2021 Fiscal Year Annual Research Report
Prediction of glucomannan contents by microscopic infrared spectroscopy for better saccharification
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19K06167
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
堀川 祥生 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (90637711)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 赤外分光法 / ヘミセルロース / グルコマンナン / 細胞壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
針葉樹材のヘミセルロースはグルマンナンが主たる成分であり、その含有量は化学分析によって評価されてきた。しかし、試料の前処理には時間や労力を消耗する。さらに分析のために高価な装置と長い測定時間を要する。以上の背景から、本研究では赤外分光分析によるマンナンの簡便且つ迅速な評価法の確立を目的とした。本年度は顕微赤外分光法によるスペクトルデータとグルコマンナンの局在データの相関分析に取り組んだ。非特異的な吸着を抑制するためのブロッキング処理を行った後、一次抗体としてグルコマンナンを認識するモノクローナル抗体を作用させた。これに蛍光標識した二次抗体を反応させプレパラートを作成し、共焦点レーザー顕微鏡観察を行った。マンノース量が異なる木材試料から得られた画像データを同じ試料について顕微赤外システムから取得したスペクトルと関係解析をしたところ、一定の精度ではあるが相関性が認められた。次に化学前処理した木材を市販セルラーゼで加水分解したところ、糖化阻害を引き起こした。残渣を赤外分光分析に供したところマンナンが検出されたため、アルカリ煮沸処理によってこれを取り除いた。その結果、糖化能が大幅に改善された。またマンナンがセルロースの構造形成に及ぼす影響を調べるため、マンノースの吸着量と結晶性・結晶形の関係性について調べた。吸着量に関しては本研究で確立した赤外分光分析による検量モデルを用いた。その結果、マンナンの吸着に伴いバクテリアセルロースの結晶性は著しく低下した。また結晶形において三斜晶の割合が減少したが、ある一定の値で頭打ちすることを見出した。これらの結果は従来の化学分析では困難であった微小領域から成分情報が得られる顕微赤外分光システムを駆使した成果である。
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