微生物燃料電池の原理を応用した新規な発酵管理法の開発

• Project/Area Number: 18658038
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: Sojo University
• Principal Investigator: 岩原 正宜 Sojo University, 生物生命学部, 教授 (30038294)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2007: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2006: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 燃料電池 / 発酵管理 / バイオセンサー / 微生物培養 / 微生物燃料電池 / 酸化還元電位 / 代謝活性

Research Abstract

微生物燃料電池の原理を広用して、微生物が発生する電流(A)×電圧(V)=電力(W)の3因子を測定し、微生物の増殖・発酵過程のエネルギー代謝の質的なもの(電圧・mV)を反映するのみならず、その容量(電流・mA)を測定することによって、真の増殖・発酵系の強さ(質×量)を電力(mW)で表現できる。そこで、それをモニタリングする「発酵管理法」を確立するための基礎的な研究を行い、次の結果が得られた。すなわち、各種微生物(酵母、乳酸菌、大腸菌など)を用いて、それらに適した燃料電池の試作と使用条件を検討し、微生物の種類、培養方法、増殖・発酵経過、基質、生産物などの違うによって、A,V,Wの値に反映させるこどか確認でき、従来法よりも更に精度の高い発酵・醸造・培養管理に利用できることが実証できた。一方、微生物の培養液中に陽極と陰極をセットし、両極間に電圧を印加してORP匂配を形成することに成功した。またその際に、そのORP匂配に対広した種類の異なる微生物が分離できた。また、同種微生物をORP匂配下で培養した場合には、その微生物の増殖に適したORP環境ゾーンに高密度に存在していたことから、ORPをモニターすると共に外部から目的とする電圧を印加することによって、逆に発酵(増殖)活性の制御が可能であることが示唆された。今後は、コンパクトで簡便な燃料電池型バイオセンサーを試作すると共に、コンピュータと連動した発酵管理・制御システムの開発を目指する予定である。