リグノセルロ-ス資源の生物燃料への変換

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03203118
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉田 敏臣 大阪大学, 工学部, 教授 (00029290)
• 研究分担者: 卜部 格 大阪大学, 工学部, 助教授 (60029246) ; 堀ノ内 末治 東京大学, 農学部, 助教授 (80143410) ; 宮川 都吉 広島大学, 工学部, 教授 (10116676) ; 桑原 正章 京都大学, 木質研, 教授 (40035978) ; 沢田 達郎 金沢大学, 工学部, 教授 (80019728)
• キーワード: リグノセルロ-ス / 爆砕 / リグニンペルオキシダ-ゼ / キシラン / セルラ-ゼ / キシロ-ス / エタノ-ル / Saccharomyces cerevisiae

研究概要

リグノセルロ-スから微生物によりエタノ-ルを生産するプロセスを開発するため、リグノセルロ-スの前処理と生成セルロ-スとキシランを直接エタノ-ル発酵する菌の育種について研究し、以下の結果を得た。
(1)セルロ-スとヘミセルロ-スのモデル物質であるグルカンやキシランの蒸気爆砕経過中における生成オリゴ糖を分析し、シミュレ-ションモデルによる計算値と一致することを確認した(沢田達郎)。(2)担子菌ー蒸煮複合処理によるセルロ-ス糖化促進を検討し、ぶな木粉を200℃、30分で蒸煮すると糖化率は11.6%であるが、担子菌Phanerochaete chrysosporiumによって42日間前処理した木粉では、糖化率は21.2%となることを見いだした(桑原正章)。(3)タンパク工学的手法により、好アルカリ菌セルラ-ゼの活性のアルカリ側pH依存性が塩基配列相同部分のC末端側領域のわずか2個のアミノ酸により決定されることを見いだした(堀之内末治)。(4)CMC資化性の酵母Cryptococcus flavusが生産するCMCaselとβグルコシダ-ゼの遺伝子を導入した形質転換酵母を作成し、CMCを単一炭素源とする培地で増殖させることができた(宮川都吉)。(5)エタノ-ル抽出率の高い溶媒を探索し、OIPP(oーIsoーpropylphenol)とOTBP(oーtertーButylphenol)が高い抽出率をしめすことを見いだし、ひまし油を含む固定化酵母を用い、6回以上の反復回分抽出発酵に成功した(小林猛)。(6)キシラナ-ゼ遺伝子の分泌発現を可能にするため、ウィルス膜タンパク質のN末端側ペプチドF_2領域のDNAをキシラナ-ゼ遺伝子と融合させたが、キシラナ-ゼは分泌されず、その発現も微弱であった(卜部 格)。(7)キシロ-ス資化性酵母、Pichia stipitis由来のキシロ-スリダクタ-ゼおよびキシリト-ルデヒドロゲナ-ゼの遺伝子をアルコ-ル発酵酵母に導入し、キシロ-スからエタノ-ルを生成させることができた(吉田敏臣)。

研究成果

• [文献書誌] 中村 嘉利,M.Mahammed,長尾 衛,沢田 達郎,元井 正敏: "蒸気爆砕による稲わらの性状変化と酵素糖化" 化学工学論文集. 17. 504-510 (1991)
• [文献書誌] Y.Kimura,Y.Asada,Y.Oka,M.Kuwabara: "Molecular Analysis of a Bierlandera adusta Lignin Perioxidase Gene" J.Biol.Chem.35. 510-514 (1991)
• [文献書誌] A.Nakamura,F.Fukumori,S.Horinouchi,H.Masaki,T.Kudo,T.Uozumi,T.Horikoshi,T.Beppu: "Construction and Characteristics of the Chimeric Enzymes Between the Bacillus subtilis Cellulase and Alkalophilic Bacillus Cellulase" J.Biol.Chem.266. 1579-1583 (1991)
• [文献書誌] T.Miyakawa: "Cloning and Molecular Analysis of cDNA Encoding Carboxymethyl Cellulase from Cryptococcus flavus" Biosci.Biotech.Biochem.(1991)
• [文献書誌] K-H,Lin,S.Iijima,S-Y,Huang,F.Hishinuma,T.Kobayashi: "Optimization of the Expression of Foreign Gene from Galactose-inducible Promoter in a Recombinant Yeast" J.Ferment.Bioeng.72. 187-192 (1991)
• [文献書誌] C-X,Pan,W-Z,Xu,H.Akatsuka,S.Negoro,Y.Shima,H.Okada: "Expression of the Xylan-Degrading Genes of Bacillus pumilis IPO in Saccharomyces cerevisiae" J.Ferment.Bioeng.71. 303-308 (1991)
• [文献書誌] M.Tantirungkij,T.Seki,T.Yoshida: "Stipitis in Saccharomyces cerevisiae"
• [文献書誌] M.Tantirungkij,T.Seki,T.Yoshida: "Stipitis in Saccharomyces cerevisiae" Expression of Xylose Reductase and Xylitol Dehydrogenase Genes of Pichia,