非可食系原料からの新規バイオマスプラスチックの創製と構造制御による高機能化

• 研究課題/領域番号: 26248044
• 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: グリーン・環境化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩田 忠久 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30281661)
• 研究分担者: 中島 将博 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 講師 (60580727)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円); 2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2016年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2015年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2014年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
• キーワード: バイオマスプラスチック / グルカル酸 / フェルラ酸 / 微生物産生ポリエステル / 物性 / 繊維 / 構造解析 / バイオベースプラスチック / 高分子多糖類 / フィルム / 生分解性プラスチック / 高分子材料 / 高分子構造 / 成型加工 / 酵素分解性 / 材料物性 / グリーンケミストリー / バイオベースポリマー / プルラン / キチン / キトサン / アルギン酸 / セルロース / エステル誘導体 / グルカル酸アセテート / ポリエステル / ポリアミド / バイオリファイナリー

研究成果の概要

本研究では、非可食系バイオマスから新規で高性能なバイオマスプラスチックの合成と基礎物性評価を目的とした。木材抽出成分のキシランからポリ乳酸ステレオコンプレックス用の結晶核剤の開発に成功した。バイオマスベース基幹物質の一つであるグルカル酸を出発原料として、結晶性を有するグルカル酸エステルとグルカル酸アミドの合成に成功した。さらに、米ぬかから抽出されるフェルラ酸から2種類の共重合体の合成にも成功した。一方、微生物により生合成された超高分子量バイオポリエステルを、低分子量バイオポリエステルに少量混ぜることで、高強度繊維が作製できることを見出すとともに、その構造を大型放射光のＸ線回折により解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis and characterization of regioselectively substituted curdlan hetero esters via an unexpected acyl migration (2017)
  • 著者名/発表者名: Chien Chih-Ying、Enomoto-Rogers Yukiko、Takemura Akio、Iwata Tadahisa
  • 雑誌名: Carbohydrate Polymers 巻: 155 ページ: 440-447
  • DOI: 10.1016/j.carbpol.2016.08.067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zero birefringence films of pullulan ester derivatives (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Danjo, Yukiko Enomoto, Hikaru Shimada, Shogo Nobukawa, Masayuki Yamaguchi, Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: SCIENTIFIC REPORTS 巻: 7 号: 1 ページ: 46342-46342
  • DOI: 10.1038/srep46342
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal and mechanical properties of tailor-made unbranched α-1,3-glucan esters with various carboxylic acid chain length (2017)
  • 著者名/発表者名: Puanglek Sakarin、Kimura Satoshi、Iwata Tadahisa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 169 ページ: 245-254
  • DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.04.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオベースプラスチックの最近の進歩 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田 忠久
  • 雑誌名: 高分子 巻: 2 ページ: 73-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] 虫歯菌がつくる高分子多糖類からの高耐熱性バイオプラスチック (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田 忠久
  • 雑誌名: Material Stage 巻: 10 ページ: 52-54
• [雑誌論文] Enhanced crystallization of poly(lactide) stereocomplex by xylan propionate (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii, Misaki Kimishima, Katsuto Otake and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: Polymer International 巻: 65(3) 号: 3 ページ: 339-345
  • DOI: 10.1002/pi.5061
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and enzymatic degradation of randomly substituted 2,3,6-O-cellulose acetate and regioselectively substituted 2,3-O-cellulose acetate (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Takeda, Yukiko Enomoto-Rogers, Akio Takemura and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: Polymer Degradation and Stability 巻: 129 ページ: 125-132
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2016.04.008
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigating thermal properties of and melting-induced structural changes in cold-drawn P(3HB) films with α- and β-structures using real-time X-ray measurements and high-speed DSC (2016)
  • 著者名/発表者名: Taizo Kabe, Toshihisa Tanaka, Hironori Marubayashi, Takaaki Hikima, Masaki Tanaka, and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: Polymer 巻: 93 ページ: 181-188
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2016.04.028
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conformation analysis of D-glucaric acid in deuterium oxide by NMR based on its JHH and JCH coupling constants (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukiko Enomoto-Rogers, Hisaharu Masaki, Tetsuya Ito, Kazuo Furihata and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Chemistry 巻: 54(7) 号: 7 ページ: 561-567
  • DOI: 10.1002/mrc.4396
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Polymorphism of Curdlan Propionate: 6-Fold versus 5-Fold Helices (2016)
  • 著者名/発表者名: Hironori Marubayashi, Kazuyori Yukinaka, Yukiko Enomoto-Rogers, Takaaki Hikima, Masaki Takata and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: ACS Macro Letters 巻: 5(5) 号: 5 ページ: 607-611
  • DOI: 10.1021/acsmacrolett.6b00186
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of Crystalline and amphiphilic Polymers from D-Glucaric Acid (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuxin Wu, Yukiko Enomoto-Rogers, Hisaharu Masaki, and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: ACS Sustainable Chemistry & Engineering 巻: 4(7) 号: 7 ページ: 3812-3819
  • DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b00530
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In vitro synthesis of linear α-1,3-glucan and chemical modification to ester derivatives exhibiting outstanding thermal properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakarin Puanglek, Satoshi Kimura, Yukiko Enomoto-Rogers, Taizo Kabe, Makoto Yoshida, Masahisa Wada and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 30479-30479
  • DOI: 10.1038/srep30479
  • NAID: 120006349328
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Soft, tough, and flexible curdlan hydrogels and organogels fabricated by covalent cross-linking (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukiko Enomoto-Rogers, Satoshi Kimura and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: Polymer 巻: 100 ページ: 143-148
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2016.08.032
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Co-crystallization phenomena in biosynthesized isotactic poly[(R)-lactate-co-(R)-2-hydroxybutyrate]s with various lactate unit ratios (2016)
  • 著者名/発表者名: Taizo Kabe, Ken'ichiro Matsumoto, Satsuki Terai, Takaaki Hikima, Masaki Takata, Masahiro Miyake, Seiichi Taguchi and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: Polymer Degradation and Stability 巻: 132 ページ: 137-144
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2016.03.005
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Pullulan Alkyl Esters (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukiko Enomoto-Rogers,Narihiro Iio, Akio Takemura, Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: European Polymer Journal 巻: 66 ページ: 470-477
  • DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2015.03.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High tensile strength fiber of poly[(R)-3-hydroxybutyrate-co-(R)-3-hydroxyhexanoate] processed by two-step drawing with intermediate annealing (2015)
  • 著者名/発表者名: Taizo Kabe, Chizuru Hongo, Toshihisa Tanaka, Takaaki Hikima, Masaki Takata and Tadahisa Iwata
  • 雑誌名: Journal of Applied Polymer Science 巻: 132 号: 2 ページ: 41258-41265
  • DOI: 10.1002/app.41258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of acetylation site on orientation birefringence of cellulose triacetate (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Nobukawa, Y. Enomoto-Rogers, H. Shimada, T. Iwata, M. Yamaguchi
  • 雑誌名: Cellulose 巻: 22 号: 5 ページ: 3003-3012
  • DOI: 10.1007/s10570-015-0730-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal transition from hydrated chitosan and chitosan/monocarboxylic acid complex to anhydrous chitosan investigated by X-ray diffraction; (2015)
  • 著者名/発表者名: Philip-Kunio Naito, Yu Ogawa, Satoshi Kimura, Tadahisa Iwata and Masahisa Wada
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics Edition 巻: 53 号: 15 ページ: 1065-1069
  • DOI: 10.1002/polb.23748
  • 査読あり
• [学会発表] High performance bio-based plastics from natural and unnatural polysaccharide (2017)
  • 著者名/発表者名: Tadahisa Iwata
  • 学会等名: Japan-South-East Asia Collaboration Hub of Bioplastics Study
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High Performance Bio-Based Plastics from Microbial Polyester and Polysaccharide Ester Derivatives (2017)
  • 著者名/発表者名: Tadahisa Iwata
  • 学会等名: CU-JAPAN Southeast Asia Collaboration Hub of Bioplastics Study
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-Performance Polysaccharide Ester Derivatives (2017)
  • 著者名/発表者名: Tadahisa Iwata
  • 学会等名: The 6th International Conference of Bio-based Polymers
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 多糖が拓く新しいバイオプラスチックの世界 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田忠久
  • 学会等名: ファインケミカルジャパン
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子多糖類の特徴を活かした新しいバイオプラスチック (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田忠久
  • 学会等名: バイオインダストリー協会
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子多糖類の特徴を活かした新しいバイオプラスチックの創製と構造制御による高性能化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田忠久
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] 多糖類から高性能なプラスチックはつくれるか？－虫歯菌の酵素から高耐熱性プラスチックをつくる－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田忠久
  • 学会等名: 高分子学会 第116回プラスチックフィルム研究会
  • 招待講演
• [学会発表] High Performance Polysaccharide: From Synthesis to Property Control (2016)
  • 著者名/発表者名: Tadahisa Iwata
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-12-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-performance Microbial Polyesters and Polysaccharide Derivatives (2016)
  • 著者名/発表者名: Tadahisa Iwata
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Advances in Sustainable Polymers (ASP-3)
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-08-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 位置選択的置換基を有するカードランエステルの合成と物性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 錢. 致瑩, ロジャース有希子, 竹村彰夫, 岩田忠久
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] デキストランエステル誘導体の合成とその性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 都甲梓, ロジャース有希子, 竹村彰夫, 岩田忠久
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 多糖類の特徴をいかした新しい高性能バイオプラスチック (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩田忠久
  • 学会等名: 16-2 ポリマーフロンティア21 バイオベースポリマーの開発と実用化
  • 発表場所: 積水化学中央研究所（京都府京都市）
  • 招待講演
• [学会発表] 生分解性バイオポリエステルの高性能化を見ることから考える (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩田忠久
  • 学会等名: 日本真空学会関西支部＆日本表面科学会関西支部合同セミナー2016
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市）
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and Characterization of α-1,3-glucan esters (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Puanglek, 木村聡, ロジャース有希子, 加部泰三, 吉田誠, 和田昌久, 岩田忠久
  • 学会等名: セルロース学会第22回年次大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] Synthesis and characterization of regioselectively substituted curdlan hetero esters (2015)
  • 著者名/発表者名: 錢. 致瑩, ロジャース有希子, 竹村彰夫, 岩田忠久
  • 学会等名: セルロース学会第22回年次大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] 化学架橋による多糖ゲルの調製とその性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: ロジャース有希子 and 岩田忠久
  • 学会等名: セルロース学会第22回年次大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] セルロースアセテートの酵素分解における置換位置の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹田展子, ロジャース有希子, 竹村彰夫, 岩田忠久
  • 学会等名: セルロース学会第22回年次大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] D-グルカル酸を用いたポリアミド及びポリエステルの合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 呉. 宇シン, ロジャース有希子, 正. 久晴, 竹村彰夫, 岩田忠久
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] フェルラ酸とグリシンを用いたポリエステルアミドの合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤達也, 石井大輔, 竹村彰夫, 岩田忠久
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] Preparation and characterization of poly(ester-amide)s of ferulic acid and aliphatic amino acids (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Goto, D. Ishii, A. Takemura and T. Iwata
  • 学会等名: Internationl Symposium on Wood Science and Technology 2015 (IAWPS2015)
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2015-03-15
  • 国際学会
• [学会発表] Plant Biomass-Derived Aromatic Polyesters with Improved Thermal Properties (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Ishii and T. Iwata
  • 学会等名: IUPAC World Polymer Congress Macro
  • 発表場所: チェンマイ（タイ）
  • 年月日: 2014-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] フェルラ酸をモノマー成分とする新規ポリマー合成法の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤達也、石井大輔, 岩田忠久
  • 学会等名: 平成26年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2014-06-11
• [備考] 東京大学大学院農学生命科学研究科生物材料科学専攻高分子材料学研究室
  • URL: http://www.fp.a.u-tokyo.ac.jp/lab/polymer/index.html
• [備考] 東京大学大学院農学生命科学研究科生物材料科学専攻高分子材料学研究室ＨＰ
  • URL: http://www.fp.a.u-tokyo.ac.jp/lab/polymer/index.html
• [備考] 東京大学大学院農学生命科学研究科生物材料科学専攻高分子材料学研究室
  • URL: http://www.fp.a.u-tokyo.ac.jp/lab/polymer/
• [備考] 東京大学大学院農学生命科学研究科生物材料科学専攻高分子材料学研究室ホームページ
  • URL: http://www.fp.a.u-tokyo.ac.jp/lab/polymer/