| 研究課題/領域番号 |
15H04193
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
仁宮 一章 金沢大学, 新学術創成研究機構, 准教授 (10379125)
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| 研究分担者 |
高橋 憲司 金沢大学, 自然システム学系, 教授 (00216714)
山岸 忠明 金沢大学, 物質化学系, 教授 (90220251)
生越 友樹 金沢大学, 物質化学系, 教授 (00447682)
政井 英司 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20272867)
遠藤 太佳嗣 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (50743837)
覚知 亮平 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (00743816)
野口 愛 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (30724207)
黒田 浩介 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (10748891)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | バイオマスリファイナリー / イオン液体 / セルロース / リグニン / 樹脂 |
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| 研究実績の概要 |
バイオマスとイオン液体とを混合し加熱溶解することによってセルロースの結晶構造を緩和させた（前処理）。得られるバイオマス・イオン液体混合物に対して，リグニン良溶媒（50%アセトン水溶液）を用いて多糖リッチ画分を選択的に再沈殿させた。これにより、原料バイオマスを、多糖リッチな前処理バイオマス(分子量105の高分子量リグニンを含む)と、分子量103程度のリグニンオリゴマーへと分画した。イオン液体としては、安価で、バイオマス前処理が高いことを明らかにしてきたコリン酢酸を用いた。ここで、バイオマスの種類（杉、ユーカリ、バガス）やサイズ（粉末～数ｃｍペレット）、イオン液体の最少使用量（原料バイオマスに対して等量～1/10量）、イオン液体と共に用いるco-solventの種類（DMSO等）、加熱方法（加温、マイクロ波、超音波）や処理時間（数min～数10min）が、上記の前処理・分画操作の効率に及ぼす影響を調べた。前処理バイオマスは、収量、組成分析、XRDによるセルロース結晶度評価を行った。リグニンオリゴマーの評価には、収量、GPCによる分子量分布、NMRによるOH基の量を測定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
バイオマスの種類（杉、ユーカリ、バガス）やサイズ（粉末～数ｃｍペレット）、イオン液体の最少使用量（原料バイオマスに対して等量～1/10量）、イオン液体と共に用いるco-solventの種類（DMSO等）、加熱方法（加温、マイクロ波、超音波）や処理時間（数min～数10min）が、前処理・分画操作の効率に及ぼす影響を明らかにすることができたから。
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| 今後の研究の推進方策 |
上記の前処理・分画操作の結果得られた多糖リッチな前処理バイオマスに対して、糖化酵素を用いてセルロースとヘミセルロースの糖化反応を行い、糖化残渣リグニンを調整する。糖化酵素としては市販のCtec2, Htec2を用いる。ここで、多糖成分を含まない純度の高い糖化残渣リグニンを得るために必要となるセルラーゼ/ヘミセルラーゼの比、酵素の最少量について検討を行う。単糖についてはHPLC分析から糖化率を評価する。糖化残渣リグニンについては、収量、組成分析、GPCによる分子量分布、NMR分析によるOH基の量を評価する。
上記により得られた糖化残渣リグニンに対して、種々の酸化分解法を行い、酢酸エチル等の溶媒抽出によりリグニンモノマーを得る。ここで、酸化分解法の反応溶媒（水、NaOH水溶液、リグニン良溶解性イオン液体（EmimOAc, MmimMeSO4等））、触媒（ニトロベンゼン、硫酸銅）、酸化剤（Air、H2O2、O2）、加熱方法（加温、マイクロ波）、反応温度・時間等が、糖化残渣リグニンのモノマー化に及ぼす影響を調べる。リグニンモノマー（主にバニリン、シリンガアルデヒド、pヒドロキシベンズアルデヒド等）は、GC/MSによる定性・定量分析を行う。酸化分解残渣リグニンについては、収量、GPCによる分子量分布、NMRによるOH基の量を測定する。
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