土壌腐植物質の酵素分解機構モデルの構築

点击翻译按钮获取中文摘要

腐植物質は土壌に普遍的に存在する最も主要な有機態炭素であり,近年の地球温暖化等の問題から炭素リザーバーとしての役割が重要視されている。腐植物質の生分解機構はその集積機構とならび,炭素蓄積機能を支配する最大の因子であるが,その詳細は不明である。そこで,本研究では腐植生分解機構の理解を図るために,固定化した酵素を用いた酵素反応による腐植物質分解機構を解析することを目的とした。昨年度は,固定化に適用可能な腐植分解酵素の選抜を行い、ラッカーゼならびにカルボキシルエステラーゼの2種類の酵素を選抜した。本年度では、これら2種類の酵素への固定化法の適用を試みた。固定化担体として、セルロース系多孔性樹脂であるセルファインアミノを用いて、反応pH、酵素濃度、還元剤濃度について固定化反応の条件検討を行い、酵素活性ならびに固定化を維持した状態で高い固定化率を有する条件を見いだした。さらに、固定化酵素とフルボ酸との反応条件の検討を行い、両酵素ともに樹脂へのフルボ酸吸着が認められたものの高いフルボ酸槌色活性を示す条件を見いだした。これにより両酵素の固定化酵素反応系を確立できた。また、確立した条件下で固定化ラッカーゼと反応させたフルボ酸の変化を検討したところ、全有機炭素量はわずかに減少し酵素反応によりフルボ酸の無機化が生じる事、特に低分子画分で顕著に生じる事が示された。また、残存したフルボ酸については、脂肪族鎖とメチレン鎖の減少、および相対的な芳香族度の増大が認められたものの、顕著な構造変化は認められなかった事から、ラッカーゼによるフルボ酸の分解反応ではラジカル生成によりランダムに構造が分解される、もしくは分子ユニットのようなある一定の構造単位で分解、無機化されていく事が示唆された。