木質バイオマス由来機能性化学物質の創生

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K06162
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 米田 夕子 静岡大学, 農学部, 准教授 (90638595)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リグニン－糖複合体

Outline of Annual Research Achievements

木質資源を化学的に利用する場合，木質資源中に混在するさまざまな化学成分の中から，所望の成分のみを分離・精製して利用することが一般的である。この分離プロセスにおいて廃棄されてきた所望しない成分の中には，精密な化学構造を有する化学物質も少なくない。本研究では，木質資源に含有されるリグニンと多糖類が共有結合により結合した物質「リグニン-糖複合体（Lignin-Carbohydrate Complex，以後LCCと略す）」に着目し，慣用の化学工業製品の代替品となりうる物質の創生を目的としている。
木質資源（木粉）を酵素あるいは化学薬品によって処理し，木粉処理物からLCC断片を含む溶剤可溶成分を調製し，その中から有用な機能をもつ物質を抽出する。木質資源を原料とする研究と並行し，LCC断片モデル化合物を用いた研究を実施する。モデル化合物を用いる研究は，LCC特有の化学構造を失わない木粉処理工程を構築するため，また，LCC特有の化学構造に関する情報を蓄積するために必要である。木粉に施す処理をモデル化合物に対して行い，処理工程でLCC特有の化学構造が失われないことを確認する。また，モデル化合物から得たLCC特有の構造情報と木粉処理抽出物の構造情報とを比較し，LCCであることを判定する。
本年度は，LCC断片モデル化合物の有機合成による調製を重点的に行った。リグニン部分モデルとして針葉樹型および広葉樹型の２種の二量体モデルを作成した。糖部分にはキシロース，マンノース，ガラクトースなどの単糖類を用いた。リグニンと糖との結合様式はグリコシド結合型およびエステル結合型とした。これらの要素を組み合わせ，複数の多様なLCC断片モデル化合物の調製を達成した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでに作成方法が判明していたモデル化合物以外について，酸化方法を工夫することで容易に調製できることを見いだした。これにより研究遂行に必須である異なる様式の複数種のLCC断片モデル化合物が得られた。このように，当初の計画通り，酵素あるいは化学薬品処理に供するモデル化合物を数種類準備できた。計画よりやや多量のモデル化合物が得られたため，酵素処理の検討を予定より早く開始できた。

Strategy for Future Research Activity

酵素あるいは化学薬品による処理実験に使用するため，調製方法を確立できたモデル化合物についてさらに多量の化合物を作成する。これらのモデル化合物を酵素または化学薬品によって処理し，処理後に生じる化学構造の変化を観察し，LCC特有の構造の存在を確認する。この操作を繰り返し行い，LCC特有の構造が損なわれない処理方法について検討する。また，当初の計画に従い，複数の樹種の木粉を調製し，これらに対し多段階の化学薬品による処理および抽出を行う。各工程で得られる抽出物および残渣の化学構造情報とモデル化合物のそれとを比較し，成分中のLCCについて調査する。

Causes of Carryover

学会参加にかかる旅費を使用しなかったため次年度使用額が生じた。次年度の参加予定学会の旅費についてはすでに申請しているため，生じた次年度使用額は主に研究成果発表にかかる費用として使用するつもりである。