リグニン分解能を付与したルーメン液による草本系バイオマスのメタン発酵前処理

利用具有木质素分解能力的瘤胃液预处理草本生物质用于甲烷发酵

• 批准号: 12J06836
• 负责人: 馬場 保徳
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06836/
• 关键词: ルーメン液; メタン発酵; リグニン; セルロース; バイオマス; 前処理; セルラーゼ; 嫌気性消化

草本バイオマスは、再生可能なエネルギー資源として重要であるが、植物細胞壁の分解効率の低さが問題である。本研究では、草本バイオマスのモデルとして、ナタネの茎を使用し、と畜場廃棄物であるルーメン(牛の第一胃)液で前処理することで、メタン収率向上を試みた。当初、リグノセルロース分解能の高い有用微生物を添加した人工的なルーメン液(artificial rumen fluid)の作成を試みたが、天然のルーメン液の詳細な酵素活性を検証した結果、1 ルーメン処理を6時間にとどめた時、セルラーゼ活性(エンドグルカナーゼ、エキソグルカナーゼ)が顕著に高く、その後のメタン発酵のセルラーゼ(βグルコシダーゼ)も活性化することを見いだした。2 その結果、メタン発酵中のセルロース加水分解期間は短縮された。3 ルーメン処理で活性化した酵素の一部は、メタン発酵過程へも持ち越し可能であることを見いだした。この条件で前処理した結果、メタン収量は1.6倍向上した。また、本研究と関連する実規模メタン発酵槽の実証試験についても論文をまとめた(Bioresource Technology 140, 342-348, 2013)。得られた実測値に基づき、本研究のエネルギー収支を試算し、原料運搬距離や年間原料処理量を明らかにし、充分に実用化可能であることを確認した。ルーメン液を利用した新規メタン発酵前処理法は、これまで実用化できなかった植物バイオマスの発酵利用を進展させる技術となりうる。以上の成果は、生物工学若手研究者の集い夏のセミナー2013(日本生物工学会)の優秀ポスター賞、第6回廃棄物資源循環学会東北支部研究発表会の最優秀発表賞を受賞し、さらに農学研究科からただ1名が選ばれて、東北大学総長賞を受けた。

Herbal regeneration is possible and important, and the decomposition efficiency of plant cell walls is low. This study was conducted to investigate the effects of different treatments on the growth and development of plants and livestock. At the beginning, the decomposition of organic matter can be achieved by adding artificial microorganisms to the solution.(artificial rumen fluid) preparation test results, natural rumen fluid detailed enzyme activity test results, 1 rumen treatment 6 time, 1 rumen activity test results, 1 rumen treatment 6 time, 1 rumen activity test results, 1 rumen treatment 6 time, 1 rumen activity test results ( 2. The results show that the hydrolysis period is shortened in the process of fermentation. 3. The activity of enzymes is a part of the process of fermentation, and the activity of enzymes is a part of the process of fermentation. This condition is the result of the previous treatment, and the amount of the treatment is 1.6 times higher. This study is related to the scale of development and validation of fermentation tanks (Bioresource Technology 140, 342-348, 2013). The results show that the basic cost of this study is estimated, the raw material handling distance is determined, and the raw material handling amount is determined. The new method of pre-fermentation treatment for the utilization of liquid and plant fermentation is proposed. The above achievements were awarded by the Japan Institute of Biological Engineering (JIBE) in 2013, by the Japan Institute of Natural Resources Recycling (JIBE) in 2013,

项目成果

ウシ・ルーメン液を用いたリグノセルロース系バイオマス前処理の連続試験におけるpH低下が微生物群集構造に与える影響

使用牛瘤胃液进行木质纤维素生物质预处理的连续试验中 pH 值降低对微生物群落结构的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: 李 哲揆;馬場保徳;福田康弘;多田千佳;中井 裕
• 通讯作者: 中井 裕

地域有機資源循環とメタン発酵-津波塩害農地復興のための菜の花プロジェクトとBDFグリセリン廃液のメタン発酵研究-

区域有机资源循环与甲烷发酵-海啸盐害农田恢复油田项目及BDF甘油废液甲烷发酵研究-

• 发表时间: 2012
• 期刊: 用水と廃水
• 作者: 中井裕;馬場保徳;渡辺亮哉;多田千佳
• 通讯作者: 多田千佳

ウシ・ルーメン液によるリグノセルロース分解特性の解析とメタン発酵への応用

牛瘤胃液木质纤维素分解特性分析及其在甲烷发酵中的应用

• 发表时间: 2014
• 作者: 馬場保徳;多田千佳;李 哲揆;福田康弘;中井 裕
• 通讯作者: 中井 裕

Investigation of microbial community analysis during the decomposition of lignocellulosic biomass using rumen fluid

使用瘤胃液分解木质纤维素生物质过程中的微生物群落分析研究

• 发表时间: 2013
• 作者: Chol Gyu Lee;Yasunori Baba;Chika Tada;Yutaka Nakai
• 通讯作者: Yutaka Nakai

Comparison of bacterial flora in a methane fermentation plant in Kawatabi Field Science Center at Tohoku University and bovine rumen used as the plant bacterial source by 16S rRNA gene sequencing

通过16S rRNA基因测序比较东北大学川田野外科学中心甲烷发酵工厂的细菌菌群与以牛瘤胃为植物细菌来源的细菌群

• 发表时间: 2013
• 作者: Yoichiro Shimura;Ryoki Asano;Wataru Kawada;Yoshio Hamano;Takashi. Ohdan;Jun Fukushima;Yasunori Baba;Chika Tada;Yutaka Nakai;Tamio. Inamoto
• 通讯作者: Tamio. Inamoto