2019 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on mechanisms to form disordered regions periodically present along cellulose microfibrils in isolated wood celluloses
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17H03840
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
磯貝 明 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (40191879)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 継之 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90533993)
堀川 祥生 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 特任准教授 (90637711)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | セルロース / 非晶領域 / TEMPO触媒酸化 / 希酸加水分解 / レベルオフ重合度 / セルロースミクロフィブリル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脱リグニン処理した木材ホロセルロースの乾燥条件によって、希酸加水分解処理で得られる重合度が400～500程度となり、通常の乾燥処理で得られるレベルオフ重合度である200～300よりも明瞭に大きな値となった。すなわち、レベルオフ重合度に対応するセルロース試料中の非晶領域は、元々の生合成段階での植物セルロースミクロフィブリル中に存在しているのではなく、乾燥過程で後天的に生成することを見出した。また、平均レベルオフ重合度が200～300でも、その重合度分布は60～1000と広範囲であり、生合成過程で規則的に生成している構造とは考えにくい。これらの結果から、これまで酸性条件でのセルロースの誘導体化・化学反応はレベルオフ重合度までの低分子化が避けられないため、工業的および実験室的に適用されることは少なかったが、出発セルロース試料の乾燥条件を制御することにより、高分子量のセルロース誘導体、高分子量を維持した状態での酸性条件でのセルロースの化学反応が可能になることを明らかにした。
続いて、針葉樹中の高分子量セルロース分子には、グルコマンナンの分岐構造が相当量存在していることを見出し、この結合がアルカリに安定であることも見出した。そこで、植物の分化の過程と、このセルロースの分岐構造の形成の関係を明らかにするため、海藻のシャジクモ、陸上植物で非維管束植物のスギゴケ、陸上維管束植物のシダ、裸子植物のイチョウ、スギ、ベイマツ、被子植物のユーカリ、アカシア、カバ、モミガラ、ソバガラについて、高分子量セルロース部分の分岐構造を検討した。その結果、シャジクモと被子植物中のセルロースには分岐構造はなかった。一方、スギゴケ、シダ、裸子植物中のセルロース分子には残存リグニン、残存リグニン様物質、あるいはそれらが脱リグニン過程で生成した残存分解物を介して、グルコマンナンの分岐構造が確認された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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