第1部 微生物の管理・評価培養条件設定のコツとトラブル対策

(2023年7月7日 10:30〜12:30)

　微生物プロセスの開発において、培養工程を最適化し生産性を最大化することは、開発の成否に関わる重要なポイントのひとつである。培養工学的な研究を立ち上げる上で、対象微生物の管理方法、評価系、培養条件等を適切に設定する必要がある。
　本セミナーでは、培養工学研究の立ち上げ段階でのよくあるトラブルを例に挙げ、その対策や調査方法などを紹介します。

1. 微生物ストック方法
   • 凍結保存
   • 継代培養
   • 前培養プロファイルと継代タイミング
2. 培養方法
   • 小スケール培養
   • 通気攪拌槽による培養
3. 評価系
   • 微生物量の推定
   • 機器分析
4. 培地の設計
   • 天然培地と合成培地
   • 主要構成要素
   • 培地の調合方法
   • 培地設計の課題
   • 培地分析法
   • 機械学習や統計学を用いた設計手法
5. 通気攪拌槽による培養
   • 回分培養
   • 流加培養
• 質疑応答

第2部 超音波による乳酸発酵モニタリングへの応用

(2023年7月7日 13:30〜15:00)

　発酵工程は、滴定酸度や硬度で管理される。製造中の製品パッケージやタンクの外から発酵過程を非侵襲的にモニタリングすることができれば、安定した品質の製品製造可能になる。当研究室では、凝乳過程における超音波位相速度の変化をカゼインの物性変化の観点から実験的に検討してきた。
　本講演では、乳酸発酵中のpH変化による凝乳過程を超音波位相速度から実時間モニタリングする方法について解説する。

1. 超音波・音響法による食品製造プロセスのモニタリング
   1. 超音波法,音響法の概説
   2. 速度利用と周波数利用の違い
   3. 位相速度と群速度
   4. 超音波測定系のハードウエア・ソフトウエア概説
2. 位相速度による相変化評価
   1. 冷凍食品モデル氷結率の推定
   2. 乳酸発酵による凝乳過程における位相速度変化
   3. 凝乳酵素による凝乳過程における位相速度変化
3. 凝乳過程の位相速度は何を捉えているのか?
   1. たんぱく質溶液の密度・圧縮率と位相速度の関係
   2. 乳酸発酵過程の位相速度とたんぱく質溶液の物性
   3. 酵素による凝乳過程の位相速度とたんぱく質溶液の物性
• 質疑応答

第3部 デジタル技術を活用したアミノ酸発酵プロセスの開発とスケールアップへの期待

(2023年7月7日 15:15〜16:45)

　発酵プロセスでは、発酵槽からリアルタイムで培養データを取得し、操作条件を適切に調節することで、目的物質の効率的な生産が期待できる。しかし、インラインセンサーが限られていることや、プロセスを適切に表す変数の選択が問題であるなどの理由で容易ではない。そこで、人工知能などの最新のデジタル技術を活用した、計装・制御技術の開発が注目されている。
　本講演では、アミノ酸発酵を対象としたラボや商業スケールでの開発事例を紹介し、社会実装に向けたスケールアップの課題、将来の発酵生産の在り方について解説する。

1. 発酵の計測と制御
   1. 従来の技術
      • 計測技術
      • 制御技術
   2. 最新のデジタル技術の活用
2. アミノ酸発酵を対象とした開発事例
   1. アミノ酸の製造方法
   2. 計測技術の開発
      • ハードセンサー
      • ソフトセンサー
   3. 制御技術の開発
      • 制御のコンセプト
      • 統計モデルを用いた制御技術
3. 今後の展開
   1. 社会実装に向けた課題
   2. 将来の発酵工場
• 質疑応答