成果報告書詳細
管理番号20110000000731
タイトル平成18年度~平成22年度成果報告書 微生物機能を活用した環境調和型製造基盤技術開発/微生物機能を活用した高度製造基盤技術開発/バイオリファイナリー技術の開発/メンブレン利用高効率発酵システムによる有機酸製造基盤技術の開発
公開日2011/6/7
報告書年度2006 - 2010
委託先名東レ株式会社
プロジェクト番号P06014
部署名バイオテクノロジー・医療技術部
和文要約本研究開発は、「微生物機能を活用した高度製造基盤技術開発」の基本計画で示されたバイオリファイナリー技術の開発における重要な課題の一つである高効率糖変換技術に関するものである。分離膜を利用したバイオプロセスよる高効率な有機酸生産のための基盤技術の開発を目的としており、(1)膜利用革新的発酵リアクターの開発とパイロットスケールアップ、(2)D~乳酸製造用組換え酵母の創出、および(3)高選択性分離膜を組込んだ基本精製プロセス開発について検討を進めている。
膜利用革新的発酵リアクターの開発とパイロットスケールアップにおいては、パイロットスケール中空糸膜モジュールを試作して基本的なろ過性能を確認した。また、工業化を念頭に置いたリアクターと分離膜モジュールの基本設計を完了した。D~乳酸製造用組換え酵母の創出においては、アメリカカブトガニ(Limulus polyphemus)由来の高性能D~乳酸脱水素酵素遺伝子(D~LDH)を発見した。DNAマイクロアレイ解析により連続培養に適した酵母内在性プロモーターを発見、そのプロモーターによりD~LDH発現するD~乳酸製造用組換え酵母を創出した。D~乳酸製造用組換え酵母によるD~乳酸発酵にD~乳酸発酵生産に膜利用発酵リアクターを用いることで、D~乳酸対糖収率90%、生産速度10g・L/hr.で1000時間以上を達成した(パイロットスケール試験)。高選択性分離膜を組込んだ基本精製プロセス開発においては、ベンチスケール精製試験装置による精製検討を行い、分離膜(NFおよびRO膜)を利用した有機酸(D~乳酸)の基本精製フローを決定した。ベンチスケール精製で得られたD~乳酸は高品質なポリD~乳酸の重合が可能であった。
英文要約Title: Development for Environmentally Friendly Fundamental Production Technologies Utilizing Microbial Functions/ Development for Sophisticated Fundamental Production Technologies Utilizing Microbial Functions. Technical Development in Bio-refinery (Development for Fundamental Production Technology of Organic Acids by Highly Effective Membrane-Integrated Fermentation System (FY2006-FY2010) Final Report
This research project is concerned with one of the most important subjects in highly effective conversion of sugar in Bio-refinery proposed by basic scope of “Development for Sophisticated Fundamental Production Technologies Utilizing Microbial Functions”. The following technologies were investigated in order to develop fundamental technologies for highly effective organic acids production by membrane-integrated bioprocess. (1) development of an innovative fermentation technology utilizing membrane separation and investigation for scaling up the bioprocess, (2) breeding yeasts to produce D-lactic acid , and (3) development of a fundamental technology of a purification process by membrane separation technique. In development of innovative fermentation technology utilizing membrane separation and investigation for scaling up the bioprocess, we examined several type of filter module for a pilot fermentor and validated a basal performance of the module. Moreover a fundamental designing of the fermentation apparatus and filter module for a commercial plant was complete. In breeding yeasts to produce D-lactic acid, D-lactic acid dehydrogenase gene (D-LDH) derived from Atlantic Horseshoe Crab(Limulus polyphemus) was found to have a high-performance for D-lactic acid production by using gene modified yeast, Saccharomyces. DNA microarray analysis allows us to select novel promoters transcribed throughout a long-term cultivation. The yeast which has the promoter-driven D-LDH gene could produce D-lactic acid continuously more than 1000 hr. at high yield (0.9 g-D-lactic acid/g-sugar) and high productivity (10 g/L/hr.) in the pilot scale, when the yeast was cultivated with cell-recycled manner in the fermentor equipped with MF membrane module. In development of a fundamental technology of a purification process by membrane separation technique, we found out a preferable purification flow diagram to obtain D-lactic acid in high purity by investigations at bench scale. And we confirmed that the resulting D-lactic acid could be polymerized to high-quality poly D-lactic acid.
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