概要：【背景】微生物による分解 アルカリリグニン 高い分解効率と環境保護という特徴から注目を集めています。 【目的】高効率なリグニン分解菌をスクリーニングし、その分解条件を最適化する。 [方法]高効率リグニン分解株をグアヤコール-PDA法およびアニリンブループレート法によりスクリーニングし、一因子スクリーニングおよび応答曲面実験により培養条件を最適化した。 [結果]効率的なリグニン分解株BYL-7がスクリーニングされ、形態学的および多重配列解析によって最初にTrametes versicolorであると同定された。 単一因子試験では、初期 pH、温度、接種量がリグニン分解に大きな影響を与える要因であることが証明され、応答曲面試験では、リグニン分解の最適条件は初期 pH 6.7、温度 25 度、接種量 8% であることが判明しました。 。 これらの条件下では、アルカリ性リグニン分解率は 36.5 パーセントで、以前より 54.0 パーセント高かった。 稲わらリグニン、ヘミセルロース、セルロースの分解率はそれぞれ32.8パーセント、21.5パーセント、13.2パーセントでした。 このうち、リグニンの分解率は従来に比べて36.1％向上した。 ラッカーゼ活性は6日目に120.0 U/Lでピークに達し、以前より25.0パーセント高かった。 リグニンペルオキシダーゼ活性は6日目に1 343.8 U/Lのピークに達し、これは以前より36.0パーセント高かった。 マンガンペルオキシダーゼ活性は5日目に463.8 U/Lでピークに達し、これは以前より31.7パーセント高かった。 【結論】実験結果はリグニン分解に有用なフグ資源を提供したが、その後のリグニン研究に関連するデータも蓄積した。
ランダムな構造と抵抗力のある結合は、リグニンの産業応用にとって大きな障害となると考えられています。 リグニン分解に関連するいくつかの酵素は発見されていますが、リグニンの価値化のプロセスには依然として課題が存在します[2、3]。 まず、不均一で非晶質の構造からなるリグニンと酵素が相互作用するのは困難です。 第二に、リグノセルロース系バイオマスからリグニンを抽出するのは困難である。 この課題を解決するために 2 つの主な戦略が設計されています。 リグニンを抽出するための最初の戦略は、リグニンを不溶性に保ち、セルロースとヘミセルロースを液相に入れることです。 もう一つの正反対の戦略は、リグニンを加水分解または可溶化するが、セルロースとヘミセルロースを不溶性に保つことです (図 1a) [4]。 3 番目の課題は、リグニン処理から化学製品を高い収率と純度で得ることです。 解重合プロセス中、解重合されたリグニン画分は通常、解重合条件下で高い反応性を示し、再重合や縮合などの制御不能な副反応を数多く引き起こす可能性があります。 これらの副反応は、リグニンから標的生成物への直接変換を妨げる可能性のある新しい化合物を生成します [5,6]。 より多くのリグニン分解酵素と経路の発見により、リグニン分解から得られる付加価値のある化学物質にますます注目が集まることになるでしょう。
序章
リグノセルロース系バイオマスは地球上で唯一の再生可能な資源であり、有機結合炭素として年間60トン再生され、持続可能なエネルギーの未来を生み出す可能性を秘めています。 米国エネルギー省（DOE）は、その「10億トンビジョン」の中で、バイオ燃料の生産に約13億乾燥トンの植物バイオマスが利用可能となり、国家の液体輸送消費量の30パーセント以上を代替できる可能性があると報告した。燃料 (Perlack et al., 2005)。 バイオマスからのリグニンの除去は、セルロースおよびヘミセルロースの加水分解の効率を高めるのに役立ち、したがって、セルロース系エタノールおよび他のバイオ燃料の生産におけるバイオマスの炭水化物部分の利用を促進する（Siqueira et al.、2012）。 紙パルプ産業だけで、年間約 5,000 ～ 6,000 万トンのリグニンが生産されています。 利用可能なリグニンの量は、化石原料をバイオ燃料生産用のリグノセルロース系バイオマスに置き換えることを目的とした最近のバイオリファイナリー開発の結果、さらに増加すると予想されている。 最近の DOE 報告書では、7 億 5,000 万トンのバイオマス原料をバイオ燃料に加工することで 2 億 2,500 万トンのリグニン (バイオ精製リグニン) が生産される可能性があると推定しています (Bozell et al., 2007)。 しかし、リグニンの商業利用は利用可能量のわずか 2% に限定されており、残りは通常、パルプおよび製紙工場に蒸気とプロセス熱を提供するために燃焼されます (Gosselink et al., 2004)。 低コスト燃料として使用されるリグニンの価値は 1 kg あたりわずか 0.18 ドルであるのに対し、化学原料としての価値は約 6 倍であると報告されています (Macfarlane et al., 2009)。 既存のリグニン製品は現在、主に低価格のリグニンスルホン酸塩（約100万トン）とクラフトリグニン（100,000トン）をベースとしているため、リグニン市場は年間3億ドルで停滞しており、成長率は非常に低い（国連） 、2012）。
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