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木質バイオマスの酵素糖化のボトルネックとなるキシランの構造と性状に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H04949
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 木質科学
研究機関東京大学

研究代表者

鮫島 正浩  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30162530)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード木質バイオマス / セルロース / ヘミセルロース / キシラン / リグニン / 酵素糖化
研究成果の概要

6種の広葉樹材由来のアンモニア処理バイオマス対して酵素糖化を行ったところ、シラカンバではセルロースの表面に存在する易酵素分解性キシラン量が多く、逆に、アカシア、ユーカリでは易分解性キシラン量が低く、セルロースと複合体化されたと思われる難分解性のキシランが多いことが示唆された。また、シラカンバ由来の易酵素分解性キシランにおいては、他樹種の場合に比べて、キシラン主鎖に対するグルクロン酸残基の置換度が低い特徴を有することが示された。また、広葉樹材からホロセルロースを調製する過程では、酵素糖化のボトルネックとなる難酵素分解性キシランが新たに形成されることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

広葉樹由来の木質バイオマスにおいては、セルロースの表面に存在すると思われるキシランとセルロース構造の内部に取り込まれたと考えられるキシランが存在し、その比率は樹種間で大きな差があることが明らかとなった。また、キシラン主鎖に対するグルクロン酸残基の置換度とその分布が樹種によって大きく異なり、これらの相違が酵素糖化の効率に大きな影響を与えていることが示唆された。さらに、ホロセルロースの調製過程でグルクロン酸残基の脱離が起こることが明らかとなり、その結果によりキシランの一部が酵素糖化に対して難分解性となることが示された。以上は、新規の発見であり、その学術的ならびに応用的価値は高いと思われる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Secretome analysis of the basidiomycete Phanerochaete chrysosporium grown on ammonia-treated lignocellulosic biomass from birch wood.2018

    • 著者名/発表者名
      Sakuragi S, Hori C, Igarashi K, Samejima M.
    • 雑誌名

      J. Wood Sci.

      巻: 64 号: 6 ページ: 845-853

    • DOI

      10.1007/s10086-018-1770-4

    • NAID

      40021752969

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of ammonia pretreatment to enable enzymatic hydrolysis of hardwood biomass2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Sakuragi, Kiyohiko Igarashi, Masahiro Samejima
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 148 ページ: 19-25

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2017.12.008

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 二種の糸状菌由来β-キシロシダーゼにおける構造と機能の比較2019

    • 著者名/発表者名
      小島圭輔、砂川直樹、五十嵐圭日子、鮫島正浩
    • 学会等名
      第69回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 糸状菌由来GH family3 β-キシロシダーゼの構造と反応特性の比較解析2018

    • 著者名/発表者名
      小島圭輔、砂川直樹、五十嵐圭日子、鮫島正浩
    • 学会等名
      セルラーゼ研究会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Xylan as another Recalcitrant Factor on Enzymatic Saccharification of Lignocellulosic Biomass2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Sakuragi, Miki Kokubo, Kiyohiko Igrarashi, Masahiro Samejima
    • 学会等名
      The 6th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Substrate Specificity and Kinetic Analysis of beta-Xylosidase from the basidiomycete Phanerochaete chrysosporium2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Kojima, Naoki Sunagawa, Kiyohiko Igarashi, Masahiro Samejima
    • 学会等名
      The 6th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酵素の目を通してみたバイオマスとセルロースの姿2018

    • 著者名/発表者名
      鮫島正浩
    • 学会等名
      セルロース学会関東支部ミニシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of Ammonia Pretreatment towards Enzymatic Saccharification of Hardwood Biomass2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Sakuragi, Kiyohiko Igarashi, Masahiro Samejima
    • 学会等名
      The 5th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 担子菌Phanerochaete chrysosporiumが生産するα-L-アラビノフラノシダーゼの機能について2018

    • 著者名/発表者名
      木根啓太、砂川直樹、五十嵐圭日子、鮫島正浩
    • 学会等名
      第68回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 担子菌Phanerochaete chrysosporium由来β-xylosidaseの機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      小島圭輔、砂川直樹、五十嵐圭日子、鮫島正浩
    • 学会等名
      セルラーゼ研究会第31回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 脱リグニン処理が木質バイオマスの酵素糖化に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      櫻木潔, 五十嵐圭日子, 鮫島正浩
    • 学会等名
      第12回バイオマス科学会議
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 木質バイオマスの酵素糖化に向けた木材腐朽菌Phanerochaete chrysosporiumの全分泌タンパク質解析2016

    • 著者名/発表者名
      櫻木潔, 古久保美樹, 堀千明, 石田卓也, 五十嵐圭日子, 鮫島正浩
    • 学会等名
      セルラーゼ研究会第30回大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 担子菌由来α-L-アラビノフラノシダーゼの機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      木根啓太, 砂川直樹, 石田卓也, 五十嵐圭日子, 鮫島正浩
    • 学会等名
      セルラーゼ研究会第30回大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 木材腐朽菌Phanerochaete chrysosporiumの全分泌タンパク質解析に基づく木質バイオマスの酵素糖化2016

    • 著者名/発表者名
      櫻木潔, 古久保美樹, 堀千明, 石田卓也, 五十嵐圭日子, 鮫島正浩
    • 学会等名
      第25回日本エネルギー学会大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Expression and characterization of beta-xylosidase from Phanerochaete chrysosporium2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ishida, Michiko Maruyama, Kiyohiko Igrarashi, Masahiro Samejima
    • 学会等名
      4th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ・Secrotome analysis of the extracellular proteins from Phanerochaete chrysosporium for enzymatic saccharification2016

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Sakuragi, Miki Kokubo, Takuya Ishida, Kiyohiko Igarashi, Masahiro Samejima
    • 学会等名
      4th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-01-27  

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