JP4931009B2 - ポリヒドロキシブチレート(phb)の産生方法 - Google Patents
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Description
生分解性プラスチックの一種であるポリヒドロキシブチレート(PHB)は、メタン資化細菌等により産生される。
このメタン資化細菌は、栄養源制限培養など特殊な条件下で菌体内に著量のPHBを蓄積することが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。また、メタン資化細菌は通常酸性条件、せいぜい弱アルカリ性雰囲気でのみ生育することが知られていた(例えば、非特許文献2参照)。
.0)なると20%以上の著量のPHBを菌体中に蓄積することが判明した。これらの工
程は一連の菌体増殖の中で行われるため、特段の変更操作を必要としない。特にアルカリ条件で生育する菌体については、他のバクテリアが生育し難い条件でメタンのみを炭素源
で生育するため、他のバクテリアのコンタミネーションが抑制され、効率的にPHBを生産することが可能である。
本発明は、以下のPHBの産生方法を提供するものである。
1.メタン資化細菌を用いてポリヒドロキシブチレート(PHB)を産生する方法であって、前記メタン資化細菌の増殖と、前記メタン資化細菌の菌体内におけるPHBの蓄積とを連続して行わせることを特徴とするPHB産生方法。
2.前記メタン資化細菌が、16SリボゾームRNA配列による分析で、メチロシナス属(Methylosinus)、メチロシスティス属(Methylocystis)、メチロシナス属(Methylosinus)、メチロバシルス属フラジェラティウス(Methylobacillus flagellatus)、メチロヴォラス属(Methylovorus)、メチロバクテリウム属(Methylobacterium)のいずれかに属することを特徴とする項1に記載のPHB産生方法。
3.前記メタン資化細菌の培養を、pH8より高い、望ましくはpH9−11の条件で培養することを特徴とする項1または2に記載の方法。
4.メタン資化細菌が、メチロシナス(Methylosinus)属S1-20株(平成19年7月11日
付で、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに受託番号FERM P-21317号として寄託済み)である項1〜3のいずれかに記載の方法。
また、pH8より高い、望ましくはpH9−11の条件下でのメタン発酵によりPHBを製造することができるため、細菌のコンタミによる影響を抑えることができる。
メチロシナス属(Methylosinus)、メチロバシルス属フラジェラティウス(Methylobacillus
flagellatus)、メチロヴォラス属(Methylovorus)、メチロバクテリウム属(Methylobacterium)のいずれかに属するメタン資化細菌が挙げられる。
メチロシナス属(Methylosinus)
S1-20
メチロシナス属(Methylosinus):
S1-1、T5-41、Y9-3;
メチロシスティス属(Methylocystis)またはメチロシナス属(Methylosinus)
T3-2、T7-1
メチロバシルス属フラジェラティウス(Methylobacillus flagellatus)、メチロヴォラス
属(Methylovorus):
T5-4;
メチロバクテリウム属(Methylobacterium):
Y9-12
上記10種類のメタン資化細菌は、乾燥菌体あたり20%以上、条件により25−38%以上のPHBを含むため、特に好ましい。
ることができ、S1-20株はPHBを乾燥菌体重量の38%程度まで蓄積することができるため、特に好ましい。メチロシナス属(Methylosinus)のS1-20株は、平成19年7月10日に産
業技術総合研究所特許生物寄託センターに受託番号FERM P-21317として寄託済であ
る。
程度であり、酸素培養でOD600が6以上になれば菌体内のPHBの蓄積がさらに促進され、乾
燥菌体中の15〜40%のPHBが蓄積される。
:5程度の割合で混合した密閉雰囲気中での培養を意味する。
類や窒素源が含まれるが炭素源としてはメタンが利用される。
体中にPHB蓄積を促進させることができる。
ある。
細菌のコンタミによる影響はほとんどなく、しかも乾燥菌体あたりのPHBが38〜40%程度と高いため特に好ましい。
HB含量について調べ、ゲノムDNAを抽出して16SリボゾームRNAの配列解析し、菌株の同定を行った。その結果、上記6種類の属のメタン資化細菌において、乾燥菌体あたり20%以上、条件により25−38%以上のPHBを含むことを見いだした。これらの細菌は、入手が容易であると共に取り扱いも容易であるため、PHBの産生を行うのに特別な施設等を必要とせず、PHBの産生を容易に遂行することができる。
メタン資化細菌のライブラリーより、PHBの蓄積に好適な菌株の選抜をする実験を行った。 PHB生産株の選抜は、非特許文献3に従った。
<使用培地組成>
以下の組成の炭素を含まない液体培地を使用した。
pH7の場合
NaNO3 0.85 g/l
K2SO4 0.17 g/l
MgSO4・7H2O 0.037 g/l (150μM)
CaCl2・2H2O 0.007 g/l
KH2PO4 0.53 g/l
Na2HPO4 0.86 g/l
ZnSO4・7H2O 0.574 mg/l
MnSO4・7H2O 0.446 mg/l
H3BO3 0.124 mg/l
NaMoO4・2H2O 0.096 mg/l
CoCl2・6H2O 0.096 mg/l
KI 0.166 mg/l
CuSO4・5H2O 0.25 mg/l
FeSO4・7H2O 11.2 mg/l
土壌よりメタンのみを炭素源としてスクリーニングしたするメタン資化細菌を、ナイルレッド0.5 μg/mlを含むプレートに植菌し、シールできるポリエチレンの袋に、酸素とメタンを等量加えて、28℃にて、2週間培養した。発生したコロニーを365nmの紫外光下で蛍光発光させることで、PHBを生産する菌体を選抜した。
選抜したPHB産生菌の16SリボゾームRNAを、PCR法により増幅した精製し、これをテンプレートとして、その配列を解析した。それぞれの配列は以下の通りである。メチロシナス属(Methylosinus)
S1-20株:配列番号1
メチロシスティス属(Methylocystis):
S1-1株:配列番号2
T5-41株:配列番号3
Y9-3株:配列番号4
メチロシスティス属(Methylocystis)またはメチロシナス属(Methylosinus)
T3-2株:配列番号5
T7-1株:配列番号6
メチロバシルス属フラジェラティウス(Methylobacillus flagellatus)またはメチロヴォ
ラス属(Methylovorus)
T5-4株:配列番号7
メチロバクテリウム属(Methylobacterium):
Y9-12株:配列番号8
プレート培養より、70mL容の血清瓶にいれたpH7または10の液体培地10mlに、それぞれのメタン資化細菌を植菌し、瓶内部の気体が空気: メタン= 5: 1 になるようにガス置換を行い、25 ℃ で1週間振盪培養した。
プレ培養した菌体1mlを、120 m L容の血清瓶にいれたpH7または10の液体培地25mlに混合して植菌し、密封した。これに、60mlの空気を抜いた後、メタン30ml、酸素30mlを加え、25 ℃ で振盪培養した。5日後より3から7日おきに血清瓶を開封し、培養液を1から3ml回収して、OD600、乾燥菌体重量、PHB含有量を測定した。培養液は、再度密封し、同様に60mlの空気を抜いた後、メタン30ml、酸素30mlを加え、25℃で振盪培養を継続した。
菌体内に蓄積されたPHBの蓄積量を測定するため、非特許文献4の手法を用い以下の
実験を行った。
Production of poly- beta -hydroxybutyric acid from carbon dioxide by Alcaligenes eutrophus ATCC 17697、Ishizaki, A; Tanaka, K 、Journal of Fermentation and Bioengineering Vol. 71, no. 4, pp. 254-257. 1991.
前記メタン資化細菌の菌体内に蓄積されたPHBの平均分子量を測定するため、以下の実験を行った。
Claims (2)
- メタン資化細菌を用いてポリヒドロキシブチレート(PHB)を産生する方法であって、前記メタン資化細菌が、S1-20株(平成19年7月10日付で、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1-1-1中央第6)に受託番号FERM P-21317 号として寄託済み)であり、前記メタン資化細菌の増殖と、前記メタン資化細菌の菌体内におけるPHBの蓄積とを連続して行わせ、前記メタン資化細菌の培養を、pH8より高い条件で培養することを特徴とする、PHB産生方法。
- 前記メタン資化細菌の培養を、pH9−11の条件で培養することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
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