2014 Fiscal Year Research-status Report
バイオマスの酵素糖化抵抗性に対するリグニンの寄与の包括的理解
| Project/Area Number |
25850232
|
|---|
| Research Institution | Mie University |
|---|
Principal Investigator |
野中 寛 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (90422881)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | セルラーゼ / リグニン / 酵素吸着 / 酵素リサイクル / 元素分析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
リグノセルロースの酵素糖化は糖を生産する重要な技術である。しかし糖化に用いられるセルラーゼはいまだ高価であり，使用量の減少やリサイクル利用が求められる。セルラーゼのリサイクルを検討する上で，酵素糖化液中に残存するフリーなセルラーゼ量，または，固体残渣への吸着により回収不可能となるセルラーゼ量の経時変化の理解が重要である。
今年度は，昨年度に引き続き蒸気爆砕ユーカリを試料としてセルラーゼを添加し，10分～16時間酵素糖化を行い，基質へのセルラーゼ吸着挙動の解釈を試みた。残渣のセルラーゼ吸着量は，初期で最大となり，酵素糖化が進行するとともに吸着量が減少した。この挙動はアビセルにリグニン粉末を混合したときと類似しており，蒸気爆砕試料では，セルラーゼ投入後，セルロースおよびリグニンへ飽和吸着量に達するまで一斉に吸着し，セルロース吸着セルラーゼがセルロース分解とともに液中に遊離することが推測された。横軸に残渣中の多糖重量，縦軸に吸着セルラーゼ重量をとり，近似曲線を外挿することによって，基質中リグニンのセルラーゼ吸着容量を推定する手法を提案し，51FPU/dry-gのセルラーゼを添加した実験系では，投入セルラーゼ量の約3割がリグニンに吸着し，回収困難となることが推定された点について，論文発表を行った。
一方，糖化液中のセルラーゼの定量には，一般的にBradford法などの比色定量法が用いられるが，夾雑物の影響などを受けやすく，またセルラーゼタンパク質は発色が弱く，安定性に乏しい。タンパク質データベースより，T. reeseiのセルラーゼタンパク質を網羅的に検索し，窒素含有量は16.5%周辺であることを見出し，糖化残渣，糖化液中の窒素量を測定することにより，より精度高くタンパク質の挙動を追跡できる手法を開発し，論文発表を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
複数の基質を用いて，酵素糖化中の酵素吸着をモニタリングして，前処理の違いによるセルラーゼ－リグニンの吸着特性を検証する予定となっている。平成26年度は精度の高いモニタリング手法開発に注力した結果として，現時点で蒸気爆砕ユーカリのみを試料としている点でやや遅れている。確立した手法を他の基質に適用すればよいので，平成27年度に十分追いつくことが可能である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度前半は，引き続き酵素吸着量のモニタリング手法の開発を続けるとともに，酵素糖化中に生じる芳香族系化合物とセルラーゼタンパク質の結合や沈殿現象について検証を行っていく。平成27年度後半には，異なる基質の酵素糖化実験へと水平展開し，基質の違い，すなわちリグノセルロースの前処理の違いによる吸着特性の違い，リグノセルロース前処理に伴うリグニンの構造変換との関係性の検証を進めていく。
|
| Causes of Carryover |
平成26年度成果を，2015年6月の国際会議で発表するため，その旅費，宿泊費等に充当するため。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2015年6月の国際会議における研究成果発表の旅費，宿泊費等に充当する。
|
