JPH0661260B2 - 菌体の粉砕法 - Google Patents
菌体の粉砕法Info
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- JPH0661260B2 JPH0661260B2 JP12926386A JP12926386A JPH0661260B2 JP H0661260 B2 JPH0661260 B2 JP H0661260B2 JP 12926386 A JP12926386 A JP 12926386A JP 12926386 A JP12926386 A JP 12926386A JP H0661260 B2 JPH0661260 B2 JP H0661260B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/08—Homogenizing
-
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- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/02—Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は菌体が細胞膜内に生成した有用物質を細胞膜外
へ効率的に、かつ省エネルギー的に取り出すことを可能
とする菌体の粉砕方法に関する。
へ効率的に、かつ省エネルギー的に取り出すことを可能
とする菌体の粉砕方法に関する。
最近、新種の菌体や遺伝子組換え技術による菌を増殖さ
せて、大量の医薬品の原料を製造することが行われつつ
ある。これらの製造プロセスにおいては、菌体中から細
胞膜を経て特定の成分を抽出する操作が必要である。
せて、大量の医薬品の原料を製造することが行われつつ
ある。これらの製造プロセスにおいては、菌体中から細
胞膜を経て特定の成分を抽出する操作が必要である。
従来の抽出方法としては、ボールミルで前もつて菌体を
粉々にした後に特定成分を抽出する方法、又はクロロホ
ルム等の強力な溶剤を用いて菌体を細胞膜ごと溶解して
特定成分を抽出する方法等がある。
粉々にした後に特定成分を抽出する方法、又はクロロホ
ルム等の強力な溶剤を用いて菌体を細胞膜ごと溶解して
特定成分を抽出する方法等がある。
しかしながら、上記従来法のうち前者の方法は、菌体が
数ミクロンの大きさであり、ボールミルで処理した場合
菌体同志がすべり合つて、その間隙に入り込んでしまう
ので、粉々にするには長時間を要し、大量生産には不適
当な方法である。
数ミクロンの大きさであり、ボールミルで処理した場合
菌体同志がすべり合つて、その間隙に入り込んでしまう
ので、粉々にするには長時間を要し、大量生産には不適
当な方法である。
一方、後者の方法ではクロロホルム等の溶剤は有害であ
り、後処理工程でこれを除去することが必要である。こ
の場合、溶剤の分離に通常行われる加熱による蒸発分離
を行うと、加熱による有用成分の変性、蒸発潜熱の負荷
によるエネルギーコストの増大をきたし、好ましくなか
つた。特に溶剤量が多いとそれに比例してエネルギーコ
ストが顕著に増大してしまつた。
り、後処理工程でこれを除去することが必要である。こ
の場合、溶剤の分離に通常行われる加熱による蒸発分離
を行うと、加熱による有用成分の変性、蒸発潜熱の負荷
によるエネルギーコストの増大をきたし、好ましくなか
つた。特に溶剤量が多いとそれに比例してエネルギーコ
ストが顕著に増大してしまつた。
本発明はこのような現状に鑑み、短時間でかつ溶剤の回
収も容易な方法により菌体の細胞膜を破壊して、菌体中
の有用成分を系外に取り出すことのできる方法を提供し
ようとするものである。
収も容易な方法により菌体の細胞膜を破壊して、菌体中
の有用成分を系外に取り出すことのできる方法を提供し
ようとするものである。
本発明は、菌体の培養液を臨界温度以上かつ臨界圧力以
上の温度、圧力条件下（以下、この状態を超臨界状態と
いう）又は臨界温度Ｔｃ以下で対臨界温度ＴＲ＝Ｔ／Ｔ
Ｃ（但し、０．９０＜ＴＲ＜１．０）の温度で圧力はそ
の温度における溶解溶剤の飽和蒸気圧以上の温度、圧力
条件下（以下、この状態を擬臨界状態という）にある菌
体の細胞膜内を拡散する溶解溶剤と混合した後、圧力を
瞬時に下げ、そのままの温度で分離槽に導入し、該分離
槽の下部より菌体粉砕物を回収するとともに該分離槽の
上部より溶剤を回収し、次に回収溶剤を圧縮し、それに
より発生する圧縮熱を上記分離槽の加熱源として用い、
圧縮された溶剤は上記培養液と混合して再利用すること
を特徴とする菌体の粉砕法である。
上の温度、圧力条件下（以下、この状態を超臨界状態と
いう）又は臨界温度Ｔｃ以下で対臨界温度ＴＲ＝Ｔ／Ｔ
Ｃ（但し、０．９０＜ＴＲ＜１．０）の温度で圧力はそ
の温度における溶解溶剤の飽和蒸気圧以上の温度、圧力
条件下（以下、この状態を擬臨界状態という）にある菌
体の細胞膜内を拡散する溶解溶剤と混合した後、圧力を
瞬時に下げ、そのままの温度で分離槽に導入し、該分離
槽の下部より菌体粉砕物を回収するとともに該分離槽の
上部より溶剤を回収し、次に回収溶剤を圧縮し、それに
より発生する圧縮熱を上記分離槽の加熱源として用い、
圧縮された溶剤は上記培養液と混合して再利用すること
を特徴とする菌体の粉砕法である。
まず本発明の基礎となる考え方から説明する。
前記のとおり、本発明にいう超臨界状態とは、溶解溶剤
の臨界温度以上かつ臨界圧力以上の温度、圧力条件での
状態を意味し、擬臨界状態とは、溶解溶剤の臨界温度Ｔ
ｃ以下で、対臨界温度ＴＲ＝Ｔ／Ｔｃ（但し、０．９０
＜ＴＲ＜１．０）の温度Ｔで、圧力はその温度における
溶解溶剤の飽和蒸気圧以上の状態を意味する。
の臨界温度以上かつ臨界圧力以上の温度、圧力条件での
状態を意味し、擬臨界状態とは、溶解溶剤の臨界温度Ｔ
ｃ以下で、対臨界温度ＴＲ＝Ｔ／Ｔｃ（但し、０．９０
＜ＴＲ＜１．０）の温度Ｔで、圧力はその温度における
溶解溶剤の飽和蒸気圧以上の状態を意味する。
臨界点近傍では溶解溶剤の密度は圧力により急激に変化
することが知られており、本発明はこれを活用したもの
である。すなわち、臨界点近傍の溶解溶剤は液並みの密
度であり、又容易に細胞膜内に拡散することにより、こ
の状態から急激に圧力を下げると、細胞膜内に拡散した
高密度の溶解溶剤は急激に膨張し、この膨張力に細胞膜
は抗しきれないので、これを粉々に破壊することができ
る。
することが知られており、本発明はこれを活用したもの
である。すなわち、臨界点近傍の溶解溶剤は液並みの密
度であり、又容易に細胞膜内に拡散することにより、こ
の状態から急激に圧力を下げると、細胞膜内に拡散した
高密度の溶解溶剤は急激に膨張し、この膨張力に細胞膜
は抗しきれないので、これを粉々に破壊することができ
る。
したがつて本発明では菌体の培養液を、超臨界状態又は
擬臨界状態の溶剤と混合し、溶解溶剤を菌体の細胞膜内
に拡散させた後に、圧力を瞬時に下げ、そのままの温度
に保持して、菌体の細胞膜を粉砕し、次いで該菌体粉砕
物と該溶解溶媒を別々に回収する。
擬臨界状態の溶剤と混合し、溶解溶剤を菌体の細胞膜内
に拡散させた後に、圧力を瞬時に下げ、そのままの温度
に保持して、菌体の細胞膜を粉砕し、次いで該菌体粉砕
物と該溶解溶媒を別々に回収する。
ここで圧力を下げて温度がその臨界点近傍であるため、
溶解溶剤の菌体粉砕物からの分離を、溶解溶媒の蒸発潜
熱を必要とせずに省エネルギー的になしうるもので、分
離槽の下方からは菌体粉砕物を又上方からは溶解溶剤を
回収する。回収した溶解溶剤は圧縮器にて圧縮して再び
超もしくは擬臨界状態での菌体粉砕に用い、圧縮器に発
生する圧縮熱は分離工程の加熱源に用いるので、全工程
を非常に短時間にかつ溶剤回収は簡単で再利用でき、エ
ネルギーを有効に利用して菌体中の有効成分を系外に取
り出すことができる。
溶解溶剤の菌体粉砕物からの分離を、溶解溶媒の蒸発潜
熱を必要とせずに省エネルギー的になしうるもので、分
離槽の下方からは菌体粉砕物を又上方からは溶解溶剤を
回収する。回収した溶解溶剤は圧縮器にて圧縮して再び
超もしくは擬臨界状態での菌体粉砕に用い、圧縮器に発
生する圧縮熱は分離工程の加熱源に用いるので、全工程
を非常に短時間にかつ溶剤回収は簡単で再利用でき、エ
ネルギーを有効に利用して菌体中の有効成分を系外に取
り出すことができる。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
溶解溶剤は超臨界状態においてその密度が液並みである
一方、その拡散係数は液の場合の数十倍の大きさとなり
菌体の細胞膜を通過しやすいので、擬臨界状態よりは超
臨界状態の溶解溶剤を用いることが好ましい。
一方、その拡散係数は液の場合の数十倍の大きさとなり
菌体の細胞膜を通過しやすいので、擬臨界状態よりは超
臨界状態の溶解溶剤を用いることが好ましい。
本発明で使用する溶解溶剤としては、菌体の細胞膜内を
拡散する溶剤が好ましく、例えば炭酸ガスＣＯ２、炭素
数２〜４の炭化水素例えばＣ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６等及びこ
れらの混合物等の他にその臨界温度が菌体の熱変性温度
以下である無機もしくは有機溶剤又はこれらの混合溶剤
が使用可能である。下表に本発明で用いられる主な溶剤
を例示する。
拡散する溶剤が好ましく、例えば炭酸ガスＣＯ２、炭素
数２〜４の炭化水素例えばＣ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６等及びこ
れらの混合物等の他にその臨界温度が菌体の熱変性温度
以下である無機もしくは有機溶剤又はこれらの混合溶剤
が使用可能である。下表に本発明で用いられる主な溶剤
を例示する。
表 溶剤名 臨界温度（℃） ＣＯ２ ３１．１ Ｃ２Ｈ４ ９．７ Ｃ２Ｈ６ ３２．４ Ｎ２Ｏ ３６．５ Ｃ３Ｈ６ ９２．３ Ｃ３Ｈ８ ９６．８ Ｈ２Ｓ １００．４ Ｃ４Ｈ１０ １５２．０ 本発明における溶解溶剤としては、臨界温度が常温近傍
であり、無害で回収の容易な炭酸ガスが特に好ましい。
炭酸ガスの場合、その臨界温度は３１．１℃であり、温
度３５℃において、圧力１００Kg／cm2Ｇで密度は約
０．８であり、常圧では密度は１０−３のオーダーであ
り、この約１０００倍の密度差が膨張力となるので、そ
の力は非常に大きいことがわかる。
であり、無害で回収の容易な炭酸ガスが特に好ましい。
炭酸ガスの場合、その臨界温度は３１．１℃であり、温
度３５℃において、圧力１００Kg／cm2Ｇで密度は約
０．８であり、常圧では密度は１０−３のオーダーであ
り、この約１０００倍の密度差が膨張力となるので、そ
の力は非常に大きいことがわかる。
本発明における溶解溶剤の添加量は、菌体培養液１重量
部に対して１〜１０重量部の範囲とすることが好まし
い。
部に対して１〜１０重量部の範囲とすることが好まし
い。
本発明の対象とできる菌体培養液としては、特に限定さ
れるところはない。一例としては不飽和脂肪酸のｒ−リ
ノレン酸を選択的に生産する糸状菌の一種であるモルテ
イエレラ菌が挙げられる。
れるところはない。一例としては不飽和脂肪酸のｒ−リ
ノレン酸を選択的に生産する糸状菌の一種であるモルテ
イエレラ菌が挙げられる。
培養液は、好ましくは遠心分離器等により前もつて水分
を可能なかぎり除去されるべきである。かかる水分の存
在は、溶解溶剤の拡散抵抗の増大をもたらすため好まし
くない。
を可能なかぎり除去されるべきである。かかる水分の存
在は、溶解溶剤の拡散抵抗の増大をもたらすため好まし
くない。
以下、本発明の実施態様を第１図に示すフローシートに
従つて詳述する。菌体培養液１重量部を菌体培養液供給
ライン１より菌体培養液高圧送液ポンプ２にて圧送し、
一方溶解溶剤１〜１０重量部を溶解溶剤供給ライン３よ
り供給し、両者を例えばスタテイクミキサー等の混合器
４にて混合する。該混合器４において溶解溶剤の超臨界
状態又は擬臨界状態となるように、圧力と温度を制御す
る。９は加熱器である。次に減圧弁５によりその圧力を
常圧付近まで瞬時に下げて、混合物を第１分離槽６に導
入し、該分離槽下部の菌体処理物取り出し口８より、細
胞膜が破壊された菌体を回収し、上部の溶解溶剤取り出
し口７より溶解溶剤を回収する。
従つて詳述する。菌体培養液１重量部を菌体培養液供給
ライン１より菌体培養液高圧送液ポンプ２にて圧送し、
一方溶解溶剤１〜１０重量部を溶解溶剤供給ライン３よ
り供給し、両者を例えばスタテイクミキサー等の混合器
４にて混合する。該混合器４において溶解溶剤の超臨界
状態又は擬臨界状態となるように、圧力と温度を制御す
る。９は加熱器である。次に減圧弁５によりその圧力を
常圧付近まで瞬時に下げて、混合物を第１分離槽６に導
入し、該分離槽下部の菌体処理物取り出し口８より、細
胞膜が破壊された菌体を回収し、上部の溶解溶剤取り出
し口７より溶解溶剤を回収する。
第１分離槽６内の圧力が低い程、減圧弁５の前後での差
圧が大きく破砕効果が大きくなるが、溶解溶剤を再圧縮
して再利用する際にそれだけ多くのエネルギーを要する
ので、第１分離槽６の圧力は１０〜５０atmの範囲とす
ることが好ましい。５０atmを越える圧力では、分離槽
上部７の溶解溶剤中に菌体中の成分が多量に溶解しはじ
めるので好ましくはない。
圧が大きく破砕効果が大きくなるが、溶解溶剤を再圧縮
して再利用する際にそれだけ多くのエネルギーを要する
ので、第１分離槽６の圧力は１０〜５０atmの範囲とす
ることが好ましい。５０atmを越える圧力では、分離槽
上部７の溶解溶剤中に菌体中の成分が多量に溶解しはじ
めるので好ましくはない。
本発明者らは、第１分離槽６の温度を溶解溶剤の臨界点
近傍とし、圧力を急激に下げることによつて、菌体の破
砕が促進できると共に、菌体と溶解溶剤の分離が溶解溶
剤の蒸発潜熱を必要とせず行えるので、この方法が非常
に省エネルギーの観点からも有利であることを見出し
た。
近傍とし、圧力を急激に下げることによつて、菌体の破
砕が促進できると共に、菌体と溶解溶剤の分離が溶解溶
剤の蒸発潜熱を必要とせず行えるので、この方法が非常
に省エネルギーの観点からも有利であることを見出し
た。
一方菌体は菌体処理物取り出し口８から減圧弁１４にて
第２分離槽１５に導入される。第２分離槽１５の設置目
的は、菌体処理物中に溶解している溶解溶剤を回収し
て、その損失を防止することにある。したがつて、第２
分離槽１５の圧力は大気圧近傍とすることが好ましく、
温度は溶解溶剤の蒸気圧を高めるために２０〜５０℃と
することが好ましい。５０℃を越える温度とすることは
エネルギー的に損失となり好ましくない。
第２分離槽１５に導入される。第２分離槽１５の設置目
的は、菌体処理物中に溶解している溶解溶剤を回収し
て、その損失を防止することにある。したがつて、第２
分離槽１５の圧力は大気圧近傍とすることが好ましく、
温度は溶解溶剤の蒸気圧を高めるために２０〜５０℃と
することが好ましい。５０℃を越える温度とすることは
エネルギー的に損失となり好ましくない。
本発明者らの研究によれば、温度２０〜５０℃におい
て、溶解溶剤は容易に回収されることが見出された。
て、溶解溶剤は容易に回収されることが見出された。
菌体は菌体処理物取り出し口１７から回収され、溶解溶
剤取り出し口１６及び７から回収された溶解溶剤は、各
々圧縮器１２及び１８で圧縮された後に溶解溶剤供給ラ
イン３により混合器４に供給され再利用される。本発明
者らは、この圧縮器１２及び１８の圧縮熱を第１図に示
すように第１分離槽６の及び／又は第２分離槽１５の加
熱源として用いることで、エネルギーを有効利用できる
ことをも見出した。なお第１図において１３は加熱器、
１０は減圧弁をあらわす。
剤取り出し口１６及び７から回収された溶解溶剤は、各
々圧縮器１２及び１８で圧縮された後に溶解溶剤供給ラ
イン３により混合器４に供給され再利用される。本発明
者らは、この圧縮器１２及び１８の圧縮熱を第１図に示
すように第１分離槽６の及び／又は第２分離槽１５の加
熱源として用いることで、エネルギーを有効利用できる
ことをも見出した。なお第１図において１３は加熱器、
１０は減圧弁をあらわす。
実施例１ 糸状菌の一種であるモルテイエラ菌の培養液を遠心分離
器で脱水して含水率５０重量％とした菌体培養液１重量
部と、CO2２重量部を、容量１のオートクレープ中に
仕込み、温度４０℃、圧力１０５Kg／cm2Ｇにて５分間
混合し、次に急激にバルプを開けることにより該オート
クレープから容量１０、２０Kg／cm2Ｇの分離槽へと
混合物を導入し、CO2を該分離槽上部より排出し、下部
に残つた菌体培養物を顕微鏡で観察したところ、殆んど
すべての菌体の細胞膜は破れており、外部に脂肪酸が分
散していた。
器で脱水して含水率５０重量％とした菌体培養液１重量
部と、CO2２重量部を、容量１のオートクレープ中に
仕込み、温度４０℃、圧力１０５Kg／cm2Ｇにて５分間
混合し、次に急激にバルプを開けることにより該オート
クレープから容量１０、２０Kg／cm2Ｇの分離槽へと
混合物を導入し、CO2を該分離槽上部より排出し、下部
に残つた菌体培養物を顕微鏡で観察したところ、殆んど
すべての菌体の細胞膜は破れており、外部に脂肪酸が分
散していた。
一方、回収されたCO2中には不純物は殆んど検出されな
かつた。このCO2を圧縮器で温度４０℃、圧力２０Kg／c
m2Ｇから１１０Kg／cm2Ｇに圧縮したところ約８５℃と
なつたので、この熱を加熱源として使用できることが分
つた。
かつた。このCO2を圧縮器で温度４０℃、圧力２０Kg／c
m2Ｇから１１０Kg／cm2Ｇに圧縮したところ約８５℃と
なつたので、この熱を加熱源として使用できることが分
つた。
なお上記実施例においては超臨界状態で行つたが、擬臨
界状態でも、ほゞ同様の結果が得られた。
界状態でも、ほゞ同様の結果が得られた。
本発明は以上詳記したように、超臨界状態又は擬臨界状
態の溶解溶剤を用いることにより、容易かつ短時間に菌
体の細胞膜を破壊することができ、溶解溶剤の回収も容
易であり、回収された溶解溶剤及びこれを再び超もしく
は擬臨界状態として再利用すること及びその時に発生す
る圧縮熱を熱源として利用するので、省資源、省エネル
ギーにて菌体からの有用成分を大量生産することが可能
な産業上非常に有利な方法である。
態の溶解溶剤を用いることにより、容易かつ短時間に菌
体の細胞膜を破壊することができ、溶解溶剤の回収も容
易であり、回収された溶解溶剤及びこれを再び超もしく
は擬臨界状態として再利用すること及びその時に発生す
る圧縮熱を熱源として利用するので、省資源、省エネル
ギーにて菌体からの有用成分を大量生産することが可能
な産業上非常に有利な方法である。
第１図は本発明の実施態様を説明するフローシートであ
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項１】菌体の培養液を臨界温度以上かつ臨界圧力
以上の温度、圧力条件下又は臨界温度ＴＣ以下で対臨界
温度ＴＲ＝Ｔ／ＴＣ（但し、０．９０＜ＴＲ＜１．０）
の温度で圧力はその温度における溶解溶剤の飽和蒸気圧
以上の温度、圧力条件下にある菌体の細胞膜内を拡散す
る溶解溶剤と混合した後、圧力を瞬時に下げ、そのまま
の温度で分離槽に導入し、該分離槽の下部より菌体粉砕
物を回収するとともに該分離槽の上部より溶剤を回収
し、次に回収溶剤を圧縮し、それにより発生する圧縮熱
を上記分離槽の加熱源として用い、圧縮された溶剤は上
記培養液と混合して再利用することを特徴とする菌体の
粉砕法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12926386A JPH0661260B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 菌体の粉砕法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12926386A JPH0661260B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 菌体の粉砕法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62285774A JPS62285774A (ja) | 1987-12-11 |
| JPH0661260B2 true JPH0661260B2 (ja) | 1994-08-17 |
Family
ID=15005246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12926386A Expired - Lifetime JPH0661260B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 菌体の粉砕法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0661260B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9048314B2 (en) | 2005-02-23 | 2015-06-02 | Intel Corporation | Field effect transistor with narrow bandgap source and drain regions and method of fabrication |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6004508A (en) * | 1997-08-01 | 1999-12-21 | The Coca-Cola Company | Method and apparatus for super critical treatment of liquids |
| PT2977439T (pt) * | 2014-07-25 | 2017-06-09 | Vito Nv (Vlaamse Instelling Voor Tech Onderzoek Nv) | Método e aparelho para a desagregação de células de biomassa |
-
1986
- 1986-06-05 JP JP12926386A patent/JPH0661260B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9048314B2 (en) | 2005-02-23 | 2015-06-02 | Intel Corporation | Field effect transistor with narrow bandgap source and drain regions and method of fabrication |
| US9368583B2 (en) | 2005-02-23 | 2016-06-14 | Intel Corporation | Field effect transistor with narrow bandgap source and drain regions and method of fabrication |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62285774A (ja) | 1987-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |