製紙用パルプの酸素脱リグニン過程における炭水化物の分解抑制技術の開発

• Project/Area Number: 17780136
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 林産科学・木質工学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 横山 朝哉 The University of Tokyo, 大学院・農学生命科学研究科, 講師 (10359573)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2007: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 酸素 / 脱リグニン / 活性酸素種 / パルプ / 炭水化物 / フェノール / 流量計

Research Abstract

本年度においては、kraft lignin、単量体フェノール性リグニンモデル化合物guaiacol、vanillyl alcohol、単量体非フェノール性リグニンモデル化合物veratryl alcohol、および、二量体リグニンモデル化合物guaiacylglycerol-β-guaiacylether(GG)を酸素脱リグニン過程条件下で処理し、これらの化合物の酸素消費量を酸素流量計によって測定することにより、それぞれの化合物の酸化進行度について分析を行った。非フェノール性とフェノール性両ユニットを含むkraft ligninとGGの1ユニットあたりの酸素消費量が、単量体のguaiacol、vanillyl alcoholと同程度であること、および、非フェノール性のveratryl alcoholは、酸素をほとんど消費しないことから、kraft ligninとGGの非フェノール性ユニットは、処理中にフェノール性ユニットに変換されることによって、元来のフェノール性ユニットと同程度に酸化されることが示唆された。非フェノール性リグニンユニットは、従来から酸素脱リグニン過程で酸化が進行しないと考えられていたため、この結果は本過程における反応を理解する上で、非常に重要な知見である。
また、α-位にカルボニル基を持つ芳香核のフェノール性水酸基と側鎖のβ-位でエーテル結合を形成する二量体モデル化合物guaiacylglycerol-β-phenacyl ether(GP)は、アルカリに対して非常に不安定で、容易に新たなフェノール性ユニットを遊離すること、また、酸素が存在することにより、GGのような通常のモデル化合物の酸化ではほとんど得られないvanillilnが顕著な量検出されることが、判明した。これらの結果から、α-位へのカルボニル基の導入は、脱リグニン反応に対して、従来考えられているよりも大幅に効果的であることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Application of the amount of oxygen consumption to the investigation of the oxidation mechanism of lignin during oxygen-alkali treatment (2008)
  • Author(s): Aiko Imai
  • Journal Title: Journal of Wood Science 54 Pages: 62-67
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Significant lability of guaiacylglycerol-β-phenacyl ether under alkaline conditions (2008)
  • Author(s): Aiko Imai
  • Journal Title: Journal of Agricultural and Food Chemistry 55 Pages: 9043-9046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detailed examination of the degradation of phenol derivatives under oxygen delignification conditions (2007)
  • Author(s): Tomoya Yokoyama, Yuji Matsumoto, Gyosuke Meshitsuka
  • Journal Title: Journal of Agricultural and Food Chemistry 55・4 Pages: 1301-1307
• [Journal Article] Characterization of Active Oxygen Species under Oxygen-Alkali Bleaching Conditions (2005)
  • Author(s): Tomoya Yokoyama, Yuji Matsumoto, Gyosuke Meshistuska
  • Journal Title: Holzforschung 59・3 Pages: 269-275
• [Presentation] 酸素アルカリ漂白条件下における非フェノール性部位のフェノール性部位への変換についての検討 (2008)
  • Author(s): 大村知士
  • Organizer: 第58回日本木材学会大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • Year and Date: 2008-03-18
• [Presentation] 炭水化物のアノマー位に対する活性酸素種の反応性の評価 (2007)
  • Author(s): 小西史子
  • Organizer: 第52回リグニン討論会
  • Place of Presentation: 宇都宮大学大学会館(栃木県宇都宮市)
  • Year and Date: 2007-11-15
• [Presentation] Effect of α-carbonyl group on the lignin reaction under alkaline conditions (2007)
  • Author(s): Aiko Imai
  • Organizer: IUFRO All Division 5 Conference
  • Place of Presentation: Grand Hotel (Taipei, Taiwan)
  • Year and Date: 2007-10-29
• [Presentation] 塩基性条件下におけるグアイアシルグリセロール-β-フェナシルエーテルの易開裂性について (2007)
  • Author(s): 横山朝哉
  • Organizer: 第57回日本木材学会大会
  • Place of Presentation: 安田女子大学(広島市安佐南区)
  • Year and Date: 2007-08-08
• [Presentation] Evaluation of the Attack of Active Oxygen Species on Anomeric Position of Carbohydrate under Oxygen Bleaching Conditions (2007)
  • Author(s): Fumiko Konishi
  • Organizer: The 14th International Symposium on Wood, Fiber, and Pulping Chemistry (ISWFPC)
  • Place of Presentation: International Convention Center (Durban, South Africa)
  • Year and Date: 2007-06-26
• [Presentation] Significant lability of guaiacylglycerol-β-phenacyl ether under alkaline conditions (2007)
  • Author(s): Tomoya Yokoyama
  • Organizer: The 14th International Symposium on Wood, Fiber, and Pulping Chemistry (ISWFPC)
  • Place of Presentation: International Convention Center (Durban, South Africa)
  • Year and Date: 2007-06-26
• [Presentation] 塩基性条件下におけるグアイアシルグリセロール-β-フェナシルエーテルの易開裂性について (2007)
  • Author(s): 横山朝哉
  • Organizer: 第74回紙パルプ研究発表会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京都江戸川区)
  • Year and Date: 2007-06-12