JPH0368670B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0368670B2 JPH0368670B2 JP24552983A JP24552983A JPH0368670B2 JP H0368670 B2 JPH0368670 B2 JP H0368670B2 JP 24552983 A JP24552983 A JP 24552983A JP 24552983 A JP24552983 A JP 24552983A JP H0368670 B2 JPH0368670 B2 JP H0368670B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- substrate
- value
- yeast
- culture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酵母の培養方法に関するものである。
一般に糖質を主炭素源とする酵母の通気培養に
おいては、例えばパン酵母の培養におけるように
基質を連続的あるいは間歇的に供給する方法が行
われている。基質の供給方法については、従来の
経験から、培養前に適当な供給速度を設定してお
き、それに基いて基質を供給していく方法がとら
れている。
おいては、例えばパン酵母の培養におけるように
基質を連続的あるいは間歇的に供給する方法が行
われている。基質の供給方法については、従来の
経験から、培養前に適当な供給速度を設定してお
き、それに基いて基質を供給していく方法がとら
れている。
しかしながら、糖質を基質として酵母を培養す
る場合、基質の供給量が過剰になると供給した糖
分はエタノールに変換される。これを好気的発酵
と称する。そのため供給した基質量に対しる酵母
菌体の生成収率（対糖収率）が低下する。また、
基質の供給量が不足すると酵母は基質飢餓の状態
になり、生産性が低下する。
る場合、基質の供給量が過剰になると供給した糖
分はエタノールに変換される。これを好気的発酵
と称する。そのため供給した基質量に対しる酵母
菌体の生成収率（対糖収率）が低下する。また、
基質の供給量が不足すると酵母は基質飢餓の状態
になり、生産性が低下する。
従つて酵母の培養では、好気的発酵によるエタ
ノールの生成を抑制しつつ、基質供給量を過不足
なく制御することが望ましい。
ノールの生成を抑制しつつ、基質供給量を過不足
なく制御することが望ましい。
近年、排ガス中の酸素濃度と炭酸ガス濃度を測
定し、消費された酸素量に対する生成した炭酸ガ
ス量のモル比（呼吸商＝RQ）を指標として基質
供給速度を制御する方法が提案された。
定し、消費された酸素量に対する生成した炭酸ガ
ス量のモル比（呼吸商＝RQ）を指標として基質
供給速度を制御する方法が提案された。
RQは単位菌体、単位時間あたりの炭酸ガス生
成量（QCO2）と酸素消費量（QO2）の比をとるこ
とにより求められる値であるから、直接菌体量を
求める必要がないという点が、オンライン計測制
御を行う上で有利である。しかしながら、炭酸ガ
ス発生速度（ICO2）、酸素消費速度（IO2）の絶対
値は菌体量および菌体の増殖速度によつて大きく
変動する。また、基質の要求量も菌体量および菌
体の増殖速度によつて大きく変動する。そのため
に、単なる基質添加のオン−オフ制御では、菌体
量の少ない場合には、基質の供給量に比べRQの
値が大きく振動し、菌体量が多くなれば基質の供
給不足を招くおそれがある。
成量（QCO2）と酸素消費量（QO2）の比をとるこ
とにより求められる値であるから、直接菌体量を
求める必要がないという点が、オンライン計測制
御を行う上で有利である。しかしながら、炭酸ガ
ス発生速度（ICO2）、酸素消費速度（IO2）の絶対
値は菌体量および菌体の増殖速度によつて大きく
変動する。また、基質の要求量も菌体量および菌
体の増殖速度によつて大きく変動する。そのため
に、単なる基質添加のオン−オフ制御では、菌体
量の少ない場合には、基質の供給量に比べRQの
値が大きく振動し、菌体量が多くなれば基質の供
給不足を招くおそれがある。
以上のようなことを防ぐためには、酵母の増殖
速度および菌体量に応じて基質の供給速度を上げ
てやることが望ましいといえる。
速度および菌体量に応じて基質の供給速度を上げ
てやることが望ましいといえる。
しかしながら、培養中の菌体量をオンラインで
推定することは、技術的に多くの問題があり、特
に菌体濃度が高くなつてくると困難である。その
ため種々のデータから菌体量を推定するという方
法が考えられる。一般に、微生物の増殖量を推定
する方法として、炭酸ガスの発生量や酸素の消費
量から計算する方法が行われているが、酵母の場
合、酸素呼吸による増殖の収率と、発酵による増
殖の収率が大きく違い、しかも通気撹拌条件下で
も、糖の供給量により呼吸と発酵が同時におこる
ので、単なる炭酸ガス発生量や酸素消費量のみで
は、菌体の増殖量を推定することができない。そ
こで、オンラインでの菌体量を迅速簡便かつ精度
よく推定する方法について検討した結果、酵母の
糖代謝の物質収支を考慮することにより、酵母菌
体の増殖収率をRQの函数として表わし、その値
を用い、流入基質量から酵母の増殖菌体量を推定
する方法を考案した。以下にその理論的根拠につ
いて述べる。
推定することは、技術的に多くの問題があり、特
に菌体濃度が高くなつてくると困難である。その
ため種々のデータから菌体量を推定するという方
法が考えられる。一般に、微生物の増殖量を推定
する方法として、炭酸ガスの発生量や酸素の消費
量から計算する方法が行われているが、酵母の場
合、酸素呼吸による増殖の収率と、発酵による増
殖の収率が大きく違い、しかも通気撹拌条件下で
も、糖の供給量により呼吸と発酵が同時におこる
ので、単なる炭酸ガス発生量や酸素消費量のみで
は、菌体の増殖量を推定することができない。そ
こで、オンラインでの菌体量を迅速簡便かつ精度
よく推定する方法について検討した結果、酵母の
糖代謝の物質収支を考慮することにより、酵母菌
体の増殖収率をRQの函数として表わし、その値
を用い、流入基質量から酵母の増殖菌体量を推定
する方法を考案した。以下にその理論的根拠につ
いて述べる。
酵母をグルコースを炭素源として好気的に培養
すると、一般にパスツール効果に基き酸素により
発酵が抑えられる。しかしながら、糖の摂取量が
多くなると酸素が存在しても発酵がおこる（この
現象をクラブトリー効果と呼び、この状態でおこ
るエタノール発酵を好気的発酵と称する）。
すると、一般にパスツール効果に基き酸素により
発酵が抑えられる。しかしながら、糖の摂取量が
多くなると酸素が存在しても発酵がおこる（この
現象をクラブトリー効果と呼び、この状態でおこ
るエタノール発酵を好気的発酵と称する）。
酵母が酸素呼吸のみで増殖しているときの物質
収支式は次のように表わされる。
収支式は次のように表わされる。
C6H12O6（グルコース）＋6O2→
6CO2＋6H2O＋38ATP …(1)
また、エタノール発酵のみで増殖している場合
の物質収支は次のように表わされる。
の物質収支は次のように表わされる。
C6H12O6（グルコース）→2CO2
＋2CH3CH2OH＋2ATP …(2)
ここで酸素呼吸によるCO2発生をQCO2（ox.）酸
素消費をQO2、発酵によるCO2発生をQCO2（Ferm.）
とすると、酸素呼吸のみの増殖の場合のRQの値
は次のようになる。
素消費をQO2、発酵によるCO2発生をQCO2（Ferm.）
とすると、酸素呼吸のみの増殖の場合のRQの値
は次のようになる。
RQ＝QCO2（ox.）／QO2＝１
発酵のみの増殖の場合のRQの値は次のように
なる。
なる。
RQ＝QCO2（Ferm.）／QO2＝∞（QO2＝０である
から） 呼吸と発酵が同時におこつている場合のRQ値
は次のようになる。
から） 呼吸と発酵が同時におこつている場合のRQ値
は次のようになる。
１＜RQ（＝QCO2（ox.）＋QCO2（Ferm.）／QO2
＝１＋QCO2(Fern.)／QO2）＜∞
呼吸による収率をYox.、発酵による収率を
YFerm.とすると(1)，(2)式より YFerm.Yox.／19 となる。
YFerm.とすると(1)，(2)式より YFerm.Yox.／19 となる。
ここで、呼吸と発酵が同時におこつている場合
の菌体の増殖収率をＹとすると Ｙ＝１×Yox.＋QCO2(Fern.)×３×YFern.／QO2／１＋QC
O2(Fern.)×３／QO2 ＝Yox.＋（RQ−１）×３×YFerm.／１＋（RQ−１）×
３ ＝（６／19＋３／19RQ）／3RQ−２・Yox.…(3) となる。一般にYox.0.5とされているので、こ
れを(3)式に代入すると、 Ｙ＝１／38・16＋3RQ／3RQ−２ ……(4) となる。
の菌体の増殖収率をＹとすると Ｙ＝１×Yox.＋QCO2(Fern.)×３×YFern.／QO2／１＋QC
O2(Fern.)×３／QO2 ＝Yox.＋（RQ−１）×３×YFerm.／１＋（RQ−１）×
３ ＝（６／19＋３／19RQ）／3RQ−２・Yox.…(3) となる。一般にYox.0.5とされているので、こ
れを(3)式に代入すると、 Ｙ＝１／38・16＋3RQ／3RQ−２ ……(4) となる。
この値に基いて菌体濃度を推定すると次のよう
になる。
になる。
Ｘ＝X0＋∫t p〔１／38・16＋3RQ／3RQ−２
｛FSR−(V+dV)S}/（Ｖ＋dV）〕dt ……(5)
ここでＸは時間ｔにおける菌体濃度〔ｇ／〕、
Xoは初発菌体濃度〔ｇ／〕、Ｆは基質添加の流
量〔／hr〕、SRは添加液の基準濃度〔ｇ／〕、
Ｓは槽内の残存基質濃度〔ｇ／〕、Ｖは最初の
培養液量〔〕、dVはｔ時間における液量の増加
量〔〕を表わす。
Xoは初発菌体濃度〔ｇ／〕、Ｆは基質添加の流
量〔／hr〕、SRは添加液の基準濃度〔ｇ／〕、
Ｓは槽内の残存基質濃度〔ｇ／〕、Ｖは最初の
培養液量〔〕、dVはｔ時間における液量の増加
量〔〕を表わす。
dV＝Fdt
となる。
実際の培養系においては、排ガス中の炭酸ガス
濃度および酸素濃度を測定し、その値からRQの
値を計算し、それが１の近辺（例えば1.0〜1.5、
好ましくは1.05〜1.10の範囲になるように、基質
の添加量を制御する。さらにRQの値と添加液の
流量から(5)式に基いて菌体濃度を計算し、その値
に基き、添加液の流量を変化させることができ
る。以上のことは、計算機により培養の計測制御
を行うことにより、容易に実行可能であり、計算
も簡単であるという利点を有する。
濃度および酸素濃度を測定し、その値からRQの
値を計算し、それが１の近辺（例えば1.0〜1.5、
好ましくは1.05〜1.10の範囲になるように、基質
の添加量を制御する。さらにRQの値と添加液の
流量から(5)式に基いて菌体濃度を計算し、その値
に基き、添加液の流量を変化させることができ
る。以上のことは、計算機により培養の計測制御
を行うことにより、容易に実行可能であり、計算
も簡単であるという利点を有する。
第１図は本発明の方法に従つた酵母の培養の制
御方法を示すフローチヤートである。図中は
O2およびCO2濃度値入力の工程を、はRQの値
の計算、は収率Ｙの値を計算、は菌体量Ｘの
値を計算する過程をそれぞれ示し、はポンプ停
止の工程を、はポンプ作動時間ｔ決定（ｔ＝
kX）の過程を、はポンプ作動の工程を示す。
御方法を示すフローチヤートである。図中は
O2およびCO2濃度値入力の工程を、はRQの値
の計算、は収率Ｙの値を計算、は菌体量Ｘの
値を計算する過程をそれぞれ示し、はポンプ停
止の工程を、はポンプ作動時間ｔ決定（ｔ＝
kX）の過程を、はポンプ作動の工程を示す。
以下実際の培養例を説明する。
実施例 １
菌体としてパン酵母（Saccharomyces
cerevisiae，IFO 2044）を用い、培地としてグル
コース（最初の仕込量）10ｇ／、硫酸アンモニ
ウム２ｇ／、リン酸カリウム１ｇ／、硫酸マ
グネシウム0.5ｇ／、塩化ナトリウム0.1ｇ／
、塩化カルシウム・２水塩0.1ｇ／に各種ビ
タミン、金属塩を溶解したものを用いた。
cerevisiae，IFO 2044）を用い、培地としてグル
コース（最初の仕込量）10ｇ／、硫酸アンモニ
ウム２ｇ／、リン酸カリウム１ｇ／、硫酸マ
グネシウム0.5ｇ／、塩化ナトリウム0.1ｇ／
、塩化カルシウム・２水塩0.1ｇ／に各種ビ
タミン、金属塩を溶解したものを用いた。
培養条件は、14容ジヤーフアーメンターを用
い、温度30℃、PH5.0に制御した。排ガスの分析
値からRQを計算し、この値が1.05以下となつた
とき基質添加ポンプを作動させ、1.10以上となつ
たとき停止させた。またRQの値と基質の添加速
度から菌体量を計算し、それに比例して基質の添
加速度（ポンプの作動時間）を上昇させた。
い、温度30℃、PH5.0に制御した。排ガスの分析
値からRQを計算し、この値が1.05以下となつた
とき基質添加ポンプを作動させ、1.10以上となつ
たとき停止させた。またRQの値と基質の添加速
度から菌体量を計算し、それに比例して基質の添
加速度（ポンプの作動時間）を上昇させた。
結果は培養110時間で菌体濃度47ｇ／、菌体
収率は0.48〔ｇ菌体／ｇグルコース〕であつた。
収率は0.48〔ｇ菌体／ｇグルコース〕であつた。
培養途中で培養液を採取し、濁度法により菌体
重量を測定したところ、RQ値に基いて推定した
値とよく一致した。
重量を測定したところ、RQ値に基いて推定した
値とよく一致した。
以上の培養において、計測、制御等はパーソナ
ルコンピユーターを用いて行つた。
ルコンピユーターを用いて行つた。
第１図は本発明の方法の工程を説明する図であ
る。
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 培養基質を流加しつつ酵母を培養する方法に
おいて、呼吸商の値から増殖収率を推定し、推定
した収率と基質の流加量から酵母菌体量を推定
し、菌体量及びその変化に応じて培養基質の流加
を行うことを特徴とする酵母の培養方法。 ２ 菌体量の推定値が小さい間は、流加基質の量
がより少なくなる様に、かつ菌体量の推定値が大
きくなるに従い流加基質の量がより多くなる様に
制御する、特許請求の範囲第１項記載の培養方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24552983A JPS60141283A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 酵母の培養方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24552983A JPS60141283A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 酵母の培養方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60141283A JPS60141283A (ja) | 1985-07-26 |
| JPH0368670B2 true JPH0368670B2 (ja) | 1991-10-29 |
Family
ID=17135040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24552983A Granted JPS60141283A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 酵母の培養方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60141283A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1987001129A1 (en) * | 1985-08-15 | 1987-02-26 | Amgen | Fermentation methods for hepatitis vaccine production |
| CA1293217C (en) * | 1987-11-09 | 1991-12-17 | Sooyoung Stanford Lee | Controlled growth rate fermentation |
| JPH0755149B2 (ja) * | 1988-05-20 | 1995-06-14 | 鐘淵化学工業株式会社 | 菌体内のリパーゼ活性を高める培養方法 |
| JP2002272450A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-24 | Sapporo Breweries Ltd | 高リボ核酸含有ビール酵母菌体およびその製造方法 |
-
1983
- 1983-12-28 JP JP24552983A patent/JPS60141283A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60141283A (ja) | 1985-07-26 |
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