表面培養法

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表面培養法、更に詳細には担体を用いて安定な気液界面を増大させて培養効率を向上せしめた表面培養法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、微生物を利用して有用物質を生産する方法すなわち発酵食品、医薬品、アミノ酸、生理活性物質、有機酸、酵素、菌体蛋白等の有用物質を生産する方法において、微生物の種類や代謝様式、生産物の特性等を利用した種々の培養方法が開発され実施されている。古くは、アルコール発酵や乳酸発酵等の酸素供給を必要としない嫌気培養、酢酸発酵やこうじづくりのように酸素の供給を必要とする好気培養などが行なわれ、その後、純粋培養技術の開発、好気培養を効率化させた深部培養の発展など、今日の通気・攪拌型培養槽による大量培養法の基礎が確立された。そして現在、上述の有用物質生産の大部分に、この純粋大量培養技術が導入され、大規模工業生産に至っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように微生物培養技術は、長年の研究、開発により大きな進歩をとげてきたが、培養形式、特に液体培養法に注目すると、表面培養法と深部培養法に大別される。このいずれの方法についても、酸素供給の点で創意工夫がなされてきているが、表面培養法では、工業的には、単位培養液当りの気液界面積を増大させるため、液深に対して表面積の大きな平型発酵槽を利用しているにすぎないのが現状である。また、近年食酢の発酵製造法において、予め酢酸菌を着生させた担体膜を回転させて順次食酢醪と接触させながら発酵を行なう方法（特公平 1-59865号）、酢酸菌を着生させた担体膜の上部に食酢醪を供給浸透させて流下させる方法（特公平 2-15190号）等が報告されているが、これらの方法は、いずれも以下の欠点を有する。
（１）着生させた菌膜表面と食酢醪が接触する際に、回転動力等による強制的な外力により、気液界面の乱れが生じ、それぞれ発酵に必須である菌体と基質及び菌体と空気との接触が不十分となり、生産効率が低下する。
（２）上記強制的外力により、担体膜から着生した菌が剥離して、生産効率が低下する。
（３）いずれも菌体を着生した担体と培地の接触に動力を必要とするため、高価な設備と煩雑な操作を必要とし、工業的方法としては不利なるを免れない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】斯かる実情において、本発明者らは、表面培養法の効率化を図るべく、鋭意研究した結果、平板担体に自然に生産菌を着生させることにより、上記課題を解決するに至った。
【０００５】すなわち、本発明は、表面培養において、平板状担体を液面に固定配置し、生産菌を付着させて気液界面を増大させることを特徴とする表面培養法を提供するものである。
【０００６】本発明方法において、菌体を着生させる担体は、平板状すなわちシート状に加工されたものならば材質に関係なく、親水性、疎水性の膜、金網などを広範囲にわたって使用できる。
【０００７】担体の配置方法は、液面に接触しかつ気相中に固定させ、一方に傾斜、好ましくは垂直に配置されていれば、どのような方法も適用できる。例えば、気相中に担体保持装置を設け、下端が液面に浸るように担体を垂らす方法、あるいは培養槽に沈め担体の一部が気相中に露出するように配置する方法等が挙げられる。このようにして培養することにより自然に菌が担体に着生し、かつ下端より培地が浸透し、担体表面に安定な気液表面を形成させることができる。その結果、気液界面が増大し、目的物質の発酵生産をより効率よく行なうことができ、更に、一旦担体に着生した菌体が担体から脱落するおそれもなく、繰り返し使用することができる。
【０００８】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【０００９】実施例１使用培地：培地の組成は、グルコース１％、酵母エキス（Difco 社製）0.5 ％、バクトペプトン（Difco 社製）0.2 ％、エタノール（食添用95％）５％（v/v ）、酢酸（食添用95％）１％（v/v ）を使用した。
種培養：Acetobacter aceti IFO 3284を30℃、２〜３日振盪培養（50ml/500ml容坂口フラスコ）したものを種とした。
本培養：培養装置は、日電理化硝子（株）製ねじ口瓶SV-50 （50ml容）を用い、図１のように、種培養液10％を接種した上記培地（５）45mlを入れ、20mm×40mmに加工した平板状担体（２）を９mm間隔で２枚、上部を木製の止め具（１）で固定し、下端が液に約３mm浸るように垂らした。また、菌膜（４）を乱さずにサンプリングを行なうため、Drummond-Scientific 社製Microdispenser（ 100〜200 μｌ用）（３）を木製の止め具に固定した（図１）。担体としては、疎水性添加剤含有P.E.シート（花王（株）製）親水性不織布（花王（株）製）、セルロース透析膜（Spectrum Medical Industries, INC製）OHPシートを使用し、コントロールとして担体を用いないものを用意した。培養は、静置で、30℃、４日間行なった。
結果：経時サンプルの酢酸濃度（ｇ／ｌ）より求めた酢酸生成速度（g/cm²/hr）と相対速度（％）を表１に示した。これらから明らかなように、いずれの担体も液面から約５mmの高さの部分に菌膜を形成し、気液界面の増大が認められた。またそれに伴い酢酸生成速度も上昇し、最大60％の速度向上が見られた。
【表１】

【００１０】実施例２使用培地、種培養及び本培養は実施例１と同様にして行なった。担体としては、ステンレス製金網を使用し、メッシュサイズ30、50、100 及び200 のものを使用した。金網は、培養前あらかじめ液に下端８mm浸して引き上げたのち、実施例１と同様に固定した。その結果は表２に示すとおりであり、どのサイズの金網も液に浸した部分（液面から５mm）に菌膜を形成して、気液界面が増大し、酢酸生成速度の向上（最大2.5 倍）が認められた。
【表２】