九州大、電気と水を用いた高効率なアミノ酸の連続的合成に成功

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の研究グループは、再生可能電力と水を使った高効率なアミノ酸合成に成功した。

　生物の重要な構成要素であるアミノ酸は、機能性材料として飼料添加物や風味増強剤、医療品などに利用されることも多い。

　現在、アミノ酸を生成する手法としては、発酵法や科学的合成が用いられる。しかし、前者は微生物の培養に大量のエネルギーが必要なのに加えて、分離や精製などの工程が複雑、後者は生成工程のなかで生物に有害な物質を使用するため食品や医療品の製造には不向きといった問題があった。

　今回研究グループでは、木質バイオマスから抽出できる有機酸「α-ケト酸」と含窒素化合物を、水から得られた水素と電力を使って高選択的に反応させることで、アミノ酸の合成に成功した。

電力からアミノ酸への変換効率を表すファラデー効率

　合成に成功したのは、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、フェニルアラニンおよびチロシンの7種類。うち、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種類については、電気エネルギーを用いたアミノ酸合成の世界初の成功例となる。

フロー型アミノ酸合成電気化学セルの構成

　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成功した。こちらも世界初で、電極触媒として酸化チタン(TiO2)を採用する。従来の鉛や水銀、白金などを用いたものと比べて、より安全で安価な合成法となる。

　同グループでは、経済的で環境負荷の低い新たなファインケミカルの製造法として応用できる可能性があるとしている。