| 研究課題/領域番号 |
15K12247
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
松藤 寛 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (70287605)
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| 研究分担者 |
岩淵 範之 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (90328708)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 有機蛍光物質 / 未利用たんぱく質 / 3-O-メチルガレート / リサイクル |
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| 研究実績の概要 |
これまでの研究により、3-O-Methylgallate (3-MGA)とカゼイン分解物であるトリプトンを混合すると、高分子量で、構造中にベンゼン環を有しないにも係わらず蛍光を示す有機蛍光物質が生成することを見出した。このことは、たんぱく質を適切に処理することで蛍光物質を簡便に作り出すことができること、また食品ロスとして世界的に問題となっているゴミとして捨てられている食品廃棄物も原料資源対象とすることができ、その変換プロセスの簡便さから未利用たんぱく質利用技術の新たな展開を拓ける可能性を示唆する。
本研究では、未利用たんぱく質から蛍光物質への変換プロセスの構築並びにその蛍光物質の構造解明を目的として、まず、蛍光物質生成の基質となる成分の探索を試みた。3-MGAとその構造類似物を用い、トリプトンとの反応性を観察したところ、3-MGAしか蛍光物質生成が認められず、3-MGAの特徴的な構造が蛍光発光に重要であると考えられた。次いで、トリプトン中の主成分である、カザミノ酸、カゼインダイジェスト、ラクトアルブミン水解物と3-MGAとの反応性を検討したところ、カゼインダイジェスト由来の蛍光物質が、トリプトン由来の蛍光物質に最も近い蛍光スペクトル、蛍光強度を示した。さらに、15種類のアミノ酸と3-MGAとの反応を検討した結果、ArgとLysのみ蛍光が観察された。本蛍光物質の蛍光強度はトリプトン由来のものよりもやや弱く、また蛍光スペクトルがそれぞれに異なっていたが、より単純な系でも蛍光物質が生成することが判明した。また、これらアミノ酸は塩基性アミノ酸であることから、2つ以上のアミノ基が蛍光物質生産に重要な役割を果たすと考えられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
3-MGAとその構造類似物を用いた構造活性相関の検討から、3-MGAしか蛍光物質の生成が認められず、3-MGA がその生成には必須であること、また3位メトキシ基、4位ヒドロキシ基が蛍光物質生成には重要であることが示された。さらに、3-MGAとの反応基質の探索から、カゼイン(α, β, κ)やラクトアルブミンなどのたんぱく質と3-MGAを混合しても蛍光物質生成は認められず、カゼインのブタ膵酵素分解物であるカゼインダイジェストからは蛍光生成が認められた。しかし、カゼインの酸加水分解物であるカザミノ酸やアミカーゼからは蛍光生成は認められず、その分解条件が蛍光物質生成に重要であることが示唆された。他方、塩基性アミノ酸でのみ蛍光生成が認められたことから、その生成メカニズムの一端が明らかとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
様々な物質との反応により蛍光物質が得られることから、トリプトン以外の他成分、特にアミノ酸から合成される蛍光物質の特性、分子量、ベンゼン環の有無について検討する。一方、蛍光物質生成におけるアミノ基の関与から、より単純なアミン類との反応性を検討することにより、蛍光物質の構造はより単純なものになることが予想される。他方、塩基性アミノ酸との反応物をHPLCで分析すると、多くの生成物ピークが観察されることから、3-MGAの反応部位は1つではなく複数存在すると考えている。そこで、
3-MGAとの反応部位を明らかにするため、3-MGAの合成を試みる。すなわち、3-MGAは没食子酸と硫酸ジメチルの混合により合成できるとの報告から、13C安定同位体を導入した3-MGAを合成し、同位体ラベル化3-MGAとの反応、及び市販ラベル化アミノ酸との反応を行い、反応部位と蛍光物質の構造情報を得る。一方で、蛍光物質生成条件の最適化（温度、時間）、並びにカゼインの酵素分解条件が蛍光物質生成に及ぼす影響を検討する。その後、実食品として牛乳を用い、その酵素分解物と3-MGAとの反応による蛍光物質生成条件を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度末の学会（農芸化学会）参加旅費を充てる計画を立てていたが、急遽別経費で大会へ参加することとなったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
3-MGAの合成実験に関する消耗品（没食子酸、硫酸ジメチル等の薬品類）に充てる予定である。
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| 備考 |
本研究で得られた成果論文は、Renewable Energy Global Innovationsにて、Key Scientific Articlesとしてハイライトされた（https://reginnovations.org/）
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