藍染工程で起こるインジゴ還元メカニズムの解明と微生物燃料電池への応用

靛蓝染色过程中发生的靛蓝还原机制的阐明及其在微生物燃料电池中的应用

基本信息

批准号：
19J14020
负责人：
中川香澄
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、藍染液から電子伝達可能な微生物を単離し、既存の微生物燃料電池よりも高出力のアルカリ型微生物燃料電池を構築することを目的としている。染液中では非水溶性のインジゴは微生物によって、ロイコインジゴへと還元される。ロイコインジゴ量を知ることが出来れば、染液中の微生物の活性を知ることができるため、染液中のロイコインジゴ量をin-vivoで測定することを試みた。染液中に直接電極を設置し，サイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行った結果、一対の酸化還元ピークを得ることに成功した。酸化ピークの電位は化学的に還元したインジゴのCV結果と一致しており、酸化ピーク電流値はロイコインジゴ量を示していることが明らかになった。作製した染液の経時的なモニタリングによって，インジゴが還元されるために必要な日数や以前作製した古い染液の残渣を活用することの有効性を示した。また，インジゴ還元活性が低下した染液を回復させるためには炭素源だけでなく，窒素源を添加することが重要であることも見い出した。さらに，上記方法を応用することにより，使用済みの染液やすくも抽出物中に含まれるインジゴ量を測定することも可能であることを提案した。染液中のインジゴ還元を効率よく行うための条件を明らかにすることを目的とし，染液の菌叢解析を行った。生産者（生産地）が異なるすくもを利用して調製したどの藍染液にもインジゴ還元菌が含まれており、菌叢に大きな違いは観察されなかった。また，栄養源を加えたときの菌叢解析の結果、栄養源を加えた後に菌叢が大きく変化したことが明らかになった。このとき、染色強度は増加したが，インジゴ還元菌は減少もしていた。以上の結果から，インジゴ還元活性を高めるために，インジゴ還元菌だけでなく，他の菌とのバランスが重要であることが考察された。

这项研究的目的是分离可从靛蓝染料液体进行电子传输的微生物，并构建比现有微生物燃料电池更高的功率输出的碱性微生物燃料电池。在染料溶液中，靛蓝是不溶于水的靛蓝，通过微生物减少到leucoin digo。如果可以知道leucoin digo的量，则可以知道染料溶液中微生物的活性，因此我们试图测量体内染料溶液中的leucoin digo量。将电极直接放置在染料溶液中，并进行循环伏安法（CV）测量，并成功获得了一对氧化还原峰。氧化峰的电势与化学还原靛蓝的CV结果一致，并且发现氧化峰值电流值表明了leucoin digo的量。随着时间的推移，监测准备好的染料溶液显示出使用靛蓝所需的天数以及先前制备的旧染料溶液的残基所需的天数。还发现，不仅添加碳源，而且还增加氮源对于恢复减少靛蓝活性的染料很重要。此外，有人提出，通过应用上述方法，易于使用染色溶液，但也可以测量提取物中包含的靛蓝量。分析染料溶液的植物群，目的是阐明染料溶液中有效降低靛蓝的条件。所有使用不同生产者（生产地点）制备的靛蓝染料都包含靛蓝细菌，并且在菌群中未观察到显着差异。此外，添加营养源时对菌群的分析表明，在添加了养分来源后，菌群发生了显着变化。目前，染色强度增加，但减少靛蓝细菌的数量也减少了。从以上结果来看，可以认为，不仅与减少靛蓝细菌，而且其他细菌的平衡对于增加靛蓝活性也很重要。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

藍染液中で起こるインジゴの酸化還元に関わる電子伝達メカニズムの解明

阐明靛蓝染料溶液中发生的靛蓝氧化还原涉及的电子转移机制

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
中川香澄;竹内道樹;菊池真由;阪本鷹行;小川順;加納健司;櫻谷英治
通讯作者：
櫻谷英治

海洋生物共生菌によるアルキルグリセロール生産

海洋共生细菌生产烷基甘油

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂口悠香;中川香澄;髙野仁美;服部結衣;阪本鷹行;櫻谷英治
通讯作者：
櫻谷英治

藍染液中の電子伝達に関わる微生物・反応促進物質の探索

寻找靛蓝染料溶液中参与电子转移的微生物和反应促进剂

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
中川香澄;多田真奈巳;西林菜華;阪本鷹行;清藤鈴奈;竹内道樹;加納健司;小川順;櫻谷英治
通讯作者：
櫻谷英治

Voltammetric in-situ monitoring of leuco-indigo in indigo-fermenting suspensions

伏安法原位监测靛蓝发酵悬浮液中的无色靛蓝

DOI：
10.1016/j.jbiosc.2021.01.005
发表时间：
2021
期刊：
J Biosci Bioeng
影响因子：
2.8
作者：
Nakagawa;K.;M. Takeuchi;M. Kikuchi;M. Tada;T. Sakamoto;K. Kano;J. Ogawa;E. Sakuradani
通讯作者：
E. Sakuradani

藍染液中のインジゴ還元メカニズムの解明

靛蓝染料溶液中靛蓝还原机理的阐明