2013 Fiscal Year Annual Research Report
嫌気微生物の脱塩素活性を高める固体電子メディエータの化学構造と活性化機構の解明
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23310055
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
片山 新太 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (60185808)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 大典 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 研究員 (10591076)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | ヒューミン / 固体電子メディエータ / ペンタクロロフェノール / 四臭化ビスフェノールA / 嫌気脱ハロゲン反応 / 細胞外電子伝達系 |
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| Research Abstract |
土壌・底質に分布する腐植物質の内で酸にもアルカリにも不溶の固体腐植ヒューミンが、ペンタクロロフェノールに加えて四臭化ビスフェノールAの脱ハロゲン反応にも電子伝達を担う固体電子メディエータとして働く事を明らかにした。ヒューミンの酸化還元中心の電位をサイクリックボルタンメトリによって測定し、基質となるギ酸と最終電子受容体であるペンタクロロフェノールの中間の酸化還元電位を持つことを明らかにした。固体腐植ヒューミンは、まず微生物還元を受けて還元型ヒューミンが脱ハロゲン微生物に必要な電子を供給していることを明らかにした。そこで、水素イオン透過膜で区切った2槽培養系を作製し、３電極系ポテンシオスタットで定電位嫌気培養システムを構築した。作用電極上にヒューミンを固定化して-300mVから-500mVに設定して電気化学的に固体腐植ヒューミンを還元してペンタクロロフェノールの脱塩素微生物の培養を行ったところ、脱塩素反応が促進された。ヒューミン上に増殖する微生物解析から、脱塩素菌がDehalobacter属細菌であり、電気培養時には脱塩素に必要な電子の大部分を電極から受け取り、系に加えていたギ酸は、その殆どが炭素源として使われていることが示唆された。ヒューミンを培養液中に分散しても、電極に固定化しても、脱塩素菌の殆どはヒューミン上に付着して増殖することから、細胞外電子の授受のためには付着していることが必要であることが明らかになった。メカニズムの研究の中で開発したヒューミン電極を用いる電気培養系は、環境修復技術において有機物を加える代わりに電気を用いることが可能であることを示唆しており、基礎研究として有用な知見がえられただけでなく技術開発にも役立つ知見を提供するものである。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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