高濃度Candida intermedia 4-6-4T2を利用した連続ケモスタット発酵プロセスによるキシロースおよびグルコースからのエタノール生産におけるエアスパージング効果
リグノセルロース由来のバイオマスからのエタノール生産において，発酵時間の短縮，生産速度の増加は，費用効果の高いエタノール生産工程である。酵母濃度の増加は，通常，エタノール生産速度を増加させるが，発酵液中の溶存CO2（dCO2）の濃度も増加させる。蓄積したdCO2はエタノール生産および生産速度を低下させることがある。この影響を解明し，24時間での迅速発酵のために連続ケモスタット発酵（CCF）工程を適用した。培養器に窒素不含合成発酵液（20 g/Lキシロースおよび30 g/Lグルコース＋5 g/L酢酸）を15 mL/hで充填し，発酵ブロスを15 mL/hで回収した。蓄積したdCO2を排出する条件と...
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| Published in | Journal of the Japan Petroleum Institute Vol. 64; no. 4; pp. 178 - 187 |
|---|---|
| Main Authors | , , , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | English |
| Published |
公益社団法人 石油学会
01.07.2021
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1346-8804 1349-273X |
| DOI | 10.1627/jpi.64.178 |
Cover
| Abstract | リグノセルロース由来のバイオマスからのエタノール生産において，発酵時間の短縮，生産速度の増加は，費用効果の高いエタノール生産工程である。酵母濃度の増加は，通常，エタノール生産速度を増加させるが，発酵液中の溶存CO2（dCO2）の濃度も増加させる。蓄積したdCO2はエタノール生産および生産速度を低下させることがある。この影響を解明し，24時間での迅速発酵のために連続ケモスタット発酵（CCF）工程を適用した。培養器に窒素不含合成発酵液（20 g/Lキシロースおよび30 g/Lグルコース＋5 g/L酢酸）を15 mL/hで充填し，発酵ブロスを15 mL/hで回収した。蓄積したdCO2を排出する条件として，エアスパージング量0.056 vvmがCCF工程でのエタノール生産に最も効果的であり，初期回分発酵（24時間）および6回-CCF工程（144時間）におけるエタノール収率は0.4 g/g，Candida intermedia 4-6-4T2の1回当たりの菌体濃度は実質約3 g/L（細胞乾燥重量）となり，連続回分発酵の1/3であった。 |
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| AbstractList | リグノセルロース由来のバイオマスからのエタノール生産において，発酵時間の短縮，生産速度の増加は，費用効果の高いエタノール生産工程である。酵母濃度の増加は，通常，エタノール生産速度を増加させるが，発酵液中の溶存CO2（dCO2）の濃度も増加させる。蓄積したdCO2はエタノール生産および生産速度を低下させることがある。この影響を解明し，24時間での迅速発酵のために連続ケモスタット発酵（CCF）工程を適用した。培養器に窒素不含合成発酵液（20 g/Lキシロースおよび30 g/Lグルコース＋5 g/L酢酸）を15 mL/hで充填し，発酵ブロスを15 mL/hで回収した。蓄積したdCO2を排出する条件として，エアスパージング量0.056 vvmがCCF工程でのエタノール生産に最も効果的であり，初期回分発酵（24時間）および6回-CCF工程（144時間）におけるエタノール収率は0.4 g/g，Candida intermedia 4-6-4T2の1回当たりの菌体濃度は実質約3 g/L（細胞乾燥重量）となり，連続回分発酵の1/3であった。 |
| Author | 長﨑, 宏 斉藤, 勇人 鈴木, 聡仁 藤本, 尚則 渡邊, 繁幸 鈴木, 裕也 |
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| DOI | 10.1627/jpi.64.178 |
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| PublicationTitle | Journal of the Japan Petroleum Institute |
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| Publisher | 公益社団法人 石油学会 |
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| References_xml | – reference: 3) Humbird, D., Davis, R., Tao, L., Kinchin, C., Hsu, D., Aden, A., “NREL Technical Report,” NREL/TP-5100-47774 (2011). – reference: 24) Saito, M., Nagasaki, H., Ikeda, T., Saga, K., Yoshida, K., Watanabe, S., J. Jpn. Petrol. Inst., 61, (3), 191 (2018). – reference: 7) Tran, P. H. N., Ko, J. K, Gong, G., Um, Y., Lee, S.-M., Biotechnol. Biofuels, 13, 12 (2020). – reference: 15) Delvigne, F., Lecomte, J.-P., “Encyclopedia of Industrial Biotechnology: Bioprocess, Bioseparation, and Cell Technology,” ed. by flickinger, M. C., John Wiley & Sons, Inc., New York (2010). – reference: 17) Silva, J. P. A., Mussatto, S. I., Teixerira, A. A., Braz. J. Chem. Eng., 28, 151 (2011). – reference: 13) Chopda, V. R., Holzberg, T., Ge, X., Folio, B., Wong, L., Tolosa, M., Kostov, Y., Tolosa, L., Rao, G., Biotechnol. Bioeng., 117, 992 (2020). – reference: 19) Long, T., Su, Y.-K, Headman, J., Higbee, A., Willis, L. B., Jeffries, T. W., Appl. Environ. Microbiol., 78, 5492 (2012). – reference: 33) Jin, Y.-S., Laplaza, J. M., Jefffries, T. W., Appl. Environ. Microbiol., 70, 6816 (2004). – reference: 34) Overkamp, K. M., Bakker, B. M., Kötter, P., van Tuijl, A., de Vries, S., van Dijken, J. P., Pronk, J. T., J. Biotechnol., 182, 2823 (2000). – reference: 10) Jones, R. P., Greenfield, P. F., Enzyme Microb. Technol., 4, 210 (1982). – reference: 30) Palmqvist, E., Hahn-Hägerdal, B., Bioresour. Technol., 121, 25 (2000). – reference: 14) Santos, S. C., Dionísio, S. R., de Andrade, A. L. D., Roque, L. R., da Costa, A. C., Ienczak, J. L., International Scholarly and Scientific Research & Innovation, 9, 503 (2015). – reference: 16) Anderlei, T., Zang, W., Papaspyrou, M., Büchs, Biochem. Eng. J., 17, 187 (2004). – reference: 36) Andersen, R. L., Jensen, K. M., Mikkelsen, M. J., PLOS ONE, Aug. 21, (2015), DOI: doi.org/10.1371/journal.pone.0136060. – reference: 31) Hahn-Hägerdal, B., Karhumaa, K., Fonseca, C., Spencer-Martins, I., Gorwa-Grauslund, M. F., Appl. Microbiol. Biochem., 74, 937 (2007). – reference: 1) Lau, M. W., Dale, B. E., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 106, 1368 (2009). – reference: 20) Shignori, L., Passolunghi, S., Ruohenen, L., Porro, D., Branduardi, P., Microb. Cell Fact., 13, 51 (2014). – reference: 22) Veras, H. C. T., Parachin, N. S., Almeida, J. R. M., Microb. Cell Fact., 16, 153 (2017). – reference: 27) Singh, G. P., Volpe, G., Creely, C. M., Grötsch, H., Geli, I. M., Petrov, D., J. Raman Spectrosc., 37, 858 (2006). – reference: 28) Paiva, S., Devaux, F., Barbosa, S., Jacq, C., Casal, M., Yeast, 21, 201 (2004). – reference: 8) Bondesson, P.-M., Galbe, M., Biotechnol. Biofuels, 9, 222 (2016). – reference: 18) Kashid, M., Ghosalkar, A., 3 Biotech., 7, 240 (2017). – reference: 23) Moreno, A., Carbone, A., Pavone, R., Olsson, L., Geijer, C., Appl. Microbiol. Biotechnol., 103, 1405 (2019). – reference: 35) Rinnerthaler, M., Büttnerb, S., Launa, P., Heerenc, G., Felderc, T. K., Klingera, H., Weinbergerd, M., Stolzee, K., Grouslf, T., Hasekf, J., Benadaf, O., Frydlovaf, I., Klockera, A., Simon-Nobbea, B., Janskoa, B., Breitenbach-Kollera, H., Eisenbergb, T., Gourlayg, C. W., Madeob, F., Burhansd, W. C., Breitenbacha, M., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 109, 8658 (2012). – reference: 32) Unrean, P., Nguyen, N. H. A., Appl. Microbiol. Biotechnol., 94, 1387 (2012). – reference: 2) Binder, J. B., Raines, R. T., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 107, 4516 (2010). – reference: 5) Sarks, C., Jin, M., Sato, T. K., Balan, V., Dale, B., Biotechnol. Biofuels, 7, 73 (2014). – reference: 6) Santos, S. C., de Sousa, A. S., Dionísio, S. R., Tramontina, R., Ruller, R., Squina, S. F., Rossell, C. E. V., da Costa, A. C., Ienczak, J. L., Bioresour. Technol., 219, 319 (2016). – reference: 12) https://www.shinpoly.co.jp/en/product/product/medical/plugs/main/0111111/teaserItems2/010/link/plugs.pdf. – reference: 11) Lidén, G., Jacobsson, V., Niklasson, C., Appl. Biochem. Biotechnol., 38, 27 (1993). – reference: 25) Saito, M., Nagasaki, H., Watanabe, S., Fujimoto, T., J. Jpn. Petrol. Inst., 60, (3), 127 (2017). – reference: 29) Giannattasio, S., Guarangnella, N., Zdralevic’, M., Marra, E., Front. Mcirobiol., 33, 1 (2013). – reference: 9) Ahmed, F., Yan, Z., Bao, J., Bioresour. Bioprocess., 6, 24 (2019). – reference: 4) Gabriel, J., Betancur, V., Electron. J. Biotechnol., 13, 1 (2010). – reference: 26) Jeffries, T. W., Grigoriev, I. V., Grimwood, J., Laplaza, J. M., Aerts, A., Salamov, A., Schmutz, J., Lindquist, E., Dehal, P., Shapiro, H., Jin, Y.-S., Volkmar, P., Richardson, P. M., Nat. Biotechnol., 25, 319 (2007). – reference: 21) Su, Y.-K., Willis, L. B., Jefferies, T. W., Biotechnol. Bioeng., 112, 457 (2015). |
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| Snippet | リグノセルロース由来のバイオマスからのエタノール生産において，発酵時間の短縮，生産速度の増加は，費用効果の高いエタノール生産工程である。酵母濃度の増加は，通... |
| SourceID | jstage |
| SourceType | Publisher |
| StartPage | 178 |
| SubjectTerms | Air sparging Candida intermedia 4-6-4T2 Continuous chemostat fermentation Dissolved carbon dioxide |
| Title | 高濃度Candida intermedia 4-6-4T2を利用した連続ケモスタット発酵プロセスによるキシロースおよびグルコースからのエタノール生産におけるエアスパージング効果 |
| URI | https://www.jstage.jst.go.jp/article/jpi/64/4/64_178/_article/-char/ja |
| Volume | 64 |
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| ispartofPNX | Journal of the Japan Petroleum Institute, 2021/07/01, Vol.64(4), pp.178-187 |
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