熱化学処理を用いた加溶媒分解によるリグニン発色団間距離の立体化学的制御

利用热化学处理通过溶剂分解对木质素发色团间距离进行立体化学控制

• 批准号: 22K14927
• 负责人: 高田 昌嗣
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14927/
• 关键词: バイオマス; リグニン; 発色団間距離; 加溶媒分解; 超・亜臨界流体処理

リグニン発色団同士の距離を制御する手法として、超(亜)臨界溶媒処理等の熱化学処理によるバイオマスの加溶媒分解に着目した。処理過程でリグニンの結合開裂が生じると同時に、リグニン分子内に溶媒由来の構造が導入され、分子の溶媒への親和性を高めることで、高い脱リグニンが達成される。つまり加溶媒分解を活用し、立体化学的に発色団同士の距離を引き離し、さらに導入する溶媒構造の違いにより発色団間距離、つまり発光特性を制御できると考えた。そこで、本研究の目的は、熱化学処理による加溶媒分解をリグニン抽出法として用い、リグニン分子内への化学構造の導入による発色団間距離の制御、すなわち高濃度条件下での発光特性の制御を可能にすることである。本年度は、研究機関の異動に伴い、高温高圧条件対応の熱化学処理装置のセットアップに時間を要したため、当初の想定より進捗状況は遅れている。しかしながら、興味深い研究結果が得られており、次年度以降に大幅な推進が見込まれる。具体的には、スギ（Cryptomeria japonoca）辺材及びブナ（Fagus crenata）辺材から調製した脱脂木粉を用い、フェノールと一緒にインコネル-625製のバッチ反応管に封入し、塩浴で処理を行った。得られた可溶部から溶媒であるフェノールを除去するために、貧溶媒を用いた滴下法でリグニン由来物を単離した。得られたリグニン由来物をジメチルスルホキシド（DMSO）に溶解させ、フォトルミネッセンススペクトルを測定した結果、磨砕リグニンに比べて極めて高い蛍光強度が得られた。なお、フェノール単体ではほとんど蛍光は認められず、この傾向がリグニンに起因することが示唆された。また、反応時間や反応温度の条件、スギとブナでも発光特性に違いが認められた。現在、発光特性とリグニン構造との相関について詳細を検討している。

リ グ ニ ン 発 color 団 with の is を suppression す る gimmick と し て, super critical solvent 処 (亜) such as の thermochemical 処 Richard に よ る バ イ オ マ ス の plus solvent decomposition に with mesh し た. 処 で during processing リ グ ニ ン の combined with cracking が raw じ る と に, at the same time リ グ ニ ン intramolecular に solvent origin の tectonic が import さ れ, molecular の solvent へ の affinity を high め る こ と で, high い リ グ ニ ン が reached さ れ る. つ ま り plus solvent decomposition を use し, stereochemistry に 発 color 団 with の is を their し き, さ ら に import す る solvent structure の violations い に よ り 団 発 color, the distance between つ ま り 発 light feature を suppression で き る と exam え た. そ こ で purpose, this study の は, thermochemical 処 に よ る plus solvent decomposition を リ グ ニ ン extraction method と し て い, リ グ ニ ン intramolecular へ の chemical structure の import に よ る 発 color 団 の royal, the distance between す な わ ち under the condition of high concentration で の 発 light feature の suppression を may に す る こ と で あ る. は this year, the machine masato の move に い, moral conditions of high temperature and high 圧 応 の thermochemical 処 Richard device の セ ッ ト ア ッ プ に time を し た た の め, thinking decide よ り into 捗 condition は 遅 れ て い る. The results of the が research are られてお ながら, に significant な advancement from the following year onwards, が see 込まれる. Specific に は, ス ギ (Cryptomeria japonoca) 辺 materials and び ブ ナ (Fagus crenata) 辺 material か ら modulation し た skim wood powder を い, フ ェ ノ ー ル と a mio に イ ン コ ネ ル - 625 system の バ ッ チ anti 応 し sealed tube に, salt bath で 処 Richard を line っ た. Department must ら れ た soluble か ら solvent で あ る フ ェ ノ ー ル を remove す る た め に, poor solvent を い た drops approximately で リ グ ニ ン origin content を 単 from し た. Have ら れ た リ グ ニ ン origin content を ジ メ チ ル ス ル ホ キ シ ド (DMSO) dissolve に さ せ, フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス ス ペ ク ト ル を determination し た results, grinding 砕 リ グ ニ ン に than べ て extremely め て high い 蛍 light intensity が have ら れ た. な お, フ ェ ノ ー ル 単 body で は ほ と ん ど 蛍 light は recognize め ら れ ず, こ の tendency が リ グ ニ ン に cause す る こ と が in stopping さ れ た. Youdaoplaceholder0, anti-応 time や, anti-応 temperature <s:1> conditions, スギとブナで <s:1> light emission characteristics に violation of が が recognition められた. Now, the light-emitting characteristics とリグニ <e:1> structure と <s:1> are related to に て て て details を検 discuss て て る る.

项目成果

木質バイオマスの熱化学処理による脱リグニンのトポ化学と有用物質の創製

木质生物质热化学处理脱木质素和产生有用物质的拓扑化学

• 发表时间: 2023
• 作者: Takada Masatsugu;Wu Jie;Del Rio Pablo;Kawamoto Haruo;Saddler Jack;髙田昌嗣
• 通讯作者: 髙田昌嗣

低炭素社会の実現に向けたリグニンからの有用物質の創製

从木质素中创造有用物质，实现低碳社会

• 发表时间: 2022
• 作者: Ma Te;Morita Genki;Inagaki Tetsuya;Tsuchikawa Satoru;伊藤毅・早川卓志・栗原洋介・半谷吾郎・兼子明久・夏目尊好・愛洲星太郎・本田剛章・谷地森秀二・濱田穣;髙田昌嗣
• 通讯作者: 髙田昌嗣

The pretreatment of softwood chips and pellets by alkali sulfonation and thermomechanical pulping and its influence on lignin redistribution and the enzyme mediated hydrolysis of the cellulose component

碱磺化和热机械制浆对针叶木片和颗粒的预处理及其对木质素再分布和纤维素组分酶介导水解的影响

• DOI: 10.1039/d2se00798c
• 发表时间: 2022
• 期刊: Sustainable Energy &amp; Fuels
• 作者: Takada Masatsugu;Wu Jie;Del Rio Pablo;Kawamoto Haruo;Saddler Jack
• 通讯作者: Saddler Jack

ブナの流通型水熱処理によるセルロース残渣とリグニン沈殿物への分画 2-ナフトール添加による残渣の酵素糖化性と沈殿物の発光特性の向上

通过对山毛榉进行流水热处理，分级成纤维素残渣和木质素沉淀物，通过添加 2-萘酚改善残渣的酶糖化和沉淀物的发光性能。

• 发表时间: 2022
• 作者: 髙田 昌嗣;岡﨑 豊;梶田 真也;河本 晴雄;佐川 尚
• 通讯作者: 佐川 尚

University of British Columbia(カナダ)

不列颠哥伦比亚大学（加拿大）