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ファインバブルと固定化生体触媒の協奏効果発現メカニズムの解明と水処理技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K04295
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関有明工業高等専門学校

研究代表者

大河平 紀司  有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (60629210)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード電子線グラフト重合 / 固定化酵素 / 水処理 / ファインバブル / グラフト重合 / ラッカーゼ
研究開始時の研究の概要

本研究課題では、超微泡水(ウルトラファインバブル水)が有するユニークな特性(溶存酸素値上昇効果、洗浄効果)と膜処理技術を駆使し、医薬品やパーソナルケア製品(合成香水、洗剤、消毒剤など)などの難分解性の化学物質(PPCPs:Pharmaceuticals and Personal Care Products)を連続運転にて高効率に分解除去可能な技術の確立を目的とする。

研究成果の概要

固定化酵素法は、生体内で生じる複雑な反応を連続的に利用できる方法として注目されている。これまでに、酸化還元酵素であるラッカーゼを、電子線グラフト重合法により基材へ固定化することで、フェノール性難分解性化合物の連続処理可能なプロセスを確立した。本研究では、このプロセスの更なる改善を目指し、ウルトラファインバブル(UFB)を適用したところ、酸素UFBが存在する系ではラッカーゼの活性が顕著に向上した。これらの結果より、固定化ラッカーゼにUFBを適用することで、難分解性物質の除去の更なる高効率化が期待でき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

本研究では、固定化酵素技術とファインバブルの特性を組み合わせた革新的な技術について検討したものであり、従来の固定化酵素技術では成しえなかった高い酵素活性や、ファインバブル由来のユニークな効果を見出すことに成功した。これらの効果は固定化酵素への利用に限らず、様々な実験系、評価系へ応用できることが期待され、その学術的・社会的意義は高いと考える。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] A highly efficient laccase-immobilized bioreactor prepared by radiation induced graft polymerization for removal of persistent pollutants2023

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Ayasa、Mokhtar Ashkan、Okobira Tadashi
    • 雑誌名

      Bioresource Technology Reports

      巻: 22 ページ: 101444-101444

    • DOI

      10.1016/j.biteb.2023.101444

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 難分解性化学物質の処理に有効なラッカーゼ固定化膜の開発2022

    • 著者名/発表者名
      大河平紀司
    • 学会等名
      第32回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラッカーゼ固定化バイオリアクターにおけるメディエーター分子内のヘテロ原子の役割に関する考察2022

    • 著者名/発表者名
      谷口竜輝, 大河平紀司
    • 学会等名
      第32回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 固定化ラッカーゼ膜におけるメディエーター効果発現メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      谷口竜輝, 田中颯, 大河平紀司
    • 学会等名
      第59回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ウルトラファインバブルと固定化ラッカーゼの協奏効果による難分解性物質の高効率除去2022

    • 著者名/発表者名
      田中颯, 谷口竜輝, 大河平紀司
    • 学会等名
      第59回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Biodegradation system for refractory dissolved organic matter using laccase-immobilized hollow fiber membranes2021

    • 著者名/発表者名
      Ayasa Nagatani, Tadashi Okobira
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会 2021年12月
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] RIGP法によるラッカーゼ積層固定化法の確立2021

    • 著者名/発表者名
      長谷彩沙, 大河平紀司
    • 学会等名
      第31回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ラッカーゼ固定化バイオリアクターにおけるレドックスメディエーターの有効利用2021

    • 著者名/発表者名
      谷口竜輝, 長谷彩沙, 大河平紀司
    • 学会等名
      第58回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ラッカーゼ積層固定化バイオリアクターによる難分解性有機物質の分解2021

    • 著者名/発表者名
      第58回化学関連支部合同九州大会
    • 学会等名
      長谷彩沙, 谷口竜輝, 大河平紀司
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 中空担体へのラッカーゼ積層固定化法の改良と機能評価2021

    • 著者名/発表者名
      長谷彩沙, 北田総磨, 立野野乃花, 大河平紀司
    • 学会等名
      第23回化学工学会学生発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ラッカーゼ固定化膜における酸化還元メディエーターの有効活用2020

    • 著者名/発表者名
      立野 野乃花, 北田 総磨, 長谷 彩沙, 大河平 紀司
    • 学会等名
      第30回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ラッカーゼ固定法の改良とその効果の評価2020

    • 著者名/発表者名
      長谷 彩沙, 北田 総磨, 立野 野乃花, 大河平 紀司
    • 学会等名
      第30回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ラッカーゼ固定化多孔性中空糸膜とナノバブルの協奏効果による高効率生分解システム2020

    • 著者名/発表者名
      北田 総磨, 立野 野乃花, 長谷 彩沙, 大河平 紀司
    • 学会等名
      第30回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 大河平研究室HP

    • URL

      http://www.ce.ariake-nct.ac.jp/lab/okobira/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 大河平研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ce.ariake-nct.ac.jp/lab/okobira/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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