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2020 年度 実績報告書

機能性ルーメン微生物群集の高密度・コンパクト化による非食用バイオマスのメタン発酵

研究課題

研究課題/領域番号 17H01512
研究機関新潟食料農業大学

研究代表者

中井 裕  新潟食料農業大学, 食料産業学科, 教授 (80155655)

研究分担者 多田 千佳  東北大学, 農学研究科, 准教授 (30413892)
福田 康弘  東北大学, 農学研究科, 助教 (50527794)
馬場 保徳  石川県立大学, 生物資源環境学部, 講師 (70747823)
阿部 憲一  新潟食料農業大学, 食料産業学科, 講師 (80618835)
浅野 亮樹  新潟食料農業大学, 食料産業学科, 講師 (20646137)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードメタン / ルーメン微生物 / バイオマス / メタゲノム / セルラーゼ
研究実績の概要

世界の穀物残さは 517 百万トンにのぼり,エネルギー化等のそれらの有効活用が求められている.我々は食肉処理場で廃棄されている牛のルーメン(第一胃)液に着目し,これを活用することで草本系バイオマスのリグノセルロース分解効率を高めたルーメン・ハイハイブリッド型メタン発酵システムを開発した.このシステムはまず草本系バイオマスに牛ルーメン液を混合,保温して植物繊維構成多糖類を分解し(ルーメン処理),その後この混合物をメタン発酵するシステムである.今後,実用化に向け,ルーメン液のコンパクト化と同時にルーメン由来微生物や酵素がルーメン処理とメタン発酵処理の両過程で高い活性を維持することが求められている.しかし,ルーメン・メタン発酵の両条件下で高いリグノセルロース分解活性をもつルーメン微生物は未だに同定されておらず,また分解酵素であるリグノセルラーゼの動態も不明である.そこで本科研費研究では,微生物の顕微鏡観察・網羅的遺伝子解析・リグノセルロース分解酵素活性・ガス化効率を総合的 に評価しながら,本システム過程において高リグノセルロース分解活性をもつ微生物の特定し,それらを指標としてルーメン液を高密度コンパクト化することを試みる.本年度の研究では,高活性セルロース分解酵素とそれを発現する微生物の同定とこれに関与する微生物群集構造解析を試みた.その結果、ルーメン処理過程において,セルロース分解に関与するエンドグルカナーゼとして,分子量が異なるものが少なくとも5種類存在すること,それらを産生または産生に関与する微生物はルーメン微生物群集において優占種ではない未同定の種であることが示唆された.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件)

  • [雑誌論文] Change of Endoglucanase Activity and Rumen Microbial Community During Biodegradation of Cellulose Using Rumen Microbiota2020

    • 著者名/発表者名
      Takizawa Shuhei、Asano Ryoki、Fukuda Yasuhiro、Feng Mengjia、Baba Yasunori、Abe Kenichi、Tada Chika、Nakai Yutaka
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 11 ページ: 603818

    • DOI

      10.3389/fmicb.2020.603818

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of bacteria involved in the decomposition of lignocellulosic biomass treated with cow rumen fluid by metagenomic analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Lee Chol Gyu、Baba Yasunori、Asano Ryoki、Fukuda Yasuhiro、Tada Chika、Nakai Yutaka
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 130 ページ: 137~141

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2020.03.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 牛ルーメン微生物を用いた高効率バイオガス生産技術の開発2020

    • 著者名/発表者名
      馬場保徳
    • 雑誌名

      JATAFFジャーナル

      巻: 8 ページ: 18-24

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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