微細藻類の生体内貯蔵基質の発酵による水素生産

緑藻などの微細藻類による光エネルギーの捕捉と生体内貯蔵基質の発酵による水素生産システムの効率化を図ることを目的とした。新たに分離した海産性の緑藻および東大応微研からの分譲株は、蛍光灯照射下、5%炭酸ガスを含む空気(ガス混合希釈装置で調製)を通気することで良好な増殖を示した。藻を暗嫌気条件下に移すと、ヒドロゲナーゼ活性が発現し、水素発生が認められた(ガスクロマトグラフおよび溶存水素測定装置で測定)。緑藻を明暗サイクル中で培養したとき、明期の増殖(光合成)と暗期の水素発生(嫌気発酵)とが安定に繰り返された。この系の効率を改善すべく、海産性微細藻類の中から高水素発生能を有する単細胞緑藻Chlamydomonas sp.MGA 161を単離した。MGA 161株は、暗嫌気条件に移行後ただちに内部基質依存の水素発生を行なうことができた。阻害実験から、水素発生を触媒する酵素ヒドロゲナーゼは律速因子ではないことが判った。本株は、通常の増殖条件下では乾燥藻重量の10〜20%のデンプンを蓄積した。窒素制限条件、低温度、あるいは高塩濃度で培養するとデンプン蓄積量は2〜3倍に増加したが、その増加に見合った水素発生量の増加は認められなかった。デンプンの分解過程に律速因子があると考えられる。水素以外の発酵代謝産物をも定量し、他の緑藻の生産物と比較した。Chlamydomonas reinhardtiiやChlorella pyrenoidosaはギ酸やエタノールを、またChlorococcum minutumはグリセロールを主に産生したが、MGA 161は主に水素を発生することで還元力を消費する特徴的な緑藻であった。今後は、デンプンから水素への代謝経路および律速因子を解明し、生産効率の向上を図ることが重要である。

緑藻などの微細藻類による光エネルギーの捕捉と生体内貯蔵基質の発酵による水素生産システムの効率化を図ることを目的とした。新たに分離した海産性の緑藻および東大応微研からの分譲株は、蛍光灯照射下、5%炭酸ガスを含む空気(ガス混合希釈装置で調製)を通気することで良好な増殖を示した。藻を暗嫌気条件下に移すと、ヒドロゲナーゼ活性が発現し、水素発生が認められた(ガスクロマトグラフおよび溶存水素測定装置で測定)。緑藻を明暗サイクル中で培養したとき、明期の増殖(光合成)と暗期の水素発生(嫌気発酵)とが安定に繰り返された。この系の効率を改善すべく、海産性微細藻類の中から高水素発生能を有する単細胞緑藻Chlamydomonas sp.MGA 161を単離した。MGA 161株は、暗嫌気条件に移行後ただちに内部基質依存の水素発生を行なうことができた。阻害実験から、水素発生を触媒する酵素ヒドロゲナーゼは律速因子ではないことが判った。本株は、通常の増殖条件下では乾燥藻重量の10〜20%のデンプンを蓄積した。窒素制限条件、低温度、あるいは高塩濃度で培養するとデンプン蓄積量は2〜3倍に増加したが、その増加に見合った水素発生量の増加は認められなかった。デンプンの分解過程に律速因子があると考えられる。水素以外の発酵代謝産物をも定量し、他の緑藻の生産物と比較した。Chlamydomonas reinhardtiiやChlorella pyrenoidosaはギ酸やエタノールを、またChlorococcum minutumはグリセロールを主に産生したが、MGA 161は主に水素を発生することで還元力を消費する特徴的な緑藻であった。今後は、デンプンから水素への代謝経路および律速因子を解明し、生産効率の向上を図ることが重要である。