リグノセルロース資源の生物燃料への変換

未利用農林産資源のリグノセルロースから微生物によりエタノールを生産するプロセスを開発するために、前処理技術の開発、処理液から直接エタノール発酵する菌の育種について研究を行った。前処理については、(1)稲わらの水蒸気爆砕操作の合理化を行い、混合糖液のエタノール発酵に膜分離を併用し効率化に成功した。(2)ブナ木粉を担子菌処理した後、爆砕処理しセルラーゼにより糖化する方法によって高い糖化率が得られた。Mn-パーオキシダーゼがリグニンの分解に関与していると考えている。(3)セルラーゼの構造解析によって、中性に至適pHを有する枯草菌セルラーゼの3個のアミノ酸の改変によりpH7〜11の幅広い範囲で活性を保持する変異セルラーゼを創生できた。(4)エンドグルカナーゼおよびβ-グルコシダーゼ遺伝子をSaccharomyces cerevisiae染色体へ導入し、CMCからエタノールを生産することができた。(5)セルラーゼ生産酵母を用いてセルロースを原料として発酵を行う際の最終生産物であるエタノールの抽出発酵プロセスに関する理論解析と性能評価を行った。エタノール抽出剤の発酵阻害を回避するプロセスを考案した。(6)Aspergillus aculeatus F1-CMセルラーゼ遺伝子の酵母において分泌発現された酵素の精製を行い、糖鎖の付加したもの、しないものの2種類の酵素を得た。(7)無細胞タンパク質生産系でキシラナーゼ遺伝子発現について検討した結果、シグナル配列の種類により発現量が大きく影響を受けることが判明した。(7)Bacillus pumilus IPOのキシラナーゼ酵素に変異処理し、反応速度の高い変異キシラナーゼを生産する変異株を得、精製酵素について解析し、Vmax/mg値が野生型の2倍になっていることを見いだした。(8)キシロースリダクターゼおよびキシリトールデヒドロゲナーゼ両遺伝子の同時導入により、アルコール発酵酵母S.cerevisiaeへのキシロース発酵性の賦与に成功した。

未利用農林産資源のリグノセルロースから微生物によりエタノールを生産するプロセスを開発するために、前処理技術の開発、処理液から直接エタノール発酵する菌の育種について研究を行った。前処理については、(1)稲わらの水蒸気爆砕操作の合理化を行い、混合糖液のエタノール発酵に膜分離を併用し効率化に成功した。(2)ブナ木粉を担子菌処理した後、爆砕処理しセルラーゼにより糖化する方法によって高い糖化率が得られた。Mn-パーオキシダーゼがリグニンの分解に関与していると考えている。(3)セルラーゼの構造解析によって、中性に至適pHを有する枯草菌セルラーゼの3個のアミノ酸の改変によりpH7〜11の幅広い範囲で活性を保持する変異セルラーゼを創生できた。(4)エンドグルカナーゼおよびβ-グルコシダーゼ遺伝子をSaccharomyces cerevisiae染色体へ導入し、CMCからエタノールを生産することができた。(5)セルラーゼ生産酵母を用いてセルロースを原料として発酵を行う際の最終生産物であるエタノールの抽出発酵プロセスに関する理論解析と性能評価を行った。エタノール抽出剤の発酵阻害を回避するプロセスを考案した。(6)Aspergillus aculeatus F1-CMセルラーゼ遺伝子の酵母において分泌発現された酵素の精製を行い、糖鎖の付加したもの、しないものの2種類の酵素を得た。(7)無細胞タンパク質生産系でキシラナーゼ遺伝子発現について検討した結果、シグナル配列の種類により発現量が大きく影響を受けることが判明した。(7)Bacillus pumilus IPOのキシラナーゼ酵素に変異処理し、反応速度の高い変異キシラナーゼを生産する変異株を得、精製酵素について解析し、Vmax/mg値が野生型の2倍になっていることを見いだした。(8)キシロースリダクターゼおよびキシリトールデヒドロゲナーゼ両遺伝子の同時導入により、アルコール発酵酵母S.cerevisiaeへのキシロース発酵性の賦与に成功した。