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アルカリ/中性塩によるセルロースの膨潤・溶解機構の解明と新規溶剤系の開発

Research Project

Project/Area Number 09460073
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field 林産学
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

空閑 重則  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (60012051)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 和田 昌久  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (40270897)
磯貝 明  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (40191879)
Project Period (FY) 1997 – 1998
Project Status Completed (Fiscal Year 1998)
Budget Amount *help
¥11,600,000 (Direct Cost: ¥11,600,000)
Fiscal Year 1998: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 1997: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000)
Keywordsセルロース / チオシアン酸カルシウム / ロダン塩 / ゲル / アルカリセルロース / マーセル化 / 逆平行鎖構造 / セルロースの複合化 / セルロース結晶 / 中性塩 / セルロースの錯体 / 膨潤化合物 / 転移熱 / アルカリ / ロダンカルシウム
Research Abstract

中性塩の中でセルロースに対する膨潤・溶解作用の最も強いものの一つであるチオシアン酸カルシウムの作用を、この溶液中でセルロースが作るゲルの熱的挙動、および固体セルロースの溶解時の熱現象から調べた。その結果塩-セルロースゲルの融解。ゲル化挙動は水-アガロースゲルと類似した熱可逆性を示すことが分かった。ラミー繊維を用いたX線回析による検討から、チオシアン酸カルシウム-セルロース系では溶解に先立ち準結晶性の錯体が形成されることが分かり、その生成の最適条件(90℃、5〜15分)を決定した。そして錯体の回析パターンから、その構造はアルカリセルロースに類似した疎水面の結合によるシート形成に基づくものであることが示唆された。
アルカリセルロースの構造とその中でのセルロース分子鎖の状態を検討し、このときにはセルロースは比較的不動化された状態にあること、したがってセルロースI→セルロースIIの変態は水洗・再生の過程に起こることが強く示唆された。またこのとき逆平行鎖のセルロースIIが選択される理由がセルロース分子鎖の幾何学的構造にあると考えられた。
チオシアン酸カルシウム溶液による溶解・再生処理の応用を検討し、TEMPO酸化によるセロウロン酸の調製の検討から、この処理がセルロースの化学修飾のための非晶化前処理として有効であることが分かった。これは他の誘導体調製にも応用できると思われる。次にチオシアン酸カルシウム溶液にセルロース以外の多糖も溶解することを利用してセルロース-アミロースの複合物を調製した。この混合溶液もゲル化するが、熱測定からその挙動にアミロースは分子レベルでは関与しないことがわかった。しかしこのゲルにはアミロースが固定化されており、ビーズ化してクロマトグラフィー用充填剤を作ることができることを見出した。

Report

(3 results)
  • 1998 Annual Research Report   Final Research Report Summary
  • 1997 Annual Research Report
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All Publications (12 results)

  • [Publications] Y.Nishiyama et al.: "Mechanism of mercerization revealed by X-ray diffraction"J.Wood Sci.. (in press).

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      1998 Final Research Report Summary
  • [Publications] J.Araki: "Flow Properties of Microcrystalline Cellulose Suspension Prepared by Acid Treatment of Native Cellulose" Colloids & Surfaces. 142 (1). 75-82 (1998)

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  • [Publications] H.Shibazaki: "Native cellulose II production by Acetobacter xylinum under physical constraints" Cellulose. 5 (3). 165-173 (1998)

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  • [Publications] H.Shibazaki: "Mercerization and acid hydrolysis of bacterial cellulose" Cellulose. 4 (2). 75-87 (1997)

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  • [Publications] Y.Nishiyama: "Cellulose Microcrystal Film of High Uniaxial Orientation" Macromolecules. 30 (20). 6395-6397 (1997)

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  • [Publications] Isogai-A: "Effects of carboxyl groups in pulp on retention of alkylketene dimer" J.Pulp & Paper Sci. 23 (5). J215-J219 (1997)

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  • [Publications] Samejima-M: "The behaviour of Phanerochaete chrysosporium cellobiose dehydrogenase on adsorption to crystalline and amorphous celluloses" Biotechnology-And-Applied-Biochemistry. 25. 135-141 (1997)

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  • [Publications] Wada-M: "Synchrotron-Radiated X-ray and Neutron Diffraction Study of Native Cellulose" Cellulose. 4 (4). 221-232 (1997)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] A.Ishikawa: "Effects of Cellulase Treatment on Tensile Properties of Ramie Fiber" Mokuzai Gakkashi. 43 (4). 337-341 (1997)

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  • [Publications] H.Shibazaki et al.: "Mercerization & acid hydrolysis of bacterial cellulose" Cellulose. 4(2). 75-87 (1997)

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Published: 1997-04-01   Modified: 2016-04-21  

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