カロテノイド類の生産方法
【課題】
カロテノイド生産性微生物の流加培養において、微生物の呼吸速度、特に炭酸ガスの発生量に比例して炭素源の供給量を変動することにより、培養液中の糖などの炭素源濃度を低い濃度に保ち、Ａｘの生産阻害や有機酸などの副生成物の生産を抑制して、カロテノイド、特にアスタキサンチンを効率良く生産する方法を提供する。
【解決の手段】
カロテノイド類生産能を有する微生物を培養してカロテノイド類を製造する方法において、前記微生物を含む培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持しつつ培養することを特徴とするカロテノイド類の生産方法を用いる。
カロテノイド生産性微生物の流加培養において、微生物の呼吸速度、特に炭酸ガスの発生量に比例して炭素源の供給量を変動することにより、培養液中の糖などの炭素源濃度を低い濃度に保ち、Ａｘの生産阻害や有機酸などの副生成物の生産を抑制して、カロテノイド、特にアスタキサンチンを効率良く生産する方法を提供する。
【解決の手段】
カロテノイド類生産能を有する微生物を培養してカロテノイド類を製造する方法において、前記微生物を含む培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持しつつ培養することを特徴とするカロテノイド類の生産方法を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品用色素や抗酸化剤として有用なカロテノイド、特にアスタキサンチンを微生物により製造する方法に関する。詳しくは、炭素源の濃度を微生物に適した条件に保つために醗酵槽からの炭酸ガス発生量をもとに炭素源の流加速度を制御し、低濃度に維持し、かつ枯渇を防ぐことで品質に優れたカロテノイドを高い生産量で得る方法である。
【背景技術】
【０００２】
β‐カロチン、リコペンなどに代表されるカロテノイドのうちアスタキサンチン（以下「Ａｘ」と略記する。）は、オキアミ、カニ、エビなどの甲殻類やマダイ、サケ、マスなどの魚類、フラミンゴなどの鳥類、藻類や微生物等に広く分布する天然の化合物である。近年はＡｘがサケやマス、マダイ等の養殖魚の色揚げ剤や鶏卵の色調改善剤として需要が増加している。またＡｘには抗酸化活性や抗癌活性などの様々な生理的作用が確認され、医薬品や健康補助食品としての利用も注目されている。
【０００３】
Ａｘの製造方法としては、化学合成法、天然物からの抽出法、微生物による発酵生産法などがあるが、現在は主に価格等の要因から化学合成法による製品が広く流通している。しかし、化学合成法では原料に臭素および塩素を含むハロゲン系化合物や重金属類を使用するため安全性に懸念があり（例えば、特許文献１参照）、消費者の自然、天然志向にともない天然物由来のＡｘへの要求が強くなっている。
【０００４】
天然物からの抽出法としてはオキアミ等からの抽出する方法があるが、これらは含量が低く、採取、抽出、精製などに多大な労力を要し、コスト的に問題があった。
【０００５】
微生物を利用した製法としては、酵母ではファフィア・ロドチーマ（Ｐｈａｆｆｉａ ｒｈｏｄｏｚｙｍａ）（例えば、非特許文献１参照）、藻類ではヘマトコッカス・プルビアリス（Ｈｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｌｕｖｉａｌｉｓ）（例えば、非特許文献２参照）の報告がある。しかしながらファフィア酵母は増殖速度が遅いため培養日数が長く、細胞壁が強固なために抽出効率が低く、含量が少ないためコスト高である。またヘマトコッカス藻類は増殖速度が非常に遅いために非常に培養日数が長く、光を必要とするため立地条件や設備などに制約がある他、クロロフィルなどの夾雑物の除去が必要になりコスト高である。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として、細菌によるカロテノイド生産法が提案されている。例えば海洋性アグロバクテリウム属細菌Ｎ‐８１１０６（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１４０２３）の培養により得る方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。藻類や酵母に比べて細菌は一般的に増殖が速く、また細胞壁が脆弱であり、藻類とことなりクロロフィルなどのカロテノイド以外の色素を含まず、酵母のように副生成物の多糖類を生産しないという利点があるためである。当該発明によればＡｘを含有した菌体が迅速に得られ、さらに菌体を回収した後、アセトンなどの有機溶媒と菌体を混和・攪拌するだけで容易にＡｘを抽出できるという利点がある。なお、この微生物は後に１６ｓリボゾーマルＲＮＡ遺伝子の配列解析が行われた結果、パラコッカス属細菌と再同定された。海洋バイオテクノロジー研究所においてＭＢＩＣ０１１４３としても登録され、その諸性質に関する情報の概略は国立遺伝学研究所日本ＤＮＡデータバンク（ＤＤＢＪ）や米国ＮＩＨのデーターベース（ＮＣＢＩ）より入手することができる（例えば、非特許文献３、４参照）。また該微生物を用いて変異育種を行ない、Ａｘの生産能が向上したＴＳＵＧ１Ｃ１１（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９４１６）株の取得やＴＳＮ１８Ｅ７（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９７４６）が報告されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら本微生物の効率の良い培養方法、特に流加培養の好適な方法は全く知られていなかった。
【０００７】
工業的な微生物の培養、特に大腸菌や酵母の培養において、必要な栄養源を一度に仕込んで行う回分培養法に比べて、培養中に培地成分を追加しながら培養する流加培養法により目的物や微生物菌体が高い収率で得られることがあることが知られている。ここで培養中に培地成分を追加することを流加と呼ぶ。流加培養は供給する栄養源の濃度を任意に、多くの場合は低い濃度に、制御ができる利点があり、高濃度基質により目的物の生産や増殖が阻害される場合や、アルコールや有機酸などの副生成物が生産される場合に、それらを抑制できるためである。特に培地成分のうち、グルコースのような糖類を高濃度とした場合に異化物抑制と呼ばれる目的物の生産が抑制されることや、メタノールやアルコール類を高濃度にした場合にはその毒性により微生物の増殖が抑制されることが良く知られている。また、グルコースを高濃度とした場合には、酵母の場合ではエタノールが、大腸菌の場合では酢酸が蓄積し、それらがそれぞれ２０ｇ／Ｌ又は５ｇ／Ｌを超えると副生成物により増殖が抑制されることが知られている。また、副生物の生産は増殖を抑制するだけでなく、目的物質の品質を低下させることや精製を困難にさせることになり好ましくないことである。しかしながらこれらの知見は、主に大腸菌や酵母の培養において観察される現象であり、当該発明の対象となるカロテノイド生産性微生物においては、栄養源の濃度が与える影響はこれまでまったく知られていなかった。
【０００８】
対象となる栄養源としては消費量が多い糖類などの炭素源があげられるが、その消費速度は微生物の生育状態により一定ではないため、培養中に炭素源の濃度を一定に維持するためには微生物の生育状態を何らかの方法でモニターしつつ、流加量を制御する必要がある。そのために種々の提案がなされている。例えば、酸素消費量を指標として炭素源を流加する方法が知られている。この方法では供給ガスおよび排気ガス中の酸素濃度差より酸素消費量が求められる。しかしながら酸素濃度の測定は比較的誤差が大きく、またレスポンスが遅いという欠点があり、培養中の微生物活性を精度良く推定できないため、予想を越えた変化が起きた場合には制御が困難になるという問題がある。排ガス組成の分析による方法としては呼吸商（ＲＱ）を指標として流加を行う方法も知られている。呼吸商は例えば酵母の培養において醗酵と呼吸の割合を示す指標であり、微生物の代謝状態を大きく反映するという利点がある（例えば、非特許文献５参照）。しかしながら酵母以外の微生物においてはその有効性は明らかではなく、また、呼吸商は供給ガスおよび排気ガスとの酸素濃度及び炭酸ガス濃度差から計算されるため、上記の酸素濃度測定の問題が存在するだけでなく、酸素濃度と炭酸ガス濃度の二つの指標の測定値からの計算が必要であり、データー処理が比較的複雑であるという問題があった。その他の物理化学的指標として、ｐＨの変化や溶存酸素（ＤＯ）の変化を利用した方法があるが、これらはセンサーの応答速度等に問題があり、炭素源が枯渇した場合にはその修正へのレスポンスが遅く、枯渇によるストレスが生じて生物代謝活性に変化が生じる問題がある。オンライングルコース分析計による方法では、必要サンプル量、分析時間、精度、安定性、液性等の影響から長時間の安定制御に問題がある。オンラインレーザー濁度計による方法は菌体が高密度になると精度が低下するなどの問題があった（例えば、非特許文献６参照）。
【０００９】
以上のことから、新たな方法の提案が求められていただけでなく、これらは酵母や大腸菌を対象として開発された方法であるため、本願発明の対象となるカロテノイド生産性の細菌に対するこれらの指標の有効性は全く知られていないという問題があった。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４２８３５５９号明細書
【特許文献２】特許第３５７０７４１号公報
【特許文献３】特開２００５−５８２１６号公報
【非特許文献１】Ａｎｄｒｅｗｅｓ，Ａ．Ｇ．ら、Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１５，１００３，１９７６年
【非特許文献２】Ｒｅｎｓｔｒｏｍ，Ｂら、Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０，２５６１，１９８１年
【非特許文献３】国立遺伝学研究所日本ＤＮＡデータバンクホームページ＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｄｂｊ．ｎｉｇ．ａｃ．ｊｐ／＞
【非特許文献４】米国Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎホームページ＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／＞
【非特許文献５】村山と竹本、東洋曹達研究報告第２８巻４９−５８頁、１９８４年
【非特許文献６】Ｙａｍａｎｅ，Ｔら，Ｊ． ｏｆ Ｆｅｒｍｅｎｔ． Ｂｉｏｅｎｇ．，７５，４５１，１９９３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、カロテノイド生産性微生物、好ましくは細菌、さらに好ましくはパラコッカス属細菌の流加培養において、微生物の呼吸速度、特に炭酸ガスの発生量に比例して炭素源の供給量を変動することにより、培養液中の糖などの炭素源濃度を低い濃度に保ち、Ａｘの生産阻害や有機酸などの副生成物の生産を抑制して、カロテノイド、特にＡｘを効率良く生産する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは上記課題に関し鋭意検討した結果、本微生物の培養においては糖濃度を低濃度かつ枯渇しない条件に維持することで、微生物の生育阻害や有機酸などの副生成物の生産が抑制されることを見出した。また流加量の制御においては微生物の呼吸によって生じる炭酸ガスの発生量に比例して流加量を調節することで、培養液中の炭素源を簡便な方法で枯渇を防ぎつつ低濃度に維持できることを見出し、本発明の完成に到達した。
【００１３】
従って本発明は、カロテノイド類生産能を有する微生物を培養してカロテノイド類を製造する方法において、微生物を含む培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持しつつ培養するカロテノイド類の生産方法である。さらに本発明は、用いる微生物として細菌が好ましく、この内でもパラコッカス属細菌、特にパラコッカス属細菌Ｎ−８１１０６株またはその改変株であることが好ましいものである。
【００１４】
また本発明は、上記発明に加え、培養液中の炭素源濃度を、１０ｇ／Ｌ以下に維持するカロテノイド類の生産方法である。
【００１５】
また本発明は、上記発明に加え、培養液中の炭素源濃度を、培養中のいずれの時期においても炭素源の枯渇が生じない濃度に維持するカロテノイド類の生産方法であり、さらに当該炭素源の枯渇が培養液中の炭素源濃度として０ｇ／Ｌであり、かつ培養する微生物の呼吸活性の低下を伴う状態であるものである。
【００１６】
また本発明は、上記発明に加え、培養液から発生する炭酸ガス量を測定し、当該測定値に基づき炭素源供給量を制御して培養液中の炭素源濃度を維持するカロテノイド類の生産方法であり、さらに培養液から発生する炭酸ガス量と培養液への炭素源供給量とが比例するように設定して、培養液中の炭素源濃度を制御するものである。
【００１７】
すなわち本発明は、カロテノイド類を生産する微生物を用いた培養において、糖などの炭素源の流加速度を、炭酸ガスの生成速度に比例させることにより、培養液中の炭素源濃度を低く維持し、それによりカロテノイドの生産阻害や副生成物の生成を抑制する微生物の培養法、カロテノイド生産性の微生物が細菌である上記の微生物の培養方法、カロテノイド生産性の微生物がパラコッカス属細菌である上記の微生物の培養方法、およびカロテノイド生産性の微生物がパラコッカス属細菌Ｎ−８１１０６株またはその変異株である上記の微生物の培養方法、そして炭素源濃度の維持を簡易に行うための指標の提供に関する。以下本発明を詳細に説明する。
【００１８】
本発明に用いる微生物としてはカロテノイド類生産能を有する微生物であれば特に限定はないが、この内でも細菌を用いることが好ましく、さらにパラコッカス属細菌が好ましい。その様な細菌としてＮ−８１１０６株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１４０２３）やその変異株が知られている。そのような変異株としてＴＳＵＧ１Ｃ１１株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９４１６）やＴＳＮ１８Ｅ７（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９７４６）をあげることができる。
【００１９】
なお、前記Ｎ−８１１０６株は当初その菌学的性質よりアグロバクテリウム アウランティアカム ｓｐ． Ｎｏｖ．として同定されて特許出願されたが、後に１６ＳリボゾームＲＮＡ遺伝子の配列解析により、パラコッカス属に再同定された（国立遺伝学研究所日本ＤＮＡデータバンクホームページ＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：：／／ｗｗｗ．ｄｄｂｊ．ｎｉｇ．ａｃ．ｊｐ／＞を参照）。
【００２０】
Ｎ−８１１０６株は細胞中にＡｘを主なカロテノイドとして蓄積するが、その他にβ−カロテン、β−クリプトキサンチン、３−ヒドロキシエキネノンカンタキサンチン、３’−ヒドロキシエキネノン、シス−アドニキサンチン、アドニルビン、アドニキサンチンなどの多様なカロテノイドを蓄積することも知られている（例えば、Ｙｏｋｏｙａｍａ ＆ Ｍｉｋｉ，ＦＥＭＳ Ｍｉｃｏｒｉｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １２８、１３９−１４４，１９９５年を参照）。
【００２１】
本発明に用いる培地としては、細菌が増殖しカロテノイドを生産し得るものであればいずれを使用してもよい。流加に使用する炭素源に特に限定はなく、例えばグルコース、フルクトース、マルトース、ショ糖、粗糖、糖蜜などがあげられる。
【００２２】
本発明においては微生物を含む培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持しつつ培養するものであることから、前記した炭素源等の培地成分を任意の濃度に仕込んで培養を開始し、微生物の増殖により消費されて目的の濃度になった後、別途調製した高濃度の溶液をポンプ等で培養液に流加する。このとき炭素源としてグルコースを用いる場合、好ましい開始時の濃度は０〜２０ｇ／Ｌである。また流加用のグルコース溶液の濃度は、培養液の液量の増加が抑えられるため高濃度であることが好ましく、３００〜９００ｇ／Ｌの溶液が使用される。
【００２３】
培養時の炭素源の濃度は以下の流加式（１）に基づいて流加用の溶液を培養液内に送液することにより、目的の濃度に制御される。
Ｆ＝Ａ×ｆ×（ＣＣＯ２ｏｕｔ−ＣＣＯ２ｉｎ） （１）
式（１）中、Ｆは炭素源流加速度（単位：ｇ／ｍｉｎ）を意味する。Ａの値は係数（単位：ｇ／Ｌ）であり、使用する醗酵槽やガス分析計の機種、そして微生物の種類や生育状態に応じて設定される定数である。本定数は予備実験で求めた値にもとづき、微生物の生育状態に応じて、適宜適切な値に設定を変更していくことが好ましい。一般的に培養の初期では高い値となり、後期では低い値となる。ｆは発酵槽に供給する空気の通気量（単位：Ｌ／ｍｉｎ）であり、１分間あたりの空気の流量を示す通気量ｆの値も任意に設定されるが、通常０．１〜５．０ＶＶＭ（培養液１Ｌに対して０．１〜５．０Ｌ／ｍｉｎ）が好ましく用いられる。ＣＣＯ２ｏｕｔは排気ガス中の炭酸ガス濃度（単位：容量％）、ＣＣＯ２ｉｎは供給ガス中の炭酸ガス濃度（単位：容量％）を表す。
【００２４】
本発明においては、培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持するものであるが、その濃度としては、流加により制御される目的の濃度は炭素源が枯渇せず、また１０ｇ／Ｌを越えない濃度が好ましく、より好ましくは６ｇ／Ｌ以下の濃度である。炭素源濃度が１０ｇ／Ｌを超えた状態で培養を行うと有機酸が副成物として生産されることがあり、目的物であるカロテノイドに混入して品質を低下させるため好ましくないだけでなく、多量に蓄積した場合には微生物の生育やカロテノイドの生産を抑制する可能性がある。特に１００ｇ／Ｌを超えると生育やカロテノイドの生産が大きく阻害される。
【００２５】
炭素源の枯渇は、微生物の種類や生育の状態により影響が異なるが、カロテノイド生産菌の培養においてはその培養初期から中期に枯渇が生じると、生育やカロテノイド生産への阻害が生じる可能性がある。枯渇した状態が継続する期間も影響があり、数分間の枯渇であれば大きな影響はないが、１０分間以上枯渇してＤＯが上昇した状態が継続すると、カロテノイドの生産が抑制される。
【００２６】
枯渇が生じたことを見分ける方法については特に限定は無いが、呼吸活性の低下により知ることができる。呼吸活性の低下は、例えば培養液の溶存酸素濃度（ＤＯ）の上昇、排ガス中の酸素濃度の上昇や炭酸ガス濃度の低下、ｐＨの上昇として現れる。特にＤＯを好適な指標とすることができる。炭素源の濃度が十分に維持されている場合には、微生物の呼吸により酸素が消費されるためＤＯは酸素飽和濃度より低い値に維持されるが、炭素源の枯渇により微生物の呼吸活性が低下してＤＯが急激に上昇するためである。
【００２７】
枯渇を防ぐため、ＤＯの急激な上昇に連動させて炭素源を追加することもできる。排ガス組成やｐＨを枯渇の指標として用いる場合にはＤＯを指標とした場合に比較して応答が遅い傾向があるのでより注意が必要となる。ここで炭素源濃度が０ｇ／Ｌの場合でも呼吸活性の低下が生じていない場合は枯渇した状態ではない。かかる状況は菌体の消費速度と炭素源の補給速度が一致している場合に生じる。この場合は炭素源濃度が０ｇ／Ｌであっても、微生物の代謝状態を良好に維持するために必要な炭素源は補給されており、生育およびカロテノイド生産ともに良好に進行する。
【００２８】
本発明においては、培養液から発生する炭酸ガス量を測定し、この測定値に基づき炭素源供給量を制御して培養液中の炭素源濃度を維持してカロテノイド類を効率的に生産することができる。
【００２９】
炭素源の流加の指標とする炭酸ガス濃度の分析法には特に限定は無く、例えば培養液から発生する炭酸ガス量を測定するにおいては、通常市販されている培養装置用の排ガス分析計を用いることができる。
【００３０】
また、培養液から発生する炭酸ガス量の測定値に基づき炭素源供給量を制御するには、例えばデータ処理用の各種装置等を用い、当該データ処理装置が受けた炭酸ガス量測定値信号を適切な制御式に基づいて送液ポンプへ送液量を決定する信号を転送することで制御する等の方法が例示できる。
【００３１】
さらに具体的には、データ処理の効率化のためにパーソナルコンピューター等のデータ処理装置へのデータ転送が可能な装置を例示することができ、また、炭素源の送液量の制御方法にも特に限定はなく、排ガス中の炭酸ガス濃度の分析値より前記した式（１）に基づいて遂次適切な送液量を計算して送液ポンプ流速を修正しつつ連続的に炭素源を供給することもでき、また一定の流速に設定したポンプを間歇的に動作させることにより、任意に設定した期間内の平均送液量が式（１）により求められる目的の送液速度に一致するように制御することもできる。例えば、培養液から発生する炭酸ガス量と培養液への炭素源供給量とが比例するように設定して、培養液中の炭素源濃度を制御する制御方式が例示できる。これらの制御は手動で行うこともでき、パーソナルコンピューターや専用の制御装置を解して自動的に行うこともできる。
【００３２】
窒素源には酢酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、ペプトン、コーンスティープリカー、酵母エキスなどが、無機塩にはリン酸１ナトリウム、リン酸２ナトリウム、リン酸１カリウム、リン酸２カリウム等のリン酸塩や塩化ナトリウムなどが、金属イオンには塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、塩化第１鉄、塩化第２鉄、クエン酸鉄、硫酸アンモニウム鉄、塩化カルシウム・２水和物、硫酸カルシウム、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸銅、塩化銅、硫酸マンガン、塩化マンガンなどが、ビタミン類として酵母エキスやビオチン、ニコチン酸、チアミン、リボフラビン、イノシトール、ピリドキシン等が使用できる。
【００３３】
本発明における培養の条件については、細菌が増殖しカロテノイドを生産し得るものであれば特に限定はないが、培養温度は１５〜４０℃が好ましく、ｐＨは６〜８が好ましい。培養時間は任意に設定できるが、カロテノイドが十分に生産される時間であることが好ましく、通常は数時間〜２００時間の間に設定される。
【００３４】
本発明におけるカロテノイドの分析方法は、菌体または培養液から安定に効率良く回収されれば特に限定はなく、例えば抽出溶媒としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジクロロメタン、クロロフォルム、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド等がよい。抽出されたカロテノイドの定量は、各種カロテノイドが分離され定量性に優れる高速液体クロマトグラフィーによる行なうことが好ましい。
【００３５】
以上の方法により、カロテノイドの生産阻害による収量の低下や有機酸などの副生物の生産による製品品質の低下が防げるようになっただけでなく培養終了時の液中の炭素源濃度を低く維持することで原料のロスが抑えられ、培養後に残留する糖類による目的物の分離精製の妨害、さらには培養廃液による環境汚染の防止の効果も得られるようになった。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３７】
本発明により、糖などの炭素源の流加量を、微生物の生育により排出される排気ガス中の炭酸ガス濃度に基づいて制御することで、カロテノイド、特にアスタキサンチンを安定的に制御することが可能になった。
【００３８】
本発明により、炭素源の枯渇による生産阻害が防止され、また蓄積による炭素源自身による微生物の生育阻害とカロテノイド生産阻害、副生物として生じる有機酸などによる目的物の汚染や微生物の生育阻害とカロテノイド生産阻害が容易に回避されるようにできる。
【００３９】
その結果として、カロテノイド、特にアスタキサンチンを効率良く生産することが可能となっただけでなく、過剰の原料による生産コスト上昇が抑制され、製品回収後の培養廃液中の残留有機物が減少するため環境汚染の低減や廃液処理コストの抑制の効果も得ることができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更が可能であることは言うまでもない。
【００４１】
（カロテノイドの抽出と定量法）
適量な培養液を１．５ｍｌ容エッペンドルフチューブを用いて、１５，０００回転、５分間遠心分離を行ない菌体を得た。この菌体に２０μｌの純水に懸濁し、次いで２４０μｌのジメチルホルムアミドおよび２４０μｌのアセトンを加え約１時間振とうし、カロテノイドを抽出した。この抽出液を１５，０００回転、５分間遠心分離により残渣を除去後、Ｔｓｋｇｅｌ ＯＤＳ−８０ＴＭカラム（東ソー社製）を用いた高速液体クロマトグラフィー（以下「ＨＰＬＣ」と略記する。）でアスタキサンチンを定量した。なおＡｘの分離はＡ液として純水とメチルアルコールの５体９５の混合溶媒、Ｂ液としてメチルアルコールとテトラヒドロフランの７体３の混合溶媒を用い、１ｍｌ／ｍｉｎの流速でＡ液を５分間カラムに通過させた後、同じ流速Ａ液からＢ液へ５分間の直線濃度勾配を行ない、さらにＢ液を５分間通過させることにより行なった。Ａｘ濃度は４７０ｎｍの吸光度をモニターし、既知濃度のＡｘ試薬（シグマ製）で作成した検量線より濃度を算出した。
【００４２】
（有機酸の定量）
適量な培養液を１．５ｍｌ容エッペンドルフチューブを用いて、１５，０００回転、５分間遠心分離を行ない上清を得た。この上清を０．７５ｍＭ硫酸水溶液で希釈し、Ｔｓｋｇｅｌ ＯＡＰａｋ−ＡカラムおよびＴｓｋｇｅｌ ＯＡＰａｋ−Ｐカラム（いずれも東ソー社製）を用いたＨＰＬＣで定量した。移動相は０．７５ｍＭ硫酸を使用、カラム温度は４０℃、流速０．８ｍｌ／ｍｉｎに設定。各種有機酸濃度は電気伝導度計（ＣＭ−８０２０、東ソー社製）をモニターし、既知濃度の特級試薬で作成した検量線より濃度を算出した。
【００４３】
（実施例１） 炭酸ガス濃度に比例してグルコース供給量を制御することでグルコースを０〜６ｇ／Ｌに維持した流加培養
表１に示した組成の培地３００ｍｌを５００ｍｌ容のバッフル付き三角フラスコに入れ１２１℃、２０分間で滅菌後、Ｎ−８１１０６株の変異株の一つであるＴＳＴＴ０３１株（受託番号：ＦＥＲＭ−２０６８９）を植菌し、２５℃で１日間、毎分１００回転の振とう速度で前々培養を行なった。
【００４４】
【表１】
次いで表２に示した組成の培地１００ｍｌを５００ｍｌ容のバッフル付き三角フラスコに入れ１２１℃、２０分間で滅菌し、上記培養液５ｍｌを植菌して２５℃で約１８時間、毎分１００回転の振とう速度で前培養した。
【００４５】
【表２】
さらに、表３に示す組成の培地からグルコースと金属塩を除いたもの約１．４Ｌを３Ｌの発酵槽に入れ、１２１℃、２０分間で滅菌後、グルコースと金属塩を補充し、さらに前培養の培養液９０ｍｌを添加し本培養を開始した。培養温度は２２℃、ｐＨは７．０〜７．４とした。培養時ｐＨは微生物の増殖に伴って低下するので１０％アンモニア水の添加により所定範囲に制御した。また空気を１．８Ｌ／ｍｉｎの速度で通気した。炭素源の流加には７００ｇ／Ｌのグルコースを使用した。培養装置はエイブル社のＢＭＳ−０３ＰＩを、排ガス分析装置はエイブル社のＤＥＸ−２５６２を使用した。
【００４６】
【表３】
グルコース濃度を維持するため、パーソナルコンピューターを解し、エイブル社の培養制御プログラムを用いて、流加式（１）に基づいて流加ポンプを間歇的に動作させることにより行った。流加にはワトソン・モーロー社の定量ポンプ１０１Ｕ（低速型）を使用し、流速は０．３ｇ／ｍｉｎに設定した。また式（１）のＡの値は培養開始時から５３時間までを３．９、以降は３．３に設定した。培養中はグルコース分析計（装置名；ＹＳＩ社２７００）を用いて定期的にグルコース濃度を測定した。微生物の増殖は培養液の６６０ｎｍの濁度により測定した。１２０時間培養を行ったところ、培養液の濁度は４２０に達した。予め求めた濁度と菌体密度の相関式より、菌体収量は１０５ｇ／Ｌと求められた。また、グルコース濃度は培養の期間を通じて０〜６ｇ／Ｌに維持された。この培養の結果を図１に示した。
【００４７】
培養２４時間目から培養終了までの期間中、溶存酸素濃度は０％飽和付近に維持された（図２）。このことは、培養中にグルコースの枯渇なく維持されたことを示す。
【００４８】
培養期間中の排ガス中の炭酸ガス濃度と流加速度の推移を図１１に示した。なお、ここでは流加速度を５分間の平均流速として示した。流加速度はＣＯ２濃度の推移と良好な一致を示した。また、図１２にはグルコース消費速度の推移も示した。グルコースの流加速度の推移は消費速度の推移によく一致していた。この結果と図１に示したグルコース濃度の推移より、本方法によるグルコース濃度制御の有効性を確認した。
【００４９】
培養終了後のカロテノイドの生成量を分析すると、培養液１ＬあたりＡｘが４２０ｍｇ／Ｌ生産されていたほか、アドニキサンチンが（１０１ｍｇ／Ｌ）、フェニコキサンチン（１４２ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（７１ｍｇ／Ｌ）、そしてエキネノン（１３１ｍｇ／Ｌ）が生成していた。そのほかにもβ−カロテンやゼアキサンチン等と推定されるカロテノイドが検出されたが、少量であり同定・定量できなかった。培養上清中の有機酸生成量を分析すると、０．０３ ｇ／Ｌの乳酸のみが検出されたにすぎなかった。
【００５０】
（比較例１） １０ｇ／Ｌ前後にグルコース濃度を手動で制御した流加培養
本培養での初期グルコース濃度を１２ｇ／Ｌとし、グルコース濃度が１０ｇ／Ｌ前後に維持されるように手動により流加量の制御を行ったことを除いて実施例１と同様に実験を行った。手動制御では任意の間隔で培養液中のグルコース濃度を定量し、またその時点までのグルコースの流加量からグルコース消費速度を求め、消費速度と流加速度が一致する様に、グルコース溶液の流加速度を設定した。すなわち、グルコースの消費速度は下式（２）により計算した。
ｄＧ／ｄｔ＝（［Ｇｌｃ］ｎ−１−［Ｇｌｃ］ｎ＋（Ｗｎ−１−Ｗｎ）×［Ｇｌｃ］Ｓ×ＳＧＧＳ）／（ｔｎ−ｔｎ−１） （２）
式中、ｄＧ／ｄｔはグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、［Ｇｌｃ］は培養液中のグルコース濃度の測定値（単位はｇ／Ｌ）、Ｗは流加用グルコース溶液の重量の測定値（単位はｇ）、［Ｇｌｃ］ｓは流加用グルコース溶液の濃度（単位はｇ／Ｌ）をあらわす（本実施例においては７００ｇ／Ｌ）。また、ＳＧＧＳは流加用グルコース水溶液の比重（単位はＬ／ｇ）をあらわす（本実施例のグルコース溶液では約１）。また、ｔは培養液中のグルコース濃度や流加用グルコース溶液の重量を測定した時間（単位はｈｒ）を示す。また、右下のｎまたはｎ−１は、培養開始後、任意間隔で測定したうちのｎ番目のデータまたはｎ−１番目のデータであることを示す。
【００５１】
培養開始後、１７時間まではグルコース消費速度の大きな上昇はないものと予測して、初期にはグルコースの流加を行わずに菌を増殖させ、約１７時間目より０．５７ｇ／Ｌ・ｈの流速（グルコースあたりの流加速度は０．４ｇ／Ｌに相当する）でグルコースを連続的に流加することを開始した。流加には７００ｇ／Ｌのグルコース水溶液とワトソン・モーロー社の定量ポンプ１０１Ｕ（低速型）を用いた。また、グルコース流加量の測定のため、このグルコース水溶液の重量を流加中の任意の時間に測定した。
【００５２】
培養中の流加のパターンを示すため、流加グルコースの積算値を図１３に示した。
【００５３】
約２０時間後に再度グルコース濃度を測定すると、予測したものよりグルコースの消費が早く、培養液中のグルコース濃度は約５ｇ／Ｌにまで低下していた。そこで、培養液中のグルコース濃度とグルコース流加量を２時間おきに測定しつつ、流加速度を段階的に上昇させた。この操作によりグルコース濃度は約１３ｇ／Ｌにまで上昇したため、消費速度に一致させ、一晩培養を継続した。
【００５４】
さらに約４８時間後より同様に流加速度の調節を行ったところ、約８０時間目までグルコース濃度を１２±１ｇ／Ｌの範囲に維持することができた。しかしながら、８０時間以降の夜間にグルコースの消費速度が急激に低下したため、流加速度の調節が行えず、約２０ｇ／Ｌまで蓄積した。その後、流加を中止し、約１２０時間後、培地中のグルコースがほぼ消費された段階で培養を終了した。
【００５５】
すなわち、手動で流加速度を調整したため、夜間のグルコース消費速度の変化に対して修正が行えず、特に消費速度が大きく変動する培養初期と培養後期において、グルコース濃度は目標値から大きく乖離し、前期では５ｇ／Ｌ、後期では１０ｇ／Ｌの乖離が生じた。
【００５６】
この培養における微生物の増殖のパターンとグルコース濃度の推移を図３に、溶存酸素濃度の推移を図４に示した。また、流加したグルコース量を積算値の推移として図１２に示した。また。グルコースの消費速度とグルコースの流加速度の推移を図１４に示した。図１４中の黒丸はグルコース濃度測定値の２点間の差とその間の流加量（図１３）から求めたグルコース消費速度であり、破線は培養終了後にグルコース消費速度の測定値の分布から推測した、真のグルコース消費速度の推移である。グルコース消費速度の測定値は培養初期において特に大きい誤差を含んでいたことが観察された。従って前期において、目的値と実際のグルコース濃度が乖離したことは、この誤差によるものと考えられた。
【００５７】
本例において、培養液の濁度は３６０にまでしか達せず、実施例１に比べて菌体収量は１５％ほど低いものだった。
【００５８】
また培養終了後のカロテノイドの生成量を分析すると、培養液１ＬあたりＡｘが３４３ｍｇ／Ｌ、アドニキサンチンが（４０ｍｇ／Ｌ）、フェニコキサンチン（３９６ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（３０４ｍｇ／Ｌ）、エキネノン（２１２ｍｇ／Ｌ）、そしてβ−カロテン（１２ｍｇ／Ｌ）が検出され、全体的なカロテノイドの生産量は上昇するものの、魚類への色揚げ剤や健康食品としての需要が高いＡｘの生産量は低下することが判明した。さらに培養上清の有機酸分析を分析すると、０．１２ ｇ／Ｌの酒石酸量および０．３１ｇ／Ｌのオキサル酢酸の生成が認められた。
【００５９】
すなわち高濃度の炭素源存在下で培養した場合には実施例１よりも、目的物であるＡｘの生産量が低下するだけでなく、回収される製品の品質低下の原因となる副生成物である有機酸の生産量が著しく増加していることが判明した。
【００６０】
（実施例２） 手動制御によるグルコース濃度０〜５ｇ／Ｌでの流加培養
表１に示した組成の培地３００ｍｌを５００ｍｌ容のバッフル付き三角フラスコに入れ１２１℃、２０分間で滅菌後、ＴＳＮ１８Ｅ７（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９７４６）を植菌し、２５℃で１日間、毎分１００回転の振とう速度にて前々培養を行なった。次いで表２に示した組成の培地１００ｍｌを５００ｍｌ容のバッフル付き三角フラスコに入れ１２１℃、２０分間で滅菌し、その後、前々培養液５ｍｌを植菌して２５℃で約１８時間、毎分１００回転の振とう速度にて前培養を行なった。
【００６１】
さらに、表４に示す組成からグルコースと金属塩を除いた培地約１．４Ｌを３Ｌの発酵槽に入れ、１２１℃、２０分間で滅菌後、グルコースと金属塩を補充し、前培養液９０ｍｌを添加して培養を開始した。培養温度は２２℃、ｐＨは７．０〜７．４とした。ｐＨの制御は１０％アンモニア水を使用した。また１．８Ｌ／ｍｉｎの速度で空気を通気した。炭素源の流加には５００ｇ／Ｌのグルコースを用いた。流加は比較例１と同様に培養開始後１７時間目より開始した。０．６ｇ／Ｌ・ｈの流速（グルコース当りの流加速度は０．３ｇ／Ｌに相当する）で行った。
【００６２】
培養開始後、２２時間目から３２時間目にかけて、２時間おきに培養液中のグルコース濃度を測定した。グルコース濃度の推移を図５に示した。測定２点間のグルコース濃度の変化とその間に流下したグルコース量から、式２に基づいてグルコース消費速度を求めて、消費速度に一致する様に流加速度を適宜修正した。流加したグルコース量の積算値の推移を図１５にグルコース消費速度と流加速度の推移を図１６に示した。
【００６３】
さらに一晩経過後の４６時間目より同様にグルコース消費速度を求めた。しかしながら、グルコース濃度の定量誤差のため消費速度の測定値は測定毎に大きく変動し、流加速度の設定も大きく変動することになった。その影響でグルコース濃度はほぼ０ｇ／Ｌにまで低下した。この間の平均値から真の消費速度を推定し（図１６中の破線）、流加速度をその値に設定することで、グルコース濃度は０ｇ／Ｌにまで低下したものの、枯渇の状態には至らず、約７０時間までグルコース濃度は枯渇することなく０ｇ／Ｌに維持された。グルコースの枯渇が生じていないことは、この間に溶存酸素濃度が０％に維持され、急激な上昇を示さなかったことから確認された（図６）。
【００６４】
しかしながら、さらに一晩経過後、菌の活性低下によりグルコース消費速度が低下したため、グルコース濃度は２３ｇ／Ｌ付近まで上昇した。そこで流加を停止し、さらに一晩培養し、１２０時間後、グルコースがほぼ消費しつくされた時点で培養を停止した。この培養の結果を図５に示した。培養液の濁度は１４０に達した。
【００６５】
【表４】
予め求めた濁度と菌体密度の相関式より、菌体収量は４２ｇ／Ｌと求められた。培養終了後のカロテノイドの生成量を分析すると、培養液１ＬあたりＡｘが５３０ｍｇ／Ｌ生産されていたほか、アドニキサンチン、（９７ｍｇ／Ｌ）、フェニコキサンチン（１０８ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（９３ｍｇ／Ｌ）、そしてエキネノン（２３ｍｇ／Ｌ）が生成していた。
【００６６】
（比較例２） 手動制御によるグルコース濃度０〜５ｇ／Ｌでの流加培養２
ＴＳＮ１８Ｅ７を用いて実施例２と同様に培養をおこなった。この培養の増殖パターンとグルコース濃度の推移を図７に、溶存酸素濃度の推移を図８に流下されたグルコース量の積算値を図１７に、また、グルコースの消費速度の変化と流加速度の推移を図１８に示した。
【００６７】
この培養では実施例２と同様の操作を試みたにもかかわらず、実験操作間のわずかな操作の違いにより、培養開始後一日目のグルコース消費速度が実施例１により大きいものとなった。それに対応するべく流加速度を高めに設定したところ、翌日にはグルコースは約８ｇ／Ｌまで蓄積していた。そこで流加を一時停止し、菌による消費でグルコースが消費され、目的値である、５ｇ／Ｌ以下まで低下させることを試みたが、予測より消費速度が速かったため、１０数分間にわたるグルコースの枯渇を生じた。図８において、ＤＯが一時的に上昇している期間がそれに相当する。このグルコース枯渇のストレスにより、微生物の活性低下は実施例２に比較して早期に生じ、８０時間目においてグルコースの蓄積とＤＯの上昇が観察された。
【００６８】
その後、１２０時間まで培養を行った後の培養液の濁度は１６０であり、菌体収量は実施例２よりむしろ若干良好な値を示した。しかしながらＡｘ収量は３３４ｍｇ／Ｌであり、実施例１の約６０％の収量に留まった。その他のカロテノイドとしてアドニキサンチン、（６３ｍｇ／Ｌ）、フェニコキサンチン（１０９ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（８９ｍｇ／Ｌ）、そしてエキネノン（６８ｍｇ／Ｌ）が検出され、全体的にカロテノイド収量は低下した。本実験により炭素源の枯渇により目的物の収量が低下することと、手動では実験操作間のわずかな誤差に起因する菌の代謝の変動に対応が困難であり、安定な制御が困難であることが確認された。
【００６９】
（比較例３）高濃度グルコース（１３０ｇ／Ｌ）での回分培養
培養開始時のグルコース濃度を１３０ｇ／Ｌとし、流加を行わなかったことを除いて、実施例２と同様に培養を行った。この際の微生物の増殖とグルコース濃度の推移を図９に、溶存酸素濃度の推移を図１０に示すが、増殖速度が顕著に低下し、１５０時間の培養後の濁度も１００に留まった。また、Ａｘ生産量は７５ｍｇ／Ｌに留まり、そのほか、フェニコキサンチン（９１ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（６７ｍｇ／Ｌ）、エキネノン（５８ｍｇ／Ｌ）が検出され、いずれのカロテノイドも低収率にしか得られなかった。本結果より、高濃度のグルコースにより、本微生物の生育、カロテノイド生産ともに阻害されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】グルコース濃度を０〜６ｇ／Ｌに自動制御した培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の増殖量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図２】グルコース濃度を０〜６ｇ／Ｌに自動制御した培養パターンにおける溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図３】グルコース濃度１０ｇ／Ｌ付近を目標に手動制御した培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の増殖量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図４】グルコース濃度１０ｇ／Ｌ付近を目標に手動制御した培養パターンにおける溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図５】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図６】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した培養パターンにおける溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図７】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した場合にグルコースの枯渇を生じた場合の培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図８】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した場合にグルコースの枯渇を生じた場合の培養パターンにおける溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図９】グルコースを高濃度（１３０ｇ／Ｌ）として回分培養を行った場合の培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図１０】回分培養における溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図１１】グルコース濃度を０〜６ｇ／Ｌに自動制御した培養パターンにおける排ガス中の炭酸ガス濃度とグルコース流加速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、実線（図中の下側）はグルコースの流加速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線（図中の上側）は炭酸ガス濃度（単位は容量％）を示す。
【図１２】グルコース濃度を０〜６ｇ／Ｌに自動制御した培養パターンにおけるグルコース消費速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）のうち●はグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線は●の分布から推測された真のグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。
【図１３】グルコース濃度１０ｇ／Ｌ付近を目標に手動制御した培養パターンにおける流加されたグルコースの積算値をあらわす図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、○はグルコースの積算値（単位はｇ）を示す。
【図１４】グルコース濃度１０ｇ／Ｌ付近を目標に手動制御した培養パターンにおけるグルコース消費速度と流加速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）のうち●はグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線は●の分布から推測された真のグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、実線はグルコースの流加速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。
【図１５】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した培養パターンにおける流加されたグルコースの積算値をあらわす図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、○はグルコースの積算値（単位はｇ）を示す。
【図１６】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した培養パターンにおけるグルコース消費速度と流加速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）のうち●はグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線は●の分布から推測された真のグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、実線はグルコースの流加速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。
【図１７】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した場合にグルコースの枯渇を生じた場合の培養パターンにおける流加されたグルコースの積算値をあらわす図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、○はグルコースの積算値（単位はｇ）を示す。
【図１８】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した場合にグルコースの枯渇を生じた場合の培養パターンにおけるグルコース消費速度と流加速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）のうち●はグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線は●の分布から推測された真のグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。また実線はグルコースの流加速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品用色素や抗酸化剤として有用なカロテノイド、特にアスタキサンチンを微生物により製造する方法に関する。詳しくは、炭素源の濃度を微生物に適した条件に保つために醗酵槽からの炭酸ガス発生量をもとに炭素源の流加速度を制御し、低濃度に維持し、かつ枯渇を防ぐことで品質に優れたカロテノイドを高い生産量で得る方法である。
【背景技術】
【０００２】
β‐カロチン、リコペンなどに代表されるカロテノイドのうちアスタキサンチン（以下「Ａｘ」と略記する。）は、オキアミ、カニ、エビなどの甲殻類やマダイ、サケ、マスなどの魚類、フラミンゴなどの鳥類、藻類や微生物等に広く分布する天然の化合物である。近年はＡｘがサケやマス、マダイ等の養殖魚の色揚げ剤や鶏卵の色調改善剤として需要が増加している。またＡｘには抗酸化活性や抗癌活性などの様々な生理的作用が確認され、医薬品や健康補助食品としての利用も注目されている。
【０００３】
Ａｘの製造方法としては、化学合成法、天然物からの抽出法、微生物による発酵生産法などがあるが、現在は主に価格等の要因から化学合成法による製品が広く流通している。しかし、化学合成法では原料に臭素および塩素を含むハロゲン系化合物や重金属類を使用するため安全性に懸念があり（例えば、特許文献１参照）、消費者の自然、天然志向にともない天然物由来のＡｘへの要求が強くなっている。
【０００４】
天然物からの抽出法としてはオキアミ等からの抽出する方法があるが、これらは含量が低く、採取、抽出、精製などに多大な労力を要し、コスト的に問題があった。
【０００５】
微生物を利用した製法としては、酵母ではファフィア・ロドチーマ（Ｐｈａｆｆｉａ ｒｈｏｄｏｚｙｍａ）（例えば、非特許文献１参照）、藻類ではヘマトコッカス・プルビアリス（Ｈｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ ｐｌｕｖｉａｌｉｓ）（例えば、非特許文献２参照）の報告がある。しかしながらファフィア酵母は増殖速度が遅いため培養日数が長く、細胞壁が強固なために抽出効率が低く、含量が少ないためコスト高である。またヘマトコッカス藻類は増殖速度が非常に遅いために非常に培養日数が長く、光を必要とするため立地条件や設備などに制約がある他、クロロフィルなどの夾雑物の除去が必要になりコスト高である。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として、細菌によるカロテノイド生産法が提案されている。例えば海洋性アグロバクテリウム属細菌Ｎ‐８１１０６（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１４０２３）の培養により得る方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。藻類や酵母に比べて細菌は一般的に増殖が速く、また細胞壁が脆弱であり、藻類とことなりクロロフィルなどのカロテノイド以外の色素を含まず、酵母のように副生成物の多糖類を生産しないという利点があるためである。当該発明によればＡｘを含有した菌体が迅速に得られ、さらに菌体を回収した後、アセトンなどの有機溶媒と菌体を混和・攪拌するだけで容易にＡｘを抽出できるという利点がある。なお、この微生物は後に１６ｓリボゾーマルＲＮＡ遺伝子の配列解析が行われた結果、パラコッカス属細菌と再同定された。海洋バイオテクノロジー研究所においてＭＢＩＣ０１１４３としても登録され、その諸性質に関する情報の概略は国立遺伝学研究所日本ＤＮＡデータバンク（ＤＤＢＪ）や米国ＮＩＨのデーターベース（ＮＣＢＩ）より入手することができる（例えば、非特許文献３、４参照）。また該微生物を用いて変異育種を行ない、Ａｘの生産能が向上したＴＳＵＧ１Ｃ１１（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９４１６）株の取得やＴＳＮ１８Ｅ７（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９７４６）が報告されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら本微生物の効率の良い培養方法、特に流加培養の好適な方法は全く知られていなかった。
【０００７】
工業的な微生物の培養、特に大腸菌や酵母の培養において、必要な栄養源を一度に仕込んで行う回分培養法に比べて、培養中に培地成分を追加しながら培養する流加培養法により目的物や微生物菌体が高い収率で得られることがあることが知られている。ここで培養中に培地成分を追加することを流加と呼ぶ。流加培養は供給する栄養源の濃度を任意に、多くの場合は低い濃度に、制御ができる利点があり、高濃度基質により目的物の生産や増殖が阻害される場合や、アルコールや有機酸などの副生成物が生産される場合に、それらを抑制できるためである。特に培地成分のうち、グルコースのような糖類を高濃度とした場合に異化物抑制と呼ばれる目的物の生産が抑制されることや、メタノールやアルコール類を高濃度にした場合にはその毒性により微生物の増殖が抑制されることが良く知られている。また、グルコースを高濃度とした場合には、酵母の場合ではエタノールが、大腸菌の場合では酢酸が蓄積し、それらがそれぞれ２０ｇ／Ｌ又は５ｇ／Ｌを超えると副生成物により増殖が抑制されることが知られている。また、副生物の生産は増殖を抑制するだけでなく、目的物質の品質を低下させることや精製を困難にさせることになり好ましくないことである。しかしながらこれらの知見は、主に大腸菌や酵母の培養において観察される現象であり、当該発明の対象となるカロテノイド生産性微生物においては、栄養源の濃度が与える影響はこれまでまったく知られていなかった。
【０００８】
対象となる栄養源としては消費量が多い糖類などの炭素源があげられるが、その消費速度は微生物の生育状態により一定ではないため、培養中に炭素源の濃度を一定に維持するためには微生物の生育状態を何らかの方法でモニターしつつ、流加量を制御する必要がある。そのために種々の提案がなされている。例えば、酸素消費量を指標として炭素源を流加する方法が知られている。この方法では供給ガスおよび排気ガス中の酸素濃度差より酸素消費量が求められる。しかしながら酸素濃度の測定は比較的誤差が大きく、またレスポンスが遅いという欠点があり、培養中の微生物活性を精度良く推定できないため、予想を越えた変化が起きた場合には制御が困難になるという問題がある。排ガス組成の分析による方法としては呼吸商（ＲＱ）を指標として流加を行う方法も知られている。呼吸商は例えば酵母の培養において醗酵と呼吸の割合を示す指標であり、微生物の代謝状態を大きく反映するという利点がある（例えば、非特許文献５参照）。しかしながら酵母以外の微生物においてはその有効性は明らかではなく、また、呼吸商は供給ガスおよび排気ガスとの酸素濃度及び炭酸ガス濃度差から計算されるため、上記の酸素濃度測定の問題が存在するだけでなく、酸素濃度と炭酸ガス濃度の二つの指標の測定値からの計算が必要であり、データー処理が比較的複雑であるという問題があった。その他の物理化学的指標として、ｐＨの変化や溶存酸素（ＤＯ）の変化を利用した方法があるが、これらはセンサーの応答速度等に問題があり、炭素源が枯渇した場合にはその修正へのレスポンスが遅く、枯渇によるストレスが生じて生物代謝活性に変化が生じる問題がある。オンライングルコース分析計による方法では、必要サンプル量、分析時間、精度、安定性、液性等の影響から長時間の安定制御に問題がある。オンラインレーザー濁度計による方法は菌体が高密度になると精度が低下するなどの問題があった（例えば、非特許文献６参照）。
【０００９】
以上のことから、新たな方法の提案が求められていただけでなく、これらは酵母や大腸菌を対象として開発された方法であるため、本願発明の対象となるカロテノイド生産性の細菌に対するこれらの指標の有効性は全く知られていないという問題があった。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４２８３５５９号明細書
【特許文献２】特許第３５７０７４１号公報
【特許文献３】特開２００５−５８２１６号公報
【非特許文献１】Ａｎｄｒｅｗｅｓ，Ａ．Ｇ．ら、Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１５，１００３，１９７６年
【非特許文献２】Ｒｅｎｓｔｒｏｍ，Ｂら、Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０，２５６１，１９８１年
【非特許文献３】国立遺伝学研究所日本ＤＮＡデータバンクホームページ＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｄｂｊ．ｎｉｇ．ａｃ．ｊｐ／＞
【非特許文献４】米国Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎホームページ＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／＞
【非特許文献５】村山と竹本、東洋曹達研究報告第２８巻４９−５８頁、１９８４年
【非特許文献６】Ｙａｍａｎｅ，Ｔら，Ｊ． ｏｆ Ｆｅｒｍｅｎｔ． Ｂｉｏｅｎｇ．，７５，４５１，１９９３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、カロテノイド生産性微生物、好ましくは細菌、さらに好ましくはパラコッカス属細菌の流加培養において、微生物の呼吸速度、特に炭酸ガスの発生量に比例して炭素源の供給量を変動することにより、培養液中の糖などの炭素源濃度を低い濃度に保ち、Ａｘの生産阻害や有機酸などの副生成物の生産を抑制して、カロテノイド、特にＡｘを効率良く生産する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは上記課題に関し鋭意検討した結果、本微生物の培養においては糖濃度を低濃度かつ枯渇しない条件に維持することで、微生物の生育阻害や有機酸などの副生成物の生産が抑制されることを見出した。また流加量の制御においては微生物の呼吸によって生じる炭酸ガスの発生量に比例して流加量を調節することで、培養液中の炭素源を簡便な方法で枯渇を防ぎつつ低濃度に維持できることを見出し、本発明の完成に到達した。
【００１３】
従って本発明は、カロテノイド類生産能を有する微生物を培養してカロテノイド類を製造する方法において、微生物を含む培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持しつつ培養するカロテノイド類の生産方法である。さらに本発明は、用いる微生物として細菌が好ましく、この内でもパラコッカス属細菌、特にパラコッカス属細菌Ｎ−８１１０６株またはその改変株であることが好ましいものである。
【００１４】
また本発明は、上記発明に加え、培養液中の炭素源濃度を、１０ｇ／Ｌ以下に維持するカロテノイド類の生産方法である。
【００１５】
また本発明は、上記発明に加え、培養液中の炭素源濃度を、培養中のいずれの時期においても炭素源の枯渇が生じない濃度に維持するカロテノイド類の生産方法であり、さらに当該炭素源の枯渇が培養液中の炭素源濃度として０ｇ／Ｌであり、かつ培養する微生物の呼吸活性の低下を伴う状態であるものである。
【００１６】
また本発明は、上記発明に加え、培養液から発生する炭酸ガス量を測定し、当該測定値に基づき炭素源供給量を制御して培養液中の炭素源濃度を維持するカロテノイド類の生産方法であり、さらに培養液から発生する炭酸ガス量と培養液への炭素源供給量とが比例するように設定して、培養液中の炭素源濃度を制御するものである。
【００１７】
すなわち本発明は、カロテノイド類を生産する微生物を用いた培養において、糖などの炭素源の流加速度を、炭酸ガスの生成速度に比例させることにより、培養液中の炭素源濃度を低く維持し、それによりカロテノイドの生産阻害や副生成物の生成を抑制する微生物の培養法、カロテノイド生産性の微生物が細菌である上記の微生物の培養方法、カロテノイド生産性の微生物がパラコッカス属細菌である上記の微生物の培養方法、およびカロテノイド生産性の微生物がパラコッカス属細菌Ｎ−８１１０６株またはその変異株である上記の微生物の培養方法、そして炭素源濃度の維持を簡易に行うための指標の提供に関する。以下本発明を詳細に説明する。
【００１８】
本発明に用いる微生物としてはカロテノイド類生産能を有する微生物であれば特に限定はないが、この内でも細菌を用いることが好ましく、さらにパラコッカス属細菌が好ましい。その様な細菌としてＮ−８１１０６株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１４０２３）やその変異株が知られている。そのような変異株としてＴＳＵＧ１Ｃ１１株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９４１６）やＴＳＮ１８Ｅ７（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９７４６）をあげることができる。
【００１９】
なお、前記Ｎ−８１１０６株は当初その菌学的性質よりアグロバクテリウム アウランティアカム ｓｐ． Ｎｏｖ．として同定されて特許出願されたが、後に１６ＳリボゾームＲＮＡ遺伝子の配列解析により、パラコッカス属に再同定された（国立遺伝学研究所日本ＤＮＡデータバンクホームページ＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：：／／ｗｗｗ．ｄｄｂｊ．ｎｉｇ．ａｃ．ｊｐ／＞を参照）。
【００２０】
Ｎ−８１１０６株は細胞中にＡｘを主なカロテノイドとして蓄積するが、その他にβ−カロテン、β−クリプトキサンチン、３−ヒドロキシエキネノンカンタキサンチン、３’−ヒドロキシエキネノン、シス−アドニキサンチン、アドニルビン、アドニキサンチンなどの多様なカロテノイドを蓄積することも知られている（例えば、Ｙｏｋｏｙａｍａ ＆ Ｍｉｋｉ，ＦＥＭＳ Ｍｉｃｏｒｉｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １２８、１３９−１４４，１９９５年を参照）。
【００２１】
本発明に用いる培地としては、細菌が増殖しカロテノイドを生産し得るものであればいずれを使用してもよい。流加に使用する炭素源に特に限定はなく、例えばグルコース、フルクトース、マルトース、ショ糖、粗糖、糖蜜などがあげられる。
【００２２】
本発明においては微生物を含む培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持しつつ培養するものであることから、前記した炭素源等の培地成分を任意の濃度に仕込んで培養を開始し、微生物の増殖により消費されて目的の濃度になった後、別途調製した高濃度の溶液をポンプ等で培養液に流加する。このとき炭素源としてグルコースを用いる場合、好ましい開始時の濃度は０〜２０ｇ／Ｌである。また流加用のグルコース溶液の濃度は、培養液の液量の増加が抑えられるため高濃度であることが好ましく、３００〜９００ｇ／Ｌの溶液が使用される。
【００２３】
培養時の炭素源の濃度は以下の流加式（１）に基づいて流加用の溶液を培養液内に送液することにより、目的の濃度に制御される。
Ｆ＝Ａ×ｆ×（ＣＣＯ２ｏｕｔ−ＣＣＯ２ｉｎ） （１）
式（１）中、Ｆは炭素源流加速度（単位：ｇ／ｍｉｎ）を意味する。Ａの値は係数（単位：ｇ／Ｌ）であり、使用する醗酵槽やガス分析計の機種、そして微生物の種類や生育状態に応じて設定される定数である。本定数は予備実験で求めた値にもとづき、微生物の生育状態に応じて、適宜適切な値に設定を変更していくことが好ましい。一般的に培養の初期では高い値となり、後期では低い値となる。ｆは発酵槽に供給する空気の通気量（単位：Ｌ／ｍｉｎ）であり、１分間あたりの空気の流量を示す通気量ｆの値も任意に設定されるが、通常０．１〜５．０ＶＶＭ（培養液１Ｌに対して０．１〜５．０Ｌ／ｍｉｎ）が好ましく用いられる。ＣＣＯ２ｏｕｔは排気ガス中の炭酸ガス濃度（単位：容量％）、ＣＣＯ２ｉｎは供給ガス中の炭酸ガス濃度（単位：容量％）を表す。
【００２４】
本発明においては、培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持するものであるが、その濃度としては、流加により制御される目的の濃度は炭素源が枯渇せず、また１０ｇ／Ｌを越えない濃度が好ましく、より好ましくは６ｇ／Ｌ以下の濃度である。炭素源濃度が１０ｇ／Ｌを超えた状態で培養を行うと有機酸が副成物として生産されることがあり、目的物であるカロテノイドに混入して品質を低下させるため好ましくないだけでなく、多量に蓄積した場合には微生物の生育やカロテノイドの生産を抑制する可能性がある。特に１００ｇ／Ｌを超えると生育やカロテノイドの生産が大きく阻害される。
【００２５】
炭素源の枯渇は、微生物の種類や生育の状態により影響が異なるが、カロテノイド生産菌の培養においてはその培養初期から中期に枯渇が生じると、生育やカロテノイド生産への阻害が生じる可能性がある。枯渇した状態が継続する期間も影響があり、数分間の枯渇であれば大きな影響はないが、１０分間以上枯渇してＤＯが上昇した状態が継続すると、カロテノイドの生産が抑制される。
【００２６】
枯渇が生じたことを見分ける方法については特に限定は無いが、呼吸活性の低下により知ることができる。呼吸活性の低下は、例えば培養液の溶存酸素濃度（ＤＯ）の上昇、排ガス中の酸素濃度の上昇や炭酸ガス濃度の低下、ｐＨの上昇として現れる。特にＤＯを好適な指標とすることができる。炭素源の濃度が十分に維持されている場合には、微生物の呼吸により酸素が消費されるためＤＯは酸素飽和濃度より低い値に維持されるが、炭素源の枯渇により微生物の呼吸活性が低下してＤＯが急激に上昇するためである。
【００２７】
枯渇を防ぐため、ＤＯの急激な上昇に連動させて炭素源を追加することもできる。排ガス組成やｐＨを枯渇の指標として用いる場合にはＤＯを指標とした場合に比較して応答が遅い傾向があるのでより注意が必要となる。ここで炭素源濃度が０ｇ／Ｌの場合でも呼吸活性の低下が生じていない場合は枯渇した状態ではない。かかる状況は菌体の消費速度と炭素源の補給速度が一致している場合に生じる。この場合は炭素源濃度が０ｇ／Ｌであっても、微生物の代謝状態を良好に維持するために必要な炭素源は補給されており、生育およびカロテノイド生産ともに良好に進行する。
【００２８】
本発明においては、培養液から発生する炭酸ガス量を測定し、この測定値に基づき炭素源供給量を制御して培養液中の炭素源濃度を維持してカロテノイド類を効率的に生産することができる。
【００２９】
炭素源の流加の指標とする炭酸ガス濃度の分析法には特に限定は無く、例えば培養液から発生する炭酸ガス量を測定するにおいては、通常市販されている培養装置用の排ガス分析計を用いることができる。
【００３０】
また、培養液から発生する炭酸ガス量の測定値に基づき炭素源供給量を制御するには、例えばデータ処理用の各種装置等を用い、当該データ処理装置が受けた炭酸ガス量測定値信号を適切な制御式に基づいて送液ポンプへ送液量を決定する信号を転送することで制御する等の方法が例示できる。
【００３１】
さらに具体的には、データ処理の効率化のためにパーソナルコンピューター等のデータ処理装置へのデータ転送が可能な装置を例示することができ、また、炭素源の送液量の制御方法にも特に限定はなく、排ガス中の炭酸ガス濃度の分析値より前記した式（１）に基づいて遂次適切な送液量を計算して送液ポンプ流速を修正しつつ連続的に炭素源を供給することもでき、また一定の流速に設定したポンプを間歇的に動作させることにより、任意に設定した期間内の平均送液量が式（１）により求められる目的の送液速度に一致するように制御することもできる。例えば、培養液から発生する炭酸ガス量と培養液への炭素源供給量とが比例するように設定して、培養液中の炭素源濃度を制御する制御方式が例示できる。これらの制御は手動で行うこともでき、パーソナルコンピューターや専用の制御装置を解して自動的に行うこともできる。
【００３２】
窒素源には酢酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、ペプトン、コーンスティープリカー、酵母エキスなどが、無機塩にはリン酸１ナトリウム、リン酸２ナトリウム、リン酸１カリウム、リン酸２カリウム等のリン酸塩や塩化ナトリウムなどが、金属イオンには塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、塩化第１鉄、塩化第２鉄、クエン酸鉄、硫酸アンモニウム鉄、塩化カルシウム・２水和物、硫酸カルシウム、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸銅、塩化銅、硫酸マンガン、塩化マンガンなどが、ビタミン類として酵母エキスやビオチン、ニコチン酸、チアミン、リボフラビン、イノシトール、ピリドキシン等が使用できる。
【００３３】
本発明における培養の条件については、細菌が増殖しカロテノイドを生産し得るものであれば特に限定はないが、培養温度は１５〜４０℃が好ましく、ｐＨは６〜８が好ましい。培養時間は任意に設定できるが、カロテノイドが十分に生産される時間であることが好ましく、通常は数時間〜２００時間の間に設定される。
【００３４】
本発明におけるカロテノイドの分析方法は、菌体または培養液から安定に効率良く回収されれば特に限定はなく、例えば抽出溶媒としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジクロロメタン、クロロフォルム、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド等がよい。抽出されたカロテノイドの定量は、各種カロテノイドが分離され定量性に優れる高速液体クロマトグラフィーによる行なうことが好ましい。
【００３５】
以上の方法により、カロテノイドの生産阻害による収量の低下や有機酸などの副生物の生産による製品品質の低下が防げるようになっただけでなく培養終了時の液中の炭素源濃度を低く維持することで原料のロスが抑えられ、培養後に残留する糖類による目的物の分離精製の妨害、さらには培養廃液による環境汚染の防止の効果も得られるようになった。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３７】
本発明により、糖などの炭素源の流加量を、微生物の生育により排出される排気ガス中の炭酸ガス濃度に基づいて制御することで、カロテノイド、特にアスタキサンチンを安定的に制御することが可能になった。
【００３８】
本発明により、炭素源の枯渇による生産阻害が防止され、また蓄積による炭素源自身による微生物の生育阻害とカロテノイド生産阻害、副生物として生じる有機酸などによる目的物の汚染や微生物の生育阻害とカロテノイド生産阻害が容易に回避されるようにできる。
【００３９】
その結果として、カロテノイド、特にアスタキサンチンを効率良く生産することが可能となっただけでなく、過剰の原料による生産コスト上昇が抑制され、製品回収後の培養廃液中の残留有機物が減少するため環境汚染の低減や廃液処理コストの抑制の効果も得ることができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更が可能であることは言うまでもない。
【００４１】
（カロテノイドの抽出と定量法）
適量な培養液を１．５ｍｌ容エッペンドルフチューブを用いて、１５，０００回転、５分間遠心分離を行ない菌体を得た。この菌体に２０μｌの純水に懸濁し、次いで２４０μｌのジメチルホルムアミドおよび２４０μｌのアセトンを加え約１時間振とうし、カロテノイドを抽出した。この抽出液を１５，０００回転、５分間遠心分離により残渣を除去後、Ｔｓｋｇｅｌ ＯＤＳ−８０ＴＭカラム（東ソー社製）を用いた高速液体クロマトグラフィー（以下「ＨＰＬＣ」と略記する。）でアスタキサンチンを定量した。なおＡｘの分離はＡ液として純水とメチルアルコールの５体９５の混合溶媒、Ｂ液としてメチルアルコールとテトラヒドロフランの７体３の混合溶媒を用い、１ｍｌ／ｍｉｎの流速でＡ液を５分間カラムに通過させた後、同じ流速Ａ液からＢ液へ５分間の直線濃度勾配を行ない、さらにＢ液を５分間通過させることにより行なった。Ａｘ濃度は４７０ｎｍの吸光度をモニターし、既知濃度のＡｘ試薬（シグマ製）で作成した検量線より濃度を算出した。
【００４２】
（有機酸の定量）
適量な培養液を１．５ｍｌ容エッペンドルフチューブを用いて、１５，０００回転、５分間遠心分離を行ない上清を得た。この上清を０．７５ｍＭ硫酸水溶液で希釈し、Ｔｓｋｇｅｌ ＯＡＰａｋ−ＡカラムおよびＴｓｋｇｅｌ ＯＡＰａｋ−Ｐカラム（いずれも東ソー社製）を用いたＨＰＬＣで定量した。移動相は０．７５ｍＭ硫酸を使用、カラム温度は４０℃、流速０．８ｍｌ／ｍｉｎに設定。各種有機酸濃度は電気伝導度計（ＣＭ−８０２０、東ソー社製）をモニターし、既知濃度の特級試薬で作成した検量線より濃度を算出した。
【００４３】
（実施例１） 炭酸ガス濃度に比例してグルコース供給量を制御することでグルコースを０〜６ｇ／Ｌに維持した流加培養
表１に示した組成の培地３００ｍｌを５００ｍｌ容のバッフル付き三角フラスコに入れ１２１℃、２０分間で滅菌後、Ｎ−８１１０６株の変異株の一つであるＴＳＴＴ０３１株（受託番号：ＦＥＲＭ−２０６８９）を植菌し、２５℃で１日間、毎分１００回転の振とう速度で前々培養を行なった。
【００４４】
【表１】
次いで表２に示した組成の培地１００ｍｌを５００ｍｌ容のバッフル付き三角フラスコに入れ１２１℃、２０分間で滅菌し、上記培養液５ｍｌを植菌して２５℃で約１８時間、毎分１００回転の振とう速度で前培養した。
【００４５】
【表２】
さらに、表３に示す組成の培地からグルコースと金属塩を除いたもの約１．４Ｌを３Ｌの発酵槽に入れ、１２１℃、２０分間で滅菌後、グルコースと金属塩を補充し、さらに前培養の培養液９０ｍｌを添加し本培養を開始した。培養温度は２２℃、ｐＨは７．０〜７．４とした。培養時ｐＨは微生物の増殖に伴って低下するので１０％アンモニア水の添加により所定範囲に制御した。また空気を１．８Ｌ／ｍｉｎの速度で通気した。炭素源の流加には７００ｇ／Ｌのグルコースを使用した。培養装置はエイブル社のＢＭＳ−０３ＰＩを、排ガス分析装置はエイブル社のＤＥＸ−２５６２を使用した。
【００４６】
【表３】
グルコース濃度を維持するため、パーソナルコンピューターを解し、エイブル社の培養制御プログラムを用いて、流加式（１）に基づいて流加ポンプを間歇的に動作させることにより行った。流加にはワトソン・モーロー社の定量ポンプ１０１Ｕ（低速型）を使用し、流速は０．３ｇ／ｍｉｎに設定した。また式（１）のＡの値は培養開始時から５３時間までを３．９、以降は３．３に設定した。培養中はグルコース分析計（装置名；ＹＳＩ社２７００）を用いて定期的にグルコース濃度を測定した。微生物の増殖は培養液の６６０ｎｍの濁度により測定した。１２０時間培養を行ったところ、培養液の濁度は４２０に達した。予め求めた濁度と菌体密度の相関式より、菌体収量は１０５ｇ／Ｌと求められた。また、グルコース濃度は培養の期間を通じて０〜６ｇ／Ｌに維持された。この培養の結果を図１に示した。
【００４７】
培養２４時間目から培養終了までの期間中、溶存酸素濃度は０％飽和付近に維持された（図２）。このことは、培養中にグルコースの枯渇なく維持されたことを示す。
【００４８】
培養期間中の排ガス中の炭酸ガス濃度と流加速度の推移を図１１に示した。なお、ここでは流加速度を５分間の平均流速として示した。流加速度はＣＯ２濃度の推移と良好な一致を示した。また、図１２にはグルコース消費速度の推移も示した。グルコースの流加速度の推移は消費速度の推移によく一致していた。この結果と図１に示したグルコース濃度の推移より、本方法によるグルコース濃度制御の有効性を確認した。
【００４９】
培養終了後のカロテノイドの生成量を分析すると、培養液１ＬあたりＡｘが４２０ｍｇ／Ｌ生産されていたほか、アドニキサンチンが（１０１ｍｇ／Ｌ）、フェニコキサンチン（１４２ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（７１ｍｇ／Ｌ）、そしてエキネノン（１３１ｍｇ／Ｌ）が生成していた。そのほかにもβ−カロテンやゼアキサンチン等と推定されるカロテノイドが検出されたが、少量であり同定・定量できなかった。培養上清中の有機酸生成量を分析すると、０．０３ ｇ／Ｌの乳酸のみが検出されたにすぎなかった。
【００５０】
（比較例１） １０ｇ／Ｌ前後にグルコース濃度を手動で制御した流加培養
本培養での初期グルコース濃度を１２ｇ／Ｌとし、グルコース濃度が１０ｇ／Ｌ前後に維持されるように手動により流加量の制御を行ったことを除いて実施例１と同様に実験を行った。手動制御では任意の間隔で培養液中のグルコース濃度を定量し、またその時点までのグルコースの流加量からグルコース消費速度を求め、消費速度と流加速度が一致する様に、グルコース溶液の流加速度を設定した。すなわち、グルコースの消費速度は下式（２）により計算した。
ｄＧ／ｄｔ＝（［Ｇｌｃ］ｎ−１−［Ｇｌｃ］ｎ＋（Ｗｎ−１−Ｗｎ）×［Ｇｌｃ］Ｓ×ＳＧＧＳ）／（ｔｎ−ｔｎ−１） （２）
式中、ｄＧ／ｄｔはグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、［Ｇｌｃ］は培養液中のグルコース濃度の測定値（単位はｇ／Ｌ）、Ｗは流加用グルコース溶液の重量の測定値（単位はｇ）、［Ｇｌｃ］ｓは流加用グルコース溶液の濃度（単位はｇ／Ｌ）をあらわす（本実施例においては７００ｇ／Ｌ）。また、ＳＧＧＳは流加用グルコース水溶液の比重（単位はＬ／ｇ）をあらわす（本実施例のグルコース溶液では約１）。また、ｔは培養液中のグルコース濃度や流加用グルコース溶液の重量を測定した時間（単位はｈｒ）を示す。また、右下のｎまたはｎ−１は、培養開始後、任意間隔で測定したうちのｎ番目のデータまたはｎ−１番目のデータであることを示す。
【００５１】
培養開始後、１７時間まではグルコース消費速度の大きな上昇はないものと予測して、初期にはグルコースの流加を行わずに菌を増殖させ、約１７時間目より０．５７ｇ／Ｌ・ｈの流速（グルコースあたりの流加速度は０．４ｇ／Ｌに相当する）でグルコースを連続的に流加することを開始した。流加には７００ｇ／Ｌのグルコース水溶液とワトソン・モーロー社の定量ポンプ１０１Ｕ（低速型）を用いた。また、グルコース流加量の測定のため、このグルコース水溶液の重量を流加中の任意の時間に測定した。
【００５２】
培養中の流加のパターンを示すため、流加グルコースの積算値を図１３に示した。
【００５３】
約２０時間後に再度グルコース濃度を測定すると、予測したものよりグルコースの消費が早く、培養液中のグルコース濃度は約５ｇ／Ｌにまで低下していた。そこで、培養液中のグルコース濃度とグルコース流加量を２時間おきに測定しつつ、流加速度を段階的に上昇させた。この操作によりグルコース濃度は約１３ｇ／Ｌにまで上昇したため、消費速度に一致させ、一晩培養を継続した。
【００５４】
さらに約４８時間後より同様に流加速度の調節を行ったところ、約８０時間目までグルコース濃度を１２±１ｇ／Ｌの範囲に維持することができた。しかしながら、８０時間以降の夜間にグルコースの消費速度が急激に低下したため、流加速度の調節が行えず、約２０ｇ／Ｌまで蓄積した。その後、流加を中止し、約１２０時間後、培地中のグルコースがほぼ消費された段階で培養を終了した。
【００５５】
すなわち、手動で流加速度を調整したため、夜間のグルコース消費速度の変化に対して修正が行えず、特に消費速度が大きく変動する培養初期と培養後期において、グルコース濃度は目標値から大きく乖離し、前期では５ｇ／Ｌ、後期では１０ｇ／Ｌの乖離が生じた。
【００５６】
この培養における微生物の増殖のパターンとグルコース濃度の推移を図３に、溶存酸素濃度の推移を図４に示した。また、流加したグルコース量を積算値の推移として図１２に示した。また。グルコースの消費速度とグルコースの流加速度の推移を図１４に示した。図１４中の黒丸はグルコース濃度測定値の２点間の差とその間の流加量（図１３）から求めたグルコース消費速度であり、破線は培養終了後にグルコース消費速度の測定値の分布から推測した、真のグルコース消費速度の推移である。グルコース消費速度の測定値は培養初期において特に大きい誤差を含んでいたことが観察された。従って前期において、目的値と実際のグルコース濃度が乖離したことは、この誤差によるものと考えられた。
【００５７】
本例において、培養液の濁度は３６０にまでしか達せず、実施例１に比べて菌体収量は１５％ほど低いものだった。
【００５８】
また培養終了後のカロテノイドの生成量を分析すると、培養液１ＬあたりＡｘが３４３ｍｇ／Ｌ、アドニキサンチンが（４０ｍｇ／Ｌ）、フェニコキサンチン（３９６ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（３０４ｍｇ／Ｌ）、エキネノン（２１２ｍｇ／Ｌ）、そしてβ−カロテン（１２ｍｇ／Ｌ）が検出され、全体的なカロテノイドの生産量は上昇するものの、魚類への色揚げ剤や健康食品としての需要が高いＡｘの生産量は低下することが判明した。さらに培養上清の有機酸分析を分析すると、０．１２ ｇ／Ｌの酒石酸量および０．３１ｇ／Ｌのオキサル酢酸の生成が認められた。
【００５９】
すなわち高濃度の炭素源存在下で培養した場合には実施例１よりも、目的物であるＡｘの生産量が低下するだけでなく、回収される製品の品質低下の原因となる副生成物である有機酸の生産量が著しく増加していることが判明した。
【００６０】
（実施例２） 手動制御によるグルコース濃度０〜５ｇ／Ｌでの流加培養
表１に示した組成の培地３００ｍｌを５００ｍｌ容のバッフル付き三角フラスコに入れ１２１℃、２０分間で滅菌後、ＴＳＮ１８Ｅ７（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９７４６）を植菌し、２５℃で１日間、毎分１００回転の振とう速度にて前々培養を行なった。次いで表２に示した組成の培地１００ｍｌを５００ｍｌ容のバッフル付き三角フラスコに入れ１２１℃、２０分間で滅菌し、その後、前々培養液５ｍｌを植菌して２５℃で約１８時間、毎分１００回転の振とう速度にて前培養を行なった。
【００６１】
さらに、表４に示す組成からグルコースと金属塩を除いた培地約１．４Ｌを３Ｌの発酵槽に入れ、１２１℃、２０分間で滅菌後、グルコースと金属塩を補充し、前培養液９０ｍｌを添加して培養を開始した。培養温度は２２℃、ｐＨは７．０〜７．４とした。ｐＨの制御は１０％アンモニア水を使用した。また１．８Ｌ／ｍｉｎの速度で空気を通気した。炭素源の流加には５００ｇ／Ｌのグルコースを用いた。流加は比較例１と同様に培養開始後１７時間目より開始した。０．６ｇ／Ｌ・ｈの流速（グルコース当りの流加速度は０．３ｇ／Ｌに相当する）で行った。
【００６２】
培養開始後、２２時間目から３２時間目にかけて、２時間おきに培養液中のグルコース濃度を測定した。グルコース濃度の推移を図５に示した。測定２点間のグルコース濃度の変化とその間に流下したグルコース量から、式２に基づいてグルコース消費速度を求めて、消費速度に一致する様に流加速度を適宜修正した。流加したグルコース量の積算値の推移を図１５にグルコース消費速度と流加速度の推移を図１６に示した。
【００６３】
さらに一晩経過後の４６時間目より同様にグルコース消費速度を求めた。しかしながら、グルコース濃度の定量誤差のため消費速度の測定値は測定毎に大きく変動し、流加速度の設定も大きく変動することになった。その影響でグルコース濃度はほぼ０ｇ／Ｌにまで低下した。この間の平均値から真の消費速度を推定し（図１６中の破線）、流加速度をその値に設定することで、グルコース濃度は０ｇ／Ｌにまで低下したものの、枯渇の状態には至らず、約７０時間までグルコース濃度は枯渇することなく０ｇ／Ｌに維持された。グルコースの枯渇が生じていないことは、この間に溶存酸素濃度が０％に維持され、急激な上昇を示さなかったことから確認された（図６）。
【００６４】
しかしながら、さらに一晩経過後、菌の活性低下によりグルコース消費速度が低下したため、グルコース濃度は２３ｇ／Ｌ付近まで上昇した。そこで流加を停止し、さらに一晩培養し、１２０時間後、グルコースがほぼ消費しつくされた時点で培養を停止した。この培養の結果を図５に示した。培養液の濁度は１４０に達した。
【００６５】
【表４】
予め求めた濁度と菌体密度の相関式より、菌体収量は４２ｇ／Ｌと求められた。培養終了後のカロテノイドの生成量を分析すると、培養液１ＬあたりＡｘが５３０ｍｇ／Ｌ生産されていたほか、アドニキサンチン、（９７ｍｇ／Ｌ）、フェニコキサンチン（１０８ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（９３ｍｇ／Ｌ）、そしてエキネノン（２３ｍｇ／Ｌ）が生成していた。
【００６６】
（比較例２） 手動制御によるグルコース濃度０〜５ｇ／Ｌでの流加培養２
ＴＳＮ１８Ｅ７を用いて実施例２と同様に培養をおこなった。この培養の増殖パターンとグルコース濃度の推移を図７に、溶存酸素濃度の推移を図８に流下されたグルコース量の積算値を図１７に、また、グルコースの消費速度の変化と流加速度の推移を図１８に示した。
【００６７】
この培養では実施例２と同様の操作を試みたにもかかわらず、実験操作間のわずかな操作の違いにより、培養開始後一日目のグルコース消費速度が実施例１により大きいものとなった。それに対応するべく流加速度を高めに設定したところ、翌日にはグルコースは約８ｇ／Ｌまで蓄積していた。そこで流加を一時停止し、菌による消費でグルコースが消費され、目的値である、５ｇ／Ｌ以下まで低下させることを試みたが、予測より消費速度が速かったため、１０数分間にわたるグルコースの枯渇を生じた。図８において、ＤＯが一時的に上昇している期間がそれに相当する。このグルコース枯渇のストレスにより、微生物の活性低下は実施例２に比較して早期に生じ、８０時間目においてグルコースの蓄積とＤＯの上昇が観察された。
【００６８】
その後、１２０時間まで培養を行った後の培養液の濁度は１６０であり、菌体収量は実施例２よりむしろ若干良好な値を示した。しかしながらＡｘ収量は３３４ｍｇ／Ｌであり、実施例１の約６０％の収量に留まった。その他のカロテノイドとしてアドニキサンチン、（６３ｍｇ／Ｌ）、フェニコキサンチン（１０９ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（８９ｍｇ／Ｌ）、そしてエキネノン（６８ｍｇ／Ｌ）が検出され、全体的にカロテノイド収量は低下した。本実験により炭素源の枯渇により目的物の収量が低下することと、手動では実験操作間のわずかな誤差に起因する菌の代謝の変動に対応が困難であり、安定な制御が困難であることが確認された。
【００６９】
（比較例３）高濃度グルコース（１３０ｇ／Ｌ）での回分培養
培養開始時のグルコース濃度を１３０ｇ／Ｌとし、流加を行わなかったことを除いて、実施例２と同様に培養を行った。この際の微生物の増殖とグルコース濃度の推移を図９に、溶存酸素濃度の推移を図１０に示すが、増殖速度が顕著に低下し、１５０時間の培養後の濁度も１００に留まった。また、Ａｘ生産量は７５ｍｇ／Ｌに留まり、そのほか、フェニコキサンチン（９１ｍｇ／Ｌ）、カンタキサンチン（６７ｍｇ／Ｌ）、エキネノン（５８ｍｇ／Ｌ）が検出され、いずれのカロテノイドも低収率にしか得られなかった。本結果より、高濃度のグルコースにより、本微生物の生育、カロテノイド生産ともに阻害されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】グルコース濃度を０〜６ｇ／Ｌに自動制御した培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の増殖量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図２】グルコース濃度を０〜６ｇ／Ｌに自動制御した培養パターンにおける溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図３】グルコース濃度１０ｇ／Ｌ付近を目標に手動制御した培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の増殖量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図４】グルコース濃度１０ｇ／Ｌ付近を目標に手動制御した培養パターンにおける溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図５】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図６】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した培養パターンにおける溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図７】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した場合にグルコースの枯渇を生じた場合の培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図８】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した場合にグルコースの枯渇を生じた場合の培養パターンにおける溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図９】グルコースを高濃度（１３０ｇ／Ｌ）として回分培養を行った場合の培養パターンにおける微生物の増殖とグルコース濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、●は微生物の量を示す６６０ｎｍにおける吸光度（単位は任意単位）、○はグルコース濃度（単位はｇ／Ｌ）を示す。
【図１０】回分培養における溶存酸素濃度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）は溶存酸素濃度（ＤＯ）（単位は容量％）を示す。
【図１１】グルコース濃度を０〜６ｇ／Ｌに自動制御した培養パターンにおける排ガス中の炭酸ガス濃度とグルコース流加速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）の内、実線（図中の下側）はグルコースの流加速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線（図中の上側）は炭酸ガス濃度（単位は容量％）を示す。
【図１２】グルコース濃度を０〜６ｇ／Ｌに自動制御した培養パターンにおけるグルコース消費速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）のうち●はグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線は●の分布から推測された真のグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。
【図１３】グルコース濃度１０ｇ／Ｌ付近を目標に手動制御した培養パターンにおける流加されたグルコースの積算値をあらわす図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、○はグルコースの積算値（単位はｇ）を示す。
【図１４】グルコース濃度１０ｇ／Ｌ付近を目標に手動制御した培養パターンにおけるグルコース消費速度と流加速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）のうち●はグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線は●の分布から推測された真のグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、実線はグルコースの流加速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。
【図１５】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した培養パターンにおける流加されたグルコースの積算値をあらわす図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、○はグルコースの積算値（単位はｇ）を示す。
【図１６】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した培養パターンにおけるグルコース消費速度と流加速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）のうち●はグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線は●の分布から推測された真のグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、実線はグルコースの流加速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。
【図１７】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した場合にグルコースの枯渇を生じた場合の培養パターンにおける流加されたグルコースの積算値をあらわす図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、○はグルコースの積算値（単位はｇ）を示す。
【図１８】グルコース濃度を０〜５ｇ／Ｌを目標に手動制御した場合にグルコースの枯渇を生じた場合の培養パターンにおけるグルコース消費速度と流加速度を示す図であり、図中、Ｘ軸（横軸）は時間（単位は時間）を示し、Ｙ軸（縦軸）のうち●はグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）、破線は●の分布から推測された真のグルコース消費速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。また実線はグルコースの流加速度（単位はｇ／Ｌ・ｈｒ）を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カロテノイド類生産能を有する微生物を培養してカロテノイド類を製造する方法において、前記微生物を含む培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持しつつ培養することを特徴とするカロテノイド類の生産方法。
【請求項２】
微生物が、細菌であることを請求項１に記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項３】
微生物が、パラコッカス属細菌であることを特徴とする請求項１に記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項４】
微生物が、パラコッカス属細菌Ｎ−８１１０６株またはその変異株であることを特徴とする請求項１に記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項５】
培養液中の炭素源濃度を、１０ｇ／Ｌ以下に維持することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項６】
培養液中の炭素源濃度を、培養中のいずれの時期においても炭素源の枯渇が生じない濃度に維持することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項７】
炭素源の枯渇が培養液中の炭素源濃度として０ｇ／Ｌであり、かつ培養する微生物の呼吸活性の低下を伴う状態であることを特徴とする請求項６に記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項８】
培養液から発生する炭酸ガス量を測定し、当該測定値に基づき炭素源供給量を制御して培養液中の炭素源濃度を維持することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項９】
培養液から発生する炭酸ガス量と培養液への炭素源供給量とが比例するように設定して、培養液中の炭素源濃度を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項１】
カロテノイド類生産能を有する微生物を培養してカロテノイド類を製造する方法において、前記微生物を含む培養液中の炭素源濃度を低濃度に維持しつつ培養することを特徴とするカロテノイド類の生産方法。
【請求項２】
微生物が、細菌であることを請求項１に記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項３】
微生物が、パラコッカス属細菌であることを特徴とする請求項１に記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項４】
微生物が、パラコッカス属細菌Ｎ−８１１０６株またはその変異株であることを特徴とする請求項１に記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項５】
培養液中の炭素源濃度を、１０ｇ／Ｌ以下に維持することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項６】
培養液中の炭素源濃度を、培養中のいずれの時期においても炭素源の枯渇が生じない濃度に維持することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項７】
炭素源の枯渇が培養液中の炭素源濃度として０ｇ／Ｌであり、かつ培養する微生物の呼吸活性の低下を伴う状態であることを特徴とする請求項６に記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項８】
培養液から発生する炭酸ガス量を測定し、当該測定値に基づき炭素源供給量を制御して培養液中の炭素源濃度を維持することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のカロテノイド類の生産方法。
【請求項９】
培養液から発生する炭酸ガス量と培養液への炭素源供給量とが比例するように設定して、培養液中の炭素源濃度を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のカロテノイド類の生産方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−１４３４９１（Ｐ２００７−１４３４９１Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４３５６０（Ｐ２００５−３４３５６０）
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（０００００３３００）東ソー株式会社 (1,901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（０００００３３００）東ソー株式会社 (1,901)
【Ｆターム（参考）】
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