新規な還元力供給システムを利用した二酸化炭素からの生分解性プラスチック合成

使用新型还原电源系统从二氧化碳合成可生物降解塑料

基本信息

批准号：
21K17908
负责人：
宮原佑宜
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本申請課題では、新規な還元力供給システムの構築および低濃度の水素ガスを用いることで、水素ガスによる爆発の危険性を完全に解除した独立栄養培養系の構築を試みる。また、生分解性プラスチックであるポリヒドロキシアルカン酸（PHA）を細胞内に合成、蓄積する化学合成独立栄養細菌Ralstonia eutrophaを使用することで、二酸化炭素からのPHA生産手法の創生を目指す。本年度は、低濃度の水素ガス（4vol%）をジャーファーメンターに連続的に供給することで、爆発リスクを完全に解除した独立栄養培養システムの構築を行った。発酵槽へと供給するガス流量、攪拌速度、培地へ添加する窒素源濃度を検討することで、良好な細胞増殖およびPHA生産を達成した。培養144時間で細胞内に最大89wt%のPHAが蓄積し、2.94 g/Lの生産量でPHA生産を行うことができた。さらに、本培養システムを遺伝子組換え株の独立栄養培養へと応用することに成功した。遺伝子組換え株を用いることで、優れた材料物性を有する共重合体PHAを二酸化炭素から合成することが可能となる。今後は、培養システムを最適化することで、更なる培養の効率化を行い、より実用的な共重合体PHA生産へと応用する。

在本应用项目中，我们将尝试通过构建新型还原供电系统并使用低浓度氢气，构建完全消除氢气爆炸风险的自养培养系统。此外，通过利用化学自养细菌富养拉尔斯通氏菌（Ralstonia eutropica）在其细胞内合成并积累聚羟基链烷酸（PHA）（一种可生物降解的塑料），我们的目标是创造一种从二氧化碳生产PHA的方法。今年，我们构建了一个自养培养系统，通过向罐式发酵罐持续供应低浓度氢气（4 vol%），完全消除了爆炸风险。通过检查供给发酵罐的气体流量、搅拌速度以及添加到培养基中的氮源浓度，实现了良好的细胞生长和PHA生产。培养144小时后，细胞内最多累积89wt％的PHA，并且可以以2.94g/L的生产量生产PHA。此外，我们成功地将这种培养系统应用于转基因菌株的自养培养。通过使用转基因菌株，可以从二氧化碳合成具有优异材料性能的共聚物PHA。未来我们将优化培养体系，进一步提高培养效率，并将其应用于更实用的共聚物PHA生产中。