土壌汚染物質のリグニンへの取り込み機構に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14560129
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 黒田 健一 筑波大学, 農林工学系, 教授 (80015908)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 明子 筑波大学, 農林工学系, 助手 (30323249)
• Keywords: リグニン / フミン / 有機塩素化合物 / 熱分解

Research Abstract

土壌汚染物質のリグニンへの取り込みを検討するために、有機塩素化合物の3,-4ジクロロアニリン(DCA)およびペンタクロロフェノール(PCP)をえらび、フミンの前駆物質のリグニンモデル化合物(けい皮酸類、バニリン類)との酵素反応を行った。反応生成物は高速液体クロマトグラフィーでモニターし、熱分解-ガスクロマトグラフィー-質量分析計(Py-GC-MS)および^<15>N-NMRなどによりキャラクタリゼーションした。DCAと前駆物質との反応では、アニリド結合、ジフェニルアミノ結合を生成することにより有害なジアゾベンゼン類の生成が抑えられたが、DCA単独ではむしろ増加した。PCPと前駆物質との反応では、前駆物質とPCPとの有機溶媒可溶の低分子反応生成物は見られなかったが、PCPの消失およびダイオキシン類の生成は前駆物質のメトキシル基の数に依存することが明らかとなった。特に、メトキシル基を持たないp-クマル酸やp-ハイドロキシ安息香酸の共存下ではPCPは著しく減少した(約90%)。メトキシルを2ケ持つシナップ酸やシリンガ酸では30%しか減少せず、共存効果は小さかった(PCP単独では40%減少)。PCPとp-クマル酸との反応生成物を透析にかけ、透析膜中に残留した高分子生成物を精査し、p-クマル酸のパラ位水酸基が酵素による脱水素反応を受け、PCPの塩素イオンと置換することにより、ジフェニルエーテル結合をとおして反応初期に生成したp-クマル酸ポリマーに結合していくことを明らかにした。この反応により、初期に存在した塩素の約20%が離脱した。現在は、以上の知見を基にコニフェリルアルコールとDCAおよびPCPとの酵素反応を行っている。なお、この過程で得られたコニフェリルアルコール単独の酵素反応生成物DHPの構造については投稿予定である。

Research Products

• [Publications] K.Morimoto, K.Tatsumi, K.Kuroda: "Peroxidase catalyzed co-polymerization of pentachlorophenol and a potential humic precursor"Soil Biology & Biochemistry. 32. 1071-1077 (2000)
• [Publications] K.Morimoto, K.Tatsumi, K.Kuroda: "Analytical pyrolysis of the enzymatic reaction product from 3,4-dichloroaniline and a model humic constituent"J. Environmental Chemistry. 12. 115-126 (2002)
• [Publications] 森本研吾: "腐植物質の構造と有機塩素化合物との反応性に関する研究"筑波大学農学研究科博士論文. 106 (2002)