RITEバイオ研究グループ
Molecular Microbiology and Biotechnology Group

グループリーダー代行

乾 将行

Acting Group Leader

Dr. Masayuki Inui

グループ員

46 名（博士号取得者 20 名）

Group members

46Researchers (20 Ph.D.s)■研究目的バイオマス有効利用技術の開発
Research Purpose : Technology development of effective utilization of biomass

微生物が持つ優れた物質変換機能を利用した、非可食バイオマスを原料とするバイオリファイナリーの早期実現を目指した技術開発;LJOUVSVN`KL]LSVWTLU[VMIPVYLÄULY`MYVTUVUMVVKIPVTHZZ[VHJOPL]LP[ZLHYS`YLHSPaH[PVUI`\ZPUN
microbial substance conversion ability.

■主要技術開発項目

Research Areas

１．バイオリファイナリー基盤研究（RITE バイオプロセスの新展開）)HZPJYLZLHYJOVUIPVYLÄULY`・芳香族化合物の生産技術開発

Production technology development of aromatics

・次世代バイオ燃料生産：ブタノール、バイオジェット燃料

Production technology development of next generation biofuels; butanol, biojet fuels etc.

・ミューテーター高速育種法による阻害物質耐性株の創製
Development of tolerance strains to high cellular inhibition chemicals

２．バイオリファイナリー製品の工業化推進
0UK\Z[YPHSPaH[PVUVMIPVYLÄULY`WYVK\J[Z・グリーンフェノール開発株式会社の設立（GP サンプルの早期提供）
Establishment of Green Phenol Development Co., Ltd. to provide green phenol

・Green Earth Institute 株式会社による工業化推進（セルロースエタノール、アラニン）

0UK\Z[YPHSPaH[PVUVMIPVYLÄULY`WYVK\J[ZI`.YLLU,HY[O0UZ[P[\[L*V3[K[VWYV]PKLNYLLUJOLTPJHSZ■重点分野

Field of Focus

Challenge to the production ofhigh cellular inhibition chemicals
Problem ofgrowth dependent
fermentation

Growth inhibition by products
Low productivity 䠄low production
rate, low concentration䠅

Practical
use isdifficult

RITE-Bioprocess(Growth-Arrested Bioprocess)High cellularinhibition chemicals
Non-food
Biomass

pretreatment
saccharification

Mixedsugars
䠄C6&C5䠅

䞉Aromatics 䠄phenol etc.䠅
䞉Alcohols 䠄butanol etc.䠅

Advantage 䕔Coryneform bacteria have high tolerance to aromatics, alcohols etc.
of ourprocess 䕔Compared to conventional fermentation, Growth-Arrested Bioprocess
is less susceptible to chemical inhibitors.

バイオブタノール/バイオジェット
燃料技術開発R&D for biobutanol production for bio-jet fuel

■研究の背景Research background

航空機からの CO2 排出量削減のためバイオ燃料での営業運行が始まっている。ブタノールは容易にジェット燃料に転換できるため、バイオジェッ
ト燃料素材として注目されている。
Biobutanol is attractive as a bio-jet fuel ingredient due to its easy convertibility into jet fuels.
CO2 emission
million ton

Non-food biomass

Route change,
Ground capital improvement etc.

4000

Efﬁciency improvement ofaircraft

bioprocess
Isobutanol

3000OHButanoln-butanol

Cap on CO2 emission
from 2020

2000

OHDehydration, oligomerization
H2/catalyst

1000
Biofuels & CO2 emission trading（ca.1.2 billion ton）

02005 1020 25 3040

Bio-jet fuel50
source: ICAO, Nikkei shimbun

ブタノールからのバイオジェット燃料製造

国際航空のCO 排出量対策

2Mitigation of CO2 emissions by the aviation industry

Bio-jet fuel production from biobutanol■バイオ研究グループの取り組み
R&D for biobutanol production in our group

・技術組合を設立して NEDO 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業（H22 〜 H25 年）でイソブタノール製造技術開発を実施。
NEDO isobutanol project (2010-2013) was carried out by a technology association established with RITE and Sumitomo Bakelite
Co.,Ltd.

・METI「日米等エネルギー環境技術研究・標準化協力事業（H25 〜H26 年）で n-ブタノール製造技術開発を実施中。
METI project of n-butanol production technology development (2013-2014) has been carried out by RITE.
Growth-arrested
Bioprocess

Dehydration, oligomerization
Hydrogenation

Mixed sugars
菌体膜分離
Membrane separation

Non-foodBiomass

バイオジェット燃料
Bio-jet fuels

Butanol recovery & puriﬁcation■研究成果：Isobutanol䝁䝸䝛ᆺ⣽⳦䛻䛚䛡䜛䜲䝋䝤䝍䝜䞊䝹⏕ྜᡂ⤒㊰
Sugars2NAD+2NADH

LactatePhosphoenolpyruvate

Succinatepyruvate

Acetate๪⏕⤒㊰䛾㐽᩿䝤䝍䝜䞊䝹⏕ྜᡂ⣔㑇ఏᏊ䛾㧗Ⓨ⌧

Pyruvate + Pyruvate䝁䝸䝛ᆺ⣽⳦⏤᮶㓝⣲㑇ఏᏊ䠄䝞䝸䞁⤒㊰䠅

・増殖非依存型バイオプロセスにより世界最高の生産速度を達成。
The highest production rate in the world were achieved by ourprocess.

䝣䜱䞊䝗䝞䝑䜽㜼ᐖ䛾ゎ㝖

䐟 Acetohydroxyacid synthase䠄AHAS䠅Acetolactate
NADHNAD+䐠 Acetohydroxyacid isomeroreductase䠄AHAIR䠅⣽⬊ෆ㓟໬㑏ඖ䝞䝷䞁䝇䛾ㄪᩚ

2,3-Dihydroxyisovalerate䐡 Dihydroxyacid dehydratase䠄DH䠅

D-Pantothenate

2-Ketoisovalerate௚ᚤ⏕≀㓝⣲㑇ఏᏊ

L-Valine

䐢 2-ketoacid decarboxylase䠄KDC䠅

L-Leucine㧗ᇶ㉁≉␗ᛶ㓝⣲㑇ఏᏊ䛾᥈⣴䞉ᨵⰋIsobutyraldehyde
NADHNAD+䐣 Isobutanol dehydrogenase䠄IDH䠅

Isobutanol

Introduction of isobutanol synthetic genes into coryneform bacterium■研究成果：n-butanol
コリネ型細菌への直鎖ブタノール代謝系の導入
特許: JP5252940
乳酸

ピルビン酸

酢酸

アセチル-CoA
アセトアセチル-CoA3-ヒドロキシブチリル-CoA
クロトニル-CoA酪酸

ブチリル-CoAブチルアルデヒド
直鎖-ブタノール

Introduction of n-butanol synthetic genes into
coryneform bacterium

・高濃度耐性宿主株（コリネ型細菌）の創製と実糖化液からの 70% モル
収率を目指して研究開発実施中
Development of n-butanol tolerance strain to achieve 70% mole
yield from a biomass derived mixed sugar.

グリーンフェノール製造技術開発
Development of bioprocess for production of green-phenol■研究の背景Background

工業原料として重要なフェノールのグリーン化は困難とされてきたが、RITE と住友ベークライト㈱は、グリーンフェノール製造技術を世界で初めて確立し、早期実用化に向けた取り組みを進めている。
7OLUVSPZHUPTWVY[HU[TH[LYPHSMVYJOLTPJHSPUK\Z[Y`OV^L]LYP[OHZILLUKPMÄJ\S[[VWYVK\JLMYVTIPVTHZZ90;,HUK
:\TP[VTV)HRLSP[L*V3;+LZ[HISPZOLKH[LJOUVSVN`VMNYLLUWOLUVSWYVK\J[PVUMYVTIPVTHZZMVY[OLÄYZ[[PTLHUK^L
HYLHK]HUJPUNLHYS`\[PSPaH[PVU䜾䝸䞊䞁䝣䜵䝜䞊䝹⏕⏘ἲ䛾ẚ㍑⌧ᅾ䛾ᕤᴗⓗ䝣䜵䝜䞊䝹⏕⏘ἲ䠄䜽䝯䞁ἲ䠅O‫ۅ‬䜰䝉䝖䞁H3C䠉C䠉CH3䠇CH3୕ẁ┠|OHC䠉O䠉OH|
H2SO4CH3䠄60-90Υ䠅䝥䝻䝢䝺䞁 H2C䠙CH䠉CH3
䠇

CH3஧ẁ┠|CH|O2
CH3 䠄80-130Υ䠅୍ẁ┠ཎἜHCl, AlCl3
䠄200-250Υ䠅䞉᥋ゐᨵ㉁ἲ
䞉䝘䝣䝃ศゎ䞉ᢳฟἲ䝧䞁䝊䞁䜽䝯䞁䡴䢎䢙䢆䡮䢀䢚䢗䢆䢛䡬䡱䡳䡷䡮䢀䢚䝣䜵䝜䞊䝹䜾䝸䞊䞁䝣䜵䝜䞊䝹⏕⏘ἲ㠀ྍ㣗䝞䜲䜸䝬䝇䠄䝉䝹䝻䞊䝇䠅

CH2OH
O
HOH2COH

⢾໬

HOOH
OH

O
OH

OH HOH2C
OHOቑṪ㠀౫Ꮡᆺ䝞䜲䜸䝥䝻䝉䝇

OH

OH OH

䝣䜵䝜䞊䝹
OH

30-33Υ

C6⢾㢮䠄䜾䝹䝁䞊䝇➼䠅
C5⢾㢮䠄䜻䝅䝻䞊䝇䚸䜰䝷䝡䝜䞊䝇䠅Comparison of chemical and biological production process of phenol.

■2段工程法によるグリーンフェノール生産技術.YLLUWOLUVSWYVK\J[PVU[LJOUVSVN`I`H[^VZ[LWWYVJLZZ

バイオプロセスによるフェノール生産の最大の障害は、フェノールが有する強い細胞毒性である。そこで中間体（4-ヒドロキシベンゾエート）を経由する「2 段工程法」を開発した。
7YVISLTVMNYLLUWOLUVSWYVK\J[PVUPZPUOPIP[PVUI`WOLUVSVMTPJYVIPHSJLSSZ;OLYLMVYL^LKL]LSVWLKH[^VZ[LWWYVJLZZI`^H`VMO`KYV_`ILUaVH[L[VWYL]LU[[OLPUOPIP[PVU㠀ྍ㣗䝞䜲䜸䝬䝇๓ฎ⌮⢾໬➨1ẁᕤ⛬➨2ẁᕤ⛬ቑṪ㠀౫Ꮡᆺ䝥䝻䝉䝇One step ⳦య㓝⣲཯ᛂ4-䝠䝗䝻䜻䝅䝧䞁䝌䜶䞊䝖
䠄4HBA䠅

ΰྜ⢾
䠄C6,C5⢾䠅

4-䝠䝗䝻䜻䝅䝧䞁䝌䜶䞊䝖
䠄4HBA䠅

䝣䜵䝜䞊䝹ᅇ཰䞉⢭〇A two-step process for production of green-phenol.
1st step: efﬁcient production of 4HBA from glucose, and 2nd step: quantitative conversion of 4HBA to phenol■グリーンフェノール開発株式会社（GPD社）を設立,Z[HISPZOTLU[VM.YLLUWOLUVSKL]LSVWTLU[*V3[KRITE と住友ベークライト㈱が共同で設立したグリーンフェノール・高機能
フェノール樹脂製造技術研究組合を組織変更して平成 26 年 5 月に設立。
.YLLUWOLUVSKL]LSVWTLU[*V3[K^HZLZ[HISPZOLKPUMVYPUK\Z[YPHSPaH[PVUVMNYLLUWOLUVSI`90;,HUK:\TP[VTV)HRLSP[L*V3[K■GPD社の事業内容)\ZPULZZVM.YLLUWOLUVSKL]LSVWTLU[*V3[KNEDO 事業を受託し（H26.5 〜 27.3）千葉県かずさアカデミアパークに試験装置を設置して 2015 年のグリーンフェノールサンプル出荷を目指す。
>P[OZ\WWVY[MYVT5,+6HILUJOZJHSLWSHU[PZILPUNJVUZ[Y\J[LKH[2Ha\ZH(JHKLTPH7HYRPU*OPIHWYLMLJ[\YLHUK[OL
WYVK\J[PVUVMNYLLUWOLUVS^PSSZ[HY[PUグリーンフェノール樹脂特性

自動車部品におけるフェノール樹脂の利用

700

数平均分子量Mn (-)

石油由来フェノール
650

グリーンフェノール

600

成形材料

550

（駆動・電装部品、キャップ部品等）

500
450
400
0

Green phenol(Monomer)1234

反応時間（hr）
Fig.ノボラック型樹脂における石油由来フェノールとの重合性の比較（反応条件：弊社基本条件）

グリーンフェノールは石油由来フェノールと同等の重合性能

Properties of green-phenol sample

鋳物用型材（バインダー樹脂）

タイヤ用添加剤（ゴム強化剤等）

摩擦材（ブレーキ・クラッチ用バインダー樹脂）

Phenol resins for automobile parts

芳香族化合物製造技術開発
R&D of aromatic compounds production■研究の背景 Background
芳香族化合物のグリーン化は芳香族化合物の細胞毒性のため困難とされてきた。コリネ型細菌と本細菌を利用した増殖非依存型バイオプロセスは、芳香族化合物への耐性が高く、優れた生産法として注目されている。
Production of aromatic compounds from biomass has been difficult due to their high cytotoxic effects on microbialcells. Coryneform bacteria and Growth‐Arrested Bioprocess have high tolerance to aromatic compounds., and theprocess attracts attention as efficient production process of aromatic compounds.

微生物増殖に対するフェノールの影響
Effect of phenol on the growth of bacteria
Corynebacterium glutamicum R

0.16%

Cell concentration（OD610）

0.20%
0.1

0.24%
0.32%

0.01
Escherichia coli JM109
10+ Phenol
0%

1

0.16%
0.20%

0.1

Pseudomonas putida S12（solvent resistance）+ Phenol

10%
0.10%

0.1

0.20%

0.01
10

Corynebacterium glutamicum R

400300+ Phenol
0%
0.24%

200

0.38%
0.46%

100Time（h）

000.01

5Glucose concentration（mM）

0%
10Effect of phenol on the sugar consumption ofGrowth‐Arrested Bioprocess+ Phenol1010

増殖非依存型バイオプロセスにおける糖消費15Time（h）

102030コリネ型細菌と増殖非依存型バイオプロセスは、高細胞阻害物質の生産に優位
Coryneform bacteria and Growth‐Arrested Bioprocess are effective forthe production of aromatics.

■バイオ研究グループの取り組み R&D of aromatics production in our group・芳香族化合物生産に対するコリネ型細菌と増殖非依存型バイオプロセスの優位性を生かした芳香族化合物生産技術の開発推進。
Development of technology for the production of aromatic compounds by using our advanced bioprocess,
Growth‐Arrested Bioprocess.

コリネ型細菌での芳香族化合物生合成経路

Biosynthetic pathway for various aromatic compounds in Corynebacterium glutamicum■研究成果：シキミ酸の生産 Shikimic acid production
C7H10O5
シキミ酸・インフルエンザ治療薬タミフル（oseltamivir）の原料として需要が高いシキミ酸の高収率生産に成功
We succeed in highly efficient production of shikimic
acid as precursor of anti‐influenza drug, Tamiflu (oseltamivir).