2006 Fiscal Year Annual Research Report
生命科学と有機材料科学を基盤とした植物バイオマス資源からの機能性高分子材料の創製
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18208027
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
片山 義博 東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 教授 (10214339)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
重原 淳孝 東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 教授 (60170867)
政井 英司 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (20272867)
中村 雅哉 森林総合研究所, きのこ微生物研究領域, 主任研究官 (50353793)
大原 誠資 森林総合研究所, 樹木化学研究領域, 領域長 (20353617)
梶田 真也 東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 助教授 (40323753)
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| Keywords | 植物バイオマス / リグニン / タンニン / 微生物 / 遺伝子工学 / バイオリアクター / 機能性有機材料 / バイオプラスチックス |
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| Research Abstract |
1.本研究の目的は、生命科学と有機材料科学を基盤に、リグニンやタンニンなど複雑な化学構造を持つ植物バイオマス成分から、高付加価値を持つ新規高分子材料を生産するバイオマス利用技術を確立する事である。現在の石油化学によって生産される機能材料に匹敵する製品を植物バイオマスから生産するには、複雑な植物バイオマス成分を一旦特定の「中間物質」に高収率で変換し、その中間物質の物理化学特性に基づいて高分子材料を設計・合成して用途開発する必要がある。
2.本研究実施期間において、微生物の多様な代謝機能を遺伝子工学を用いて設計・集積した新しいバイオリアクターを開発し、リグニンやタンニンから中間物質2H-pyran2-one-4,6dicarboxylic acid(PDC)に高収率変換し、得られたPDCを原料に新しい機能性高分子材料を設計・合成して新しい用途開発を行う事を目的として課題に取り組む。
3.平成18年度の研究成果は、(1)植物バイオマス成分の分離と低分子化技術:木紛の直接アルカリ加水分解による、リグニンの低分子化条件の検討からPDC生産に適合する前処理法を評価した。また食品系廃棄物である茶殻からのガリック酸の高収率分離技術を確立した。(2)植物バイオマスからPDC生産のバイオリアクター開発と大量生産技術:バニリン、バニリン酸を含む多様なリグニン由来低分子混合物からPDCを高収率(〜95%)生産可能な遺伝子組換え微生物の創製に成功した。大規模培養条件を検討し150リッター発酵槽でバニリン酸からPDCの高収率生産に成功した。(3)PDCを出発材料とする新しい機能性有機材料開発:10リッター発酵槽からのPDC分離精製技術を検討し結晶PDC精製技術を確立した。熱可塑性のPDCポリエステルを得るために、PDC-L-乳酸コポリエステルを作製に成功した。(4)石油系プラスチック原料、テレフタル酸からPDCを生産するバイオリアクター開発:テレフタル酸分解微生物遺伝子を基に、テレフタル酸からPDC生産プラスミドの構築に成功した。
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