2019 Fiscal Year Annual Research Report
Structure of xylan prepared by hydrothermal and ionic liquid treatment and its enzymatic degradation behavior
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17K07874
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
水野 正浩 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (60432168)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 植物細胞壁 / イオン液体 / キシラン / リグニン / キシラナーゼ / アセチルキシランエステラーゼ / α-グルクロニダーゼ / 4-O-メチルグルクロニルエステラーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、植物細胞壁内に含まれるキシラン構造の多様性に着目し、天然構造を維持したキシラン画分を調製することで、実バイオマスに対する酵素の正確な反応特性を解析し、キシラン成分の利用拡大に向けた基礎的知見を得ることを目的とした。
前年度までに、イオン液体を抽出溶媒に用いることで、草本（エリアンサス）及び木質（ナラ）の乾燥粉末からキシラン及びリグニンを含む画分を調製することが可能であることを実証してきた。また、フーリエ変換赤外分光光度計とサイズ排除クロマトグラフィーを用いた構造解析、酸分解による組成分析などから、従来のアルカリ抽出法では脱離してしまうエステル結合が分解されないまま残存していることを明らかした。このエステル結合には、キシラン主鎖に修飾されるアセチル基だけでなく、草本であればアラビノース残基に修飾されるフェルラ酸やクマル酸、そして、木質であれば4-O-メチルグルクロン酸残基に修飾されるリグニンも含まれており、イオン液体はリグニンとキシランとの複合体 (lignin-carbohydrate complex) を抽出可能でることが示された。最終年度では、新たに取得したα-グルクロニダーゼを加えた4つのモノコンポーネント酵素を、イオン液体処理で得られた天然型キシラン画分に作用させ、酵素の分解性を評価した。キシラン分解酵素の活性は、アルカリ抽出方で得たキシランと比べて、天然型キシランに対して著しく低い結果となった。このことは、基質中に含まれる修飾基やリグニンが酵素分解の抵抗因子として作用していることを示唆するものであり、こうした抵抗因子を取り除く酵素の存在が重要であることが明らかとなった。今後は、LCC構造の微細構造と酵素間の相乗効果を明らかにすることで、酵素による植物細胞壁成分の利用拡大につなげられるものと考える。
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Research Products
(8 results)
