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2010 年度 実績報告書

エタノール発酵糸状菌の発酵代謝フローの解明と糖化発酵同時進行への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 21612003
研究機関富山大学

研究代表者

星野 一宏  富山大学, 富山大学大学院・理工学研究部(工学), 准教授 (20222276)

キーワードバイオマス / 発酵 / 新エネルギー / 糸状菌 / メタボローム解析 / バイオエタノール
研究概要

我々が発見した糸状菌は、好気条件下で強力なエタノール発酵能を有する。このことから、エタノール発酵のキー物質であるPyruvateからTCAサイクルの代謝が不十分であることが示唆される。一方、エタノール代謝に必須のPyruvate decarboxylase(PDC)とAlcohol dehydrogenase(ADH)が強く発現していることが予想される。そこで、Pyruvate周囲の酵素について生化学的に検討すると共に、ペントース代謝経路の明を行うためにCE-TOFMSによるメタボローム解析を実施した。その結果、キシロースからエタノールへのフローを解明できたと共に、グリセルアルデヒド-3-リン酸の枯渇が問題であることが判明した。また、本研究で使用するMucor属の菌株は、デンプン系バイオマス、セルロース系バイオマスおよび油脂を基質として、生育可能であることから、これら物質を加水分解する酵素を分泌していることが示唆される。特に、ソフトバイオマスの主成分であるセルロースおよびヘミセルロースを利用できることは糖化発酵同時進行(CBP)を行う上では必須である。そこで、本菌株が有する加水分解酵素の分泌量を向上させるために、イオンビーム変異を実施し、Xyloaseおよびβ-glucanaseの高発現株を獲得した。このセルラーゼ高発現株を用いた同時糖化発酵により、100g/Lのアルカリ処理稲わらより21g/Lのエタノールを生産させることが可能であることが判明した。さらに、加水分解酵素を添加しないCBPを実施したところ培養24時間目に約1.0g/Lのエタノールを得ることに成功した。今後は、CBPの高性能化を図るために、セルラーゼ等の分泌向上を図る必要があることが示唆された。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] バイオエタノール生産の現状と課題<ケカビによるソフトバイオマスからのエタノール生産>2010

    • 著者名/発表者名
      高野真希、星野一宏
    • 雑誌名

      配管技術

      巻: 52 ページ: 27-31

  • [雑誌論文] Effect of steam explosion pretreatment on treatment with Pleurotus ostreatus for the enzymatic hydrolysis of rice straw2010

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi M, Takahashi D, Watanabe D, Sakai K, Hoshino K, Kouya T, Tanaka T.
    • 雑誌名

      J.Biosci.Bioeng.

      巻: 110 ページ: 449-452

    • 査読あり
  • [学会発表] Improvement of Ethanol Production Production by Mutant of Mucor javanicus by Irradiated Carbon Beam2010

    • 著者名/発表者名
      K.Ooyachi, M.Takano, K.Hoshino
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Honolulu, Hawai
    • 年月日
      2010-12-17
  • [学会発表] ペントース発酵糸状菌を用いた機械的微細化処厘稲わらの同時糖化発酵2010

    • 著者名/発表者名
      高野真希, 小杉和裕, 星野一宏
    • 学会等名
      第62回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      宮崎シーガイヤ
    • 年月日
      2010-10-28
  • [学会発表] イオンビーム照射変異法によるキシロース発酵糸状菌のセルラーゼ分泌能の向上2010

    • 著者名/発表者名
      星野一宏, 高野真希, 畑下昌範
    • 学会等名
      第62回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      宮崎シーガイヤ
    • 年月日
      2010-10-28
  • [学会発表] Development of Bioethanol Production by Consolidated Biopreocess using M.javanicus2010

    • 著者名/発表者名
      M.Takano, Y.Kato, S.Ogita, K.Hoshino
    • 学会等名
      14^<th> International Biotechnology Symposium and Exhibition
    • 発表場所
      Rimini, Italy
    • 年月日
      2010-09-17
  • [学会発表] Construction of Pentose-fermenting Fungi Mutant by Ion Beam Method and Its Application to Ethanol Production from Rice Straw2010

    • 著者名/発表者名
      K.Hoshino, M.Takano, M.Hatashita
    • 学会等名
      14^<th> International Biotechnology Symposium and Exhibition
    • 発表場所
      Rimini, Italy
    • 年月日
      2010-09-17

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公開日: 2012-07-19  

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