嫌気発酵を用いた資源・エネルギー分離生産型新規バイオプロセスの構築

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19656243
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 徳本 勇人 Osaka Prefecture University, 工学研究科, 助教 (70405348)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉四 弘之 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (50081360)
• Keywords: 嫌気発酵 / 資源・エネルギー / メタン発酵 / 水素発酵 / 菌叢解析 / グリセリン / 交互生産 / 制御因子

Research Abstract

嫌気発酵菌群は主に、加水分解菌、酸生成菌、メタン生成菌が複合菌叢として共生関係を築いている。従来、二相式で酸発酵とメタン発酵を分離制御する方法がとられているが、本研究では、1つの発酵槽内で菌叢を制御するのが目的である。本研究ではすでに、濃度依存性で発酵特性を劇的に変化させるグリセリンを菌叢制御因子として発酵槽に投入すると、水素、メタンが交互に生産されることを確認している。本年度は、水素、メタン発酵が切り替わる変局点のグリセリン投与条件を明らかにし、かつ、変局点における操作因子について考察を進めるため、水素・メタン発酵時における液相中の有機成分の分析を行った。その結果、メタン、水素発酵時における液相中の有機成分として有機酸、アミノ酸、グリセリン分解産物である1,3プロパンジオールを同定した。発酵時における生産物では、メタン、水素量を測定した。これら分析結果から物質収支をとり、グリセリン分解の挙動を解析した。その結果、水素、メタン発酵時に投与したグリセリンは、嫌気微生物群によりほぼ分解されており、各種有機成分に変換されていることが明らかとなった。加えて、未利用有機資源の実原料として想定されるのは強アルカリ性の廃グリセリンであるが、この廃グリセリンを用いる場合、中和処理を行うことのみで、これまでと同様の水素、メタンの交互生産が可能であることを新たに見出した。さらに、グリセリンを原料とするメタン・水素発酵プロセスにおける嫌気微生物群中の優占種については、嫌気微生物の同定に現在最もよく用いられている16SRNA遺伝子を指標とするDGGE法を適用し、優占種を探索中である。