| 研究課題/領域番号 |
25450240
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
今井 貴規 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (20252281)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ノルリグナン / 抽出成分 / 心材 / スギ / 重合 / オリゴマー |
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| 研究概要 |
生物としての樹木の特性ならびに材料・素材としての木材の特性は、それらに含まれる化学成分に由来することがある。スギの場合その耐久性や色調といった特性は、スギが生産し樹体内に蓄積しているノルリグナンと呼ばれる化合物、そしてそれらが「二次的に」変化したものに左右されるとも言われる。これまでのところ、ノルリグナンの二次変化に関する知見は極めて少ない。本研究は、この二次変化としてノルリグナンの重合を想定し、スギ材中にノルリグナン重合物・オリゴマーが存在するかどうか、またそれらの化学構造はどのようであるか、を明らかにすることを目的としており、平成25年度、以下の知見を得た。
1. 我々の一連の研究により、スギ材中にノルリグナン重合物の存在が確認されている。この重合物中のさらなる部分構造の解析に向け、結合様式・位置等が異なるノルリグナン二量体モデル化合物の合成に取り組んだ。すなわち、過度の重合を避けるよう酵素量や反応時間を調節しながら、ノルリグナン単量体標品を酸化重合させ、次いでサイズ排除クロマトグラフィー、セミ分取高速液体クロマトグラフィーにより、主要酵素重合生成物を単離精製した。これらについてNMRや質量分析等により、5種類の二量体の化学構造を決定した。これらモデル二量体構造解析結果に照らし、スギ材由来の重合物についてその部分構造を提出した(論文投稿中)。
2. 上述1の手順・結果を基に、スギ材からノルリグナンオリゴマーの分離・構造解析に取り組んだ。質量分析により、16種類のノルリグナンオリゴマーの単離精製を確認した。これらのうちNMR分析により、1種類の二量体および2種類の三量体の化学構造を決定した。
高速液体クロマトグラフィー質量分析により、上述16種オリゴマーに加え、さらに多種類の三量体が存在することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成25年度当初は、モデル二量体を合成・それらの化学構造を決定し、これらモデル的検証結果に基づいてスギ材由来の重合物(天然重合物)の部分構造を提出すること、およびスギ材中に天然オリゴマー特に二量体が存在するかどうかを確認すること、を目標とした。
平成25年度に、上記の当初目標は達成され、それらに加えて、天然二量体さらには天然三量体の単離構造決定までをも達成することができた。天然オリゴマーの単離構造決定、特に三量体に関する成果は、当初目標を大きく超えるものである。さらに高速液体クロマトグラフィー質量分析により、単離されたもの以外にも多種類の三量体が存在することを確認した。
以上、平成25年度の成果は天然二量体に関する知見に留まらず、三量体についてもそれらの構造解析ならびに三量体等の多種天然オリゴマーの存在割合の調査といった、現行の研究課題の後継研究の成果ならびに実験計画に匹敵するレベルにまで到達しようとしている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成26年度計画として、天然ノルリグナンオリゴマーの単離・構造決定を有利に進めるため当初実験材料(木材)として、それに含まれるノルリグナン単量体(オリゴマーの原料)の組成・組み合わせ様式が単純であるスギクローン等の使用を考案していたが、これをせずとも実験は順調に進んでいる。また、オリゴマーの間接的な構造解析およびその半定量を目指し、スギ材表面のMALDI-TOFMS(表面質量分析)分析を計画していた。しかしながら、想定以上にオリゴマーの単離・構造解析が進んでいるため、本件を一層進めるため、以下の実験項目を優先する。
1. 平成25年度に単離されたノルリグナン3量体のうち、構造解析途中のものについては、それらの化学構造を決定する。
2. 平成25年度の単離手順に倣い、新規ノルリグナンオリゴマーの単離およびそれらの構造解析に取り組む。
3. ノルリグナンオリゴマーの定量に向けて、オリゴマー画分の調製手順ならびにオリゴマーの分析条件(高速液体クロマトグラフィー：HPLC、HPLC-質量分析：LC-MS)を確立する。 以上に加え、スギ材表面質量分析法について情報収集を始める。上述のとおり、表面質量分析法として当初、MALDI-TOFMS法の他にもTOF-SIMS法の採用を検討していたが、その後これらに変わる手法としてDART(Direct Analysis in Real Time)－MS法に関する情報を得た。DART－MS法による測定はより簡便であり、本研究への採用が期待される。本法について既に、デモンストレーション測定(島津サイエンス社)を依頼・計画しており、本件をさらに進める。
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