2018 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanisms of softwood and hardwood pyrolysis in terms of cell wall ultrastructure and interactions of the components
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16H04954
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
河本 晴雄 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (80224864)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂 志朗 京都大学, エネルギー科学研究科, 研究員 (50205697)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 木材 / バイオマス / 熱分解 / 分子機構 / 相互作用 / ヘミセルロース / リグニン / セルロース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度の研究では、ヘミセルロースとリグニンの化学構造の異なるスギ（針葉樹）とブナ（広葉樹）を用い、これら木材細胞壁中でのヘミセルロースおよびセルロースの熱分解に対する反応性を、単離したヘミセルロースであるキシランとグルコマンナンと比較して明らかにした。熱重量測定（TG/DTG）と同様の加熱速度（10℃/分）で200－380℃の間の温度域まで加熱し、加水分解性糖を評価することで、木材多糖の糖骨格の分解温度を求め、単離ヘミセルロースを用いた場合の結果と比較した。その結果、ヘミセルロースの反応性が木材細胞壁中では大きく変化しており、その影響がスギとブナで異なることが判明した。いずれの樹種においてもキシランは、単離物と比べて細胞壁中では50℃程度高温側で熱分解すること、グルコマンナンについてはブナで反応性が向上する一方、スギでは逆に安定化していることなどが明らかになった。このように樹種により異なる結果は、リグニンとヘミセルロースとの化学結合、セルロース結晶を取り巻くマトリックス中での存在状態の違いによるものと考えられる。また、セルロースの熱分解がブナでは主要ヘミセルロースであるキシランの分解と独立して起こる傾向があり、これがDTG曲線においてそれぞれセルロースとキシランの熱分解に対応する高温側のピークと定温側のショルダーが明確に認められる理由であることが判明した。一方、スギの主要ヘミセルロースであるグルコマンナンがブナ細胞壁中のキシランと近い温度域で分解するにもかかわらず、グルコマンナンの分解とともに一部のセルロースが分解する傾向があり、これがブナ（広葉樹）で見られた明確なDTGショルダーが認められない理由であることも判明した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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