1999 Fiscal Year Annual Research Report
シアノバクテリアの光混合栄養培養による炭素源の高効率変換とPHB生産
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10650785
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田谷 正仁 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60144127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西岡 求 大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (40304034)
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| Keywords | 光混合栄養細胞 / シアノバクテリア / ゼニゴケカルス / ポリヒドロキシ酪酸 / 炭素回収率 / CO_2トラップ / 代謝フラックス解析 |
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| Research Abstract |
本年度は,好熱性シアノバクテリア Synechococcus sp.MA19株およびゼニゴケカルス Marchantia polymorphaHYA-2F株を対象として,光混合栄養条件下における有機炭素源およびエネルギー利用特性を検討した.
シアノバクテリアMA19株を,初期スクロース濃度5kg/m^3,入射光強度0〜67W/m^2の範囲で培養した.入射光強度45W/m^3までは,炭素回収率R_Xは,入射光強度の上昇とともに向上し,他方,二酸化炭素放出率R_Eは減少した.入射光強度67W/m^3のとき,炭素回収率R_X=1.1および二酸化炭素放出率R_E=-0.18となり,細胞によるCO_2放出は実質上ゼロ(空気中CO_2の取り込みによりR_Eは負の値)となることが分かった.従来報告されている光混合栄養細胞におけるR_X値は0.7〜0.8であり,MA19株では,その代謝過程で排出されるガス状基質としてのCO_2も細胞内へ取り込まれ,炭素源を効率的にバイオマスおよびPHBに変換しうることが示された.
一方,外部照射型バイオリアクターによるゼニゴケ細胞HYA-2F株の光混合栄養培養(有機炭素源:グルコース)を実施した.その結果,細胞による吸収光エネルギー量をE_C=350W/kgに制御することにより,培養期間を通じてCO_2の排出のない培養が達成された.さらに,光混合栄養における代謝フラックス解析により,細胞内における光合成と呼吸作用によるエネルギー変換効率を求めた.その結果,光および有機炭素源由来のエネルギーからATPへの変換効率は,最大で約10%であることが分かった.また,ATPへの変換効率を考慮した光照射制御を行うことにより,光強度を一定とした培養に比べ,供給エネルギー基準の細胞収率を著しく向上できることが示された.
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[Publications] 福井 ら: "好熱性シアノバクテリアの有機炭素源資化性"化学工学会徳島大会(平成11年度)講演要旨集. 136-137 (1999)
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[Publications] 秦 ら: "光混合栄養条件下におけるゼニゴケカルスの細胞収率とカーボンフラックス解析"平成11年度日本生物工学会大会講演要旨集. 240 (1999)
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[Publications] Hata J.et al.: "Utilization property of organic carbon source in photomixotrophic culture of liverwort cells"Proc.the 5th Asia-Pacific Biochem.Eng.. 306 (1999)
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[Publications] Nishioka M.et al.: "Culture operation for production of poly-3-hydroxybutyrate by a thermophilic cyanobacterium"Proc.the 5th Asia-Pacific Biochem.Eng.. 261 (1999)
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[Publications] Hata J.et al.: "Reduction in carbon dioxide emission, and enhancement of cell yield by control of light intensity in photomixotrophic batch culture of Marchantia polymorpha"J.Biosci.Bioeng.. 89巻3号(印刷中). (2000)
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[Publications] Hata J.et al.: "Evaluation of carbohydrate utilization and photosysnthetic carbon dioxide fixation in photomixotrophic culture of Marchantia polymorpha"J.Chem.Eng.Japan. 33巻2号(印刷中). (2000)
