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ルーメン膜バイオリアクターを用いた作物残渣消化からの揮発性脂肪酸の導出。実現可能性の研究
Derivation of volatile fatty acid from crop residues digestion using a rumen membrane bioreactor: A feasibility study.
PMID: 32502890 DOI: 10.1016/j.biortech.2020.123571.
抄録
本研究では、作物残渣（リグノセルロース系バイオマス）から揮発性脂肪酸（VFA）を生産するための新しいルーメン膜バイオリアクター（ルーメンMBR）の実現可能性を評価しています。ルーメンMBRは、反芻動物の消化システムを模倣することにより、揮発性脂肪酸生産のための持続可能なルートを提供することができる。ルーメン液を限外ろ過（UF）膜と結合したリアクターに接種し、トウモロコシサイレージと濃縮飼料を 60:40%(w/w)で給餌した。連続的なVFA生産は、1日平均438mg VFA/g基質の収量で達成された。最も豊富なVFAは酢酸(40〜80%)とプロピオン酸(10〜40%)であった。生産されたVFAの大部分（73±15％）はUF膜を介して移動した。インビボ環境からインビトロ環境への移行時およびリアクター運転中に支配的なルーメン微生物のシフトが観察されたが、安定したVFAの収量は35日間維持され、生存可能なルーメンMBRの最初の概念実証を提供した。
This study evaluates the feasibility of a novel rumen membrane bioreactor (rumen MBR) to produce volatile fatty acids (VFA) from crop residues (i.e. lignocellulosic biomass). Rumen MBR can provide a sustainable route for VFA production by mimicking the digestive system of ruminant animals. Rumen fluid was inoculated in a reactor coupled with ultrafiltration (UF) membrane and fed with maize silage and concentrate feed at 60:40% (w/w). Continuous VFA production was achieved at an average daily yield of 438 mg VFA/g substrate. The most abundant VFA were acetic (40-80%) and propionic (10-40%) acids. The majority (73 ± 15%) of produced VFA was transferred through the UF membrane. Shifts in dominant rumen microbes were observed upon the transition from in vivo to in vitro environment and during reactor operation, however, stable VFA yield was maintained for 35 days, providing the first proof-of-concept of a viable rumen MBR.
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