High-density cultivation method that does not allow lactic acid bacteria to produce lactic acid

高密度培养方式，不让乳酸菌产生乳酸

• 批准号: 21K05372
• 负责人: 片倉 啓雄
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05372/
• 关键词: 乳酸菌; 高密度培養; 流加培養; ヘム呼吸; Lactococcus lactis; 好気呼吸; 酸素比消費速度; ヘム; 高濃度培養; 過酸化水素

乳酸菌は免疫賦活、成人病予防など、宿主に様々な有益な働きをもつプロバイオティクスとして注目され、その需要は高まっている。乳酸菌は通性嫌気性菌であることから、これまで嫌気条件で培地成分を全て最初から与える回分培養で調製されてきた。しかし、解糖系の駆動に必要なNAD+を乳酸脱水素酵素(LDH)で再生するために著量の乳酸を生産し、たとえpHを調整しても高密度培養は困難であり、対糖菌体収率も低いことが問題であった。乳酸菌は酸素を電子受容体としてNAD+を再生する能力をもつが、関連遺伝子の多くはカタボライト抑制を受けるため、回分培養ではたとえ好気条件であっても酸素をほとんど利用できない。これに対して我々は、糖を徐々に添加する流加培養によってカタボライト抑制を解除し、乳酸生産を抑制することに成功している。しかし、多くの乳酸菌は酸素を電子受容体として利用する際にH2O2を副生し、障害を受ける。そこで本研究ではまず、嫌気および好気条件において回分および流加培養を行い、乳酸菌がどのように酸素を利用し、特にどのようにH2O2に対応しているかを調べた。その結果、H2O2の消去系を含めて酸素利用に関連する遺伝子の多くは好気的流加培養において発現し、これに伴って乳酸生産は抑制できることが分かった。しかし、条件によってH2O2の生産が消去を上回り、増殖が抑制される場合があることが分かった。そこで、いくつかの乳酸菌の好気流加培養において市販カタラーゼを添加したところ、H2O2の蓄積を抑制できた。また、Lactococcus lactisにおいては、さらにヘムを添加して呼吸を促進することによって、5.6×10^10 cells/mL以上の菌体を対糖菌体収率0.42 g-DCW/g-glucoseで得ることができた。

Lactic acid bacteria activate immunity, prevent adult diseases, and benefit the host.つプロバイオティクスとしてAttentionされ、そのRequiredは高まっている. Lactobacillus and lactobacillus are the common and decomposed bacteria, and the decomposed conditions and ingredients are cultivated in the original soil, and the initial and sub-cultivated preparations are prepared.しかし、Glycolysis system の槆动にNecessary なNAD+をLactate dehydrase (LDH) でRegeneration するためにAmount of のlactic acid をProduction and pH adjustment are difficult, and high-density culture is difficult. Low sugar cell yield is also a problem. Lactobacillus acidophilus electron acceptor NAD+regeneration ability をもつが, related legacy の多くはカタボライト inhibits を is subject to けるため, and back-point culture ではたとえ good conditions であっても acid element をほとんど できない.これに対して我々は, sugar を Xu 々に added する fed-batch culture によってカタThe inhibition of ボライト has been relieved, and the inhibition of lactic acid production has been successful.しかし、Multiple lactic acid bacteria は acid element をelectron acceptor として utilizes the するinterior H2O2 をsecondary し、obstruction をReceive ける. This study is based on the conditions of this study The acid bacteria are used to make acidic acid, and the special acid bacteria are used to make use of H2O2. The result of the elimination of H2O2 is related to the utilization of acid containing H2O2. Feed-batch culture can be used to show the growth of bacteria, and can be used to inhibit lactic acid production.しかし, condition によってH2O2のproduction がelimination をlast time り, growth がinhibition される occasion があることが分かった.そこで, いくつかのlactic acid bacteria の気 fed-batch culture において commercially available カタラーゼをadded したところ, H2O2 のaccumulation を inhibited できた.また、Lactococcus lactisにおいては、さらにヘムをaddedしてbreathingをpromoteすることによって、5.6×10^10 Cells/mL or more, the cell yield of glucone is 0.42 g-DCW/g-glucose.

项目成果

Efficient production of lactic acid bacteria by aerobic fed-batch culture

通过好氧补料分批培养高效生产乳酸菌

• 发表时间: 2021
• 作者: Rhea Sarah DSouza;Yusuke Nakasone;Naoyuki Iwabe;Jin Sakamoto;Kentaro Tomii;Kazuhiro Sakamaki;Yoshio Katakura
• 通讯作者: Yoshio Katakura

好気的流加培養による乳酸菌の高効率培養

好氧补料分批高效培养乳酸菌

• 发表时间: 2021
• 作者: Moriya;S.;Yonezu;M.;Kondo;Y.;Demizu;Y.;Kurihara;M.;Kittaka;A.;Sugiyama;T.;備瀬政晃，門岡千尋，平大輔，田中大，岡拓二;河田大輔・木戸卓幸・大島健司・灘野大太;片倉啓雄
• 通讯作者: 片倉啓雄

Aerobic fed-batch culture of lactic acid bacteria

乳酸菌的需氧补料分批培养

• DOI: 10.4109/jslab.33.12
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Lactic Acid Bacteria
• 作者: 片倉 啓雄;一瀬 涼;神原 大樹
• 通讯作者: 神原 大樹

Interaction between lactic acid bacteria and carbohydrates

乳酸菌和碳水化合物之间的相互作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂田拓基;小林未来登;大塚北斗;島崎嵩史;饗場浩文;Yoshio Katakura
• 通讯作者: Yoshio Katakura

Avoiding oxygen damage in high efficiency culture of lactic acid bacteria

乳酸菌高效培养中避免氧损伤

• 发表时间: 2022
• 作者: Daiki Kambara;Honoka Nagai;Shino Yamasaki-Yashiki;Yoshio Katakura
• 通讯作者: Yoshio Katakura