低環境負荷で高効率なアミノ酸合成法を開発――再生可能エネルギーから調達した電気と水、木質バイオマスから抽出した有機酸を使用九州大学

バイオマスと水を原料とするアミノ酸合成のフロー

九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所は2019年11月1日、再生可能エネルギーから調達できる電気エネルギーと水を使って効率よくアミノ酸を合成することに成功したと発表した。

アミノ酸は、生物の重要な構成要素であることに加え、飼料添加物、風味増強剤、医薬品などのさまざまな機能性材料に関与する基本的な物質だ。現在、アミノ酸は発酵法により生産されているが、微生物培養に大量のエネルギーが必要、分離・精製工程が煩雑、等の課題がある。一方、化学的に合成する既存の方法では有毒な物質が用いられるため、食品・医薬品用途には使用が敬遠されている。

今回の研究では、電力をエネルギー源、水を水素源として、木質バイオマスから抽出可能なα－ケト酸と呼ばれる有機酸と含窒素化合物を高選択的に反応させて、アラニン、グリシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ロイシン、フェニルアラニン、チロシンの7種類のアミノ酸を高効率で合成することに成功した。アスパラギン酸、ロイシン、フェニルアラニンおよびチロシンの４種類のアミノ酸については、電気エネルギーを使っての合成は、世界初だという。さらに、アミノ酸を連続的に合成するフロー型リアクターの構築にも世界で初めて成功した。

フロー型アミノ酸合成電気化学セルの構成

これまで、有毒な鉛や水銀、あるいは高価な白金の電極上でアミノ酸合成が行われた例はあったが、合成効率は非常に低かったという。一方、今回新たに開発した合成法は、電極触媒により安全で安価なTiO₂を用い、高選択的にアミノ酸を合成可能だ。

この新しい合成法は、経済的で環境に優しい持続可能なアミノ酸製造が可能という点で他のどの方法よりも優れていることから、将来の画期的な合成法となる可能性があるという。

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