グルコースの製造方法

【課題】取得効率を向上させることができるグルコースの製造方法を提供する。
【解決手段】先ず、セルロースをアシル化することにより、セルロースエステルを得る。例えば、セルロースを無水酢酸等と反応させてアセチル化することにより、酢酸セルロースを得る。次に、セルロースエステルの加水分解を、例えば０℃〜１５０℃の水又は有機溶媒中で行うことにより、グルコースエステルを得る。例えば、酢酸セルロースの加水分解を行うことにより、酢酸グルコースを得る。次いで、グルコースエステルのアシル基を水素と置換することにより、グルコースを得る。例えば、酢酸グルコースのアシル基を水素と置換することにより、グルコースを得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース等を用いたグルコースの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然が作り出す最大のバイオマスであるセルロースの工業的利用が着目されている。その１つとして、セルロースからグルコースを効率よく製造する技術の完成が望まれている。
【０００３】
セルラーゼを用いることにより、セルロースからグルコースを得ることができることは知られている。しかしながら、セルロースの物質は固体であり、その糖化の効率が低いため、上記の技術は実用化されていない。そこで、優良セルラーゼ生産菌と遺伝子改良等の研究が行われている。
【０００４】
また、セルロースを硫酸触媒下で解重合する実験が行われたり、高温及び／又は高圧の熱水（４００℃以下）を用いて解重合する実験が行われたりしている。しかしながら、これらの方法では、グルコースの分子内の脱水によりレボグルコセノンが生じたり、開環によりフルフラール誘導体が生じたりしてしまう。
【０００５】
このように、これまでの技術では、セルロースからグルコースを効率よく製造することができない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１２９７３５号公報
【非特許文献１】越島ら、「機能性セルロース（普及版）」、第３頁及び第１９５頁、シーエムシー出版(2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、取得効率を向上させることができるグルコースの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００９】
本発明に係るグルコースの製造方法は、セルロースエステルを加水分解することにより、グルコースエステルを得る工程と、前記グルコースエステルのアシル基を水素と置換する工程と、を有することを特徴とする。なお、前記セルロースエステルを加水分解する前に、セルロースをアシル化することにより、セルロースエステルを得ておくことも可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安定して高い効率でグルコースを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るグルコースの製造方法を示す図である。
【００１２】
本実施形態では、先ず、セルロースをアシル化することにより、セルロースエステルを得る。例えば、セルロースを無水酢酸等と反応させてアセチル化することにより、酢酸セルロースを得る。
【００１３】
次に、セルロースエステルの加水分解を、例えば０℃〜１５０℃の水又は有機溶媒中で行うことにより、グルコースエステルを得る。例えば、酢酸セルロースの加水分解を行うことにより、酢酸グルコースを得る。
【００１４】
次いで、グルコースエステルのアシル基を水素と置換することにより、グルコースを得る。例えば、酢酸グルコースのアシル基を水素と置換することにより、グルコースを得る。
【００１５】
このような方法によれば、セルロースの官能基がアシル基により保護されるため、安定してグルコースを製造することができる。
【００１６】
なお、セルロースとして、とうもろこし、米、麦等の農産物の残渣セルロースを用いてもよい。
【００１７】
また、加水分解の際には、硫酸若しくは塩酸等の無機酸、又はトリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、酢酸若しくはパラトルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）等の有機酸を酸触媒として用いることが好ましい。
【００１８】
また、有機溶媒としては、例えば、酢酸、低級アルコール、アセトニトリル、アセトン、Ｎ−メチルピロリドン等を用いることができる。
【００１９】
また、セルロースを出発原料とせずに、酢酸セルロース等のセルロースエステルを出発原料としてもよい。
【００２０】
また、アシル基の変化及び／又は置換度の変化によって、セルロースの解重合及びグルコース化の加水分解を制御することも可能である。
【００２１】
次に、本願発明者が実際に行った実験の内容及び結果について説明する。
【００２２】
（第１の実験）
先ず、第１の実験について説明する。図２は、第１の実験の内容を示す図である。この実験では、出発原料として酢酸セルロースを用いた。
【００２３】
先ず、０．５０ｇの酢酸セルロース、０．５０ｇの濃硫酸、５０ｍｌの水からなる混合物を作成し、これを１００℃で２４時間、還流反応させた。次に、炭酸水素ナトリウムを用いた中和を行い、減圧濃縮した。その後、エタノールを用いて硫酸ナトリウムを取り除いた。この残渣のＨＮＭＲ分析（Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy）を行ったところ、グルコース（生成率：６７％）及び酢酸ナトリウムの存在が確認された。更に、これらの一部をＴＬＣ分取（Thin Layer Chromatography Uptake）した。第１の実験におけるＨＮＭＲ分析の結果を図３に示す。
【００２４】
なお、環流反応を室温で行った場合にもグルコースを得ることができたが、その量は、１００℃で反応させた場合よりも少なかった。
【００２５】
（第２の実験）
次に、第２の実験について説明する。第２の実験では、０．５０ｇの酢酸セルロース、０．５０ｇの濃硫酸、５０ｍｌの水からなる混合物を作成し、これを内部の温度が１５０℃の耐圧容器中で４時間、反応させた。その後、第１の実験と同様の処理を行った。第２の実験におけるＨＮＭＲ分析の結果を図４に示す。第２の実験では、グルコース及びレブリン酸の存在が確認された。なお、セルロースの加水分解によってレブリン酸が得られることは知られている。
【００２６】
（第３の実験）
次に、第３の実験について説明する。第３の実験では、第１の実験における触媒を濃硫酸からトリフルオロメタンスルホン酸（ＴＦＳＡ）及びパラトルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）に変更し、第１の実験と同様の処理を行った。この結果、第１の実験と同様に、グルコース及び酢酸ナトリウムの存在が確認された。なお、ＴＦＳＡを用いた場合の方がＰＴＳＡを用いた場合よりも、解重合反応がよく進行した。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るグルコースの製造方法を示す図である。
【図２】第１の実験の内容を示す図である。
【図３】第１の実験におけるＨＮＭＲ分析の結果を示すグラフである。
【図４】第２の実験におけるＨＮＭＲ分析の結果を示すグラフである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースエステルを加水分解することにより、グルコースエステルを得る工程と、
前記グルコースエステルのアシル基を水素と置換する工程と、
を有することを特徴とするグルコースの製造方法。
【請求項２】
前記セルロースエステルを加水分解する前に、セルロースをアシル化することにより、セルロースエステルを得る工程を有することを特徴とする請求項１に記載のグルコースの製造方法。
【請求項３】
前記加水分解を０℃乃至１５０℃の水又は有機溶媒中で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のグルコースの製造方法。

【図１】