Clostridium luticellariiによるメタノール発酵におけるイソ酪酸生産促進のためのプロセスツールとしてのCO2利用可能性

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides mechanistic insights into CO2-driven metabolic shifts in acetogens, useful for designing CCU bioprocesses.

🏢実務担当者:Offers a potential operational strategy for chemical companies to produce green chemicals from CO2 and methanol.

🏛政策担当者:Highlights the feasibility of biological CCU, supporting policies that promote carbon recycling technologies.

CO2由来メタノールの高付加価値化学品への生物変換は、ハイブリッド触媒-バイオテクノロジーによる炭素回収・利用（CCU）の魅力的な経路を提供する。Clostridium luticellariiは、イソ酪酸を生産できる数少ない酢酸菌の一つである。しかし、その生産を駆動する操作上および代謝上の要因は十分に理解されていない。本研究では、CO2の利用可能性がメチロトローフ増殖中のC. luticellariiの生成物スペクトルをどのように形成するかを調査し、CO2供給がイソ酪酸生成を促進するプロセスレバーとして使用できるかどうかを評価する。初期重炭酸塩濃度を変えたバッチ実験により、CO2制限（すなわち、30 mM NaHCO3以下でのDIC枯渇）をもたらす条件が、炭素および電子フラックスを酢酸から酪酸およびイソ酪酸へと向かわせ、後者が総生成物の最大41%を占めることが明らかになった。この代謝スイッチは、CO2が過剰（>45 mM）の場合には観察されなかった。高濃度の酢酸添加（100 mM）は、CO2がまだ利用可能な状態でもイソ酪酸生成を誘発し、溶存無機炭素（DIC）と酢酸の利用可能性の複合的な制御を示している。正味の酢酸消費は、イソ酪酸を生産するすべての実験で生じた。これらの観察結果は3-Lバイオリアクターで再現され、さらに初期の酢酸蓄積相に続いてCO2制限供給を行うフェドバッチ戦略を通じて活用された。このアプローチにより、メタノールとCO2の完全変換が達成され、2.70 ± 0.04 g·L-1のイソ酪酸力価が得られた。CO2利用可能性の制御は、電子受容体の利用可能性との相互作用において、C. luticellariiの代謝をイソ酪酸生産へと導く実行可能な操作ツールである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The bioconversion of CO2‑derived methanol into higher‑value chemicals offers an attractive route for hybrid catalytic-biotechnological carbon capture and utilization (CCU). Clostridium luticellarii is one of the few acetogens able to produce isobutyric acid. However, operational and metabolic factors driving its production are poorly understood. This work investigates how CO2 availability shapes the product spectrum of C. luticellarii during methylotrophic growth and assesses whether CO2 supply can be used as a process lever to promote isobutyric acid formation. Batch experiments with varying initial bicarbonate concentrations revealed that conditions leading to CO2 limitation (i.e., DIC depletion at ≤ 30 mM NaHCO3) redirected carbon and electron fluxes away from acetic acid toward butyric and isobutyric acids, with the latter accounting for up to 41% of total products. This metabolic switch was not observed when CO2 was in excess (>45 mM). High acetic acid supplementation (100 mM) triggered isobutyric acid production even while CO2 was still available, indicating a combined regulation of dissolved inorganic carbon (DIC) and acetic acid availability. Net acetic acid consumption took place in all isobutyric acid-producing experiments. These observations were reproduced in 3-L bioreactors and further exploited through a fed‑batch strategy in which an initial acetic‑acid‑accumulating phase was followed by CO2‑limited feeding. This approach achieved complete conversion of methanol and CO2 and yielded an isobutyric acid titer of 2.70 ± 0.04 g·L-1. Controlling CO2 availability is a viable operational tool to steer C. luticellarii metabolism toward isobutyric acid production, in interaction with electron acceptor availability.

• semanticscholar https://doi.org/10.1016/j.biortech.2026.135255first seen 2026-06-30 05:44:17 · last seen 2026-09-22 05:05:23