リグノセルロース資源の生物燃料への変換

将木质纤维素资源转化为生物燃料

• 批准号: 04203118
• 负责人: 吉田 敏臣
• 金额: $ 20.48万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 1992
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04203118/
• 关键词: リグノセルロース; エタノール; 水蒸気爆砕; パーオキシダーゼ; セルラーゼ; 抽出発酵; キシラーゼ; キシロース

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。

The development of microbial production and utilization of agricultural and forest resources, the development of pretreatment technology, the development of treatment solution, and the breeding of microbial production are carried out. Pretreatment: (1) Rationalization of water evaporation and explosion operation, optimization of membrane separation of mixed sugar solution (2)The method of saccharification after the treatment of basidiomycetes and explosion of wood powder can improve the saccharification rate. Mn-1 - 2 - 4 - 5 - 6 - 5 - 6- (3)The structure analysis of the three kinds of bacteria in the range of pH7 ~ 11, pH7 ~ 11. (4)The production of Saccharomyces cerevisae dye by CMC is very important. (5)A theoretical analysis and performance evaluation of the final product of yeast production A test case was made to avoid the transmission of the substance. (6)Aspergillus aculeatus F1-CM is a yeast cell that secretes two kinds of enzymes, namely, enzyme purification, enzyme production, enzyme production, and enzyme production. (7)The results of the investigation on the production of cell-free plasma-free proteins show that the production of plasma-free proteins is greatly affected by the type of plasma-free proteins (7)Bacillus pumilus IPOs are characterized by enzyme differentiation, high reaction speed, and enzyme purification analysis. Vmax/mg is twice as high as that of wild type. (8)The yeast S.cerevisiae was successfully introduced into the yeast at the same time.

项目成果

Jae-Seon Park: "Identification of the cellulose-binding domain of a Bacillus subtilis endoglucanase distinct.from its catalytic domain" Biosci.Biotech.Biochem.57. 260-264 (1993)

Jae-Seon Park：“枯草芽孢杆菌内切葡聚糖酶的纤维素结合域与其催化域不同的鉴定”Biosci.Biotech.Biochem.57。

A.Arase: "Stabilization of xylanase by random mutagenesis" FEBS Lett.316. 123-127 (1993)

A.Arase：“通过随机诱变稳定木聚糖酶”FEBS Lett.316。

Nakamura,Y.: "Mathematical Model for Degradation of Mixed Substrates by Immobilized Cell" Biochemical Engineering Conference. 727-730 (1992)

Nakamura,Y.：“固定化细胞降解混合基质的数学模型”生化工程会议。

H.KOFUJITA: "Production of Phenol Oxidizing Enzyme in Wood-meal medium by White Rot Fungi" MOKUZAI GAKKAISHI. 38. 950-955 (1992)

H.KOFUJITA：“白腐真菌在木粉培养基中生产苯酚氧化酶”MOKUZAI GAKKAISHI。

Nakamura,Y.: "Alcohol Fermentation of Mixed Sugars Contained in Lignocellulose Material by Pichia stipitis" Biochemical Engineering Conference. 747-749 (1992)

Nakamura,Y.：“树干毕赤酵母对木质纤维素材料中所含混合糖进行酒精发酵”生化工程会议。