2017 Fiscal Year Research-status Report
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17K08167
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
森 智夫 静岡大学, 農学部, 助教 (80536516)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 木材腐朽菌 / エタノール発酵 / バイオリファイナリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ブタノール産生木材腐朽菌のブタノール産生経路を調査したところ、ブタノールはグルコース由来ではなく、アミノ酸、特にトレオニンを前駆物質とし、ケト酪酸およびケト吉草酸を経由する酵母型の非発酵経路により産生されることが示唆された。ブタノール産生には系内に過剰量のトレオニン等前駆物質を必要とし、木材腐朽菌のブタノール産生経路は木材腐朽時には機能していない事が予想された。
腐朽木材より分離した木材腐朽菌類を用いて、低酸素耐性とエタノール発酵能の関連性を評価した。多くの糸状菌は殆ど同じ酸素濃度で菌糸成長を止める一方で、グルコースを炭素源とする培地におけるエタノール産性能は様々であり低酸素耐性と発酵能には関連性が観察されなかった。一方で、木質（と水）のみでエタノール産生が確認された腐朽菌は供試菌の15％程度に過ぎず、多くの木材腐朽菌において木材腐朽時のエタノール発酵は、生理学的に重要な意味を持たない可能性が示唆された。
しかしながら、木粉のみからエタノールを産生したPhanerochaete sordidaのエタノール産生機構の意義を解明すべく、エタノール産生特性を調査したところ、異なる木材腐朽ステージ、つまり脱リグニン率が異なる段階で発酵を行ってもエタノール収率は変わらず、発酵には多糖分解、ひいては単糖濃度が重要である可能性が示唆されている。また、本菌は高濃度の単糖に暴露された際には、大気雰囲気下でもエタノール産生を行う事が明らかとなり、この現象が菌糸塊内部に嫌気的な条件が発生した結果であるのか、あるいは呼吸系代謝のoverflowの結果であるのかについて現在調査している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画に従い木材腐朽時の糖化からブタノールおよびエタノール生成への並行複発酵プロセスを解明を目指し検討を進めたが、ブタノール産生経路の解析は、概ね順調に進行したものの木材腐朽時における発酵特性とは関連しない経路であった。しかし、木材腐朽とエタノール発酵の関連性について検討を進めることとし、木材腐朽菌の低酸素耐性と発酵能を調査したが、両者に関連性は見出されなかった。一方で単糖濃度とエタノール発酵に関連性が見出され、木材腐朽菌のエタノール発酵には必ずしも嫌気条件を整える必要がないことを、新たな知見として得ることが出来た。
木材腐朽時のような低単糖濃度条件ではエタノール発酵には低酸素条件必要とすることから、酸素濃度と発酵との関連性はより詳しい検討が必要とされ、実験計画の変更を行ったため計画よりも若干の遅れが生じている。一方で、30年度以降に計画していた、脱リグニン反応が白色腐朽菌の発酵反応の鍵要素であるかの調査を先んじて検討し、脱リグニン反応のエタノール発酵への寄与性は小さく、むしろ糖化反応がエタノール発酵へのボトルネックであることを既に見出しており、この点ではやや計画よりも進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
高単糖濃度では好気条件でエタノール発酵を行い、低単糖濃度下では発酵には低酸素条を必要とすることから、糖濃度によって発酵開始酸素濃度が異なっている事が予測されたため、この点に関してより詳細に検討を行うこととした。
また、多糖分解が発酵のボトルネックである可能性が示されたものの、多糖分解率が極めて低いことから、発酵の鍵となる多糖分解酵素の特定を新たに実験計画に組み込む予定。
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