2000 Fiscal Year Annual Research Report
水素ガス産生用ウェルシュ菌バイオリアクター開発のための基礎研究
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12877048
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| Research Institution | Kagawa Medical School |
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Principal Investigator |
岡部 昭延 香川医科大学, 医学部, 教授 (20093677)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮田 茂 香川医科大学, 医学部, 助手 (90314913)
片山 誠一 香川医科大学, 医学部, 助手 (70169473)
松下 治 香川医科大学, 医学部, 助教授 (00209537)
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| Keywords | Clostridium perfringens / ガス産生 / 水素ガス / バイオリアクター / pyruvate:ferredoxin酸化還元酵素 |
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| Research Abstract |
ウエルシュ菌は蛋白、脂質、多糖体を嫌気分解(発酵)して多量のガスを産生し、最も増殖速度の速い菌の一つである。一方、水素ガスは酸化により水のみを生ずるため、近年急速に実用化が進んでいる燃料電池のためのクリーンなエネルギー源として注目されている。この菌が属するクロストリジウムはしばしば汚物の一次処理(嫌気分解)に利用されているが、この過程で生ずる水素ガスを回収するためには、ガス産生量全体を高めること、また水素ガス/炭酸ガスの比率を高めることが必要である。水素ガス産生用のバイオリアクターを開発するために培養条件の検討、遺伝子組換えを用いたウェルシュ菌の改良を試みた。まず、通常の培養では、培養初期には水素ガスの分圧は高いが、培養と共に減少する(約50%)。発酵産物である酸(主要には、酢酸と酪酸)の産生によりpHは培養と共に低下した。理論的には酢酸発酵の方が酪酸発酵よりも水素ガス/炭酸ガスの比率が高く、pH低下の効果大きい。そこでpHを中性に保ち(NaOHの添加で調製)ながら培養を行ったところ、全ガス中の水素ガスの分圧は約90%に増加したが、全ガス量は不変であった。産生される酸の量、比率ともpH未調製の場合と較べ、顕著な差を示さなかった。ガス産生の律速酵素の一つと考えられるpyruvate:ferredoxin oxidoreductaseの遺伝子投与の実験を行った。この遺伝子はすでに、Clostridium pasteurianumでクローニングされており、現在進行中のウェルシュ菌のゲノムシークエンスに対しホモロジー検索を行ったところ、高いホモロジーを持つ遺伝子が見つかった。この遺伝子をPCRで増幅し、シャトルベクターを用いてウェルシュ菌13株に遺伝子投与した。
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