JPH0560353B2

JPH0560353B2 -

Info

Publication number: JPH0560353B2
Application number: JP62221914A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ishida; Jusaku Nishimura; Tetsuo Yamaguchi; Kazuyuki Ito; Harumi Matsuzaki; Kenji Baba; Setsuo Saito; Toshio Yahagi; Masayoshi Kubota; Ryoichi Haga
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-09-07
Filing date: 1987-09-07
Publication date: 1993-09-02
Also published as: JPS6467184A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は生物細胞の培養方法及び培養装置に係
り、特に動物細胞、植物細胞、微生物菌体を発泡
しやすい液体培地で通気培養するに好適な培養方
法及び培養装置に関する。〔従来の技術〕最近、生物細胞を培養し、多くの有用物質を生
産しようとする動きが活発である。従来の微生物
細胞すなわち菌体の培養に加え、動物細胞の培養
によりインターフエロン等の医薬品生産も行われ
はじめた。これらの細胞を培養する際に用いる液体培地又
は細胞を含む培養液は発泡性のものが多い。特に
血清を添加して行う動物細胞の培養の場合には血
清中に含まれる生体高分子類及び培養中に分泌さ
れる生体高分子類に起因する発泡が著しく、放置
したり、機械的に剪断力を与えても極めて破泡し
にくく、泡が培養槽気相部を満たしやがて系外に
溢流してしまう。これらの発泡性の培養液では、液中に酸素を供
給する方式として、難破泡性の気泡を立てずに液
中に酸素を溶解させるか、液中通気により発生す
る気泡を槽外に泡が溢流しない様に消泡するかの
いずれかを選択することになる。従来は前者の方法が主として指向されてきた。
具体的には、培養槽気相部に通気し、液面から酸
素を溶解させる方法であり、通常、接触を良くす
るため液を攪拌し、液表面の更新を図ろうとして
いる。または、液の攪拌の他に通気量を増加さ
せ、液面との接触を増加させようとしている。上記に相当する公知例としては、特開昭61−
74574号公報、特開昭61−36915号公報、特開昭60
−259179号公報に記載されている。〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、これらの液面通気方式は、液の攪拌を
強くすると細胞が破砕されるため動物細胞で実質
的に50rpm以下に限定されるし、通気量も１cm／
secが実質上の上限である。上記の通気量を維持
するには培養設備に大容量の無菌空気調整設備が
必要であるだけでなく、長期培養中のガスへの液
同伴による培養液の損失も大きい。一方、後者の方法は、酸素供給上極めて好適で
あるが、効果的な消泡技術がないため、一部微生
物を対象とした気泡を高速回転翼で機械的に破壊
する方式が提案されているにすぎない。上記公知
例としては特開昭54−13464号公報、特公昭56−
12108号公報がある。しかし、この方法は、細胞
壁が強固でかつ増殖速度の大きい一部の微生物を
対象としているだけでなく、槽内に高速駆動部を
有する極めて複雑な構造をとらなければならな
い。特に動物細胞は剪断力には極めて弱いため、
これらの方法は適用できない。本発明者らは、発泡性の培養液に対しても、気
体、特に酸素を高効率で溶解する方法につき鋭意
研究した。その結果、液面上に表面張力45dyn／
cm²以上の培養液との接触角が30度以上有する撥水
材からなる網状構造物を消泡層として設置した結
果、極めて効果的にかつ数ケ月の長期間性能の低
下なく消泡下で通気し、培養できることを見い出
した。本発明の目的は、細胞の増殖に悪影響を与えな
い消泡機構を有し、かつ酸素溶解能の高い酸素供
給機構を有する培養装置と培養方法を提供するこ
とにある。〔問題点を解決するための手段〕第１の特徴は、生物の細胞を含有する水性培養
液中に気体を通じて生成する気泡を、液面上に配
置した撥水性材料で構成した多孔性の消泡層と接
触させることにより、気泡を破砕しながら該細胞
を液体培養する培養方法にある。液中に通気する気体としては、酸素又は酸素含
有ガスが好例である。また、液中に通気する気体としては、炭酸ガス
又は炭酸ガス含有ガスであつてもよい。第２の発明の特徴は、表面張力が45dyn／cm²以
上の水性培養液中に生物の細胞を存在させるこ
と、該液体の液面より下方に必要な気体を供給し
て通気培養すること、気体を通じて生成する気泡
を、液面上に配置した撥水性材料で構成した多孔
性の消泡層と接触させて該気泡を破砕しながら該
細胞を通気培養すること、から成る培養方法にあ
る。第３の発明の特徴は、表面張力が45dyn／cm²以
上の水性培養液中に生物の細胞を存在させるこ
と、該液体の液面より下方に必要な気体を供給し
て通気培養すること、気体を通じて生成する気泡
を、液面上に配置した撥水性材料で構成した多孔
性の消泡層と接触させて該気泡を破砕しながら該
細胞を通気培養することを含み、該消泡層の水平
面と培養液の液滴との接触角が30度以上を形成す
る撥水材を有することから成る培養方法にある。第４の特徴は、生物の細胞を含有する水性培養
液中の少なくとも培養容器底部に気体を通じて生
成する気泡を、該液体上に配置した撥水性材料で
構成した多孔性の消泡層と接触させることによ
り、泡を破砕しながら該細胞を液体培養する培養
方法にある。撥水性消泡層の一部または全部が、有機硅素高
分子で構成されることが望ましい。また、撥水性消泡層の表面の一部または全部
が、撥水材であつてもよい。撥水性消泡層の開口比としては、50％以上であ
ることが望ましい。撥水性消泡層の表面の一部または全部が、粘度
が１×10⁴センチポイズ以上の撥水材を基材に塗
布または含浸して構成されたものであることが望
ましい。第５の発明の特徴は、培養液を収容する容器、
該培養液の液面よりも下方から培養に必要な気体
を該培養液に供給する手段、及び該培養液の液面
の上方に位置し、液を通過し得る多数の開口を有
する撥水性消泡手段を有する通気培養装置にあ
る。消泡手段は50％以上の開口比を有することが望
ましい。。消泡手段の開口径が最大50mm、最小２mmである
消泡層を有することが好ましい。消泡手段が単層もしくは複数層の撥水性の材料
からなることが好ましい。第６の発明の特徴は、培養液を収容する容器、
培養液を攪拌する手段、該容器の底部近傍から培
養に必要な気体を該培養液に供給する手段、該培
養液の液面の上方に位置し、気体を通過し得る多
数の開口を有する撥水性消泡手段、及び培養の進
行度を検出する手段を有する通気培養装置にあ
る。消泡手段は50％以上の開口比を有することが望
ましい。消泡手段の開口径が最大50mm、最小２mmである
ことが好ましい。消泡手段が単層もしくは複数層の撥水性の材料
からなることが好ましい。すなわち、本発明の要点は、動植物細胞及び微
生物菌体を含有する液体培地中に通過する際に、
液面上に発生する泡を、培養層液面上に配置した
撥水性材料で構成した消泡層と接触させて消泡し
ながら液中通気することにより細胞を液体培養す
る点にある。特に発泡性の著しい血清添加培地を
用いる動物細胞の培養に際し、従来困難とされて
きた消泡を効果的に行えるため、液中通気の特徴
である高効率酸素供給を可能にする。本発明に用いて効果のある液体培養液として
は、液の表面張力が45dyn／cm²以上の液であれ
ば、特に限定されないが実質的には90dyn／cm²以
下である。特に効果の大きい培養液としては、血
清等の生体高分子を含有する培地又はこの培地を
用いて培養した培養液があげられる。血清以外に
アルブミンの様な蛋白質や、核酸を添加又は含有
する培養液にも極めて有効である。外部から添加
する成分だけでなく、培養中に分泌される発泡性
成分を含む培養液も対象となる。本発明に用いられる消泡層を構成する撥水材と
しては、後に例示する様に、培養液液滴を撥水材
平面上との接触角が30度以上を形成するにたる撥
水性を有する材料で、かつ実質上培養液に不溶又
は非分散性である固体材料で、かつ対象とする細
胞に実質上毒性を示さない材料であれば特に限定
されない。消泡層はそれ自体、上記の特性を有す
る撥水材で構成しても、基材の該撥水材を被覆、
塗布又は含浸させたものでも良い。本発明に特に
適する撥水材の有効成分の例としては炭素数10以
上のシラン又はシロキサンがあげられる。特に１
×10⁴センチポイズ以上の粘度を有するものが適
している。１×10⁴センチポイズの撥水材、すなわち油状
を呈する撥水材を用いると、培養中に液面に撥水
材が浮上しておおいかつ、液中にエマルシヨンと
なり細胞に付着して増殖を阻害したり培養後に培
養液中から生産物の分離を困難にする。ポリシランのＣ数の上限及び粘度は特に限定さ
れない、すなわち、実質上固体に相当する炭素数
１×10⁴ケ粘度１×10⁷センチポイズが上限とな
る。消泡層の構造は層の開口比が50％以上であるこ
とが好ましい。開口比が50％未満であると、液面
上の泡が破泡した際、気体が円滑に消泡層を通過
できず、２次泡が発生しやすい、消泡層の開口部
の径の範囲は好ましくは２〜50mmにある。50mmを
越えると、気泡が細かい場合、消泡層との接触が
不完全になりやすい。一方、２mm未満になると、
開口部の気体及び液の出入に円滑を欠く。消泡層の構造として、単層であつても、単位層
を積層してもよい。さらに、これらは一体化され
ていても縦方向、横方に分割可能であつてもよ
い。層構造は上記の条件を満たし、かつ液性、通
気量、気泡により適宜選定できる。通気は通常底部にノズルを配置して行うが、液
面下なら必要に応じて適宜配置してもよい。すな
わち底部以外に、底部と液面の間に増設してもよ
い。特に、ドラフトチユーブがある場合にはドラ
フトチユーブ槽内面との間隙の液面下に配置する
と液下降流により気泡をより長時間液中に滞流さ
せ酸素の利用率を向上させることができる。本発明に適用できる生物細胞としては、特に限
定されるものではなく、動物細胞、微生物細胞、
植物細胞が含まれる。動物細胞としては、例えば
脊椎動物の各種細胞、無脊椎動物の各種細胞、原
生動物の各種細胞があげられる。細胞は単一細胞
のみならず細胞集合体も含まれる。微生物細胞としては、細菌、酵母、糸状菌、放
線菌等各種の微生物を含む。植物細胞としては、高等植物の細胞及び細胞集
合体、藻類の細胞及び細胞集合体が含まれる。本発明に適用できる通気用気体としては、特に
限定されないが、用途に応じ、酸素、炭酸ガス単
独もしく用途に応じて任意の組成に混合したガス
及び空気又は空気中に含有する不活性ガスを混合
したガスが用いられる。一般に動物細胞培養に
は、酸素含有ガス、植物培養用には炭酸ガス含有
ガスを使う。〔作用〕本発明の第１の特徴は、動植物細胞及び微生物
菌体を含有する液体培地中に通気する際に、液面
上に発生する泡を、培養槽液面上に配置した撥水
性材料で構成した多孔性の消泡槽と接触させて消
泡しながら液中通気を行なうことができる。した
がつて、特に発泡性を有する形成添加培地を用い
る動物細胞の培養に際し、従来困難とされてきた
消泡を効果的に行えるため、液中通気の特徴であ
る高効率酵素供給を可能にする。〔実施例〕以下、本発明の実施例を示し、さらに詳しく説
明する。実施例１ラツト肝臓の癌細胞株JTC−１（Japan
tissueculture No.１株）を下記培地５mlを分注し
た扁平フラスコ15ケを静置培養した。培養温度は37℃、気相ガス組成は５％炭酸ガス
混合空気とした。培地組成グルコース 1000mg／グルタミン 200 〃アスパラギン酸 100 〃グルタミン酸 50 〃グリシン 10 〃アラニン 10 〃ロイシン 20 〃イソロイシン 20 〃バリン 15 〃アルギニン 10mg シスチン 10〃シスライン 10〃セリン 20〃スレオニン 15〃リジン 10〃メチオニン 10〃クエン酸ソーダ 25〃クエン酸 10〃 α−ケトグルタール酸 15〃ビオチン 0.1〃サイアミン 0.1〃ピリドキサール 0.01〃ニコチン酸 0.01〃リボフラビン 0.02〃イノシトール 0.1mg ビタミンB₁₂ 0.001〃グルタチオン１〃塩化ナトリウム 50〃塩化カリウム 50〃塩化マグネシウム 10〃塩化カルシウム 10〃塩化マンガン 0.01〃炭水素ナトリウム 10〃牛胎児血清 100ml PH7.0 計１３日間培養したフラスコの表面に付着した細胞
を剥離し、細胞濃度1.1×10⁵細胞／mlの種培養液
75mlを得た。本培養液を遠心分離し、上澄をす
て、同容量の液体培地に懸濁した。次、直径70mm、高さ390mm、容量1500mlの円筒
形のガラス製培養槽に上記種細胞懸濁液75ml、液
体培地725ml、牛胎児の血清10mlを入れて（合計
900ml）、37℃に保温した。液面上10mmの高さに表
面にシラン系有機硅素ポリマ（粘度１×10⁵セン
チポイズ）を薄く塗布した正方形網目のステンレ
ス網（目の１片の長さ：５mm）をおき、槽底部に
配置した内径１mmの単孔ノズルから無菌空気を
0.2cm／secの速度で通気しつつ、５日間培養し
た。0.2cm／secの通気速度での酸素移動測定は７
ｍmole O₂／・ｈであつた。その結果、細胞濃
度は６×10⁶ケ／mlに達した。この際に生成した
アンモニアの濃度は40ppm、乳酸は1100ppmであ
つた。溶存酸素濃度は培養期間中２〜5ppmを維
持した。培養中に発生する気泡は消泡層に接触し
円滑に破泡し、培養の全期間を通し消泡層上面か
ら槽気相部に溢流することはなかつた。実施例２ラツト肝臓の癌細胞株JTC−１（Japan tissue
culture No.１株）を下記培地５mlを分注した扁
平フラスコ15ケを静置培養した。培養温度は37
℃、気相ガス炭酸ガスを組成は５％混（Ｖ−Ｖ）
添加した空気とした。培地組成グルコース 2000mg／アルギニン塩酸塩 126 〃シスチン 24 〃グルタミン 292 〃ヒスチジン塩酸塩 42 〃イソロイシン 52 〃ロイシン 52 〃リジン塩酸塩 73 〃メチオニン 15 〃フエニルアラニン 32 〃スレオニン 48 〃トレプトフアン 10 〃チロシン 36 〃バリン 46 〃チアミン 1.0 〃レボフラビン 0.1 〃ピリドキサール 1.0 〃パントテン酸 1.0 〃ニコチン酸 1.0 〃ビオチン 0.02 〃コリン塩酸塩 1.8mg／葉酸 1.0 〃イノシトール 2.0 〃塩化ナトリウム 8000 〃塩化カリウム 200 〃りん酸水素２ナトリウム・12水和物 200 〃牛胎児血清１×10⁵ PH7.0 計１３日間培養したフラスコの表面に付着した細胞
を剥離し、細胞濃度1.2×10⁵細胞／mlの種培養液
75mlを得た。本培養液を遠心分離し、上澄をす
て、同容量の液体培地に懸濁した。先、直径70mm、高さ390mm、容量1500mlの円筒
形のガラス製培養槽に上記種細胞懸濁液75ml、液
体培地725ml、牛胎児の血清10mlを入れて（合計
900ml）、37℃に保温した。液面上0.5mmの高さに
表面にシラン系有機硅素ポリマ（粘度１×10⁵セ
ンチポイズ）を塗布した高さ５mmのポリエチレン
製ハニカム層（正六角形穴の一辺４mm）を配置し
た。槽底部に配置したガラス製多孔質ノズルから
滅菌処理空気を平均泡径２mmの泡径で通気速度
0.2cm／secで通気して、５日間培養した。この際
の培養液の表面張力は65dyn／cm²で培養液液滴と
撥水材との接触角は90°であつた。また、上記通
気での酸素移動速度は７ｍmole O₂／・ｈであ
つた。その結果、細胞濃度は5.2×10⁶ケ／mlに達
した。この際に生成したアンモニアの濃度は
35ppm、乳酸は1050ppmであつた。溶存酸素濃度
は培養期間中２〜5ppmを維持した。培養中に発
生する液面上の気泡は消泡層で完全に消泡され
た。実施例３消泡層のみ異なるものを用い、その他の培養槽
及び培養条件を同一にして次の試験を行つた。消
泡層は、正方形網目のステンレス網（目の一片：
８mm）を骨格とし、これにポリウレタン樹脂を付
着させて、目の一片を５mmにしてから、ポリシロ
キサン（２×10³センチポイズ）を５％含浸した
ものを用いた。槽底部に配置したガラス製多孔質ノズルから滅
菌処理空気を平均泡径２mmで、通気速度0.2cm／
secで通気し、５日間培養した。この際の培養液液滴と撥水材との接触角は85°
であつた。また、上記通気での酸素移動速度は７
ｍmole O₂／・ｈであつた。この際に生成した
アンモニアの濃度は36ppm、乳酸は1040ppmであ
つた。溶存酸素濃度は培養期間中で6ppmを維持
し、かつ培養中に発生する液面上の気泡は消泡層
下面で完全に消泡された。５日間培養後の細胞濃
度は5.1×10⁶ケ／mlに達した。比較例１実施例２の液中通気方式に対し、液面通気方式
で培養した。実施例２と同形同容量の培養槽を用意し、消泡
層及び液中通気ノズルを取りはずし、代りに気相
部に液面に平行して通気配管と排気配管を相対し
て設置した。同一細胞株を同じ要領で種培養した
種培養液を同容量、同じロツトの液体培地及び血
清を同じ容量比で入れ、同じ通気量にて３日間培
養した。この際の酸素移動速度は0.3ｍmole
O₂／・ｈであつた。また、溶存酸素濃度は培
養１日目は０〜0.2ppm、３日目以降は8ppmであ
つた。細胞濃度は0.9×10⁶ケ／mlであつた。上記
の比較例１に示す如く、従来技術の一例である液
面通気方式では細胞増殖に必要な溶存酸素を十分
に供給できず、細胞濃度は実施例２に比べ約６分
の１にとどまつた。比較例２実施例２に於て、消泡層として用いるポリエチ
レン製ハニカム層にオリーブ油（粘度22センチポ
イズ）を塗布したものを用いた。培養液との接触
角は25°であつた。液中通気により生成した泡は
消泡層と接触し、３時間目までは消泡効果を示し
たが、それ以降は消泡効果を失い、気泡が消泡層
をこえ槽上部に排気口から溢流し運転不能となつ
た。またオリーブ油が培養液表面に油膜として拡
散することを観察した。上記比較例に示すように低粘度の撥水剤と培養
液との直接接触による消泡は短期間は有効である
が、長期間、効果を接続することが困難である。実施例４〜12 実施例２で用いた株化動物細胞を同一組成の液
体培地を用いて培養した。培養槽として、直径15
cm高さ30cmのガラス製を用い、槽内底部から高さ
10cmの位置に底面と平行して表に記す各種の消泡
層を設置した。さらに槽底部には直径10cmのリン
グスパージヤ（孔径１mm、孔数12ケ）を配置し第
１表に示す所定の通気量で炭酸ガスを５％（Ｖ−
Ｖ）富化した無菌空気を通した。温度は外部ジヤ
ケツトにより30℃に自動調整した。培養期間は４
日とし、その間消泡層の消泡効果及び圧力損失数
の培養期間中における細胞の最高到達濃度を測定
した。その結果を第１表内に併記した。いずれも
効果的に消泡できる。但し、実施例５におけるγ＝0.5mmのように、
消泡層の孔径が小さすぎると圧損が大きくなる。

【表】

【表】比較例３実施例４と同形の培養槽を用い、消砲層のみ異
なる構造のものを用いる以外は同一条件で培養し
た。消泡層は直径１mm長さ５cmのステンレス線を
平面上直角に十字に溶接したものを用い、交点を
槽平断面の中心部に位置するようにした。すなわ
ち半径50mm内角90°の円弧状の穴を持つ消泡層を
用いた。通気量を0.01cm／secの時点では消泡で
きたが、0.1cm／secでは、泡が破泡しないうちに
円弧状穴をシヨートパスし、培養槽上部の排気口
から溢流し運転不能となつた。上記比較例は消泡
層の孔径が大きすぎると消泡効果が低下すること
を示している。実施例 13 Hela細胞（人子宮ガン細胞）を実施例２と同
一培地100mlの入つた500mlガラス製回転培養ビン
に５×10⁴cells／mlに接種し、37℃、回転速度
10rpmで３日間培養した。気相ガスは空気とし
た。上記の培養した培養ビンの表面に付着した細胞
をはく離し、細胞濃度1.1×10⁵細胞／mlの種培養
液100mlを得た。次に、直径104mm、高さ164mm、容量1500mlの円
筒形のガラス製培養槽に上記種細胞懸濁液100ml、
液体培地705ml、子牛血清90mlを入れて（合計900
ml）、37℃に保温した。液面上５mmの高さに格子
間隔３mmのステアリン酸塗布テフロン製の第１段
消泡層、さらに３mm上に上記格子と同仕様の格子
を直角方向に配置し第２段消泡層とした。槽底部
に配置したガラス製多孔質ノズルから滅菌処理空
気を平均泡径1.5mmの泡径で、通気速度0.3cm／sec
で通気し、５日間培養した。この際の培養液の表
面張力は5dyn／cm²で培養液液滴と撥水材との接
触角は85℃であつた。また上記通気での酸素移動
速度は７ｍmole O₂／・ｈであつた。その結果、細胞濃度は4.2×10⁶ケ／mlに達し
た。この際に生成したアンモニアの濃度は
29ppm、乳酸は900ppmであつた。溶存酸素濃度
は培養期間中２〜5ppmを維持した。培養中に発
生する気泡は消泡層で完全に消泡された。実施例 14 下記組成の液体培地150mlを500ml坂口フラスコ
20本に分注した。大豆抽出液（大豆100ｇに水900mlを添加し、120
℃、30分加熱抽出して濾過して得られる液）
987ｇペプトン 10ｇりん酸第２カリウム２ｇ硫酸マグネシウム・７水和物 0.5ｇ塩化カルシウム 0.5ｇ塩化ナトリウム 0.5ｇ PH7.0 各フラスコに寒天ゲル斜面培地入り試験管で好
気的に静置培養したバチルス・ズブチリス（枯草
細菌）の菌体を1.1×10⁶cells／mlの濃度に接種
し、振幅７cm、120strokesで好気的に振盪培養し
た。本培養液を前培養液とし、以下の本培養に用
いた。前記組成の液体培地2.5を内径16cm、高さ25
cmの培養槽に入れ、120℃、20分間スチーム滅菌
した。培養槽としては、液面から１cm上部にジメ
チルポリシロキサン（粘度１×10⁵センチポイズ）
を塗布した直径16cm、厚さ0.5mmのステンレス製
多孔板（孔径３mm、開口比50％）を消泡層として
ならびに槽底部にリングスパージヤ（孔径１mm、
孔数12ケ）と貝型攪拌翼を設けたものを用いた。培養は下記の条件下で行つた。通気量：0.2cm／sec、このときの酸素移動速度は
10ｍmole O₂／・ｈであつた。温度：350℃ PH：7.0に自動コントロール（中和剤4NNaOH）攪拌速度：50rpm 培養初期には少量しか発泡しない培養経過中特
に培養８時間以降で多量の泡が発生した。しか
し、発生する泡は消泡層により容易に破泡し、消
泡層の上部に溢流することは観察されなかつた。培養による増殖状態を第３表に示した。

【表】比較例４実施例14に用いた培養槽の消泡層を取りはずし
た以外は実施例６と同じ条件下で培養を開始し
た。しかし、通気量0.2cm／secで通気を開始し８時
間後に液面上に泡が多量に発生し、数秒後に培養
槽排気口より溢流状態となつたため、運転不能と
なり培養を中止した。上記比較例は消泡層が不可
欠であることを示している。比較例５実施例14を用いた培養槽の消泡層を取りはずし
気相部に直径５cm、巾１cmの消泡用翼をとりつけ
て500rpmで回転する以外は、実施例５と同じ条
件で培養を開始した。しかし、通気量0.2cm／secで通気を開始すると
液面上に泡が発生し、数秒後に培養糟排気口より
溢流状態となつたため、運転不能となり培養を中
止した。上記比較例も消泡層が不可欠であること
を示している。比較例６比較例５に於て、通気量を回転消泡用翼による
消泡効果の限界通気量である0.01cm／secで通気
しながら培養した。上記通気量での酸素移動速度
は0.02ｍmole O₂／・ｈであつた。培養中の溶
存酸素濃度は電極法で測定した結果、0ppmであ
つた。培養による増殖状態を第４表に示した。

【表】以上の様に従来公知の液面通気と回転翼による
機械的消泡方法では液面に残る気泡が酵素の液中
への溶解をさまたげるため、菌の増殖が実施例14
に比べ約６分の１に近い。実施例 15 ２のガラス製培養槽（直径７cm×高さ52cm）
に下記１の液体培地を加え、クロレラ・ヒレノ
イドザを１×10⁵cells／mlの濃度に接種した。培
養槽側面に蛍光灯を設置し、槽内壁面の照度を５
×10³ルクスとした。温度は外部ジヤケツトによ
り30℃に調節した。培養槽内の液面上１cmの位置
にジメチルポリシラン（粘度７×10⁵cps）を含浸
したポリブタジエン製の網（孔形：正方形５×５
mm）を設置した。さらに槽底部にはリングスパー
ジヤー（直径５cm、孔径１mm、孔数８ケ）を設置
し、炭酸ガスを５％（Ｖ−Ｖ）富化した空気を
0.1cm／secで通気した。酵母エキス１ｇ麦芽エキス１ｇ肝臓エキス１ｇペプトン 0.3ｇグリコース 0.3ｇデキストリン２ｇ硝酸カリウム２ｇ硝酸マグネシウム・７水和物 0.5ｇｇリン酸第１カリウム 0.01ｇ硝酸第１鉄 0.005ｇ PH7.0 液面上には培養初期には少量しか発生せず消泡
層で十分破泡することができる。培養５時間以降
では液面上に多量の泡が発生するが、消泡層によ
り効果的に破泡することができ、培養全期間中泡
が消泡層を越えて溢流することはなかつた。培養により増殖状態を第５表に示した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来困難とされてきた消泡を
効果的に行えるため、液中通気の特徴である高効
率酸素供給が可能となり、従来の液面通気方式に
比べ無菌空気の消費量を1/10〜1/50に低減でき
る。さらに発泡性の高い血清等を添加した培養液
に対しても５倍以上の溶存酸素供給能を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例を示す縦断面
図及び上方から見た平面図、第２図は本発明の装
置の別の一実施例を示す縦断面図及び上方から見
た平面図、第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ及
びｈは本発明の撥水性材料で構成した多孔性消泡
層の構造図である。１……培養槽、２……ドラフトチユーブ、３…
…スパージヤ、４……酸素含有ガス、５……液体
培地、６……培養液、７……消泡層、８……デミ
スタ、９……液面上泡層、１０……液体培地供給
用配管、１１……培養液抜き出し配管、１２……
液体培地貯槽、１３……除菌フイルタ、１４……
送液ポンプ、１５……排ガス抜き出し配管、１６
……恒温水ジヤケツト、１７……フランジ、１８
……調湿器、１９……除菌フイルタ、２０……酸
素含有ガス圧縮機、２１……培養液抜き出し配
管、２２……攪拌機、２３……PHセンサ、２４…
…DOセンサ。

Claims

【特許請求の範囲】１生物の細胞を含有する水性培養液中に気体を
通じて生成する気泡を、液面の上方に配置した少
なくとも表面が実質的に培養液に不溶で粘度が１
×10⁴センチポイズ以上、１×10⁷センチポイズ以
下の有機けい素高分子よりなる撥水性材料で構成
した気体通過性の多孔性消泡層と接触させること
により、気泡を破砕しながら該細胞を通気培養す
ることを特徴とする液中通気による培養方法。２特許請求の範囲第１項において、前記多孔性
消泡層の表面が培養液との接触角が30°以上の撥
水材よりなることを特徴とする液中通気による培
養方法。３特許請求の範囲第１項又は第２項において、
前記多孔性消泡層の開口比が50％以上であること
を特徴とする液中通気による培養方法。４特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項
において、前記多孔消泡性層の開口径が最大50
mm、最小２mmであることを特徴とする液中通気に
よる培養方法。５培養液を収容する容器、該培養液の液面よりも下方から培養に必要な気
体を該培養液に供給する手段、及び該培養液の液面の上方に位置し、少なくとも表
面が実質的に培養液に不溶で粘度が１×10⁴セン
チポイズ以上、１×10⁷センチポイズ以下の有機
けい素高分子よりなる撥水性材料で構成した気体
通過性の多孔性消泡層よりなる撥水性消泡手段を
有することを特徴とする液中通気培養装置。