研究課題/領域番号 |
21K17908
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研究種目 |
若手研究
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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研究機関 | 東京工業大学 |
研究代表者 |
宮原 佑宜 東京工業大学, 物質理工学院, 特任助教 (00837768)
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研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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キーワード | 水素酸化細菌 / 生分解性プラスチック / 還元力供給システム / ギ酸デヒドロゲナーゼ / 亜リン酸デヒドロゲナーゼ / 二酸化炭素資源化 / 低濃度水素ガス / 化学合成独立栄養細菌 |
研究開始時の研究の概要 |
水素酸化細菌は、二酸化炭素を原料として生分解性プラスチック(ポリヒドロキシアルカン酸:PHA)を合成可能な細菌であり、地球環境の保全および化石資源に頼らない持続可能な開発という観点から、その利用が期待される。しかしながら、水素酸化細菌を培養するためには、発酵槽に多量の水素ガスを供給する必要があり、既存の培養方法では常に爆発の危険性がつきまとうという問題がある。そこで、水素以外の物質からエネルギーを供給する新規なシステムを構築し、安全でかつ効率的な二酸化炭素からの生分解性プラスチック合成方法の開発を行う。
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研究実績の概要 |
本申請課題では、新規な還元力供給システムの構築および低濃度の水素ガスを用いることで、水素ガスによる爆発の危険性を完全に解除した独立栄養培養系の構築を試みる。また、生分解性プラスチックであるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)を細胞内に合成、蓄積する化学合成独立栄養細菌Ralstonia eutrophaを使用することで、二酸化炭素からのPHA生産手法の創生を目指す。 本年度は、低濃度の水素ガス(4vol%)をジャーファーメンターに連続的に供給することで、爆発リスクを完全に解除した独立栄養培養システムの構築を行った。発酵槽へと供給するガス流量、攪拌速度、培地へ添加する窒素源濃度を検討することで、良好な細胞増殖およびPHA生産を達成した。培養144時間で細胞内に最大89wt%のPHAが蓄積し、2.94 g/Lの生産量でPHA生産を行うことができた。 さらに、本培養システムを遺伝子組換え株の独立栄養培養へと応用することに成功した。遺伝子組換え株を用いることで、優れた材料物性を有する共重合体PHAを二酸化炭素から合成することが可能となる。今後は、培養システムを最適化することで、更なる培養の効率化を行い、より実用的な共重合体PHA生産へと応用する。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
爆発下限界の水素ガスを含む混合ガスを連続供給した安全な独立栄養培養システムを構築し、良好な菌体増殖およびPHA生産を達成したため。
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今後の研究の推進方策 |
今後は、(1)低濃度水素ガス培養の最適化を行い、効率的なPHA生産を試みる。このためにギ酸デヒドロゲナーゼあるいは亜リン酸デヒドロゲナーゼを用いた新規な還元力供給システムを構築し、低濃度水素培養へと応用する。(2)遺伝子組換え株を構築し、二酸化炭素からの実用的な材料物性を有する共重合体PHA生産を検討する。
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