カオリナイトの溶解速度に及ぼすタンパク質の影響の定量評価

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26400519
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 河野 元治 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (80224814)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: カオリナイト / 溶解速度 / 有機分子 / タンパク質 / アミノ酸

Outline of Annual Research Achievements

地球表層環境での鉱物の溶解過程では、生物起源の種々の有機分子が溶解反応の素反応に関与することで鉱物の溶解速度を増大させることが知られている。これまでのカオリナイトを用いたバッチ式溶解実験から、タンパク質及びアミノ酸との反応によるカオリナイトの溶解速度の増大が確認されている。しかしながら，これらの有機分子による影響の定量的な評価や反応機構の詳細は明らかではない。そこで、本年度はタンパク質（BSA)とアミノ酸（Asp、Ala、Arg）を含む溶液中での溶解実験を行い、これらの有機分子によるカオリナイトの溶解速度に及ぼす影響の評価を行った。今回のBSAを用いた実験では、初期pH6.0、5.0、4.0、NaCl濃度 1.0mM、BSA濃度 0.01、0.02、0.05、0.10 mg/mlの１２種類の反応系を設定して溶解実験を行った。また、アミノ酸を用いた実験では、0.1 mM 濃度のAsp、Ala、Argを使用し、NaCl濃度 1.0mM、各アミノ酸について初期pHを6.0、5.0、4.0、3.0に設定した４種類、計１２種類の反応系を準備して実験を行った。実験の結果、BSA系での反応では無機反応系と比較して、カオリナイトの溶解速度の明らかな増大が認められた。溶解速度の増大率はBSA濃度および溶液pHと正の相関を示し、BSA濃度1.0m g/mlで最大2.0倍（反応pH7.2）、1.6倍（反応pH6.1）、1.2倍（反応pH4.0）の速度増大が確認された。一方、アミノ酸を用いた実験では、Asp > Ala > Argの順に溶解速度増大への影響が認められ、溶液pHに対する正の相関も確認された。最も大きな増大作用が認められたAspでは、最大2.5倍（反応pH6.5）および1.4倍（反応pH3.0）の速度増大が確認された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

タンパク質およびアミノ酸系での実験はほぼ終了し、これらの有機分子の作用によるカオリナイトの溶解速度を測定することができた。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、カオリナイトへの各アミノ酸（Asp、Ala、Arg）の吸着実験によるカオリナイトとアミノ酸の反応性の定量評価と酸塩基滴定によるカオリナイト表面電荷の溶液pHに対する変化の測定を行う。これらのデータを基にカオリナイトの溶解速度に及ぼすタンパク質およびアミノ酸の影響の反応機構の検討を実施する。