稲わらのアルカリ処理による成分組成及び構造変化と消化性改善との関連に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11660266
• Research Institution: IBARAKI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 湊 一 茨城大学, 農学部, 教授 (60282282)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮口 右二 茨城大学, 農学部, 助手 (60250990) ; 豊田 淳 茨城大学, 農学部, 助手 (00292483) ; 中村 豊 茨城大学, 農学部, 助教授 (60007789)
• Keywords: 稲わら / In situ消化率 / ヘミセルロース / キシロース / フェノール性化合物 / p-クマル酸 / フェルラ酸 / リグニン

Research Abstract

稲わらのNaOH処理は、乾物重量あたり最終含水量35%および最終NaOH濃度0〜4%となるように、稲わらにNaOH水溶液を散布し、0〜21日間貯蔵した。4%NaOHで21日間の処理を行った時に、稲わらのin situ消化率での改善は最大であった。稲わらのリグニンおよびヘミセルロース含量とin situ消化率との間には負の相関が認められた。
NaOH処理および無処理の稲わらの細胞壁に含まれるリグニンの特性を明らかにするために、細胞壁のフェノール性化合物の分析を行った。NaOH処理により、稲わらから遊離されるフェノール性化合物の量は、バニリン、p-クマル酸、フェルラ酸、p-ヒドロキシベンズアルデヒドの順に多かった。また、NaOH処理によって、稲わら中のエステル結合型のp-クマル酸の約50%が消失していた。
稲わら中のセルロースのin situでの消化率は4%NaOHでの処理により著しく改善された。稲わらの細胞壁へミセルロース構成成分中でキシロースのin situ消化率は他の単糖類に比べて劣っていた。しかし、稲わら中のキシロースのin situでの消化率はNaOH処理によって改善された。In situ消化の間に、無処理の稲わらからは等量のグアイアシル-およびシリンギル-リグニンが放出された。他方、NaOH処理稲わらからはグアイアシル-リグニンに比べてシリンギル-リグニンがより多く放出された。走査電子顕微鏡による観察では、稲わらは、NaOH処理によって繊維組織が膨潤し、無数の繊維状物質の突出が確認された。この研究で得られた成績は、セルロースミクロフィブリルを包囲しているヘミセルロース多糖体とリグニンから構築されている網状構造、さらにはこれらの多糖体やリグニンに結合しているフェノール酸類がin situでの稲わら中のセルロースの消化を阻害していることを示唆している。

Research Products

• [Publications] Hajime Minato: "Effect of Sodium Hydroxide Treatment of Rice Straw on Cell Wall Composition and Digestibility of Dry Matter."Animal Science Journal. 70. 61-66 (1999)
• [Publications] Hajime Minato: "Effect of Sodium Hydroxide Treatment of Rice Straw on the Composition of Lignin of Cell Wall."Animal Science Journal. 71. 150-156 (2000)
• [Publications] Hajime Minato: "The Effect of Sodium Hydroxide Treatment of Rice Straw on In Situ Disappearance of Hemicellulose and Lignin in Its Cell Wall."Animal Science Journal. 72. 19-25 (2001)
• [Publications] Hajime Minato: "Genetics, Biochemistry and Ecology of cellulose Degradation"Uni Publishers Co., Ltd.. 8 (1999)