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2022 年度 実施状況報告書

モノリグノールの脱水素重合とリグニンの化学構造に及ぼす疎水環境の影響

研究課題

研究課題/領域番号 20K06169
研究機関富山県立大学

研究代表者

岸本 崇生  富山県立大学, 工学部, 准教授 (60312394)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードモノリグノール / ペルオキシダーゼ / ラッカーゼ / コニフェリルアルコール / シナピルアルコール / アシル化リグニン
研究実績の概要

樹木の細胞壁のリグニンは、主要構造であるβ-O-4構造が50-60%を占めている。しかし、西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)や市販のカワラタケ由来のラッカーゼなどを用いたモノリグノールの重合では、脱水素重合物(人工リグニン:DHP)中のβ-O-4構造量は、樹木の細胞壁中のリグニンと比べて著しく少ない。その原因として、重合中のリグニン自身のベンゼン環による疎水領域や、セルロースやヘミセルロースなどの多糖を構成する単糖中のCH結合による疎水領域のため、実際の細胞壁中でのリグニンの生合成環境は従来考えられている以上に疎水的であり、その疎水環境がリグニンの化学構造を規定する重要な因子であると考えた。これまでにモノリグノールの脱水素重合に及ぼす要因として、疎水環境の影響についてエタノールなどの有機溶媒を用いた検討を行ってきた。また、シリンギルリグニンの形成の初期段階の解明を行うため、フローマイクロリアクターなどを用いてシナピルアルコールの反応について検討してきた。今年度はケナフなどに存在する、アセチル基などでアシル化されたリグニンの化学構造とその形成機構を解明するため、HRP/過酸化水素を用いてシナピルγ-アセテートの反応生成物の解析を行った。その結果、テトラリンタイプのβ-β型2量体が生成することを確認した。これらの構造が実際にリグニン中に存在するか検討するため、栽培したケナフからリグニンを単離し、引き続き検討を行っている。

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

シナピルアセテートの脱水素重合物の解析では、生成したオリゴリグノール類に関して新たにβ-β構造をもつ複数のジリグノールの構造解析を進めることができた。

今後の研究の推進方策

コニフェリルアルコールやシナピルアルコール、シナピルγーアセテート等の脱水素重合の際の初期反応生成物について検討する。さらにこれらの重合に及ぼす疎水環境の影響についても検討する。

次年度使用額が生じた理由

学会発表が主にオンラインで行われ、予定していた旅費を持ち越した。次年度の学会発表の旅費等として使用する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022

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 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] HSQC-NMR analysis of bamboo (<i>Phyllostachys nigra</i>)-cultured cell lignin produced under different phytohormone conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Qu Chen、Ogita Shinjiro、Kawamoto Haruo、Kishimoto Takao
    • 雑誌名

      Holzforschung

      巻: 76 ページ: 567~577

    • DOI

      10.1515/hf-2021-0229

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Existence of Syringyl α-Carbonyl-Type Tetrahydrofuran β-β Structure in Hardwood Lignins2022

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto Takao、Hiyama Ayumi、Yamashita Ayana、Takano Toshiyuki、Tobimatsu Yuki、Urabe Daisuke
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 10 ページ: 12394~12401

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.2c03861

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Initial stage of syringyl lignin formation2022

    • 著者名/発表者名
      Ayu Yamaguchi, Takao Kishimoto, Daisuke Urabe
    • 学会等名
      Active Enzyme Molecule 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel α-oxidized β-β structure in hardwood lignin2022

    • 著者名/発表者名
      Takao Kishimoto, Ayumi Hiyama, Ayana Yamashita, Toshiyuki Takano, Yuki Tobimatsu, Daisuke Urabe
    • 学会等名
      Active Enzyme Molecule 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] シリンギルリグニン形成における初期反応の探索2022

    • 著者名/発表者名
      山口愛由、岸本崇生、占部大介
    • 学会等名
      2022年度有機合成化学北陸セミナー
  • [学会発表] シナピルアセテートの酵素重合におけるβ-β型新規二量体の単離2022

    • 著者名/発表者名
      塩田和樹、岸本崇生、占部大介
    • 学会等名
      2022年度有機合成化学北陸セミナー
  • [学会発表] シリンギルリグニンの形成機構の解析2022

    • 著者名/発表者名
      山口愛由、岸本崇生、占部大介
    • 学会等名
      2022年度日本木材学会中部支部大会
  • [学会発表] シナピルアルコールの酵素重合によるシリンギルリグニンの形成機構2022

    • 著者名/発表者名
      山口愛由、岸本崇生、占部大介
    • 学会等名
      第67回リグニン討論会
  • [学会発表] シナピルアセテートの酵素重合によるテトラリン型β-β二量体の生成2022

    • 著者名/発表者名
      塩田和樹、岸本崇生、占部大介
    • 学会等名
      第67回リグニン討論会
  • [学会発表] 成熟に伴うケナフリグニンの化学構造の変化2022

    • 著者名/発表者名
      塩田和樹、岸本崇生、藤森愛仁、占部大介
    • 学会等名
      第73回日本木材学会大会

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公開日: 2023-12-25  

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