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所属 |
農学部 応用生物科学科 |
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職名 |
助教 |
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論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Physiological role of the EHL gene in sake yeast and its effects on quality of sake. 査読あり
Tomonaga K, Tanaka J, Kiyoshi K, Akao T, Watanabe K, Kadokura T, Nakayama S
Journal of bioscience and bioengineering 137 ( 3 ) 195 - 203 2024年3月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Journal of Bioscience and Bioengineering
The EHL1/2/3 genes were identified by whole-genome sequencing of Kyokai No. 7 (K7), which is a well-known representative Japanese sake yeast Saccharomyces cerevisiae. The genes are present in K7, but not in laboratory strain S288C. Although the genes were presumed to encode epoxide hydrolase based on homology analysis, their effect on cellular metabolism in sake yeast has not yet been clarified. We constructed ehl1/2/3 mutants harboring a stop codon in each gene using the haploid yeast strain H3 as the parental strain, which was derived from K701, and investigated the physiological role and effects of the EHL1/2/3 genes on sake quality. Metabolome analysis and vitamin requirement testing revealed that the EHL1/2/3 genes are partly responsible for the synthesis of pantothenate. For fermentation profiles, ethanol production by the ehl1/2/3 mutant was comparable with that of strain H3, but succinate production was decreased in the ehl1/2/3 mutant compared to strain H3 when cultured in yeast malt (YM) medium containing 10% glucose and during sake brewing. Ethyl hexanoate and isoamyl acetate levels in the ehl1/2/3 mutant strain were decreased compared to those of strain H3 during sake brewing. Thus, the EHL1/2/3 genes did not affect ethanol production but did affect the production of organic acids and aromatic components during sake brewing.
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Furuya K, Kiyoshi K, Punjuy C, Yoshida N, Maruyama R, Yasuda T, Watanabe K, Kadokura T, Nakayama S
Journal of bioscience and bioengineering 136 ( 3 ) 198 - 204 2023年9月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Journal of Bioscience and Bioengineering
Clostridium saccharoperbutylacetonicum strain N1-4 (ATCC13564) is a butanol-producing strain suitable for application to butanol production from cellulosic materials by co-culture with cellulolytic and thermophilic species, such as Hungateiclostridium thermocellum (synonym: Clostridium thermocellum). The optimal temperature for butanol production by strain N1-4 is 30 °C, and the strain is sensitive to a high culture temperature of 37 °C. Given that spore formation is observed at high frequency when strain N1-4 is cultivated at 37 °C, we assumed in a previous study that the initiation of sporulation is related to a decrease in butanol production. Therefore, to investigate the relationship between butanol production and spore formation, we generated strain N1-4 isolates in which genes related to spore formation were disrupted. The sporulation-related gene disruptants of spo0A, sigE, sigG, and sigK lost the ability to produce heat-resistant spores, irrespective of the culture temperature. Among the gene disruptants produced, only the spo0A disruptant lost butanol-producing ability when cultivated at 30 °C. Interestingly, the sigE disruptant maintained butanol productivity similar to that observed at 30 °C, even when cultivated at 37 °C. In addition, the sigE disruptant successfully produced butanol from Avicel cellulose by co-culture with H. thermocellum at a fermentation temperature of 37 °C.
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Takase S, Tomonaga K, Tanaka J, Moriya C, Kiyoshi K, Akao T, Watanabe K, Kadokura T, Nakayama S
Journal of bioscience and bioengineering 136 ( 1 ) 44 - 50 2023年5月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Journal of Bioscience and Bioengineering
Biotin is an essential coenzyme that is bound to carboxylases and participates in fatty acid synthesis. The fact that sake yeast exhibit biotin prototrophy while almost all other Saccharomyces cerevisiae strains exhibit biotin auxotrophy, implies that biotin prototrophy is an important factor in sake brewing. In this study, we inserted a stop codon into the biotin biosynthetic BIO3 gene (cording for 7,8-diamino-pelargonic acid aminotransferase) of a haploid sake yeast strain using the marker-removable plasmid pAUR135 and investigated the fermentation profile of the resulting bio3 mutant. Ethanol production was not altered when the bio3 mutant was cultured in Yeast Malt (YM) medium containing 10% glucose at 15 °C and 30 °C. Interestingly, ethanol production was also not changed during the sake brewing process. On the other hand, the levels of organic acids in the bio3 mutant were altered after culturing in YM medium and during sake brewing. In addition, ethyl hexanoate and isoamyl acetate levels decreased in the bio3 mutant during sake brewing. Metabolome analysis revealed that the decreased levels of fatty acids in the bio3 mutant were attributed to the decreased levels of ethyl hexanoate. Further, the transcription level of genes related to the synthesis of ethyl hexanoate and isoamyl acetate were significantly reduced. The findings indicated that although the decrease in biotin biosynthesis did not affect ethanol production, it did affect the synthesis of components such as organic acids and aromatic compounds. Biotin biosynthesis ability is thus a key factor in sake brewing.
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Alawi A., Kiyoshi K., Matsumoto M., Yamaguchi T., Narita T., Morita T., Suzuki T., Nakajima-Kambe T.
Bioresource Technology Reports 20 2022年12月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Bioresource Technology Reports
In this study, a promising bacterial strain for the bio-production of 1,3-propandeiol was isolated as a contaminant from a pilot-scale ethanol-producing bioreactor that used glycerol as a substrate. The isolated strain was identified as Citrobacter braakii and named TB-96. As TB-96 showed a fast growth rate, had strong antibiotic resistance, and could assimilate glycerol to produce high concentrations of 1,3-propanediol, it was used for further investigation to promote the biorefining of waste glycerol generated from biodiesel fuel production. First, to increase the 1,3-propanediol productivity of TB-96, the whole genome was sequenced, and the metabolic pathways were investigated. Next, the synthesis pathways of the main by-products—lactate and formate—were disrupted to construct the strain TB-96-dLF. In fed-batch experiments, TB-96-dLF produced up to 60 g/L 1,3-propanediol using only corn steep liquor as a low-cost nitrogen source.
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醸造における木桶の温故知新 招待あり
清 啓自
生物工学会誌 99 ( 12 ) 639 - 639 2021年12月
担当区分：責任著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：公益社団法人 日本生物工学会
講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】
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アンモニアガス絶対要求性放線菌Nocardiopsis sp.の単離とその生育特性
吉田 ナオト, 清 啓自
日本農芸化学会2024年度大会 2024年3月25日
開催年月日： 2024年3月24日 - 2024年3月27日
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
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Citrobacter braakii TB-96株における電気発酵の効果と応用による新規培養系の構築
柳瀬 卓馬, 井上 謙吾, 吉田 ナオト, 中島（神戸） 敏明, 清 啓自
日本農芸化学会2024年度大会 2024年3月25日
開催年月日： 2024年3月24日 - 2024年3月27日
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
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Citrobacter braakii TB-96株における グリセロール存在下での高発現かつ安定的なプロモーター選抜
木村 武蔵, 鮫島 礼, 柳瀬 卓馬, 吉田 ナオト, 中島（神戸） 敏明, 清 啓自
日本農芸化学会2024年度大会 2024年3月26日
開催年月日： 2024年3月24日 - 2024年3月27日
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
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Citrobacter braakii TB-96株におけるグリセロール存在下での 高発現プロモーターの選抜
木村 武蔵, 鮫島 礼 柳瀬 卓馬, 吉田 ナオト, 清 啓自
第29回九州支部 福岡大会 2023年12月3日
開催年月日： 2023年12月2日 - 2023年12月3日
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
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醤油醸造における木桶仕込みよる菌叢と呈味・香気成分への影響
吉田 栞, 森田 浩平, 坂口直人, 吉田ナオト, 清 啓自
令和5年度日本醸造学会大会 2023年10月5日
開催年月日： 2023年10月4日 - 2023年10月5日
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
科研費（文科省・学振・厚労省）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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微生物の発酵をコントロールする栄養たち
研究課題/領域番号：23HT0192 2023年04月 - 2024年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費補助金 ひらめきときめきｻｲｴﾝｽ
担当区分：研究代表者
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核酸代謝の増強が環境ストレスへの対応に及ぼす影響
研究課題/領域番号：21K14773 2021年04月 - 2024年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費補助金 Clostridium属細菌におけるブタノール発酵と芽胞形成
担当区分：研究代表者
全ての生物は自身の周辺環境から受けるストレスに適応しながら活動、生存し繁殖していく。環境から受けるストレスとは避けられないものであり、そこへ如何に適応できるのかが結果として生物の
種の強さを決定づけているといえる。これは単細胞生物である微生物においては尚更であり、特に発酵に用いられる微生物では如何にこのストレスによる発酵の低下を避けるかは生産性を左右する極めて重要な課題である。外的ストレスが過剰であると微生物は休眠化あるいは細胞死が生じる。
本研究では発酵性の微生物において申請者がこれまでに発見した培地による核酸供給による
熱ストレス耐性の知見を基に、ストレス環境下における核酸などの主要代謝物の外的な供給および生合成の強化によって、いかなるストレスに対してもストレス耐性を付与することが可能であるかを分子生物学的アプローチによって試みる。 -
バイオ燃料廃棄物系バイオマスからポリマー原料への微生物転換
2017年04月 - 2019年03月
科学研究費補助金 科学技術振興機構 先端的技術開発
担当区分：研究分担者
その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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木材乾燥機廃液浄化技術の実証研究
2019年09月
公益財団法人宮崎県産業振興機構 宮崎県産業振興機構 環境イノベーション支援事業（研究開発支援）
井上 謙吾、亀井 一郎
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
木材は製材後に乾燥する必要があり、乾燥時の割れ対策に蒸気式乾燥処理を行っているが、その際に生じる廃液は有害な物質等は含まれていないが、黒色を呈しておりそのまま河川へ放流することは憚られる。
本事業においては、当廃液に対する微生物処理を主軸として、そこへ炭化素材への吸着といった物理的処理や、鉄や微生物間の電子のやりとりといった化学的処理を組み合わせた環境負荷の低い廃液浄化技術を確立し、自社の産業廃棄物産出を食い止めるだけでなく、将来的には環境と調和できる製材業界全体の課題解決を目指す。 -
伝統的木桶仕込みの米酢醸造における事業可能性の調査
2018年09月
宮崎県産業振興機構 宮崎県産業振興機構 産学官共同研究開発支援事業（可能性調査）
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
世界的な和食ブームが起きている中で、海外の消費者が寿司を食べる機会も増えている。これに応じて海外における米酢の需要が高まり、日本の米酢メーカーの海外展開が進んでいる。
一方、欧米市場においては手間暇をかけた伝統的手法でつくられた製品は、消費者に特に好まれる傾向にあり、弊社においても米酢の海外市場拡大を目指し、本年度より約80年ぶりに伝統的な発酵容器である木桶での米酢醸造を始めた。しかしながら、木桶仕込みは従来のステンレスや強化プラスチック繊維製の発酵槽での仕込みとは、発酵の進行に明らかな差異がみられ、近代の米酢醸造のノウハウが適用できないところがみられる。このため、木桶仕込みにおける品質管理指標の基準となるデータの取得が必要となる。
そこで本計画においては、木桶仕込みにおける仕込み経過や微生物菌叢、米酢成分がどのように変化するかを解析し、品質管理のための前提知識とする。また、これら科学的データに基づいて、味に深みが増すといわれる木桶仕込みでの米酢の良さを科学的観点から追求する。 -
木材乾燥機廃液の浄化技術開発のための基礎可能性試験
2018年09月
宮崎県産業振興機構 宮崎県産業振興機構 環境イノベーション支援事業（基礎実験型可能性調査）
亀井 一郎、井上 謙吾
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
木材は製材後に乾燥する必要があり、乾燥時の割れ対策に蒸気式乾燥処理を行っているが、その際に生じる廃液は有害な物質等は含まれていないが、黒色を呈しておりそのまま河川へ放流することは憚られる。
本事業においては、当廃液に対する微生物処理を主軸として、そこへ炭化素材への吸着といった物理的処理や、鉄や微生物間の電子のやりとりといった化学的処理を組み合わせた環境負荷の低い廃液浄化技術を確立し、自社の産業廃棄物産出を食い止めるだけでなく、将来的には環境と調和できる製材業界全体の課題解決を目指す。
受託研究受入実績 【 表示 ／ 非表示 】
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木桶仕込み醤油の優位性の研究
2021年06月 - 2024年02月
木桶仕込み醤油輸出促進コンソーシアム 一般受託研究
担当区分：研究代表者 受託研究区分：一般受託研究
共同研究実施実績 【 表示 ／ 非表示 】
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木桶醸造酢の菌叢解析による製造工程制御に関する研究
2021年09月 - 2022年08月
大山食品株式会社 国内共同研究
担当区分：研究代表者 共同研究区分：国内共同研究
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木材乾燥機廃液浄化技術の実証研究
2021年04月 - 2021年08月
株式会社高嶺木材 国内共同研究
担当区分：研究分担者 共同研究区分：国内共同研究
研究・技術シーズ 【 表示 ／ 非表示 】
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農業廃棄物からのブタノール生産
バイオディーゼル燃料の副産物からのアルコール生産
木質が微生物発酵に及ぼす影響の解明ホームページ： 微生物機能開発学研究室：
技術相談に応じられる関連分野：酒類や発酵食品の醸造技術、様々な原料の微生物への発酵利用
メッセージ：微生物の発酵技術は、様々な物質生産へと応用できます。食品の産業廃棄物など現在利用されていない資源の有効活用法などで微生物の活用を検討の際にお気軽にご相談ください。(清: kiyoshi.keiji.p8@cc.miyazaki-u.ac.jp)