2016 Fiscal Year Annual Research Report
Control and anomaly detection algorithm for methane fermentation by using information of reaction intermediate and microbial fuel cell
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16H05003
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
東城 清秀 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40155495)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
帖佐 直 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (10355597)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | メタン発酵 / 中間生成物 / 励起蛍光マトリックス / 微生物電池 / 異常検知 / 発酵制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタン発酵槽内には、メタン生成菌の持つ補酵素や中間生成物のアミノ酸などの様々な蛍光物質が存在している。平成28年度は、3次元励起蛍光マトリクス(EEM)でメタン発酵消化液の蛍光特性を把握することでメタン生成菌や投入原料の状態変化に起因する発酵槽内の環境変化を検知することを検討した。
発酵槽として有効容量2000 mLのガラス製容器を用いた。発酵槽内に種汚泥1000 mL、溶性でんぷん1.0 g、栄養培地5 mLを投入した。実験は37.0 ℃に制御したインキュベータ内で行った。蛍光分光光度計を用いて、励起波長を200 nmから600 nmまで10 nm刻みでサンプルに照射し、蛍光を200 nmから600 nmまで2 nm刻みで計測した。消化液は孔径0.45 μmのメンブレンフィルタにて夾雑物を除去し、測定に供試した。多変量解析はMATLABにてdrEEM toolboxとN - way toolboxを用いて行った。
多変量解析のよりメタン発酵消化液のEEMから特定の成分を分離することができた。各成分はピークの波長帯と形状よりチロシン、トリプトファン、フミン酸と考えられた。また、メタン発酵消化液のEEMで確認されたアミノ酸由来の蛍光ピークは2種類の成分で構成されている可能性が示された。各成分の得点より、アミノ酸由来の蛍光はチロシン由来の蛍光の寄与が大きいことが示唆された。
つぎに、基質負荷条件がメタン発酵消化液のEEM特性に与える影響を検討し、データの主成分分析を行った。その結果、過負荷の基質条件ではトリプトファン系物質に由来する蛍光の寄与が大きくなることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
微生物電池を用いたメタン発酵消化液に含まれる有機酸の制御に関して、研究を進展できなかった。担当している研究協力者が病のため休学して、代わりに担当できる者の養成が迅速に行えなかったことが大きな要因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
微生物電池を用いたメタン発酵消化液の制御に関して、関係する補助金の一部を翌年度へ繰越し、その間に担当できる人材の確保を行って再開することで、今までの遅れを挽回する予定である。
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