NADP(H)を保持しうる荷電膜バイオリアクターによる有用物質の生産

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62470113
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 永井 史郎 広島大学, 工学部, 教授 (70013307)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西尾 尚道 広島大学, 工学部, 助教授 (30034383)
• Keywords: NAD(P)H再生系 / 荷電膜バイオリアクター / メタン生成細菌 / ヒドロゲナーゼ / Methanosarcina barkeri / スルホン化ポリエーテルスルホン膜 / キシリトール生産 / 固定化菌体

Research Abstract

NAD(P)^+を補酵素とする酸化還元反応を工業的に利用する場合、主反応系の開発と共に、補酵素再生系の構築および補酵素保持系の開発が重要である。今までに、補酵素保持系としては荷電膜(スルホン化ポリエーテルスルホン膜)によるイオン反発の利用、補酵素再生系としてはメタン生成細菌のヒドロゲナーゼと共役したH_2によるNADPH再生系、主反応系としては酵母(Candida pelliculosa)のキシロースレダクターゼによるキシロースのキシリトールへの変換系を選択し、光架橋性樹脂で同時固定してメタン細菌・酵母菌体を用いてH_2によるキシロースからのキシリトールの連続生産を行ってきた。
本年度は、まず荷電膜の補酵素保持能に及ぼす諸因子の影響について基礎的検討を行った。その結果、NADP^+、NADPH、NADHの保持率は0.1〜10mMの範囲内でその濃度によって影響されないこと、またpH5〜10の範囲内で緩衝液の種類、pHによって影響されないこと(いずれの場合も保持率80%以上)が明らかとなった。しかし、NAD^+はその濃度(10mMで40%保持率)、pH(5〜10で50%保持率)によって影響された。したがってNAD^+を用いる場合、その再生系を強化してNADHとして存在させる必要があることが判明した。
ついで、NADP(H)を保持しうる本荷電膜バイオリアクターの汎用化を図る目的でNADH再生系について検討した。メタン細菌、Methanosarcina barkeriはNADP^+以外にNAD^+も利用できるヒドロゲナーゼ系を有しており、H_2によりNADHへ還元できた。本菌をアルギン酸カルシウム固定後、架橋処理することによりNADH連続再生系が構築できた。さらに、本菌をグリセロール脱水素酵素系と共役させ、ジヒドロキシアセトン生産を試みたが(メタン細菌はNADH再酸化系(H_2発生)として機能することとなる)、逆反応系は有していなかった。

Research Products

• [Publications] 永井史郎: BIO INDLISTRY. 5. 10-20 (1988)
• [Publications] 西尾尚道: J.Ferment.Bioeng.
• [Publications] 別府雅志: 日本醗酵工学会大会講演要旨集. (1988)