高分子電解質架橋菌糸の高濃度培養系の開発

聚电解质交联菌丝高浓度培养系统的研制

• 批准号: 16K06866
• 负责人: 佐藤 誠吾
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16K06866/
• 关键词: 糸状菌; 高濃度培養; 高分子電解質; 物質移動; バイオリアクター; バイオ生産プロセス

糸状菌は工業的に重要であり、高濃度培養法が開発されれば生産性向上に有効である。しかし菌糸が網目状に増殖するため物質移動が律速となり、高濃度培養は達成されていない。本研究は高分子電解質を用いた新たな手法により糸状菌の高濃度培養系を開発し、糸状菌利用工業に資する知見を提供することを目的とした。各種合成・天然高分子を用いて糸状菌 Aspergillus niger IFO 31012の高濃度菌糸集合体の作成を試みたところ、陽イオン高分子電解質であるトリメチルグリコールキトサン（TGCI）と陰イオン高分子電解質であるポリビニル硫酸カリウム（KPVS）を同量ずつ添加した場合に、良好な菌糸集合体が形成した。TGCIを単独で添加しても集合体が形成されないことから、糸状菌表面の負電荷とTGCIとが結合するのではなく、糸状菌表面電荷以上のTGCIとKPVSが同量存在することにより両電解質がポリエレクトリックコンプレックスを形成してゲル化し、ゲルが菌糸を包み込むことで集合体が形成されると推定した。形成された菌糸集合体の表面に糸菌が露出していれば菌糸同士が絡み合い、培養液の流動性が悪くなる。高分子電解質表面から菌糸が露出しないTGCIおよびKPVSの添加量を菌糸集合体の沈降速度から検討した結果、菌糸量に対するTGCIおよびKPVSの添加量が50％を超えると菌糸集合体の干渉が無くなり、遊離菌糸と比較して十分な沈降速度が得られる50％を最適添加量とした。菌糸集合体は菌糸をゲルが包み込んでいることから、菌糸同士が付着している状態と比較して菌糸間の物質移動が良好と期待される。遊離菌糸と高分子ゲル菌糸集合体とのグルコースの拡散係数を測定し比較した結果、遊離菌糸の拡散係数が4.45×10-8(m2/s)に対し高分子ゲル菌糸集合体のそれは6.15×10-8(m2/s)と約1.4倍大きくなった。

The に important であ であ in the <s:1> industry of isomorphic bacteria and the high-concentration culture method が develop されれば productive upward に effect である. The が nemesh-like に of the が bacteria multiply するため. The が law rate of substance movement とな and high-concentration culture に achieve されて な な な. This research は polymer electrolyte を い た new た な gimmick に よ り si form bacteria の high concentration training started を 発 し, si bacteria using industrial に endowment す る knowledge を provide す る こ と を purpose と し た. All kinds of synthetic and natural polymers を use て て Aspergillus niger IFO 31012 の high concentrations of bacteria si collection の done try を み た と こ ろ, Yang イ オ ン polymer electrolyte で あ る ト リ メ チ ル グ リ コ ー ル キ ト サ ン (TGCI) と Yin イ オ ン polymer electrolyte で あ る ポ リ ビ ニ ル sulfate カ リ ウ ム (KPVS) を commensuration ず つ add し に た occasions, good な bacteria si collection が form し た. TGCI を 単 で alone add し て も aggregate が form さ れ な い こ と か ら, si bacteria の negative surface と TGCI と が combining す る の で は な く, si bacterium surface charge above の TGCI と KPVS が commensuration exist す る こ と に よ り struck electrolyte が ポ リ エ レ ク ト リ ッ ク コ ン プ レ ッ ク ス を form し て ゲ ル し, ゲ ル が bacteria A series of を packages み込む とで とで aggregates が form a されると presumption of た た. The surface of the された mycelial cluster が is formed, the に mycelial が are exposed, the <s:1> て れば are れば, the mycelial が are combined with み, and the fluidity of the culture medium <e:1> is が悪くなる. Polymer electrolyte surface か ら bacteria si が reveal し な い TGCI お よ び KPVS の を bacteria si aggregate amount の subsiding speed か ら beg し 検 た results, bacteria si に す seaborne る TGCI お よ び KPVS の add が 50% を super え る と bacteria si collection の dry involved が no く な り, free bacteria si と compare し て very な sink faster が ら れ る 5 0% を optimal addition amount と と た. Bacteria si aggregation は bacteria si を ゲ ル が package み 込 ん で い る こ と か ら, bacteria si and pay the し が て い る state と compare し て bacteria si の physical movement between good が と expect さ れ る. Free bacteria si と polymer ゲ ル bacteria si collection と の グ ル コ ー ス の company, dispersion coefficient を し compare し た results, free bacteria si の が company, dispersion coefficient 4.45 x 10-8 (m2 / s) に し seaborne polymer ゲ ル bacteria si collection の そ れ は 6.15 x 10-8 (m2 / s) と is about 1.4 times as big as き く な っ た.