セルロースミクロフィブリルの新しい構造モデルの構築

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08306009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Section: 総合
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡野 健 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (30011927)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥山 剛 名古屋大学, 農学部・応用生物科学科, 教授 (00023482) ; 杉山 淳司 京都大学, 木質科学研究所・木質生命科学, 助教授 (40183842) ; 鮫島 正浩 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (30162530) ; 和田 昌久 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (40270897) ; 空閑 重則 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (60012051)
• Keywords: セルロースミクロフィブリル / バクテリアセルロース / 結晶弾性率 / セルロースの圧電性 / 成長応力 / セルラーゼ / セルロース / 圧電

Research Abstract

Aグループ(セルロースミクロフィブリルの形態・構造):酢酸菌セルロースと綿セルロースを濃厚アルカリで処理した時の結晶変態過程を追跡し、平行鎖構造から反平行鎖構造への変態の機構に、逆向きのミクロフィブリル間の融合(綿の場合)と単一のミクロフィブリル内での分子鎖の折りたたみ(バクテリアセルロースの場合)の2つがあると考えると、両者の違いは合理的に説明できる。また、セルロースミクロフィブリル中でIα(三斜晶)とIβ(単斜晶)がどのように存在しているかを、両者が混在しているシオグサの高結晶性セルロースを用いて検討した。酸加水分解による、IαとIβの混合比の変化を追跡して、Iαが酸によって選択的に分解されないと仮定すれば、Iαは横断面でコーナーなどの酸加水分解っを受けやすい位置に存在する可能性が高い。
Bグループ(木材の誘電・圧電・変形):現在までに得られているセルロースミクロフィブリルの長さ方向の構造について、木材の細胞壁のモデルと繊維方向のヤング率の関係から検討した結果、明確な非結晶と見なされる領域は、ミクロフィブリルの長さ方向には存在しないであろう。さらに、成長応力に対応するセルロースミクロフィブリル束の引張応力は、ヘミセルロース成分であり、それは束ができる段階で生じるのであろう。
セルロース物質の圧電性は、それぞれ結晶、非晶に対応する圧電相、非圧電相を考えることによって説明することができるであろう。
Cグループ(成長応力・酵素分解):バクテリアセルロース(BC)が他の結晶性セルロースに比べてセルラーゼに対して極めて易分解性である理由は、CBH IとEG IIの作用による相乗効果により、リボン状構造中のミクロフィブリル間の内部応力が開放され、リボン状構造の自己崩壊プロセスによるBC比表面積の著しい増大と表面構造の変化が生じた結果であろう。

Research Products

• [Publications] A.Ishikawa,T.Okano J.Sugiyama: "Fine structure and tensile properties of ramie fibers in the cryptalline form of cellulose I,II,III_I,IV_I" Polymer. 38-2. 463-468 (1997)