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No.R02V0766

藻類由来バイオ燃料と有用物質

出版日 2016年10月
価格
印刷タイプ 79,920円(税込)
ページ数 B5判 235ページ
発行<調査・編集> (株)シーエムシー出版

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レポート内容

■ポイント■
・バイオマス資源として有望な微細藻類の産業利用について研究開発動向を解説!
・大量培養、油脂抽出の効率化など藻類由来原料の実用化に向けた最新技術を紹介!
・多岐に亘る藻類由来有用物質について詳述!

■概要■
 バイオマス資源として微細藻類は単位面積・単位時間あたりの収穫量が穀物に比べて遥かに多く、また工学的培養が可能でバイオ燃料、バイオプラスチックなど開発応用が活発である。
 一方で藻類はクロレラなど健康食品として利用されてきた。藻類由来原料は高付加価値素材の原料としても有用である。
 本書は藻類由来バイオ燃料と有用物質と題し、培養、分離、抽出、精製技術ならびに多岐に亘る応用を各分野の第一線でご活躍中の方々にご執筆いただいた。
 第1編・藻類の研究開発では、油脂蓄積のメカニズムや、高生産株のスクリーニング・作出など、生産性向上に向けた研究開発をまとめた。第2編・藻類の培養・分離・抽出・精製では、大量培養技術や分離・抽出技術、燃料への修飾技術など、産業実用化に向けた技術開発について、最新の事例を取り上げた。また第3編・藻類産生物質の応用では、中鎖脂肪酸のほか、アスタキサンチン、フィコシアニン、EPA、DHA、β‐カロテンなどの藻類から採れる有用物質について、実用化の動向と今後の課題を具体的に掲載している。
 藻類由来のバイオ燃料や有用物質に興味をお持ちの方々に貴重な情報を提供できれば幸甚に存じます。

■キーワード■
中鎖脂肪酸/バイオプラスチック/細胞外多糖類(EPS)/油脂抽出/バイオディーゼル
/ホワイトバイオテクノロジー/ワックスエステル/アスタキサンチン/フィコシアニン/EPA
/DHA/β‐カロテン

-CONTENTS-

※執筆者一覧・掲載サンプル※

【第1編 藻類の研究開発】
<1>微細藻類の脂質代謝メカニズム
1.はじめに
2.トリアシルグリセロールの代謝
  ・脂肪酸の生合成
  ・TAGの生合成
3.トリテルペノイドの代謝
  ・トレボキシア藻Botryococcus brauniiに含まれる脂質
  ・ボトリオコッセンの生合成

<2>藻類オイル生合成のチェックポイントキナーゼTOR
1.はじめに
2.単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeにおける窒素代謝制御
3.栄養源を感知するTORキナーゼ
4.TOR不活性化による油滴・トリアシルグリセロールの蓄積
5.TAG生合成制御におけるTORの作用点
6.微細藻類のTAG蓄積におけるTOR機能の保存性
7.TAG生合成のON/OFFを決定するチェックポイントキナーゼTOR
8.油脂生合成において枢要な機能を発揮するTOR発見の意義

<3>寒天培地上での生育速度を指標とした油脂蓄積微細藻類の探索
1.はじめに
2.微細藻類バイオマス生産におけるコスト削減の課題
3.表面塗布培養
4.寒天平板上での生育速度を指標とした微細藻類株の選抜
5.選抜された藻類の同定と多様性
6.選抜された藻類の油脂蓄積
7.選抜株の生育およびバイオマス生産性の評価
8.おわりに

<4>藻類を利用した持続可能な油脂原料の開発
1.はじめに
2.ラウリン酸生産藻類の探索
3.培地・培養条件の改良によるラウリン酸の生産性向上
4.藻類由来の中鎖脂肪酸特異的Acyl-ACP thioesterase(TE)の発見
5.藻類由来の中鎖脂肪酸特異的β‐Ketoacyl ACP synthase(KAS)の発見
6.最後に

<5>リン欠乏応答性プロモーターを利用したナンノクロロプシス油脂合成の改変
1.植物における油脂代謝改変研究
2.藻類における油脂代謝研究
3.クラミドモナスを用いた油脂蓄積
4.ナンノクロロプシスを用いた油脂蓄積の応用
5.今後の展望

<6>微細藻類のデンプン・オイル蓄積と重イオンビーム照射による増産株作出
1.はじめに
2.クロレラ6種8株の強光条件下の培養
3.クロレラのデンプン・オイル蓄積
4.強光で加速されるデンプン・オイル蓄積
5.デンプンとオイルのトレードオフ
6.重イオンビーム照射とハイスループットスクリーニング
7.重イオンビーム照射後に単離したクロレラ株の表現型
8.栄養塩飢餓による選抜株のデンプンとオイルの蓄積誘導
9.重イオンビーム育種と微細藻類のオイル生産性
10.おわりに


【第2編 藻類の培養・分離・抽出・精製】
<7>海洋微細藻類によるグリーンオイル生産における屋外大量培養技術開発
1.はじめに
2.CO2削減効果を有するグリーンオイル生産に必要な培養技術
  ・既存の培養方法
  ・低エネルギー型培養装置
  ・グリーンオイル生産に必要な微細藻類の能力
3.グリーンオイル年間生産に向けた屋外培養技術
  ・年間生産のハードル
  ・ソラリス株およびルナリス株
  ・ソラリス株,ルナリス株による年間を通じた屋外培養
  ・培養規模の大型化と天然海水利用
4.社会実証に向けてのまとめ

<8>微細藻類の大量培養システムの開発
1.はじめに
2.微細藻類培養装置開発に関する基礎的知見
  ・培養槽における環境制御項目
  ・光環境
  ・溶存ガス環境
3.設計における環境因子の定量方法
  ・培養槽外郭周辺の光環境設計計算
  ・培養槽内の光環境計測と培養器形状
   ‐光透過測定装置と結果
   ‐解析
   ‐考察
  ・培養内におけるガス挙動
   ‐培養槽内における溶存酸素濃度動態について
   ‐培養槽を用いた溶存酸素動態の検討事例
4.実用プラントにおける餌料用微細藻類培養システム開発
  ・培養槽条件と設計と性能
  ・実用プラントシステム
5.屋外培養についての留意点

<9>生活排水を用いた藻類バイオマス培養への取り組み
1.はじめに
  ・東日本大震災の経験と教訓から
  ・プロジェクトの経緯
  ・プロジェクトの体制
2.本プロジェクトが目指すシステムとその特徴
  ・研究対象としている2つの藻類
  ・目指すオイル生産システム
3.プロジェクトの状況
  ・研究開発の進捗状況
  ・LCAの実施
4.最後に

<10>マイクロ波を用いた藻類からの油分抽出技術の開発
1.はじめに
2.マイクロ波による藻類からの油分抽出の利点
3.マイクロ波抽出の特徴
4.藻類溶液へのマイクロ波照射の効果
5.サセプターの開発
6.マイクロ波抽出条件の開発
7.マイクロ波と超音波複合系の開発
8.マイクロ波抽出装置の大型化
9.おわりに

<11>微細藻類からの効率的な炭化水素抽出
1.はじめに
2.B. brauniiにおける炭化水素蓄積の特殊性
3.様々な溶媒による抽出
4.加熱処理による炭化水素の回収
5.藻体の改質による炭化水素回収性の向上

<12>低沸点溶媒による高含水微細藻類からの油脂抽出技術
1.微細藻類からバイオ燃料への変換の問題点
2.液化ジメチルエーテルによる油脂抽出手法
3.液化ジメチルエーテルによる油脂抽出の例
4.結言

<13>藻類由来オイルの燃料用途への転換技術の開発
1.はじめに
2.バイオマス燃料関連の政策・規制
3.水素化バイオ燃料
  ・水素化バイオ燃料とは
  ・水素化バイオ燃料の製造方法
4.微細藻類からの水素化バイオ燃料の製造
  ・微細藻類の特徴
  ・微細藻燃料のプレイヤー
  ・微細藻油からの水素化バイオ燃料の製造工程
   ‐油の分子構造と水素化工程の違い
   ‐脂肪酸トリグリセリドの水素化処理
   ‐炭化水素系原料の水素化処理
  ・出光興産における水素化バイオ燃料の取組み
   ‐脂肪酸トリグリセリド系藻類油の燃料化
   ‐炭化水素系藻類油の燃料化
5.まとめ
6.今後の展望

<14>金属触媒を用いた藻類オイルの軽質化
1.はじめに
2.触媒の活性金属スクリーニング
3.Ru/Ce02触媒を用いたスクワランの水素化分解反応試験結果と従来触媒系との比較
4.Ru/Ce02触媒上の水素化分解反応を用いたスクワランの軽質化
5.Ru/Ce02触媒の構造的特徴
6.まとめ


【第3編 藻類産生物質の応用】
<15>藻類バイオ燃料の商業生産実現に向けた日本での研究開発における課題
1.主旨
2.背景
  ・藻類バイオ燃料生産研究開発に見られる日米間の大きな差
3.米国での藻類バイオ燃料研究開発の推移
  ・藻類バイオ燃料商業生産に関する目標の設定
  ・現状の把握,目標に至る「叩き台」としての道筋の提示
  ・TEA,LCA,RAによる現状の評価,課題の整理
  ・研究開発環境の整備およびモデルケースの実証試験
  ・ロードマップの改訂および更なる研究開発
4.総括

<16>ユーグレナオイルの利用について
1.ユーグレナについて
2.ユーグレナの貯蔵多糖と油脂について
3.ユーグレナの育種による油脂高含有株の取得
4.油脂を含む細胞内コンポーネントのイメージング
5.ユーグレナ燃料の実用化に向けた取り組み
6.総括と展望

<17>イカダモのバイオ燃料への応用
1.はじめに
2.バイオディーゼル原料としての
  イカダモDesmodesmus pleiomorphus SUHL0708株
3.SUHL0708藻体からのソックスレー法による油分抽出
4.メタノール亜臨界抽出(Buchi高速高圧抽出装置E-916での抽出実験)
5.マイクロウエーブ抽出とGC/MSによる油分定性
  ・マイクロウエーブ抽出法
  ・GC/MSによる脂肪酸組成分析
6.メタノール超臨界抽出
7.まとめ

<18>ラン藻由来原料によるバイオプラスチック生産
1.はじめに
2.単細胞性ラン藻シネコシスティス
3.ラン藻の代謝
4.ラン藻が生み出すバイオプラスチック原料
5.新しいラン藻の創出方法とPHB生産
6.ラン藻の嫌気発酵とコハク酸生産
7.まとめ

<19>ミドリムシ由来多糖を主原料とする有機材料の開発
1.ミドリムシ
2.パラミロン
3.パラミロンドーナツ
4.熱可塑性樹脂(ミドリムシプラスチック)
5.透明フィルム
6.ナノファイバー
7.まとめ

<20>藻類由来バイオマスプラスチックの実用化への課題と考察
1.はじめに
2.藻類バイオマスプラスチックの研究・開発
  ・シネコシスチス(Synecocystis sp.)
  ・ユーグレナ(Euglena sp.)
  ・ファエオシスチス(Phaeocystis sp.)
  ・ポルフィリディウム(Porphyridium sp.)
  ・ファエオダクチラム(Phaeodactylim sp.)
3.藻類バイオマスプラスチック実用化への課題と考察
  ・藻類バイオマスプラスチックに要求される品質特性
  ・バイオマスプラスチック製造法の確立が先か微細藻類大量培養法の確立が先か
  ・バイオマスプラスチックに関わる認定マーク
  ・微細藻類の大量培養技術の確立
  ・微細藻類の培養生産コスト
  ・遺伝子導入微細藻類の大量培養
4.微細藻類利用の多角化とカスケード利用
5.おわりに

<21>ヘマトコッカス藻から得られるアスタキサンチンの食品への展開
1.はじめに
2.アスタキサンチン
3.アスタキサンチンの安定性
4.アスタキサンチンの安全性
5.アスタキサンチンの機能性
6.おわりに

<22>微細藻類の細胞外多糖類(EPS)の実用化を目指して
1.はじめに
2.微細藻類のホワイトバイオテクノロジー産業への活用へ向けた最近の動き
3.微細藻類に由来するEPSの生物学的・化学的特徴
4.将来的な実用化に際しての課題

<23>DHA含有クロレラの特性と機能性
1.はじめに
2.DHA含有クロレラの調製と脂質特性
  ・クロレラ細胞による脂肪酸の取り込みと蓄積
  ・DHA含有クロレラの脂質特性
3.DHAクロレラのワムシ餌料としての利用
4.DHA含有クロレラの血中コレステロール上昇抑制作用
5.おわりに

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