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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 46 Researchers (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[VMIPVYLÄULY`MYVTUVUMVVKIPVTHZZ[VHJOPL]LP[ZLHYS`YLHSPaH[PVUI`\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）
)HZPJYLZLHYJOVUIPVYLÄULY`
・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[PVUVMIPVYLÄULY`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[PVUVMIPVYLÄULY`WYVK\J[ZI`.YLLU,HY[O0UZ[P[\[L*V3[K[VWYV]PKLNYLLUJOLTPJHSZ
■重点分野 Field of Focus
Challenge to the production of
high cellular inhibition chemicals
Problem of
growth dependent
fermentation
Growth inhibition by products
Low productivity 䠄low production
rate, low concentration䠅
Practical
use is
difficult
RITE-Bioprocess
(Growth-Arrested Bioprocess)
High cellular
inhibition chemicals
Non-food
Biomass
pretreatment
saccharification
Mixed
sugars
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 our
process 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 of
aircraft
bioprocess
Isobutanol
3000
OH
Butanol
n-butanol
Cap on CO2 emission
from 2020
2000
OH
Dehydration, oligomerization
H2/catalyst
1000
Biofuels & CO2 emission trading
（ca.1.2 billion ton）
0
2005 10
20 25 30
40
Bio-jet fuel
50
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
2
Mitigation 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-food
Biomass
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⤒㊰
Sugars
2NAD+
2NADH
Phosphoenolpyruvate
Lactate
pyruvate
Succinate
๪⏕⤒㊰䛾㐽᩿
Acetate
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 our
process.
䝣䜱䞊䝗䝞䝑䜽
㜼ᐖ䛾ゎ㝖
䐟 Acetohydroxyacid synthase䠄AHAS䠅
Acetolactate
NADH
NAD+
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ᨵⰋ
Isobutyraldehyde
NADH
NAD+
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-CoA
3-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。
7OLUVSPZHUPTWVY[HU[TH[LYPHSMVYJOLTPJHSPUK\Z[Y`OV^L]LYP[OHZILLUKPMÄJ\S[[VWYVK\JLMYVTIPVTHZZ90;,HUK
:\TP[VTV)HRLSP[L*V3;+LZ[HISPZOLKH[LJOUVSVN`VMNYLLUWOLUVSWYVK\J[PVUMYVTIPVTHZZMVY[OLÄYZ[[PTLHUK^L
HYLHK]HUJPUNLHYS`\[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
O
‫ۅ‬
䜰䝉䝖䞁
H3C䠉C䠉CH3
䠇
CH3
୕ẁ┠
|
OH
C䠉O䠉OH
|
H2SO4
CH3
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┠
ཎἜ
HCl, 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
HOH2C
OH
⢾໬
HO
OH
OH
O
OH
OH HOH2C
OH
O
ቑṪ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
.YLLUWOLUVSWYVK\J[PVU[LJOUVSVN`I`H[^VZ[LWWYVJLZZ
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。
7YVISLTVMNYLLUWOLUVSWYVK\J[PVUPZPUOPIP[PVUI`WOLUVSVMTPJYVIPHSJLSSZ;OLYLMVYL^LKL]LSVWLKH[^VZ[LWWYVJLZZ
I`^H`VMO`KYV_`ILUaVH[L[VWYL]LU[[OLPUOPIP[PVU
㠀ྍ㣗
䝞䜲䜸䝬䝇
๓ฎ⌮
⢾໬
➨1ẁᕤ⛬
➨2ẁᕤ⛬
ቑṪ㠀౫Ꮡᆺ䝥䝻䝉䝇
One step ⳦య㓝⣲཯ᛂ
4-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.YLLUWOLUVSKL]LSVWTLU[*V3[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。
.YLLUWOLUVSKL]LSVWTLU[*V3[K^HZLZ[HISPZOLKPUMVYPUK\Z[YPHSPaH[PVUVMNYLLUWOLUVSI`90;,HUK:\TP[VTV
)HRLSP[L*V3[K
■GPD社の事業内容 )\ZPULZZVM.YLLUWOLUVSKL]LSVWTLU[*V3[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[OZ\WWVY[MYVT5,+6HILUJOZJHSLWSHU[PZILPUNJVUZ[Y\J[LKH[2Ha\ZH(JHKLTPH7HYRPU*OPIHWYLMLJ[\YLHUK[OL
WYVK\J[PVUVMNYLLUWOLUVS^PSSZ[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)
1
2
3
4
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。
7YVK\J[PVUVMHYVTH[PJJVTWV\UKZMYVTIPVTHZZOHZILLUKPMÄJ\S[K\L[V[OLPYOPNOJ`[V[V_PJLMMLJ[ZVUTPJYVIPHSJLSSZ
*VY`ULMVYTIHJ[LYPHHUK.YV^[O(YYLZ[LK)PVWYVJLZZOH]LOPNO[VSLYHUJL[VHYVTH[PJJVTWV\UKZHUK[OLWYVJLZZ
H[[YHJ[ZH[[LU[PVUHZLMÄJPLU[WYVK\J[PVUWYVJLZZVMHYVTH[PJJVTWV\UKZ
増殖非依存型バイオプロセスにおける糖消費
微生物増殖に対する
フェノールの影響
Effect of phenol on the sugar consumption of
Growth-Arrested Bioprocess
Corynebacteriumglutamicum R
+ Phenol
10
Cell concentration（OD610）
Glucose concentration
（mM）
Effect of phenol on the growth ofbacteria
0%
0.16%
1
0.20%
0.24%
0.1
0.32%
0.01
Escherichia coli JM109
10
+ Phenol
0%
1
0.16%
0.20%
0.1
Corynebacteriumglutamicum R
400
300
+ Phenol
0%
0.24%
200
0.38%
0.46%
100
0
0
0.01
10
+ Phenol
1
0.10%
0.20%
Coryneform bacteria and Growth-Arrested Bioprocess are
effective for the production of aromatics.
0.01
0
5
10
Time（h）
30
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
0%
0.1
20
Time
（h）
Pseudomonas putida S12
10 （solvent resistance）
15
■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。
+L]LSVWTLU[VM[LJOUVSVN`MVY[OLWYVK\J[PVUVMHYVTH[PJJVTWV\UKZI`\ZPUNV\YHK]HUJLKIPVWYVJLZZ
.YV^[O(YYLZ[LK)PVWYVJLZZ
コリネ型細菌での芳香族化合物生合成経路
Glucose
4-HBA: 4-hydorxybenzoic acid
4-ABA: 4-aminobenzoic acid
PTS
CA: trans-cinnamic acid
FA: ferulic acid
4-HCA: 4-hydroxycinnamic acid
(p-coumarate)
4-HS: 4-hydroxystylene
3,4-CHD: S, S-3,4-dihydroxy-3,4EM pathway
dihydrobenzoic acid
G-6-P
2,3-CHD: S, S-2,3-dihydroxy-2,3dihydrobenzoic acid
F-6-P
CHA: chorismate
ANT: anthranilate
F-1,6-P2
(2-aminobenzoate)
PPY: phenylpyruvate
4-HPE: 4-hydroxyphenylethanol
GAP
DHAP
4-HPPA: 4-hydroxyphenylpyruvate
NAD+
GAPDH
4-HPAAL: 4-hydroxyphenylacetaldehyde
NADH
4-HA: 4-hydroxyaniline
PGP
4-CAL: 4-coumaryl alcohol
PAAL: phenylacetaldehyde
PEP
PYR
PYR
CH2OH
HOCH2 O
OH
O
OH
Xylose
NADP+ NADPH
Catechol
6-3Glucono
-lactone
Phe
CA
4-HCA
Styrene
araD
Ribu53
Xlu53
Sed-7-P
Ery-4-P
DAHP
DHQ
Gallate
DHS
ANT
PPY
PAAL
2-Phenyl2-Hydroxyethanol
phenylacetate
araB
Ribulose-5P
NADPH
CO2
Quinate
Isochorismate
Phenylacetate
araA
Ribulose
GAP
Catechol
Aniline
Phenyllactate
OH
OH
Arabinose
xylB
6-3Gluconate
Rib53
Pyrogallol
Salicylate
O
OH
HOCH2
xylA
Xylulose
F-6-P
F-6-P
GAP
Trp
4-HS
PP pathway
NADP+
Pyruvate
Gentisate
Arabinose
Pentose
transporter
OH
OH
PEP
3,4-CHD,
2,3-CHD
Xylose
OH
OH
OH
Catechol
cis, cismuconate
PCA
Shikimate
4-Hydroxyphenylacetate
Tyramine
Chorismate
4-HPPA
Tyr
Phenol
4-HCA
4-HBA
Phenol PCA
4-ABA
Aniline
Catechol
Phenyl-acetate
p-Cresol
4-HPAAL
4-Hydroxyphenyllactate
4-Hydroxyphenylethanol
Caffeic acid
Homogentisate
4-Hydroxyphenylacetate
p-Cresol
4-Vinylcatechol
4-HS
Gentisate
Ferulic acid
4-Vinylguaiacol
4-Hydroxyphenylethanol
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。
>LZ\JJLLKPUOPNOS`LMÄJPLU[WYVK\J[PVUVMZOPRPTPJHJPK
HZWYLJ\YZVYVMHU[PPUÅ\LUaHKY\N;HTPÅ\VZLS[HTP]PY