2014 Fiscal Year Research-status Report
デンプン含有廃液のブースト効果を利用したバイオガス生産系の確立
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25450370
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
大槻 隆司 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (70313781)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | クロストリディウム / 水素生産 / デンプン / 麦ワラ / 相乗効果 / 廃棄バイオマス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、易利用性ではあるがまだ十分に活用されていない廃棄バイオマスを「促進剤」として添加することで、難利用性バイオマスからの有用物質生産性を向上させる手段に着目した。「促進剤」の役割を担う廃棄バイオマスをデンプン工場廃液、難利用性バイ
オマスを麦ワラとして想定し、定置型燃料電池による電力回収、ならびに将来的には燃料電池車の燃料供給源として利用するために水素を生産する研究を行った。
昨年度の検討結果より、今年度は比較的扱いが容易なC. butylicumおよびC. perfringensを用いて培養中の菌体生育、水素生産、多糖分解酵素活性の変化について調査した。1.0%麦ワラを炭素源とした培養を行い、0.5～2.0%デンプンを添加条件にて麦ワラ由来の水素生産量が著しく増大することを確認した。
麦ワラへのデンプン添加による相乗的水素生産量増大効果の要因のひとつとして、多糖分解酵素群の活性の変化が考えられるが、昨年度の研究で培養上清中のセルラーゼとキシラナーゼは添加した麦ワラに吸着してしまい、生産された酵素の活性の変化を正確に評価できていないことが示唆された。そこで本年度は、培養液の上清と麦ワラを分離し、麦ワラに吸着している酵素を洗浄により遊離させる検討を行った。その結果、吸着酵素は遊離回収が可能であり、麦ワラ画分を3回、水で洗浄して上清の回収を繰り返すことでほとんどの吸着酵素を回収し、生産された総酵素の活性を評価することが可能であることを見いだした。
決定した酵素活性測定条件を用いて培養中の変化を調べたところ、両クロストリディウム株とも麦ワラのみの場合と比べ、菌体量はデンプン添加により急激に増加し速やかに減少した。さらにアミラーゼ、セルラーゼ、キシラナーゼの活性はデンプン添加により顕著に増大するが、そのパターンはデンプン添加量により異なることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
吸着酵素の遊離条件設定に時間を費やしたが、おおむね予定通りに遂行することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
添加するデンプン濃度の変化により各種の多糖分解酵素の活性強度が変化するという興味深い事象が認められたため、より感度の高い呈色基質を用いて各酵素活性挙動を詳細に調査するとともに、細胞内発現レベルの変化についても解析を試みる予定である。また、解糖系に関わる代謝産物を中心に、代謝動態の差異が見いだせるかどうかについて検討を行い、水素生産性の増大につながっている鍵現象を明らかにしたい。
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| Causes of Carryover |
酵素活性測定に用いる消耗物品を発注するにあたり、購入先（製造者）が海外であり納品に時間がかかるため、年度内の購入をあきらめたことによるもの。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初購入を予定していた物品を平成27年度に入ってからの購入に切り替え、予定通り酵素活性測定実験に使用する。
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