(57)【要約】【課題】醸造発酵やメタン発酵などの各種の微生物反応装置で、反応微生物に２テスラ以上の強磁界を可及的小規模且つ少ない電力消費で効果的に印加することにより、反応微生物の活性を高めて反応時間を短縮し生産性を向上させる。【解決手段】主発酵の前に設けた反応微生物の培養槽に、反応微生物懸濁液の循環路を構築すると共に該循環路に超伝導磁気発生装置を設け、培養槽内で対数増殖がほぼ完了した反応微生物を一定期間循環させて２テスラ以上の強磁界を間欠的に印加せしめることにより、反応微生物の活性を向上させてから主発酵槽に移送する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
醸造発酵やメタン発酵などの微生物反応装置において、主発酵の前に培養槽を設けて、該培養槽内で対数増殖がほぼ完了した反応微生物に２テスラ以上の強磁界を一定期間印加せしめてから主反応槽に移送することを特徴とする、微生物反応装置の活性化システム。
【請求項２】
培養槽に反応微生物の懸濁液を循環せしめる循環路を設けると共に、該循環路に超伝導磁気発生装置を設けて強磁界を構築することにより、ここを通過する反応微生物に間欠的に強磁界を印加することを特徴とする、請求項１に記載の微生物反応装置の活性化システム。
【請求項３】
超伝導磁気発生装置として、高温超伝導バルク体の磁石を並べることにより山形の不均一強磁界を形成することを特徴とする、請求項２に記載の微生物反応装置の活性化システム。
【請求項４】
強磁界の影響で微生物の寿命を延長する因子であるｒｐｏＳなどの遺伝子を移植した反応微生物、若しくは反応微生物を移植した大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を培養槽に供給することを特徴とする、請求項１に記載の微生物反応装置の活性化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、酵母菌により医薬品や発酵食品などを製造する醸造発酵や、下水などを処理する嫌気性メタン発酵などの各種の微生物反応において、酵母菌やメタン生成菌などの反応微生物を活性化することにより微生物反応を促進せしめて反応時間を短縮し生産性の向上を図るシステムに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
カビ、酵母、細菌などの発酵微生物により各種の発酵を行う場合に、特開２０００−３１６５６２「発酵方法及び発酵装置」では、地磁気の１００倍以下程度の弱磁界を印加して発酵促進又は発酵抑制を行う方法を提案しているが、発酵促進を示すパラメーターとなるＰＨの変化は−０．０５未満であり極めて僅かである。一方、これ以前の論文Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ  １９９５  Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．１「Ｎｅｗ  ７Ｔ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ」において、従来は微生物の活性に対する磁界印加の効果は促進、抑制、無関係など様々な報告があるが、このばらつきの原因は印加磁界が２テスラ（地磁気の４万倍）未満と弱く効果が現れ難い為であるとして、超伝導磁気発生装置を用いて地磁気の１４万倍に相当する７テスラの磁界を微生物に印加して培養し、優れた活性促進効果を確認すると共に、印加する磁界は均一よりも不均一の方が効果が大きいことを確認している。更にまた、最近の学術誌・ＥＬＳＥＶＩＥＲ／Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ／５４（２００１）１０１−１０５  「Ｔｗｅｌｖｅｈｏｕｒｓ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｔｏ  ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｈｉｇｈ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ａｆｔｅｒ  ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ  ｇｒｏｗｔｈ  ｐｈａｓｅ  ｉｓ  ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｆｏｒ  ｄｒａｓｔｉｃ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｄｅａｔｈ」においては、高温且つ貧栄養状態で培養した大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）は対数増殖期の末期から劇的に減少するが、５．２〜６．１テスラの不均一強磁界を印加して培養すると、７２時間後の生存菌数は無印加の場合の１０万倍に増える、という画期的な実験結果が報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、強磁界を印加することにより微生物の活性を著しく高め得る現象を、醸造発酵やメタン発酵などの各種の微生物反応に利用することによって反応時間の短縮・反応槽縮小・生産性向上が期待できるが、一方、テスラレベルの強磁界を構築する為には超伝導磁石の設備費や電力消費がデメリットとなる。この発明は、可及的に小規模で安価な超伝導強磁気発生装置を用いると共に少ない電力消費で微生物に強磁界を印加することにより、経済的に微生物反応を活性化してシステムの生産性向上を図ることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の学術誌・ＥＬＳＥＶＩＥＲ／Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ５４（２００１）１０１−１０５「Ｔｗｅｌｖｅ  ｈｏｕｒｓ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｔｏ  ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｈｉｇｈ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ａｆｔｅｒ  ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃｇｒｏｗｔｈ  ｐｈａｓｅ  ｉｓ  ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｆｏ  ｄｒａｓｔｉｃ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｄｅａｔｈ」並びにそれ以前の関連論文における前記諸事実と諸データの中で、特に下記要点に着目した。即ち、▲１▼強磁界の影響が出るのは、菌の対数増殖期の末期即ち安定期開始後１２時間の磁界印加であり、それ以外の時期に磁界を印加しても効果がないこと、▲２▼磁界の印加効果は、均一磁界より不均一磁界の方が明らかに大きいこと、▲３▼磁界の効果には、菌のｒｐｏＳ遺伝子の存在が必須となること等に着目して、下記の発明により前記課題の解決を図るものである。
【０００５】
即ち、請求項１に記載の発明は、醸造発酵やメタン発酵などの微生物反応装置において、主発酵の前に培養槽を設けて、該培養槽内で対数増殖がほぼ完了した反応微生物に２テスラ以上の強磁界を一定期間印加せしめてから主反応槽に移送することを特徴とする、微生物反応装置の活性化システムである。
【０００６】
また，請求項２に記載の発明は請求項１に記載の発明において、培養槽に反応微生物の懸濁液を循環せしめる循環路を設けると共に、該循環路に超伝導磁気発生装置を設けて強磁界を構築することにより、ここを通過する反応微生物に間欠的に強磁界を印加することを特徴とする、微生物反応装置の活性化システムである。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は請求項２に記載の発明において、超伝導磁気発生装置として、高温超伝導バルク体の磁石を並べることにより山形の不均一強磁界を形成することを特徴とする、微生物反応装置の活性化システムである。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は請求項１に記載の発明において、強磁界の影響で微生物の寿命を延長する因子であるｒｐｏＳなどの遺伝子を移植した反応微生物、若しくは反応微生物を移植した大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を培養槽に供給することを特徴とする、微生物反応装置の活性化システムである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例の説明図を参照して説明する。図１は好気性醸造発酵におけるシステムの実施例、図２は強磁界印加の時期を示す模式図、図３の（Ａ）は高温超伝導バルク体を用いた場合の超伝導磁気発生装置の説明図、（Ｂ）は（Ａ）における不均一強磁界の模式図、をそれぞれ示す。
【００１０】
図において、酵母などの反応微生物１は、必要に応じて大腸菌の遺伝子ｒｐｏＳを移植した後に培地２と共に培養槽３に供給され、攪拌機４によって無菌空気５と混合され緩やかに攪拌されて増殖する。培養槽３には槽外に循環路６を設け反応微生物１の懸濁液８をポンプ７で矢印９の方向に循環せしめ得るように配備すると共に、該循環路６に接して少なくとも２テスラ以上の強磁界を発生する超伝導磁石１０を設けてある。図中１１は曝気装置、１２は超伝導磁石１０を内臓する真空断熱容器、１３は冷凍機、１４は主発酵槽、をそれぞれ示し、また、温度やＰＨを維持する調整装置などの記載は省略してある。
【００１１】
以上の構成において、培養槽３内の反応微生物１がほぼ対数増殖を完了して安定期に入った時点Ｔ１で、ポンプ７及び超伝導磁石１０を起動すると、懸濁液８中の反応微生物１は超伝導磁石１０の近傍を通過する間に強磁界を印加されるのみならず、磁界の入口と出口で磁界勾配の強い不均一強磁界を繰り返して印加されることになり、効果的な活性化が行われる。次いで、反応微生物１の活性化に必要な一定の磁界印加時間を経過した時点Ｔ２でポンプ７及び超伝導磁石１０の運転を停止し、活性化された反応微生物１を主発酵層１４に移送する。主発酵槽１４以降は周知のプロセスで発酵生産が行われる。なお、Ｔ１及びＴ２は予めテスト・計測することによって容易に設定することができる。またＴ１からＴ２の間は、循環路６内の反応微生物への曝気効果を維持する為にポンプ７の運転は継続し、超伝導磁石１０のみ電源を停止せしめてもよい。
【００１２】
以上により、主発酵槽１４や培養槽３の全体に強磁界を印加しようとする場合とは異なり、超伝導磁石の規模や磁界印加に要する電力消費量は著しく縮小され、経済的に反応微生物を活性化することができる。なお、以上は好気性発酵の例を説明したが、メタン発酵などのように嫌気性発酵の場合には無菌空気５の供給が不要なことは勿論であり、その他一般周知事実の記載は省略してある。
【００１３】
更に超伝導磁石の設備費を低減するために、超伝導磁石として最近開発されている周知の高温超伝導バルク体磁石１５を用いた例を図３に示す。バルク体磁石１５は比較的安価であるのみならず、図示（Ａ）のように循環路６に沿って直列に配置すると、磁界分布は（Ｂ）のように不連続な山形となって反応微生物１の活性化に好ましい不均一強磁界が形成される。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１５】
醸造発酵やメタン発酵などの微生物反応装置において、反応微生物に２テスラ以上の強磁界を小規模安価且つ少ない電力消費で効果的に印加することができ、付加装置の設備費や運転費が大幅に増加することなく反応微生物の活性を著しく高めて反応時間を短縮するので、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】好気性醸造発酵におけるシステムの実施例である。
【図２】強磁界印加の時期を示す模式図である。
【図３】（Ａ）は高温超伝導バルク体を用いた場合の超伝導磁気発生装置の説明図、
（Ｂ）は（Ａ）における不均一強磁界の模式図である。
【符号の説明】
１  反応微生物
２  培地
３  培養槽
４  攪拌機
５  無菌空気
６  循環路
７  ポンプ
８  反応微生物１の懸濁液
９  矢印
１０  超伝導磁石
１１  曝気装置
１２  真空断熱容器
１３  冷凍機
１４  主発酵槽
１５  高温超伝導バルク体磁石
【図１】
2004180659.tif 000003
【図２】
2004180659.tif 000004
【図３】
2004180659.tif 000005