2022 Fiscal Year Research-status Report
土壌中における機能を模倣した生理活性発現に適したリグニンの分子設計
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20K06160
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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)
向井 友花 神奈川県立保健福祉大学, 保健福祉学部, 教授 (60331211)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | リグニン / フェルラ酸 / 米糠 / キノコ廃菌床 / 酸化分解 / 生理活性 / 酒米 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで自然界におけるリグニン酸化分解による機能化を模倣し，木材腐朽菌処理後，金属酸化物による化学的処理で長波長UV吸収リグニンオリゴマーの生成効率化に成功し，動物培養細胞を用いた試験で生理活性を確認している。本研究では更なる機能化とリグニン構造と生理活性の相関解明に向け，二つのアプローチに取組んでいる。①米糠をキノコ培地に添加し，フェノール酸化酵素によりリグニンにフェルラ酸を結合させ高い生理活性を有するリグニン酸化分解物を生産。②化学的酸化分解時にアルカリ酸化分解物の再縮合の制御や多価フェノールの選択的グラフティングにより抗酸化活性やタンパク質吸着性の向上を図る。これらによりリグニンの高付加価値化を達成することを目的としている。
研究実施計画一つ目は，「キノコ培地組成の適性化による生物的リグニンの酸化分解」であった。培地に用いる日本酒の精米残渣は，新型コロナ感染症の影響で入手が遅れ，一昨年12月にようやく入手することができ，今年度フェルラ酸含量などの確認を行った。フェルラ酸添加培地に関しては，昨年添加方法を改良し，高フェルラ酸添加シラカバ培地でシイタケの培養を行ったところ、酸化銅分解による共役系リグニンオリゴマーの収量が下がるというこれまでの傾向と異なる結果となり、再検討を開始している。
研究実施計画二つ目は，「生理活性発現に適した分子設計リグニンの化学的酸化分解」であった。木粉のアルカリ酸化銅分解においては，アセトン添加系で高収率で得られるデヒドロジンゲロン及びそのシリンギル型の動物培養細胞を用いた生理活性試験において、酸化酵素抑制効果などが確認された。また、酸化銅の代わりにニトロベンゼンを使用したところ、デヒドロジンゲロンとバニリンが縮合したクルクミン類似化合物の生成率が上昇することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
①「キノコ培地組成の適性化による生物的リグニンの酸化分解」
新型コロナ感染症の影響で入手できていなかった培地原料に用いる日本酒の精米残渣が一昨年12月に入手でき，フェルラ酸含量を確認した。これにより培地条件を決定し、キノコ生産の適性を協力研究機関に依頼した。コシヒカリ米糠とフェルラ酸添加した培地においてはフェルラ酸を8倍量添加まで作成し培養した。培養後酸化銅分解を行った結果、長波長UV吸収リグニン分解物生成量が減少するというこれまでと逆の結果となり、米糠添加系でも減少し、培地組成とキノコの菌種を変え再検討を開始している。
②「生理活性発現に適した分子設計リグニンの化学的酸化分解」
木粉のアルカリ酸化銅分解におけるアセトン添加と反応条件制御によりデヒドロジンゲロンとそのシリンギル型の効率生産を達成しており、触媒をニトロベンゼンに変更したところ、より長波長λmax=370nmのUV吸収を示すクルクミン類似リグニン分解物の生成量の増加が確認された。また，相分離系変換法を用いてレゾルシノールを導入したリグノレゾルシノールのアルカリ隣接基関与反応により、γ位の脱離効果によると考えられる長共役系化合物の生成が確認された。
③「リグニン分解物の生理活性試験」
レゾルシノール導入リグニンアルカリ分解物は、酸化銅を加えないアルカリ処理のみで高い抗酸化活性を示した。また、シリンギルタイプデヒドロジンゲロンは、動物培養細胞でも酸化酵素抑制活性を示し、製造方法ともに特許出願した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度終了予定であったが、新型コロナ感染症の影響により日本酒製造時の精米度の異なる米糠の入手が2年目の12月にようやく入手することができた。フェルラ酸顔料の確認は行えたので、今後は，炭水化物量を測定し，木材腐朽菌による酸化分解とフェルラ酸カップリング効果の確認を進めるとともに，研究協力者である新潟県森林研究所とキノコ会社に依頼し，キノコ生産における効果も確認していく。
また，リグニン分解物に関しては、高い生理活性を示すことが確認されたことから、構造との関係などを引き続き検討し、高付加価値用途を目指す。
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| Causes of Carryover |
本研究課題開始当時より新型コロナウイルスの拡大により、大学外の企業や研究機関との交流が制限され、特に飲料食品系企業においても関係者以外の立ち入りが困難であった。
このため本研究課題に必要な酒米米糠試料の入手ができなかった。
この原料を用いない研究は遂行できていたが、米ぬかを用いた実験は行うことができず、研究スケジュールが遅れ、次年度に実施するため。
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