JP2000287672A - Method and apparatus for continuously culturing microorganisms in a tubular culture tank - Google Patents

Method and apparatus for continuously culturing microorganisms in a tubular culture tank

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JP2000287672A
JP2000287672A JP9899899A JP9899899A JP2000287672A JP 2000287672 A JP2000287672 A JP 2000287672A JP 9899899 A JP9899899 A JP 9899899A JP 9899899 A JP9899899 A JP 9899899A JP 2000287672 A JP2000287672 A JP 2000287672A
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culture
culture solution
carrier
tube
concentration
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Shinya Furusaki
眞也 古崎
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続培養の培養液中の有効な担体表面積を
大きくし、かつ基質阻害や競合阻害を防止しつつ、培養
によって最適の活性を有するに至った微生物を劣化させ
ることなく収穫する方法を提供する。 【解決手段】 培養液が連続的に一端から供給され、
他端から排出されるチューブ状の培養槽で微生物を培養
することを特徴とする微生物の連続培養方法、並びに装
置。
PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the effective surface area of a carrier in a culture solution for continuous culture and to prevent microorganisms having optimal activity by culturing while preventing substrate inhibition and competition inhibition. Provide a way to harvest without. SOLUTION: A culture solution is continuously supplied from one end,
A method and apparatus for continuously culturing microorganisms, wherein the microorganisms are cultured in a tube-shaped culture tank discharged from the other end.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は微生物の連続培養方
法に関する。
The present invention relates to a method for continuously culturing microorganisms.

【0002】[0002]

【従来の技術】微生物を連続培養するにあたり、培養槽
に微生物を吸着する担体を導入することが従来行なわれ
ている。担体に微生物が吸着・保持されることによって
培養槽内の菌濃度が上昇し、そのためそれを種として増
殖する微生物量が増加するため大量の微生物を連続培養
によって生産可能になることがその主な理由である。ま
た、担体に微生物が吸着することによって微生物の増殖
速度が上昇したり、微生物の活性が向上するといったこ
とも担体導入のメリットとして挙げられる。
2. Description of the Related Art In continuously culturing microorganisms, a carrier for adsorbing the microorganisms has been conventionally introduced into a culture tank. The main factor is that a large amount of microorganisms can be produced by continuous culture because the concentration of microorganisms in the culture tank increases as the microorganisms are adsorbed and retained on the carrier, and as a result, the amount of microorganisms that grow as seeds increases. That is the reason. In addition, the advantage of the introduction of the carrier is that the growth rate of the microorganism is increased and the activity of the microorganism is improved by the adsorption of the microorganism on the carrier.

【0003】担体を用いた連続培養の装置としては攪拌
槽型、固定層型、流動層型が一般に良く用いられてい
る。いずれも培養槽中に培養目的とする微生物と担体を
投与し、一方から微生物の培養液を導入し、他方から培
養された微生物を含有する培養液を取り出す形態であ
る。
[0003] As an apparatus for continuous culture using a carrier, a stirred tank type, a fixed bed type and a fluidized bed type are generally used. In each case, a microorganism to be cultured and a carrier are administered into a culture tank, a culture solution of the microorganism is introduced from one side, and a culture solution containing the cultured microorganism is taken out from the other side.

【0004】攪拌槽型では培養槽に攪拌翼が設置され、
攪拌翼の回転による培養液の攪拌により担体を培養液中
に浮遊させるものである。
[0004] In the stirring tank type, stirring blades are installed in the culture tank,
The carrier is suspended in the culture solution by stirring the culture solution by rotation of the stirring blade.

【0005】固定層型では培養槽中に担体を密に充填
し、培養液の導入によって担体の間を培養液が流動する
ことで担体と培養液の接触が行なわれるものである。
[0005] In the fixed-bed type, the carrier is densely filled in a culture tank, and the culture solution flows between the carriers by introducing the culture solution, whereby the carrier and the culture solution are contacted.

【0006】流動層型では培養槽中に充填度の低い状態
で担体を投与し、培養液の導入もしくは空気等の気体の
導入による培養液の流動によって担体が培養槽中を浮遊
させるものである。
[0006] In the fluidized bed type, a carrier is administered in a state of low filling in a culture tank, and the carrier floats in the culture tank by introducing the culture solution or flowing the culture solution by introducing a gas such as air. .

【0007】また、攪拌槽型や流動層型で培養槽の中央
部に籠を設置し、そこに担体を保持することも行なわれ
ている。
[0007] In addition, a basket is installed at the center of a culture tank of a stirring tank type or a fluidized bed type, and a carrier is held there.

【0008】攪拌槽型や流動層型では培養液の攪拌や流
動によって担体が培養液中を浮遊することが必要であ
り、培養液よりも比重の大きい担体を用いた場合には攪
拌速度や流動速度もそれにあわせて大きくしないと担体
を培養液に浮遊することができない。しかし攪拌速度や
流動速度を上げていくとせん断力で培養液中の微生物や
担体そのものを損傷する程度が大きくなり、また担体に
吸着した微生物を剥離してしまうためそれにも限界があ
る。また、攪拌や流動に要する動力が大きくなると運転
コストが高くなるという問題もある。
In a stirred tank type or a fluidized bed type, the carrier needs to be suspended in the culture solution by stirring or flowing the culture solution. When a carrier having a specific gravity larger than that of the culture solution is used, the stirring speed or the flow rate is increased. The carrier cannot be suspended in the culture solution unless the speed is increased accordingly. However, when the stirring speed or the flow speed is increased, the degree of damage to the microorganisms and the carrier itself in the culture solution due to the shearing force increases, and the microorganisms adsorbed on the carrier are peeled off. In addition, there is also a problem that an increase in power required for stirring and flowing increases operating costs.

【0009】一方、連続培養に担体を用いた場合、微生
物の吸着するのは担体の表面であり、培養液に対する担
体総表面積をできるかぎり大きくすることが担体の効果
を発揮させる上で重要になってくる。そのためには体積
当りの表面積の大きい担体、すなわち粒径が比較的小さ
いか多孔質の担体を用いることが求められる。
On the other hand, when a carrier is used for continuous culture, it is the surface of the carrier that adsorbs microorganisms, and it is important to maximize the total surface area of the carrier with respect to the culture solution in order to exert the effect of the carrier. Come. For this purpose, it is required to use a carrier having a large surface area per volume, that is, a carrier having a relatively small particle size or a porous carrier.

【0010】一方、微生物を培養する場合、培養液の基
質濃度が高くなると微生物の増殖や活性が阻害を受ける
場合があり、それを一般に基質阻害と呼んでいる。バッ
チ培養の場合であれば、阻害的に働く基質を培養液中の
濃度が高くならない程度に少しずつ数回に分けて添加す
る流加培養が基質阻害を防ぐ方法として用いられてい
る。この場合、添加する回数を増やせば最終的に生産さ
れる微生物濃度は高くなる。
[0010] On the other hand, when culturing microorganisms, when the substrate concentration of the culture solution increases, the growth and activity of the microorganisms may be inhibited, and this is generally called substrate inhibition. In the case of batch culture, fed-batch culture in which a substrate that acts as an inhibitor is added little by little so that the concentration in the culture solution does not increase is used as a method for preventing substrate inhibition. In this case, if the number of additions is increased, the concentration of the finally produced microorganism will increase.

【0011】これに対して、連続培養では培養液を少し
ずつ連続的に培養槽に供給しているため培養液中の基質
濃度は流加培養同様高くならず、連続培養は基質阻害を
回避するのに好適な培養方法と考えられる。
On the other hand, in continuous culture, the culture solution is supplied to the culture tank little by little continuously, so that the substrate concentration in the culture solution does not increase as in fed-batch culture, and continuous culture avoids substrate inhibition. This is considered to be a suitable culture method.

【0012】また、培養液の基質が微生物に作用させよ
うとする目的物質との間で微生物の酵素を奪い合い、目
的とする微生物の作用を阻害する競合阻害という現象も
ある。
There is also a phenomenon called competition inhibition in which the substrate of the culture solution competes for the enzyme of the microorganism with the target substance which is to act on the microorganism, and inhibits the action of the target microorganism.

【0013】具体的な例として、有機塩素化合物の微生
物による分解がある。微生物が有機塩素化合物を分解す
るためには誘導物質(インデューサー)と呼ばれる化学物
質の存在が必要である。すなわち、インデューサーを分
解するために発現した酵素によって目的とする有機塩素
化合物を分解することが可能となる。
A specific example is the decomposition of an organochlorine compound by a microorganism. In order for microorganisms to decompose organochlorine compounds, the presence of a chemical substance called an inducer is required. That is, the target organic chlorine compound can be decomposed by the enzyme expressed to decompose the inducer.

【0014】現在知られている誘導物質としては、フェ
ノール、クレゾール、トルエン等の芳香族化合物やメタ
ン等が挙げられ、その多くは分解菌を培養するための栄
養源としても利用されうる。
[0014] The inducers known at present include aromatic compounds such as phenol, cresol and toluene, methane and the like, and most of them can be used as a nutrient source for culturing degrading bacteria.

【0015】このインデューサーを用いて有機塩素化合
物を分解する場合、分解を行なう反応場にインデューサ
ーが存在すると分解酵素がインデューサーの分解にばか
り使用されてしまい、肝心の有機塩素化合物の分解が進
まなくなる、つまり競合阻害が生じる。
In the case of decomposing an organic chlorine compound using this inducer, if an inducer is present in a reaction field where the decomposition is carried out, the decomposing enzyme is used only for decomposing the inducer, and the decomposition of the organic chlorine compound is essential. Stalls, that is, competitive inhibition occurs.

【0016】インデューサーによる競合阻害はインデュ
ーサーが有機塩素化合物と分解酵素を奪い合う形で生じ
るが、多くの場合有機塩素化合物よりインデューサーの
方が分解酵素との親和性が高く、インデューサー濃度が
わずか数ppm上昇しただけで有機塩素化合物の分解活性
が完全に消失するなど、劇的な結果をもたらすことにな
る。
[0016] Competition inhibition by the inducer occurs in a form in which the inducer competes for an organochlorine compound and a degrading enzyme. A dramatic result, such as a complete disappearance of the decomposition activity of organochlorine compounds by only a few ppm increase, would be obtained.

【0017】バッチ培養であればインデューサーはいつ
かは消費されつくすため問題になりにくいが、連続培養
によるリアクターの場合には次々にインデューサーを含
んだ培養液が培養槽に供給されてくるため、有機塩素化
合物を分解する場にインデューサーを持ち込まないよう
にすること、つまり培養時にインデューサーをほぼ完全
に消費するようにインデューサーの供給速度を設定する
必要がある。
In the case of batch culture, the inducer is eventually consumed and is hardly a problem, but in the case of a continuous culture reactor, a culture solution containing the inducer is supplied to the culture tank one after another. It is necessary not to bring the inducer into a place where organic chlorine compounds are decomposed, that is, to set the feed rate of the inducer so that the inducer is almost completely consumed during the culture.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】[第一の課題]粒径が小
さく、比重の軽い担体を用いた場合、攪拌槽型や流動層
型の培養装置によって効率よく培養できる。しかしなが
ら粒径が小さく、比重の重い担体を用いた場合は前述の
ように攪拌槽型や流動層型で培養するのは困難になる。
[Problem to be Solved by the Invention] [First Problem] When a carrier having a small particle size and a low specific gravity is used, the culture can be efficiently performed by a stirring tank type or fluidized bed type culture apparatus. However, when a carrier having a small particle size and a large specific gravity is used, it becomes difficult to culture in a stirred tank type or fluidized bed type as described above.

【0019】粒径が小さく、比重の重い担体を用いた場
合でも攪拌槽型や流動層型の培養装置で培養槽の中央部
に担体を保持する籠を設置した場合や固定層型の場合に
は培養液中に担体を浮遊させる問題は生じない。
Even when a carrier having a small particle size and a large specific gravity is used, when a basket for holding the carrier is installed at the center of the culture tank with a stirring tank type or fluidized bed type culture apparatus, or when a fixed bed type is used. Does not cause the problem of suspending the carrier in the culture solution.

【0020】しかし粒径の小さな担体を籠に充填した場
合には担体間の間隙が小さく、籠の内部にまで培養液が
流入しにくい。充填した担体間を培養液が流動するとき
に受ける圧力損失は担体の粒径の二乗の逆数に比例する
ため、粒径が二分の一になると圧力損失は四倍にもな
る。そのため粒径が小さい場合には籠の内部に存在する
担体表面での微生物の増殖は不活発になり、担体の利用
効率が低下することが起きている。
However, when the cage is filled with a carrier having a small particle size, the gap between the carriers is small, and it is difficult for the culture solution to flow into the cage. Since the pressure loss received when the culture solution flows between the filled carriers is proportional to the reciprocal of the square of the particle size of the carrier, the pressure loss is quadrupled when the particle size is reduced by half. Therefore, when the particle size is small, the growth of microorganisms on the surface of the carrier present inside the basket becomes inactive, and the utilization efficiency of the carrier is reduced.

【0021】例えば粒径0.6mmのアニオン交換樹脂
を入れた円筒形の籠(内径30mm、メッシュ孔径0.5
mm)を培養液を含んだ微生物培養液中に浸し、その培
養液を流動させても、籠の内部半径15mm以内にはほ
とんど微生物が増殖していないことが実験的にも確認さ
れている(比較例1-1参照)。
For example, a cylindrical cage (inner diameter 30 mm, mesh hole diameter 0.5) containing an anion exchange resin having a particle diameter of 0.6 mm.
mm) is immersed in a microorganism culture solution containing a culture solution, and even when the culture solution is flown, it has been experimentally confirmed that microorganisms hardly grow within an inner radius of 15 mm of the basket ( Comparative Example 1-1).

【0022】また固定層型の場合は、充填した担体の間
隙に培養液の流動しやすいチャネルが形成されることが
多く、ある特定の担体表面のみ培養液が接触していると
いう状態が生じやすい。
In the case of the fixed bed type, a channel in which the culture solution easily flows is often formed in the gap between the filled carriers, and a state in which the culture solution is in contact only with the surface of a specific carrier is likely to occur. .

【0023】いずれの型の培養装置にしても、担体を垂
直方向に充填すると充填密度が高まるため担体間の接触
面積が大きくなり、必然的に担体と培養液との接触面積
が小さくなってしまう。特に担体が柔軟な場合には担体
を充填し積層すると下方の担体が圧縮され、担体どうし
の接触面積はますます大きなものとなる。さらにそれに
伴い担体間の間隙は小さくなり、籠内部への培養液の流
入がますます困難になり、培養液の流動しやすいチャネ
ルがますます形成されやすくなる。
In any type of culture apparatus, when the carrier is filled vertically, the packing density increases, so that the contact area between the carriers increases, and the contact area between the carrier and the culture solution necessarily decreases. . In particular, when the carrier is flexible, when the carrier is filled and laminated, the lower carrier is compressed, and the contact area between the carriers becomes larger. In addition, the gap between the carriers becomes smaller, making it more difficult for the culture solution to flow into the inside of the cage, and the channels through which the culture solution easily flows are more easily formed.

【0024】ところで多孔質の担体を用いた場合、孔隙
径が小さいほど担体の表面積は大きくなる。しかし孔隙
径が小さくなるにつれて培養液の表面張力によって孔隙
内に培養液が流入しにくくなる。特に疎水性の材質から
なる担体では数mm程度の大きさの孔隙径でも培養液の
流入が困難になる。
When a porous carrier is used, the smaller the pore size, the larger the surface area of the carrier. However, as the pore diameter becomes smaller, the culture solution becomes less likely to flow into the pores due to the surface tension of the culture solution. In particular, in the case of a carrier made of a hydrophobic material, it becomes difficult to flow the culture solution even with a pore diameter of about several mm.

【0025】また、たとえ微生物が孔隙内部に侵入でき
たとしても、孔隙の内部では培養液の交換速度が低いた
め、孔隙内部の微生物の増殖速度を担体外部と同じレベ
ルに維持することは困難になる。従って孔隙径を小さく
していったときに担体の表面積は拡大していくが、微生
物の吸着に有効利用される表面積はある孔隙径でピーク
に達し、その後は減少していくものと考えられる。
Even if the microorganisms can enter the pores, it is difficult to maintain the growth rate of the microorganisms in the pores at the same level as the outside of the carrier because the exchange rate of the culture solution is low inside the pores. Become. Therefore, it is considered that the surface area of the carrier increases as the pore diameter is reduced, but the surface area effectively used for the adsorption of microorganisms reaches a peak at a certain pore diameter, and thereafter decreases.

【0026】以上のことから連続培養の培養液中の有効
な担体表面積を大きくすることを目標とした場合、従来
の培養装置を用いたときには 多孔質でない担体を用いる場合には、粒径が小さく比
重の軽い担体を攪拌槽型や流動層型の培養装置に用いな
ければならず、使用する担体の種類が非常に限定される 多孔質の担体を用いる場合でも孔隙の内部表面が微生
物の吸着に有効利用されにくいといった問題を抱えてい
た。
From the above, when aiming to increase the effective carrier surface area in the culture solution of continuous culture, when using a conventional culture apparatus, when using a non-porous carrier, the particle size is small. A carrier with a low specific gravity must be used in a stirred tank type or fluidized bed type culture device, and the type of carrier used is very limited.Even when using a porous carrier, the inner surface of the pores can absorb microorganisms. There was a problem that it was difficult to use it effectively.

【0027】[第二の課題]連続培養において培養液の供
給速度が設定されているときには供給する培養液の最大
濃度が基質阻害を受けないレベルに限られてしまい、培
養液の微生物濃度もそれに伴って限定され、高濃度の微
生物を生産することができなくなるという問題がある。
[Second problem] In a continuous culture, when the supply rate of the culture solution is set, the maximum concentration of the culture solution to be supplied is limited to a level at which the substrate is not inhibited. Accordingly, there is a problem that it is not possible to produce a high concentration of microorganisms.

【0028】また、例えば分解する基質が有機塩素化合
物の場合、前述したようにあらかじめインデューサーで
誘導し、その一方では競合阻害を避けるため、有機塩素
化合物を分解する場にインデューサーを持ち込まないよ
うに、つまり培養時にインデューサーをほぼ完全に消費
するようにインデューサーの供給速度を設定する必要が
ある。しかし、培養条件や培養する微生物の増殖速度、
インデューサー消費速度の変化によって培養液中の残留
インデューサー濃度は変化しやすく、最適な濃度に制御
することは非常に困難である。
For example, when the substrate to be decomposed is an organochlorine compound, the inducer is previously induced with an inducer as described above. On the other hand, in order to avoid competition inhibition, do not bring the inducer into a place where the organochlorine compound is decomposed. In other words, it is necessary to set the feed rate of the inducer so that the inducer is almost completely consumed during the culture. However, the culture conditions and the growth rate of the microorganism to be cultured,
The concentration of the residual inducer in the culture solution tends to change due to the change in the inducer consumption rate, and it is very difficult to control the concentration to the optimum concentration.

【0029】インデューサーの残留を回避するために培
養液供給速度を必要以上に低くした場合はインデューサ
ーによって生産された酵素が使用されるまでの時間も長
くなるため、その間に酵素の活性が低下する恐れがあ
る。
If the supply rate of the culture solution is reduced more than necessary to avoid the residual of the inducer, the time required for the enzyme produced by the inducer to be used becomes longer, and the activity of the enzyme decreases during that time. Might be.

【0030】また培養液中のインデューサー濃度を低く
設定した場合には分解菌に対するインデュースが弱くな
り、分解酵素の生産が減少してしまう。特にインデュー
サーに微生物の増殖基質としての役割も兼ねさせている
場合には、生産される微生物濃度が低くなり、それによ
っても分解活性が低下してしまう。
When the inducer concentration in the culture solution is set low, the inducer for the degrading bacteria is weakened, and the production of the degrading enzyme is reduced. In particular, when the inducer also serves as a growth substrate for the microorganism, the concentration of the produced microorganism is reduced, which also reduces the decomposition activity.

【0031】一方、連続培養では供給した培養液はほと
んど一瞬にして培養槽内の培養液によって希釈される
が、培養液を希釈した培養液はそのまま培養槽から排出
されるため、培養装置から生産される培養液中には常に
一定濃度の供給培養液と同じ成分が含まれていることに
なる。従ってインデューサーを含む培養液の供給速度を
高くした場合、培養槽から排出する培養液中に残留する
インデューサー濃度も高くなり、競合阻害が顕著に現れ
ることになる。
On the other hand, in the continuous culture, the supplied culture solution is almost instantaneously diluted by the culture solution in the culture tank. However, since the culture solution diluted with the culture solution is discharged from the culture tank as it is, production from the culture device is performed. This means that the culture medium to be prepared always contains the same components as the supply culture medium having a constant concentration. Therefore, when the supply rate of the culture solution containing the inducer is increased, the concentration of the inducer remaining in the culture solution discharged from the culture tank also increases, and the competitive inhibition appears remarkably.

【0032】また、培養槽から排出される培養液中に常
に一定量の未使用の培養液が含まれことは常に一定量の
培養液を無駄に廃棄していることであり、培養液の供給
速度を増加した場合、その培養液コストは無視しえない
ものとなる。
The fact that a certain amount of unused culture solution is always contained in the culture solution discharged from the culture tank means that a certain amount of culture solution is always wasted and wasted. When the speed is increased, the culture cost is not negligible.

【0033】さらに、フェノールやトルエンといったイ
ンデューサーを用いたときには、インデューサー自身の
濃度上昇によっても分解菌がダメージを受ける、前述の
基質阻害が生じることがあり、増殖速度の低下によって
分解菌がリアクターから完全流失してしまったり、イン
デューサー濃度が低下しても活性を持った菌が培養され
てこないといった、連続培養そのものに関わる深刻な問
題を生じる場合がある。
Furthermore, when an inducer such as phenol or toluene is used, the degrading bacteria may be damaged by the increase in the concentration of the inducer itself, and the above-mentioned substrate inhibition may occur. If the concentration of the inducer decreases, the active bacteria may not be cultured even if the inducer concentration is reduced.

【0034】以上のように連続培養、特に有機塩素化合
物を分解する微生物をインデューサーを用いて連続培養
する場合においては基質阻害や競合阻害を防止しつつ、
培養によって最適の活性を有するに至った微生物を如何
に劣化させることなく収穫するかが大きな課題となって
いる。
As described above, in continuous culture, particularly in the case of continuously culturing microorganisms that decompose organochlorine compounds using an inducer, substrate inhibition and competition inhibition are prevented while preventing
A major issue is how to harvest microorganisms having optimal activity by culturing without deterioration.

【0035】本発明は上記の課題を解決することを目的
としたものであり、チューブ状の培養槽を用いた連続培
養装置およびそれを用いた連続培養方法である。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and is a continuous culture apparatus using a tubular culture tank and a continuous culture method using the same.

【0036】[0036]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、培
養液が連続的に一端から供給され、他端から排出される
チューブ状の培養槽で微生物を培養することを特徴とす
る微生物の連続培養方法である。
That is, the present invention provides a continuous microorganism culture wherein a culture solution is continuously supplied from one end and the microorganism is cultured in a tube-shaped culture tank discharged from the other end. This is a culture method.

【0037】該培養槽に担体が充填されていることが好
ましく、さらに該培養槽中への担体の充填密度は任意に
調整できることが好ましい。
It is preferable that the culture tank is filled with a carrier, and further, it is preferable that the packing density of the carrier in the culture tank can be arbitrarily adjusted.

【0038】あるいは、該担体の少なくとも内部が多孔
質でその内部に液体を含浸でき、該担体の表面で開口し
た孔隙がその内部の孔隙と連通していることが好まし
い。
Alternatively, it is preferable that at least the inside of the carrier is porous and the inside can be impregnated with a liquid, and the pores opened on the surface of the carrier communicate with the pores inside the carrier.

【0039】また、チューブ状の培養槽の両端以外に該
培養槽内と外部とを連通し得る分岐管を一本以上設置す
ること、あるいは該培養槽の培養液の排出端に延長チュ
ーブを継続することで、培養を行なうチューブ長を任意
に延長可能としたこと、さらに該延長チューブに該延長
チューブの内部と外部とを連通し得る分岐管が一本以上
設置されていることが好ましい。
In addition, one or more branch pipes that can communicate between the inside and outside of the culture tank are provided besides both ends of the tubular culture tank, or an extension tube is continuously provided at the discharge end of the culture solution in the culture tank. By doing so, it is preferable that the length of the tube for culturing can be arbitrarily extended, and that the extension tube is provided with one or more branch tubes capable of communicating the inside and the outside of the extension tube.

【0040】この場合、該分岐管から培養液を供給する
ことで該チューブ内の培養液中の基質を一定濃度以下に
抑え、基質阻害を起こすこと無しに培養全工程において
添加する基質量を増加させることと、さらに、該分岐管
から培養液を排出回収すること、あるいは該チューブの
長さによって培養液の滞留時間を制御すること、を特徴
とする。
In this case, by supplying the culture solution from the branch tube, the substrate in the culture solution in the tube is suppressed to a certain concentration or less, and the amount of substrate added in the whole culture step is increased without causing substrate inhibition. And discharging and collecting the culture solution from the branch pipe, or controlling the residence time of the culture solution by the length of the tube.

【0041】培養液中の残留基質濃度を制御すること、
とりわけ該残留基質濃度は微生物に対して競合阻害を起
こさない濃度であることが好ましい。
Controlling the concentration of residual substrate in the culture solution;
In particular, the concentration of the residual substrate is preferably a concentration that does not cause competition inhibition for microorganisms.

【0042】また、該培養槽によってインデューサーを
用いた有機塩素化合物分解微生物の連続培養を行なうこ
とが好ましく、該分岐管から培養液を排出回収すること
で、さらに、該培養槽の培養液排出端からチューブを継
続することでチューブ長を延長することで、排出回収さ
れた培養液中の残留インデューサー濃度を、有機塩素化
合物の分解にとって好適な濃度に制御することが好まし
い。
Further, it is preferable to continuously culture the microorganisms decomposing organochlorine compounds using an inducer in the culture tank, and discharge and collect the culture liquid from the branch pipe to further discharge the culture liquid from the culture tank. By extending the tube length by continuing the tube from the end, it is preferable to control the residual inducer concentration in the discharged and collected culture solution to a concentration suitable for decomposing the organochlorine compound.

【0043】また、該残留インデューサー濃度が有機塩
素化合物分解微生物による有機塩素化合物分解に対して
競合阻害を起こさない濃度であることが好ましい。
Further, it is preferable that the residual inducer concentration is a concentration that does not cause competitive inhibition against the decomposition of the organic chlorine compound by the microorganisms that decompose the organic chlorine compound.

【0044】また、該分岐管から培養液をモニタリング
すること、さらにそれによって培養液を供給する、ある
いは培養液を回収する分岐管を決定することが好まし
い。
Further, it is preferable to monitor the culture solution from the branch tube, and to determine the branch tube from which the culture solution is supplied or the culture solution is recovered.

【0045】さらに、微生物を培養する手段としてチュ
ーブ状の培養槽を有し、該培養槽が培養液を連続的に一
端から供給する手段と、他端から排出する手段とを有す
ることを特徴とする微生物の連続培養装置である。
Further, a tube-shaped culture tank is provided as a means for culturing microorganisms, and the culture tank has means for continuously supplying a culture solution from one end and means for discharging the culture solution from the other end. This is a continuous culture device for microorganisms.

【0046】また、該培養槽に担体が充填されているこ
と、該培養槽の両端以外に該培養槽の内部と外部とを連
通可能とする分岐管が一本以上設置されること、あるい
は該培養槽の培養液排出端に延長チューブの接続部を有
することが好ましい。
In addition, the culture vessel is filled with a carrier, and one or more branch pipes that allow communication between the inside and the outside of the culture vessel are provided other than at both ends of the culture vessel, or It is preferable to have a connection portion for an extension tube at the culture solution discharge end of the culture tank.

【0047】特に該延長チューブがその内部と外部とを
連通可能な分岐管の一本以上を有することが好ましい。
In particular, it is preferable that the extension tube has at least one branch pipe capable of communicating the inside with the outside.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】まず、第一の課題に対してはチュ
ーブ状の培養槽に担体を充填することが必要である。以
下に本装置を用いた連続培養方法について充填する担体
が多孔質でないもの(内部に液体を含浸しないもの)と多
孔質であるもの(内部に液体を含浸するもの)と区別して
具体的に説明する(担体の構造・性質については後述す
る)。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, for the first problem, it is necessary to fill a tube-shaped culture tank with a carrier. Hereinafter, the continuous culture method using the present apparatus will be specifically described by distinguishing between a non-porous carrier (one not impregnated with a liquid) and a porous carrier (one impregnated with a liquid). (The structure and properties of the carrier will be described later).

【0049】まず、図10で内部に液体を含浸しない非
多孔性担体102について述べる。非多孔性担体102
を充填したチューブ101内に前培養した微生物を仕込
み、チューブ101の一端から培養液103を連続的に
導入するとチューブ内に培養液の流動104が生じる。
培養液105はチューブ内を満たした後チューブ101
の他の一端から排出される。
First, the non-porous carrier 102 having no liquid impregnated therein will be described with reference to FIG. Non-porous carrier 102
When a pre-cultured microorganism is charged into a tube 101 filled with, and a culture solution 103 is continuously introduced from one end of the tube 101, a flow 104 of the culture solution is generated in the tube.
After the culture solution 105 fills the tube, the tube 101
Is discharged from the other end.

【0050】こうしたチューブ内の培養液の流動状態の
もとで、まず培養液3と微生物が接触すると培養液中の
栄養素を利用して微生物の増殖が開始する。チューブ内
の培養液中の菌濃度が増加するにつれて担体に吸着する
微生物の量も多くなり、また担体上でも微生物の増殖が
盛んになる。担体上の微生物の密度がある程度高くなる
と担体上の微生物から増殖した微生物は培養液105中
に脱離する。
Under the flowing state of the culture solution in such a tube, when the culture solution 3 first comes into contact with the microorganism, the growth of the microorganism starts using the nutrients in the culture solution. As the concentration of bacteria in the culture solution in the tube increases, the amount of microorganisms adsorbed on the carrier also increases, and the growth of microorganisms on the carrier becomes active. When the density of the microorganisms on the carrier increases to some extent, the microorganisms proliferated from the microorganisms on the carrier are released into the culture solution 105.

【0051】培養液105中で増殖した微生物と担体上
で増殖し、培養液中に脱離した微生物によって培養液1
05中の微生物濃度は高くなる。こうした機構で高濃度
に培養された微生物はチューブから排出され、利用に供
される。
The microorganisms grown in the culture solution 105 and the microorganisms grown on the carrier and desorbed into the culture solution 1
The microbial concentration in 05 becomes higher. Microorganisms cultured at a high concentration by such a mechanism are discharged from the tube and provided for use.

【0052】次に図11で内部に液体を含浸する多孔性
担体111について述べる。多孔性担体111を充填し
たチューブ内に前培養した微生物を仕込み、チューブ1
01の一端から培養液103を連続的に導入するとチュ
ーブ内に培養液104の流動が生じる。
Next, the porous carrier 111 impregnated with a liquid therein will be described with reference to FIG. A pre-cultured microorganism is charged into a tube filled with the porous carrier 111, and the tube 1
When the culture solution 103 is continuously introduced from one end of 01, the culture solution 104 flows in the tube.

【0053】ここで図12で多孔性担体111の部分に
ついて細かく見ると、流動する培養液5が加圧によって
担体表面112から孔隙113を通って担体内部114
に含浸され、さらに加圧によって担体外部に放出され、
そして隣接する担体111に同様に含浸していく。以上
の工程を繰り返し、培養液105はチューブ内を満たし
た後チューブ1の他の一端から排出される。
Here, when the portion of the porous carrier 111 is viewed in detail in FIG. 12, the flowing culture solution 5 flows from the carrier surface 112 through the pores 113 through the pores 113 due to the pressurization.
, And further released to the outside of the carrier by pressurization,
Then, the adjacent carrier 111 is similarly impregnated. The above steps are repeated, and the culture solution 105 is discharged from the other end of the tube 1 after filling the inside of the tube.

【0054】こうしたチューブ内の担体内部114を透
過していく培養液105の流動状態のもとで、まず培養
液103と微生物が接触すると培養液中の栄養素を利用
して微生物の増殖が開始する。チューブ内の培養液中の
菌濃度が増加するにつれて担体に吸着する微生物の量も
多くなり、また担体外部もしくは担体内部の孔隙表面1
15でも微生物の増殖が盛んになる。
Under the flow state of the culture solution 105 passing through the inside 114 of the carrier in the tube, when the culture solution 103 first comes into contact with the microorganism, the growth of the microorganism starts using the nutrients in the culture solution. . As the concentration of bacteria in the culture solution in the tube increases, the amount of microorganisms adsorbed on the carrier also increases, and the pore surface 1 outside the carrier or inside the carrier 1
Even at 15, the growth of microorganisms becomes active.

【0055】担体内外表面の微生物の密度がある程度高
くなると担体内外表面の微生物から増殖した微生物は培
養液105中に脱離する。培養液105中で増殖した微
生物と担体内外表面で増殖し、培養液中に脱離した微生
物によって培養液105中の微生物濃度は高くなる。こ
うした機構で高濃度に培養された微生物はチューブ10
1から排出され、利用に供される。
When the density of the microorganisms on the inner and outer surfaces of the carrier is increased to some extent, the microorganisms grown from the microorganisms on the inner and outer surfaces of the carrier are detached into the culture solution 105. The concentration of microorganisms in the culture solution 105 increases due to the microorganisms that have grown in the culture solution 105 and the microorganisms that have grown on the inner and outer surfaces of the carrier and have been eliminated in the culture solution. Microorganisms cultured at a high concentration by such a mechanism
Emitted from 1 and provided for use.

【0056】第二の課題に対してはチューブ状の培養槽
に担体を充填することは特に必要ではない。担体を充填
しない場合でも担体を培養槽中に充填しない他は前述の
と同様の方法で連続培養を行なえばよい。その様子を図
9に示した。
For the second problem, it is not particularly necessary to fill the tube-shaped culture tank with the carrier. Even when the carrier is not filled, continuous culture may be performed in the same manner as described above, except that the carrier is not filled in the culture tank. This is shown in FIG.

【0057】また、担体の有無に限らず、図13のよう
にチューブ状の培養槽の途中に適宜の間隔で新たな培養
液を供給したり流動する培養液を排出できる分岐管12
1を設置したり、チューブ状の培養槽の先端132から
新たにチューブ131を延長して培養液の滞留時間を延
長することも可能になっている。
In addition to the presence or absence of the carrier, a branch pipe 12 capable of supplying a new culture medium or discharging a flowing culture medium at an appropriate interval in the middle of a tubular culture tank as shown in FIG.
1 or a new tube 131 extending from the tip 132 of the tube-shaped culture tank to extend the residence time of the culture solution.

【0058】本連続培養装置はまず第一の課題につい
て、以下のような理由から課題の解決に有効である。
The present continuous culture apparatus is effective in solving the first problem for the following reasons.

【0059】すなわちサイズの小さな担体を用いる場合
において、担体のサイズが小さく充填密度が高くなって
担体の間隙中を培養液が拡散する速度が低下しても、内
径の小さなチューブ内に担体が充填されている限りにお
いては培養液のフローの近傍に担体が存在することにな
り、拡散に要する距離が短くなるため拡散速度の低下の
影響を減少させることができる。そしてこの効果はいか
なる比重の担体であっても無関係に実現できる。
That is, when a small-sized carrier is used, even if the size of the carrier is small and the packing density is high and the speed of diffusion of the culture solution in the gap between the carriers is reduced, the carrier is filled in a tube having a small inner diameter. As long as it is performed, the carrier is present in the vicinity of the flow of the culture solution, and the distance required for diffusion is shortened, so that the influence of the decrease in the diffusion rate can be reduced. This effect can be realized regardless of the specific gravity of the carrier.

【0060】またチューブの軸方向を垂直にしなければ
チューブ内の担体の充填方向も垂直にならないため、充
填が最密になることを回避することができる。そのため
充填密度を比較的緩やかに設定することが可能となり、
培養液の担体間隙中での拡散速度を高くすることができ
る。
If the axial direction of the tube is not vertical, the direction of filling of the carrier in the tube will not be vertical, so that it is possible to prevent the packing from becoming closest. Therefore, it is possible to set the filling density relatively slowly,
The diffusion rate of the culture solution in the gap between the carriers can be increased.

【0061】さらに内部に液体を含浸する担体を用いた
場合には、チューブ内を流動する培養液の加圧によって
担体内部にも培養液を供給できるため、担体内部表面に
も微生物を吸着させることが可能となり、その微生物に
培養液成分を与えることで増殖させることが可能とな
り、さらに担体内部表面で増殖して担体内部の培養液中
へ脱離した微生物を担体外に回収することが可能とな
る。従って担体内部表面も微生物の増殖に寄与すること
ができるため、担体体積当りの表面積を大きくすること
が可能となる。
Furthermore, when a carrier impregnated with a liquid is used, the culture solution can be supplied to the inside of the carrier by pressurizing the culture solution flowing in the tube. It becomes possible to grow the microorganisms by giving the culture solution components to the microorganisms, and it is possible to collect the microorganisms that have grown on the inner surface of the carrier and detached into the culture solution inside the carrier outside the carrier. Become. Therefore, since the inner surface of the carrier can also contribute to the growth of microorganisms, the surface area per carrier volume can be increased.

【0062】以上のようにサイズの小さい担体や内部に
液体を含浸する多孔質の担体の表面積を高い効率で利用
できるため、担体体積あたりの有効表面積を大きくする
ことができ、従って培養液あたりの担体の効果、すなわ
ち培養装置の微生物増殖能力を向上することが可能とな
り、それによって装置スケールをコンパクトにすること
が可能となる。さらに培養液の培養槽中での滞留時間を
短くできるため、活性の高い新鮮な微生物を外部に供給
することが可能となる。
As described above, since the surface area of a small-sized carrier or a porous carrier in which a liquid is impregnated therein can be used with high efficiency, the effective surface area per carrier volume can be increased, and therefore, the effective volume per culture medium can be increased. It is possible to improve the effect of the carrier, that is, the ability of the culture device to grow microorganisms, thereby making the device scale compact. Furthermore, since the residence time of the culture solution in the culture tank can be shortened, it becomes possible to supply freshly active microorganisms to the outside.

【0063】また第二の課題について、まず基質阻害に
ついては、培養液の流動方向に対する断面積が大きい通
常の培養槽と違ってチューブ状培養槽中に培養液をほぼ
完全に層流で流動させることができるため、チューブ端
から供給した培養液中の阻害基質濃度をチューブ状培養
槽中を流動させるにともなって減少させることが可能で
あり、またチューブ端からの培養液供給以外にチューブ
状培養槽の途中に設置した分岐管からも少しずつ連続的
に培養液を供給できるため、チューブ端から供給した培
養液中の基質濃度がある程度減少した部位においてチュ
ーブ状培養槽の途中に設置した分岐管から新たに基質を
追加することが可能であり、また、さらに別の分岐管か
ら阻害を受けないレベルに基質濃度を維持しつつ連続培
養中に添加するトータルの添加基質濃度を増加させるこ
とができる。
Regarding the second problem, first, regarding the substrate inhibition, unlike a normal culture tank having a large cross-sectional area in the flow direction of the culture liquid, the culture liquid flows almost completely in a laminar flow in a tubular culture tank. Therefore, the concentration of the inhibitory substrate in the culture solution supplied from the tube end can be reduced as the medium is flowed through the tube-shaped culture tank. Since the culture medium can be supplied gradually little by little from the branch pipe installed in the middle of the tank, the branch pipe installed in the middle of the tubular culture tank at the site where the substrate concentration in the culture medium supplied from the tube end has decreased to some extent It is possible to add a new substrate from, and to add the substrate during continuous culture while maintaining the substrate concentration at a level not inhibited by another branch tube. It is possible to increase the added substrate concentration barrel.

【0064】また、競合阻害、特に有機塩素化合物を分
解するためのインデューサーによる競合阻害について
も、チューブ状培養槽中に培養液をほぼ完全に層流で流
動させることができるため、培養液の供給速度を高くし
た場合でも培養液と混合して希釈された培養液がそのま
ま培養槽から排出され、反応場にインデューサー等の競
合阻害基質が残留する、といった恐れがなく、競合阻害
を防止することが可能となる。そしてチューブ長を調整
することによって供給する培養液はチューブ状培養槽中
で完全に利用させることができるため、培養液コストも
低減することができる。
In addition, competition inhibition, particularly competition inhibition by an inducer for decomposing organochlorine compounds, can be almost completely caused to flow in a laminar flow in a tubular culture tank. Even when the feed rate is increased, the culture solution diluted by mixing with the culture solution is discharged from the culture tank as it is, and there is no danger that a competitive inhibition substrate such as an inducer remains in the reaction field, thereby preventing competition inhibition. It becomes possible. The culture solution supplied by adjusting the tube length can be completely used in the tubular culture tank, so that the cost of the culture solution can be reduced.

【0065】また、培養液中の微生物もチューブ状培養
槽中を流動するにつれてインデュースが進むため、一般
の培養槽のように培養液の滞留時間を調整すればインデ
ューサーに接触してからの時間が短くてインデュースの
程度の低い若い微生物を回収してしまうことも、インデ
ューサーに接触してからの時間が長くてインデュースが
すでに完了し、酵素活性が低下し始めた古い微生物を培
養液中に含んでしまうこともなく、インデュースがちょ
うど完了した最適の活性を持つ微生物のみを高濃度で収
穫することができる。
In addition, since microorganisms in the culture solution are induced as the microorganisms flow in the tube-shaped culture tank, if the residence time of the culture solution is adjusted as in a general culture tank, the microorganism after contact with the inducer can be obtained. Recovering young microorganisms that have a short duration and a low level of inducement can also be caused by cultivating old microorganisms that have already completed induction due to a long time from contact with the inducer and enzyme activity has begun to decrease. Only those microorganisms having optimal activity that have just been induced can be harvested at a high concentration without being contained in the liquid.

【0066】さらに培養状態の変化により培養槽中を流
動する微生物のインデューサー消費速度が増加したとき
は、培養槽の途中に設置した分岐管から培養液をサンプ
リングし、それを分析すれば微生物が最適の活性を有し
ている状態のポイントを知ることができるため、今度は
そのポイントから培養液を回収することで再び最適の活
性を持つ微生物を収穫することが可能になる。また培養
槽全長を用いてもインデューサー消費速度が低下したと
きは、チューブの先端から新たにチューブを延長するこ
とで同様に最適の活性を持つ微生物を収穫することが可
能になる。
Further, when the inducer consumption rate of the microorganism flowing in the culture tank increases due to a change in the culture condition, the culture solution is sampled from a branch pipe provided in the middle of the culture tank, and the microorganism is analyzed. Since the point having the optimum activity can be known, the microorganism having the optimum activity can be harvested again by collecting the culture solution from the point. In addition, when the inducer consumption rate is reduced even when the entire length of the culture tank is used, it is possible to similarly harvest microorganisms having optimal activity by newly extending the tube from the tip of the tube.

【0067】なお、前記培養液のサンプリングと分析
(モニタリング)は、培養液の追加供給ポイントを決める
ために応用することもできる。
In addition, sampling and analysis of the culture solution
(Monitoring) can also be applied to determine additional supply points for the culture.

【0068】次に本発明の連続培養装置の構成について
具体的に説明する。
Next, the configuration of the continuous culture apparatus of the present invention will be specifically described.

【0069】まずチューブは培養液の流動が可能であ
り、微生物の吸着がなければいかなるものでもかまわな
いが、使用時にコンパクトに収納できる等の理由から柔
軟性のあるものが好ましい。特に微生物の吸着の少ない
フッ素樹脂でかつ柔軟性のあるPFA製のものが有用で
ある。
First, the tube can be made of any material as long as the culture solution can flow therethrough and does not adsorb microorganisms. However, it is preferable that the tube is flexible because it can be compactly stored at the time of use. Particularly, a fluororesin made of PFA, which is a fluororesin which has little adsorption of microorganisms and is flexible, is useful.

【0070】また、チューブのサイズとしてはいかなる
ものでも構わないが、本発明の効果を十分に実現するた
めにはチューブ内径が10mm以下、より好ましくは5
mm以下であることが望ましい。これはチューブの材質
と汚染気体及び培養液の供給速度にもよるが、チューブ
径が小さければ表面張力によって培養液がチューブ内断
面を満たした形をとるため、培養液が担体全体に浸潤
し、さらに担体の内部を透過させることが可能となるた
めである。
The size of the tube may be any. However, in order to sufficiently realize the effects of the present invention, the inner diameter of the tube is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less.
mm or less. This depends on the material of the tube and the supply speed of the contaminated gas and the culture solution, but if the tube diameter is small, the culture solution fills the inner cross section of the tube due to surface tension, so that the culture solution infiltrates the entire carrier, This is because the inside of the carrier can be further transmitted.

【0071】一方、チューブの内径は培養液の流れが途
中で詰まったりするのを防ぎ、安定した流れが得られる
ように設定すれば良く、例えばチューブ内径は1mm以
上、より好ましくは3mm以上とすることができる。
On the other hand, the inner diameter of the tube may be set so as to prevent the flow of the culture solution from being clogged in the middle and to obtain a stable flow. For example, the inner diameter of the tube is 1 mm or more, more preferably 3 mm or more. be able to.

【0072】チューブ内への担体の充填方法としては、
チューブの軸方向を垂直にして充填するのでなければい
かなる方法、充填密度でも可能であるが、内部に液体を
含浸しない担体の場合で担体サイズが非常に小さい等、
担体間の間隙が特に小さくなるときは充填密度を緩やか
にし、間隙への培養液の拡散速度を増加することが好ま
しい。この場合、充填部の両端にフィルターを設けるな
ど担体の流出を防止する方策をとることが好ましい。
The method of filling the tube with the carrier is as follows.
Any method and packing density is possible unless the tube is filled with the tube axis vertical, but in the case of a carrier that does not impregnate liquid inside, the carrier size is very small, etc.
When the gap between the carriers is particularly small, it is preferable to lower the packing density and increase the diffusion rate of the culture solution into the gap. In this case, it is preferable to take measures to prevent the carrier from flowing out, such as providing filters at both ends of the filling section.

【0073】一方、内部に液体を含浸する担体の場合に
はチューブ断面を見たとき担体が密に充填され、間隙が
少なくなるような方法が望ましい。これは充填材が充填
されていない部分が水道になってそこを培養液が優先的
に通過し、担体内部を培養液が透過しないことを防止す
るためである。
On the other hand, in the case of a carrier impregnated with a liquid therein, it is desirable to adopt a method in which the carrier is densely packed and the gap is reduced when the cross section of the tube is viewed. This is to prevent the portion not filled with the filler from becoming a tap water and the culture solution passing therethrough preferentially, and preventing the culture solution from permeating the inside of the carrier.

【0074】担体の材質としては、培養する微生物の生
育にとって有害でなく、微生物を吸着して培養液中の微
生物濃度を高めるとともに、増殖した微生物が担体から
脱離しやすいものであることが必要である。また、担体
に吸着することによって微生物の増殖能や活性が増大す
るものであればなお望ましい。
The material of the carrier must be one that is not harmful to the growth of the microorganism to be cultured, that is capable of adsorbing the microorganism and increasing the concentration of the microorganism in the culture solution, and that allows the grown microorganism to be easily detached from the carrier. is there. Further, it is more desirable that the growth ability and activity of the microorganisms be increased by adsorption to the carrier.

【0075】担体のサイズとしては、チューブ内径以下
であれば良く、数十ミクロン以下では充填材間の間隙が
小さすぎ、培養液の透過が困難となるため望ましくな
い。
The size of the carrier may be smaller than the inner diameter of the tube. If the size is smaller than several tens of microns, the gap between the fillers is too small, which makes it difficult to transmit the culture solution.

【0076】内部に液体を含浸する担体に関しては、材
質が柔軟なものでチューブ内壁と担体もしくは担体間が
密着し、チューブと担体もしくは担体間の間隙をなくせ
るようであれば、担体内部への培養液の透過を十分に行
なわせることができるため、高い効果を期待できる。
As for the carrier impregnating the liquid inside, if the material is flexible and the inner wall of the tube and the carrier or the carrier are in close contact with each other and the gap between the tube and the carrier or the carrier can be eliminated, the inside of the carrier is impregnated. Since the permeation of the culture solution can be sufficiently performed, a high effect can be expected.

【0077】担体内部の孔隙の形状としては、担体内部
で閉塞しているようなものは不適当で、担体表面で開口
した孔隙が必ず他の複数の孔隙と連通していることが必
要である。孔隙径としては培養液の透過が容易で、微生
物の移動も困難とならない数十ミクロン以上が望まし
い。
The shape of the pores inside the carrier is inappropriate if it is closed inside the carrier, and it is necessary that the pores opened on the surface of the carrier always communicate with a plurality of other pores. . The pore size is desirably several tens of microns, which facilitates the passage of the culture solution and does not make the transfer of microorganisms difficult.

【0078】内部に液体を含浸しない担体の具体例とし
ては、アニオン交換樹脂、ガラスビーズ、アルミナビー
ズ、けい砂等が挙げられる。
Specific examples of the carrier having no liquid impregnated therein include anion exchange resin, glass beads, alumina beads, silica sand and the like.

【0079】内部に液体を含浸する担体としてはキトパ
ール(富士紡績社製)、ゼオライト、セルロース、テフロ
ン、多孔質ガラス、ポリウレタン等が挙げられる。
Examples of the carrier in which the liquid is impregnated include chitopearl (manufactured by Fuji Boseki Co., Ltd.), zeolite, cellulose, Teflon, porous glass, polyurethane and the like.

【0080】微生物の培養条件としては通常の培養装置
で培養する場合と特に異なるものではないが、培養され
る微生物の濃度が高くなるため、培養液中の栄養素の濃
度や培養液の供給速度、培養液中の酸素濃度を通常より
高くする等、微生物の培養状態等から変更を加えた方が
より効率よく培養できる可能性がある。
The conditions for culturing the microorganisms are not particularly different from those in the case of culturing in a usual culturing apparatus. However, since the concentration of the cultivated microorganisms is high, the concentration of nutrients in the culture solution, the supply speed of the culture solution, There is a possibility that the culture can be performed more efficiently by making changes from the culture state of the microorganism, such as making the oxygen concentration in the culture solution higher than usual.

【0081】また、好気的な培養の場合、培養に要する
酸素は曝気等によりあらかじめ培養液に酸素を溶解させ
ておいたり、培養槽の直前に曝気槽を設けたり、あるい
は培養槽に培養液の合間に空気等を供給することで対処
できる。特に担体を用いた場合には、通気する量が多く
なっても担体表面に培養液が付着しているため培養液が
通気速度と同じ速度で培養槽から排出されるのを防ぐこ
とができる。
In the case of aerobic cultivation, the oxygen required for cultivation is dissolved in the culture solution in advance by aeration or the like, an aeration tank is provided immediately before the culture tank, or the culture solution is added to the culture tank. By supplying air or the like in the interval between the above. In particular, when a carrier is used, the culture solution is prevented from being discharged from the culture tank at the same speed as the aeration speed because the culture solution adheres to the surface of the carrier even if the amount of aeration increases.

【0082】例えば、チューブ状のバイオリアクターの
一方の開口から前記培養液の所定量と気体の所定量とを
交互に導入する際に、気密性のある槽内に分解微生物を
保持する該微生物の培養液の液相と、該液相と接する気
相とを形成し、該液相内に該微生物の培養液と気体を更
に流入させ、該流入圧力によってこれら液相と気相の界
面付近に開口が位置する排出管から該微生物を含む培養
液と該気体を交互に流出させ、チューブ状のバイオリア
クターに導入する方法をとることができる。
For example, when a predetermined amount of the culture solution and a predetermined amount of the gas are alternately introduced from one opening of the tubular bioreactor, the decomposition microorganism is retained in an airtight tank. A liquid phase of the culture solution and a gas phase in contact with the liquid phase are formed, and the culture solution and gas of the microorganism are further flowed into the liquid phase. A method can be employed in which a culture solution containing the microorganism and the gas are alternately discharged from a discharge pipe where an opening is located, and are introduced into a tubular bioreactor.

【0083】培養槽のチューブに分岐管を設置する方法
としてはチューブの材質に適したものであればいかなる
方法でも構わないが、分岐管から培養液を排出する必要
のないときに分岐管へ培養液が移行するのを防ぐため、
培養槽と接続している部分の近傍にコックをつけておく
ことが望ましい。
As a method of installing a branch pipe in the tube of the culture tank, any method may be used as long as it is suitable for the material of the tube. To prevent liquid transfer,
It is desirable to attach a cock near the part connected to the culture tank.

【0084】また培養槽のチューブの端に新たにチュー
ブを継続してチューブ長を延長する場合も、チューブを
継続する方法としてはチューブの材質に適したものであ
ればいかなる方法でも構わない。
Also, when a new tube is continued at the end of the tube of the culture tank to extend the tube length, any method may be used as a method of continuing the tube as long as it is suitable for the material of the tube.

【0085】[0085]

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明する。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.

【0086】[実施例1] 液浸透性のない担体を用いた
チューブ状培養槽による連続培養 トリクロロエチレン分解菌である、シュードモナス・セ
パシア(Pseudomonascepacia)KK01株(通商産業省
工業技術院生命工学工業技術研究所、受託番号:FER
M BP-4235、受託日:平成4年3月11日)を用
いて液浸透性のない担体を充填したチューブ状培養槽に
よる連続培養を行なった。KK01株はトリクロロエチ
レンの分解酵素を発現するためにインデューサーが必要
であり、本実施例では増殖基質も兼ねてフェノールを用
いた。
[Example 1] Continuous culture in a tubular culture tank using a liquid impervious carrier Pseudomonas cepacia KK01 strain, a trichloroethylene-degrading bacterium (Biotechnological Research Institute, Ministry of International Trade and Industry, Ministry of International Trade and Industry) Place, accession number: FER
(MBP-4235, commission date: March 11, 1992), a continuous culture was carried out in a tubular culture tank filled with a carrier having no liquid permeability. The KK01 strain requires an inducer to express a trichlorethylene-degrading enzyme, and in this example, phenol was used also as a growth substrate.

【0087】KK01株を坂口フラスコ中のフェノール
200ppmとミネラルを含有したM9培地200mLに
接種し、23.5℃で24時間振とうして前培養を行な
った。この培養液を図10に示すような粒径0.6mm
に篩別したアニオン交換樹脂(アンバーライトIRA41
0、比重1.25)100gを担体102として充填した
チューブ状の培養槽101(PFA製、4mmΦ×36
700mm、貯留培養液量380mL)に注入し、一端か
ら培養液を10mL/hrで供給し、他端から培養液を排出
しながら23.5℃にて連続培養を行なった。その装置
の全体を図14に示す。
The KK01 strain was inoculated into 200 mL of an M9 medium containing 200 ppm of phenol and minerals in a Sakaguchi flask, and pre-cultured by shaking at 23.5 ° C. for 24 hours. This culture was used with a particle size of 0.6 mm as shown in FIG.
Anion exchange resin (Amberlite IRA41)
0, specific gravity 1.25) 100 g of a carrier 102 as a tube-shaped culture tank 101 (manufactured by PFA, 4 mmΦ × 36
The culture solution was injected into a culture medium (700 mm, stored culture volume: 380 mL), the culture solution was supplied at 10 mL / hr from one end, and continuous culture was performed at 23.5 ° C. while the culture solution was discharged from the other end. FIG. 14 shows the entire apparatus.

【0088】培養液3はフェノール1000ppmとミネ
ラルを含有したM9培地を用い、5Lのリザーバー11
に貯留し、ディフューザー16によって20mL/minで
バブリングした。
As the culture solution 3, an M9 medium containing 1000 ppm of phenol and minerals was used.
And bubbled with diffuser 16 at 20 mL / min.

【0089】3日間培養を継続し、馴致を行なった後、
排出された培養液を10mLサンプリングし、これを2
0mL容量のバイアル瓶に添加し、テフロンコーティン
グした栓で密閉した。これにバイアル瓶中の液相濃度が
約40ppmになるようにトリクロロエチレンのガス0.
5mLをシリンジで注入し、23.5℃で振とうした。
After culturing for 3 days and acclimatization,
10 mL of the discharged culture solution was sampled,
The solution was added to a vial having a volume of 0 mL and sealed with a Teflon-coated stopper. The trichlorethylene gas was added to the vial so that the liquid phase concentration in the vial became about 40 ppm.
5 mL was injected with a syringe and shaken at 23.5 ° C.

【0090】このバイアルの気相部分のトリクロロエチ
レン濃度をガスクロマトグラフィーによって経時的に測
定し、トリクロロエチレンの減少速度からトリクロロエ
チレンの分解初速度を求めた。また培養液中の残留フェ
ノール濃度をアミノアンチピリン法によって測定した。
The concentration of trichlorethylene in the gas phase of the vial was measured over time by gas chromatography, and the initial rate of decomposition of trichlorethylene was determined from the rate of decrease of trichlorethylene. The concentration of residual phenol in the culture was measured by the aminoantipyrine method.

【0091】さらに培養液供給速度を20、30、4
0、50、60、70mL/hrに段階的に増やし、各々3
〜4日間の馴致後に以上の工程を同様に行ない、各培養
液供給速度でのトリクロロエチレン分解初速度と培養液
中の残留フェノール濃度を求めた。
Further, the culture solution supply speed was set to 20, 30, 4
Increase gradually to 0, 50, 60, 70 mL / hr, 3 for each
After acclimatization for 44 days, the above steps were performed in the same manner to determine the initial decomposition rate of trichloroethylene and the concentration of residual phenol in the culture at each culture solution supply rate.

【0092】以上の結果を図1、2に示す。The above results are shown in FIGS.

【0093】[比較例1-1]KK01株を実施例1と同
様に前培養し、培養液を図15に示す気泡塔式攪拌型の
培養槽41(46mmΦ×400mm、貯留培養液38
0mL)に注入した。培養槽には円筒形の籠140(内径
30mm、メッシュ孔径0.5mm)を中央に設置し、実
施例1と同じ担体100gを充填した。
[Comparative Example 1-1] The KK01 strain was pre-cultured in the same manner as in Example 1, and the culture solution was used in a bubble column type stirring type culture tank 41 (46 mmΦ × 400 mm, stored culture solution 38) shown in FIG.
0 mL). A cylindrical basket 140 (inner diameter 30 mm, mesh hole diameter 0.5 mm) was installed at the center of the culture tank, and was filled with 100 g of the same carrier as in Example 1.

【0094】培養槽の下部からフェノール1000ppm
とミネラルを含有したM9培地を10mL/hrで供給し、
ディフューザーによって20mL/minでバブリングし、
培養液の上面から培養液を排出して23.5℃にて連続
培養を行なった。
[0094] From the lower part of the culture tank,
And M9 medium containing minerals at 10 mL / hr,
Bubble with diffuser at 20mL / min,
The culture solution was discharged from the upper surface of the culture solution and continuously cultured at 23.5 ° C.

【0095】3日間培養を継続し、馴致を行なった後、
実施例1と同様の方法でトリクロロエチレンの分解初速
度を求めた。また培養液中の残留フェノール濃度をアミ
ノアンチピリン法によって測定した。
After culturing for 3 days and acclimatization,
The initial decomposition rate of trichlorethylene was determined in the same manner as in Example 1. The concentration of residual phenol in the culture was measured by the aminoantipyrine method.

【0096】さらに培養液供給速度を15、20、2
5、30、35mL/hrに段階的に増やし、各々3〜4日
間の馴致後に以上の工程を同様に行ない、各培養液供給
速度でのトリクロロエチレン分解初速度と培養液中の残
留フェノール濃度を求めた。
Further, the culture solution supply rate was set to 15, 20, 2
After gradually adjusting to 3, 30, and 35 mL / hr, the above steps were similarly performed after acclimation for 3 to 4 days, and the initial rate of trichloroethylene decomposition and the concentration of residual phenol in the culture solution at each culture solution supply rate were determined. Was.

【0097】以上の測定結果を図1、2に示す。The above measurement results are shown in FIGS.

【0098】[比較例1-2]KK01株を実施例1と同
様に前培養し、培養液を実施例1と同じ担体100gを
充填した図16に示す固定層型の培養槽51(46mm
Φ×400mm、貯留培養液380mL)に注入した。培
養槽の下部から培養液を10mL/hrで供給し、培養液の
上面から培養液を排出して23.5℃にて連続培養を行
なった。培養液はフェノール1000ppmとミネラルを
含有したM9培地を用い、5Lのリザーバーに貯留し、
ディフューザーによって20mL/minでバブリングし
た。
[Comparative Example 1-2] The KK01 strain was pre-cultured in the same manner as in Example 1, and the culture solution was filled with 100 g of the same carrier as in Example 1;
Φ × 400 mm, 380 mL of a stored culture solution). A culture solution was supplied at a rate of 10 mL / hr from the lower portion of the culture tank, the culture solution was discharged from the upper surface of the culture solution, and continuous culture was performed at 23.5 ° C. The culture solution was stored in a 5 L reservoir using an M9 medium containing phenol 1000 ppm and minerals.
Bubbling was performed with a diffuser at 20 mL / min.

【0099】3日間培養を継続し、馴致を行なった後、
実施例1と同様の方法でトリクロロエチレンの分解初速
度を求めた。また培養液中の残留フェノール濃度をアミ
ノアンチピリン法によって測定した。
After continuing the culture for 3 days and performing the adaptation,
The initial decomposition rate of trichlorethylene was determined in the same manner as in Example 1. The concentration of residual phenol in the culture was measured by the aminoantipyrine method.

【0100】さらに培養液供給速度を15、20、2
5、30、35mL/hrに段階的に増やし、各々3〜4日
間の馴致後に以上の工程を同様に行ない、各培養液供給
速度でのトリクロロエチレン分解初速度と培養液中の残
留フェノール濃度を求めた。
Further, the culture solution supply speed was set to 15, 20, 2
After gradually adjusting to 3, 30, and 35 mL / hr, the above steps were similarly performed after acclimation for 3 to 4 days, and the initial rate of trichloroethylene decomposition and the concentration of residual phenol in the culture solution at each culture solution supply rate were determined. Was.

【0101】以上の測定結果を図1、2に示す。The above measurement results are shown in FIGS.

【0102】実施例1では培養液供給量を増加してもト
リクロロエチレン分解初速度が高く、比較例1-1、1-
2と比べ同じ貯留培養液量でも生産できる培養液量が高
く、培養効率の高い培養槽であることがわかる。
In Example 1, even if the supply amount of the culture solution was increased, the initial rate of decomposition of trichlorethylene was high, and Comparative Examples 1-1 and 1-
As compared with 2, the amount of culture solution that can be produced even with the same amount of stored culture solution is high, indicating that the culture tank has a high culture efficiency.

【0103】[実施例2] 液浸透性のある担体を用いた
チューブ状培養槽による連続培養 トリクロロエチレン分解菌にJ1株(通商産業省工業技術
院生命工学工業技術研究所、受託番号:FERM BP-
5102、受託日:平成6年5月25日)、インデューサ
ー兼増殖基質にフェノール、担体に液浸透性のあるポリ
ウレタン24g、チューブ状の培養槽にPFA製、4m
mΦ×38300mm、貯留培養液量380mLをそれ
ぞれ用い、培養液供給速度を10、15、20、25、
30、35、40mL/hrにした他は実施例1と同様に行
ない、トリクロロエチレン分解初速度と培養液中の残留
フェノール濃度を求めた。
[Example 2] Continuous culture in a tubular culture tank using a liquid-permeable carrier The trichloroethylene-degrading bacterium was used as the J1 strain (Biotech Industrial Research Institute, Ministry of International Trade and Industry, accession number: FERM BP-
5102, Contract date: May 25, 1994), phenol as an inducer / proliferation substrate, 24 g of liquid-permeable polyurethane as a carrier, PFA in a tubular culture tank, 4 m
mΦ × 38300 mm, and using 380 mL of the stored culture solution, the culture solution supply speed was 10, 15, 20, 25,
The same procedure as in Example 1 was performed except that the flow rate was changed to 30, 35, and 40 mL / hr, and the initial rate of decomposition of trichlorethylene and the concentration of residual phenol in the culture solution were determined.

【0104】結果を図3、4に示す。The results are shown in FIGS.

【0105】[比較例2-1]トリクロロエチレン分解菌
に前記J1株、インデューサー兼増殖基質にフェノー
ル、担体に液浸透性のあるポリウレタン24gをそれぞ
れ用い、担体の比重が小さいため担体を入れる籠を使用
しなかった他は比較例1-1と同様に行ない、トリクロ
ロエチレン分解初速度と培養液中の残留フェノール濃度
を求めた。
[Comparative Example 2-1] The J1 strain was used as a trichloroethylene-degrading bacterium, phenol was used as an inducer / growth substrate, and 24 g of a liquid-permeable polyurethane was used as a carrier. The same procedure as in Comparative Example 1-1 was carried out except that it was not used, and the initial decomposition rate of trichloroethylene and the concentration of residual phenol in the culture solution were determined.

【0106】結果を図3、4に示す。The results are shown in FIGS.

【0107】[比較例2-2]トリクロロエチレン分解菌
に前記J1株、インデューサー兼増殖基質にフェノー
ル、担体に液浸透性のあるポリウレタン24gをそれぞ
れ用いた他は比較例1-2と同様に行ない、トリクロロ
エチレン分解初速度と培養液中の残留フェノール濃度を
求めた。
[Comparative Example 2-2] The same procedure as in Comparative Example 1-2 was carried out except that the J1 strain was used as a trichloroethylene-decomposing bacterium, phenol was used as an inducer and growth substrate, and 24 g of a liquid-permeable polyurethane was used as a carrier. , The initial rate of decomposition of trichlorethylene and the concentration of residual phenol in the culture solution were determined.

【0108】結果を図3、4に示す。The results are shown in FIGS.

【0109】実施例2では培養液供給量を増加してもト
リクロロエチレン分解初速度が高く、比較例2-1、2-
2と比べ同じ貯留培養液量でも生産できる培養液量が高
く、培養効率の高い培養槽であることがわかる。
In Example 2, even if the supply amount of the culture solution was increased, the initial rate of decomposition of trichlorethylene was high, and Comparative Examples 2-1 and 2-
As compared with 2, the amount of culture solution that can be produced even with the same amount of stored culture solution is high, indicating that the culture tank has a high culture efficiency.

【0110】[実施例3] 分岐管及び延長チューブから
培養液を回収するチューブ状培養槽による連続培養 基質による競合阻害が生じる場合において、培養条件の
変化によって残留する基質濃度が変化した場合を想定
し、培養液中の基質濃度を変化させることで残留する基
質濃度の変化を模擬的に引き起こした実験を行なった。
[Example 3] Continuous culture in a tubular culture tank for recovering a culture solution from a branch tube and an extension tube In a case where competition is inhibited by a substrate, it is assumed that the concentration of the remaining substrate changes due to a change in culture conditions. Then, an experiment was conducted in which a change in the concentration of the remaining substrate was simulated by changing the concentration of the substrate in the culture solution.

【0111】実施例1と同様に前培養したKK01株の
培養液を5000mm間隔に分岐管を有するチューブ状
の培養槽(4mmΦ×30000mm、貯留培養液量3
60mL)に注入し、一端から培養液を20mL/hrで供給
し、他端から培養液を排出しながら23.5℃にて連続
培養を行なった。培養液はフェノール800ppmとミネ
ラルを含有したM9培地を用い、5Lのリザーバーに貯
留し、ディフューザーによって20mL/minでバブリン
グした。
A culture solution of the KK01 strain, which had been pre-cultured in the same manner as in Example 1, was fed into a tube-shaped culture tank having branch pipes at 5000 mm intervals (4 mmΦ × 30000 mm, stored culture solution volume of 3).
60 mL), a culture was supplied at 20 mL / hr from one end, and continuous culture was performed at 23.5 ° C. while discharging the culture from the other end. The culture solution was stored in a 5 L reservoir using an M9 medium containing 800 ppm of phenol and minerals, and bubbled at 20 mL / min with a diffuser.

【0112】培地の成分は以下に示した通りである。The components of the medium are as shown below.

【0113】3日間培養を継続し、馴致を行なった後、
培養槽の途中に設置した各分岐管及びチューブ端から排
出される培養液をサンプリングした。またさらに同様の
分岐管を有する同様のチューブを培養液を排出している
端に継続し、各分岐管及び新しいチューブ端から排出さ
れる培養液をサンプリングした。そして実施例1と同様
に各培養液のトリクロロエチレン分解初速度を測定し、
最も高い分解初速度を求めた。またその培養液中の残留
フェノール濃度をアミノアンチピリン法によって測定し
た。
After culturing for 3 days and acclimatization,
The culture solution discharged from each branch pipe and tube end placed in the middle of the culture tank was sampled. Further, a similar tube having a similar branch tube was continued to the end where the culture solution was discharged, and the culture solution discharged from each branch tube and a new tube end was sampled. Then, the initial rate of trichlorethylene decomposition of each culture solution was measured in the same manner as in Example 1,
The highest decomposition initial rate was determined. The residual phenol concentration in the culture was measured by the aminoantipyrine method.

【0114】さらに培養液中のフェノール濃度を90
0、1000、1100、1200、1300ppmに段
階的に増やし、各々3〜4日間の馴致後に以上の工程を
同様に行ない、各フェノール濃度での最高のトリクロロ
エチレン分解初速度と培養液中の残留フェノール濃度を
求めた。
Furthermore, the phenol concentration in the culture was adjusted to 90
0, 1000, 1100, 1200, and 1300 ppm, and the above steps were repeated after acclimation for 3 to 4 days. The highest initial trichloroethylene decomposition rate at each phenol concentration and the residual phenol concentration in the culture solution I asked.

【0115】以上の結果を図5、6に示す。The above results are shown in FIGS.

【0116】[比較例3]分岐管のないチューブ状の培養
槽(4mmΦ×30000mm、貯留培養液量360m
L)を用い、チューブの延長を行なわなかった他は実施例
3と同様に行ない、各フェノール濃度でのトリクロロエ
チレン分解初速度と培養液中の残留フェノール濃度を求
めた。
[Comparative Example 3] A tube-shaped culture tank without branch pipe (4 mmΦ × 30000 mm, stored culture liquid amount 360 m)
L) was carried out in the same manner as in Example 3 except that the tube was not extended, and the initial rate of trichlorethylene decomposition at each phenol concentration and the residual phenol concentration in the culture solution were determined.

【0117】以上の測定結果を図5、6に示す。The above measurement results are shown in FIGS.

【0118】実施例3では培養条件の変化が起こって培
養液中に残留するフェノール濃度が高くなった場合でも
チューブを延長することで滞留時間を延長し、フェノー
ルによる競合阻害を防止することができた。また培養液
中に残留するフェノール濃度が低くなった場合には分岐
管から培養液を収穫することで最も分解活性の高くなる
滞留時間の培養液を収穫することができた。
In Example 3, even when the culture conditions were changed and the phenol concentration remaining in the culture solution was increased, the residence time was extended by extending the tube, and the inhibition of competition by phenol could be prevented. Was. When the concentration of phenol remaining in the culture solution became low, the culture solution having the highest residence time could be harvested by harvesting the culture solution from the branch tube.

【0119】[実施例4] 分岐管から培養液を添加する
チューブ状培養槽による連続培養 基質阻害が生じる場合において培養全工程で添加する基
質量を増やす実験を分岐管を有するチューブ状培養槽を
用いて行なった。
[Example 4] Continuous culture in a tubular culture tank in which a culture solution is added from a branch tube In a case where substrate inhibition occurs, an experiment to increase the base mass to be added in all the culturing steps was performed using a tubular culture tank having a branch tube. Was performed using

【0120】実施例1と同様に前培養したKK01株の
培養液をちょうど中央部分に分岐管を有するチューブ状
の培養槽(4mmΦ×30000mm、貯留培養液量3
60mL)に注入し、一端からフェノール800ppmとミ
ネラルを含有したM9培地を15mL/hrで供給し、また
分岐管からも同じ培養液を5mL/hrで供給し、他端から
培養液を排出しながら23.5℃にて連続培養を行なっ
た。培養液は5Lのリザーバーに貯留し、ディフューザ
ーによって20mL/minでバブリングした。
A culture solution of the KK01 strain, which had been pre-cultured in the same manner as in Example 1, was placed in a tube-shaped culture tank having a branch tube at the center part (4 mmΦ × 30000 mm, stored culture solution volume of 3).
60 ml), and supply M9 medium containing phenol (800 ppm) and minerals at 15 ml / hr from one end, and supply the same culture solution at 5 ml / hr from the branch tube, and discharge the culture solution from the other end. Continuous culture was performed at 23.5 ° C. The culture was stored in a 5 L reservoir and bubbled at 20 mL / min with a diffuser.

【0121】3日間培養を継続し、馴致を行なった後、
排出された培養液を10mLサンプリングし、これを2
0mL容量のバイアル瓶に添加し、テフロンコーティン
グした栓で密閉した。これにバイアル瓶中の液相濃度が
約40ppmになるようにトリクロロエチレンのガス0.
5mLをシリンジで注入し、23.5℃で振とうした。こ
のバイアルの気相部分のトリクロロエチレン濃度をガス
クロマトグラフィーによって経時的に測定し、トリクロ
ロエチレンの減少速度からトリクロロエチレンの分解初
速度を求めた。また培養液中の残留フェノール濃度をア
ミノアンチピリン法によって測定した。
After culturing for 3 days and acclimatization,
10 mL of the discharged culture solution was sampled,
The solution was added to a vial having a volume of 0 mL and sealed with a Teflon-coated stopper. The trichlorethylene gas was added to the vial so that the liquid phase concentration in the vial became about 40 ppm.
5 mL was injected with a syringe and shaken at 23.5 ° C. The concentration of trichlorethylene in the gas phase portion of this vial was measured over time by gas chromatography, and the initial rate of decomposition of trichlorethylene was determined from the rate of decrease of trichlorethylene. The concentration of residual phenol in the culture was measured by the aminoantipyrine method.

【0122】さらに培養液中のフェノール濃度を90
0、1000、1100、1200、1300ppmに段
階的に増やし、各々3〜4日間の馴致後に以上の工程を
同様に行ない、各フェノール濃度での最高のトリクロロ
エチレン分解初速度と培養液中の残留フェノール濃度を
求めた。
Further, the phenol concentration in the culture was adjusted to 90
0, 1000, 1100, 1200, and 1300 ppm, and the above steps were repeated after acclimation for 3 to 4 days. The highest initial trichloroethylene decomposition rate at each phenol concentration and the residual phenol concentration in the culture solution I asked.

【0123】以上の結果を図7、8に示す。The above results are shown in FIGS.

【0124】[比較例4]比較例3と同じ実験であるた
め、比較例3のトリクロロエチレン分解初速度と培養液
中の残留フェノール濃度のデータを用いた。
[Comparative Example 4] Since the experiment was the same as that of Comparative Example 3, data on the initial decomposition rate of trichloroethylene and the concentration of residual phenol in the culture solution of Comparative Example 3 were used.

【0125】以上の結果を図7、8に示す。The above results are shown in FIGS.

【0126】実施例4と比較例4では培養全工程におい
て与えたフェノール量は同じであるが、実施例4では基
質であるフェノールを培養液の滞留時間に差をつけて2
個所から供給したため培養液中のフェノール濃度を上昇
しても残留フェノール濃度の上昇は抑えられ、基質阻害
が生じにくくなることがわかる。
In Example 4 and Comparative Example 4, the amount of phenol provided in all the culturing steps was the same, but in Example 4, phenol as a substrate was used with a difference in the residence time of the culture solution.
It can be seen that, even when the phenol concentration in the culture solution was increased, the increase in the residual phenol concentration was suppressed, and substrate inhibition was unlikely to occur because the phenol concentration in the culture solution was increased.

【0127】[0127]

【発明の効果】本発明のチューブ状培養槽により、比重
の大きい担体や粒径が小さい担体を有効に使用すること
ができる。また多孔質担体の孔隙内部表面も有効に利用
できるため、培養液中の担体の有効表面積を大きくする
ことができ、連続培養の効率を向上することが可能とな
る。
According to the present invention, a carrier having a large specific gravity or a carrier having a small particle size can be effectively used. In addition, since the inner surface of the pores of the porous carrier can be effectively used, the effective surface area of the carrier in the culture solution can be increased, and the efficiency of continuous culture can be improved.

【0128】また、連続培養、特に有機塩素化合物分解
微生物をインデューサーを用いて連続培養する場合にお
いて基質阻害や競合阻害を防止し、活性の高い状態の微
生物培養液を選択的に収穫することが可能となる。
Further, in continuous culture, in particular, in the case of continuously culturing organochlorine-decomposing microorganisms using an inducer, it is possible to prevent substrate inhibition or competition inhibition and selectively harvest a microorganism culture solution having a high activity. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】液浸透性のない担体を用いた場合の、培養液供
給速度とトリクロロエチレン分解初速度との関係を培養
槽の形態ごとに比較して示したグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the culture solution supply rate and the initial decomposition rate of trichlorethylene for each type of culture tank when a carrier having no liquid permeability is used.

【図2】液浸透性のない担体を用いた場合の、培養液供
給速度と培養液中の残留フェノール濃度との関係を培養
槽の形態ごとに比較して示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the culture solution supply rate and the concentration of residual phenol in the culture solution in the case of using a carrier having no liquid permeability, for each type of culture tank.

【図3】液浸透性のある担体を用いた場合の、培養液供
給速度とトリクロロエチレン分解初速度との関係を培養
槽の形態ごとに比較して示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a culture solution supply rate and a trichloroethylene decomposition initial rate in the case of using a liquid-permeable carrier, for each type of culture tank.

【図4】液浸透性のある担体を用いた場合の、培養液供
給速度と培養液中の残留フェノール濃度との関係を培養
槽の形態ごとに比較して示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the culture solution supply rate and the concentration of residual phenol in the culture solution in the case of using a liquid-permeable carrier for each type of culture tank.

【図5】分岐管及び延長チューブから培養液を回収する
チューブ状培養槽における、供給培養液中のフェノール
濃度とトリクロロエチレン分解初速度との関係を、回収
を行なわない場合と比較して示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the phenol concentration in the feed culture solution and the initial rate of trichlorethylene decomposition in a tubular culture tank for collecting the culture solution from the branch tube and the extension tube, in comparison with the case where no collection is performed. It is.

【図6】分岐管及び延長チューブから培養液を回収する
チューブ状培養槽における、供給培養液中のフェノール
濃度と残留フェノール濃度との関係を、回収を行なわな
い場合と比較して示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the phenol concentration and the residual phenol concentration in a feed culture solution in a tubular culture tank for collecting a culture solution from a branch pipe and an extension tube in comparison with a case where no recovery is performed. is there.

【図7】分岐管から培養液を添加するチューブ状培養槽
における、供給培養液中のフェノール濃度とトリクロロ
エチレン分解初速度との関係を、添加を行なわない場合
と比較して示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the phenol concentration in the feed culture solution and the initial rate of trichlorethylene decomposition in a tubular culture tank to which the culture solution is added from the branch tube, in comparison with the case where no addition is performed.

【図8】分岐管から培養液を添加するチューブ状培養槽
における、供給培養液中のフェノール濃度と残留フェノ
ール濃度との関係を、添加を行なわない場合と比較して
示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a phenol concentration and a residual phenol concentration in a feed culture solution in a tubular culture tank to which a culture solution is added from a branch tube, in comparison with a case where addition is not performed.

【図9】担体を充填しない場合のチューブ状培養槽を示
した図である。
FIG. 9 is a view showing a tubular culture tank when no carrier is filled.

【図10】液浸透性のない担体を充填した場合のチュー
ブ状培養槽を示した図である。
FIG. 10 is a view showing a tubular culture tank in which a carrier having no liquid permeability is filled.

【図11】液浸透性のある担体を充填した場合のチュー
ブ状培養槽を示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a tubular culture tank in which a liquid-permeable carrier is filled.

【図12】液浸透性のある担体の構造図である。FIG. 12 is a structural view of a liquid-permeable carrier.

【図13】チューブ状培養槽に分岐管及び延長チューブ
が取り付けられた場合の図である。
FIG. 13 is a view showing a case where a branch pipe and an extension tube are attached to a tubular culture tank.

【図14】実施例1及び2の装置全体図である。FIG. 14 is an overall view of an apparatus according to the first and second embodiments.

【図15】比較例1-1の装置全体図(気泡塔式攪拌槽型
培養槽使用の場合)である。
FIG. 15 is an overall view of the apparatus of Comparative Example 1-1 (when a bubble column type stirred tank type culture tank is used).

【図16】比較例1-2の装置全体図(固定層型培養槽使
用の場合)である。
FIG. 16 is an overall view of the apparatus of Comparative Example 1-2 (in the case of using a fixed-layer type culture tank).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3:培養液(供給) 10:ポンプ・モーター 11:リザーバー 12、22:培養液 14:空気 15:排気 16、26:ディフューザー 17:気泡 18、38:排出管 19、39:排出管開口部 35:排気 41:気泡塔式攪拌槽型培養槽 51:固定層型培養槽 53:担体 101:チューブ状培養槽 102:非多孔性担体 103:培養液(流入) 104:培養液(内部流動) 105:培養液(流出) 111:多孔性担体 112:担体表面 113:孔隙 114:担体内部 115:孔隙表面 121:分岐管 131:(延長)チューブ 132:チューブ状培養槽末端(延長接続部) 3: Culture solution (supply) 10: Pump / motor 11: Reservoir 12, 22: Culture solution 14: Air 15: Exhaust 16, 26: Diffuser 17: Bubbles 18, 38: Discharge pipe 19, 39: Discharge pipe opening 35 : Exhaust 41: Bubble tower type stirred tank type culture tank 51: Fixed bed type culture tank 53: Carrier 101: Tubular culture tank 102: Non-porous carrier 103: Culture medium (inflow) 104: Culture medium (internal flow) 105 : Culture solution (outflow) 111: porous carrier 112: carrier surface 113: pore 114: inside carrier 115: pore surface 121: branch tube 131: (extension) tube 132: end of tubular culture tank (extension connection)

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 培養液が連続的に一端から供給され、他
端から排出されるチューブ状の培養槽で微生物を培養す
ることを特徴とする微生物の連続培養方法。
1. A method for continuously culturing microorganisms, comprising culturing microorganisms in a tube-shaped culture tank in which a culture solution is continuously supplied from one end and discharged from the other end.
【請求項2】 該培養槽に担体が充填されている請求項
1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the culture tank is filled with a carrier.
【請求項3】 該培養槽中への担体の充填密度を任意に
調整する請求項2記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the packing density of the carrier in the culture tank is arbitrarily adjusted.
【請求項4】 該担体の粒径が0.6mm以下である請
求項2〜3記載の方法。
4. The method according to claim 2, wherein the carrier has a particle size of 0.6 mm or less.
【請求項5】 該担体の比重が培養液より大きい請求項
2〜4記載の方法。
5. The method according to claim 2, wherein the specific gravity of the carrier is higher than the culture solution.
【請求項6】 該担体の少なくとも内部が多孔質でその
内部に液体を含浸でき、該担体の表面で開口した孔隙が
その内部の孔隙と連通している請求項2〜4記載の方
法。
6. The method according to claim 2, wherein at least the inside of the carrier is porous and can be impregnated with a liquid therein, and the pores opened on the surface of the carrier communicate with the pores inside the carrier.
【請求項7】 チューブ状の培養槽の両端以外に該培養
槽内と外部とを連通し得る分岐管を一本以上設置する請
求項1〜6記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein one or more branch pipes capable of communicating between the inside of the culture tank and the outside are provided in addition to both ends of the tubular culture tank.
【請求項8】 該培養槽の培養液の排出端に延長チュー
ブを継続することで、培養を行なうチューブ長を任意に
延長可能とした請求項1〜7記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the length of the tube for culturing can be arbitrarily extended by continuing the extension tube at the discharge end of the culture solution in the culture tank.
【請求項9】 該延長チューブに該延長チューブの内部
と外部とを連通し得る分岐管が一本以上設置されている
請求項8記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein the extension tube is provided with one or more branch pipes capable of communicating the inside and the outside of the extension tube.
【請求項10】 該分岐管から培養液を供給することで
該チューブ内の培養液中の基質を一定濃度以下に抑え、
基質阻害を起こすこと無しに培養全工程において添加す
る基質量を増加させる請求項7または9記載の方法。
10. Supplying a culture solution from the branch tube suppresses the substrate in the culture solution in the tube to a certain concentration or less,
10. The method according to claim 7 or 9, wherein the amount of substrate added in all the culture steps is increased without causing substrate inhibition.
【請求項11】 該分岐管から培養液を排出回収するこ
とで培養液の滞留時間を制御する請求項7または9記載
の方法。
11. The method according to claim 7, wherein the residence time of the culture solution is controlled by discharging and collecting the culture solution from the branch pipe.
【請求項12】 該チューブの長さによって培養液の滞
留時間を制御する請求項8〜9記載の方法。
12. The method according to claim 8, wherein the residence time of the culture solution is controlled by the length of the tube.
【請求項13】 該培養槽によってインデューサーを用
いた有機塩素化合物分解微生物の連続培養を行なう請求
項1〜12記載の方法。
13. The method according to claim 1, wherein continuous culture of an organochlorine compound-degrading microorganism is performed by using the inducer in the culture tank.
【請求項14】 該分岐管から培養液を排出回収するこ
とで該排出回収された培養液中の残留基質濃度を制御す
る請求項13記載の方法。
14. The method according to claim 13, wherein the concentration of the residual substrate in the discharged and recovered culture is controlled by discharging and recovering the culture from the branch pipe.
【請求項15】 該チューブの長さによって該排出回収
された培養液中の残留基質濃度を制御する請求項13記
載の方法。
15. The method according to claim 13, wherein the concentration of the residual substrate in the discharged and collected culture solution is controlled by the length of the tube.
【請求項16】 該残留基質濃度が微生物に対して競合
阻害を起こさない濃度である請求項14または15記載
の方法。
16. The method according to claim 14, wherein the concentration of the residual substrate is a concentration that does not cause competitive inhibition of the microorganism.
【請求項17】 該分岐管から培養液を排出回収するこ
とで該排出回収された培養液中の残留インデューサー濃
度を有機塩素化合物の分解にとって好適な濃度に制御す
る請求項13記載の方法。
17. The method according to claim 13, wherein the concentration of the residual inducer in the discharged and collected culture solution is controlled to a concentration suitable for decomposing the organochlorine compound by discharging and collecting the culture solution from the branch pipe.
【請求項18】 該培養槽の培養液排出端からチューブ
を継続することでチューブ長を延長し、それによって排
出回収された培養液中の残留インデューサー濃度を有機
塩素化合物の分解にとって好適な濃度に制御する請求項
13記載の方法。
18. The length of the tube is extended by continuing the tube from the culture solution discharge end of the culture tank, whereby the concentration of the residual inducer in the culture solution discharged and recovered is adjusted to a concentration suitable for the decomposition of the organochlorine compound. 14. The method according to claim 13, wherein the control is performed.
【請求項19】 該残留インデューサー濃度が有機塩素
化合物分解微生物による有機塩素化合物分解に対して競
合阻害を起こさない濃度である請求項17〜18記載の
方法。
19. The method according to claim 17, wherein said residual inducer concentration is a concentration that does not cause competitive inhibition of organochlorine compound decomposing microorganisms.
【請求項20】 該分岐管から培養液をモニタリングす
る請求項7または9記載の方法。
20. The method according to claim 7, wherein the culture solution is monitored from the branch tube.
【請求項21】 該分岐管から培養液をモニタリングす
ることで培養液を供給する分岐管を決定する請求項10
記載の方法。
21. A branch tube for supplying a culture solution by monitoring the culture solution from the branch tube.
The described method.
【請求項22】 該分岐管から培養液をモニタリングす
ることで培養液を回収する分岐管を決定する請求項11
〜19記載の方法。
22. A branch tube for collecting a culture solution by monitoring the culture solution from the branch tube.
20. The method of any one of claims 19 to 19.
【請求項23】 微生物を培養する手段としてチューブ
状の培養槽を有し、該培養槽が培養液を連続的に一端か
ら供給する手段と、他端から排出する手段とを有するこ
とを特徴とする微生物の連続培養装置。
23. A method for culturing microorganisms, comprising a tubular culture tank, wherein the culture tank has means for continuously supplying a culture solution from one end and means for discharging the culture liquid from the other end. Continuous culture equipment for microorganisms.
【請求項24】 該培養槽に担体が充填されている請求
項23記載の装置。
24. The apparatus according to claim 23, wherein the culture tank is filled with a carrier.
【請求項25】 該培養槽の両端以外に該培養槽の内部
と外部とを連通可能とする分岐管が一本以上設置される
請求項23〜24記載の装置。
25. The apparatus according to claim 23, wherein one or more branch pipes that allow communication between the inside and the outside of the culture tank are provided in addition to both ends of the culture tank.
【請求項26】 該培養槽の培養液排出端に延長チュー
ブの接続部を有する請求項23〜25記載の装置。
26. The apparatus according to claim 23, further comprising a connection portion of an extension tube at a culture solution discharge end of said culture tank.
【請求項27】 該延長チューブがその内部と外部とを
連通可能な分岐管の一本以上を有する請求項26記載の
装置。
27. The apparatus according to claim 26, wherein the extension tube has one or more branch pipes that can communicate between the inside and the outside.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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