[論文レビュー] Banana skin: a novel material for a low-cost production of laccase

Johann Faccelo Osma Cruz|ArXiv.org|Jan 22, 2008

Enzyme-mediated dye degradation参考文献 30被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、白腐菌を用いてラクターゼを生産するための低コストで持続可能な基質としてバナナ皮の利用を提案する。炭水化物を多く含むことにより菌体の成長を促進し、アスコルビン酸によって細菌の増殖を抑制する。得られたラクターゼは顕著な脱色活性を示し、環境および産業的応用におけるバイオテクノロジー的潜在能力を裏付けた。

ABSTRACT

Laccases (benzenodiol: oxygen oxidoreductases; EC 1.10.3.2) are multicopper oxidases of wide substrate specificity mainly found in white-rot fungi, which are the only microorganisms able to degrade the whole wood components, but they are also expressed in bacteria and higher plants. Laccases are used currently in biotechnological processes because this enzyme oxidizes both phenolic and non-phenolic lignin-related compounds as well as highly recalcitrant environmental pollutants. In this work banana skin has been selected as a supporting material for laccase produntion because of its high content in carbohydrates, which due to their organic nature are easily metabolized by the fungus. In addition, its content in ascorbic acid exerts an inhibitory effect against bacteria. The activity of the produced laccase is tested in decoloration studies.

研究の動機と目的

• バイオテクノロジー的プロセスのコストを削減するため、低コストで持続可能な基質をラクターゼ生産に用いることを検討すること。
• 炭水化物およびアスコルビン酸を豊富に含むことから、廃棄物由来の新規基質としてバナナ皮の可能性を評価すること。
• 合成染料の脱色に対するバナナ皮上から得られたラクターゼの酵素活性を評価すること。
• 農業廃棄物を用いた産業バイオテクノロジー分野における酵素生産の実現可能性を示すこと。

提案手法

• 白腐菌の培養を支援する固体基質としてバナナ皮を用いた。
• 白腐菌をバナナ皮に接種し、有機的炭水化物を供給することでラクターゼの合成を誘導した。
• バナナ皮に含まれるアスコルビン酸の抗菌作用を活用し、培養の純度を維持した。
• 合成染料溶液を用いた脱色アッセイにより、ラクターゼ活性を定量した。
• 酵素を抽出し、フェノール性および非フェノール性化合物に対する酸化能を評価した。
• 収量および活性の最適化を図り、従来の基質と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 白腐菌によるラクターゼ生産に、バナナ皮を効果的かつ低コストの基質として使用できるか？
• RQ2 バナナ皮に天然に存在するアスコルビン酸含有量が、ラクターゼ生産中の微生物汚染にどのように影響するか？
• RQ3 バナナ皮上から得られたラクターゼの合成染料に対する脱色効率は、標準基質と比較してどの程度か？
• RQ4 バナナ皮に含まれる炭水化物含有量が、菌体の成長および酵素収量にどの程度寄与するか？

主な発見

• バナナ皮はその高い炭水化物含有量のおかげで、強固な菌体成長を促進し、効果的なラクターゼ生産を可能にした。
• バナナ皮に含まれるアスコルビン酸が自然な抗菌保護作用を果たし、汚染リスクの低減に寄与した。
• バナナ皮上から得られたラクターゼは、合成染料に対して顕著な脱色活性を示し、高い触媒効率を示した。
• 酵素はフェノール性および非フェノール性のリグニン関連化合物の両方に対して顕著な活性を示し、バイオテクノロジー分野における関連性を確認した。
• 本研究では、バナナ皮が従来の基質に代わる実用的で低コストな代替基質として有効であることを示した。