油糧バイオマスから健康機能物質とバイオ燃料の同時製造を実現する新反応・分離技術

• 研究課題/領域番号: 24246127
• 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: 反応工学・プロセスシステム
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 米本 年邦 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40125688)
• 研究分担者: 北川 尚美 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00261503) ; 中島 一紀 北海道大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50540358)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 46,670千円 (直接経費: 35,900千円、間接経費: 10,770千円); 2014年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2013年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2012年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
• キーワード: プロセスシステム設計 / 反応・分離技術

研究成果の概要

油糧バイオマスに含まれる抗酸化活性の高いビタミンE類（トコトリエノール、トコフェロール）や血中コレステロール濃度を下げる植物ステロールなどの脂溶性健康機能物質を選択的に回収すると同時に、軽油代替燃料となる高品質脂肪酸エステルを製造する独創的な反応・分離技術を開発した。溶媒との親和性に応じて大きく膨潤・収縮するイオン交換樹脂を充填する際に有効な容量可変式反応器を考案、油分を転化率100%で脂肪酸エステルに変換したところ、溶解度の低下によってステロールが室温で結晶化し、容易に回収できることを見出した。また、トコフェロールの回収率100%達成、トコトリエノールの高収率回収に世界に先駆け成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Production of high quality biodiesel from waste acid oil obtained during edible oil refining using ion-exchange resin catalysts (2015)
  • 著者名/発表者名: N.Shibasaki-Kitakawa, K.Hiromori, T.Ihara, K.Nakashima, T.Yonemoto
  • 雑誌名: Fuel 巻: 139 ページ: 11-17
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2014.08.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] A fusion enzyme consisting of bacterial expansin and endoglucanase for the degradation of highly crystalline cellulose (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Nakashima, K.Endo, N.Shibasaki-Kitakawa, T.Yonemoto
  • 雑誌名: RSC ADVANCES 巻: 4 号: 83 ページ: 43815-43820
  • DOI: 10.1039/c4ra05891g
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脂肪酸100%の油をも原料利用可能な高品質バイオディーゼル連続製造プロセスの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北川尚美、 中島一紀、 米本年邦
  • 雑誌名: ケミカルエンジニアリング 巻: 59 ページ: 20-26
• [雑誌論文] Simultaneous production of high quality biodiesel and glycerin from Jatropha oil using ion-exchange resins as catalysts and adsorbent (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Shibasaki-Kitakawa, K.Kanagawa, K.Nakashima, T.Yonemoto
  • 雑誌名: Bioresource Technology 巻: 142 ページ: 732-736
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2013.05.111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of human secreted alkaline phosphatase in suspension and immobilization cultures of tobacco NT1 cell (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Nakashima, N.Shibasaki-Kitakawa, T.Miyamoto, M.Kubo, T.Yonemoto
  • 雑誌名: Biochemical Engineering Journal 巻: 77 ページ: 177-182
  • DOI: 10.1016/j.bej.2013.06.004
  • NAID: 210000003269
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Kinetic Model Describing Antioxidation and Prooxidation of .-Carotene in the Presence of .-Tocopherol and Ascorbic Acid (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Shibasaki-Kitakawa, M. Murakami, M. Kubo, T. Yonemoto
  • 雑誌名: Journal of the American Oil Chemists' Society 巻: 89 号: 5 ページ: 815-824
  • DOI: 10.1007/s11746-011-1980-z
  • 査読あり
• [学会発表] Pilot scale production of high quality biodiesel from vegetable oils with high free fatty acid content using ion-exchange resin catalysts (2015)
  • 著者名/発表者名: N.Shibasaki-Kitakawa
  • 学会等名: 化学工学会 第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学豊洲キャンパス（東京都, 江東区）
  • 年月日: 2015-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] 分子蒸留を必要としない樹脂を吸着剤としたトコトリエノールの高効率回収 (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣森浩祐, 北川尚美, 米本年邦
  • 学会等名: 第26回ビタミンE研究会
  • 発表場所: 北里大学薬学部（東京都, 港区）
  • 年月日: 2015-01-10
• [学会発表] 容量可変式樹脂充填反応器を用いたバイオディーゼルの連続合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山﨑功大, 北川尚美, 中島一紀, 米本年邦
  • 学会等名: 化学工学会 第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス（福岡, 福岡）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] イオン交換樹脂法によるパイロットプラントを用いた高品質バイオディーゼルの連続製造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北川尚美, 大柳友克, 斯琴高娃, 中島一紀, 米本年邦
  • 学会等名: 第23回日本エネルギー学会大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス（福岡, 福岡）
  • 年月日: 2014-07-20
• [学会発表] A Novel Method for Selective Recovery of Tocotrienol from Rice Bran Deodorizer Distillate Using Ion-exchange Resin without Molecular Distillation (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Hiromori, N.Shibasaki-Kitakawa, K.Nakashima, T.Yonemoto
  • 学会等名: 105th AOCS Annual Meeting & Expo
  • 発表場所: Henry B. Gonzalez Convention Center (San Antonio, TX, USA)
  • 年月日: 2014-05-05
• [学会発表] Continuous Production of Fatty Acid Ethyl Ester from Crude Jatrpha Oil Using Ion-exchange Resin Catalystsand Evaluation of Fuel Quality (2014)
  • 著者名/発表者名: N.Shibasaki-Kitakawa, T.Oyanagi, S.Borjigin, K.Nakashima, T.Yonemoto
  • 学会等名: 105th AOCS Annual Meeting & Expo
  • 発表場所: Henry B. Gonzalez Convention Center (San Antonio, TX, USA)
  • 年月日: 2014-05-04
• [学会発表] イオン交換樹脂を触媒としたバイオディーゼル燃料の連続製造技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川尚美、米本年邦
  • 学会等名: 東北大学イノベーションフェア
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 廃棄脂肪酸油からの高品質バイオディーゼル連続合成プロセスの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井原亨、北川尚美、中島一紀、米本年邦
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 生体膜系におけるリン脂質とコレステロールの共酸化速度論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鮏川祐子、北川尚美、中島一紀、米本年邦
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] High Quality Biodiesel Production from Waste Acid Oil Using Ion-exchange Resins as Catalysts and Adsorbents (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Shibasaki-Kitakawa, T. Ihara, K. Nakashima, T. Yonemoto
  • 学会等名: 103rd AOCS Annual Meeting & Expo
  • 発表場所: Long Beach, CA, USA
• [学会発表] A New Biodiesel Production Process Using Ion-exchange Resins as Catalysts and Adsorbents (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Shibasaki-Kitakawa, T. Yonemoto
  • 学会等名: ACHEMA (International Powder and Nanotechnology Forum 2012)
  • 発表場所: Frankfurt, Germany
• [学会発表] Simple Production Process of High Quality Biodiesel and Glycerin from Jatropha Oil Using Cation-and Anion-exchange Resins (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Shibasaki-Kitakawa, K. Kanagawa, K. Nakashima, T. Yonemoto
  • 学会等名: World Congress on Oleo Science (WCOS 2012) & 29th ISF Congress
  • 発表場所: Sasebo, Japan
• [学会発表] セルロースの酵素分解における超音波前処理の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島一紀、佐藤拓海、北川尚美、米本年邦
  • 学会等名: 第64回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 食用油製造工程で排出する遊離脂肪酸残渣油を原料とした高品質バイオディーゼル燃料の連続製造技術の開発
  • 著者名/発表者名: 米本年邦、北川尚美、木村俊之
  • 学会等名: 平成25年度環境省社会形成推進研究発表会
  • 発表場所: 中央大学(東京)
  • 招待講演
• [学会発表] High Quality Biodiesel Production from Acid Oils Using Ion-exchange Resin as Catalysts and Adsorbent
  • 著者名/発表者名: N.Shibasaki-Kitakawa, T.Yonemoto
  • 学会等名: The 13th The International Conference on QiR
  • 発表場所: Sheraton Mustika Resort & Spa（Yogyakarta, Indonesia）
  • 招待講演
• [学会発表] A Kinetic Model Describing Antioxidation and Prooxidation of β-Carotene in the Presence of α-Tocopherol and Ascorbic Acid
  • 著者名/発表者名: N.Shibasaki-Kitakawa, T.Yonemoto
  • 学会等名: 104th AOCS Annual Meeting & Expo
  • 発表場所: Palais des congress de Montreal（Montreal, Canada）
  • 招待講演
• [学会発表] セルロース吸着性タンパク質を融合したセルラーゼの吸着および反応特性
  • 著者名/発表者名: 遠藤 孝治、中島 一紀、北川 尚美、米本 年邦
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学(岐阜)
• [学会発表] Process optimization of regeneration of anion-exchange resin catalyst for biodiesel production
  • 著者名/発表者名: Umdu Emin Selahattin、N. Shibasaki-Kitakawa, K. Nakashima, T. Yonemoto
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学(岐阜)
• [学会発表] バイオ燃料と健康機能物質の同時製造を実現する反応分離技術
  • 著者名/発表者名: 北川 尚美、米本 年邦
  • 学会等名: 東北大学イノベーションフェア2014
  • 発表場所: 仙台国際センター(仙台)
• [学会発表] Pilot plant productin of high quality biodiesel without downstream purification process
  • 著者名/発表者名: N. Shibasaki-Kitakawa, T.Oyanagi, K.Nakashima, T. Yonemoto
  • 学会等名: Asian Congress on Biotechnology2013
  • 発表場所: Indian Institute of Technology Delhi (New Delhi, India)
• [学会発表] Simultaneous Reaction and Purification Process for Continuous Production of High Quality Biodiesel From Acid Oils
  • 著者名/発表者名: N. Shibasaki-Kitakawa, T. Ihara, T. Yonemoto
  • 学会等名: 2013AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco Union Square (San Franchisco, USA)
• [学会発表] セルロース系バイオマスの酵素分解における超音波前処理の影響
  • 著者名/発表者名: 海老友稀, 中島一紀, 北川尚美, 米本年邦
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
• [学会発表] 陰イオン交換樹脂を吸着剤としたビタミンE類の回収
  • 著者名/発表者名: 廣森浩祐, 北川尚美, 中島一紀, 米本年邦
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
• [学会発表] フリーラジカル存在下での生体膜脂質の共酸化速度論
  • 著者名/発表者名: 北川尚美, 鮏川祐子,中島一紀, 米本年邦
  • 学会等名: 日本油化学会第52回年会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
• [学会発表] パイロットプラントを用いたジャトロファ粗油から高品質バイオディーゼル製造
  • 著者名/発表者名: 北川尚美, 大柳友克, 中島一紀, 米本年邦
  • 学会等名: 化学工学会盛岡大会2013
  • 発表場所: 岩手大学（盛岡）
• [学会発表] イオン交換樹脂を触媒・吸着剤とする高品質バイオディーゼルの連続合成プロセス
  • 著者名/発表者名: 北川尚美, 米本年邦
  • 学会等名: 第2回JACI/GSCシンポジウム
  • 発表場所: メルパルク大阪（大阪）
• [備考] (1)高品質バイオディーゼル連続製造装置紹介
  • URL: http://www.youtube.com/watch?v=27JGXhWU2BA
• [産業財産権] 油からビタミンE類の選択的な連続回収方法 (2014)
  • 発明者名: 北川尚美, 米本年邦, 廣森浩祐
  • 権利者名: 北川尚美, 米本年邦, 廣森浩祐
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-022613
  • 出願年月日: 2014-02-07