水和多糖の結晶構造と乾燥・湿潤による結晶転移機構の解明

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セルロースやアミロースなど天然多糖の多くは水和構造を取り、乾燥・湿潤によって無水構造との間で結晶転移が起こる。これらの多糖は地球上に豊富に存在するバイオマスであるため、様々な材料やエネルギーとして利用されることが期待されている。本研究では、様々な水和多糖の結晶構造や結晶転移特性を解明することを目指している。本年度は、昨年度に得られたβ-1,3-キシランについての研究成果について学術誌への投稿および学会発表を行った。また、アミロースの低温領域における熱膨張挙動についての研究を進めた。アミロースは植物の貯蔵多糖であるデンプンの主成分であるが、天然のアミロースは分岐を有しているために高結晶性の試料を調製することは困難である。そこで本研究では昨年度までに、酵素合成によって直鎖で分子量が均一なアミロースを調製し、この合成アミロースを再結晶化させて、A型、B型と呼ばれる二種類の水和アミロース結晶を調製した。本年度は、これらの試料を用いてX線粉末回折測定を行い、低温領域における熱膨張挙動についての実験を行った。昨年度に行った実験で、β-1,3-グルカンが約0℃より低温では構造が「低温相」へと変化していることを明らかにしたが、アミロースのA型およびB型結晶も同様に「低温相」が存在することがわかった。木材の酵素糖化性についての研究を学術誌に発表した。セルロースを水和させる方法のひとつとしてアルカリ処理が挙げられるが、アルカリ処理は木材の酵素糖化性を向上させるための前処理としても知られている。そこで本研究では、木材を様々な温度でアルカリ処理することによって、酵素糖化性にどのような変化が見られるかを調べた。その結果、高温かつ高濃度のアルカリで木材を処理することにより、木材中のセルロース以外の成分が効率的に取り除かれるだけでなく、セルロースが水和構造に変化して酵素糖化性が大幅に向上することがわかった。