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セルロースの結晶変態過程における分子鎖挙動の動的解析

研究課題

研究課題/領域番号 07406018
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 林産学
研究機関東京大学

研究代表者

岡野 健  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (30011927)

研究分担者 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)
空閉 重則 (空閑 重則)  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (60012051)
研究期間 (年度) 1995 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
1997年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1996年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
キーワード結晶変態 / セルロース / ラミ- / 結晶ポアソン比 / 結晶弾性率 / セルロース Iα / セルロース Iβ / X線回折 / セルロースIα / セルロースIβ / セルロースミクロフィブリル / アルカリセルロース / バクテリアセルロース / 加水分解 / セルラーゼ / イメージングプレート / 木材セルロース / 電子回折 / 酵素 / バロニア / 結晶素
研究概要

(1)シオグサの高結晶性セルロースミクロフィブリルの高度配向フィルムをヘリウム中で加熱することによって、セルロースIαをIβへ変態させ、その過程を位置敏感型比例計数巻(PSPC)で追跡し、結晶格子が変化する状況を動的に捉えることに成功した。セルロースIαは高温水蒸気処理によってセルロースIβに変態することが知られているが、その変態が分子鎖の回転によるのか、ずれによるのか、あるいはそれ以外によるのかは不明であった。ところが今回の情報を解析することによってそれらのいずれであるかを決することができる見通しが立ち、変態機構解明に大きく踏み出すことができた。
(2)ラミ-繊維を引張して、結晶の分子鎖方向と直角方向の歪みをPSPCに同時に記録測定することにより、セルロース結晶のポアソン比を求めることに初めて成功した。スパン16mmのラミ-繊維100本からなる繊維束を作製し、繊維試料引張装置で引張し、セルロース結晶の代表的な3つの赤道面回折を同時にPSPCに記録することによって、負荷加重-横歪み曲線を得た。同様にして得た子午線回折からの負荷加重-縦歪み曲線からセルロース結晶の縦ヤング率、ポアソン比νbaを測定し、それぞれ129GP、0.34を得た。
(3)ラミ-繊維のアルカリ膨潤過程をPSPCならびにイメージングプレート(IP)を用いて追跡し、幾つかの新しい結果を得た。長さ2cmのラミ-繊維400本に濃度3.5規定のアルカリを50μlづつ加えていくと、段階的に膨潤させながら各段階の回折データを得ることができることを見いだした。この方法でセルロース結晶の代表的な3つの赤道面回折を同時に捉え、それらの積分強度を比較した。その結果、セルロース結晶は周辺から同時に浸食されるのではなく、a軸方向が他に先行する、すなわちab面の水素結合シートがあたかも剥がれるように挙動することが判明した。
(4)セルロースのチオシアン酸カルシウムコンプレックスが水洗によってセルロースIを再生することを見いだし、コンプレックスが錯体であり、アルカリ膨潤とは異なる膨潤形態が存在することを見いだした。

報告書

(4件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] Ishikawa, M.Wada, K.Igarashi, S.Kuga, T.Okano: "Effect of cellulase treatment ontensile properties of M.Samejima,ramie fiber" Mokuzai Gakkaishi. 43. 337-341 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishiyama, S.Kuga, M.Wada, T.Okano: "Cellulose microcrystal film of high uniaxial orientation" Macromolecules. 30. 6395-6397 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Wada, J.Sugiyama and T.Okano: "Synchrotron-radiated x-ray and neutron diffraction study of native cellulose" Cellulose. 4. 221-232 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Hayashi, J.Sugiyama, T.Okano, M.Ishihara: "The enzymatic susceptibility of cellulose microfibrils of the algal-bacterial type and the cotton-ramie type" Carbohydrate Research. 350. 109-117 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Habu, K.Igarashi, M.Samejima, B.pettersson and K-E.L.Eriksson: "Enhanced production of cellobiose dehydrogenase in cultures of Phanerochaete chrysosporium supplemented with bovine calf serum" Biotechnol.Appl.Biochem. 26. 97-102 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shidazaki, M.Saito, S.Kuga, T.OKANO: "Native cellulose II production by A.Xylinum under physical conolition" Cellulose. (in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ishikawa, M.Wada, K.Igarashi, S.Kuga, T.Okano, M.Samejima.: "Effect of cellulase treatment on tenislie properties oframie fiber" Mokuzai Gakkaishi. 43. 337-341 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishiyama, S.Kuga, M.Wada, T.Okano: "Cellulose microcrystal film of high uniaxial orientation" Macromolecules. 30. 6395-6397 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Wada, J.Sugiyama, T.Okano: "Synchrotron radiated X-ray and neutron diffraction study of native cellulose" Cellulose. 4. 221-232 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Hayashi, J.Sugiyama, T.Okano, M.: "Ishhihara : Ehe Enzymatic susceptibility of cellulose microfibrils of the algal-bacterial type and the cotton-ramie type." Carbohydrate Res. 350. 109-117 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Habu, K.Igarashi, M.Samejima, B.Petterson, K-E.L Eriksson: "Enhanced production of cellobiose dehydrogenase in clutures of Phanerochaete chrysosporium supplenented with bovine calf serum" Biotechnol.Appl.Biochem.26. 97-102 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shibazaki, M.Saito, S.Kuga, T.Okano: "Native cellulose II production by A.xylinum under Physical condition" Cellulose. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ishikawa, M.Wada, K.Igarashi, S.Kuga, T.Okano: "Effect of cellulase treatment on tensile properties of M.Samejima,ramie fiber" Mokuzai Gakkaishi. 43. 337-341 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nishiyama, S.Kuga, M.Wada, T.Okano: "Cellulose microcrystal film of hifh uniaxial orientation" Macromolecules. 30. 6395-6397 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] M.Wada, J.Sugiyama and T.Okano: "Synchrotron-radiated x-ray and neutron diffraction study of native cellulose" Cellulose. 4. 221-232 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Hayashi, J.Sugiyama, T.Okano, M.Ishihara: "The enzymatic susceptibility of cellulose microfibrils of the algal-bacterial type and the cotton-ramie type" Carbohydrate Research. 350. 109-117 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Habu, K.Igarashi, M.Samejima, B.Pettersson and K-E.L.Eriksson: "Enhanced production of cellobiose dehydrogenase in cultures of Phanerochaete chrysosporium supplemented with bovine calf serum" Biotechnol.Appl.Biochem.26. 97-102 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shibazaki, M.Saito, S.Kuga, T.OKANO: "Native cellulose II production by A.Xylinum under physical condition" Cellulose in press. (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shibazaki,S.Kuga T.Okano: "Mercerization and acid hydrolysis of bacterial cellulose" Cellulose. 4(in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Samejima: "Research trend in cellulase and cellulose biodegradation" Mokuzai Gakkaishi. 42. 811-816 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Samejima et al.: "Absorption behavior of cellulose dehydrogenase from phanerochaete chrisosporium to crystalline and amorphous cellulose" Biotechnol.Appl.Biochem.(in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Samejima et al.: "The use of cellobiose dehydrogenase as a sensitive detector of cellulase a ctivity" Proceedings of Sixth IC on BPPI. 181-184 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ishikawa et al.: "Effects of cellulase treatment on tensite properties of ramie fibers" Mokuzai Gakkaishi. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Igarashi et al.: "Localization of cellobiose dehydrogenase in cellulose-grown culture of phanerochaete chrysosporium" Fungal Genetics an Biology. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Wada,T.Okano,J.Sugiyama,F.Horii: "Characterization of tension and mormally lignified wood cellsilose in populus Maxirnowiczii." Cellulose. 2. 223-233 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Wada,T.Okano,J.Sugiyama: "Characterization of cellulose in wood." Proceedings of the ISTAWF. 234-238 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Samejima et al.: "The use of cellobiose dehydrogenase as a sensitive detecter of cellulose activity." Proceedings of 6th ICBPPI. (in press). (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.Kuga et al.: "Beta-glucan synthesis in the cotton fiber." Plant Physiol.107. 111-123 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.Kuga et al.: "Acid hydrolysis behavior of mierovial cellulose II." Polymer. 36. 4971-4976 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Saito,T.Okano,H.Chanzy,J.Sugiyama: "Structural study of α-chutin from the grasping spine of the arrow worm" J.of Structural Biology. 114. 218-228 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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