2014 Fiscal Year Research-status Report
食品廃棄物を利用したアスタキサンチンの微生物合成に関する研究
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26550078
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| Research Institution | Oshima National College of Maritime Technology |
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Principal Investigator |
杉村 佳昭 大島商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90300623)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古本 啓二 大島商船高等専門学校, その他部局等, 教授 (90149972)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ラビリンチュラ / アスタキサンチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で使用するThrautochtrium菌CHN-1株（Thra菌）は呉市の瀬戸内海で発見され、高度不飽和脂肪酸だけを生産するラビリンチュラ類に属しているが、高度不飽和脂肪酸に加えて、アスタキサンチンも生産する特異的な微生物である。
平成26年度はThra菌の高度不飽和脂肪酸とアスタキサンチンの同時生産機構を明らかにし、効率的なアスタキサンチンの生産プロセスを開発することを目的とした。Thra菌を振とう培養器で海水、23℃、光なし、100rpm、炭素源6%、酵母エキス0.5%、ポリペプトン0.5%、リン酸二カリウム0.5%の基本条件で栄養源をスクリーニングして、菌体増殖速度は濁度法で、グルコース濃度はSomogyi-Nelson法、HPLC、カロテノイド定量はHPLCにより分析した。
Thra菌の増殖挙動を調べたところ、菌体増殖はカロテノイドと同時に行われることが明らかにされた。また、菌体培養の初期炭素源濃度や窒素濃度を種々変化させたところ、グルコースが豊富に存在すると、アスタキサンチンへの代謝よりも菌体増殖と前駆体の生産が優先して行われることが明らかにされた。さらに、流加培養を行うことにより、菌体増殖やカロテノイド生産にどのように影響するか調べたところ、前駆体の生産と代謝の促進、双方を迅速に行える培養プロセスにより、効率的なアスタキサンチンの生産が可能になることが明らかにされた。
以上の結果から、流加培養を行ってグルコース濃度を制御することにより、アスタキサンチンの生産性を向上することが知見として得られた。
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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
交付申請書では平成26年度の実施計画はThra菌の高度飽和脂肪酸とアスタキサンチンの同時生産機構を明らかにし、さらにアスタキサンチンを効率的に生産する知見を得るという目的で行った。
Thra菌の増殖挙動を調べたところ、菌体増殖は3日以内に定常状態に達し、pHの低下が止まることから、菌体増殖とpH低下は密接に関連していることが示された。また培養開始から終了まで継続してカロテノイドが生産されていることから、菌体増殖とカロテノイド生産は同時に行われていることが考えられた。
また、初期炭素源濃度依存性を調べたところ、グルコース濃度が高いほど、菌体増殖が盛んに行われたが、カロテノイド生産量は減少した。しかしながら、初期炭素源濃度を低くし、直ちにグルコースが枯渇した状態にしやすくするほど、アスタキサンチンの生成量が増加した。このことから、培養液中のグルコース濃度がカロテノイド生産量に影響することが考えられた。併せて初期窒素源濃度依存性を調べたところ、初期窒素源濃度が6g/Lの時が最大のカロテノイド生産量が得られたが、アスタキサンチンの生産量との相関性は確認できなかった。
さらに流加培養が菌体培養及びカロテノイド生産にどのように影響するか調べたところ、添加回数に関わらず、カロテノイド生産量はほとんど同じであったが、添加回数を多くし、グルコースが枯渇状態になりやすい条件にすると、アスタキサンチンの生成量が多くなった。
以上の結果より、流加培養を行って、グルコース濃度を制御することにより、アスタキサンチンを効率的に生産する培養プロセスが確立できたと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度以降は、炭素源の探索として、地元業者から排出される食品廃棄物である、おから、残飯、みかん糖蜜を入手し、質量を均一にするために、熱水処理、凍結乾燥処理など、前処理を行い、利用する。また、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、プロテアーゼ、アミラーゼ、リパーゼなどの複合酵素剤で加水分解処理の最適化を行い、その処理したものについて、スクリーニング実験を行う。
さらに、容量500mL程度の小スケールのエアリフト型気泡塔を制作し、アスタキサンチンの生産の最適化を行う。エアリフト型気泡塔にはpHメーター、DOメーター、温度計を取り付け、光の高度や照射時間、通気速度を種々変化させて、最適生産条件について知見を得ることにする。
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| Causes of Carryover |
物品の購入額を業者との交渉により低く抑えることができたためであり、残額は次年度以降に使用する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度の物品購入に使用する。
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