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未利用生物資源を燃料とする酵素電池の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22248010
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用生物化学
研究機関大阪工業大学 (2013)
九州大学 (2010-2012)

研究代表者

大島 敏久  大阪工業大学, 工学部, 教授 (10093345)

研究分担者 松本 広重  九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (70283413)
連携研究者 櫻庭 春彦  香川大学, 農学部, 教授 (90205823)
土居 克実  九州大学, 農学研究院, 講師 (40253520)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円)
2013年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2012年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2011年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2010年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
キーワード酵素電池 / バイオ電池 / 脱水素酵素 / アミノ酸 / 未利用生物資源 / 糖 / 耐熱性酵素 / 微生物電池 / 酸化還元酵素 / 廃棄物再資源化 / 応用微生物
研究成果の概要

近年、食品廃棄物などの未利用生物資源を燃料とする低環境負荷のバイオ燃料電池の開発が注目されている。本研究は未利用生物資源を燃料とし、高出力で且つ、長期安定的に使用できる酸化還元酵素及びその高活性な酵素を有する微生物を素子とする充電型酵素電池の開発を行った。その結果、食品中のタンパク質やその構成成分であるアミノ酸を燃料として耐熱性アミノ酸電池として、L-プロリン脱水素酵素を用いたプロリン燃料電池の基本装置の製作に世界で最初に成功した。さらに、起電力や出力の改良、燃料の多様性を図り、電池セル装置の改善、高活性な酵素の探索と改良、電池用としての高い有用性が期待できる新規酵素の発見に成功した。

報告書

(5件)
  • 2014 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 12件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (25件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Construction of a biocathode using the multicopper oxidase from the hyperthermophilic archaeon, Pyrobaculum aerophilum: towards a long-life biobattery2015

    • 著者名/発表者名
      .H. Sakamoto, T. Uchi, K. Yamaguchi,A.Koto, E. Takamura, T. Satomura, H. Sakuraba, T. Ohshima, S. Suye
    • 雑誌名

      Biotechnol. Lett

      巻: 37 号: 7 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1007/s10529-015-1819-z

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural insight into the thermostable NADP+-dependent meso-diaminopimelate dehydrogenase from Ureibacillus thermosphaericus. .2015

    • 著者名/発表者名
      H. Akita, T. Seto, T. Ohshima, H. Sakuraba
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr D Biol Crystallogr

      巻: 71 号: 5 ページ: 1136-1146

    • DOI

      10.1107/s1399004715003673

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dye-linked D-amino acid dehydrogenase from the thermophilic bacterium Rhodothermus marinus JCM 9785: characteristics and role in trans-4-hydroxy-L-proline catabolism.2015

    • 著者名/発表者名
      T. Satomura, H. Sakuraba, S. Suye, T. Ohshima
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol. Biotechnol.

      巻: 99 号: 10 ページ: 4265-4275

    • DOI

      10.1007/s00253-014-6263-9

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of catalytic residues of a very large NAD-glutamate dehydrogenase from Janthinobacterium lividum by site-directed mutagenesis.2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kawakami, H. Sakuraba, T. Ohshima
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem.

      巻: 78 号: 12 ページ: 2045-2050

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.946394

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectrophotometric assay of D-isoleucine using an artificially created D-amino acid dehydrogenase2014

    • 著者名/発表者名
      H. Akita, Y. Imaizumi, H. Suzuki, K. Doi, T. Ohshima
    • 雑誌名

      Biotechnol. Lett.

      巻: 36 号: 11 ページ: 2245-2248

    • DOI

      10.1007/s10529-014-1597-z

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Biochemical characterization of an L-tryptophan dehydrogenase from the photoautotrophic cyanobacterium Nostoc punctiforme,2014

    • 著者名/発表者名
      R. Ogura, T. Wakamatsu, K. Doi, T. Ohshima
    • 雑誌名

      Enzyme and Mirobial. Technology

      巻: 60 ページ: 40-46

    • DOI

      10.1016/j.enzmictec.2014.04.002

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural insight into glucose dehydrogenase from the thermoacidophilic archaeon Thermoplasma volcanium2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanoh, S. Uehara, H. Iwatani, T. Ohshima, H. Sakuraba
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr. D, Biol. Crystallogr.

      巻: 70 号: 5 ページ: 1271-1280

    • DOI

      10.1107/s1399004714002363

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Incorporation and conduction of proton in Sr-doped LaMO3 (M=Al, Sc, In, Yb, Y)2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Okuyama, T. Kozai, S. Ikeda , M. Matsuka, T. Sakai, H. Matsumoto
    • 雑誌名

      Electorochimica Acta

      巻: 125 ページ: 443-449

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative analysis of the catalytic components in the archaeal dye-linked L-proline dehydrogenase complexes2013

    • 著者名/発表者名
      R. Kawakami, C. Noguchi, M. Higashi, H. Sakuraba,T.Ohshima, T.
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol .Biotechnol.

      巻: 97 号: 8 ページ: 3419-3427

    • DOI

      10.1007/s00253-012-4201-2

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton-conducting oxide and applications to hydrogen energy devices2013

    • 著者名/発表者名
      H. Matsumoto, T. Sakai, Y. Okuyama
    • 雑誌名

      Pure and Applied Chemistry

      巻: 85 ページ: 427-435

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical hydrogen pumps using Ba doped LaYbO3 type proton conducting electrolyte2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai, K. Isa, M. Matsuka, T. Kozai, Y. Okuyama, T. Ishihara, H. Matsumoto
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 38 ページ: 6842-6847

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of two glutamate dehydrogenases with different cofactor specificities from a hyperthermophilic archaeon Pyrobaculum calidifontis2013

    • 著者名/発表者名
      T. Wakamatsu
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 17(3) 号: 3 ページ: 379-89

    • DOI

      10.1007/s00792-013-0527-7

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 廃棄生物資源を燃料とする酵素電池の開発2012

    • 著者名/発表者名
      大島敏久
    • 雑誌名

      財団法人岩谷直治記念財団研究報告書

      巻: 35 ページ: 50-53

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱菌Pyrobaculum islandicumのグルタミン酸脱水素酵素と高分子化補酵素を用いたバイオアノートの構築2015

    • 著者名/発表者名
      山崎晃司、坂元博昭、里村武範、櫻庭春彦、大島敏久、末信一郎、
    • 学会等名
      日本農芸化学会平成27年度大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] バイオ燃料電池のための超好熱アーキアPyrobaculum aerophilum由来マルチ銅オキシダーゼを用いたバイオセンサーの構築2015

    • 著者名/発表者名
      高村映一郎、内井俊貴、坂元博昭、里村武範、櫻庭春彦、大島敏久、末信一郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会平成27年度大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Structural characteristics of active and inactive glutamate dehydrogenase from the hyperthermophilic Pyrobaculum islandicum2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ohshima
    • 学会等名
      ドルトムント工科大学 セミナー
    • 発表場所
      ドイツ連邦共和国 ドルトムント市
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural characteristics of active and inactive glutamate dehydrogenase from the hyperthermophilic Pyrobaculum islandicum2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ohshima
    • 学会等名
      パルツキー大学 セミナー
    • 発表場所
      チェコ共和国 オロモウク市
    • 年月日
      2014-10-22 – 2014-10-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Creation of thermostable NADP-dependent D-amino acid dehydrogenase by site-directed mutagenesis and its application September 2015. 9.22014

    • 著者名/発表者名
      T. Ohshima, H. Akita, K. Doi, H. Suzuki
    • 学会等名
      International Conference of D-amino acids
    • 発表場所
      宇都宮市
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質バイオマスを原料とした酵素燃料用電池用素子の開発2014

    • 著者名/発表者名
      里村武範、川上竜巳、坂元博昭、櫻庭春彦、大島敏久、末信一郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      川崎市
    • 年月日
      2014-03-27 – 2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 好熱性細菌Rhodothemus marinus由来色素依存性D- フェニルアラニン脱水素酵素の性質の解明と基質特異性解析2014

    • 著者名/発表者名
      廣田湧也、石倉優、里村武範、櫻庭春彦、大島敏久、末信一郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      川崎市
    • 年月日
      2014-03-27 – 2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] バイオ電池構築のための超好熱菌性古細菌Pyrobaculum aerophilum由来multicopper oxidaseを用いたバイオカソード2014

    • 著者名/発表者名
      末信一郎、内井俊貴、坂元博昭、里村武範、櫻庭春彦、大島敏久
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      川崎市
    • 年月日
      2014-03-27 – 2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱アーキアPyrobaculum calidifontis由来NAD(P)依存性L-セリン 3-脱水素酵素の機能・構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      米田一成、櫻庭春彦、荒木朋洋、大島敏久
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      川崎市
    • 年月日
      2014-03-27 – 2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱菌の高度耐熱性グルタミン酸脱水素酵素の構造と機能相関2013

    • 著者名/発表者名
      大島敏久
    • 学会等名
      日本生物高分子学会2013年度大会、シンポジウム
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2013-10-19 – 2013-10-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of transition metal doping on the electrical properties of proton conducting perovskites2013

    • 著者名/発表者名
      Y.-S. Lee, N. Hatada, Y. Okuyama, H. Matsumoto
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2013-09-27 – 2013-09-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物プロトン伝導体のプロトン溶解量に対するカチオン混合効果2013

    • 著者名/発表者名
      奥山勇治、池田翔平、米田武寛、伊佐佳織、酒井孝明、松本広重
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2013-09-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermostable NADP-dependent D-amino acid dehydrogenase: Creation from meso-diaminopimelate dehydrogenase by site-directed mutagenesis and application2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ohshima
    • 学会等名
      International Congress of Enzyme Engineering XXⅡ
    • 発表場所
      富山市
    • 年月日
      2013-09-22 – 2013-09-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] L-プロリン脱水素酵素からのオキシダーゼ活性除去の検討2013

    • 著者名/発表者名
      川上竜巳、櫻庭春彦、大島敏久、
    • 学会等名
      日本生物工学会第65回大会
    • 発表場所
      広島市
    • 年月日
      2013-09-18 – 2013-09-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Rhodothemus marinus由来色素依存性D- フェニルアラニン脱水素酵素の特性と生理機能の解析2013

    • 著者名/発表者名
      里村武範、石倉優、小柳峰史、廣田湧也、櫻庭春彦、大島敏久、末信一郎、
    • 学会等名
      日本生物工学会第65回大会
    • 発表場所
      広島市
    • 年月日
      2013-09-18 – 2013-09-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] WATER ELECTROLYSIS USING WATER-ABSORBING POROUS ELECTROLYTE CELL2013

    • 著者名/発表者名
      H. MATSUMOTO, S.-J. KIM, T. SAKAI, J. HAMAGAMI, Y. OKUYAMA
    • 学会等名
      IMPRES2013
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2013-09-04 – 2013-09-06
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 好熱菌Geobacillus kaustophilus由来L-グルタミン酸合成酵素が持つ新規色素依存性L-グルタミン酸脱水素活性の機能解析2012

    • 著者名/発表者名
      黒木俊行、松川博昭、大森勇門、若松泰介、土居克美、大島敏久
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会
    • 発表場所
      京都女子大(京都市)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌由来耐熱性(R)-1, 2-propandiol脱水素酵素の機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      大橋昌弘、若松泰介、土居克美、大島敏久
    • 学会等名
      日本生物工学会第18回九州支部福岡大会
    • 発表場所
      九州大(福岡市)
    • 年月日
      2011-12-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 新規有用酵素の土壌試料からの効率的取得法の開発-耐熱性ロイシン脱水素酵素を例として-2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤大祐、土居克実、藤野泰寛、若松泰介、大島敏久
    • 学会等名
      第48回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(北九州市)
    • 年月日
      2011-07-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアPyrobaculum calidifontisの2種類のグルタミン酸脱水素酵素推定遺伝子産物の機能比較2011

    • 著者名/発表者名
      若松泰介, 東千里, 大森勇門, 土居克実, 大島敏久
    • 学会等名
      日本ビタミン学会第63回大会
    • 発表場所
      安田女子大(広島市)
    • 年月日
      2011-06-04
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 耐熱性アミノ酸脱水素酵素を用いたアミノ酸燃料電池の開発2011

    • 著者名/発表者名
      村山雄起, 塚副耕大, 若松泰介, 松本広重, 大島敏久
    • 学会等名
      日本農芸化学会2010年度大会
    • 発表場所
      京都女子大(京都市)
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 好気性超好熱アーキアPyrobaculum calidifontisの2種のグルタミン酸脱水素酵素推定遺伝子の機能解析2010

    • 著者名/発表者名
      東千里, 大森勇門, 土居克実, 大島敏久
    • 学会等名
      日本生物工学会第17回九州支部沖縄大会
    • 発表場所
      琉球大学農学部(那覇市)
    • 年月日
      2010-12-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱菌のフラビン含有アミノ酸脱水素酵素の機能開発2010

    • 著者名/発表者名
      大島敏久
    • 学会等名
      日本農芸化学会2010年度西日本支部大会
    • 発表場所
      香川大学農学部(香川県)(シンポジウム)
    • 年月日
      2010-09-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 色素依存性L-プロリン脱水素酵素を用いたL-プロリン電池の開発

    • 著者名/発表者名
      吉国翔一
    • 学会等名
      日本生物工学会第19回九州支部大分大会
    • 発表場所
      別府大学(別府市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 好熱菌由来の極限酵素の機能・構造解析と応用

    • 著者名/発表者名
      大島敏久
    • 学会等名
      平成24年度日本農芸化学会西日本支部および日本栄養・食糧学会九州・沖縄支部合同大会
    • 発表場所
      鹿児島大学稲盛会館 (鹿児島市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] http://www.oit.ac.jp/bio/labo/~ohmori/main.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2010-11-30   更新日: 2019-07-29  

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