東京大學大學院綜合文化研究科廣域科學專業/附屬先進科學研究機構的小林廣和副教授、北海道大學催化科學研究所的福岡淳教授、鈴木悠介研究生（研究當時）、東京理科大學工學部的佐川拓矢助教、昭和電工基礎化學品事業部的齋藤信專案負責人組成的研究團隊，成功分解了可從蟹殼中大量提取的甲殼素，有效地合成了甲殼素低聚糖。
圖1．從螃蟹殼中製作有乙醯基的甲殼素低聚糖流程（供圖：東京大學小林廣和副教授）
透過以往的研究人麼已知，將蟹殼中富含的甲殼素分解後得到的甲殼素低聚糖能夠激發植物免疫力。將其用於農業，則有可能在低農藥的情況下，降低農作物傳染黴菌的風險，提高產量。然而，由於甲殼素的難分解性，很難選擇性地合成甲殼素低聚糖。
甲殼素是一種由多個N-乙醯基-葡糖胺（NAG）連接而成的聚合物，透過切斷糖鏈之間的鍵合，可以逐步形成更小的分子，得到連接了2～8個NAG的甲殼素低聚糖。研究團隊認爲透過機械外力激活甲殼素分子，讓觸媒攻擊被活化的甲殼素分子，就能分解固體的甲殼素。
基於此想法，研究團隊爲了在甲殼素的分解反應中施加機械外力，使用了一種叫球磨機的粉碎機。將固體觸媒、甲殼素、陶瓷球放入陶瓷罐中，安裝到粉碎機上，以每分鐘500轉的速度旋轉進行反應。經過對多種觸媒進行嘗試，最後發現，呈弱酸性的碳材料作爲觸媒能有效分解甲殼素，生成甲殼素低聚糖。通常在這種切斷糖與糖之間鍵合的反應中，會使用呈強酸性的礦產作爲觸媒，但本次的一個重要發現是，呈弱酸性的碳材料具有更高的活性和選擇性。
研究團隊在進行反應分析後發現，長鍊甲殼素分子會快速分解，生成目標的小低聚糖，同時還會抑制小低聚糖的進一步分解反應。由此，可以高選擇性得到甲殼素低聚糖。另外，碳可以強烈吸附長鍊甲殼素分子，而對小低聚糖的吸附力弱，這也有助於提高選擇性。
小林副教授指出「此次，我們對甲殼素添加呈弱酸性的活性碳作爲觸媒，透過球磨機處理施加機械外力分解甲殼素，並高選擇性地生成了甲殼素低聚糖。我們希望將該方法實用化，爲低農藥農業做出貢獻。」。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Angewandte Chemie International Edition
論文：Selective Synthesis of Oligosaccharides by Mechanochemical Hydrolysis of Chitin over a Carbon-Based Catalyst
DOI：10.1002/anie.202214229
