植物毛状根培養における酸素物質移動の解析と新規バイオリアクターの構築

植物毛状根培养中氧传质分析及新型生物反应器的构建

• 批准号: 06750826
• 负责人: 紀ノ岡 正博
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750826/
• 关键词: 生物化学工学; バイオリアクター; 植物細胞培養; 植物毛状根; 酸素移動現象; 赤ビ-ト毛状根; ラジアルフロー型バイオリアクター; 培地循環型バイオリアクター

本研究では,毛状根増殖に適した新規バイオリアクターの開発を目的とし,培地循環型バイオリアクターを用い,種々の液流速下でレッドビ-ト毛状根を培養し,以下の知見を得た.1.培地循環型バイオリアクターは,培養液中に酸素を溶存させる酸素富化槽と毛状根が培養液から酸素を摂取し増殖する増殖カラムから成り,増殖カラムへ培養液をポンプで循環させることで酸素供給を行う.本リアクターを用いカラム内のバルク流速を種々変化させ培養を行ったところ,流速の増加に伴い細胞増殖速度が向上し,しかし,ある一定流速以上では逆に低下し,極大値を持つことがわかった.また,増殖カラム内ので入口での酸素収支式より,液流速が低い範囲では,培養液(液)-毛状根(固)間に存在する境膜抵抗が律速となり,酸素移動を支配していることがわかった.一方,カラム出入口のおける圧力損失を測定したところ,液流速の増加に伴い細胞にかかる圧力損失が上昇することがわかり,液流速が高いところでは,液流れによる細胞表面での剪断応力等のストレスの増加により増殖が阻害されると考えられた.2.培地循環型バイオリアクターを用い,上記実験から求められた最適な流速で高密度培養を行った際,増殖カラム内において毛状根の酸素摂取により溶存酸素(DO)の濃度勾配が生じ,培養液出口付近では溶存酸素が低くなり,細胞増殖の低下がみられた.そこで,液流れに垂直方向の断面積を大きくし,毛状根との接触する流路距離を短くしたラジアルフロー型バイオリアクターが,適当であると考えられた.増殖カラムとしてこのリアクターを用い毛状根の培養を行ったところ,従来の単通型カラムと比べ,1.3倍の増殖量の向上がみられた.また,高密度培養時においても出口DO濃度を常に高い値で維持することができ,本リアクターの有効性を示すことができた.

The purpose of this study was to establish a new culture medium for hairy root propagation and to cultivate hairy roots at seed flow rates. The following conclusions were obtained: 1. Culture medium for hairy root propagation and to cultivate hairy roots at seed flow rates The culture medium is circulated and the acid supply is conducted. In this paper, the flow rate in the culture medium is changed, and the growth rate of cells increases with the increase of flow rate. In addition, the acid in the inlet of the culture medium is branched, the liquid flow rate is low, the membrane resistance is constant, and the acid movement is controlled. On the one hand, the pressure loss at the inlet and outlet of the cell is measured. On the other hand, the pressure loss at the inlet and outlet of the cell is measured. On the other hand, the pressure loss at the inlet and outlet of the cell is measured. On the other hand, the pressure loss at the inlet and outlet of the cell is measured. The optimum flow rate was obtained during high density culture, and the concentration of DO in the medium was adjusted. The concentration of DO was decreased near the outlet of culture medium, and the proliferation of cells was decreased. The vertical cross-section area of the liquid flow is large, and the flow path distance between the hairy roots and the contact is short. The growth rate of hairy roots was 1.3 times higher than that of pure hairy roots. When cultured at high density, DO concentration at the outlet of the cell was maintained at a high level.

项目成果

Masahiro Kino-oka: "Effect of Liquid Flow Rate in Bioreactor on Cell Growth of Plant Hairy Roots" 化学工学会第27回秋季大会要旨集. 1. 253- (1994)

Masahiro Kino-oka：“生物反应器中液体流速对植物毛状根细胞生长的影响”化学工程师学会第 27 届秋季会议摘要。1. 253- (1994)

Masahiro Kino-oka: "Investigation of Oxygen Transfer on Culture of Plant Hairy Roots in Bioreactor" Proceeding of Asia-Pacific Biochenical Engineering Conference 1994. 95-97 (1994)

Masahiro Kino-oka：“生物反应器中植物毛状根培养中氧转移的研究”亚太生物化学工程会议论文集1994. 95-97 (1994)