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2015 Fiscal Year Annual Research Report

有機系廃水を用いた中鎖脂肪酸(MCFA)の持続可能な生産法の開発

Research Project

Project/Area Number 15F15352
Research InstitutionMuroran Institute of Technology

Principal Investigator

チャン ヨンチョル  室蘭工業大学, 工学研究科, 教授 (30422025)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) MOTAKATLA VENKATESWER REDDY  室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2015-10-09 – 2018-03-31
KeywordsMCFA / 中鎖脂肪酸 / C. kluyveri / 廃水 / 生ごみ
Outline of Annual Research Achievements

有機性廃水を用いた生産効率の検証を行うことを目的とする。鎖伸長工程を経た後、微生物混合培養(集積培養)を用いて嫌気条件で発酵を行い、揮発性脂肪酸と一部のバイオガスを炭素源及び電子供与体として利用し、中鎖脂肪酸(MCFA)を生産することができる。中鎖脂肪酸はバイオプラスチックの原料以外にも認知症予防・改善に効果があることで近年注目されている。H27年度は、MCFAの生産を、C. kluyveri株による純粋培養系及び濃縮された混合培養系を用いて評価した。その結果、反応液中の初発酢酸( C2 )(7.2 g/l)及びエタノール(17.7 g/l)を利用し、効果的にMCFA を産生することができた。C. kluyveri株は培養17 日目において初発酢酸の85%、エタノールの64%をそれぞれ消費した。培養14日目におけるC. kluyveri株によるMCFAの生産量は、酪酸( C4 )3 g/l、吉草酸( C5 )1.9 g/l 、ヘキサン酸( C6 )3.2 g/l、ヘプタン酸( C7 )0.5 g/l 、およびオクタン酸( C8 )0.048 g/lであった。一方、混合培養系によるMCFAの生産は、酪酸( C4 )4.6 g/l、吉草酸( C5 )1.2 g/l 、ヘキサン酸( C6 )4.1g/l、ヘプタン酸( C7 )0.57g/l 、さらにオクタン酸( C8 )0.14g/lであった。以上の結果からMCFA生産系の確立ができたものと判断した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた加水分解産物である酢酸、プロピオン酸、酪酸および吉草酸のようなVFAを含む2-5炭素の測定および生産が確認できたことと、炭素源の影響、酸素の影響、ORPの影響、硝酸塩濃度の影響、重金属の影響、至適初発温度およびpHの検討が予定通り終了したため、おおむね順調に進展していると判断する。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度には、1)MCFA生産の最適化:各種廃水を収集し、APHA標準法に基づき、初期化学的酸素要求量(COD)、pHなどを分析する。下水、石油製品製造工場排水、金属工場排水、製紙工場排水、化学薬品生産工場排水、食品生産工場排水などを収集し、VFAとCO2生産量を記録し、好原料を把握する。さらに、MCFA生産における諸因子の検討を行なう。H2含む電子受容体の影響、炭素源の影響、酸素の影響、ORPの影響、硝酸塩濃度の影響、重金属の影響、至適初発温度およびpHの検討を行う。2)回分式嫌気反応槽を用いた生産効率の検証:予算上の問題から反応槽は手作りのものを使用する。連続的に流入する反応物質(原料)を反応器にいれる完全混合槽を用いる。集積培養液にVFAが入った瞬間に反応器内容物と完全に混合されるので反応が早く濃度が均一に管理できる利点がある。構成部品はガラス、バイトンチューブ、ステンレス材質のものを使用する予定である。

  • Research Products

    (19 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Production of poly-3-hydroxybutyrate (P3HB) and poly-3-(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) P(3HB-co-3HV) from synthetic wastewater using Hydrogenophaga palleronii2016

    • Author(s)
      M. Venkateswar Reddy, Yasuteru Mawatari, Yuka Yajima, Kohki Satoh, S. Venkata Mohan, Young-Cheol Chang
    • Journal Title

      Bioresource Technology

      Volume: なし

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2016.03.025

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Degradation of various toxic compounds at low and medium temperature conditions using the isolated fungus2016

    • Author(s)
      Young-Cheol Chang, Soichiro Fuzisawa, M. Venkateswar Reddy, Hikari Kobayashi, Eri Yoshida, Yuka Yajima, Tamotsu Hoshino, DuBok Choi
    • Journal Title

      CLEAN-Soil, Air, Water

      Volume: なし

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Antihyperglycemic and antioxidant activities of polysaccharide produced from Pleurotus ferulae in streptozotocin-induced diabetic rats2016

    • Author(s)
      Dubok Choi, YuLan Piao, Sun-Jong Yu, Yeon-Woong Lee, Dong-Hoon Lim, Young-Cheol Chang, Sang-Shin Park, Myung-Koo Lee, Wol-Suk Cha, Don-Sang You, Hoon Cho
    • Journal Title

      Korean J. Chem. Eng.

      Volume: なし

    • DOI

      DOI: 10.1007/s11814-016-0007-8

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Degradation and conversion of toxic compounds into useful bioplastics by Cupriavidus sp. CY-1: Relative expression of PhaC gene under phenol and nitrogen stress2015

    • Author(s)
      Motakatla Venkateswer Reddy, Yuka Yajima, Yasuteru Mawatari, Tamotsu Hoshino, Young-Cheol Chang
    • Journal Title

      Green Chemistry

      Volume: 17 Pages: 4560-4569

    • DOI

      10.1039/C5GC01156F

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Bio-augmentation of Cupriavidus sp. CY-1 into 2,4-D contaminated soil: microbial community analysis by culture dependent and independent techniques2015

    • Author(s)
      Young-Cheol Chang, M. Venkateswar Reddy, Honoka Umemoto, Yuki Sato, Mi-Hye Kang, Yuka Yajima, Shintaro Kikuchi
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: なし

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0145057

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 南極由来の真菌Penicillium sp. CHY-2 株による4-ブチルフェノールの低温分解及びTween 80の効果に関する研究2015

    • Author(s)
      藤澤宗一郎, 小林 ひかり, 吉田 愛里, 大平 勇一, M. Venkateswar Reddy, 張傛喆, 菊池 慎太郎
    • Journal Title

      土木工学会論文集G(環境)

      Volume: 71 Pages: 405-411

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Aquamicrobium sp. SK-2株由来Biphenyl分解酵素BphCの精製と分解特性2015

    • Author(s)
      菅原 豪人, 小山 大貴, 澤田 研, 張傛喆, 菊池 慎太郎
    • Journal Title

      土木工学会論文集G(環境)

      Volume: 71 Pages: 413-419

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Characterization of Cupriavidus sp. CY-1 and its bio-augmentation into 2,4-D contaminated soil2016

    • Author(s)
      1)Honoka Umemoto, M. Venkateswar Reddy, Yuka Yajima, Young-Cheol Chang
    • Organizer
      JSED2016
    • Place of Presentation
      Muroran, Japan
    • Year and Date
      2016-03-11 – 2016-03-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biodegradation of 4-butylphenol at low temperature conditions using the isolated fungi2016

    • Author(s)
      2)Soichiro Fuzisawa, Yuka Yajima, Young-Cheol Chang
    • Organizer
      JSED2016
    • Place of Presentation
      Muroran, Japan
    • Year and Date
      2016-03-11 – 2016-03-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Purification and characteristics of a Biphenyl-degrading enzyme BphC from strain SK-22016

    • Author(s)
      3)Hideto Sugawara, Tatsuya Koike, Yuka Yajima, Ken Sawada, Young-Cheol Chang
    • Organizer
      JSED2016
    • Place of Presentation
      Muroran, Japan
    • Year and Date
      2016-03-11 – 2016-03-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Metabolic control of benzaldehyde oxidoreduction reaction by Pseudomonas putida2016

    • Author(s)
      4)Ryohei Yanagawa, Young-Cheol Chang, Koji Uwai and Shintaro Kikuchi
    • Organizer
      JSED2016
    • Place of Presentation
      Muroran, Japan
    • Year and Date
      2016-03-11 – 2016-03-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 南極由来の真菌Penicillium sp. CHY-2 株による4-ブチルフェノールの低温分解及びTween 80の効果に関する研究2015

    • Author(s)
      2)藤澤宗一郎, 小林 ひかり, 吉田 愛里, 大平 勇一, M. Venkateswar Reddy, 張傛喆, 菊池 慎太郎
    • Organizer
      第52回環境工学フォーラム
    • Place of Presentation
      福島県, 鹿児島市
    • Year and Date
      2015-11-27 – 2015-11-29
  • [Presentation] Aquamicrobium sp. SK-2株由来Biphenyl分解酵素BphCの精製と分解特性2015

    • Author(s)
      3)菅原 豪人, 小山 大貴, 澤田 研, 張傛喆, 菊池 慎太郎
    • Organizer
      第52回環境工学フォーラム
    • Place of Presentation
      福島県, 鹿児島市
    • Year and Date
      2015-11-27 – 2015-11-29
  • [Presentation] solation and characterization of Cupriavidus sp. CY-1 and its bio-augmentation into 2,4-D contaminated soil: microbial community analysis by culture dependent and independent techniques2015

    • Author(s)
      5)Young-Cheol Chang, Honoka Umemoto, Soichiro Fuzisawa, Hideto Sugawara, M. Venkateswar Reddy, Yuka Yajima, Shintaro Kikuchi
    • Organizer
      EPAM2015
    • Place of Presentation
      Xiamen, China
    • Year and Date
      2015-10-30 – 2015-11-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Polyhydroxybutyrate (PHB) production with Cupriavidus sp. CY-1 using various toxic compounds: PhaC gene expression analysis under stress conditions2015

    • Author(s)
      6)M. Venkateswar Reddy, Young-Cheol Chang
    • Organizer
      EPAM2015
    • Place of Presentation
      Xiamen, China
    • Year and Date
      2015-10-30 – 2015-11-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アルキルフェノール及び多環芳香族炭化水素を原料としたBacillus sp. CYR1株によるポリヒドロキシブチレート(PHB)の産生2015

    • Author(s)
      1)モタカトラ カテスワーレディ, 矢島 由佳, 張傛喆
    • Organizer
      第67回日本生物工学大会
    • Place of Presentation
      鹿児島県, 鹿児島市
    • Year and Date
      2015-10-26 – 2015-10-28
  • [Presentation] Concepts of Natural Type River-Rehabilitation and Outlook of River Ecosystem Restoration2015

    • Author(s)
      Young-Cheol Chang
    • Organizer
      International Conference: Communications for Safe Cities
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2015-10-07 – 2015-10-07
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 微生物工学研究室

    • URL

      http://www.mmm.muroran-it.ac.jp/~ychang

  • [Remarks] 研究者データベース

    • URL

      http://rd-soran.muroran-it.ac.jp/profile/ja.2GDBVy94mRvrKNMaBJdBnQ==.html

URL: 

Published: 2016-12-27  

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