成果報告書詳細
管理番号20110000000434
タイトル*平成22年度中間年報 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) ポリアロマ系プラスチック原料の発酵生産システムの研究開発
公開日2011/5/10
報告書年度2010 - 2010
委託先名国立大学法人筑波大学
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
(1)研究開発内容
ポリアロマ系プラスチック原料の安定な生産系の開発はバイオリファイナリーの夢である。本研究開発では、提案者が独自に発見した3-フェニル乳酸生産菌および他の微生物を利用して、当該原料として有望な3-フェニル乳酸をグルコースを原料として大量生産するシステムを開発する。また、生産された3-フェニル乳酸の精製・回収などのダウンストリームプロセスの構築を開始する。これらを通して、純度95%程度の3-フェニル乳酸を数百グラム/ dayのオーダーで生産するシステム開発を目指す。
平成21年度までに、10 g/Lの規模で3-フェニル乳酸を生産することに成功した。そこで、平成22・23年度は、D-3-フェニル乳酸の生産効率・コストの改善を目指す(図1)。具体的には、宿主の改変、生産物耐性の付与などにより生産の効率化を進め、30 g/LのD-3-フェニル乳酸の生産を達成する。また、事業化の可能性を検証するために、D-3-フェニル乳酸ポリマーの合成と評価を開始する。これにより、研究期間終了後、数年の間に、生産量・コストの改善、ポリ乳酸樹脂との混合利用、生分解性の評価が可能となり、事業化の可能性が検証できる。
平成23年度末成果目標を以下に示す。
ア.D-3-フェニル乳酸発酵生産30 g/Lの達成
イ.生産速度として、15 g/L/dayの達成
ウ.D-3-フェニル乳酸ポリマーの合成を開始し、ポリマーが得られたらその物理化学的性質を評価する。
英文要約Title: High Efficiency Bioenergy Conversion Project, Development of Preparatory Basic Bioenergy Technologies, Development of Fermentation System for Producing Aromatic Polymers (FY2008-FY2011) FY2010 Annual report:
Developing new biomass-derived feedstocks is important in order to utilize limited petroleum resources and fossil fuels. It is expected that a fermentation system for biomass-derived aromatic compounds, which has yet to be put in practical use, will lead to the creation of new biomass-based products such as aromatic polymers. Aiming to establish a new fermentation system for producing phenyllactate (PLA), we have developed microorganisms producing PLA by using a combination of uniquely isolated gene encoding phenylpyruvate reductase and Escherichia coli strains previously developed for phenylalanine production. This year, we investigated optimum conditions of the bacterial culture including culturing temperature, composition and pH of the medium, aeration, and feeding rates of glucose and nitrogen sourses. For maximum production of PLA, fed-batch addition of glucose to a jar fermenter was most effective since accumulated glucose in the culture medium stimulated production of more byproducts (acetate and lactate) and inhibited PLA production. To date, our system achieved as much as 20 g/L production (15% recovery) of PLA under the specific culture conditions (37 degreeC, pH7.1, 0.5 vvm of aeration, 600 rpm of agitation, 1.5 g/L/h addition of glucose). Production of PLA as much as 30 g/L is being developed by introducing mutations at ppc and pyk loci in the host bacterial genome so that increased supply of phosphoenolpyruvate, a key precursor of D-PLA biosynthesis. We found that more than 99% of the produced PLA was D-PLA, indicating chiral synthesis of the product by the system. Aiming to provide L-PLA, which is an expected material for synthesizing D/L-PLA coplymers with D-PLA, we applied our fermentation system by replacing the phenylpyruvate reductase gene to the L-lactate dehydrogenase gene. The recombinant bacteria produced 4.0 g/L L-PLA after cultured for 96 h. Crystals with high purity were prepared from culture broth for D-and L-PLA production, and ready to be applied for polyester synthesis.
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