革新的環境技術シンポジウム 2015
2015年 12月 18日

バイオリファイナリー技術開発の現状と展望公益財団法人 地球環境産業技術研究機構（RITE）
バイオ研究グループ／グループリーダー代行, 主席研究員
奈良先端科学技術大学院大学（NAIST）
バイオサイエンス研究科／客員教授
グリーンフェノール開発株式会社（GPD）／取締役,技術部長,事業部副部長

乾 将行

新規産業: バイオリファイナリー
非可食
バイオマス

バイオ燃料
増殖非依存型
バイオプロセス

C6糖 6
C5糖 5

・エタノール（RITE Bioprocess®）・イソブタノール

反応槽に微生物を高密度充填し反応する・ブタノール 他

混合糖完全同時利用可

グリーン化学品
醗酵阻害
物質耐性
菌体触媒
（非増殖）
高生産性

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
・芳香族類
カルボン酸
アミン等
2

バイオリファイナリー市場予測

世界市場拡大Global biorefinery market is expected to reach $ 1128.17 billion
by 2022 growing at a CAGR of 12.57%.
Global Biorefinery Products Market Outlook (2014-2022) Published: Aug.-2015.

Global biorefinery market to surpass $ 790 billion by 2019.
Biorefinery Market Report 2015-2019 Published: Oct.-2015.

3

バイオリファイナリー

high volumes
1. バイオ燃料……… low margins
バイオアルコール（エタノール、ブタノール等）
バイオディーゼル

lower volumes
2. グリーン化学品… higher margins
C3～C6化合物
アミノ酸
芳香族化合物等
4シェール革命による化学産業への影響
シ
ェ
｜
ル
ガ
ス

メタン

LNG

＞90%

エタン

エチレン

～10%

プロパン

プロピレン

ナフサ

原
油

＜5%

芳香族化合物＞C4 化合物
芳香族化合物及びC4以上の化学品は、シェールガスからの生成は難しく、
今後、価格上昇が予想される。
CO2排出量削減からもバイオマスからの製造技術確立が期待される。

5バイオリファイナリーの動向（2015年）
米国・海外
・再生可能燃料基準（～2016）発表、目標値を下方修正（米国）・3ヶ所目の大規模ｾﾙﾛｰｽｴﾀﾉｰﾙ工場（11万KL）が稼働（米国）・原油安に伴い、バイオエタノール価格$1.5/gallon に低下（米国）・バイオプラスチック世界生産能力、2020年に1700万トンと予測

日 本・2020年オリンピックを目指した
バイオジェット燃料導入検討委員会開催
・グリーン化学品やバイオプラスチック開発進展、採用が拡大
・バイオプラスチック国内市場は2014年に4万8千トンに拡大

6増殖非依存型バイオプロセスの概念図
RITE Bioprocess®
特許 JP3869788

反応槽に微生物を高密度充填し反応する

JP4451393
US7368268
EP1647594
CH1647594

混合糖完全同時利用可

C5, C6糖

高生産性

醗酵阻害
物質耐性

JP4927297
US7598063
EP1291428
JP4294373

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

菌体触媒（増殖なし）

DE602004026192.0
DK1647594
FR1647594
GB1647594■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。

従来の醗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。
■生産（反応）時間は微生物の増殖に依存する。

増殖7

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
混合糖完全同時利用

醗酵阻害物質耐性

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®））

バイオマス成分
Hexoseセルロース

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
糖濃度（mM）

100

50

2

4

6

8

10

12

O

Vanillin
OH

OH

OCH3

0

2

4
6
8
反応時間（h）

OCH3

10

12
E. Palmqvist, B. Hahn-Hägerdal. Bioresource Technology 74:25-33. 2000. より改変

バイオマス由来の発酵阻害物質●RITE Bio-Process

Glycolysis

Sucrose-PTS
BglA

100

Relative ethanol

Fructose-PTS

80
60
40
20
0

0

5

10

15

Concentration（mM）

Xylobiose

Arabinose▲アルコール酵母
フルフラール

100

ManA

Xylose■ザイモモナス菌

4-HB

Cellobiose
Galactose

5-hydroxymethyl2-furaldehyde

Pyruvate

Glucose-PTS

β-Glucoside-PTS

CHO

OH

0

Relative ethanol
productivity（%）

Sucrose

O

5-HMF

OH

Syringaldehyde

C. glutamicum R株による糖代謝利用能

Fructose

HOH2C

O

4-hydroxybenzaldehyde

O

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

MannoseFurfuralAcetic acid

4-HB

O

100

反応時間（h）

Glucose

CHO

O

CH3O

0

FuransPhenols500Pentose

ヘミセルロース

XylAB

Pentose transporter
AraBAD

Pentosephosphate
pathway

20

productivity（%）

150
糖濃度（mM）

リグニン

200
グルコース
キシロース
アラビノース

80
60
40
20
0

0

20

40

60

Concentration（mM）

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

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

8

バイオ燃料生産技術の開発

9背景; 国際航空のCO2排出削減対策（注）ICAOの環境国際会議資料などから作成
出典: 日本経済新聞 2013年6月21日

ICAO: 国際民間航空機関の目標①2050年までに燃料効率の年率2%改善②2020年以降CO2排出量を増加させない

食料資源と競合しない

バイオジェット燃料への期待
10

石油からのジェット燃料製造
現在使用されているジェット燃料は石油を沸点別に分留して得られた灯油留分から製造されており、炭素数がC10～C15の鎖状炭化水素と芳香族化合物を主成分とする炭化水素の混合物。

石油系ジェット燃料の平均的組成
直鎖飽和炭化水素28%
分岐鎖飽和炭化水素 29%
環状飽和炭化水素20%
芳香族化合物18%

ジェット燃料: 融点が-47℃以下、引火点38℃以上等の厳しい規格有。
常圧蒸留装置のしくみ
常圧蒸留装置タクシーの燃料

ガスレンジの燃料

石油ガス留分
LPガス

加熱炉

35～180℃

原油
原油タンク

ｶﾞｿﾘﾝ・ﾅﾌｻ留分

車の燃料

石油化学製品の燃料

ガソリン: C5～C12

ｶﾞｿﾘﾝ・ﾅﾌｻ等
170～250℃

灯油留分

石油ｽﾄｰﾌﾞの燃料ｼﾞｪｯﾄ機の燃料

ジェット燃料: C10～C15

灯油・ｼﾞｪｯﾄ燃料
240～350℃

軽油留分

トラックの燃料

バスの燃料

ディーゼル燃: C10～C20

軽油
石油蒸気

あたためる

350℃以上残油

船の燃料

火力発電所の燃料

11

重油・ｱｽﾌｧﾙﾄ
出典: 石油情報センター

2020年 東京オリンピックでの導入を目指してO

http://www.jica.go.jp/

O
O

O

水素化処理

O
O

油脂: トリグリセライド
C12 - C18
http://biodiesel-news.com/

50%混合

http://www.treehugger.com/

ヤトロファ

カメリナ

有機
廃棄物他

藻（Algae）

ガス化/熱分解

HOH2C

O
OH

CH2OH
O
OH

OH

HO
OH

バイオマス
（セルロース系）

酵素加水分解syngas

50%混合
FT法

H3C

水素化処理

CH3

C10 - C15
パラフィン系
炭化水素

熱分解油～50%混合

OH
OH

微生物
変換

CH3

ブタノール

オリゴマー化
水素化処理

成分調整
CH3

<25%

S

<5%

微生物
変換

分岐鎖飽和炭化水素化合物
環状飽和炭化水素化合物
芳香族化合物100%
ジェット燃料12

バイオブタノール製造技術
オリゴマー化

原料バイオマス

製造技術（微生物変換）非可食バイオマス
セルロース系

ｺｰﾝｽﾄｰﾊﾞｰ
ｺｰﾝｽﾄｰﾊﾞｰ
ｽｲｯﾁｸﾞﾗｽ他
ｽｲｯﾁｸﾞﾗｽ他

工業用
微生物
酵 母
大腸菌

コリネ型細菌METI「国際共同研究開発
プロジェクト（H27～31年）」

ジェット燃料
米海軍、米空軍

ディーゼル燃料
ジブチルエーテル

RITE

ガソリン添加剤

Isobutanol
ブチルゴム

Butamax
Gevo

OH

LANXESS 脱水→ブチレン

PET
トウモロコシ小麦
サトウキビ他
食品由来の澱粉
ショ糖系

食糧系バイオマス

OH

ABE
クロストリジウム

n-Butanol
CobaltEastman Chemical（TetraVitae）
Ji-An Biochemical Co., Ltd.
Cathay Industrial Biotechnology Co., Ltd.
Green Biologics

ABE: アセトン･ブタノール・エタノール醗酵法

東レ ﾊﾟﾗｷｼﾚﾝ→ﾃﾚﾌﾀﾙ酸
Coca-Cola

アクリレート類
アセテート
溶剤
グリコールエーテル13コリネ型細菌におけるイソブタノール生合成経路
Sugars2NAD+
2NADH

LactatePhosphoenolpyruvate

Succinatepyruvate

Acetate副生経路の遮断ブタノール生合成系遺伝子の高発現

Pyruvate + Pyruvate

コリネ型細菌由来
酵素遺伝子（バリン経路）Acetolactate
NADH
NAD+

② Acetohydroxyacid isomeroreductase（AHAIR）

2,3-Dihydroxyisovalerate

細胞内酸化
還元バランスの調整③ Dihydroxyacid dehydratase（DH）

D-Pantothenate

2-Ketoisovalerate

L-Valine④ 2-ketoacid decarboxylase（KDC）

L-Leucine

Isobutyraldehyde

他微生物
酵素遺伝子

フィードバック
阻害の解除① Acetohydroxyacid synthase（AHAS）

NADH
NAD+

高基質特異性酵素遺伝子の探索・改良⑤ Isobutanol dehydrogenase（IDH）

Isobutanol

14生産性比較: イソブタノール生産
Isobutanol（g/L）

Isobutanol
productivity（g/L/h）

Escherichia coli 1）

22

0.20

Saccharomyces cerevisiae 2）

0.63

Bacillus subtilis 3）

Aerobic/
Anaerobic

KDC

ADH

Micro-aerobic

kivD

adh2

0.007

Aerobic

aro10

adh2

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

0.53

RITE bioprocess

kivD

adhP

Microorganisms

1）Nature 451:86-90. 2008.
2）Biotechnol. Biofuels 5:65. 2012.
3）Microb. Cell Fact. 11:101. 2012.

4）Nat. Biotechnol. 27:1177-1180. 2009.
5）Appl. Environ. Microbiol. 77:3300-3310. 2011.（Germany）
6）Biotechnol. Bioeng. 110:2938-2948. 2013.（RITE）

kivD : Lactococcus lactis
aro10: Saccharomyces cerevisiae

adh2: Saccharomyces cerevisiae
yqhD: Escherichia coli
adhP: Escherichia coli15二相反応系を用いたイソブタノール生産
600

反応槽全体

二相反応系
有機溶媒相
培養液相

イソブタノール（mM）

500
400

有機溶媒相

300
200

培養液相

100
0
0

10

20

30
40
時間（h）

50

イソブタノール（mM）

生産性（mol/mol%）

RITE Bioprocess®

240

57

RITE Bioprocess®
+ 二相反応系

505

78

60

70

16

2030年 100%グリーンジェット燃料導入を目指してO

http://www.jica.go.jp/

O
O

O

水素化処理

O
O

油脂: トリグリセライド
C12 - C18
http://biodiesel-news.com/

50%混合

http://www.treehugger.com/

ヤトロファ

カメリナ

有機
廃棄物他

藻（Algae）

ガス化/熱分解

HOH2C

O
OH

CH2OH
O
OH

OH

HO
OH

バイオマス
（セルロース系）

酵素加水分解syngas

50%混合
FT法

H3C

水素化処理

CH3

C10 - C15
パラフィン系
炭化水素

熱分解油～50%混合

OH
OH

微生物
変換

CH3

ブタノール

オリゴマー化
水素化処理

成分調整
CH3

<25%

S

<5%

微生物
変換

分岐鎖飽和炭化水素化合物
環状飽和炭化水素化合物
芳香族化合物100%
ジェット燃料17

グリーンジェット燃料製造法の比較

油脂抽出法

ファルネセン
／脂肪酸
発酵生産法

RITE法

外部からの水素供給
の必要性

必要

必要

不要

製造できる
炭化水素化合物

飽和炭化水素化合物のみ1種類の飽和炭化水素化合物のみ

飽和炭化水素と芳香族化合物

認可されているジェット
燃料との混合比率50%10%（ファルネセン）

100%利用

既存のグリーンジェット燃料は最大で50%までしか混合できない

RITE法は、外部からの水素供給が不要で、飽和炭化水素と芳香族化合物の両方を製造可能な世界初の低コスト・低炭素型100%グリーンジェット燃料製造法
18社会へのインパクト
CO2排出削減効果:
4,000万トン（2020年）、8,000万トン（2030年）
2020年までに6%（国際航空運送協会IATA目標）、2030年までに12%をグリーンジェット燃料に代替と仮定。

経済効果:
2030年までに開拓する世界市場は1兆6,800億円。
2030年のグリーンジェット燃料の販売価格を106円/L（米国 EIA Annual Energy Outlook 2014予測）、普及率12%と仮定。

19

100%グリーンジェット燃料製造法（RITE法）
非可食バイオマス

分岐鎖飽和炭化水素
化合物

C6糖
C5糖

6
5

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RITE Bioprocess

100%グリーンジェット燃料20

CO2フリー・グリーン水素生産
METI「国際共同研究開発プロジェクト（H27～31年）」

目標: 嫌気性細菌、光合成細菌、藍藻の統合により、CO2フリー・理論収率12mol以上のグリーン水素生産を目指す。
非可食バイオマス

バイオマス

水素

水素
8 mol

4 mol

グルコース
1 mol

X mol
CO2
6 mol

酢酸 2 mol
大腸菌

水素

光合成細菌

(i) Glucose + 2 H2O → 4 H2 + 2 CH3COOH + 2 CO2(ii) 2 CH3COOH + 4 H2O + “light” → 8 H2 + 4 CO2(iii) N2 + 8H+ +16ATP → 2NH3 + H2 +16ADP

藍藻

藍藻菌体を
バイオマス原料としてリサイクル
21

CO2フリー・グリーン水素生産システム
NADH or Fd ヒドロゲナーゼ 導入

大腸菌

Light
O2

XH2

ATP

研究開発済み2 formate

N2ase

藍藻

光合成細菌
GlycogenCO2
代謝系の改良（TCA回路への遺伝子導入、副生物経路
破壊、酸素耐性ヒドロゲナーゼなど）

藍藻との統合システムの構築

22

グリーン化学品生産技術の開発

23

高細胞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高細胞阻害物質を増殖を伴う醗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）

実用生産は
非常に難

増殖非依存型バイオプロセス（RITE Bioprocess®）

高細胞阻害物質
非可食
バイオマス

前処理
糖化

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

優位点 ■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。
■生成物が高細胞阻害物質の場合、増殖を伴う醗酵法と比較して、増殖非依存型バイオプロセス（RITE Bioprocess®）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

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

芳香族
25

芳香族化合物の用途
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、ポリスチレン等）
・液晶ポリマー原料
・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. 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
3. 医薬・農薬、香料の原料
26

芳香族化合物前駆体: シキミ酸の用途、製造法

C7H10O5
シキミの花

シキミの実

シキミ酸

シキミ酸の需要・インフルエンザ治療薬タミフル（oseltamivir）の原料
緊急のインフルエンザ対策のためタミフルの備蓄が必要→原料のシキミ酸が不足。
・3つの不斉炭素原子を有する環状ヒドロキシ酸→様々な医薬品、化成品、化粧品、農薬等の合成原料。

シキミ酸の製造方法
従来はシキミ（ハッカク）の乾燥果実より抽出、精製
高コスト、低収量。
安価な再生可能原料からの高生産バイオプロセスが望まれている。

27

生産性比較: シキミ酸生産
宿主

Escherichia coli
SP1.1pts/pSC6.090B

生産量

収率

反応時間

71 g/L1）

27%

60 h

85 g/L1）（+ Yeast extract）

43 g/L2）

研究グループFrost JW., 2003.
（Michigan state university）

33%

41 h

43%

30 h

Gosset G, Bolivar F., 2013.
（メキシコ国立自治大学）

Escherichia coli
AR36（+ Yeast extract）

Bacillus subtilis
ID36

20 g/L3）―

90 h

Iomantas et al., 2002.
（味の素）

Citrobacter fruendii

10 g/L4）ー100 hShirai M. et al., 2001.
（東レ）

Corynebacterium
glutamicum

141 g/L

51%

48 h

RITE

1）Chandran et al., （Michigan州立大） Biotechnol. Bioeng. 19:808-814. 2003.
2）Rodriguez et al., （メキシコ国立自治大学） Microbial. Cell Factories 12:86. 2013.
3）Iomantas et al., US Patent 6436664（Ajinomoto co., inc） Method for producing shikimic acid. 2002.
4）Shirai et al., EP 1092766（TORAY） Microorganisms belonging to the genus citrobacter and process for producing shikimic acid. 2001.

28

世界のフェノール用途内訳（2013年度）
工業薬品用途、
医薬・農薬、香料用途
繊維用途:
ナイロン66、ナイロン6

その他（12%）
カプロラクタム（12%）（アニリン、サリチル酸、
アルキルフェノール、
2,6-キシレノール等）

フェノール樹脂（26%）
自動車用途:
フェノール樹脂成型材料、工業用フェノール樹脂
半導体用途:
半導体封止材料
回路基板用途:
積層・含浸用フェノール樹脂

ビスフェノールA（50%）

ポリカーボネート樹脂:
各種家電、電子機器、OA機器、携帯電話、CD等のディスク、自動車部品、医療機器、シート
エポキシ樹脂:自動車塗料、缶内面コーティング、
積層板や半導体封止材など半導体用途、土木・建築用接着剤や塗料

出典: “Phenol: 2014 World Market Outlook and Forecast up to 2018”
by Merchant Research & Consulting, Ltd.

29

バイオマス由来フェノール生産法
vs 現在の工業的フェノール生産法（A）バイオマス由来フェノール生産法
本技術
CH2OH
O HOH C
2
OH

糖化

非可食
バイオマス
（セルロース）

HO

OH
OH

O
OH

O
OH

OH

OH

HOH2C

C6（グルコース等）
C5 キシロース、
アラビノース等OH

増殖非依存型バイオプロセス（RITE Bioprocess®）

OHOH

30-33℃
フェノール（B）現在の工業的フェノール生産法（クメン法）
アセトン
プロピレン
H2C＝CH－CH3
＋

CH3
二段目
|
CH
|
O2
CH3 （80-130℃）

一段目

原油・接触改質法・ナフサ分解・抽出法

HCl, AlCl3（200-250℃）

ベンゼン

クメン

O
ǁ
H3C－C－CH3
＋

CH3
三段目
|
C－O－OH|
H2SO4
CH3（60-90℃）

クメンハイドロパーオキサイド

OH

フェノール
30

バイオマス由来フェノール生成プロセス（二段反応方式）

非可食
バイオマス

前処理
糖化

第1段反応

第2段反応

増殖非依存型プロセス（RITE Bioprocess®）（多段階反応）One step 菌体反応

4-ヒドロキシ
ベンゾエート（4HBA）

混合糖（C6,C5糖）

COOH

4-ヒドロキシ
ベンゾエート（4HBA）

フェノール

回収・精製

COOH

OH

高濃度セル液高濃度セル液OH

OH

IC50濃度相対比
増殖への阻害度

増殖非依存型バイオプロセス（RITE Bioprocess®）への阻害度

フェノール

1

1／ 3

4-HBA

1／10

1／20

31

グリーンフェノール開発（株）の設立【設立目的】 世界初のバイオマス由来フェノール生産の早期事業化【会社概要】

商 号
所在地
株 主
代表取締役
事業の概要

グリーンフェノール開発株式会社
京都府木津川市
住友ベークライト株式会社 、RITE
小川富太郎（住友ベークライト株式会社 代表取締役顧問）
グリーンフェノール生産プロセスの実証事業
グリーンフェノールの製造・販売【経緯】
2010年2月: 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（GP組合）を設立。
2014年5月: GP組合を組織変更して「グリーンフェノール開発株式会社」を設立。
2015年1～3月: NEDO実用化ベンチャー支援事業補助金の交付を受け、パイロットプラント（500L反応槽）を千葉県かずさ地区に建設、実証研究。

【今後の展開】
2015年～2017年: NEDO戦略的省エネルギー技術革新プログラムの交付を受けて、
住友ベークライト（株）の静岡工場にパイロットプラントを移設し、バイオ変換技術の開発、濃縮精製技術の開発を実施予定。
2018年～: バイオマス由来フェノールの本格生産開始（予定）。

32バイオマス由来フェノール製造 パイロットプラント

33

石油代替効果によるCO2排出抑制
世界2030年、フェノールの世界生産量の50%をバイオマス由来
フェノールに置換えた場合、約2600万トンのCO2を削減可能。

日本

バイオマス由来フェノールへの置換によるCO2排出抑制効果。

国内フェノール生産量（トン）200万

CO2削減量⊿263万トン
CO2削減量⊿90万トン
バイオマス由来
フェノール（25%代替）100

バイオマス由来
フェノール（50%代替）

石油起源
フェノール
0

2010

2020

2030年

34

生産性比較: L-アラニン生産
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

菌 株
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.

35

生産性比較: 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

生産性比較: Ｄ-乳酸生産研究グループ

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）

神戸大

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62

62

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バイオプロセス
Corynebacterium glutamicum 9）

RITE

264

95

最少培地（+Glc）

生産株
Lactobacillus lactis 1）

Saccharomyces cerevisiae OC2 5）

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. U S A 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）

37

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

バイオ燃料生産技術の開発
・バイオブタノール（バイオジェット燃料用）（METI国際共同PJ）
・100%グリーンジェット燃料（NEDO先導プログラム）
・バイオ水素（METI国際共同PJ）

グリーン化学品生産技術の開発
・グリーンフェノール（グリーンフェノール開発（株））
・グリーン芳香族化合物（ポリマー・香料・化粧品等の原料）
38

鎖状化合物生産技術開発
GlucosePTSPEP

Xylose P3),2),4) ArabinoseP4),3)Pentose 5),6)transporter

P15),12),17),19),23),21),22)

PYR

EM pathway

XylosePP pathway

NADP+ NADPH
G-6-P
F-6-P
6-PGlucono-lactone

F-1,6-P2
GAP
DHAP
P8),15),16),20)
NAD+
GAPDH
NADH
PGP

NADP+
6-PGluconate
Rib5P

PEP

PYR

Arabinose

xylA

araA

Xylulose

Ribulose
araB

xylB

Ribulose-5P
NADPH
Ribu5P

araD
Xlu5P

GAP

Sed-7-P

F-6-P
F-6-P
GAP

Ery-4-P

P9),24),25)

L-AlanineP14),11),13),

D-Lactic acid 14),28)

P13),P14),P16),P17),
P18),P19),P20),7)

P14),9)L-Lactic acid

Ethanol

Patent application / registration by RITE
P1) WO2009028582
P2) WO2009131040
P3) PCT/JP2009/060637
P4) JP2009050236(A)P5) JP2009083668
P6) JP2009039031
P7) JP2009183259
P8) JP2007295809
P9) JP2007043947
P10) EP1647594A1

P11) WO2005010182A1
P12) US7368268
P13) JP4294373
P14) JP3869788
P15) JP4171265
P16) EP1291428A1
P17) US7598063
P18) CN1436240
P19) IN209524
P20) JP2002510689

P1),P2),1)

P10),P11),P12),
P14),8),10)

Isopropanol

Succinic acid

Branched-chain P9),26),27)
amino acids（L-Valine）

P5),29)Isobutanol

P6),P7),18)

Butanol

Publication by RITE
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23) Microbiology 149:1569-1580. 2003.
14) Appl. Microbiol. Biotechnol. 83:315-327. 2009. 24) Appl. Microbiol. Biotechnol. 87:159-165. 2010.
15) J. Bacteriol. 191:968-977. 2009.
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39

Host vector system

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- Res. Microbiol. 144:181-185. 1993.
- Biosci. Biotechnol. Biochem. 57:2036-2038. 1993.
- Plasmid 36:62-66. 1996.
- ACS Symposium Series 862
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- 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.

- 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.
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- 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.
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- J. Bacteriol. 190:3264-3273. 2008.
- Appl. Environ. Microbiol. 74:5290-5296. 2008.
- Microbiology 154:3073-3083. 2008.
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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.
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- Appl. Microbiol. Biotechnol. 99:3505-3517. 2015.
- Appl. Environ. Microbiol. 81:2284-2298. 2015.
- J. Bacteriol. 197:3307-3316. 2015.
- J. Bacteriol. (in press)- Appl. Microbiol. Biotechnol. (in press)- Process Biochem. 1:124-128. 1985.
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- Process Biochem. 21:196-199. 1986.
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40

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