原料構成成分の適合製品化による汚染物無排出型の林産資源有効利用技術の開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09247103
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 沢田 達郎 金沢大学, 工学部, 教授 (80019728)
• 研究分担者: 中村 嘉利 金沢大学, 工学部, 助教授 (20172455) ; 中本 義章 金沢大学, 工学部, 教授 (20019772) ; 桑原 正章 京都大学, 木質科学研究所, 教授 (40035978)
• キーワード: 林産資源 / 水蒸気爆砕 / 適合製品化 / 酵素糖化 / アルコール発酵 / 樹脂化

研究概要

原料が無駄なく完全に有用物質あるいは製品に変換されるならば、排ガス、排水、固形廃棄物等は発生しないはずである。本研究では林産資源を例に水蒸気爆砕によって木質物質から分離されたセルロース、ヘミセルロース、可溶性低分子リグニン、Klasonリグニンなどをそれぞれに適合した製品に変換する有効性を効率やコストばかりでなく環境保全の面から種々検討した。林産資源の一つであるカラマツが水蒸気圧力2.55〜4.51MPa、蒸煮時間0.5〜10minの操作条件下で爆砕された。爆砕カラマツのpHおよび粒径分布、抽出成分の抽出量に及ぼす操作条件の影響を明らかにした。次に、セルロースやヘミセルロースなどのホロセルロース成分の酵素糖化とアルコール発酵、可溶性低分子リグニンの樹脂化を試みた。ホロセルロース成分はメイセラーゼとアクセラーゼの混合酵素を用いた糖化によって迅速に単糖に変換された後、Saccharomyces cerevisiaeを用いて高効率でエタノールに変換された。ホロセルロース成分からの還元糖生成量とエタノール生成量は可溶性リグニン量の増加とともに著しく増加した。メタノール抽出で爆砕カラマツから分離された可溶性低分子リグニンは均一性に富み、多量のフェノール性水酸基をもつので、樹脂化の原料に適していることがわかった。水蒸気圧力3.53MPa、蒸煮時間5minの爆砕で得られたリグニンエポキシ樹脂は市販のビスフェノールA系樹脂よりも熱硬化性に優れていた。

研究成果

• [文献書誌] Nakamura,Y., F.Kobayashi, M.Ohnaga and T.Sawada: "Alcohol Fermentation of Starch by a Genetic Recombinant Yeast Having Glucoamylase Activity" Biotechnology and Bioengineering. 53. 21-25 (1997)
• [文献書誌] Nakamura,Y., T.Sawada, M.Godliving and M.Kuwahara: "Ligin Peroxidase Production by Phanerochaete chrysosporium Immobilized on Polyurethane Foam" Journal of Chemical Engineering of Japan. 30. 1-6 (1997)
• [文献書誌] Nakamura,Y., T.Sawada, F.Kobayashi and M.Godliving: "Microbial Treatment of Kraft Pulp Wastewater Pretreatment with Ozone" Water Science and Technology. 35. 277-282 (1997)
• [文献書誌] Nakamura,Y., F.Kobayashi and T.Sawada: "Direct Fermentation of Starch by Amylase-Producing Yeast" Biochemical Engineering. 2. 802-805 (1997)
• [文献書誌] 沢田達郎、中村嘉利、折笠仁志、大永 誠、井上英一: "汚染物の無発生を目指した稲わらの前処理と構成成分の有用資源化" 環境科学会誌. 10. 313-322 (1997)
• [文献書誌] Kobayashi,F., T.Sawada, Y.Nakamura and T.Ushiyama: "Saccharification and Alcohol Fermentation in Starch Solution of Steam-Exploded Potato" Applied Biochemistry and Biotechnology. 69. 43-55 (1998)