2015 Fiscal Year Annual Research Report
合成セルロースナノシートが示す加水分解触媒活性の評価
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26288056
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
芹澤 武 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (30284904)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤田 敏樹 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20581078)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | セルロース / ナノシート / 加水分解活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セロデキストリンホスホリラーゼを触媒として化学合成したセルロースナノシート（CNS）は、低いながらも低分子モデルエステル基質を加水分解することを前年度までに明らかにした。本年度はこれらの加水分解活性を向上するために、CNSの表面積を増加させることが加水分解活性の向上につながるとの仮説のもと、CNSの水分散液に超音波を照射することで、CNSを機械的に微細化し、加水分解活性に与える影響について検討した。プローブ型の超音波照射装置によりCNSを処理したところ、長辺が数µmの長さをもつCNSが数100 nm以下の不定型な構造体に微細化できることが分かった。この際、セルロースの結晶形は変化せずに、CNSを構成するセルロースオリゴマーの平均重合度が10程度から6〜7程度に低下した。
微細化したCNSが示す加水分解活性について、低分子モデルエステル基質を用いて評価した結果、処理前と比べて、明らかに高い加水分解活性を示した。また、活性向上には最適な超音波処理時間や強度があることが分かった。よって、CNS側面に存在する水酸基が求核種として働くことにより、エステル基を加水分解することが示唆された。なお、これらの活性はCNSの水分散液のオートクレーブ処理、キレート剤処理に影響されなかった。一方、超音波処理後、遠心分離操作により容易に沈澱する成分と、上清に安定分散する成分に分離し、それぞれの加水分解活性を評価した結果、後者の活性が相当に高いことが分かった。このように、超音波照射装置を用いる機械的処理によりCNSを微細化すると加水分解活性が向上することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
酵素反応により調製したセルロースナノシートが示す加水分解活性が低いことが懸案事項であったが、本年度は、セルロースナノシートの機械的処理によりそれらの加水分解活性を大幅に向上する手法を確立できたことから、今後の進捗が期待され、おおむね予定通りに研究が進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
セルロースナノシートの機械的処理により調製した高活性なセルロース構造体を積極的に利用して、反応メカニズムの解明や、応用の可能性について検討し、本系の特徴を整理していく。
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| Causes of Carryover |
平成27年度の後半に、さまざまな低分子モデル基質や生体分子の加水分解反応について検討する予定であったが、セルロースナノシートの活性向上に集中していたため、それらに用いる費用が当初計画よりも少なくなり、結果として次年度使用額を生ずることとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度までに網羅的な解析に利用可能な高活性セルロースの調製に成功したため、平成28年度の計画に示した通り、さまざまな基質の加水分解反応を予定しており、その費用として使用する予定である。
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Research Products
(15 results)
