セルロース利用技術の最先端
Advanced Technologies of Cellulose Utilization
[コードNo.2008T619]

■監修/ 磯貝明(東京大学 教授)
■体裁/ B5判 405ページ
■発行/ 2008年 3月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 73,500円(税込価格)

衣・食・住のあらゆる場面で活躍する超高機能セルロース誘導体の開発研究を網羅的に紹介!!
期待されるセルロースバイオマスとナノファイバー研究の最新動向も徹底解説!!
国内最強の執筆陣による現代セルロース研究書の決定版!!

※ 本書籍はご試読頂けません ※

はじめに
 セルロースは、材料としてもエネルギーとしても石油代替となりうる非可食性のバイオマスであり、その量と質の観点から重要性は最近になって再認識されるようになった。関連して、これまで基礎科学の領域が主体であったセルロースに関連する幅広い研究の蓄積が、新しい産業や文化の創生につながる実用化技術として更に展開されることを予感させる動向が見えつつある。
 セルロースは植物の光合成により二酸化炭素を固定化して生産されており、特に森林資源として地球上で最も多量に蓄積されている。元々植物自らの生命を維持するために結晶性の構造多糖として、ヘミセルロース、リグニンとともに植物細胞壁の主成分を構成している。したがって、セルロースは一部では分子レベル〜ナノレベルで複合化されており、安定な高分子である。単離-精製プロセスも含めて、石油系合成高分子のように自由な分子設計や分子量制御、材料特性制御は容易ではない。セルロース科学の最先端を知ると同時に、改めてセルロースの特徴と課題を認識し、その特徴を生かす形で利用することが望まれ、そうでなければ基礎研究の領域を超えることはできず実用化は不可能である。
 そこで本著書では、第I編を概論・基礎編とし、第II編で単離・評価・分解・合成技術の最前線の知見の執筆をお願いした。第III編では異分野異業種融合や新しい文化・産業の創生につながる、あるいは既にそれを達成しつつある新技術を紹介し、第IV編では、セルロースの応用展開分野として特に最近注目されているナノファイバー素材と、バイオエタノールに関する最前線の研究成果の紹介をお願いした。
 今はセルロースの夢を語る時期ではなく、基礎研究の更なる発展とともに、夢であった個々の発見・発明を実際に社会還元するための技術、実用化を目指した取り組みを検討する時期にきている。それだからこそ、本書ではセルロースの近未来の応用展開の可能性を紹介するだけではなく、セルロースを扱う上での課題や特性を十分に紹介することが重要であると考えた。現在のように、これだけ科学や技術が細分化されてくると、ひとつの研究室やグループで基礎から応用にいたる研究や技術開発を進めることは不可能である。本書で紹介されたシーズや応用につながる技術が、産学あるいは産官学連携のきっかけになり、持続的で循環型社会基盤の構築にセルロースの科学技術が効率的に生かされることを願うとともに、それが可能となる時期にきていると考える。
(「はじめに」より抜粋)
2008年2月  東京大学 磯貝明

執筆者一覧(執筆順)
磯貝明東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 教授
鮫島正浩東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 教授
西尾嘉之京都大学 大学院農学研究科 森林科学専攻 教授
青木弾京都大学 大学院農学研究科 森林科学専攻 博士過程
山根千弘神戸女子大学 家政学部 准教授
岩崎誠王子製紙(株) 製紙技術研究所 専門役
和田昌久東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 准教授
坂志朗京都大学 大学院エネルギー科学研究科 教授
柳澤正弘住友化学(株) 石油化学品研究所 研究員
上高原浩京都大学 大学院農学研究科 森林科学専攻 助教
正田晋一郎東北大学 大学院工学研究科 バイオ工学専攻 教授
小林厚志東北大学 大学院工学研究科 バイオ工学専攻 助教
野口真人東北大学 大学院工学研究科 バイオ工学専攻 助教
濱義紹阿波製紙(株) 取締役常務執行役員
戸川英二(独)森林総合研究所 バイオマス化学研究領域 主任研究員
宮前喜隆ライオン(株) 研究開発本部 機能素材研究所 副主席研究員
掬川正純ライオン(株) ハウスホールド事業本部 ファブリックケア事業部長
吉田尚之チッソ石油化学(株) 五井研究所 研究第2センター 第22グループ グループリーダー
戸所正美チッソ(株) 化学品事業部 ファインケミカル部 主幹
斎藤秀直レンゴー(株) 中央研究所 研究企画グループ 部長代理
大生和博旭化成ケミカルズ(株) 添加剤・セオラス技術開発部 主幹研究員
山脇幸男旭化成ケミカルズ(株) 添加剤・セオラス技術開発部 グループ長
恩田吉朗信越化学工業(株) 有機合成事業部 セルロース部 顧問
早川和久信越化学工業(株) 合成技術研究所 研究部 開発室長
熊野淳夫東洋紡績(株) アクア膜事業総括部 主幹
森裕行富士フイルム(株) フラットパネルディスプレイ材料研究所 研究担当部長
大段光司江崎グリコ(株) 生物化学研究所 研究員
高原純一三和澱粉工業(株) 研究開発部 主任
砂子道弘三和澱粉工業(株) 研究開発部 主任
深澤美由紀信越化学工業(株) 有機合成事業部 セルロース部
空閑重則東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 教授
小泉昭雄(株)デコス 断熱事業部 取締役副社長
大島直久東海染工(株) 開発技術部 主任
北岡卓也九州大学 大学院農学研究院 森林資源科学部門 准教授
荒西義高東レ(株) 繊維研究所 主任研究員
黒田久三菱レイヨン(株) アセテート工場 技術開発課
熊本吉晃花王(株) 加工・プロセス開発研究所 主任研究員
矢野浩之京都大学 生存圏研究所 教授
近藤哲男九州大学 バイオアーキテクチャーセンター、大学院生物資源環境科学府
齋藤継之東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻
小野博文旭化成(株) 研究開発センター 主幹研究員
遠藤貴士(独)産業技術総合研究所 バイオマス研究センター 水熱・成分分離チーム 研究チーム長
田渕眞理立教大学 理学部化学科 極限生命情報研究センター 准教授
林徳子(独)森林総合研究所 きのこ・微生物領域 微生物工学研究室 主任研究員
松田裕司特種製紙(株) 営業本部 執行役員 本部長
渡辺隆司京都大学 生存圏研究所 生存圏診断統御研究系 バイオマス変換分野 教授
大野弘幸東京農工大学 大学院共生科学技術研究院 教授
深谷幸信東京農工大学 大学院工学府生命工学専攻 博士研究員
森川康長岡技術科学大学 生物系 教授
五十嵐圭日子東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 助教
徳安健(独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品素材科学研究領域 糖質素材ユニット ユニット長
沖野祥平(財)地球環境産業技術研究機構 微生物研究グループ 研究員
湯川英明(財)地球環境産業技術研究機構 理事、微生物研究グループ グループリーダー

構成および内容
< 第T編 概論・基礎編 >
第1章セルロースの化学構造と基本特性(磯貝明)
1はじめに
2セルロースの化学構造
3セルロースの基本特性
第2章セルロースの生分解機構(鮫島正浩)
1はじめに
2セルラーゼの分類と特性
3セルラーゼによるセルロース分子鎖の加水分解反応機序
4トリコデルマ菌由来Cel7Aの構造と機能
5セルロースの酵素分解
第3章セルロースの化学反応の種類と特徴(西尾嘉之、青木弾)
1はじめに
2置換反応
3酸化還元反応
4グラフト重合反応
4.1開環重合法によるグラフト化
4.2原子移動ラジカル重合(ATRP)法による精密グラフト化
5最近の進展研究例
第4章セルロース溶剤の種類と特徴(山根千弘)
1はじめに
2水素結合と溶解性
2.1分子内水素結合の影響
2.2分子間水素結合の影響
3溶解状態
3.1相互作用―錯体形成
3.2相互作用―誘導体化
3.3相互作用―溶媒和
4セルロース溶剤の種類と特徴
< 第U編 単離・評価・分解・合成技術編 >
第1章脱リグニンによるセルロースの分離(岩崎誠)
1はじめに
2木材の構造
2.1非木材と木材との比較
3木材からの脱リグニンの方法
3.1製紙用パルプの製造方法
3.2溶解パルプの製造方法
第2章各種セルロース試料の調製方法と特徴(磯貝明)
1はじめに
2セルロースの基本特性評価方法
3各種セルロースの入手あるいは調製
第3章セルロース結晶多形の調製法と構造(和田昌久)
1セルロースの結晶多形
2セルロースI型
2.1セルロースIαとIIβ
2.2セルロースIIII
2.3セルロースIVI
3セルロースII型
3.1セルロースII
3.2セルロースIIIIIとWII
第4章各種亜臨界及び超臨界流体でのセルロースの分解(坂志朗)
1各種亜臨界及び超臨界流体について
2亜臨界及び超臨界水技術によるセルロース及びヘミセルロースの化学変換
3亜臨界及び超臨界アルコール技術によるセルロース及びヘミセルロースの化学変換
4非プロトン性溶媒によるバイオマスの超臨界分解
第5章セルロースの分子量および分子量分布の評価方法(柳澤正弘)
1はじめに
2セルロースの分子量および分子量分布の評価方法
2.1粘度法によるセルロースの分子量測定
2.2SECによるセルロースの分子量および分子量分布測定
2.3LiCl/アミド溶剤を用いたセルロースのSEC分析
第6章セルロースの化学合成と特徴(上高原浩)
1はじめに
2セルロース化学合成法の一般的特徴
2.1グリコシル化によるセロオリゴ糖、セルロースの化学合成
2.2重合法によるセルロースの化学合成
3化学合成法の特徴を生かしたセルロース誘導体の合成例
3.1位置選択的メチル化セルロース
3.2ブロック的メチル化セロオリゴ糖
4おわりに
第7章セルロースの酵素合成と特徴(正田晋一郎、小林厚志、野口真人)
1はじめに
2糖加水分解酵素によるセルロース合成
2.1フッ化糖の重縮合反応
2.1.1重縮合の立体と位置の制御
2.1.2重縮合反応における高次構造の制御
2.2脂質被覆セルラーゼ酵素によるセロビオースの脱水重縮合
2.3トリアジン系脱水縮合剤による一段階活性化とセルラーゼによる重縮合反応
3グライコシンターゼによるセルロース合成
4ホスホリラーゼによるセルロース合成
5おわりに
< 第V編 開発編 >
第1章フィルター(濱義紹)
1エアフィルターとオイルフィルター
2自動車エンジン用フィルターの素材による棲み分け
3自動車用濾紙の種類
4エアフィルター
4.1エレメントの構造
4.2フィルターの性能
4.3濾過の原理
4.4設計時の目安となるパラメーター
4.5使用できる繊維
4.6繊維の変遷
4.7フィルターメディアの動向
4.8究極のエアフィルター
5オイルフィルター
5.1オイルフィルターの基本的役割
5.2構造
5.3性能
5.4濾過の原理
5.5耐熱性
5.6設計時の目安となるパラメーター
5.7使用できる繊維
5.8フィルターメディアの動向
5.9究極のオイルフィルター
6濾紙の性能評価
7循環型社会に向けての今後のフィルターメディア
第2章スピーカ用振動板(戸川英二)
1はじめに
2スピーカの原理・構造
3スピーカ振動板に求められる性質
4セルロースを使用した振動板の開発動向
5おわりに
第3章衣料用洗剤用添加剤としてのセルロース(宮前喜隆、掬川正純)
1はじめに
2再汚染防止剤
3タブレット型洗剤への応用
4衣料用洗剤に対するセルロース誘導体による新機能付与
4.1製品開発の背景
4.2セルロース誘導体を用いた洗濯浴中における衣類の摩擦低減技術
4.3セルロース誘導体による綿繊維の風合いの改善
5おわりに
第4章化粧品原料(吉田尚之)
1はじめに
2結晶性セルロース
3添加剤的セルロース
4カチオン性セルロース
5セルロース誘導体
6SS-セルロース
7SS-セルフロー
8まとめ
第5章バイオ医薬製造用クロマトグラフィー用充填剤(セルファイン)(戸所正美)
1バイオ医薬とクロマトグラフィー
2クロマトグラフィーの歴史
3クロマトグラフィー材料の高機能化
4セルファイン
5バイオ医薬製造例
6まとめ
第6章薬剤放出担体(斎藤秀直)
1はじめに
2薬剤放出担体としての多孔質体
2.1構造
2.2材質
3多孔質セルロース粒子「ビスコパール®
3.1ビスコパール®の種類
3.2ビスコパール®の特性
4ビスコパール®の薬剤放出担体としての応用
5徐放技術
5.1揮散性薬剤の徐放
5.2水溶性物質の徐放
6おわりに
第7章高成形性結晶セルロース(大生和博)
1はじめに
2MCC各種グレードの物性
3高成形性グレードの一般的性質
3.1MCCグレードの粒子形状
3.2成形性に及ぼす粒子L/Dの影響
3.3粒子L/Dと粒子の凝集構造
3.4高成形性グレードの塑性変形性
3.5MCCの圧縮成形機構
4高主薬含有錠剤への応用
4.1VC含量50%
4.2VC含量60%、75%
5おわりに
第8章食品添加物用微小繊維状セルロース(山脇幸男)
1はじめに
2微小繊維状セルロース製剤「セラージュ®」とは
2.1構造と組成
2.2特性
2.2.1粘性挙動
2.2.3多糖類との相互作用
2.3大きな粒子の懸濁安定性
3「セラージュ®」の応用例
3.1ヨーグルト製品への応用
3.2レトルト食品および加熱ゲル食品への応用
3.3ドレッシング類への応用
4おわりに
第9章セルロース系の医薬用製剤のコーティング剤(恩田吉朗、早川和久)
1はじめに
2胃溶性のコーティング用セルロース誘導体
2.1メチルセルロース(MC)及びヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)
2.2ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)
2.3低置換度ヒドロキシプロピルセルロース
2.4エチルセルロース
3腸溶性のコーティング用セルロース誘導体
4おわりに
第10章海水淡水化装置用逆浸透膜(酢酸セルロース)(熊野淳夫)
1はじめに
2逆浸透膜の原理と特徴
3逆浸透膜の素材・構造・形状
4逆浸透膜の製法
5逆浸透膜モジュール
6応用と最新の動向
7おわりに
第11章TACのLCD構成材料としての応用(森裕行)
1はじめに
2TACフィルムの製造方法
3偏光板保護フィルムとしてのTAC
4TACフィルムを利用したLCDの視野角拡大フィルム
4.1光学特性を制御したTACフィルム
4.2視野角拡大フィルム「WVフィルム」
5表面フィルム
6おわりに
第12章セルロースを用いたパン(山根千弘)
1はじめに
2セルロース粒子を利用したセルロースパン
3セルロース成形体を利用したセルロースパン
4セルロースパンの特徴
5おわりに
第13章アミロースの合成(大段光司、高原純一、砂子道弘)
1はじめに
2セルロースとアミロース
3酵素合成アミロース
4セロビオースのアミロースへの変換
5アミロース用途開発
6おわりに
第14章熱でゲル化するセルロース誘導体(深澤美由紀、早川和久)
1はじめに
2熱可逆ゲル性の食品用途への応用
2.1加工ポテトへの応用
2.2フィリングへの応用
2.3ソース製品への応用
3工業用途への応用
3.1芳香剤への応用
3.2点眼剤への応用
3.3セラミックの押出成形への応用
3.4カプセル用途への応用
第15章透明セルロースゲル(空閑重則)
1はじめに
2セルロースゲルの透明化
3セルロースエアロゲル
4おわりに
第16章住宅用断熱材セルロースファイバー(小泉昭雄)
1はじめに
2製品の概要
3セルロースファイバーの製造
4製品性能の基準値・許認可の動向
5おわりに
第17章セルロース繊維の光触媒加工(大島直久)
1はじめに
2セルロース繊維の機能加工
3可視光応答型光触媒加工Catlight®の開発
3.1有機汚れの分解
3.2抗菌性能
3.3消臭性能(汗臭)
3.4紫外線カット性能
4広がるCatlight®
4.1Catlight®+抗菌
4.2Catlight®+pHコントロール
4.3Catlight®+吸汗速乾
4.4Catlight® typeL(工業洗濯対応加工)
5多機能型光触媒加工
6おわりに
第18章水素をつくるペーパー触媒(北岡卓也)
1はじめに
2抄紙成型によるペーパー触媒の調製
3ペーパー触媒によるメタノール水蒸気改質
4オートサーマル改質性能と触媒耐久性
5改質反応のシミュレーション解析
6まとめ
第19章溶融紡糸法によるセルロースの繊維化(荒西義高、西尾嘉之)
1はじめに
2既存のセルロース系繊維
3セルロースの熱可塑化に関する研究
3.1水酸基の反応性を利用したセルロースの誘導体化
3.2セルロース誘導体へのグラフト重合
4熱可塑性セルロース繊維“フォレッセ”
5“フォレッセ”の特徴
6おわりに
第20章通気性制御素材の開発(黒田久)
1はじめに
2通気性制御素材の概要
3“動く繊維”の原糸設計
4可逆捲縮特性の実用化
5おわりに
第21章抄紙法を用いたセルロース発熱シート(熊本吉晃)
1はじめに
2発熱シートの構造と発熱原理
3発熱シートの調製
3.1セルロース繊維への鉄粉及び活性炭の捕捉性能
3.2フロック形成方法と抄造歩留まり
4発熱シートの温熱・蒸気発生性能
5おわりに
< 第W編 展望編 >
<セルロースナノファイバー>
第1章セルロースナノファイバー複合材料(矢野浩之)
1緒言
2セルロースミクロフィブリルの構造と特性
3セルロースナノファイバーおよびウィスカーの製造
4セルロースナノウィスカー複合材料
5高強度セルロースナノファイバー複合材料
6ナノファイバー繊維強化透明材料
7おわりに
第2章水中カウンターコリジョンによるセルロースのナノファイバー化(近藤哲男)
1はじめに
2ナノファイバーとは?
2.1ナノサイズファイバー
2.2ナノ構造ファイバー
2.3ナノファイバーテクノロジー
3水中カウンターコリジョン法によるセルロースナノファイバーの創製
4微生物産生セルロースナノファイバー・ネットワークへのACC法の応用
4.1マイクロバイアルセルロース・ネットワーク(ペリクル)
4.2マイクロバイアルセルロース・ネットワーク(ペリクル)からナノセルロースの創製
5おわりに
第3章セルロースナノファイバー新素材(齋藤継之、磯貝明)
1はじめに
2セルロースのTEMPO触媒酸化
3天然セルロースのTEMPO触媒酸化
4セルロースシングルナノファイバーの調製
5おわりに
第4章セルロース透明ゲル(小野博文)
1セルロースのナノファイバー性について
2Transparent Cellulose HydroGel(TCG)について
3TCGの調製
4TCGのキャラクタリゼーション
5TCGの物性
第5章微粉砕化セルロースとプラスチックの複合化(遠藤貴士)
1はじめに
2ボールミル粉砕の特徴
3セルロースの粉砕
4粉砕によるセルロースの物性変化
5微粒子化するために
6扁平粒子の生成
7粉砕による分子の混合
8汎用樹脂との複合化
9粉砕技術の発展
第6章バクテリアセルロースのバイオ医療計測と化粧品への応用(田渕眞理)
1はじめに
2既存のナノテク化粧品の特性と課題
2.1ナノテク化粧品の光散乱特性
2.2ナノテク化粧品のその他の特性と課題
3バクテリアセルロースの光散乱特性とバイオ医療計測への応用の試み
4バクテリアセルロースの化粧品応用への試み
4.1紫外部の光散乱効果
4.2保湿性、吸湿性、薬剤透過・浸透性
4.3安全性
5おわりに
第7章酵素によるセルロースのフィブリル化(林徳子)
1酵素でセルロースを「割る」
2セルロースの酵素分解
3セルロースミクロフィブリルの酵素分解
4Trichoderma CBHIおよびそのCBDの微結晶セルロースへの応用
5エンドグルカナーゼと物理的処理の組合せによるナノファイバー生成の可能性
第8章微細フィブリル化セルロースの製紙用添加剤としての利用(松田裕司)
1はじめに
2MFCの評価法
3填料含有紙へのMFC添加の影響
4MFCの染料吸着特性
5製紙用添加剤としてのMFCの利用
<セルロースバイオマス>
第9章微生物機能を用いたバイオマスの前処理技術開発(渡辺隆司)
1バイオマスの糖化・発酵前処理
2バイオマス前処理に適した木材腐朽様式
3木材腐朽菌による飼料化前処理
4木材腐朽菌を用いた糖化・発酵前処理
5白色腐朽菌のリグニン分解の選択性の制御
6微生物コンソーシアムを用いたバイオマス分解
7微生物を用いたバイオマス前処理の展望
第10章イオン液体を用いたセルロース類の省エネ溶解(大野弘幸、深谷幸信)
1はじめに〜イオン液体とは〜
2イオン液体のセルロースの溶媒としての評価
3カルボン酸アニオンを用いた新規高極性イオン液体
4リン酸誘導体アニオンを有する高極性イオン液体
5イオン液体中でのセルロースの分解
6将来展望
第11章セルロース系バイオマスの糖化に用いられる酵素(森川康)
1はじめに
2セルロース系バイオマスの糖化に用いられる酵素群
2.1セルラーゼ
2.1.1セルラーゼの機能と構造
2.1.2セルラーゼ生産微生物
2.1.3糸状菌のセルラーゼ
2.2ヘミセルラーゼ
2.2.1キシラナーゼ
2.2.2その他のヘミセルラーゼ
3酵素糖化に用いられるセルラーゼ
3.1酵素糖化
3.2セルラーゼ生産
4酵素糖化に関する課題
4.1最適なセルラーゼ成分の量比の解明
4.2最適量比を持つセルラーゼ標品の生産
4.3重要なセルラーゼの改変
4.4他の微生物由来のセルラーゼ
4.5糖化に関わるタンパク質
4.6セルラーゼの回収・再利用(バイオマスへの吸着制御)
4.7糖化反応の課題
4.8セルロース系バイオマスの酵素糖化の将来性
第12章セルロースの結晶構造改変に基づく酵素糖化の高効率化(五十嵐圭日子、和田昌久、鮫島正浩)
1はじめに
2結晶性セルロースの酵素分解機序
3最大吸着量によるセルロースの比表面積の評価と表面密度という概念
4高結晶性セルロースとセロビオヒドロラーゼを用いた実験例
5セルロースIIIIのセロビオヒドロラーゼによる分解
6セルロース系バイオマスの酵素糖化を高効率化するためには
第13章草本系バイオマスの特性と前処理・糖化技術(徳安健)
1はじめに
2背景
3草本系バイオマス原料の特徴
3.1単子葉原料の特徴
3.2双子葉原料の特徴
4草本系バイオマスの変換技術
4.1単子葉原料の前処理・糖化技術
4.2双子葉原料の前処理・糖化技術
5おわりに
第14章セルロース系バイオマスからのバイオ燃料製造技術(沖野祥平、湯川英明)
1はじめに
2セルロース系バイオマスからのバイオエタノール生産における必要な技術要素
3糖類からエタノールへのバイオ変換工程技術開発動向
3.1酵母(Saccharomyces cerevisiae)を用いたエタノール生産技術
3.2Zymomonas mobilisを用いたエタノール生産技術
3.3大腸菌(Escherichia coli)を用いたエタノール生産技術
3.4コリネ型細菌(Corynebacterium glutamicum)を用いた新規バイオプロセスによるエタノール生産技術
4次世代バイオ燃料:バイオブタノール
4.1バイオブタノールの動向
4.2バイオブタノール生産に関する研究動向
5おわりに

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