報告書番号

U97012

タイトル（和文）

電気による微生物の制御（その３）鉄酸化細菌の電気培養における酸素律速の克服と増殖の数式化

タイトル（英文）

ELECTROCHEMICAL CONTROL OF MICROORGANISMS 3-IMPROVEMENT OF OXYGEN INSUFFICIENCY IN ELECTROCHEMICAL CULTIVATION OF T. FERROOXIDANS AND CONSTRUCTION OF NUMERICAL GROWTH MODEL-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

新しい物質生産系として期待される鉄酸化細菌の電気培養に関し，従来法で改善の必要があった酸素供給について改良を加えた，実験室規模の電解槽を作製した。また，この電解槽を用いて増殖と培養条件の関係の解析を行いこれを基に鉄酸化細菌の電気培養による増殖の数式化を試みた。酸素律速の起こらない電気培養システムは通気槽と電解槽を一体化することで実現され，電解槽の電解能力を十分に生かした培養が可能となった。増殖シミュレーションでは，実験で得られた増殖過程を再現することができた。この数式化により，スケールアップ時の電解槽の性能の試算，電気培養を連続生産系へ応用した場合の増殖予測が可能であると考えられた。

概要 （英文）

CHEMO-AUTOTROPHIC BACTERIA CAN GROW WITHOUT ORGANIC ENERGY SOURCES. WE HAVE BEEN STUDYING CONSTRUCTION OF AN EFFECTIVE PRODUCTION SYSTEM FOR ORGANIC MATERIALS USING SUCH BACTERIA. THIOBACILLUS FERROOXIDANS, A CHEMO-AUTOTROPHIC BACTERIA, HAS BEEN CULTIVATED BY ELECTROCHEMICAL METHODS TO 50 TIMES HIGHER CONCENTRATIONS THAN USUALBATCH CULTURE. HOWEVER, IDEAL LOGARITHMIC CELL GROWTH ENDED WHEN THE CELL CONCENTRATION REACHED 1 109 CELLS/ML DUE TO LIMITATIONS OF OXYGEN SUPPLY. WE TRIED TO FABRICATE A MORE EFFECTIVE ELECTROCHEMICAL CULTIVATION SYSTEM FOR T. FERROOXIDANS TO REMOVE THE OXYGEN LIMITING CONDITION, AND CREATED A MATHEMATICAL GROWTH MODEL FOR ELECTROCHEMICAL CULTIVATIONOF T. FERROOXIDANS. A UNIFORMATIC ELECTROCHEMICAL REACTOR WAS USED TO SUPPLY OXYGEN DIRECTLY IN THE ELECTROLYTIC BATH USING A MICRO-BUBBLE GENERATOR. THE OXYGEN LIMITATION WAS MINIMIZED AND CELLS GREW AT THE MAXIMUM LIMITAT ELECTROLYSIS. A SIMULATION MODEL FOR ELECTROCHEMICAL CULTIVATION WAS CONSTRUCTED USING THE CORRELATION OF CELL GROWTH WITH CURRENTAND FE2+ CONCENTRATION. THE CALCULATED GROWTH CURVE FITTED THE EXPERIMENTAL PLOTS. THIS SIMULATION MODEL WILL BE USEFUL FOR PREDICTING PRODUCTIVITY SCALING UP, OR ADAPTATION TO A CONTINUOUS CULTIVATION SYSTEM.

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