成果報告書詳細
管理番号20110000000863
タイトル平成19年度-平成22年度成果報告書 新エネルギー技術研究開発 バイオマスエネルギー等高効率転換技術開発 (先導技術開発) 酵母による木質系バイオマスの軽油代替燃料変換に関する研究開発
公開日2015/12/26
報告書年度2007 - 2010
委託先名独立行政法人 酒類総合研究所 国立大学法人山梨大学
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成19年度-平成22年度成果報告書 新エネルギー技術研究開発 バイオマスエネルギー等高効率転換技術開発 (先導技術開発) 「酵母による木質系バイオマスの軽油代替燃料変換に関する研究開発」

 本研究開発は、様々な糖を油脂に変換し菌体内に多量に蓄積する酵母を利用し、木質系バイオマスから軽油代替燃料(バイオディーゼル;BDF)を発酵生産しようとするものである。
 まず、油脂生産に有効な酵母の選定を行い、Lipomyces starkeyiとRhodosporidium toruloidesを選定した。どちらの酵母も、グルコースのみならずキシロース、アラビノース、マンノース、ガラクトースなどから油脂を生産する事が可能であった。L. starkeyiについては、単糖のみならずセロビオースやデンプンからも油脂の生産が可能であった。
 培養条件の最適化を行い、L. starkeyiは用いた多くの条件下で50%以上の油脂含量を示し、最適培地においてジャーファーメンターでpHをコントロールした場合には、L. starkeyiのキシロースからの油脂生成率は20 %を超えた。一方、R. toruloidesは、グルコースを炭素源とした場合には油脂生成率は20 %を超え、キシロースを炭素源とした場合において油脂生成率は15 %を超えた。何れの条件においても、油脂含量は50 %を超えていた。
 L. starkeyiが生産する油脂中の脂肪酸組成は、油脂を生産する菌株に強く依存した。しかしながら、培養温度を低く変化させることにより不飽和脂肪酸の割合を向上させることができた。さらに、増殖がほぼ終了し油脂を活発に生産し始める時期に培養温度を低温側にシフトさせることで、不飽和脂肪酸割合を高めることが可能であった。
 酵母が生産した菌体内の油脂を抽出する際は、ビーズミルによる連続的な酵母の破砕と遠心分離が有効であった。また、酵母より抽出した油脂は、植物油と同様に酵素によりアルキルエステル化が可能であった。
英文要約Title: New energy technology development project. High efficiency bioenergy conversion project. R&D of Technology to Convert Woody Biomass to Alternative Diesel Oil Using Yeast (FY2007-FY2010) Final Report

Much research on ethanol production from woody biomass is now being conducted. Research on technology to convert woody biomass to alternative diesel oil is also necessary. There are special yeast strains that can produce and accumulate oil from sugars. This research aims to develop technology for converting woody biomass to alternative diesel oil using such yeasts.
We have selected two kind of yeast for the oil production. These yeasts could convert glucose, xylose, arabinose, mannose and galactose into oils. The optimum conditions for accumulating the oil were investigated, respectively. Using the yeast, L. starkeyi, more than 20 % of fat coefficient and more than 50 % of lipid contents were achieved when xylose was used as sole carbon source for the oil production. On the other hand, using the yeast, R. toruloides, more than 20 % or 15 % of fat coefficient were achieved when glucose or xylose was used as sole carbon source for the oil production, respectively. Lipid contents in both cases were over 50 %.
The composition of fatty acids in triglyceride that L. starkeyi accumulates depends on the strain and temperature in cultivation. Furthermore temperature-shift can lead to change the composition of fatty acids in triglyceride. If the temperature of culture dropped when oil accumulation was starting, ratio of unsaturated fatty acids in lipid increased. Extraction methods of oil from yeast were also investigated. A bead mill and a high-pressure homogenizer were attempted to disrupt the yeasts accumulating oil. The combination of disruption method using the bead mill and centrifugation was suitable for extraction of yeast oil.
The oil from yeast was applied to the enzyme-catalyzed transesterification with methanol. Eighty percent of microbial-oil (triglyceride) was converted into methyl ester by using enzyme.
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