セルロースナノファイバーの特性向上に向けた原料選定と調製

第1部 様々な植物原料からのセルロースナノファイバー単離法とその性質 (11:00～12:30)

　全ての植物細胞壁はセルロースから成るナノファイバーを骨格としています。植物原料からセルロースナノファイバーを単離する場合、セルロースの性質や植物細胞壁の構造について深く理解することが重要です。そのような基本的性質について、またこれまで行われてきたセルロースナノファイバーの単離法について簡単に説明した後、私達がこれまで進めてきたセルロースナノファイバーの単離方法について詳しく解説します。 また、種々の植物原料の違いに触れながら、単離したセルロースナノファイバーの性質や応用例について紹介します。

1. セルロースナノファイバーとは
   1. セルロースの基本的性質
   2. 原料について
   3. 植物細胞壁の構造
2. セルロースナノファイバー単離法の概説
   1. 様々な単離法の紹介
   2. 単離における問題点
3. グラインダーを用いたセルロースナノファイバー単離方法
4. セルロースナノファイバーの基本的性質
5. 植物原料間の性質比較
6. セルロースナノファイバーの応用例
   1. 補強繊維
   2. ゲル化
   3. その他
• 質疑応答

第2部 超耐熱性セルラーゼとウォータージェットを用いた新規セルロース前処理技術の開発 (13:15～14:45)

　セルロースは地球上における最大のバイオマスであり、再生可能な産業資源としての有効利用が期待されています。セルロースを高効率で加水分解してグルコースを得ることができれば、バイオリファイナリーとして、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類やコハク酸等の有機酸を発酵法によって製造することができます。 　また、バイオマス由来の複合材料 (グリーンコンポジット) の開発においても、ナノレベルで均一に微細化 (ナノファイバー化) されたセルロースが注目されています。しかし、天然バイオマス中のセルロースは強固な結晶構造を有するために加水分解やナノファイバー化が困難であり、現時点でその有効利用への技術開発は滞っている。 　本講演ではセルロース前処理 (ナノファイバー化) のためにウォータージェット技術と、超耐熱性セルロース加水分解酵素を応用したバイオマスの有効利用技術について紹介します。

1. 超耐熱性微生物および超耐熱性酵素の発見
   1. 超耐熱性セルラーゼの発見
   2. 超耐熱性セルラーゼの機能解析
   3. 超耐熱性セルラーゼの構造解析
   4. 超耐熱性セルラーゼの実用化
2. バイオマスの有効利用
   1. バイオマスの前処理技術
   2. 新規前処理技術によるセルロースナノファイバーの生産
   3. 電子顕微鏡によるセルロースナノファイバーの解析
   4. 超耐熱性セルラーゼと新規前処理技術の実用化
3. 今後のバイオマス有効利用技術の動向
• 質疑応答

第3部 酵素加水分解で生産されるセルロースナノファイバー (15:00～16:30)

　近年、セルロースナノファイバーは、生分解性であることに加えて力学的な強度が評価され、樹脂等への補強材としての研究・利用が進んでいる。セルロースナノファイバーの製法は物理的破砕や硫酸加水分解法が主なものであるが、我々はセルロースナノファイバーの生産方法としてセルラーゼ処理を用いた方法を考案した。 　本講演では、各種セルロース試料について機械的処理とセルラーゼ処理を併せて処理した場合の形態変化について透過電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等での観察結果および結晶性などの特性について説明し、ナノファイバー生産の可能性を探る。

1. セルロースナノファイバーとは?
2. セルロースについて
3. セルラーゼについて
4. セルロースミクロフィブリルの酵素分解
   1. セルロースの酵素分解について―なぜセルロース酵素加水分解が難しいか
   2. Trichodermaのセロビオハイドロラーゼ (CBH) の結晶セルロースへの作用
   3. TrichodermaのCBHのセルロース吸着ドメインの結晶セルロースへの作用
   4. Trichoderma等のエンドグルカナーゼの結晶セルロースへの作用
5. Trichoderma等のエンドグルカナーゼと機械的処理の組合せによる
   ナノファイバーのキャラクタリゼーション
• 質疑応答