2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of Artificial Enzymes for Biomass Varolization based on Metalated Peptide
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21K05053
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| Research Institution | Teikyo University of Science & Technology |
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Principal Investigator |
高谷 光 帝京科学大学, 生命環境学部, 教授 (50304035)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 未利用バイオマス / 木質バイオマス / セルロース / リグニン / ペプチド / マイクロ波 / ボールミル / メカノケミカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
未活用バイオマスの循環資源化を目的として，リグニン/セルロース認識能を有する低分子量のペプチド人工酵素を開発し，バイオマス由来のリグニン/セルロースの直截的かつ選択的分子変換による有用化成品生産法の開発を目的とした研究を行った。具体的には，１）リグニン・多糖類・蛋白質・脂質が混在する高密度な分子夾雑系において，リグニン/セルロースに特異結合する5～15残基程度の基質認識ペプチドと触媒機能を有するペプチドの探索・発見，２）認識ペプチドと触媒分子を結合した低分子量ペプチド人工酵素の創出，３）植物バイオマスの循環資源化を目的とする，リグニン/セルロースの選択的分解・変換法の開発および有用芳香族分子・機能性セルロース等を与える新しい分子変換法である。
令和４年度では，前年度に引き続き，リグニン/セルロース源として未活用バイオマスであるリグニン（クラフトリグニン，アルカリリグニン，改質リグニン（森林総研，山田竜彦拠点長提供），稲藁などの農業廃棄物，廃棄木材等を基質とする分解・変換法について基礎検討を行った。その結果，廃棄建材などの木材廃棄物や稲わらなどの農業廃棄物を原料として，適当な触媒と混合した後にマイクロ波反応やボールミル装置によるメカノケミカル反応を行うことによって，通常加熱では得られない有用芳香族や置換セルロース化合物が得られることを見出した。特にリグニン/セルロースのボールミル反応では，セルロースーリグニンの分離およびナノ化という材料レベルの形態変換から，官能基の変換や化学結合の切断を伴う分解が進行し，アセチル化あるいはエステル化されたリグニンやセルロース誘導体がワンポットで得られることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
令和４年度に異動のため研究拠点が京都大学化学研究所より，現職の帝京科学大学生命環境学部に変更となり，新たな研究環境の立上げ等に時間がかかり，研究の進捗に影響が出た。メカノケミカルおよびマイクロ波を用いる素反応検討に注力した研究を行い，ある程度の結果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和４年度ではマイクロ波およびボールミルを用いるメカノケミカル反応の基礎検討に注力した。その結果，バイオマスの分解・変換に極めて効果的であることを見出し，木粉等からのリグニン/セルロースの分離とリグニン/セルロースのナノ化，オリゴリグニン/オリゴセルロースの変換/分解反応をワンポットで行うことが可能であることを明らかにした。令和５年度には，これらのマイクロ波/ボールミル反応技術とリグニン/セルロース認識ペプチドおよび新規に合成した触媒を組み合わせて，より高選択的・高活性なバイオマス分解・変換反応の開発に取り組みたい。
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[Book] 触媒総合事典2023
Author(s)
触媒学会（編）
Total Pages
548
Publisher
朝倉書店
ISBN
978-4-254-25274-3
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