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2019 年度 実績報告書

藍染工程で起こるインジゴ還元メカニズムの解明と微生物燃料電池への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19J14020
研究機関徳島大学

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)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
キーワードインジゴ還元 / 電気化学 / 触媒反応
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。
まず本研究室で確立したインジゴ還元評価法を用いて、インジゴ還元菌の単離およびインジゴ還元促進物質の探索を行った。藍染液から従来の方法で見落とされていた株を含むインジゴ還元菌を新たに10株取得することに成功した。また、インジゴ還元活性を増強するメディエーターとして、アントラキノンが有効であることが明らかになった。
次に、インジゴ還元メカニズムを明らかにするため、サイクリックボルタンメトリー(CV)を用いた検討を行った。藍染液を作製し、その上清をCVで測定した結果、-0.51 Vと-0.71 Vに一対の酸化還元ピークが観察された。このピークはインジゴを化学的に還元したCV結果と一致した。また、濃縮した染液のCVでは、微生物によるインジゴの触媒波が観察された。そこで、この生体電気触媒反応を明らかにするため、染液から単離したインジゴ還元菌K2-3株と可溶性メディエーターとしてインジゴと同程度の酸化還元電位を持つメチルビオロゲンを用いてモデル実験を行った。その結果、K2-3株はアセトアルデヒドを添加したとき、メチルビオロゲンの還元反応を触媒した。以上のことから、染液中の微生物はアセトアルデヒドをエレクトロンドナーとしてインジゴの還元に関与していることが示唆された。

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

微生物燃料電池を構築するために必要な微生物のスクリーニングを行うことができた。また、サイクリックボルタンメトリーを用いることで、インジゴ還元メカニズムの一端を明らかにすることができたため。

今後の研究の推進方策

単離したインジゴ還元菌が染液中のどの時期に存在するか、菌叢解析によって明らかにする。また、今回明らかにした触媒反応に関与している酵素を精製する。微生物によって還元されたロイコインジゴ量を直接測定するツールを開発し、微生物燃料電池への応用を目指す。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] 海洋生物共生菌によるアルキルグリセロール生産2019

    • 著者名/発表者名
      坂口 悠香, 中川 香澄, 髙野 仁美, 服部 結衣, 阪本 鷹行, 櫻谷 英治
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2019年度西日本・中四国支部合同大会
  • [学会発表] 藍染液中の電子伝達に関わる微生物・反応促進物質の探索2019

    • 著者名/発表者名
      中川 香澄, 多田 真奈巳, 西林 菜華, 阪本 鷹行, 清藤 鈴奈, 竹内 道樹, 加納 健司, 小川 順, 櫻谷 英治
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会

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公開日: 2021-12-27  

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