2018 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 |
リグニンは複雑な構造のため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生理活性を発現している。これまで木粉の酸化銅分解物から長波長UV 吸収能を有するリグニン2量体を単離してきた。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を目的としている。
本年度の研究実施計画は、木材腐朽菌処理木粉および竹粉の酸化分解と分解物の機能性試験であった。昨年度、白色腐朽菌前処理竹粉をアルカリ酸化銅分解行い、PDA-GPC分析の結果、長波長UV吸収2量体の生成量が2倍以上増加した。そこで、白色腐朽菌処理竹粉の酸化銅分解条件を検討した結果、酸化銅の種類やオイルバスからマイクロ波加熱処理に変更することにより、さらに効率的に長波長UV吸収リグニン分解物が得られた。これらの分解物をLC/MS分析したところ、過去にブナ木粉の酸化銅分解物から単離した化合物全てではなかったが、vanillileなどの2量体分解物が確認された。
本来なら白色腐朽菌処理竹粉の酸化銅分解物2量体画分を用いて生理活性試験を行うことが望ましいが、現段階では大量合成が困難であったため、代わりに相分離変換法により得られるリグノフェノール(LP)のアルカリ酸化銅分解物はオリゴマー画分の収率が高いので、これを用い肥満マウスを用いた動物実験を行った。LPアルカリ酸化銅分解物のオリゴマー画分は収率が高く、カテキンレベルの抗酸化活性を示し、来年度実施する動物実験の参考データと十分なりうると考えられる。肥満マウスに投与した結果、腎臓の炎症抑制などの効果が見られた。来年度は、白色腐朽菌処理竹粉のアルカリ酸化銅分解物を用いて様々な生理活性試験を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
昨年度、腐朽菌処理竹粉の構成成分分析を行い、糖収率など大きな変化は見られなかった。菌糸は十分に蔓延し、リグニン分解挙動も異なることから、成分の変化は起こっていると思われたので、低分子分解物水洗除去した。抽出液は濃い褐色を呈し低分子分解物が除去されていると思われた。水洗試料のリグニン定量、相分離系変換処理による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った。リグニン量は白色腐朽菌処理竹粉が1.5-2％高く、LP収率はさらに5％高くなった。糖組成分析の結果も白色腐朽菌処理竹粉のほうが糖収率は高く、ヘミセルロース含有率も高い値であった。これらの結果から、栄養補助剤として培地に添加した米糠のデンプンが優先的に消費されたことと低分子分解物が洗浄により除去され残渣中の高分子リグニンと炭水化物の比率が高くなったことが考えられた。
昨年度、腐朽菌処理竹粉の酸化銅分解を行った結果、の長波長UV吸収2量体化合物が増加することが確認され、今年度は、分解条件を検討した結果、酸化銅の種類を変えること、そして、オイルバスからマイクロ波加熱処理に変更することでVanillileなどの長波長UV吸収2量体画分の増加が確認され、今後、研究計画に沿って白色腐朽菌処理竹粉のアルカリ酸化銅分解物オリゴマーを用い、抗酸化活性や酵素活性阻害効果などだけでなく動物実験も含めた生理活性試験を進めて行く予定である。しかし、動物実験を行うには試料量が少ないため、今年度は、研究代表者らが行っているLPアルカリ酸化銅分解物ではオリゴマー画分が高収率で得られ、カテキン相当の抗酸化活性を有していることから、この試料を用いて高脂肪食投与マウスに投与し、内臓疾患への影響を調べた。結果、腎障害を軽減する可能性が示唆された。LP酸化分解物を用いた動物実験の実施により次年度の生理活性試験を効率よく進めることが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの実験により、きのこ廃菌床をアルカリ酸化分解することにより、効率よく長波長UV吸収リグニン分解物がえられることが確認され、LPを用いたリグニンアルカリ酸化分解物オリゴマー画分の動物実験により、腎障害抑制効果が確認され、きのこ廃菌床アルカリ酸化分解物の高い生活性が期待される。今後、白色腐朽菌処理竹粉アルカリ酸化分解物の構造解析を行い、生理活性との関係を調べ、アルカリ酸化分解物を大量合成し、抗酸化活性や美白効果に寄与するチロシナーゼ阻害活性などの生理活性を調べるとともに、LPアルカリ酸化分解物の動物実験を参考に、そして、研究分担者である青森県立保健大学 佐藤伸教授に動物を用いた成人病などに対する生理活性効果を検討していただく。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 |
初年度購入予定の木粉試料粉砕機旧型粉砕機がまだ使用可能であり、購入を見送り、今年度、修理不可となったGC/MSの代替として中古GC/MS購入したが、ターボポンプやイオン源などの交換が必要となっており、そのメンテナンス費用と今後の生理活性試験で使用する吸光度計のPCソフトの更新などを行う予定である。
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Research Products
(4 results)
