未来社会を⽀える温暖化対策技術シンポジウム in 関⻄
2018年9⽉26⽇

炭素循環社会の実現を⽬指した
バイオリファイナリー⽣産技術の開発
公益財団法⼈地球環境産業技術研究機構(RITE)
バイオ研究グループ／グループリーダー、主席研究員
奈良先端科学技術⼤学院⼤学(NAIST)
バイオサイエンス領域／客員教授
グリーンケミカルズ株式会社(GCC)／取締役、技術部⻑

乾 将⾏

環境省 環境⽩書(H30年度版 2018年6⽉)

Confidential

4⽉に閣議決定された第五次環境基本計画で提唱した「地域循環共⽣圏」の創造に向けて
地域資源の持続的活⽤やライフスタイルの転換などを⽬指す
地域循環共⽣圏の概念図

資料: 環境省

地域循環共⽣圏: 地域資源を⽣かし、都市と地⽅が⾃⽴・分散型社会を形成しながら相互に補完して 持続的社会 を実現する
http://www.env.go.jp/policy/hakusyo/h30/pdf/gaiyou.pdf

2

持続的社会実現に向けた国際的潮流(1)Confidential

2015年 パリ協定

■世界の脱炭素化■⽇本の⽬標http://www.env.go.jp/policy/hakusyo/h30/pdf/gaiyou.pdf

2015年パリ協定の「2℃⽬標達成」のため、21世紀後半の温室効果ガス排出の実質ゼロを⽬指す。
⾃動⾞政策やエネルギー政策など各国
が脱炭素社会に向けた取組を実施。
⺠間企業が独⾃の中⻑期削減⽬標を設定。⾦融分野ではESG投資が拡⼤。

2030年までに2013年度⽐
で温室効果ガスを26%削減する■地球温暖化の影響

https://www.env.go.jp/policy/hakusyo/zu/h22/html/hj10010201.html

ESG投資(環境、社会、企業統治に配慮している企業を重視する投資の考え⽅)

北極の海氷の⽐較(1979 vs 2007、環境省HPより)

Source: COP21 website3持続的社会実現に向けた国際的潮流(2)Confidential

環境⽩書より

資料: 国連広報センター
資料: 持続可能な開発⽬標(SDGs)推進本部

http://www.env.go.jp/policy/hakusyo/h30/pdf/gaiyou.pdf

4

バイオリファイナリー
⾮可⾷
バイオマス

バイオ燃料
RITE Bioprocess®

(増殖⾮依存型バイオプロセス)

反応槽に微⽣物を⾼密度充填し反応する

C6糖 6
C5糖 5

Confidential

・エタノール・ブタノール・⽔素・ジェット燃料

混合糖完全同時利⽤可

発酵阻害
物質耐性

グリーン化学品

⾃動⾞部材、包装材、電気製品部材、
炭素繊維、各種樹脂等

・C2 エタノール
・C3 プロパノール
・C4 ブタノール等

Corynebacterium
glutamicum

⾼⽣産性

・アミノ酸
・芳⾹族化合物・ﾊﾞｲｵﾌﾟﾗｽﾁｯｸ等
5バイオエコノミー (Bioeconomy)

Confidential

Bioeconomy: バイオ技術に基づく産業、循環型社会とバイオ産業が融合
再⽣可能資源
原料・バイオマス

バイオリファイナリー

農業技術

バイオ技術が貢献する市場は2030年に200兆円規模

化学品、医薬品

農業・林業

リサイクル

エネルギー、⾷品⼯業分野では全体の39％を占めるCO2・廃棄物

CO2 吸収BioValeの資料を参考にRITEで作成

OECD加盟国全GDPの2.7％と予測

消費

出典: 経産省

6バイオ技術 × デジタルの融合
情報社会

社会変化

コンピューターによる⾃動化

Confidential

Society 5.0 2030年代を⽬指して超スマート社会: サイバー空間とフィジカル空間が⾼度に融合

新産業創出

Connected Industries

技術変化

第4次産業⾰命独⽴関係にあったものが融合、新たな付加価値の創造

出典︓
内閣府
総合科学技術・イノベーション会議
経済産業省 (2017年5⽉)

ビッグデータを基にAIが⾃ら考えて最適な⾏動をとる

Connected Industriesの具体例 (ものづくり／バイオ／AI)
バイオ × デジタル
バイオ技術とデジタル技術の⾰新と融合①ゲノム解読コストの低減・短時間化②IT／AI技術の進化③ゲノム編集技術の登場
⾼度に機能がデザイン・制御された⽣物細胞 (スマートセル) の創出が容易になり、これまで利⽤し得なかった”潜在的な⽣物機能”を引き出し、利⽤することが可能に。

バイオ × デジタルが導く
Connected Industries
スマートセルが医療・ヘルスケア産業、
ものづくり産業や⾷品産業など
幅広い産業と融合①疾病予防可能なヘルスケア産業②化⽯資源に頼らない産業への転換③⾰新的新素材によるものづくりの⾰新
7

増殖⾮依存型バイオプロセスの概念図

Confidential

RITE Bioprocess®
特許 JP3869788 DE602004026192.0 JP4927297

反応槽に微⽣物を⾼密度充填し反応する

JP4451393 DK1647594
US7368268 FR1647594
EP1647594 GB1647594
CH1647594

混合糖完全同時利⽤可⾼⽣産性

C5, C6糖

微⽣物が増殖しないため、
⽣産物
バイオ燃料
バイオ化学品

発酵阻害
物質耐性

菌体触媒
（増殖なし）

US7598063
EP1291428
JP4294373■増殖のためのエネルギーロスがなく、原料収率が⾼い。
■システムが簡便である。

＊RITE Bioprocessは、公益財団法⼈地球環境産業技術研究機構の登録商標(登録第5796262号)です。

従来の発酵法
微⽣物が増殖しながら物質を⽣成する■微⽣物が増殖するため、スペースが必要であり巨⼤な反応槽が必要となる。

増殖■⽣産 (反応) 時間は微⽣物の増殖に依存する。
8

⾮可⾷バイオマスを原料とする
必須要素技術の基礎確⽴

Confidential

混合糖完全同時利⽤

発酵阻害物質耐性

ペントーストランスポーターの導⼊による混合糖同時利⽤能の向上(増殖⾮依存型バイオプロセス (RITE Bioprocess®))

バイオマス由来の発酵阻害物質
バイオマス成分

Pentose transporter 遺伝⼦(araE) 導⼊
200

グルコース
キシロース
アラビノース

150

100

リグニン

2

4

6

8

10

12

0

反応時間(h)2468反応時間(h)10

CH3O

C. glutamicum R株による糖代謝利⽤能

Fructose

Fructose-PTS

SucroseSucrose-PTS

Cellobiose
Galactose

β-Glucoside-PTS

BglA

OCH3

フルフラール
100

80
60
40
20
0

Xylobiose

0

5

10

15

20

Concentration（mM）

XyloseArabinose

5-hydroxymethyl2-furaldehyde

100

Glycolysis

Pentose transporter

XylAB
AraBAD

Pentosephosphate
pathway

5-HMF

OH

4-HB
ManA

Relative ethanol
productivity(％)

MannoseCHO

増殖⾮依存型バイオプロセス (RITE Bioprocess®)の発酵阻害物質に対する耐性

Pyruvate

Glucose-PTS

OH

O

E. Palmqvist, B. Hahn-Hägerdal. Bioresource Technology 74:25-33. 2000. より改変

RITE論⽂: Appl. Microbiol. Biotechnol. 85:105-115. 2009.

GlucoseO

Syringaldehyde

12

HOH2C

O

4-hydroxybenzaldehyde

Relative ethanol

0

OH

OCH3

FurfuralAcetic acid

4-HB

Vanillin
OH

CHO

O

O

50

FuransO

Phenols0

Pentose

ヘミセルロース

100

50

0

グルコース
キシロース
アラビノース

糖濃度(mM)

糖濃度(mM)

150

Hexoseセルロース

productivity(％)

200

80
60
40
20
0

0

20

40

RITE論⽂: Appl. Environ. Microbiol. 73:2349-2353. 2007.

●RITE Bio-Process■ザイモモナス菌

60

Concentration(mM)▲アルコール酵⺟

9Confidential

Product portfolio by RITE Bioprocess®
(1) バイオ燃料(2) グリーン化学品

 ガソリン混合・代替・エタノール 芳⾹族化合物
・シキミ酸 (インフルエンザ治療薬タミフル原料)
・フェノール (フェノール樹脂、ポリカーボネート)
・4-ヒドロキシ安息⾹酸 (ポリマー原料)
・アニリン (⽯油外天然資源タイヤ原料(⽼化防⽌剤))

 バイオジェット燃料
・イソブタノール・n-ブタノール
・100％グリーンジェット燃料
C9~C15飽和炭化⽔素+ 芳⾹族化合物
 バイオ⽔素 有機酸
・D-乳酸 、L-乳酸 (ステレオコンプレックス型ポリ乳酸)
・コハク酸
 アミノ酸・アラニン (キレート剤)
・バリン (次世代飼料⽤アミノ酸、医薬品原料、⾷品)
・トリプトファン (飼料⽤アミノ酸、医薬品原料、飲料)
・メチオニン (飼料⽤アミノ酸、調味料)
 アルコール
・イソプロパノール (プロピレン原料)
・キシリトール (⽢味料)10バイオ燃料⽣産技術の開発

11

2020年 東京オリンピック

Confidential• 2020年オリンピック東京⼤会は、環境問題解決に向けた

⽇本の取組みを世界に⽰す絶好の機会となる。

• 2014年、国内主要航空会社、⼤学、企業を含む46団体からなる次世代航空機燃料イニシアティブ(INAF)が発⾜。

• 2015年には、経済産業省ならびに国⼟交通省が2020年

オリンピック・パラリンピック東京⼤会に向けたバイオジェット
燃料の導⼊までの道筋検討委員会を設置。

http://edition.cnn.com/2013/09/07/sport/world-olympics-2020/12

Confidential

国内バイオジェット燃料の動向 (2015〜16年)
実⽤化に向けた取り組み■バイオジェット燃料導⼊ 道筋検討委員会
2015年7⽉に2020年東京五輪に向けたバイオジェット燃料による商⽤⾶⾏を⽬指し、国内燃料製造や供給体制などのサプライ
チェーン確⽴に向けて、官⺠により設⽴。2016年8⽉に第3回が実施され、2020年に向けたアクションプランが⽰された。

⺠間企業の取り組み
微細藻類
藻類油脂を原料としたHEFA-SPKなど

Euglena

ATJ

BTL

Alcohol to Jet

Biomass to Liquid

BuOHやEtOHを原料としたジェット燃料

⽊質・草本バイオマスを原料としたFT-SPK

Fistsulifera sp.
Botryococcus

HEFA-SPK: hydro-processed esters and fatty acids synthetic paraffinic kerosene

三菱⽇⽴パワーシステムズ

FT-SPK: Fischer–Tropsch Synthetic Paraffinic Kerosene

13Confidential

国際航空における温暖化対策、ICAOで合意
航空機からのCO2排出量(百万トン)

3500

航空機からのCO2排出量削減⽬標

3000＜ICAO⽬標＞
航空分野からのCO2排出量
2000 を2020年以降増やさない
2500

1500

航空機の燃費改善

対策しなかった
場合のCO2排出量

運⾏⽅法の改善18億トン〜

グリーンジェット
燃料の導⼊
排出権取引

1000
500
0
2000 2005 2010

8億トン弱
3億トン

2020

2030

2040

2050

参照) 2016 ICAO Environmental Report＜ICAO予測＞
2050年の航空分野からのCO2排出量は18億トン以上＜IATA⽬標＞
航空分野からのCO2排出量を2050年に2005年時点の50％まで削減
ICAO: 国際⺠間航空機関
IATA: 国際航空運送協会

国連傘下のICAOで合意した国際航空の温室効果ガス排出削減制度(GMBM) (出典: ⽇経2016.10.18)
2021〜2026年

2027〜2035年

対象国

⾃発的な参加義務的な参加⽇本への影響(排出権の購⼊)

年⼗数億円(当初)

年数百億円(35年)

 ICAOでの合意により、航空会社にとってグリーンジェット燃料の導⼊が不可⽋。
 ICAOやIATAの⽬標達成には2050年にジェット燃料の60〜80％をグリーンジェット燃料に代替させる必要がある。混合⽐率が50％までの既存のグリーンジェット燃料では⽬標達成は不可能。任意の割合で混合できる100％グリーンジェット燃料によって達成可能になる。

14

Confidential

ジェット燃料の組成
 炭素数が9〜15個の範囲にある炭化⽔素化合物の混合物
 イソパラフィンおよびシクロパラフィンは
析出点-47℃以下の規格を満たすために必須な成分
 芳⾹族化合物は燃料タンクの気密性維持に必須な成分
燃料系機器の気密性の維持に必須芳⾹族化合物

析出点が⾼すぎるため
⾼い含量は好ましくない
ノルマルパラフィン

代替ジェット燃料の規格 (ASTM-D7566)
・析出点-47℃以下、引⽕点38℃以上
・密度 0.775-0.840 kg/m3
・芳⾹族成分含量 8％以上
⽯油系ジェット燃料の炭素数分布

シクロパラフィン

イソパラフィン

析出点が⼗分低く、規格を満たすには必須

燃料中の割合(％)

25
20
15
10
5
0
7

⽯油系ジェット燃料の平均的組成（引⽤）Dr. Timothy Edwards

8

9 10 11 12 13 14 15 16

成分の炭素数
Jaroslaw Sarnecki. Jet Fuels Diversity.
Journal of KONES 21:433-438. 2014.

15

ジェット燃料における芳⾹族成分の役割

25
18
10
0*

19

Confidential

ジェットエンジンや燃料系統の密閉にニトリル系のO-リングが使⽤されている

芳⾹族成分を含まない場合、
O-リングが縮んで気密性を維持できない

芳⾹族成分はO-リングを膨潤させて気密性を維持するために必須*芳⾹族成分含量(％)

16

Confidential

2030年 100％グリーンジェット燃料導⼊を⽬指して
100％
green
jet fuel

Non-food biomass

Microbial
fermentation

ジェット燃料

Hydrodeoxygenation

100％混合Wood chips
Microbial
fermentation

ATJ法

Alcohol-to-jet
process

分岐鎖飽和 & 環状飽和炭化⽔素化合物
芳⾹族化合物OH

イソブタノール

Corn

Catalytic
dehydration

OH

エタノール
Oilseed crop

HEFA法

Hydroprocessed
esters andfatty acids

イソブチレン

Extract fats
and oils

エチレン

Oligomerization,hydrogenation

CyclicparaffinsO

Linoleic acid（脂肪酸）Algae

http://www.treehugger.com/

Isomerization,
cracking,
fractionation

50％混合（分岐鎖炭化⽔素）

Municipal
solid waste

Fischer-Tropschconversion

Aromatics
Gasification

FT法

Wood waste

Isoparaffins

50％混合

HO
http://biodiesel-news.com/

Various linear,branched
paraffins etc.
(C9-C15 compounds)

CO + H2
合成ガス

Fischer-Tropsch conversion

50％混合

参考資料: http://cen.acs.org/articles/94/i37/boarding-Commercial-planes-take-flight.html

17Confidential

100％グリーンジェット燃料製造法 (RITE法)
⾮可⾷バイオマス

C6糖 6
C5糖 5

分岐鎖飽和炭化⽔素
化合物

グリーンジェット
燃料⽣産菌

環状飽和炭化⽔素化合物

芳⾹族化合物

100％グリーンジェット燃料18

本グリーンジェット燃料製造技術の優位性

Confidential

 稲わらなどの農業残渣だけでなく、⾷品残渣や余剰汚泥など、あらゆる⾮可⾷バイオマスを原料とできるため、潜在的⽣産能⼒が極めて⾼い。

 簡易な設備と⼯程によって低コスト製造が可能。設備の⼩規模化と分散設置が可能。

http://www.treehugger.com/

製造法

⽯油系
ジェット燃料

ガス化
FT法

油脂
変換法

(藻類の場合)アルコール
重合法

C15テルペン
発酵⽣産法

RITE技術C9〜C14飽和炭化⽔素芳⾹族化合物

飽和炭化⽔素のみ

飽和炭化⽔素のみ

飽和炭化⽔素のみ

C15飽和
炭化⽔素のみ

（50％）

（50％）

（50％）

（10％）

原料

制限なし

脂質のみ

糖分のみ

糖分のみ

糖分と蛋⽩質設備

設備費が⾼い⼤規模な培養槽が必要

⼩規模で
簡易な設備

⼩規模で
簡易な設備

⼩規模で
簡易な設備

0.75-0.76

0.75-0.76

0.75-0.76

0.75-0.76

0.79含有する成分
⽯油系燃料との混合⽐率上限燃料の密度（g/cm3）飽和炭化⽔素芳⾹族化合物

0.775-0.840（100％）

19

グリーン化学品
⽣産技術の開発20

海洋プラスチック対策: 政府G7憲章⽬標反映する⽅針

Confidential

8⽉17⽇ 環境省審議会

毎年少なくとも800万トン分のプラスチックが海に流出
2018年6⽉のG7シャルルボワサミットおける「海洋プラスチック憲章」の⽬標
2030年までにプラスチック包装の最低55％をリサイクル⼜は再使⽤し、2040年までには全てのプラスチックを回収含め100％有効利⽤する。
http://www.meti.go.jp/shingikai/energy_environment/junkai_keizai/pdf/002_04_00.pdf

プラスチックゴミは海に悪影響を与える(アフリカ・ギニア、2017年9⽉)＝共同
出典: 2018年8⽉18⽇ ⽇経https://www.nikkei.com/article/DGXMZO34308500Y8A810C1MM8000/

陸上から海洋に流出したプラスチックごみ発⽣量(2010年推計)環境省資料
http://www8.cao.go.jp/cstp/tyousakai/target/3kai/siryo3-6.pdf

21

プラスチック循環についての中国動向

Confidential

2018年7⽉ 経産省

・ 2017年7⽉: 海外からの廃棄物輸⼊を停⽌する旨、WTOに通報
・ 2017年8⽉: 「輸⼊廃棄物管理⽬録」を公表
・ 2017年12⽉末: 輸⼊禁⽌が施⾏
・ 2018年4⽉: 2018年末及び2019年末までに輸⼊禁⽌⽬録を公表
輸⼊禁⽌品⽬: ⼯業由来の廃プラスチック、鉄鋼くず、廃電⼦機器、⽊質ペレット、スラグ、解体⽤船舶、マグネシウムくず、コルクなど多品⽬
出典: 2018年7⽉22⽇ ⽇経記事
https://www.nikkei.com/articl
e/DGXMZO33263470S8A720
C1CC1000/

⽇本の廃品リサイクルの流れに影響※廃プラスチックの場合、年間排出量約900万トンのうち、
約150万トンが海外輸出され、うち約75万トンが中国向け輸出

東南アジアの⼀部の国でも輸⼊規制強化の動き
http://www.meti.go.jp/shingikai/energy_environment/junkai_keizai/pdf/001_03_00.pdf

22Confidential

バイオマスプラスチック と グリーンプラスチック
バイオマス(植物等)を原料とするプラスチック

バイオマス原料由来
⾮⽣分解性
天然ゴム

⾃然界の微⽣物によって分解される⽣分解性プラスチック

バイオマス原料由来
⽣分解性
PBS

PBS

リグノフェノール

PHA(PHB, PHBHなど)

PCL

ポリウレタン

澱粉樹脂

PVA

バイオポリエチレン

酢酸セルロース

原料を⽯油からバイオマスに変換することによりCO2削減効果

ポリ乳酸(PLA)

⽯油原料由来⽣分解性

マイクロプラスチックによる
環境汚染対策に有効

PBS︔ポリブチレンサクシネート
PHA︔ポリヒドロキシアルカン酸
PHB︔ポリヒドロキシブチレート
PHBH︔ポリ(ヒドロキシブチレート/ヒドロキシヘキサノエート）
PCL︔ポリカプロラクトン
PVA︔ポリビニールアルコール⽇本プラスティック協会より抜粋＜http://www.jbpaweb.net/gp/gp_material.htm＞
注）原料の⼀部しかバイオ化されていないものが存在する

23

増殖阻害物質の⽣産技術確⽴への挑戦
⽣成物による増殖阻害のため増殖阻害物質を増殖を伴う発酵法で⽣産する場合の課題

低⽣産性(⽣成速度の低下、最終⽣成物濃度の低下等)

Confidential

実⽤⽣産
は⾮常に難

増殖⾮依存型バイオプロセス（RITE Bioprocess®）
混合糖完全同時利⽤
発酵阻害物質耐性

⾮可⾷
バイオマス

前処理
糖化

混合糖
(C6,C5糖)増殖阻害物質・芳⾹族化合物(フェノール等)
・アルコール(ブタノール等)• コリネ型細菌は、芳⾹族化合物やアルコールに対する耐性が⾼い。
優位点 • ⽣成物が増殖阻害物質の場合、増殖を伴う発酵法と⽐較して、増殖⾮依存型バイオプロセスは影響が低い。

24

ターゲット; ⾼付加価値 “芳⾹族化合物”

⾼
価
値

低
価
値

アミノ酸など
医薬、
⾷品向け

芳⾹族
医薬品、
⾹料向け

バイオ燃料
など

芳⾹族
溶剤、汎⽤化成品

脂肪族

芳⾹族

Confidential

これまで、毒性が強いためバイオプロセスによる⾼⽣産が極めて難しかった25

芳⾹族化合物の⽤途

Confidential

1. ポリマー原料・プラスチック原料（フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等）
・液晶原料
・合成繊維原料（ポリエステル、ナイロン）
・合成ゴム原料（スチレンゴム等）

2. 医薬、化粧品、⾹料、農薬の原料

・医薬品（タミフル中間体、⽣理活性物質、ビタミン剤、神経作⽤薬等）
・化粧品（⾊材、⾹⽔、浸潤剤、防腐剤、殺菌剤等）
・⾹料（合成⾹料、オレンジ油、ローズ油、バニラ等）
・農薬（殺⾍剤、除草剤、光合成阻害剤、パラコート等）

3. ⼯業薬品原料・合成洗剤原料（アルキルフェノール、アルキルベンゼン）
・塗料原料、染料、写真現像薬原料・重合防⽌剤、可塑剤、紫外線吸収剤

26

Confidential

芳⾹族化合物の⽣産技術開発
Glucose

CH2OH

PTS

PEP

PYR

EM pathway

HOCH2 O
OH

O
OH
OH

OH

OH

NADP+

NADPH

PP pathway

xylB

NADP+
6-PGlucono-lactoneGAP

6-PGluconate
Rib5P

GAPDH
PGP

PEP

HOCH2

OH

OH

CO2

Arabinose
araA
Ribulose
araB

NADPH

Ribulose-5P
araD

Ribu5P

Xlu5P

GAP

Sed-7-P

F-6-P
F-6-P
GAP

Ery-4-P

DAHP

Pyruvate

DHQ

Quinate: 経路上の中間代謝産物

XylosexylA
Xylulose

F-1,6-P2: 経路上の最終産物

O
OH

OH

F-6-P

PYR

Arabinose

Pentosetransporter

OH

G-6-P

DHAP
NAD+
NADH

XyloseDHS
Shikimate

Trp

ANT

Phe

PPY

Chorismate

Tyr

4-HBA
Phenol27

Confidential

市場分類
エンプラ
・家電製品の部品や⾞載部品等の機構部分に多⽤HO

COOH

4-ヒドロキシ安息⾹酸

H2N

p-アミノ安息⾹酸

OH フェノール

シキミ酸

医薬原料

COOH

⾹料・化粧品・⾼付加価値、⾼価格・市場拡⼤傾向

COOH

HO

OH
OH

・⾼付加価値・ニッチだが、⼿堅い28

Confidential

4-アミノ安息⾹酸

・4-Aminobenzoic acid(4-ABA)・葉酸(ビタミンB9)⽣産経路の中間体
・ベンゼン環、カルボキシ基、アミノ基・対⾓の位置に置換基

⽤ 途■⾼強度ポリマー原料■化粧品原料(UV吸収剤)■医薬品原料■サプリメント■飼料添加剤■⿇酔・鎮痛効果■アゾ染料

DARPAの中⻑期的計画で、挑戦的なターゲットに指定
DuPont; ⾼強度ポリマー
Kevlar® アラミド合成繊維
H

O
N
H

N

N
O

H

H

O

N

N

O
H

N
O

O

H

O
N

H

N

O

H

N
O

O

H

N

H

O
H

O
N

H

N

N
O

H

軽量, 耐熱
耐衝撃 等

O

29

プロトカテク酸

Confidential・Protocatechuic acid(PCA)(3,4-ジヒドロキシ安息⾹酸)
・芳⾹族化合物異化代謝経路の中間体
・ベンゼン環、⽔酸基、カルボキシル基

⽤ 途■化粧品原料■各種医薬品原料■⾹料(バニリン)原料■ポリマー原料■⾷品⽤抗酸化剤 ■農薬、抗菌薬 ■防錆剤
■染⽑剤 ■カテコール製造原料 ■飼料添加物
30

シキミ酸
O

医薬品

・抗インフルエンザ薬(タミフル)原料・GABA様作⽤(鎮静、抗不安)・⾎圧降下、胆⽯治療
・NF-kB阻害

化粧品

・美⽩剤
・しわ防⽌剤
・育⽑剤
・抗酸化活性

OH

OH

HO
OH

3,4,5-trihydroxy-1-cyclohexene-1-carboxylic acid・環状ヒドロキシカルボン酸
・隣接する3個のキラル
炭素原⼦を分⼦内に保有
・芳⾹族化合物
⽣合成前駆体Confidential

・脂肪吸収抑制健康⾷品 ・免疫応答調節
その他

・易分解性農薬
・園芸種の品種改良試薬
・酸化防⽌剤・抗⽣物質
・⽣化学試薬31

4-ヒドロキシ安息⾹酸
HOConfidential

O・4-Hydroxybenzoic acid(4-HBA)・ユビキノン⽣産経路の中間体
・ベンゼン環、カルボキシル基、⽔酸基
OH・対⾓の位置に置換基

⽤ 途■液晶ポリマー原料■防腐剤(パラベン)■バイオフェノール前駆体■防カビ剤 ■写真薬 ■⾹料の原料■ナイロン樹脂の可塑剤
32

合成⽣物⼯学による スマートセルの創製

Confidential

従来型細胞育種

スマートセル(⾼度に機能がデザインされた⽣物細胞)の創製

発⾒ (discover)

システム⽣物学ツール
新規遺伝⼦クラスター同定
統合オミクス解析
ゲノム解析
転写制御解析

解析 (analysis)

設計 (Design)

学習 (Learn)
⼈⼯知能（AI）
機械学習等

試験 (test)

構築 (Built)

DBTLサイクル

設計 (design)
組換え (built)

合成⽣物⼯学ツール
⼈⼯代謝パス構築
統合プラットフォーム構築
遺伝⼦クラスター合成
ゲノム編集

試験 (Test)
⾃動ハイスループット
アッセイ

⼈⼯的な代謝経路・遺伝⼦回路を計算機科学的に設計し、合成⽣物⼯学により設計通りに遺伝⼦を合成・編集し⽣産細胞を創製

33

増殖阻害物質の⾼⽣産技術開発の戦略
⾮可⾷バイオマス由来
糖化液の利⽤に必須な技術を唯⼀保有

スマートセル技術の導⼊による更なる⽣産性向上

Confidential「増殖⾮依存型バイオプロセス」+「⾼耐性コリネ型細菌の利⽤」
により増殖阻害物質の⾼⽣産を実現増殖⾮依存型バイオプロセス（RITE Bioprocess®）
混合糖完全同時利⽤
発酵阻害物質耐性

⾮可⾷
バイオマス

前処理
糖化

混合糖
(C6,C5糖)増殖阻害物質・芳⾹族化合物(フェノール等)
・アルコール(ブタノール等)

⼯学的⼿法(膜リアクター等)とミューテーターによる⽣産物耐性株の取得による⾼⽣産の実現34

Confidential

⽣産性⽐較■イソブタノール⽣産
Isobutanol(g/L)

Isobutanol
productivity(g/L/h)

Aerobic/
Anaerobic

KDC

ADH

Escherichia coli 1)

22

0.20

Micro-aerobic

kivD

adh2

Saccharomyces cerevisiae 2)

0.63

0.007

Aerobic

aro10

adh2

Bacillus subtilis 3)

5.5

0.09

Micro-aerobic

kivD

adh2

Synechococcus elongatus 4)

0.45

0.003

Aerobic

kivD

yqhD

Corynebacterium glutamicum 5)

13

0.26

Shift tooxygen deprivation

kivD

adh2

Corynebacterium glutamicum 6)

27

1.1

RITE bioprocess

kivD

adhP

Microorganisms

1) Nature 451:86-90. 2008.
2) Biotechnol. Biofuels 5:65. 2012.

kivD: Lactococcus lactis

3) Microb. Cell Fact. 11:101. 2012.
4) Nat. Biotechnol. 27:1177-1180. 2009.

adh2: Saccharomyces cerevisiae

5) Appl. Environ. Microbiol. 77:3300-3310. 2011.（Germany）
6) Biotechnol. Bioeng. 110:2938-2948. 2013.（RITE）

aro10: Saccharomyces cerevisiae

yqhD: Escherichia coli

adhP: Escherichia coli

■D-乳酸⽣産
⽣産株

研究グループ

最終濃度(g/L)

対糖収率(％)

⽣産培地

インド国⽴化学研究所

110

73

栄養培地 (Cane sugar)

Lactobacillus plantarum 2)

神⼾⼤

74

78

栄養培地 (MBS+Glc/Xyl)

Sporolactobacillus sp. 3)

上海交通⼤学207

93

栄養培地 (Peanut meal)

Bacillus coagulans QZ19 4)

フロリダ⼤

90

96

栄養培地 (LB)

豊⽥中研、東⼤6262

栄養培地 (YPD)

Escherichia coli TG114 6)

フロリダ⼤

120

98

最少培地 (+Glc)

Escherichia coli B1103-070 7)

江南⼤

118

87

最少培地 (+Glc)

RITEバイオプロセス Corynebacterium glutamicum 8)

RITE

125

86

最少培地 (+Glc)

RITE

264

95

最少培地 (+Glc)

Lactobacillus lactis 1)

Saccharomyces cerevisiae OC2 5)

RITEバイオプロセス

Corynebacterium glutamicum 9)1) Biotechnol. Lett. 32:517-520. 2010.
2) Appl. Microbiol. Biotechnol. 92:67-76. 2011.
3) Appl. Microbiol. Biotechnol. 89:1009-1017. 2011.
4) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108:18920-18925. 2011.
5) J. Biosci. Bioeng. 101:172-177. 2006.

6) Biotechnol. Lett. 28:1527-1535. 2006.
7) Curr. Microbiol. 62:981-989. 2011.
8) Appl. Microbiol. Biotechnol. 78:449-454. 2008.
9) RITE (unpublished)35

Confidential

⽣産性⽐較■L-アラニン⽣産菌 株

最終濃度(g/L)

最⼤⽣産性(g/L/h)- Corynebacterium glutamicum AL107 (1994) 1)※増殖→酸素供給制限条件

71

1.1

- Escherichia coli ALS929 (2006 University of Georgia) 2)※増殖→嫌気条件

88

5.7- Escherichia coli ZX132 (2007 Florida Univ.) 3)

114

4

235

10.3

増殖プロセス

⾮増殖・⾮通気プロセス- RITEバイオプロセス (C. glutamicum) 4)
1) JP6277082. 1994.
2) Biotech. Lett. 28:1695-1700. 2006.

3) Appl. Microbiol. Biotechnol. 77:355-366. 2007.
4) Appl. Environ. Microbiol. 78:4447-4457. 2012.

■L-バリン⽣産菌 株

最終濃度(g/L)

最⼤⽣産性(g/L/h)- Brevibacterium lactofermentum No.487 1)

31

0.8

- Brevibacterium flavum AA54 (1992) 2)

55

0.6

50

1.2

227

13.8

通気・増殖プロセス

通気・⾮増殖プロセス- Corynebacterium glutamicum 3)
⾮通気・⾮増殖プロセス- RITEバイオプロセス (C. glutamicum) 4)
1) Agric. Biol. Chem. 39:1319-1322. 1975.
2) JP4045160. 1992.

3) Appl. Microbiol. Biotechnol. 79:471-479. 2008.
4) Appl. Environ. Microbiol. 79:1250-1257. 2013.

36

まとめ

Confidential

スマートセル創製技術の開発■バイオ技術 × デジタル技術の融合

RITE Bioprocess■⾼⽣産性■混合糖類(C6, C5糖)の完全同時利⽤性■発酵阻害物質への⾼度耐性

バイオ燃料⽣産技術の開発■100％グリーンジェット燃料; 2030年 実⽤化⽬標

グリーン化学品⽣産技術の開発■グリーン芳⾹族化合物(ポリマー・⾹料・化粧品等の原料);製造技術開発の加速37

Host vector system

Physiology of corynebacteria- Agric. Biol. Chem. 54:443-447. 1990.
- J. Industrial. Microbiol. 5:159-165. 1990.
- Appl. Environ. Microbiol. 57:759-764. 1991.
- Res. Microbiol. 144:181-185. 1993.
- Biosci. Biotechnol. Biochem. 57:2036-2038. 1993.
- Plasmid 36:62-66. 1996.
- ACS Symposium Series 862
Fermentation Biotechnol. 175-191. 2003.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 81:1107-1115. 2009.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 87:1855-1866. 2010.
- Microbiology 156:3609-3623. 2010.
- J. Microbiol. Methods. 85:155-163. 2011.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 97:8219-8226. 2013.
- J. Appl. Microbiol. 115:495-508. 2013.
- J. Microbiol. Methods. 146:13-15. 2018.

- DNA seq. 3:303-310. 1993.
- DNA seq. 4:87-93. 1993.
- DNA seq. 4:95-103. 1993.
- DNA seq. 4:177-184. 1993.
- Gene 139:99-103. 1994.
- Gene 158:87-90. 1995.
- FEMS Microbiol. Lett. 133:239-244. 1995.
- Biochem. Biophys. Res. Commun.
236:383-388. 1997.
- Methods Enzymol. 279:339-348. 1997.
- Recent Res. Devel. 2:429-435. 1998.
- Genet. Anal. 15:9-13. 1999.
- DNA seq. 11:383-394. 2000.
- Biochem. Biophys. Res. Commun.
289:1307-1313. 2001.
- J. Biosci. Bioeng. 92:502-517. 2001. (Review)- Mol. Genet. Genomics 271:729-741. 2004.
- J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 8:91-103. 2004.
- Microbiology 153:1042-1058. 2007.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 75:889-897. 2007.
- Microbiology 153:2190-2202. 2007.
- Microbiol. Monogr. 349-401. 2007.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 76:1347-1356. 2007.
- Microbiology 154:264-274. 2008.
- Mol. Microbiol. 67:597-608. 2008.
- J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 15:264-276. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 78:309-318. 2008.
- J. Bacteriol. 190:3264-3273. 2008.
- Appl. Environ. Microbiol. 74:5290-5296. 2008.
- Microbiology 154:3073-3083. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 81:291-301. 2008.
- J. Bacteriol. 190:8204-8214. 2008.
- J. Bacteriol. 191:968-977. 2009.
- Microbiology 155:741-750. 2009.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 83:315-327. 2009.
- J. Bacteriol. 191:2964-2972. 2009.
- Appl. Environ. Microbiol. 75:3419-3429. 2009.

Gene transformation methods- Mol. Gen. Genet. 245:397-405. 1994.
- Mol. Microbiol. 11:739-746. 1994.
- Biotech. Lett. 17:1143-1148. 1995.

Gene expression system- FEMS Microbiol. Lett. 131:121-126. 1995.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 82:491-500. 2009.
- Lett. Appl. Microbiol. 50:173-180. 2010.

Chromosome engineering methods- J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 8:243-254. 2004.
- Appl. Environ. Microbiol. 71:407-416. 2005.
- Microbiology 151:501-508. 2005.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 67:225-233. 2005.
- Appl. Environ. Microbiol. 71:3369-3372. 2005.
- Appl. Environ. Microbiol. 71:7633-7642. 2005.
(Review)- Appl. Environ. Microbiol. 71:8472-8480. 2005.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 69:151-161. 2005.
- Appl. Environ. Microbiol. 72:3750-3755. 2006.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 74:1333-1341. 2007.
- Biosci. Biotechnol. Biochem. 71:1683-1690. 2007.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 77:871-878. 2007.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 79:519-526. 2008.
(Mini-Review)- Strain Engineering 409-417. 2011.

RITE bioprocess (Production of chemicals and fuels)- Appl. Environ. Microbiol. 75:3461-3468. 2009.
- J. Bacteriol. 191:4251-4258. 2009.
- J. Biol. Chem. 284:16736-16742. 2009.
- Microbiology 155:3652-3660. 2009.
- Microbiology 156:1335-1341. 2010.
- Appl. Environ. Microbiol. 76:5488-5495. 2010.
- Future Microbiol. 5:1475-1481. 2010. (Review)- Microbiology 157:21-28. 2011.
- J. Bacteriol. 193:349-357. 2011.
- J. Bacteriol. 193:1327-1333. 2011.
- J. Biotechnol. 154:114-125. 2011. (Review)- Appl. Microbiol. Biotechnol. 90:1051-1061. 2011.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 91:677-687. 2011.
- J. Bacteriol. 193:4123-4133. 2011.
- Microbiology 158:975-982. 2012.
- J. Bacteriol. 194:6527-6536. 2012.
- FEBS J. 279:4385-4397. 2012.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 97:4917-4926. 2013.
- J. Bacteriol. 195:1718-1726. 2013.
- FEBS J. 280:3298-3312. 2013.
- J. Bacteriol. 196:60-69. 2014.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 98:4159-4168. 2014.
- Mol. Microbiol. 92:356-368. 2014.
- J. Bacteriol. 196:2242-2254. 2014.
- J. Bacteriol. 196:3249-3258. 2014.
- J. Bacteriol. 197:483-496. 2015.
- Nucleic.Acids.Res. 43:520-529. 2015.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 99:3505-3517. 2015.
- Appl. Environ. Microbiol. 81:2284-2298. 2015.
- J. Bacteriol. 197:3307-3316. 2015.
- J. Bacteriol. 197:3788-3796. 2015.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 100:45-60. 2016.
- Mol. Microbiol. 99:1149-1166. 2016.
- Mol. Microbiol. 100:486-509. 2016.
- J. Bacteriol. 199:e00798-16. 2017.
- FEBS J. 284:4298-4313. 2017.
- Mol. Microbiol. 107:312-329. 2018.

- Process Biochem. 1:124-128. 1985.
- Process Biochem. 21:164-166. 1986.
- Process Biochem. 21:196-199. 1986.
- Process Biochem. 24:60-61. 1989.
- J. Industrial. Microbiol. 5:289-294. 1990.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 35: 348-351. 1991.
- Catalysis Today 22:621-627. 1994.
- Microbiology 149:1569-1580. 2003.
- J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 7:182-196. 2004.
- J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 8:243-254. 2004.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 68:475-480. 2005.
- Appl. Environ. Microbiol. 72:3418-3428. 2006.
- Nat. Biotechnol. 24:761-764. 2006.
- Appl. Environ. Microbiol. 73:2349-2353. 2007.
- Microbiology 153:2491-2504. 2007.
- J. Chem. Technol. Biotechnol. 82:693-697. 2007.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 77:853-860. 2007.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 77:1053-1062. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 77:1219-1224. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 77:1305-1316. 2008.
- J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 15:16-30. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 78:449-454. 2008.
- Appl. Environ. Microbiol. 74:5146-5152. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 81:459-464. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 81:505-513. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 81:691-699. 2008.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 85:105-115. 2009.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 85:471-480. 2010.
(Mini-Review)- Biomass to Biofuel 311-330. 2010.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 86:1057-1066. 2010.
- Encyclopedia of Industrial Biotechnol. 2010.
- Encyclopedia of Industrial Biotechnol. 2010.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 87:159-165. 2010.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 89:1905-1916. 2011.
- Biofuels 2:303-313. 2011. (Review)- Appl. Microbiol. Biotechnol. 90:1721-1729. 2011.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 91:1375-1387. 2011.
- Appl. Environ. Microbiol. 78:865-875. 2012.
- Appl. Environ. Microbiol. 78:4447-4457. 2012.
- Annu. Rev. Microbiol. 66:521-550. 2012.
- FEBS Lett. 586:4228-4232. 2012.
- Appl. Environ. Microbiol. 79:1250-1257. 2013.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 97:8139-8149. 2013.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 97:6693-6703. 2013.
- Biotechnol. Bioeng. 110:2938-2948. 2013.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 99:1427-1433. 2015.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 99:1165-1172. 2015.
- Microbiology 161:254-263. 2015.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 99:5573–5582. 2015.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 99:4679-4689. 2015.
- Appl. Environ. Microbiol. 81:4173-4183. 2015.
- Bioengineered 6:328-334. 2015.
- Fermentation 2:5: 2016.
- Metab. Eng. 38:322-330. 2016.
- Metab. Eng. 38:204-216. 2016.
- Appl. Environ. Microbiol. 83:e02638-16. 2017.
- Appl. Microbiol. Biotechnol. 101:5019-5032. 2017.
- Appl. Environ. Microbiol. 84:e02587-17. 2018.

38

RITE バイオ研究グループ↑
RITEバイオ研究グループ←奈良先端科学技術⼤学院⼤学
教育連携研究室
微⽣物分⼦機能学(乾研究室)

39

BioJapan 2018に出展します
10/10(⽔)〜12(⾦) パシフィコ横浜ABCDホール
⼩間番号:D-14

是⾮ともRITEブースにお⽴ち寄り下さい︕

Research Institute of Innovative Technology for the Earth(RITE)／Green Chemicals Co., Ltd.(GCC)40

Thank you for your attention
Contact Information:
mmg-lab@rite.or.jp
www.rite.or.jp41