2017 Fiscal Year Research-status Report
木材の腐朽過程をミミックした機能性リグニン分解化合物の高効率生成と高機能化
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17K08166
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
三亀 啓吾 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70571701)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 伸 青森県立保健大学, 健康科学部, 教授 (40310099)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | リグニン / 酸化分解 / 木材腐朽菌 / UV吸収 / 生理活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リグニンは複雑な高分子構造のため化学的分解が困難であり、化学原料としてほとんど未利用である。しかし、自然界では、微生物分解によりタンパク質や金属イオンの吸着能を持つ。研究代表者らは、これまで化学的分解手法で木粉から高い抗酸化活性や長波長UV 吸収能を有するリグニン2量体を単離してきたが、それらの収率は低い。本研究では、木材腐朽菌前処理後、化学的酸化分解処理することで、自然界のリグニン分解をmimicし、抗酸化活性などを持つ機能性リグニン分解物の高効率生成手法を構築し、得られた物質の構造特性や生理活性を調べ、リグニンの高機能化に取り組むことを目的としている。
本年度の研究実施計画は、木粉および竹粉培地での木材腐朽菌の培養と構成成分の分解挙動解析であった。そこで、フェノール酸化活性が高い菌株を竹粉培地にて培養した。約3ヶ月培養後、培地を回収し、成分分析試料とした。これらの白色腐朽菌処理竹粉試料の抽出物量、リグニン量の定量、相分離系変換処理によるリグノフェノールへの変換と水層に分離される炭水化物の中性糖組成分析を行った。また、白色腐朽菌処理竹粉試料のアルカリ酸化銅分解を行い、PDA-GPC分析と低分子画分のLC/MS分析を行った。これらの分析により、長波長UV吸収二量体化合物精製における白色腐朽菌前処理効果を調べた。シイタケ、キクラゲ培養前後の竹粉培地のアルカリ酸化銅分解を行い、バニリンやシリンガアルデヒドなどのモノマーと長波長UV吸収2量体を含む低分子画分のPDA-GPC分析を行った結果、培養後培地からのリグニン分解物中の長波長UV吸収2量体含有率が増加した。この結果は、従来の広葉樹木粉をアルカリ酸化銅分解した時と比較し、長波長UV吸収2量体含有率は2.2倍となり、白色腐朽菌の前処理により機能性リグニン分解物の生成効率が上がることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の研究実施計画は、木粉および竹粉培地での木材腐朽菌の培養と構成成分の分解挙動解析であったが、培養スケジュールの遅れと培養期間が長くなってしまったことから、今年度は、シイタケおよびキクラゲ(2種)を培養した竹粉培地の成分分析のみとなった。これらの白色腐朽菌処理竹粉試料のアルコール-ベンゼン抽出物量、リグニン量の定量、相分離系変換処理によるリグノフェノール（LP）への変換と水層に分離される炭水化物の中性糖組成分析を行い、一般的に見られるリグニン含有率の低下が確認された。相分離処理を用いた解析で、リグニンあたりのLP収率が高くなった。相分離処理ではLP精製過程で低分子区分は除去されることから、白色腐朽菌により低分子区分の分解が進行していることが確認された。また、中性糖組成は、培養前と比べキシロース量が低下し、ヘミセルロースの分解が確認された。
次年度の検討予定であったが、シイタケ、キクラゲ培養前後の竹粉培地のアルカリ酸化銅分解を行い、バニリンやシリンガアルデヒドなどのモノマーと長波長UV吸収2量体を含む低分子画分のLC/MS分析とPDA-GPC分析を行った結果、LC/MS分析では、アセトバニロンが培養前よりも増える傾向が見られた。PDA-GPC分析では、培養後培地からのリグニン分解物中の320nm以上の長波長UV吸収を有する2量体化合物の含有率が増加することが確認された。本研究の目的物質である長波長UV吸収2量体の効率生産に白色腐朽菌前処理が極めて効果的であることが確認され、次年度以降の研究計画が予定通り進めることが可能であることが確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、初年度、白色腐朽菌前処理試料の種類も少なく、成分解析もまだもう少し必要であるため、引き続き、白色腐朽菌前処理と成分分析を進め、酸化分解による長波長UV吸収リグニン分解物の高効率生成条件の確立し、その後、大量生産を行う。そして、分解物から、長波長UV吸収リグニン分解物を単離し、構造解析を行う。
構造解析と平行し、リグニン分解物の抗酸化活性試験を行い、生理活性リグニン分解物の広報物質の選定を行う。そして、研究分担者である青森県立保健大学 佐藤伸教授に動物実験による生理活性試験を行っていただく。そして、タンパク質および金属吸着能の測定などのリグニン分解物の機能性試験を行う。これらの機能評価により、高い生理活性を有する構造特性を持つ高機能性リグニン分解物の高効率誘導方法を確立し、リグニン由来生理活性物質などの高付加価値物質の用途へつなげる。
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| Causes of Carryover |
初年度に木粉試料粉砕機の購入予定であったが、これまでの修理不可といわれていた旧型粉砕機がメーカーサービスによりもう少し利用できることが確認され、一方で、リグニン分解物の解析に必要なLC/MSの修理が必要となり、修理費に使用したが、粉砕機購入費よりも少額であったため。粉砕機に関しては、使用不可となった時に購入を再検討する。
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Research Products
(1 results)
