平成２０年度　研究成果報告

担子菌によるwhole cropの直接エタノール発酵技術の開発

（独）農研機構 食品総合研究所　食品バイオテクノロジー研究領域　生物機能利用ユニット
（独）農研機構 食品総合研究所　食品工学研究領域　製造工学ユニット
秋田県農林水産技術センター 総合食品研究所
東京農工大学 大学院　共生科学技術研究院　環境資源共生科学部門
富山県農林水産総合技術センター 森林研究所　森林資源課

概要

　バイオマスを原料としたバイオエタノール生産プロセスでは、酸または酵素糖化後に酵母で発酵させる方法が主流である。しかしながら、特にリグノセルロースバイオマスを原料とした酵素糖化法では、酵素の価格が高く、製造コストが高いことが問題となっている。担子菌類の多くは木材腐朽菌として知られ、リグノセルロースバイオマスの分解性に優れた能力を有している。また、中にはエタノール発酵能を有する菌も存在することから、リグノセルロースを原料として、糖化・発酵を同時に行い、直接エタノールを製造できるプロセスを構築できる可能性がある。
そこで、我々は食用キノコの一種であるエノキタケFlammulina velutipesに着目し、そのエタノール発酵能について解析した。複数のエノキタケ野生株について、セルラーゼ生産性とエタノール発酵能を比較し、どちらの能力にも優れたFv-1株を選抜し、各種糖類を原料とし、Fv-1株のエタノール発酵能の解析を行った。
その結果、Fv-1株はグルコース等単糖だけでなく、マルトース、セロオリゴ糖からも高い効率でエタノールを生産できることが明らかとなった※。
※特願2009-19243, 論文投稿中

エノキタケにおけるエタノール・糖質加水分解酵素生産性の比較

発酵14日目におけるグルコース｛10%(w/v)｝からのエタノール生産性

培養6日目における培養上清のavicel (セルラーゼ)，およびXylan（キシラナーゼ）の分解活性 1U=1分間に1mmolの糖を遊離した酵素量

◇エタノール・酵素生産性両方の能力に優れたFv-1株を選抜。

Fv-1株によるエタノール発酵能

＜グルコースのエタノール発酵＞

グルコースから88%の高いエタノール変換率を示した

＜セロビオースのエタノール発酵＞

グルコースと同様高いエタノール変換率

＜セロトリオースのエタノール発酵＞


＜セロテトラオースのエタノール発酵＞

◇セロビオースだけでなく、セロオリゴ糖も高いエタノール生産能を有している。

＜各種糖類のエタノール発酵能＞

◇エタノール発酵において、グルコースの他にも2糖類など多様な基質
　特異性を有しているが、ペントースからのエタノール生産能は低い。

まとめ

エノキタケFv-1株は、エタノール発酵において多様な基質特異性を有している。さらに、糖質加水分解酵素を生産・分泌できることから、今後更なる研究により次世代バイオエタノール生産プロセスである糖化発酵同時進行(CBP)への活用が期待される。