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(In Japanese)キシロース資化能及びエタノール生産能を有する酵母

Patent code P170014099
File No. (S2014-0817-N0)
Posted date May 9, 2017
Application number P2016-515856
Patent number P6443944
Date of filing Apr 22, 2015
Date of registration Dec 7, 2018
International application number JP2015002175
International publication number WO2015166645
Date of international filing Apr 22, 2015
Date of international publication Nov 5, 2015
Priority data
  • P2014-092206 (Apr 28, 2014) JP
Inventor
  • (In Japanese)山田 守
  • (In Japanese)ニチヨン スカンヤ
  • (In Japanese)ケオ-ウドネ チャンソム
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title (In Japanese)キシロース資化能及びエタノール生産能を有する酵母
Abstract (In Japanese)キシロースを資化してエタノールを生産可能な耐熱性の酵母又はその変異株や、キシロースを資化してエタノールを生産する方法を提供することを課題とする。
酵母クルイベロマイセス・マルシアヌスNo.21株(受託番号:NITE BP-01739)、又は、キシロースを糖源として含有する培地により好気的条件下、30℃で培養した場合にキシロース資化能及びエタノール生産能を有するその変異株を用いる。また、前記酵母又はその変異株を、キシロースを糖源として含有する培地により好気的条件下で培養することを特徴とするエタノールの生産方法を行う。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

地球温暖化が世界中で問題となっているなかで、微生物によって様々な原料から発酵生産されるバイオエタノールが注目されている。バイオエタノールはバイオマスから生成した糖を発酵して生産されるエタノールであり、再生可能な自然エネルギーであること、及びその燃焼によって大気中の二酸化炭素量を増やさないことから、化石燃料、特にガソリンに代替する燃料としての将来性が期待されている。

現在、工業的なバイオエタノールの生産において、原料としては、サトウキビ、糖蜜等の糖質や、トウモロコシ、ジャガイモ、キャッサバ等のデンプンが用いられているため、食料や飼料の生産と競合するという問題が生じている。そこで、草本系や木質廃材等のリグノセルロース系バイオマスが次世代のバイオエタノール原料として着目されている。リグノセルロース系バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、リグニン等から構成される。これまでにリグノセルロース系バイオマスを原料としたエタノール生産についての研究が進められ、リグノセルロースを物理的、化学的処理により糖化してエタノールを生産する方法として、例えば、雑草を使用し、前記雑草を緩衝液に浸漬して当該緩衝液に電圧を印加することにより雑草の通電処理物を得る通電処理工程と、前記通電処理物を酵素により糖化物とする糖化工程と、前記糖化物を原料として酵母を添加してエタノール発酵を行う発酵工程とからなる処理方法(特許文献1参照)や、酵素糖化処理によって糖を製造し、さらにエタノール発酵によって糖からエタノールを製造する方法において、酵素糖化処理の前に、水酸化ナトリウム等の金属水酸化物のエタノール水溶液を用いて、リグノセルロース系バイオマスを蒸解処理することにより糖を製造することを特徴とする前処理方法(特許文献2参照)が提案されている。しかしながら、リグノセルロースの物理的、化学的処理はコストや環境負荷の問題が解決しておらず、未だ実用化には至っていない。

キシロースは五炭糖の一種であり、リグノセルロースの約25%を占める。かかるキシロースをバイオエタノール生産の原料とすることができれば、リグノセルロース系バイオマス活用が拡大すると期待される。しかしながら、一般的なエタノール生産酵母であるサッカロマイセス・セレビシエはキシロース資化能を有さないため、サッカロマイセス・セレビシエを用いた場合、キシロースをエタノール生産の原料とすることができない。

近年、遺伝子組換え等によりキシロース資化能を付与した微生物、例えば、キシロース異性化酵素をコードするヌクレオチド配列を含む核酸構築物で形質転換し、キシロースを炭素源として利用する能力を付与された真菌宿主細胞(特許文献3参照)や、ADH1遺伝子及びADH4遺伝子を減弱化することで、キシロースからのエタノール収率を向上するように改変されたクルイベロマイセス属に属する変異体酵母(特許文献4参照)や、グリシン合成系タンパク質の遺伝子及び/又はメチオニン合成系タンパク質の遺伝子の発現機能を喪失させて、かつキシロース代謝酵素遺伝子を導入することで、キシロースの資化速度が上昇した微生物(特許文献5参照)が提案されている。

しかしながら、遺伝子組換え微生物は自然界に存在しない微生物であるため、生態系への影響の関係上、遺伝子組換え微生物を用いてエタノール生産を行なう場合には、エタノール生産を行った発酵タンクから遺伝子組換え微生物が漏出しないように、気密性の高い設備を用意する必要がある等、いわゆる物理的封じ込めに関する多くの制約を生じる。さらに、漏出した場合に備えた付随装置も必要となると共に、発酵終了時には、完全に殺菌して廃棄しなければならない等のコスト高の要因となる。また、酵母では、グルコースの存在下で他の糖の代謝に係る経路が阻害される“グルコース抑制(Glucose Repression)”の現象がよく知られており(非特許文献1参照)、グルコースを含む多様な糖で構成されるバイオマスからのエタノール生産における課題となっていた。

また、本発明者らは、耐熱性エタノール生産酵母であるクルイベロマイセス・マルシアヌスDMKU3-1042株を用い、糖源として様々な五炭糖や六炭糖を用いてエタノール生産を検討した(非特許文献2参照)。クルイベロマイセス・マルシアヌスDMKU3-1042株は耐熱性を有するため、高温での発酵が可能となる。したがって、クルイベロマイセス・マルシアヌスDMKU3-1042株を用いれば、発酵工程で生じた発酵熱により高温となった培養液を冷却するための設備に要するコストを低減できるが、五炭糖のみを糖源とするとエタノール生産性は非常に低いという問題があった。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、キシロース資化能及びエタノール生産能を有する酵母や、エタノールの生産方法に関し、より詳しくは、酵母クルイベロマイセス・マルシアヌスNo.21株(受託番号:NITE BP-01739)、又は、キシロースを糖源として含有する培地により好気的条件下、30℃で培養した場合にキシロース資化能及びエタノール生産能を有するその変異株や、前記酵母又はその変異株を用いたエタノールの生産方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
酵母クルイベロマイセス・マルシアヌスNo.21株(受託番号:NITE BP-01739)、又は、キシロースを糖源として含有する培地により好気的条件下、30℃で培養した場合にキシロース資化能及びエタノール生産能を有するその変異株。

【請求項2】
 
請求項1記載の酵母又はその変異株を、キシロースを糖源として含有する培地により好気的条件下で培養することを特徴とするエタノールの生産方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016515856thum.jpg
State of application right Registered


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