JPH11196858A - 光合成微生物の培養及び細胞外多糖の生産方法 - Google Patents

光合成微生物の培養及び細胞外多糖の生産方法

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JPH11196858A
JPH11196858A JP623798A JP623798A JPH11196858A JP H11196858 A JPH11196858 A JP H11196858A JP 623798 A JP623798 A JP 623798A JP 623798 A JP623798 A JP 623798A JP H11196858 A JPH11196858 A JP H11196858A
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JP
Japan
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culturing
light
extracellular polysaccharide
culture
polysaccharide
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Application number
JP623798A
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Inventor
Kazunori Matsumoto
和典 松本
Hiroaki Sudo
広明 須藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微生物の利用率、多糖の生成効率及び光の利
用効率の高い光合成微生物の培養方法及び細胞外多糖の
生産方法を提供すること。 【解決手段】 光合成微生物を固定化担体を用いて包括
固定化して培養するに当たり、包括固定化担体として寒
天を使用し、培養液中のN/P比を3以上として培養す
ることを特徴とする光合成微生物の培養方法及び細胞外
多糖を生成する光合成微生物を固定化担体を用いて包括
固定化して培養し、細胞外多糖を生成させることによる
微生物由来多糖の生産方法において、包括固定化担体と
して寒天を使用し、培養液中のN/P比を3以上として
培養し、細胞外多糖を生成させることを特徴とする細胞
外多糖の生産方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光合成微生物の培
養方法及び各種薬品や化粧品等に利用されている光合成
微生物由来細胞外多糖の生産方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、大気中や各種排ガス中のCO2
固定化などを目的としてクロレラ、スピルリナなどの光
合成微生物の培養、あるいはポルフィリジウム属、ロデ
ラ属などの細胞外多糖を生成する光合成微生物を培養し
て細胞外多糖を生産する際の培養方法として、包括固定
化担体を使用してこれらの微生物を包括固定化して培養
する方法が行われている。この際の包括固定化担体とし
てはアルギン酸ナトリウムやポリウレタンが代表的なも
のであり、粒径2〜3mmのビーズ状に成形して培養
し、CO2 の固定化や細胞外多糖の生成等を行わせてい
る。この包括固定化法を利用した光合成微生物培養装置
の1例を図4に示す。図4の装置においては光合成微生
物を包括固定化しビーズ状に成形した固定化微生物15
を培地14に懸濁させて培養槽7に入れ、該培養槽7を
温度制御が可能な水槽6中に設置し、ガス混合装置3で
CO2 ボンベ5からのCO2 とエアポンプ10から送ら
れる空気を混合したガスをガス流入ライン16から通気
するとともに、光供給装置1から光を供給して培養を行
う。図4中の2は水槽6の温度を制御する温度コントロ
ーラー、17はガス排出ラインである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の包
括固定化担体では、例えばポリウレタンを使用する場合
では細胞が固定化時に一部死滅し、アルギン酸ナトリウ
ムでは多糖が生成不良(理由は明らかでない)といった
問題があった。また、ビーズ状固定化法では細胞密度が
高く、光遮蔽のため細胞の増殖、多糖生成が抑制されて
しまう。本発明はこのような従来技術の実状に鑑み、微
生物の利用率、多糖の生成効率及び光の利用効率の高い
光合成微生物の培養方法及び細胞外多糖の生産方法を提
供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)光合成微
生物を固定化担体を用いて包括固定化して培養するに当
たり、包括固定化担体として寒天を使用し、培養液中の
N/P比を3以上として培養することを特徴とする光合
成微生物の培養方法、(2)細胞外多糖を生成する光合
成微生物を固定化担体を用いて包括固定化して培養し、
細胞外多糖を生成させることによる微生物由来多糖の生
産方法において、包括固定化担体として寒天を使用し、
培養液中のN/P比を3以上として培養し、細胞外多糖
を生成させることを特徴とする細胞外多糖の生産方法、
及び(3)細胞外多糖を生成する光合成微生物を寒天と
混合した光合成微生物の包括固定化ゲルの薄板を発光板
の発光面に貼着し、該包括固定化ゲルの薄板を貼着した
発光板を培地を入れた培養槽内に装着し、炭酸ガスを供
給するとともに薄板状の光合成微生物の包括固定化ゲル
に均一に光を照射しながら、培養液中のN/P比を3以
上として培養し、細胞外多糖を生成させることを特徴と
する細胞外多糖の生産方法である。
【0005】本発明の方法により培養する光合成微生物
の具体例としては大気中あるいは各種排ガス中のCO2
を固定するためのクロレラ、スピルリナ、ポルフィリジ
ウム、クロロコッカムなどの微細藻類、多糖を生産させ
るためのポルフィリジウム属、ロデラ属、ロドソルス属
等の多糖生産藻類などの細胞外多糖を生成する光合成微
生物(多糖を生成し細胞外に放出する光合成微生物)な
どが挙げられる。
【0006】本発明の方法においては、前記の光合成微
生物の培養を包括固定化担体として寒天を使用し、培養
液中のN/P比を3〜30、好ましくは3.5〜20の
範囲で行うことを特徴とする。包括固定化担体として寒
天を使用することによって包括固定化に際して微生物が
死滅することもなく微生物の利用率が向上し、さらに培
養液中のN/P比を前記範囲とすることによって微生物
の培養が円滑に進行し、特に細胞外多糖の生成効率が向
上する。なお、この場合Pは1以上である。
【0007】以下、多糖生産藻類を使用して細胞外多糖
を生成させる場合を例にとって本発明の方法をさらに詳
細に説明する。本発明の方法においては、培養のための
光源として発光面が平板状(発光面全体から均一な光が
供給される)の、例えば表面に発光面を底面とする凹部
を設けるかあるいは発光面の周囲に所定の高さの枠を設
けるなどの方法により、その発光面に薄板状に形成した
光合成微生物の包括固定化ゲルを貼着できる形状に構成
された発光板を使用するのが好ましい。なお、包括固定
化した光合成微生物は、ビーズ状(粒子状)などの形で
使用することもできるが、この場合は粒子密度が高くな
って光が遮蔽されため、細胞の増殖や多糖生成が抑制さ
れるので、培養の効率は前記発光板の発光面に薄板状に
貼着する場合に比較して若干低下し、また、強度も低め
である。
【0008】前記発光板の発光面に薄板状の光合成微生
物の包括固定化ゲルを貼着する方法としては、予め光合
成微生物を包括固定化担体である寒天により包括固定化
した光合成微生物の包括固定化ゲルを薄板状に成形した
ものを貼着する方法、ゲルを発光面に塗布して薄板を形
成させる方法、ゲルを形成する懸濁液を供給して発光面
上でゲル化させる方法などを採ることができる。ゲルの
貼着に際し、予め発光面にステンレス鋼やアルミニウム
などの金属、合成樹脂などの網目状や多孔状の薄板に加
工でき、光合成微生物に対する毒性が少ない材質からな
る網目状や多孔状の薄板などの固定器具を貼り付けてお
くことによりゲルの発光面への接着性を向上させること
ができる。
【0009】発光面に薄板状の光合成微生物の包括固定
化ゲルを貼着した発光板を培養槽に入れ、培地(培養
液)、CO2 ガス及び光を供給し、恒温槽中で所定の温
度に保持しながら培養する。光合成微生物を包括固定化
したゲルは厚さ3mm以下と薄いため、ゲルのどの位置
に細胞が存在していても均一な光が安定して供給可能に
なる。
【0010】本発明の方法を実施するための光合成微生
物培養装置の基本構成の1例を図1に示す。この装置に
おいて、平面型の発光板8には微生物包括固定化ゲル1
2(図2参照)が薄く接着されている。これを培地が入
った培養槽7に入れ、水槽6中に設置して温度コントロ
ーラ2で温度コントロールする。これらの培養槽7にC
2 ボンベ5からガス混合装置3を経てCO2 混合ガス
を供給する。CO2 濃度はガス混合装置3でエアコンプ
レッサ4からの空気との混合により調整する。光は光供
給装置1から光ファイバ9により供給する。図2に本発
明に係る発光面に薄板状の光合成微生物の包括固定化ゲ
ル12を貼着した発光板8の模式図を示す。図2(a)
は正面から見た一部切欠き断面図、図2(b)は側面か
ら見た断面図である。発光板8の片面は凹状で、微生物
(例:藻類)包括固定化ゲル12がゲル固定器具13を
介して接着されている。固定器具13は網目状の薄い板
を発光板8に貼り付けたもので、ゲルの発光板8への接
着力を高めている。
【0011】なお、図2(c)に示すように発光板の裏
表に凹状部を設けて微生物包括固定化ゲル12を貼着し
たり、多面体状の発光体を使用し、複数の発光面に微生
物包括固定化ゲル12を貼着するようにしてもよい。
【0012】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。本発明の効果を実証するため、図1に示す構成
の装置を使用して光合成微生物の培養試験を行った。 (1)培養装置 図1に示す構成の培養装置(培養槽7の設置数は4基)
を使用した。光源にはメタルハライドランプを使用し、
光ファイバ9で発光板8(発光面の面積約600c
2 )まで光を伝達するようにした。光合成微生物であ
る藻体の包括固定化ゲル12を接着させた発光板8を、
1リットルの培地14を注入した培養槽7に入れ、これ
を水槽6に設置し温度コントローラ2で培養温度をコン
トロールするようにした。
【0013】(2)培養方法及び培養条件 本試験に使用した光合成微生物である藻体(ポルフィリ
ジウム クルエンタム: Porphyridium cruentum)は次
のような手順で包括固定化した。まず、3重量%食塩水
に寒天6gを加え100ミリリットルとし、オートクレ
ーブ中で121℃で15分間加熱し溶解後、50℃まで
冷却した。これに前記藻体の懸濁液を5×105 cel
ls/ミリリットルになるよう混合し、表面に硬質塩化
ビニル樹脂製の網目状の薄板をゲル固定器具として貼り
付けた発光板の凹形の枠内に注入して24時間放置して
固化させ、藻体包括固定化ゲル接着発光板とした(図2
(a)及び(b)の形状、ゲルの厚み3mm)。これを
上記の培養装置7に入れ、リン酸カリウム(KH2 PO
4 )と硝酸カリウム(KNO3 )の添加量を調整するこ
とにより培地のN/P比を0.5、1.5、3.5、
8.5、18と変化させ、CO2 濃度を調整した空気を
通気して培養し、230時間後の培地中の多糖濃度を測
定(塩分透析後重量法にて測定)した。培養条件は表1
に示すとおりである。
【0014】
【表1】
【0015】(3)試験結果 光強度を51.8μE/m2 /sとした場合の試験結果
を図3に示す。図3からN/P比の増大に連れて細胞外
多糖(培地中の多糖)の生成量が増加し、N/P比3以
上、特に3.5以上では細胞外多糖濃度は600mg/
リットル以上となり、従来の培養法(通常、N/P比は
2程度)に比較して極めて効率よく細胞外多糖が生成し
ていることがわかる。なお、光強度を85.1μE/m
2 /sの場合も同様の傾向が得られた。
【0016】
【発明の効果】包括固定化担体として寒天を使用するこ
とによって包括固定化に際して微生物が死滅することも
なく、また、微生物の増殖が抑制されることもないので
微生物の利用率が向上する。さらに培養液中のN/P比
を3以上とすることによって微生物の培養効率が向上
し、特に細胞外多糖の生成効率が向上する。また、光合
成微生物の包括固定化ゲルの薄板を発光板の発光面に貼
着し、該包括固定化ゲルの薄板を貼着した発光板を培地
を入れた培養槽内に装着して培養することにより、包括
固定化ゲルのどの位置に細胞が存在していても均一な光
が供給されるため低光強度でも従来法に比較して増殖機
能が向上する。本発明の細胞外多糖の生産方法によれ
ば、食品添加物、プラスチック添加剤、コンクリート混
和剤、その他多方面に活用可能な微生物由来の多糖を効
率よく生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光合成微生物培養装置の1例を示
す基本構成図。
【図2】本発明の実施例に係る微生物固定化発光板の模
式図。
【図3】本発明の実施例におけるN/P比と細胞外多糖
濃度との関係を示すグラフ。
【図4】従来の光合成微生物培養装置の1例を示す構成
図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光合成微生物を固定化担体を用いて包括
    固定化して培養するに当たり、包括固定化担体として寒
    天を使用し、培養液中のN/P比を3以上として培養す
    ることを特徴とする光合成微生物の培養方法。
  2. 【請求項2】 細胞外多糖を生成する光合成微生物を固
    定化担体を用いて包括固定化して培養し、細胞外多糖を
    生成させることによる微生物由来多糖の生産方法におい
    て、包括固定化担体として寒天を使用し、培養液中のN
    /P比を3以上として培養し、細胞外多糖を生成させる
    ことを特徴とする細胞外多糖の生産方法。
  3. 【請求項3】 細胞外多糖を生成する光合成微生物を寒
    天と混合した光合成微生物の包括固定化ゲルの薄板を発
    光板の発光面に貼着し、該包括固定化ゲルの薄板を貼着
    した発光板を培地を入れた培養槽内に装着し、炭酸ガス
    を供給するとともに薄板状の光合成微生物の包括固定化
    ゲルに均一に光を照射しながら、培養液中のN/P比を
    3以上として培養し、細胞外多糖を生成させることを特
    徴とする細胞外多糖の生産方法。
JP623798A 1998-01-16 1998-01-16 光合成微生物の培養及び細胞外多糖の生産方法 Pending JPH11196858A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015008684A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 株式会社日本医化器械製作所 藻類培養照明装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015008684A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 株式会社日本医化器械製作所 藻類培養照明装置

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