イソプレンゴム添加によりリグニン分解が促進される白色腐朽菌の酸化機構解析-資源変換・環境修復への応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12480162
• Research Institution: KYOTO UNlVERSITY
• Principal Investigator: 渡邊 隆司 京都大学, 木質科学研究所, 助教授 (80201200)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本田 与一 京都大学, 木質科学研究所, 助手 (70252517) ; 桑原 正章 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 教授 (40035978)
• Keywords: polyisoprene / rubber / white rot fungi / lignin / biodegradation

Research Abstract

C. subvermisporaの木粉培地上での加硫天然ゴムシートの成分を詳細に調べた結果、本ゴムシートにフィラーとして添加されている炭酸カルシウムの含量が著しく減少したのに対し、有機物であるポリイソプレンの含有量は大きな変化がないことを明らかにした。これに対し、総イオウ含量が培養に伴って減少することを見出した。ESCAによる分析の結果、ポリイソプレンの架橋構造の中でS-O結合が新たに生成し、また培養に伴いS-S結合に対するS-C結合の比率が減少することを見出した。また、固体NMRの分析からシスおよびトランス型モノスルフィド結合の著しい分解を見出した。ポリイソプレンの損傷を最小にして架橋構造を破壊する本微生物培養系は、加硫ゴムの新しいリサイクル法の開発につながる発見である。本菌の菌体外酸化機構とゴムの分解の関係を明らかにするため、本菌の生産するマンガンペルオキシダーゼ(MnP)によるリノール酸過酸化反応の連鎖機構の分析と環境汚染物質であるPAHの酸化実験、ポリイソプレンの分解実験を行った。その結果、マンガンペルオキシダーゼ(MnP)によるリノール酸酸化にはアシルラジカルの連鎖が関与していること、酸化生成物である主要なアルデヒドとしてグリオキサールが生成することを始めて見出した。MnPはグリオキサールを酸化して化学発光種を生成した。この化学発光種は一重項酸素やバイアシルトリプレット、ジオキセタン由来のトリプレットカルボニルとは異なるものであった。リノール酸過酸化反応系はフルオレンなどのPAHを酸化したが、グリオキサールとMnPの直接反応のみでは、PAHは酸化されなかった。ポリイソプレン系ゴムは加硫方法が発見されて以来、弾性、伸縮性などを持った特殊素材として、工業、医療など様々な分野に普及しているが、使用後の廃棄処理や、再生利用の面に問題が残っている。加硫後の高弾性ゴムのスルフィド結合を分解する本菌の利用が期待される。

Research Products

• [Publications] Watanabe, T., N.Shirai, H.Okada, Y.Honda, M.Kuwahara: "Production and chemiluminescent free radical reactions of glyoxal in lipid peroxidation of linoleic acid by the ligninolyticenzyme, manganese peroxidase"Eur. J. Biochem.. 268. 6114-6122 (2001)
• [Publications] Sato, S., T.Watanabe, Y.Honda, M.Kuwahara: "Degradability of natural and synthetic pdymers by the white rot fungus, Ceriporiopsis subvermispora"Wood Res.. 88. 48-49 (2001)
• [Publications] Messner, K., T.Watanabe et al.: "ACS Symposium Series (分担執筆)"American Chemical Society (印刷中). (2002)