、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、尿素、カゼイン加水分解物、コーンスティープリカー、大豆、大豆加水分解物、ピーナッツミール、綿実ミール、魚粉、魚肉エキス、牛肉エキスおよび酵母エキスからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
  8. 糖源原料を含有する溶液の殺菌又は糖を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。
  9. 窒素源原料を含有する溶液の殺菌又は窒素源を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
  10. 糖および窒素源を含まず、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤から成る群より選択される少なくとも1種を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、請求項3〜9のいずれかに記載の製造方法。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の方法により製造された培地。
  12. 請求項11に記載の培地を用いることを特徴とする、微生物の培養方法。
  13. 微生物が乳酸菌である、請求項12に記載の培養方法。
  14. 請求項12に記載の培養方法により培養された微生物。
  15. 請求項13に記載の培養方法により培養された乳酸菌。
  16. 免疫調整剤を製造するための培地の製造方法であって、
    (1)糖源原料を含有する溶液を殺菌する工程、
    (2)窒素源原料を含有する溶液を殺菌する工程、
    (3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの原料を混合する工程、
    を含むことを特徴とする前記製造方法。
  17. 免疫調整剤を製造するための培地の製造方法であって、
    (1)窒素源を含まず、糖を含む溶液を殺菌する工程、
    (2)糖を含まず、窒素源を含む溶液を殺菌する工程、
    (3)前記工程(1)および(2)で得られた2つの溶液を混合する工程、
    を含むことを特徴とする前記製造方法。
  18. 免疫調整剤を製造するための培地の製造方法であって、
    (1)糖のみを含む溶液を殺菌する工程、
    (2)窒素源のみを含む溶液を殺菌する工程、
    (3)糖および窒素源を含まず、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤から成る群より選択される少なくとも1種を含む溶液を殺菌する工程、
    (4)前記工程(1)〜(3)で得られた3つの溶液を混合する工程、
    を含むことを特徴とする前記製造方法。
  19. 糖源原料又は糖が非還元糖である請求項16〜18に記載の製造方法。
  20. 非還元糖が、ショ糖、トレハロース、ケストース、メレチトース、ゲンチアノース、ネオビフルコース、フンギテトラオースおよびビフルコースからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項19に記載の製造方法。
  21. 非還元糖がショ糖である、請求項19に記載の製造方法。
  22. 窒素源原料又は窒素源が、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、尿素、カゼイン加水分解物、コーンスティープリカー、大豆、大豆加水分解物、ピーナッツミール、綿実ミール、魚粉、魚肉エキス、牛肉エキスおよび酵母エキスからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項16〜21のいずれかに記載の製造方法。
  23. 糖源原料を含有する溶液の殺菌又は糖を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、請求項16〜22のいずれかに記載の製造方法。
  24. 窒素源原料を含有する溶液の殺菌又は窒素源を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、請求項16〜23のいずれかに記載の製造方法。
  25. 糖および窒素源を含まず、無機塩、ビタミン、脂肪酸、緩衝剤、消泡剤から成る群より選択される少なくとも1種を含む溶液の殺菌が、回分殺菌および/または連続殺菌により行われる、請求項18〜24のいずれかに記載の製造方法。
  26. 請求項16〜25のいずれかに記載の製造方法により製造された培地。
  27. 請求項26に記載の培地を用いることを特徴とする、免疫調整剤の製造方法。
  28. 免疫調整剤が抗アレルギー剤である、請求項27に記載の製造方法。
  29. 免疫調整剤がIL−12誘導活性剤である、請求項27に記載の製造方法。
  30. 請求項27に記載の製造方法により製造された免疫調整剤。
  31. 請求項28に記載の製造方法により製造された抗アレルギー剤。
  32. 請求項29に記載の製造方法により製造されたIL−12誘導活性剤。
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