抄録
再生可能な資源であるセルロースを加水分解するとセロビオースやグルコースが得られる.これらの二糖または単糖は反応性がほぼ等しい複数の水酸基をもつ.そこで, Agrobacterium tumefaciensの有するグルコース3-脱水素酵素を用いて, グルコースまたはグルコース残基のC3位の水酸基をケト体に変換して, 3-ケトグルコースや3-ケトセロビオースを生産することが試みられている [1-3] .ケト体は反応性が高いため, 3-ケトグルコースや3-ケトセロビオースから有機合成的手法を用いて, ポリマーや界面活性剤を合成することができる.しかし, セロビオースから3-ケトセロビオースへの変換反応は完全ではなく, 未反応のセロビオースが残存したり, セロビオースまたは3-ケトセロビオースの加水分解によりグルコースと3-ケトグルコースが副生する問題点がある.
陽イオン交換樹脂を用いた分離プロセスは, 反応終了液から3-ケトセロビオースを精製する手法として有望である.著者らは, 本分離における陽イオン交換樹脂の対イオン形と架橋度 (ジビニルベンゼン含有率) の影響を検討し, 対イオン形がK+形で架橋度が4%の樹脂がもっとも適していることを報告した [6] .しかし, 本分離プロセスを合理的に設計するには, 各溶質と対イオンとの複合体形成に関する詳細な知見が必要である.
そこで本報では, 架橋度と対イオン形の異なる各種陽イオン交換樹脂に対するグルコース, セロビオースおよび3-ケトセロビオースの見掛けの分配係数Kappを測定した (Fig.2) .また, 各樹脂の固定イオン濃度CEおよび気孔率εpを測定した (Fig.1) .本報で得られた結果を, 著者らが提出している, イオン交換樹脂の膨潤圧と対イオンとの複合体形成を考慮した見掛けの分配係数Kappに対するモデル [7-9] に適用して, セロビオースおよび3-ケトセロビオースの各種対イオンとの複合体形成の強さについて検討した.以前の報告で, グルコースは各対イオンと複合体を形成しないと仮定できることが示されている [9] .そこで, この仮定のもとに二糖 (セロビオースまたは3-ケトセロビオース) の真の分配係数KDS, calを推算したところ, セロビオースのKappはこの値とほぼ一致し, 各対イオンと複合体を形成しないと仮定できることが示された (Fig.3) .一方, 3-ケトセロビオースのKappはKDS, calより大きく, 各対イオンと複合体を形成することが示唆された.そこで, グルコースおよびセロビオースのKappから各樹脂の膨潤圧Пを推算し, 3-ケトセロビオースと各対イオンとの複合体形成の結合定数B3KCを算出した.このB3KCは対イオンの動的水和数nDHNと相関し (Fig.4) , nDHNの大きいイオンほど3-ケトセロビオースと複合体を形成しやすいことが示された.したがって, 式 (3) から理解できるように, 3-ケトセロビオース濃度が高い場合には, Kappを定数として取り扱うことができず, 濃度依存性を考慮する必要がある.
