カプロン酸発酵

カプロン酸発酵は、さまざまな細菌がさまざまな有機基質を利用してカプロン酸（ヘキサン酸）やその他の有用な副産物を生成するために使用する代謝プロセスです。 ^{[ 1 ]}カプロン酸は、食品産業では香料添加物として、化学工業では原料として、医薬品産業では抗菌剤として、その他多くの用途で有用な化合物です。^{[ 2 ]}このプロセスはさまざまな細菌種によって使用されますが、^{[ 3 ]}カプロン酸発酵を代謝プロセスで利用する最も一般的な種はClostridium kluyveriです。^{[ 4 ]}この種は、他の種と同様に、さまざまな基質を分解してエネルギー生産、廃棄物処理、さまざまな環境での生存能力の向上を図るためにカプロン酸発酵を利用します。

特定の細菌種は、炭水化物（グルコースなど）をカプロン酸（ヘキサン酸）という6炭素脂肪酸に変換する。

この発酵過程全体を通して、細菌はグルコースなどの炭水化物を嫌気的に分解し、一連の生化学反応を経てカプロン酸を生成します。さらに、カプロン酸を生成するには、エタノールと酢酸の鎖伸長も必要です。エタノールは多くの細菌種にとって毒性があるため、カプロン酸の生成を確実にするために、この過程におけるエタノールのバランスをかなり取る必要があります。研究によると、エタノール/酢酸の比率が7:3を超えると追加の電子供与体は必要なく、10:1の比率では8.42g/Lのカプロン酸が生成されました。水素ガス、二酸化炭素、場合によっては酪酸や酢酸などの副産物も生成されます。^{[ 4 ]}カプロン酸が主生成物であるため、カプロン酸発酵と呼ばれます。

カプロン酸は直鎖飽和脂肪酸で、さまざまな分野で利用されています。これらの分野には、エステルによる人工香料などがあります。この酸は、動物のさまざまな脂肪や油に含まれています。カプロン酸は香料としてだけでなく、さまざまな医療用途にも使用できます。^{[ 10 ]}カプロン酸は農業で広く使用されており、抗生物質や潤滑剤としても使用できます。最近の研究では、カプロン酸を有機廃棄物の発酵に使用できるという考えが提案されています。有機廃棄物は、毎年発生する廃棄物全体の46%を占めていることを考慮すると。^{[ 6 ]}

COVID-19パンデミックの後、カプロン酸などの中鎖カルボン酸の国際市場が出現しました。この市場は2030年までに3億5880万米ドルに成長すると推定されています。^{[ 11 ]}カプロン酸はMCCA（中鎖カルボン酸）であり、化粧品、溶剤、燃料、動物飼料中の抗生物質成長促進剤の代替品など、さまざまな用途があります。^{[ 8 ]}このような楽観的な市場成長が予測されているため、カプロン酸の合成に関する研究が増加し、新しい方法が検討されています。検討されている方法の1つは、微生物培養によるカプロン酸発酵です。^{[ 8 ]}