Innovative catalytic conversions to produce high value-added chemicals from cell-wall polysaccharides

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次世代の有機物資源の１つと期待される海藻は，食料や淡水資源と競合しない，成長速度が速くて太陽光利用効率が高い等，資源作物として利点が多い。海藻の構成成分（水を除く）の約半分は「細胞間粘質多糖」であり，酸性官能基および金属カチオンを含有するヘテロ多糖である。類似の細胞壁多糖は，陸上植物ではヘミセルロースとも呼ばれ，セルロースと同等の存在量があり，構成単糖由来の高付加価値化合物（低分子量硫酸化多糖，オリゴ糖，希少糖等）の原料として期待される。しかし，それら多糖は種類も多く酵素法の適用が困難とされる。そこで本研究では，光触媒と熱触媒を組み合わせた固体触媒法により，従来法の課題であるバイオマス中に存在する金属イオンによる失活を受けにくく，温和な反応温度で加水分解を促進する革新的な固体酸触媒の開発をめざして研究をすすめた。海藻として，最も高い成長速度を有するミナミアオノリに着目し，タンク養殖法でクローン的に約2kg(乾燥重量)を培養生産した。そこから、水熱法で、主構成成分であるウルバンという硫酸化多糖を抽出した。物性評価し，分子量は約800,000であった。それを，触媒水熱法により加水分解した。反応温度、時間、触媒量により、分子量および硫酸化度を連続的に変化させた。得られた低分子量ウルバンの構造を種々の分析法により解析した。NMRについては現在実験中である。 また，光触媒変換への適用を検討し，ニトロベンゼンと種々の単糖の混合溶液に酸化チタンを入れて光照射したところ，水素なしでアニリンが高収率で生成することを確認し，その触媒プロセスを単糖ではなく海藻多糖やヘミセルロースなどのバイオマス多糖に変えたプロセスを検討している。