1996 Fiscal Year Annual Research Report
有用植物色素成分の大量生産および高選択的変換・分離に関する工学的基礎の構築
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07405057
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
東稔 節治 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (40029418)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
紀ノ岡 正博 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (40234314)
正脇 輝之 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (10209421)
田谷 正仁 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (60144127)
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| Keywords | 植物色素 / ベタシアニン / アントラキノン / 植物毛状根 / 浸透圧 / 溶媒抽出 / セイヨウアカネ / レッドビ-ト |
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| Research Abstract |
本申請課題では,植物由来の代表的かつ有用な色素として,アントラキノン系およびベタシアニン系色素を取り上げ,これらの色素を生産する植物細胞として,セイヨウアカネ毛状根,レッドビ-ト毛状根等を用いた.色素生産の効率化および高選択的変換の達成を目的とし,本年度は,以下のような結果を得た.
1.レッドビ-ト毛状根のベタシアニン系色素含有量は,単通カラムリアクター内の培養において,細胞内リン濃度,培地の液空塔速度,空隙率に大きく存在することを明かとした.さらに,毛状根長さ方向に沿った色素含量変化や細胞内リン濃度の効果を考慮した毛状根の色素生産速度式を導出し,ファーメンターを用いた毛状根培養における色素生産過程を速度論的に表現した.
2.セイヨウアカネ毛状根の増殖およびアントラキノン系有用色素アリザリンの配糖体生産に及ぼす培地浸透圧の影響を検討した.通常の液体培地で培養した場合,毛状根は活発に増殖するが,色素はあまり生産されない.また,培地中の浸透圧を増加させるためマンニトールを添加して培養を行うと,逆に増殖は阻害されるが,色素生産量が増加することが分った.これらの知見をもとに,培地中の浸透圧を制御した二段階反復培養により,効率的な色素生産が可能であることを示した.
3.セイヨウアカネ毛状根に含まれるアントラキノン系色素配糖体に対し,特異的に加水分解する酵素の検索と選定を行ったところ,Trichoderma viride由来のメイセラーゼが高い活性を示し,かつ熱安定性に優れていることが分かった.また,有機溶媒による生成物の選択的抽出操作を組み込んだ回分反応系にて,酵素変換を行うことにより,酵素反応の際に生じる生成物阻害を軽減できることを明らかとした.さらに,酵素反応速度が,生成部阻害を考慮したMichaelis-Menten式により表現し,連続生産のための流通操作における転化率と滞留時間の関係を良く説明することができた.
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[Publications] Masahiro Kino-oka: "Extracellular Production of Pigment from Red Beet Hairy Roots Accompanied by Oxygen Starvation" J.Chem.Eng.Japan. 29. 488-493 (1996)
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[Publications] 正脇輝之: "回分反応におけるセイヨウアカネ由来のアントラキノン色素の酵素変換と生成物抽出" 化学工学論文集. 22. 891-897 (1996)
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[Publications] Teruyuki Masawaki: "Selective Solvent Extraction of Ruberyhric Acid from Madder Roots and Subsequent Hydrolysis with β-Glucosidase" J.Ferment.Bioeng.81. 567-569 (1996)
