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MICROORGANISM HAVING ABILITY TO DEGRADE CELLULOSE MATERIAL, AND METHOD OF TREATMENT FOR DEGRADING CELLULOSE MATERIAL USING THE SAME achieved

Patent code P110005844
File No. S2010-0616-N0
Posted date Oct 17, 2011
Application number P2010-072056
Publication number P2011-200184A
Patent number P5769187
Date of filing Mar 26, 2010
Date of publication of application Oct 13, 2011
Date of registration Jul 3, 2015
Inventor
  • (In Japanese)山田 守
  • (In Japanese)藤元 奈保子
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title MICROORGANISM HAVING ABILITY TO DEGRADE CELLULOSE MATERIAL, AND METHOD OF TREATMENT FOR DEGRADING CELLULOSE MATERIAL USING THE SAME achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganismal strain having the ability to degrade a cellulose material by fermentation and withstanding the temperature rise caused by the fermentation, to provide a method of the treatment for degrading the cellulose material using the same, and to provide a method for producing ethanol from such a cellulose material using the strain.
SOLUTION: The microorganismal strain is Bacillus licheniformis strain, which has the following properties: (1) surviving and proliferating at temperatures of 38-45°C; and (2) producible of a reducing sugar by degrading cellulose.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

石油代替燃料として、微生物が様々な原料から発酵生産するバイオエタノールは化石燃料と異なり、いわゆるカーボン・ニュートラルな燃料として地球温暖化対策に寄与するものとして期待されている。しかしながら現状では、特に食糧と競合しないセルロース系バイオマスからのエタノール生産においては、コスト面での問題が大きく、産業化には到っていないのが現状である。

セルロース系バイオマスの利用、セルロース系バイオマスからのバイオエタノール生産には、主成分であるセルロースがグルコースのグリコシド結合によって形成される直鎖状のポリマーであることから、このグリコシド結合を切断して(セルロースを分解処理して)グルコースを生じさせ、得られたグルコースを糖源としてエタノール発酵をさせるための技術が開発されている。セルロースの分解方法には主として化学的な処理方法、すなわち高温・高圧・強酸の条件下でグリコシド結合を切断する方法(特許文献1)と、生物学的な処理方法、すなわちセルラーゼなどのセルロース分解を触媒する酵素を用いる方法(特許文献2)が知られている。

セルロースの化学的な処理が環境への負荷が高い処理方法であることから、環境への負荷が相対的に低い、生物学的にセルロースを分解するための方法の開発が試みられている。各種生物に由来するセルラーゼはその代表的な例であり、細菌(特許文献3)、糸状菌(特許文献4)、原生動物(特許文献5)等から単離されたセルラーゼが開示されている。

更に、セルロース分解能力を持つ微生物自体に着目し、いわゆる発酵によって生きた微生物にセルロースを分解させる方法が、再利用可能という点からも期待されているが、工業的な実用レベルには至っていないのが現状である。セルロースを微生物に分解させる方法としては、遺伝子組換えにより、通常発酵に用いられる微生物に他種生物由来のセルロース分解酵素を組み込んで発現させる方法(特許文献6)があげられるが、組み換え生物の環境への放出の観点等から実現していない。

一方、セルロース分解能/セルロース分解酵素産生能を有する微生物株の利用としては、バチルス属微生物(Bacillus sp.)KSM-N257株(FERM P-17473;特許文献7)、アクレモニウム・セルロリティカス(Acremonium cellulolyticus)C1株(FERM P-18508;特許文献8)、セルロモナス属微生物K32A株(特許文献9)、バチルス属微生物KSM-330(微工研菌寄第11223号;特許文献10)などが開示されている。それぞれ所定の有用性を示すものの、産業的にセルロースを微生物発酵により分解しグルコースを産生するか、またはセルロースそのものから微生物発酵工程でエタノールを生産するには至っていないのが現状であった。

加えて、微生物を用いた有用物質の発酵生産においては、微生物が原料を代謝する過程で生じる発酵熱が発酵微生物自身の活性を大幅に低下させることが問題となっている。現状ではほとんどの場合、発酵槽に冷却装置を併設し、発酵槽内の温度を一定範囲に保つという形でこの問題を解決しているが、コストダウン、省エネルギーの観点から、幾つかの系では、それぞれの菌種・菌株で通常適用されている温度条件よりも高い温度条件下でも生理活性を保つという形質(本発明においてはこの形質を「耐熱性」と定義する)を有する微生物株を用いる試みがなされている。しかしながら、微生物を用いたセルロース系バイオマスの発酵分解に関する技術では、この様なアプローチはなされていない。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、38-45℃という高温条件下でセルロース原料(以下「セルロース系バイオマス」ともいう)の分解及びエタノール生産が可能な微生物株及びこれを用いたセルロース原料の分解処理方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
以下の性質を有することを特徴とするバチルス・リケニフォルミス(Bacillus licheniformis)菌株であって、受託番号がNITE P-891で寄託されたバチルス・リケニフォルミス R8菌株、又は、受託番号がNITE P-892で寄託されたバチルス・リケニフォルミス R15菌株
(1)38-45℃の温度条件下で生存及び増殖が可能
(2)セルロースを分解して還元糖を生産可能
(3)セルロース原料を糖源としてエタノールを生成可能

【請求項2】
 
請求項1に記載のバチルス・リケニフォルミス菌株を用いる、セルロース原料の分解処理方法

【請求項3】
 
請求項1に記載のバチルス・リケニフォルミス菌株を用いる、エタノールの生産方法
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010072056thum.jpg
State of application right Registered
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