| 研究課題/領域番号 |
20H00433
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
上高原 浩 京都大学, 農学研究科, 教授 (10293911)
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| 研究分担者 |
増田 誠司 近畿大学, 農学部, 教授 (20260614)
吉永 新 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60273489)
田中 義正 長崎大学, 先端創薬イノベーションセンター, 教授 (90280700)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
37,570千円 (直接経費: 28,900千円、間接経費: 8,670千円)
2023年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2022年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2021年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | バイオリファイナリー / セルロース / ヘミセルロース / リグニン / バイオマス / 植物細胞壁 / ジブロックコポリマー / ブロックコポリマー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物細胞壁は主にセルロース・ヘミセルロース・リグニンからなるが、これら三成分の分子特性・分子間相互作用について統合的に考察できれば、これまでにない機能性材料を創造できるのではないかと考えられる。本研究では特に研究の進んでいないヘミセルロースに焦点を当て、セルロース・ヘミセルロース・リグニンの分子特性を研究者独自の研究手法であるジブロックコポリマーを用いて研究する。本研究により、針葉樹・広葉樹・草本植物の三成分の分子間相互作用の違いが植物細胞壁構造に与える影響が明らかになり、高機能材料開発にも繋がると期待される。
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| 研究成果の概要 |
独自開発した「木質三成分分離技術」について、その原理を明らかにするため実験を行なった。具体的には、アルキル化試薬の炭素鎖数の違いや、針葉樹、広葉樹、草本植物の違いが分離に与える影響をNMRを用いた詳細な化学構造分析、DSCを用いた熱特性解析により検討した。その結果、セルロース、ヘミセルロース、リグニンの分離には、分子量および分子の親水性-疎水性バランスの違いが大きな影響を与えていることが明らかになった。また、木材から誘導した化合物でしか得られない微量の混合物が熱特性や力学特性に好影響を与えることも明らかになった。更に、木質成分の特性を生かし、樹皮抽出成分も含め多様な機能性材料の合成に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
脱炭素社会の構築は喫緊の課題であり、再生可能資源である植物材料の重要性が高まっている。石油資源を代替すべく、生分解性を有する植物資源の有効活用に関する研究を推進できれば、海洋プラスチック問題など環境汚染問題の解決にも繋がり社会的意義が大きい。
木材から一挙に３種類の高分子誘導体を合成する方法を様々な植物種に適用できる事を明らかにした点、異なる植物種から得られる材料の物性に明らかな違いが発現した点、本法でのみ得られる物性値を有する材料が得られた点などが、本研究の特に重要な研究成果である。この研究は、バイオリファイナリー研究分野に大きなインパクトを与えると考えており学術的意義が大きい。
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