糸状菌を用いた未利用資源からの直接発酵法による糖供給源としての有効利用

通过丝状真菌直接发酵，有效利用未使用的资源作为糖源

• 批准号: 15780057
• 负责人: 高田 悟郎
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15780057/
• 关键词: 希少糖; キシリトール; セルラーゼ; バイオマス; 未利用資源; 生ごみ処理機; Aspergillus aculeatus; UV変異; アラビノース; β-D-キシロシダーゼ; α-L-アラビノフラノシダーゼ; D-キシロース; L-アラビノース

本研究は糸状菌Aspergillus aculeatusを用いた未利用資源からの直接発酵法による糖供給源としての有効利用を目的として研究を行った。まず、未利用資源から効率よく単糖を蓄積させる試みとして本菌に紫外線を照射し糖代謝能力を欠損した変異株を得た。この変異株はD-キシロースに対する生育能力を持たず、キシリトールを蓄積する性質を示し、D-グルコースやL-アラビノースに対する生育能力は欠損していなかった。このことからキシリトールからD-キシルロースに変換する酵素遺伝子が破壊されたことが示唆された。研究に用いた糸状菌はでんぷんだけでなくセルロースやヘミセルロースといった難分解性バイオマスの分解能力に優れた微生物でありすでに種々の多糖分解酵素が同定されている。つぎに、ヘミセルロースを最終的に単糖にまで分解するのに必要な酵素である、L-アラビノフラノシダーゼおよびD-キシロシダーゼの遺伝子クローニングを目的として両酵素の同定および精製を行った。両酵素は別々に存在し、オリゴ糖にも作用し最終的に単糖を生成する事のできる重要な酵素であると結論した。変異株によって蓄積されるキシリトールはより付加価値が高く応用が期待できる希少糖に変換できることを明らかにした。L-キシルロースは医薬品への利用が期待されるL-キシロースの原料としてキシリトールからアルカリジェネス属細菌によって生産されできた。また、同様にバイオマスから生産可能なD-グルコースから希少糖であるD-プシコースおよびD-アロースの大量生産も可能であった。一方で、変異株を用いた直接発酵法による単糖の生産は最終産物であるキシリトールの蓄積量が少なく、酵母を用いたキシリトール生産に比べて実用性が低いと考えられたので糸状菌単独で直接発酵するよりも酵母を組合わせた方法がより効率よくキシリトールを生産できると考えられる。

进行这项研究的目的是通过使用丝状曲霉曲霉的未使用资源的直接发酵方法有效地用作糖来源。首先，为了从未使用的资源中有效积累单糖，用紫外线照射细菌，以获得缺乏糖代谢能力的突变菌株。该突变体没有能力反对D-木糖，表现出蓄积木糖醇的特性，并且在与D-葡萄糖或L-阿滨糖的能力上没有不足。这表明将木糖醇转化为D-二硫磺的酶基因已被破坏。研究中使用的丝状真菌不仅是淀粉，而且还具有出色的可分解可降解生物量的能力的微生物，例如纤维素和半纤维素，并且已经确定了各种多糖降解酶。接下来，将这两种酶鉴定出来并纯化，目的是为了克隆基因的L-阿拉伯呋喃糖苷酶和D- Xylosidase酶，即半纤维素降解为单糖含量所需的酶。得出的结论是，这两种酶都存在，并且是可以作用于寡糖并最终产生单糖的重要酶。已经揭示了突变菌株积累的木糖醇可以转化为具有较高添加值的稀有糖，并有望应用。 L-二硫糖是由木糖醇属基因属作为L-木糖的原料产生的，该原材料预计将用于药物。同样，可以从D-葡萄糖中批量生产稀有糖D-二糖糖和D-甲糖，这可以由生物质产生。另一方面，使用突变菌株直接发酵产生单糖的最终产物木糖醇的积聚很少，并且被认为使用酵母的木糖醇生产的实用性不大，因此人们认为酵母菌的组合可以比单独发酵丝状fungi更有效地产生木糖醇。

项目成果

Large scale production of d-allose from d-psicose using continuous bioreactor and separation system

• DOI: 10.1016/j.enzmictec.2005.08.014
• 发表时间: 2006-04
• 期刊: Enzyme and Microbial Technology
• 影响因子: 3.4
• 作者: K. Morimoto;Chang-Su Park;M. Ozaki;K. Takeshita;T. Shimonishi;T. Granström;Goro Takata;M. Tokuda-