二酸化炭素を原料としたメタノール生産バイオプロセスの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480146
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 畑中 研一 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (70167584)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 聡 東京工業大学, 生命理工学部, 助教授 (50227899) ; 大倉 一郎 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (90089821) ; 鬘谷 要 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (20251465)
• Keywords: 二酸化炭素 / メタン / メタノール / バイオプロセス / ヒドロゲナーゼ / 水素発生

Research Abstract

本研究は新規なバイオプロセスを構築し、二酸化炭素とメタンを共にメタノールという有用物質に変換し、大気中の二酸化炭素とメタンの軽減を達成しようとするものである。二酸化炭素の固定には還元力が不可欠であるが、本研究では還元剤として水素を用い、二酸化炭素をメタンに還元する。還元剤としての水素を安価に得るため、太陽エネルギーを利用したバイオプロセスによる水の分解で水素を獲得するための研究を行った。
Alacaligenes eutrophus H16由来のヒドロゲナーゼはNADが電子受容体となる。NADの還元型であるNADHが存在すれば、ヒドロゲナーゼの触媒作用により水のプロトンに電子を渡し、水素が発生することが考えられる。一方、緑色植物に含まれるグラナに太陽光を照射すると水を分解し、酸素が発生する。そこで、本研究では、ホウレンソウ由来のグラナとA.eutrophus由来の可溶性ヒドロゲナーゼを用いて、水の光分解を試みた。NADPH-グラナ-NAD-ヒドロゲナーゼ系に光照射したところ光照射に伴い水素は直線的に増加し、その後一定値に近づく傾向を示した。グラナ量が増加するにつれ反応速度は増加し、反応持続時間も長くなった。また、本系に光照射することにより酸素と水素の同時発生ができることがわかった。このように、NADPH-グラナ-NAD-ヒドロゲナーゼ系に光照射することにより水の完全分解による水素発生系を構築できることがわかった。

Research Products

• [Publications] Y.Morita,K.Katsuraya,and K.Hatanaka: "Synthesis and Structural Analysis of Sulfated Carboxymethyl Chitin"Sen'i Gakkaishi. 55・10. 480-484 (1999)
• [Publications] T.Inoue,S.N.Kumar,T.Kamachi,and I.Okura: "Hydrogen Evolution from Glucose with the Combination of Glucose dehydrogenase and Hydrogenase from A.eutrophus H16"Chem.Lett.. 147-148 (1999)