発酵が地球を救う！酒屋がつくるバイオエタノール

研究の成果

まず、麹菌由来のセルロース分解酵素（エンドグルカナーゼおよびβ-グルコシダーゼ）を清酒酵母の細胞表層に提示した株（スーパー酵母）を作製しました（図3）。

このスーパー酵母を、セロオリゴ糖が含まれるβ-グルカン溶液と混合し、30℃でエタノール発酵を行いました。その結果、2%（w/v）β-グルカンから24時間で1.0%（v/v）のエタノールを生産することができました（図4）。このようにして、スーパー酵母はセロオリゴ糖から効率よくエタノールを生産できることが示されました。

次に、もみ殻、稲わらからのエタノール生産を試みました。粉砕したもみ殻、稲わらを270℃、32MPaの亜臨界水で分解したところ、もみ殻で15%（w/v）、稲わらで8%（w/v）の可溶化液を得ることができました。この可溶化液に、スーパー酵母を懸濁させ、30℃で発酵試験を行ったところ、24時間でもみ殻可溶化液から0.12%（v/v）、稲わら可溶化液から0.15%（v/v）のエタノールを生産することができました（図5）。

研究成果のポイントとして、（1）高濃度セルロースを可溶化・低分子化する亜臨界水処理装置を開発したこと、（2）可溶化したセルロースから直接エタノール発酵ができるスーパー酵母を創生したことが挙げられます。これらの技術を融合することによって、硫酸や分解用酵素剤を使用することなく、もみ殻や稲わらのような非食用植物性バイオマスからのエタノール生産を可能にしました。
私たちの生活に身近な水を利用することで、廃棄物が少なく、装置もシンプルにできるため、本プロセスは、「Clean」で「Compact」なプラント設計を可能にします。さらに長年使用してきた醸造微生物の安全性から「Safety」という特徴も持ちあわせています。清酒酵母や麹菌の発酵産物は長い食経験を持ち、米国でもGRAS（Generally Recognized as Safe）として認知されており、糖加水分解酵素を提示したスーパー酵母は、麹菌の遺伝子を清酒酵母に組み入れただけの遺伝子組換体であるため安全性が高いと考えます。そのためスーパー酵母のバイオエタノール設備の国内各地への普及促進に大きく貢献するもの思われます。今回、スーパー酵母（セルラーゼ提示清酒酵母）を用いてセルロースからのバイオエタノール生産に成功しました。我々は、セルロース以外のバイオマス（デンプン、ヘミセルロース）から直接エタノール発酵が可能なスーパー酵母の作製にも成功しています。今後も我々が持っている清酒製造技術を活用して、さまざまなバイオマスをバイオエタノールへと変換する技術を開発し、エネルギー問題解決に貢献したいと考えています。