可溶不溶可逆酵素の開発と固体バイオマスのエネルギ-物質への連続変換における利用

バイオマスを生物燃料へ変換するプロセスにおいて加水分解工程は最大の律速段階であり、各加水分解酵素の利用効率を高める必要がある。そこで、可溶状態で立体障害なく固体バイオマスに効率よく作用した後、刺激を与えることによって不溶化し回収再利用できる可溶・不溶可逆加水分解酵素の調製およびその繰り返し利用いついて検討した。さらに、凝集酵母または固定化乳酸菌と本可溶・不溶可逆酵素を組み合わせて用い、固体バイオマスから直接有用物質を生産するためのバイオリアクタ-の開発について検討した。本研究の成果は以下のようにまとめられる。1.pHに応答して溶解性が変化する高分子に生デンプン分解酵素またはセルラ-ゼを水溶性カルボジイミドを用いて固定化することにより、可溶・不溶可逆酵素を調製できた。2.固定化酵素の調製条件としてpH,固定化時間、酵素と高分子の重量比、酵素添加量について検討し、最適な固定化条件を決定した。3.調製した固定化酵素は水に溶けている状態で効率よく固体バイオマスを加水分解し、反応終了後にpHを変えることによって不溶化し、反応生成物である精液と分離ができ、再利用ができた。4.不溶化時に沈降する可溶・不溶可逆酵素を繰り返しおよび連続的に用いるために、沈降分離型バイオリアクタ-を作製した。このリアクタ-を用いて生デンプンから直接エネルギ-物質としてのエタノ-ルの繰り返しおよび連続生産に成功した。また、同様にして生デンプンから直接乳酸の繰り返しおよび連続生産に成功した。

バイオマスを生物燃料へ変換するプロセスにおいて加水分解工程は最大の律速段階であり、各加水分解酵素の利用効率を高める必要がある。そこで、可溶状態で立体障害なく固体バイオマスに効率よく作用した後、刺激を与えることによって不溶化し回収再利用できる可溶・不溶可逆加水分解酵素の調製およびその繰り返し利用いついて検討した。さらに、凝集酵母または固定化乳酸菌と本可溶・不溶可逆酵素を組み合わせて用い、固体バイオマスから直接有用物質を生産するためのバイオリアクタ-の開発について検討した。本研究の成果は以下のようにまとめられる。1.pHに応答して溶解性が変化する高分子に生デンプン分解酵素またはセルラ-ゼを水溶性カルボジイミドを用いて固定化することにより、可溶・不溶可逆酵素を調製できた。2.固定化酵素の調製条件としてpH,固定化時間、酵素と高分子の重量比、酵素添加量について検討し、最適な固定化条件を決定した。3.調製した固定化酵素は水に溶けている状態で効率よく固体バイオマスを加水分解し、反応終了後にpHを変えることによって不溶化し、反応生成物である精液と分離ができ、再利用ができた。4.不溶化時に沈降する可溶・不溶可逆酵素を繰り返しおよび連続的に用いるために、沈降分離型バイオリアクタ-を作製した。このリアクタ-を用いて生デンプンから直接エネルギ-物質としてのエタノ-ルの繰り返しおよび連続生産に成功した。また、同様にして生デンプンから直接乳酸の繰り返しおよび連続生産に成功した。