Forntier of plasma-enhanced biorefinery science using stable isotopes

使用稳定同位素的等离子体增强生物精炼科学前沿

基本信息

批准号：
22H01213
负责人：
伊藤昌文
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Meijo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、プラズマからの様々な活性種とバイオマス資源との相互作用について酸素や窒素や重水などの同位体を用いて反応経路や反応速度を調査し、酵素分解効率やバイオ燃料の生成効率を向上させる知見を得るためのデータベースを構築することを目的としている。バイオマスとの反応を見る前に、純水中のフェノールとプラズマから選択的に生成した酸素ラジカルとの反応について酸素の安定同位体を用いて調査した。その結果、フェノールの六員環のC＝C ボンドと酸素原子又は励起状態の酸素分子が選択的に反応することが確認できた。また多糖類の分子は質量が大きいため糖の二量体であるセロビオースと空気-液体グロープラズマとの反応生成物について薄層クロマトグラフィーとGC/MSにより分析した結果、質量数の小さな分子に分解されていることが判明したが、非常に多種類の分子が生成されており、照射時間が長くなるにつれてグルコースを経て酢酸やシュウ酸まで分解されていることが判明した。また、木質バイオマスの構成成分の一つであるリグニン構成分子の二量体であるguaiacylglycerol-β-guaiacyl ether(GGE)を上記空気-液体グロープラズマで分解することを試みた。これらの反応生成物も非常に多種類の分子に変換されるが、HPLCで分離できた主要成分の一つについて質量分析と2次元NMR解析をした結果、GGEの二量体が生成されていることが判明した。この分子はさらにプラズマ処理すると分解されて消滅することも判明した。以上のように、糖の二量体、リグニンの二量体と空気―液体グロープラズマの反応プロセスについて解析し、多糖を分解するための重要な知見を得ることができた。

这项研究旨在使用同位素（例如氧，氮和重水）来研究反应途径和反应速率，以从等离子体和生物量资源中的各种活性物质之间的相互作用，并构建一个数据库以获得提高酶降解效率和生物燃料生产效率的知识。在观察与生物量的反应之前，使用稳定的氧同位素研究了从血浆中选择性形成的纯水和氧自由基之间的反应。结果，已经证实，苯酚和氧原子或兴奋的氧分子的六元环的C = C键有选择性地反应。此外，由于薄层色谱和GC/MS的分析，由于大量的多糖分子，糖酶，糖二聚体和空气发光血浆之间的反应产物，并发现它们被发现成少量的分子，并且是分析的，并且是分散的，并且是分析的，并且是由于分解的，并且是在分析中，并且是由于分解的，并且是由于分解的，并且随着时间的流逝，这些分子是由分解的，并且是由于这些分子的产生，而且是由于这些分子的产生，而且是由于这些分子而产生的。葡萄糖并进入乙酸和草酸。此外，我们尝试使用上述空气发光的血浆来分解木糖甘油-β-二糖基醚（GGE），木质素成分分子的二聚体，木质素成分分子是木质生物量的成分之一。尽管这些反应产物也转化为大量分子，但对可以通过HPLC分离的主要成分之一的质谱和2D NMR分析表明，已经产生了GGE的二聚体。还发现该分子在进一步的血浆处理后分解并消失。如上所述，分析了糖二聚体，木质素二聚体和空气发光血浆之间的反应过程，并获得了多糖分解的重要发现。