バイオマスエタノール促進委員会コミュのセルロースを分解する菌の入手方法をご存知ありませんか？

大学で使ってますね。

まぁそれはいいとして…
カンタンな方法として、木(というか、植物)に生えてるカビを使うとかどうですかね??

＞ＤＭＲさん

そこらへんにあるカビを用いるということですか？
種類がたくさんありすぎてどれをどのように採取すればいいのか
分かりません。
遺伝子組み換えなどで効率のよいセルラーゼ生産菌などがあるので
やはり誰かから貰ったほうがいいように思います。

ところで、
http://www.j-tokkyo.com/2007/C12N/JP2007-319040.shtml
のページで強い酸性環境下でセルロースを糖化する菌を用いた方法が書いて
ありますが、強い酸性ということは木くずとか溶けやすいのではないかと
思います。詳しくは知りませんが、普通は木くずなどの原材料を粉々に
裁断して粉末状にして、糖化の処理を早めているのではないかと思いますが、
一般の素人に原材料を粉々に裁断するのは、とても面倒な作業だと思います。
しかし、上記の方法だとph2.0程度の強酸性なので、ある程度形が残ってて
粉末状にしなくても大丈夫なのではないかと思います。
また上記の方法では同時に乳酸菌等を用いて有機酸を製造してますので
詳しくは知りませんが、乳酸菌と酵母は関係が深いそうなので、もし上記
の方法に酵母を加えて発酵させてエタノールを生成すれば、同時に
セルロースの糖化　と
糖からエタノールの生成
ができることになるような気がします。
ところで酵母菌がそのような強酸性に耐えれるかとか知りませんが、酵母にも
いろいろ種類がありますがどこかのサイトにph2.0〜から大丈夫みたいな記述
があったように思います。遺伝改良で効率よくエタノールを生成できる酵母
などもあるようなので、それらの酵母を使えばいいのではないかと思います。
結局何が聞きたいのかというと、上記の強酸性下でも酵母を使って発酵
（エタノール or アルコール生成）出来るかということです。細菌同士の相性
とかもあると思います。どなたかご存知ないでしょうか？

>セルラーゼ高生産株の入手法
購入でしたらATCCでもIFOでも頼めば送ってもらえるはずです。譲渡という形は難しいと思います。
カビのスクリーニング自体は、設備さえあれば案外簡単にできますよ。
>ところで〜のページで〜
面白く拝見させていただきました。ご指摘のとおり、強酸条件下では木屑は溶けます。ただ、セルロースの直鎖状構造はもっと激烈に酸性条件でなければ加水分解までは行きません。この処理はセルラーゼによる加水分解を効率よく行うため、セルロースの周りにある不純物（といっていいかはわかりませんが）を取り除く工程であると思ってください。細かく裁断するのも、表面積を増やす目的もありますが、不純物とセルロースを剥離させるためのものです。
>セルロース糖化とエタノール生産
できます。ただし今の技術では非効率的です。
なぜなら糖化は50℃付近で行われるのに対し、発酵は30℃付近で行われるためです。
50℃で発酵をすれば酵母は死にますし、30℃で糖化を行うには温度が低すぎて効率が悪いです。
また、強酸条件での酵母による発酵も厳しいものがあります。
まぁできないことはないけれど、なんとか生き延びた酵母が細々と発酵してるみたいな状況になりますよ。

＞ＤＭＲさん

＞面白く拝見させていただきました。ご指摘のとおり、強酸条件下では木屑は溶けます。ただ、セルロースの直鎖状構造はもっと激烈に酸性条件でなければ加水分解までは行きません。この処理はセルラーゼによる加水分解を効率よく行うため、セルロースの周りにある不純物（といっていいかはわかりませんが）を取り除く工程であると思ってください。細かく裁断するのも、表面積を増やす目的もありますが、不純物とセルロースを剥離させるためのものです。

上記の処理では加水分解は酸ではなく、微生物が作る酵素を用いて加水分解してるので、例えば
ph3.0とか4.0でも微生物が酵素を作ってれば酵素による加水分解は可能だと思います。なので、

＞ただ、セルロースの直鎖状構造はもっと激烈に酸性条件でなければ加水分解までは行きません。

↑のような心配は必要ないと思います。
粉末状にしてるのは、酸に溶けやすくしてるのではなく不純物を取り除くためだというのは分かりました。

＞なぜなら糖化は50℃付近で行われるのに対し、発酵は30℃付近で行われるためです。
＞50℃で発酵をすれば酵母は死にますし、30℃で糖化を行うには温度が低すぎて効率が悪いです。
＞また、強酸条件での酵母による発酵も厳しいものがあります。

上記の方法では糖化は２０度〜３５度で行われてます。

【００４９】
反応系の温度は、本発明に係るトリコデルマ属菌の生育可能範囲内であればよい。特に好ましい培養温度は、20℃〜35℃、より好ましくは25℃〜30℃である。この態様では、より反応を促進するため、反応系の温度を30℃とすることも好ましい。

なので発酵が３０℃付近で行われるならば温度の面では問題ないように思います。

＞また、強酸条件での酵母による発酵も厳しいものがあります。

すみません。強酸性条件下のみではなく、強酸性条件下でも大丈夫だということを上記の
方法では述べているので、普通の酸性条件でも上記の方法が使えます。

【００４８】
培養上清中のセルラーゼとセルラーゼの基質との反応を促進するため、反応系のpH値は、原則として、本発明に係るトリコデルマ属菌が生育可能なpH範囲又はその付近とすることが好ましい。反応系のpH値としては、糖類を効率よく生産する上ではpH2.5〜pH5.5の範囲がより好ましい。

上記の方法のポイントは乳酸菌等の有機酸生産菌を共存培養して有機酸も製造出来るという
ところみたいで、通常は糖化と生じた糖を乳酸菌などによる醗酵生産に利用するのを同時に
行うと乳酸菌の働きで培地のpHが徐々に低下し、セルロース分解活性が阻害されるため、有機酸生産を継続的に行うにはpH緩衝剤を使用してpHの低下を防ぐ必要みたいですが、上記の方法で使わ
れている菌は強酸性にも耐えられるので、pH緩衝剤などを使わなくても大丈夫みたいです。
pHの心配をする必要があんまりないと思います。
なので別に強酸性じゃなくても上記の方法は使えるし、僕が強酸性にこだわったのは、木屑など材料
を粉末状にする手間が省けるのでないかと思ったからでしたが、粉末状にしてるのは溶けやすくして
るのではなく、不純物を取り除いているからだと分かったので、別に強酸性にこだわる必要はない
ようだと思いました。
強酸性ではなく普通の酸性（pH2.5〜pH5.5の範囲）で、温度も20℃〜35℃が上記の方法では
好ましい条件とされてますが、この条件であれば酵母を使った発酵も同時に出来そうに思いますが
どうでしょうか？

まぁ実際のところ出来るし、やってます。ただ、工業スケールで実現可能か不可能かという話です。採算に合わないわけです。そこのプロセスを採算に合うレベルにまで持っていくのが今後の課題ってワケです。

セルロースからのバイオエタノールの生産コストを下げるにはセルラーゼの調達コストを下げることとバイオマスからのセルロース単離が課題だといわれています。


文章よく読んでないからとんちんかんなこと書いてますねオレ。すいません。

＞ＤＭＲさん

＞ただ、工業スケールで実現可能か不可能かという話です

実は工業スケールだったら（工業スケールじゃなくても？）、水を燃やす技術というのがある
ので、大量に燃料が必要な場合は水を燃料にすればいいと思います。ただ水を燃やす技術
の詳細とか一般の人とかには無理？なのかどうか分かりませんが、例えば、僕の家の周り
や全国各地には竹がたくさん生えてるし、炭とかも作りつつ何か有効に利用できないかと
考えてるので、竹とか木材とかワラで、冬場のストーブの燃料が作れればいいなあと思った
のです。また、エタノールを蒸留する熱源として炭を作るときの熱が利用できないかとか、
今住んでいる家には畑があるので、炭をまいて土壌改良に利用できないかとか、濁った水を
炭を利用して飲める水にできないかとか考えています。
工業的に利用して採算をあわせるのは難しいかもしれませんが、個人的に利用するのだったら
採算の制約も緩くなるような気がします。


＞セルロースからのバイオエタノールの生産コストを下げるにはセルラーゼの調達コストを下げることとバイオマスからのセルロース単離が課題だといわれています。

上記の方法では菌がセルラーゼを作っているので、どこかからセルラーゼを調達する必要はない
と思います。詳しいことは分かりませんが、バイオマスからのセルロース単離も、その菌がやって
くれているのではないでしょうか？

【００３１】
上述のような本発明に係る糖類製造方法の１つの態様として、本発明に係るトリコデルマ属菌をセルロース存在下で培養してセルロースを加水分解することにより、セロオリゴ糖、セロビオース又はグルコースなどの糖類をセルロースから遊離させることを含む、セルロースから糖類を製造する方法がある。ここで「セルロース存在下」とは、本発明のトリコデルマ属菌を培養する培地中に、セルロース又はセルロース含有物質が添加されていることを意味する。セルロース含有物質としては、限定するものではないが、綿や麻などの天然繊維品、レーヨン、キュプラ、アセテート、リヨセルなどの再生繊維品、稲わら、籾殻、木材チップなどの農産廃棄物などが挙げられる。

↑の文章を読むともしかしたら、ドラム缶に砕いた木屑をいれて、菌を培養すれば、糖が出来るのでは
ないかと思ってしまいました。他にも糖の抽出とかいろいろあると思いますが。

ところでエタノールに水が混じっていた場合、どのくらいの濃度まで燃えるのかご存知ないですか？
どこかのサイトにエタノール７割水３割でも燃えたみたいな記述があったのですが。本を読むと３０％
の濃度のエタノールの溶液を蒸留すると７０％のエタノールに濃縮できると書いてありました。
日本酒ではエタノール濃度は２０％程度だそうです。もし仮に上記の方法で濃度３０％の
エタノールがドラム缶の中で出来た場合、それを蒸留すれば濃度７０％のエタノール水が抽出出来て
もしかしたらストーブにも使えるのではないかと思いました。
また仮に濃度１０％ぐらいでも砂糖を入れて濃度を高められないかとも思いますが、知らなかったの
ですが、実はお酒ってかなり簡単にできるそうで、酵母の働きで糖をアルコールに変えてるだけ（？）み
たいなので、例えば水道水に砂糖を入れて酵母を入れればそれだけでお酒になるみたいで、濃度
３０％のお酒を造るのってどれぐらい砂糖がいるのか？とか分からないのですが、度数のかなり高い
お酒とかもあるので、濃度３０％ぐらいだったら結構簡単に出来るのではないかと思いました。

多分、自宅でなんども実験すれば、水に砂糖を入れて酵母を入れて、エタノールが出来て、蒸留
して、もしかしたら１回の蒸留で、燃えるエタノールが得られるとは思いますが（多分）、実際に
上記の方法で竹や木材から糖を取り出す場合、もしかしたら粉々にした竹や木材をドラム缶に
入れて、その酸性セルラーゼ生産菌（トリコデルマ・エスピーAH5株）を入れて、20〜25℃、
pH 3〜pH 5の環境にして、それで糖が出来て、さらに酵母を入れてエタノールが出来るのかという
のが気になるのです。この場合、必要な設備はドラム缶と２０℃ぐらいに保つ熱源とか、 原料を
砕く手間だとか、かなり安上がりで出来ることになるのではないでしょうか？

工業レベルでは菌にセルラーゼを作らせるのに金がかかるのです。金がかかる割には量が取れないと思ってください。

まぁそれはいいとして。

セルラーゼ生産の話ですが、木材と水（加水分解反応なんで最低限水はいります。）と微生物がいて、条件さえ整えば分解はしますが、出てきた糖分はすぐ微生物が食っちゃうんでここが難しいところです。だから普通はセルラーゼと菌を分離して、セルラーゼのみで糖化を行ったりします。

自家製でセルラーゼを調達するとするならば、ビンか何かに砕いた木材（炭素源。紙の方が溶け易いからいいのかなぁ）と窒素源（硝酸系の肥料が使えるかなぁ）セルラーゼ生産菌を入れてセルラーゼを作らせて（こいつらはなぜかセルロースがないとセルラーゼを作らない）一週間ぐらいしたら培養液をろ過して菌体と培養上清を分離して（菌体は次のセルラーゼ生産に使う）、培養上清を糖化に使うのが簡単でいいかもしれません。

微生物に与える炭素源の種類とか、量とかでもセルラーゼの生産量が大きく変わるので、炭素源の選択が重要です。異様に高い試薬を食わせるとなぜかバンバンセルラーゼ作るのに、落ち葉とか、稲わらを入れたらぜんぜんだめだったり。
でも実験室で使ってる株はコムギふすまで結構セルラーゼが出たので条件さえそろえば案外破砕した木材とか、紙とかでも実用に耐えられるレベルのセルラーゼが出来るかも。

そこでセルラーゼ生産菌の入手が課題になってくるわけですが、個人レベルだと難しいかな・・・。日本酒の製造にも使われているコウジカビも一応セルラーゼを持っているからそれが使えるかなぁ。あとはきのことかアオカビも一応持ってはいますがこいつらは高生産菌とは言いがたいところがありますね・・・。

否定的な意見ばっかり書いちゃいましたけど、竹は結構簡単に糖化できたんで、案外うまく行くかも知れません。

エタノールは60％ぐらいまでなら燃えた気がします。
最後になりましたが自家製での高濃度エタノールの製造は法律の関係上ごにょごにょごにょ・・・といった感じで・・・まぁほどほどに。

＞出てきた糖分はすぐ微生物が食っちゃうんでここが難しいところです。

どの微生物が糖分を食べるのでしょうか？多糖類であるセルロースをセルラーゼ生産菌が単糖類に
分解して、その単糖類をセルラーゼ生産菌が食べてしまうのでしょうか？

そうです。言葉足らずですいません。