非食糧バイオマスからの光学活性乳酸生産：産業微生物としてのスーパー乳酸菌の検証

点击翻译按钮获取中文摘要

スーパー乳酸菌Enterococcus Mundtii QU 25を用いて、6炭糖と5炭糖から成る混合糖において、カタボライト抑制を伴わず、高収率で、かつ流加培養などによって高濃度_L-乳酸生産が可能な発酵プロセスの検証を試みた。また、実際の非食糧バイオマスの前処理産物を想定して、それらのモデル混合物を作成し、発酵試験を行った。QU 25株は低キシロース濃度でヘテロ発酵を、高グルコース濃度でカーボンカタボライト抑制(CCR)を示した。従って、高キシロース・低グルコース濃度を制御しながら流加培養を検討し、CCRを回避しながら高_L-乳酸を生産できた。また、セロビオースとキシロース混合糖を基質とした場合、野生株では初めてCCRを完全に回避した_L-乳酸生産に成功した。すなわち、セロビオース100g/L・キシロース60g/Lを基質に培養を行うと、グルコース100g/L・キシロース60g/Lを用いた場合と比較してCCRが低減されキシロースの資化性が向上した。その結果、対糖乳酸収率が1.25倍に向上し、培地に残存するキシロース濃度は約10分の1となった。さらに、CCRに関与するキシロース代謝の律速酵素(Xylose isomeraseやxylulokinase)を決定した。実際の非食糧バイオマスとしてEnergycaneを想定し、その加水分解物をターゲットとして、セロビオースとキシロース混合糖に少量のグルコースが含まれる場合(セロビオース80g/L・キシロース40g/L・グルコース10g/L)にもCCRを回避でき、流加培養法の最適化により、本菌による最大_L-乳酸生産濃度(163g/L)を得た。工業的にバイオマスを原料に発酵を行う場合、少糖を含む混合糖を同時に資化できることはバイオマスの前処理後の固液分離プロセスの省略やセルロースの糖化プロセスの低減など大きな利点が得られる。