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2013 Fiscal Year Annual Research Report

非食糧バイオマスからの光学活性乳酸生産:産業微生物としてのスーパー乳酸菌の検証

Research Project

Project/Area Number 12F02088
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

園元 謙二  九州大学, 大学院農学研究院, 教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ABDEL-RAHMAN M.a.  九州大学, 大学院農学研究院, 外国人特別研究員
Keywords光学活性乳酸 / 乳酸発酵 / Enterococcus mundtii QU 25 / 混合糖 / カーボンカタボライト抑制 / セロビオース / Energycane / キシロース
Research Abstract

スーパー乳酸菌Enterococcus Mundtii QU 25を用いて、6炭糖と5炭糖から成る混合糖において、カタボライト抑制を伴わず、高収率で、かつ流加培養などによって高濃度_L-乳酸生産が可能な発酵プロセスの検証を試みた。また、実際の非食糧バイオマスの前処理産物を想定して、それらのモデル混合物を作成し、発酵試験を行った。
QU 25株は低キシロース濃度でヘテロ発酵を、高グルコース濃度でカーボンカタボライト抑制(CCR)を示した。従って、高キシロース・低グルコース濃度を制御しながら流加培養を検討し、CCRを回避しながら高_L-乳酸を生産できた。また、セロビオースとキシロース混合糖を基質とした場合、野生株では初めてCCRを完全に回避した_L-乳酸生産に成功した。すなわち、セロビオース100g/L・キシロース60g/Lを基質に培養を行うと、グルコース100g/L・キシロース60g/Lを用いた場合と比較してCCRが低減されキシロースの資化性が向上した。その結果、対糖乳酸収率が1.25倍に向上し、培地に残存するキシロース濃度は約10分の1となった。さらに、CCRに関与するキシロース代謝の律速酵素(Xylose isomeraseやxylulokinase)を決定した。
実際の非食糧バイオマスとしてEnergycaneを想定し、その加水分解物をターゲットとして、セロビオースとキシロース混合糖に少量のグルコースが含まれる場合(セロビオース80g/L・キシロース40g/L・グルコース10g/L)にもCCRを回避でき、流加培養法の最適化により、本菌による最大_L-乳酸生産濃度(163g/L)を得た。
工業的にバイオマスを原料に発酵を行う場合、少糖を含む混合糖を同時に資化できることはバイオマスの前処理後の固液分離プロセスの省略やセルロースの糖化プロセスの低減など大きな利点が得られる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

  • Research Products

    (7 results)

All 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Improved lactic acid productivity by an open repeated batch fermentation system using Enterococcus mundtii QU 252013

    • Author(s)
      Mohamed Ali Abdel-Rahman, Yukihiro Tashiro, Takeshi Zendo & Kenji Sonomoto
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 3 Pages: 8437-8445

    • DOI

      10.1039/c3ra00078h

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent advances in lactic acid production by microbial fermentation processes2013

    • Author(s)
      Mohamed Ali Abdel-Rahman, Yukihiro Tashiro & Kenji Sonomoto
    • Journal Title

      Biotechnology Advances

      Volume: 31 Pages: 877-902

    • DOI

      10.1016/j.biotechadv.2013.04.002

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Application of lactic acid bacteria : Green chemical production with designed biomass on biorefinery2013

    • Author(s)
      Kenji Sonomoto
    • Organizer
      7th Asian Conference on Lactic acid bacteria
    • Place of Presentation
      India Habitat Centre (ニューデリー、インド)
    • Year and Date
      20130906-08
    • Invited
  • [Presentation] Continuous L-lactic acid fermentation from xylose by Enierococcus mundtii QU 252013

    • Author(s)
      Mohamed Ali Abdel-Rahman, Yukihiro Tashiro, Takeshi Zendo & Kenji Sonomoto
    • Organizer
      7th Asian Conference on Lactic acid bacteria
    • Place of Presentation
      India Habitat Centre (ニューデリー、インド)
    • Year and Date
      20130906-08
  • [Presentation] Development of bioprocess with designed biomass : High _L-lactic acid fermentation from mixed sugars without carbon catabolite repression by Enterococcus mundtii QU 252013

    • Author(s)
      王闔ケ, 田代幸寛, Mohamed Ali Abdel-Rahman, 善藤 威史, 酒井謙二, 園元謙二
    • Organizer
      第65回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島)
    • Year and Date
      2013-09-19
  • [Presentation] Development of bioprocess with designed biomass : _L-lactic acid production from cellooligosaccharides and xylooligosaccharides by Enterococcus mundtii QU 252013

    • Author(s)
      Mohamed Ali Abdel-Rahman, 田代幸寛, 善藤威史, 酒井謙二, 園元謙二
    • Organizer
      第65回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島)
    • Year and Date
      2013-09-19
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/microbt/

URL: 

Published: 2015-07-15  

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