2016 Fiscal Year Research-status Report
還元性末端に着目したセルロースナノファイバー耐熱化法の開発
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16K07809
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
秀野 晃大 愛媛大学, 紙産業イノベーションセンター, 講師 (30535711)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | セルロースナノファイバー / 還元性末端 / 酵素 / 熱分解 / パルプ / コットン / グリコシル化 / アセチル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、各種セルロース原料から自前で調製したCNFに関して、これまでに蓄積した熱分解特性の基盤データを活用して、大きく二つのアプローチ：（１）耐熱性の高かったコットン由来CNFの解析とその応用、（２）CNF還元性末端のグリコシル化による熱安定性の向上、から成る耐熱化法の開発を目指しており、下記の４つのサブテーマから成る。（１）比較的熱分解温度の高いコットン由来CNFの熱安定化要因の解析、（２）CNFの還元性末端のグリコシル化による熱安定化の検討、（３）（１）で得られた知見および（２）の手法を各種パルプ由来CNFへの応用展開、（４）CNFで得られた本研究の知見および手法をキチン・キトサンナノファイバーへの応用展開、について検討する。当該年度は、コットン由来CNFの熱安定化要因の解析を行った後、セルロースの還元性末端の定量法について検討した。
コットンボールおよび乾燥コットンから、セルラーゼ処理および機械的解繊によって調製したセルロースナノファイバーの熱分解および結晶化度を調べた結果、セルラーゼ処理によって、コットン原料の中では熱分解温度が相対的に低下したが、他原料に比べると熱分解温度は高い傾向にあった。
還元末端の定量法として、銅イオンに対する還元能を利用するBCA（bicinchoninic acid）法を選択し、呈色反応を行ったところ、セルラーゼ処理によって乾燥コットンの還元性末端が増加したと示唆された。しかし、別原料から調製したCNFの還元性末端を定量したところ、熱分解温度がコットン由来CNFよりも低いにも関わらず、セルラーゼ処理コットンより還元性末端量が低かった。本研究結果から、同種の原料では、BCA法による還元性末端の定量値と熱分解温度に相関関係が確認できたものの、BCA法で得られた値を異なる原料間で比較するには直接適用出来ない可能性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は、乾燥コットンからセルラーゼおよび機械的解繊処理によって調製したCNFに関して、熱分解挙動の解析や結晶化度の測定などの物性値と還元性末端の定量値との関係について調査した。
還元性末端の定量では、BCA法を選択し、微結晶セルロース粉末およびそのボールミル処理試料、広葉樹漂白パルプやその機械的解繊処理試料、蜜柑内皮およびそこから調製したCNFなど複数の試料について分析した結果、機械的解繊処理や粉砕処理あるいは酵素処理によって還元性末端が増加する傾向を把握できたが、異なる原料から得られたBCA法の値を比較する事は出来なかった。
当初、グリコシル化によるCNFの耐熱化反応を実施し、反応条件の至適化を行う予定であったが、BCA法による還元性末端の定量について調査する項目が増えた上、市販のポータブルリアクターを購入する予算が不足しており、コスト低減化に向けて安価な反応装置を探索、設計する時間を設けた為、当初の研究計画よりやや遅れた状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、新たに模索した反応装置の予備試験として、パルプの攪拌テストを実施している。平成29年度は、予備試験後に本装置を設置し、CNFの熱安定化に資するグリコシル化条件の至適化を行い、各種パルプ由来CNFに応用することを目指す。
その後、上記CNFで得られた本研究の知見および手法を活用し、キチン・キトサンナノファイバーへの応用展開について検討する。
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| Causes of Carryover |
当初、グリコシル化によるCNFの耐熱化反応を実施し、反応条件の至適化を行う予定であったが、BCA法による還元性末端の定量について調査する項目が増えた上、市販のポータブルリアクターを購入する予算が初年度の直接経費では不足しており、コスト低減化に向けて安価な反応装置を探索、設計する時間を設けた為、反応装置購入費および一部の反応試薬費が次年度に繰り越しとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
グリコシル化反応条件の至適化を含め各種反応を実施する為、昨年度から探索、設計している反応装置および反応試薬を購入する。
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