藍藻バイオマスを用いた二酸化炭素からの高濃度エタノール生成法

利用蓝绿藻生物质二氧化碳生产高浓度乙醇的方法

• 批准号: 05650793
• 负责人: 太田口 和久
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650793/
• 关键词: Biochemical engineering; CO_2 fixation; Anacystis nidulans; Saccharomyces sake; ethanol production; biomass; ethanol tolerance; biotrancformation

本研究では、経済性が比較的高いCO_2固定法を確定することを意識し、光独立栄養増殖を行なう藍藻Anacystis nidulansおよび酵母Saccharomyces sakeを実験材料として用い、3段階の反応経路(1:A.nidulansの光合成によるCO_2からA.nidulansバイオマスへの生物変換、2:抽出法によるA.nidulansバイオマスからグルコースへの化学変換、3:S.sakeの発酵によるグルコースからエタノールへの生物変換)を統合することにより、CO_2からのエタノール生成法を考案しその可能性を実験的に検討した。まず光合成用外部循環エアリフト型バイオリアクター(矩形ライザー部:幅0.5m、奥行0.1m、高さ1.2m、円筒形ダウンカマー部:直径0.1m、高さ0.6m)を作成しCO_2物質移動容量係数の特性を検討した。光強度6klux、温度40℃、3%CO2通気(ガス空塔速度=11m/h)下でA.nidulansの培養を行なったところ120hで1dm^3カルチャー当たり約10gのCO_2を吸収し、そのうちの0.4gは細胞により0.7gの乾燥菌体へと変換されることがわかった。また、1gの乾燥菌体バイオマスは0.50gの貯蔵糖を含有することがわかった。次に、藍藻バイオマスからの貯蔵糖抽出剤の選定試験を行なった。その結果、3N HClが効率良くグルコースを抽出し得ることがわかった。抽出液に対し陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂による脱塩操作を2回繰り返すことにより抽出液の酵母増殖阻害効果を無くし抽出グルコースの獲得法を確立した。さらに、藍藻バイオマス抽出グルコースを用い酵母からのエタノール生成法を検討した。抽出グルコースを用いた場合、比増殖速度、エタノール生産物収率ともに市販グルコースを用いた場合よりも増加する結果が得られた。酵母の増殖を停止させるエタノール濃度(=エタノール耐性)は市販グルコースを用いた場合には80g/dm^3であるのに対し抽出グルコースを用いた場合には98g/dm^3へと向上する結果を得た。

In this study, the high CO_2 fixation method was compared with the high CO_2 fixation method, and the three-stage reverse cycle was established.(1) Photosynthetic transformation of A.nidulans by CO_2; 2) Chemical transformation of A. nidulans by extraction; 3) Photosynthetic transformation of A. nidulans by CO_2. S.sake and its biological transformation. The possibility of integrating CO_2 and its biological transformation is discussed. The characteristics of CO_2 mass transfer capacity coefficient were investigated for the external circulation type (rectangular section: width 0.5m, vertical 0.1m, height 1.2m, cylindrical section: diameter 0.1m, height 0.6m) used for photosynthesis. A.nidulans were cultured under light intensity of 6klux, temperature of 40℃, 3% CO2 ventilation (tower speed =11m/h) for 120h, 10g CO_2 was absorbed, 0.4 g CO_2 was absorbed, 0.7 g dry cell was transformed. 1 g of dried bacteria contains 0.50 g of stored sugar. The next step is to select the appropriate sugar extraction agent for cyanobacteria. 3N HCI is the best way to get rid of the virus. A method for obtaining the yeast growth inhibition effect of the extract solution was established by performing a two-cycle desorption operation on the cation exchange resin and the anion exchange resin. The method of yeast production is discussed. In the case of extraction, the growth rate of the product is increased. Yeast growth stopped at a concentration of 80g/dm^3 and the result was 98g/dm^3.