発酵による有用物質の生産

1. 発酵による有用物質の生産

2. アミノ酸発酵

3. ビールは大麦から 味の素はサトウキビから

4. ビール デンプンの糖化 麦芽 煮汁 大麦 エタノール 麦芽糖 ビール酵母（Saccharomyces cereviciae） 味の素 砂糖 サトウキビ 糖蜜 廃糖蜜 グルタミン酸 ショ糖 Corynebacterium glutamicum

5. 一次代謝産物 生物が生産し，その生物の個体維持，種族維持に必須な役割を持つ有機化合物 アミノ酸，核酸，脂肪酸など 多くの生物種に共通の生合成系 二次代謝産物 生物が生産し，その生物の個体維持，種族維持に必須な役割を持たない有機化合物 抗生物質，色素，アルカロイドなど その生物種に独自の生合成系

6. グルタミン酸発酵 Corynebacterium glutamicum NH3 NADH グルタメート デヒドロゲナーゼ L-グルタミン酸 α−オキソグルタル酸

7. CO2 グルコース ホスホエノールピルビン酸 ピルビン酸 アセチル−CoA クエン酸 オキサロ酢酸 アンモニア グルタミン酸 α−オキソグルタル酸 TCA回路

8. アミノ酸生合成の代謝調節

9. フィードバック阻害 フィードバック阻害による生合成の調節 鍵酵素 コリスミン酸 L-トリプトファン アントラニル酸 合成酵素 アントラニル酸 プレフェン酸 チロシン フェニルアラニン

10. 協奏フィードバック阻害 協奏フィードバック阻害によるリシン生合成調節 L-メチオニン 鍵酵素 L-アスパラギン酸 β−セミアルデヒド L-ホモセリン L-アスパラギン酸 アスパルト キナーゼ L-トレオニン L-リシン

11. リプレッションによる生合成調節 コリプレッサー （トリプトファン） アポリプレッサー リプレッサー トリプトファン生合成遺伝子 プロモーター

12. アテニュエーションによる生合成調節 ・原核生物では転写の最中に翻訳が始まる ・タミネーターヘアピンの形成により転写は終結する リーダーペプチド 転写 ヒスチジン不足 MTRVQFKHHHHHHHPD ヒスチジン生合成遺伝子 mRNA リボソーム 弱い対合 ヒスチジン過剰 MTRVQFKHHHHHHHPD タミネーターヘアピン

13. 代謝制御発酵 前駆体添加による生産 　トリプトファン発酵・・・アントラニル酸添加 アナログ耐性変異によるフィードバック調節の解除 　リシン発酵・・・リシンアナログの耐性変異 栄養要求変異によるフィードバック調節の解除 　リシン発酵・・・トレオニン生合成酵素の欠失変異 生産物の細胞外への排出 　グルタミン酸発酵・・・ビオチン制御

14. アントラニル酸添加 フィードバック阻害 前駆体添加によるトリプトファン発酵 L-トリプトファン アントラニル酸 合成酵素 アントラニル酸 コリスミン酸 Hansenula anomala

15. L-ホモセリン添加 前駆体添加によるトレオニン発酵 L-トレオニン アスパルト キナーゼ L-ホモセリン L-リシン 協奏フィードバック阻害 Proteus rettgeri

16. 2-ヒドロキシノルバリン アナログ耐性変異株によるトレオニン発酵 L-トレオニン 変異 アスパルト キナーゼ L-リシン 協奏フィードバック阻害 Brevibacterium flavum

17. S-(2-アミノエチル)-L-システイン アナログ耐性変異株によるリシン発酵 L-トレオニン 変異 ホモセリン デヒドロゲナーゼ アスパルト キナーゼ L-リシン 協奏フィードバック阻害 Corynebacterium glutamicum

18. 欠損 栄養要求変異株によるリシン発酵 L-トレオニン ホモセリン 要求変異株 ホモセリン デヒドロゲナーゼ アスパルト キナーゼ L-リシン 協奏フィードバック阻害 Corynebacterium glutamicum

19. 欠損 S-(2-アミノエチル)-L-システイン アナログ耐性・栄養要求変異株によるリシン発酵 L-トレオニン ホモセリン 要求変異株 変異 ホモセリン デヒドロゲナーゼ アスパルト キナーゼ L-リシン 協奏フィードバック阻害 Corynebacterium glutamicum

20. 生産物の細胞外への排出 グルタミン酸発酵 Corynebacterium glutamicum 生育因子ビオチンを制限して培養 過剰のグルタミン酸 フィードバック阻害 膜の透過性変化 グルタメートデヒドロゲナーゼ グルタミン酸を排出 細胞内グルタミン酸濃度低下 フィードバック阻害の解除

21. 微生物酵素によるアミノ酸の生産

22. 微生物酵素によるアスパラギン酸とアラニンの製造微生物酵素によるアスパラギン酸とアラニンの製造 Pseudomonas dacunhae 菌体 フマル酸 E. coli菌体 + アスパラギン酸 β−デカルボキシラーゼ アスパルターゼ NH3 L-アラニン L-アスパラギン酸

23. 微生物酵素によるシステインの製造 Pseudomonas thiazolinophilum SCCヒドロラーゼ L-ATCヒドロラーゼ + D-ATC S-カルバモイル- L-システイン （SCC） DL-2-アミノチアゾリン- 4-カルボン酸 （DL-ATC） L-システイン ATCラセマーゼ

24. 微生物酵素によるセリンの製造 メタノール資化性菌 Hyphomicrobium methylovorum 静止菌体 + HCHO グリシン ホルムアルデヒド L-セリン セリン ヒドロキシメチル トランスフェラーゼ

25. 微生物酵素によるアミノ酸の光学分割 Aspergillus oryzae アミノアシラーゼ + N-アセチル- D-メチオニン N-アセチル- DL-メチオニン L-メチオニン Streptomyces sp. N-アシルアミノ酸 ラセマーゼ

26. 核酸発酵

27. グアニル酸（GMP） シイタケの旨味成分 イノシン酸（IMP） カツオ節の旨味成分 ・細胞膜を透過しにくい ・分解酵素の活性が高い

28. 酵素分解法 Penicillium citrinum 5'−ホスホジエステラーゼ AMP，GMP UMP，CMP 酵母RNA Aspergillus melleus AMPデアミナーゼ IMP AMP

29. 核酸発酵における 代謝調節 PRPP アミドホスホリボシルトランスフェラーゼ フィードバック 阻害 フィードバック 阻害 5-ホスホリボシル- 1-アミン GMP 合成酵素 GMP レダクターゼ アデニロコハク酸 合成酵素 IMP デヒドロゲナーゼ IMP AMP SAMP XMP GMP IMP ヌクレオチダーゼ ヌクレオチダーゼ フィードバック 阻害 イノシン ヌクレオシダーゼ グアノシン ヒポキサンチン

30. 欠損 欠損 アデニン 要求変異株 キサンチン 要求変異株 欠損 栄養要求変異株によるイノシン発酵 PRPP アミドホスホリボシルトランスフェラーゼ フィードバック 阻害 フィードバック 阻害 アデニロコハク酸 合成酵素 IMP デヒドロゲナーゼ AMP SAMP GMP IMP XMP イノシン Corynebacterium ammoniagenes Bacillus subtilis ヌクレオシダーゼ ヒポキサンチン

31. 変異 欠損 欠損 変異 変異 アデニン 要求変異株 8-aza-GMP 8-アザグアニン 栄養要求・アナログ耐性変異株によるグアノシン発酵 Corynebacterium ammoniagenes，Bacillus subtilis PRPP アミドホスホリボシルトランスフェラーゼ フィードバック 阻害 フィードバック 阻害 GMP 合成酵素 アデニロコハク酸 合成酵素 IMP デヒドロゲナーゼ GMP レダクターゼ AMP SAMP GMP IMP XMP IMP フィードバック 阻害 グアノシン

32. 微生物酵素によるヌクレオシドのリン酸化 Morganella morganii 酸性ホスファターゼ ピロリン酸 リン酸 イノシン R = H グアノシン R = NH2 イノシン酸 R = H グアニル酸 R = NH2

33. 欠損 欠損 アデニン 要求変異株 グアニン 要求変異株 プリンヌクレオチド発酵 Corynebacterium ammoniagenes ヌクレオチダーゼ活性弱い アデニロコハク酸 合成酵素 GMP 合成酵素 AMP SAMP GMP IMP XMP Mn2+ 非感受性株 Mn2+制限下 培地中 培地中

34. 複合細胞反応によるヌクレオチド製造 Corynebacterium ammoniagenes 菌体（界面活性剤処理） グルコース CO2 グルコース CO2 ADP ATP ADP ATP GMP IMP イノシン XMP XMPアミナーゼ イノシンキナーゼ E. coli菌体（界面活性剤処理）

35. 糖質発酵

36. 要求変異株 欠損 H C O H H C O H C C H H O O H H 2 2 D-リボース エリトリトール ペントースリン酸経路とリボース発酵，エリトリトール発酵 フルクトース 6ｰリン酸 キシルロース 5ｰリン酸 セドヘプチュロース 7ｰリン酸 グルコース Trp トランス ケトラーゼ Phe Tyr シキミ酸 リブロース 5ｰリン酸 D-エリトロース エリトロース 4ｰリン酸 グリセルアルデヒド 3ｰリン酸 リボース 5ｰリン酸 甘味料 B. subtilis Aureobasidium sp. 医薬品合成原料

37. ソルボース発酵 Gluconobacter oxydans 合成 合成 D-グルコース L-アスコルビン酸 D-ソルビトール L-ソルボース

38. マンニトール発酵 Lactobacillus intermedius 医薬（利尿薬） 化粧品保湿剤 甘味料 D-マンニトール D-フルクトース

39. グルコサミン発酵 加水分解 Aspergillus niger トウモロコシデンプン 菌体細胞壁キチン D-グルコサミン 植物から生まれた発酵グルコサミン　？ 健康補助食品 植物由来のグルコサミン　？？ 植物由来の原料から抽出したグルコサミン　？？？

40. 微生物酵素による糖質の生産

41. フルクトースの製造 D-グルコース グルコースイソメラーゼ Streptomyces griseofuscus D-フルクトース 甘味料

42. フラクトオリゴ糖の製造 α-D-グルコース β-D-フルクトース スクロース インベルターゼ Aspergillus niger β-D-フルクトース 1-ケストース（フラクトオリゴ糖の1成分） 甘味料 腸内でビフィズス菌を増殖

43. トレハロースの製造 α-D-グルコース デンプン マルトオリゴシル トレハロース 合成酵素 マルトオリゴシル トレハロース トレハヒドロラーゼ α-D-グルコース トレハロース Arthrobacter sp. 甘味料 保湿剤 タンパク質保護剤

44. シクロデキストリンの製造 Bacillus stearothermophilus シクロマルトデキストリン グルカノトランスフェラーゼ デンプン 内部：疎水性 外部：親水性 疎水性の物質を包接　→　水に溶解 不安定物質を保護 α-D-グルコース×6 αｰシクロデキストリン α-D-グルコース×7 βｰシクロデキストリン α-D-グルコース×8 γｰシクロデキストリン

45. イソマルチュロースの製造 Protaminobacter rubrum α-D-グルコース α－グルコシル トランスフェラーゼ スクロース D-フルクトース イソマルチュロース（パラチノース） 虫歯菌（Streptococcus mutans）に利用されにくい甘味料

46. 発酵による多糖生産 多糖類 構成糖 発酵微生物 用途 デキストラン α-1,6ｰグルカン Leuconostoc血漿増量剤 　mesenteroidesクロマトグラフィー用樹脂 プルラン α-1,4/1,6ｰグルカン Aureobasidium食品，製剤用のフィルム， pullulans 化粧品 ヒアルロン酸 D-グルクロン酸 Streptococcus化粧品，眼科手術補助剤， N-アセチル-D-グルコサミンzooepidemicus整形外科用注射剤，創傷の被覆剤 セルロース β-1,4ｰグルカン Acetobacterスピーカーの振動板 xylinum キサンタンガム D-グルコース，D-マンノース Xanthomonas化粧品，アイスクリーム用増粘剤 D-グルクロン酸campestris

47. その他の有用物質の生産

48. アルコール発酵 Saccharomyces cerevisiae 糖質原料 （サトウキビ，テンサイ） エタノール 糖化 デンプン質原料 （トウモロコシ，麦） エタノール 酵素 アセトン・ブタノール発酵 Clostridium acetobutylicum ブタノール デンプン ピルビン酸 アセトアセチルCoA エタノール アセトン

49. 有機酸発酵 生産物 発酵微生物 用途 クエン酸 Aspergillus niger医薬，酸味料 グルコン酸 Aspergillus niger医薬，食品用pH調整剤 ピルビン酸Torulopsis glabrata医薬，農薬，香料の原料 γ-リノレン酸Mucor属 健康補助食品，化粧品 アラキドン酸 Mortierella alpina健康補助食品 酢酸 Acetobacter aceti 乳酸 Lactobacillus delbrueckii フマル酸 Rhizopus nigricans コハク酸 Mucor rouxii

50. 発酵によるビタミン・補酵素の生産 生産物 発酵微生物 用途 ビタミンB2Ashbya gossypii医薬品，栄養補助食品， Candida famata食品添加物，飼料添加物 Bacillus subtilis遺伝子組換え体 ビタミンB12Pseudomonas denitrificans医薬品，栄養補助食品， Propionibacterium shermanii食品添加物，飼料添加物 Propionibacterium freudenreichii コエンザイムQ10酵母 医薬品，健康食品， Rhodobacter sphaeroides化粧品