| 研究課題/領域番号 |
19J14020
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分64050:循環型社会システム関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
中川 香澄 徳島大学, 大学院先端技術科学教育部, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | インジゴ還元 / ロイコインジゴ定量 / 電気化学 / 菌叢解析 / 触媒反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、再生可能エネルギーの需要はますます高くなっており、「微生物燃料電池」が着目されているが、取得電力が低いなど課題が多く、実用化には至っていない。そこで本研究では徳島県の伝統工芸である「藍染」に着目した。藍染液中では微生物による強力な酸化還元反応が起こる。藍染液からそのような電子伝達可能な微生物を単離し、電子伝達メカニズムを明らかにすることができれば、新規微生物燃料電池の構築できると考えた。
本研究では、高出力な微生物燃料電池を構築することを目標に、特に「微生物による電子伝達メカニズムの解明」と「インジゴ 還元に関わる酵素・メディエーターの解析」の２点を主たる目的として取り組む。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、藍染液から電子伝達可能な微生物を単離し、既存の微生物燃料電池よりも高出力のアルカリ型微生物燃料電池を構築することを目的としている。
染液中では非水溶性のインジゴは微生物によって、ロイコインジゴへと還元される。ロイコインジゴ量を知ることが出来れば、染液中の微生物の活性を知ることができるため、染液中のロイコインジゴ量をin-vivoで測定することを試みた。染液中に直接電極を設置し，サイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行った結果、一対の酸化還元ピークを得ることに成功した。酸化ピークの電位は化学的に還元したインジゴのCV結果と一致しており、酸化ピーク電流値はロイコインジゴ量を示していることが明らかになった。作製した染液の経時的なモニタリングによって，インジゴが還元されるために必要な日数や以前作製した古い染液の残渣を活用することの有効性を示した。また，インジゴ還元活性が低下した染液を回復させるためには炭素源だけでなく，窒素源を添加することが重要であることも見い出した。さらに，上記方法を応用することにより，使用済みの染液やすくも抽出物中に含まれるインジゴ量を測定することも可能であることを提案した。
染液中のインジゴ還元を効率よく行うための条件を明らかにすることを目的とし，染液の菌叢解析を行った。生産者（生産地）が異なるすくもを利用して調製したどの藍染液にもインジゴ還元菌が含まれており、菌叢に大きな違いは観察されなかった。また，栄養源を加えたときの菌叢解析の結果、栄養源を加えた後に菌叢が大きく変化したことが明らかになった。このとき、染色強度は増加したが，インジゴ還元菌は減少もしていた。以上の結果から，インジゴ還元活性を高めるために，インジゴ還元菌だけでなく，他の菌とのバランスが重要であることが考察された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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