[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

微生物細胞に優しいバイオマス溶媒 –カルボン酸系双性イオン液体の開発–

[スポンサーリンク]

第129回のスポットライトリサーチは、金沢大学理工研究域生理活性物質工学研究室の黒田 浩介(くろだ こうすけ)助教です。

未利用バイオマスは、次世代エネルギーとして大変期待されています。黒田さんが所属していた金沢大学化学反応工学研究室(髙橋憲司教授)では、イオン液体,超臨界流体,プラズマ,マイクロ波などを活用することによる未利用バイオマスの有効利用を目指した研究が行われています。黒田さんは最近、新規なイオン液体を開発することで、細胞膜にダメージを与えずにバイオマスを溶解させることに成功しました(トップ画像は論文から出典)。

Kosuke Kuroda, Heri Satria, Kyohei Miyamura, Yota Tsuge, Kazuaki Ninomiya, Kenji Takahashi,

”Design of Wall-Destructive but Membrane-Compatible Solvents”

J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 16052-16055 DOI:10.1021/jacs.7b08914

プレスリリースを拝見したことがきっかけで、スポットライトリサーチへの寄稿を依頼しました!それではインタビューをどうぞ。

Q1. 今回のプレスリリース対象となったのはどんな研究ですか?

現在、ガソリンの代替品として注目される「バイオエタノール」はトウモロコシなどの食料品から作られており、食糧難を招くおそれがあるとされています。そこで、草や木、紙コップや割り箸などの植物バイオマスからバイオエタノールを作ることが求められています。しかし、植物バイオマスからエタノールを生産するための「バイオマスの溶媒」は微生物に対する毒性が強く、溶媒を除去するのに大きなエネルギーを必要としています。そのため、エタノールを作れば作るほど、エネルギー収支がマイナスになるという大きな問題がありました。

今回本研究グループは、新しいバイオマス溶媒「カルボン酸系双性イオン液体」を開発することで、セルロースを溶解しながら微生物への毒性を極限まで下げることに成功しました。これにより、高濃度の溶媒中で微生物を利用することが可能となるため、エタノール生産にかかるエネルギーコストを格段に下げることが可能になり、これまでエネルギー収支がマイナスとなっていた、植物バイオマスからのバイオエタノールの実用化に近づくことができました。

 

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

全てのセルロースの溶媒は、微生物に対して毒性が高いことが知られており、それよりもはるかに脆弱な細胞膜へダメージを与えないでセルロースを溶解することは不可能とされていました。それでも我々は、イオン液体と細胞膜との相互作用を考えながら最適なイオン液体の構造を探索したところ、上図に示すようなカルボン酸系双性イオン液体が有用であることが分かりました。

私がPh.D.を取得した東京農工大学の大野・中村研究室で学んだ、イオン液体合成技術・相互作用の解析と、その後の金沢大学の髙橋・仁宮研究室での微生物発酵を上手く融合できた、20代での集大成とも言える成果となりました。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

研究自体は非常に上手く進行したのですが、論文のタイトルと実験量の多さについては大変でした。論文のタイトルは、「エタノールを上手く作れた」というところにフォーカスするか、それとも「新規イオン液体」というところにフォーカスするかなど、とても悩みました。そんなときに、東京大学の五十嵐圭日子先生に「小さくいくな、もっと広くいけ!」とアドバイスをいただき、最終的に「Design of Wall-Destructive but Membrane-Compatible Solvents」というタイトルになりました。

実験量としては、本当にたくさんの実験を行いました。論文に載っているデータは実際の1/10にも満たないと思います。昨年度博士前期課程を修了した宮村恭平くんと、2017年9月にPh.D.を取得したHeri Satria博士の頑張りが実を結んでほっとしています。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

私は、イオン液体の面白さをもっともっと見つけて発信したいと思っています。「イオン液体」、耳にしたことがある人も多いかと思いますが、イオン液体の評判は「どうせ高いんでしょ?」といったものが多いのです。そして、(最近は大きく値段が下がってきているものもありますが、)確かに溶媒としては高いものが多いのが現状です。しかし、それを補ってあまりある魅力がイオン液体にはあります。それはイオン液体の構造のデザイン性の高さです。今回の研究でも、イオン液体のアニオンとカチオンを共有結合で結んであげるだけで、イオン液体は全く違う顔を見せてくれました。そのようにしてイオン液体の表情を上手く変えてあげることで、イオン液体に“しか”できないアプリケーションがいくつも生み出されています。イオン液体の構造は理論上無限に近いので、まだまだ誰にも見せていないイオン液体の顔があるはずです。それを見つける楽しみを続けていきたいと思っています。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

イオン液体はセルロース溶媒の他にも、電池の電解質や酵素の反応場、抽出溶媒など、本当に多くの分野で使われています。皆様のサイエンスの発展に対してお手伝いできることがあるかもしれません。もしご興味があれば、共同研究など大歓迎です。一緒に楽しいことしましょう!

連絡先;kkuroda at staff.kanazawa-u.ac.jp (atを@に置き換え願います)

研究者の略歴

名前:黒田浩介(くろだ こうすけ)

現在の所属:金沢大学 理工研究域 生理活性物質工学研究室

現在の研究テーマ:新しいイオン液体の開発およびバイオマス利用

【略歴】
2012年4月〜2014年9月 日本学術振興会 特別研究員(DC1)
2014年9月 東京農工大学 博士後期課程 生命工学専攻 修了 (大野弘幸・中村暢文研究室) 博士(工学)取得
2014年10月〜2017年9月 特任助教 金沢大学 理工研究域 自然システム学類 化学反応工学研究室 (髙橋憲司研究室)
2015年10月〜現在 助教 金沢大学 理工研究域 自然システム学類 生理活性物質工学研究室
【webページ】
http://ionicliquid.w3.kanazawa-u.ac.jp

Avatar photo

めぐ

投稿者の記事一覧

博士(理学)。大学教員。娘の育児に奮闘しつつも、分子の世界に思いを馳せる日々。

関連記事

  1. 有機合成化学協会誌2018年12月号:シアリダーゼ・Brook転…
  2. ワンチップ顕微鏡AminoMEを買ってみました
  3. そこのB2N3、不対電子いらない?
  4. 蛍光標識で定性的・定量的な解析を可能に:Dansyl-GSH
  5. 第一手はこれだ!:古典的反応から最新反応まで3 |第8回「有機合…
  6. 光で脳/神経科学に革命を起こす「オプトジェネティクス」
  7. エステルからエーテルへの水素化脱酸素反応を促進する高活性固体触媒…
  8. 試薬の構造式検索 ~便利な機能と使い方~

注目情報

ピックアップ記事

  1. 2018年ケムステ人気記事ランキング
  2. 【28卒】太陽HD研究開発 1day仕事体験
  3. 一家に1枚周期表を 理科離れ防止狙い文科省
  4. 研究職の転職で求められる「面白い人材」
  5. カルベン転移反応 ~フラスコ内での反応を生体内へ~
  6. Side Reactions in Organic Synthesis II
  7. ホーナー・ワズワース・エモンス反応/Horner–Wadsworth–Emmons Reaction
  8. イオンの出入りを制御するキャップ付き分子容器の開発
  9. 2007年度ノーベル化学賞を予想!(5)
  10. アサートン・トッド反応 Atherton-Todd Reaction

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年12月
月 火 水 木 金 土 日
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

注目情報

最新記事

光前駆体法の活用によって、ヘプタセンで初の一重項分裂を観測!

第725回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 理学研究科化学専攻 有機元素化学研究室(山田研…

【スタッフ・寄稿募集】Chem-Stationで、化学を「伝える側」になりませんか?

Chem-Station(ケムステ)は2000年に開設された国内最大の化学ポータルサイトです。大学・…

第17回大津会議―とある参加者の記録―

2026年9月28日~29日に開催された第17回大津会議についての、とある参加者の記録です。この記事…

第17回大津会議 -Otsu Conference- 2026 開催報告 ~新体制で紡ぐ「有機合成の夢」~

第17回大津会議が2026年9月28日(月)〜9月29日(火)びわ湖大津プリンスホテルにて開催されま…

有機合成化学協会誌2026年10月号:医薬品プロセス開発・σ芳香族性・含窒素複素環・メロテルペノイド二量体・高歪み化合物

有機合成化学協会が発行する「有機合成化学協会誌」2026年10月号がオンラインで公開されています。…

時代は水だ! セメントのように水と混ぜるだけで成形・硬化できる「水硬性」高分子

第724回のスポットライトリサーチは、東京科学大学物質理工学院(大塚研究室)博士前期課程2年の徳満玲…

複雑さを設計して、結晶の動きをプログラムする

第723回のスポットライトリサーチは、高知工科大学大学院工学研究科(林研究室) 博士後期課程3年の樋…

ハロゲンの力で強力な結合を切断!天然物クマリンから医薬品・機能性材料原料のクマラノン類へ

第 722 回のスポットライトリサーチは、立命館大学大学院薬学研究科薬学専攻 精密合…

観察を写真で残す!カメラ内蔵リアクタ EasyMax 102i を使ってみた

反応の温度も、攪拌(かくはん)も、滴下も、サンプリングもいまや自動で記録される時代になりました。とこ…

ケムステ人気新着記事 トップ 5【2026年9月版】

2026年9月にケムステでは21本の新しい記事を公開しました。この記事では、その新着記事の中から、ペ…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP