酵母のATPエネルギーを利用するバイオリアクター : 発酵化学エネルギーの合成への利用

概要

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微生物細胞は常温, 常圧で作動し得る化学機関である。人工機関と同様に, 微生物細胞は外界からエネルギーの供給をうけなければならない。光合成微生物は太陽光の輻射エネルギーを利用し, 従属栄養微生物は摂取した有機栄養物質に内在する化学エネルギーを利用する。そして外界から得たエネルギーは細胞内でアデノシントリリン酸 (ATP) の化学エネルギーに変換され, 種々の仕事のエネルギー源として利用される。<BR>近年, 微生物の化学作用を中心とする生化学反応の工学的応用を目的として, 酵素もしくは菌体を触媒として利用するバイオリアクター (Bioreactor) に対する関心が, 省資源・省エネルギー・環境保全の見地から著しく増大している。しかしバイオリアクターの原型を考えると, それは麹室であり, また醸造・発酵用の桶, 樽, タンクでもある。醸造・発酵工業は古いなかに絶えず新しい技術を創造してきているように思われる。各種の反応槽のなかで, みそ, 醤油, 清酒, ビール, ワイン, ウイスキー, 食酢, チーズから抗生物質, アミノ酸, 核酸, ビタミン, 酵素, タンパク質などにいたる, 実にいろいろの微生物生産物がつくられている。そこでは微生物の発酵代謝により生成される酵素やエネルギーが利用されると同時に, 複雑な代謝調節機構を通じてバイオリアクターの特徴がきめこまやかに活かされている。<BR>バイオリアクターには, 反応工学 (装置) 的な面と微生物生理化学的な面がある。本稿では, 最初に発酵の化学エネルギーの特性について解説し, ついで筆者の研究室で過去10数年来行なってきた若干の生理化学的研究の結果について述べる。

酵母のATPエネルギーを利用するバイオリアクター : 発酵化学エネルギーの合成への利用

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