アミラーゼ、セルラーゼ、β-グルコシダーゼ表層提示酵母の開発とキャッサバパルプからの直接エタノール生産

• 担当機関: （独）国際農林水産業研究センター
• 研究期間: 2006～2010
• 研究担当者: Waraporn Apiwatanapiwat（カセサート大学農業; 近藤昭彦（神戸大学工学部）; 荒井隆益; 山田亮祐（神戸大学工学部）; 小杉昭彦; 森隆; 村田善則; 農業工学生産改良研究所）
• 発行年度: 2008
• 要約: 2種類のアミラーゼ、2種類のセルラーゼ及びβ-グルコシダーゼを細胞表層に提示したアーミング酵母を開発した。この形質転換酵母は、デンプンとセルロースを主成分とするキャッサバパルプから直接エタノールを生産することが出来る。
• 背景・ねらい: キャッサバは東南アジアの代表的な農作物で、主にデンプンとして食品等に利用されている。デンプン製造工程では大量の搾りかす（キャッサバパルプ）が排出されるが、一部が飼料とされるものの有効な利用法はない。そこでキャッサバパルプからの燃料用エタノール生産のための技術開発を行う。キャッサバパルプの構成成分はデンプン（乾燥重量比、約60%）とセルロース系繊維（同、約30%）であることから、これらの成分の分解に必要な2種類のアミラーゼ、2種類のセルラーゼ及びβ-グルコシダーゼを同時に表層提示したアーミング酵母を開発し、キャッサバパルプからの直接エタノール生産を試みる。

成果の内容・特徴

1. アーミング酵母技術（細胞表層蛋白質α-アグルチニン遺伝子を活用して異種蛋白質を酵母の表層に発現させる技術）を用いて、エタノール発酵酵母を宿主として、2種類のアミラーゼ、2種類のセルラーゼ、β-グルコシダーゼの5つの酵素を同時に細胞表層に提示したアーミング酵母を作成した(図1)。
2. このアーミング酵母は、5種類の酵素を生産し(表1)、可溶性デンプン、ボールミル処理セルロース、β-グルカンから直接エタノールを生産できる。
3. キャッサバパルプを150℃で1時間の条件で水熱処理し、本アーミング酵母を用いてエタノール発酵を行うと、キャッサバパルプ中のデンプン及びセルロース繊維が分解され、5％のキャッサバパルプから10g/Lのエタノールが生産される（図2）。

成果の活用面・留意点

1. 今回開発したアーミング酵母はデンプンとセルロースの分解に必要な5種の酵素を生産し、外部からの酵素添加が不要であることから、キャッサバパルプのようなデンプンとセルロースが混在するバイオマスからのエタノール生産の低コスト化に寄与する可能性がある。
2. 本アーミング酵母は凝集性を有しているため、発酵後の酵母の回収・再利用が容易である。一方、セルロースなどの不溶性基質に使用する場合には、酵母がフロックを形成し細胞表層に提示された酵素が充分に作用しないことがある。

• 図表1: 214724-1.pdf
• カテゴリ: 乾燥 低コスト