2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a production system of organic acid by a novel rumen-mimetic bioprocess
Project/Area Number |
15K14701
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Research Institution | Akita National College of Technology |
Principal Investigator |
上松 仁 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20435407)
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Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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Keywords | ルーメン / ルーメン細菌 / リグノセルロース / 揮発性脂肪酸 / バイオミメティクス / PCR-DGGE |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、リグノセルロース系バイオマスから揮発性脂肪酸(VFA)を生産する為に、反芻動物のルーメン機能をまねたバイオプロセス(rumen-mimetic bioprocess)を開発することである。 牛(日本短角種)の第一胃(ルーメン)からルーメン液1Lを採取し、人工唾液1Lを加えて全量2Lで窒素ガスの間欠通気による嫌気的連続培養(人工ルーメン)を39℃で行った。pHコントローラーによる人工唾液の添加によりpHを6.50に保ち、人工唾液の添加量と同量の培養液を排出液として引く抜き、排出液中のVFAをHPLCにより定量した。 人工ルーメンに20gの結晶セルロース、稲わら微粉末、スギ微粉末を添加した時のVFA生成量は、それぞれ183 ± 29.7、69.6 ± 12.2、21.8 ± 12.9 mmolであった。消化はいずれも24時間以内に終了した。20gの結晶セルロースを添加して180 mmolのVFAが生成した時の炭素収率は60.6%であった。 PCR-DGGE法により人工ルーメンの菌叢解析を行った。典型的な9つのバンドについてDNA配列を決定し16SrDNAのBLAST解析を行った。これらの内、3つのバンドはルーメン由来の3菌株(相同性%)、1)Fibrobacter succinogenes HM2 (89%)、2)Succiniclasticum ruminis SE10 (98%)、3)Prevotella ruminicola Bryant 23 (93%)と高い相同性を示した。1)はセルロース分解菌であり、2)はコハク酸からプロピオン酸を生産し、3)はセルロース分解菌との共生が報告されていた。また、1)と3)はピルビン酸からリンゴ酸経由でコハク酸を生成することから、1)、2)、3)は共生関係にあると考えている。
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