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エコバイオリファイナリー―脱石油社会へ移行するための環境ものづくり戦略―(普及版)

  • Eco-BiorefineryStrategy for Change to Sustainable Bioproduction from Petroleum-dependent Production(Popular Edition)
2010年刊「エコバイオリファイナリー」の普及版!脱石油からバイオものづくりへ、原料大転換期を迎えつつある今,シュガー、フェノールプラットフォームとバイオマスを基盤としたエネルギーとバイオプロダクトを解説!!

商品コード: B1183

  • 監修: 植田充美・田丸浩
  • 発行日: 2016年11月9日
  • 価格(税込): 4,860 円
  • 体裁: B5判、252ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-1125-8

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  • シュガー・フェノールプラットフォーム / エタノール / プロパノール / ブタノール / メタン

刊行にあたって

歴史的な京都議定書の実効期限が迫り,2050年には100億人近くに膨れ上がる人口問題を内包しながら開催されてきたポスト京都議定書に関わる多くの国際会議は,地球環境問題に取り組む世界各国の種々の思惑に翻弄され紛糾してきた。これは,地球環境問題が政治や経済なども含む深刻な問題であることを再認識させた。生物多様性の保護の任にある人類にとって,地球環境を保護しながら,現在享受する,または,憧れる生活レベルを先進国,新興国,発展途上国の区別なく,スパイラルに発展していくために,何をなすべきなのか。循環型社会構築の図式の中で,自然エネルギー利用の視点は,太陽光や風力利用など,急速に展開しつつあるが,この難題は,化石燃料からバイオマスへと社会基盤をなす原料の変換という,まさに,産業革命に値する大問題と関わっている。当面は,従来の化学工業の一部を置換する形で,バイオマスが利用されるであろうことが予測されるが,将来的には,完全に,原料を,さらに製品化プロセスをも,バイオマスを基盤にしていかねばならないという大命題を抱えている。この産業革命ともいえる原動力は,まさに,発酵工業であり,生物工業であることは自明である。2010年春のアメリカ化学会では,いち早くこの現状を捉え,これをメインテーマにして,世界の多くの科学者に,新産業革命の推進を喚起したのは,種々の報道からも周知である。
 本書では,原料大転換期を迎えつつある現況下で,脱石油の新しい産業構造を構築していくためのマイルストーンを明示して,化石燃料と決別して持続可能な未来型の循環型社会への移行に必要な「ものづくり」のスキャフォールドを提唱したいと思う。この書は,本出版社の既刊の『グリーンバイオケミストリーの最前線』や『微生物によるものづくり』の続刊であり,『エコバイオエネルギーの最前線』や『第二世代バイオ燃料の開発と応用展開』のシリーズの1冊でもある。
 最後に,ご多忙の中,ご執筆いただきました先生方に,感謝いたしますとともに,本書での研究分野でのさらなるご活躍を祈念いたします。
(「はじめに」より)

2010年12月
京都大学 大学院農学研究科  植田充美
三重大学 大学院生物資源学研究科 田丸 浩

<普及版の刊行にあたって>

 本書は2010年に『エコバイオリファイナリー―脱石油社会へ移行するための環境ものづくり戦略―』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2016年11月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

植田充美   京都大学 
田丸浩   三重大学 
近藤昭彦   神戸大学 
明石欣也   奈良先端科学技術大学院大学 
小杉昭彦   (独)国際農林水産業研究センター(JIRCAS)
森隆   (独)国際農林水産業研究センター(JIRCAS) 
遠藤貴士   (独)産業技術総合研究所
澤山茂樹   京都大学;(独)産業技術総合研究所 
高橋潤一   帯広畜産大学 
梅澤俊明   京都大学 
渡辺隆司   京都大学 
荻野千秋   神戸大学 
蓮沼誠久   神戸大学 
田中勉   神戸大学 
中島一紀   神戸大学 
浦野信行   大阪府立大学 
清水昌   京都学園大学 
片岡道彦   大阪府立大学
田中重光   佐賀大学 
小林元太   佐賀大学 
三宅英雄   三重大学 
中島田豊   広島大学 
岡田行夫   サッポロビール(株) 
三谷優   サッポロビール(株) 
玉川英幸   キリンホールディングス(株) 
生嶋茂仁   キリンホールディングス(株) 
和田光史   三井化学(株) 
田脇新一郎   三井化学(株) 
稲富健一   (財)地球環境産業技術研究機構 
乾将行   (財)地球環境産業技術研究機構 
湯川英明   (財)地球環境産業技術研究機構 
満倉浩一   岐阜大学 
吉田豊和   岐阜大学 
向山正治   (株)日本触媒 
堀川洋   (株)日本触媒 
杉山祐太郎   京都大学
石塚昌宏   コスモ石油(株) 
岸野重信   京都大学
小川順   京都大学 
野村暢彦   筑波大学 
小棚木拓也  筑波大学 
川畑公輔   筑波大学
鄭龍洙   筑波大学 
後藤博正   筑波大学 
中西昭仁   京都大学 
Bae Jungu   京都大学 
黒田浩一   京都大学 
田口精一   北海道大学 
宇山浩   大阪大学 

執筆者の所属表記は、2010年当時のものを使用しております。

目次

第1章 シュガー・フェノールプラットフォームの形成
1. ポスト京都議定書時代へ―新しいプラットフォームを目指して
2. 環境基盤の「ものづくり」技術立国へ―日本の針路
3. 産業構造の革命へ―石油依存社会構造からの脱却へのプラットフォームの創製

第2章 世界のバイオリファイナリー動向
1. はじめに
2. 統合バイオリファイナリーとは
3. 世界におけるバイオリファイナリー研究の動向
4. 統合的なバイオリファイナリー研究の重要性
5. 神戸大学における統合バイオリファイナリーセンターの役割
6. 統合バイオリファイナリーの実現に向けた4つの柱
7. 今後の活動と期待される成果

第3章 バイオマス作物の増産
1. はじめに
2. デンプン作物
3. ショ糖を生産する作物
4. 脂質を生産する作物
5. リグノセルロースを生産する作物
6. バイオマス増産に向けた育種と栽培法の改良
7. バイオマス作物の代謝工学
8. 悪環境でのバイオマス増産
9. バイオマス作物増産に向けた研究開発の今後

第4章 セルロース処理と糖化への新戦略
1. 微生物による前処理糖化の最新技術
1.1 はじめに
1.2 土壌微生物と植物バイオマスの研究
1.2.1 土壌微生物の生息環境と多様性
1.2.2 植物細胞壁の構成成分
1.2.3 植物バイオマス資源の活用から植物バイオマスデザインの時代へ
1.3 リグノセルロース系バイオマスの前処理・糖化技術
1.3.1 リグノセルロース系バイオマスの前処理技術
1.3.2 自然界からのリグノセルロース系バイオマス分解酵素の探索
1.3.3 セルロソーム生産菌C.cellulovoransのゲノム解読
1.3.4 セルロソーム生産菌C.cellulovoransによる微生物前処理・糖化技術
1.4 おわりに

2. セルロソームを中核としたセルロース系バイオマス糖化技術の開発
2.1 はじめに
2.2 セルロース系バイオマスの酵素糖化
2.3 セルロソームの構造と機能
2.4 高活性を有するC.thermocellum菌株のスクリーニングと活用
2.5 セルロソームの糖化能力を高める補助酵素
2.6 セルロソームと補助酵素を組み合わせたセルロース系バイオマスの糖化
2.7 セルロソームを中核としたセルロース系バイオマスの糖化戦略
2.8 おわりに

3. メカノケミカル酵素糖化法
3.1 はじめに
3.2 木材・セルロースの構造
3.3 酵素糖化のための前処理方法
3.4 粉砕による前処理
3.5 ナノファイバー化処理
3.6 湿式メカノケミカル処理の効率化
3.7 酵素糖化
3.8 バイオエタノールベンチプラント
3.9 オンサイト酵素生産
3.10 おわりに

4. バイオガスプラント脱離液のアンモニアストリッピングとセルロースバイオマスのアンモノリシス
4.1 メタン発酵プロセスと脱離液中の窒素について
4.2 セルロースバイオマスと回収アンモニアとの反応
4.3 今後の展開

第5章 リグニン処理の新戦略
1. リグニン量と構造の制御
1.1 はじめに
1.2 リグニンの化学構造と機能
1.3 バイオ燃料生産に向けた育種目標と関連するリグニンの性質
1.4 ケイヒ酸モノリグノール経路の代謝工学
1.4.1 リグニン量の制御
1.4.2 リグニン構造の改変
1.4.3 細胞壁成分の構成の制御
1.5 おわりに

2. 担子菌の特異的リグニン分解を利用したリグノセルロース前処理
2.1 バイオリファイナリーと白色腐朽菌
2.2 選択的白色腐朽の特徴
2.3 白色腐朽菌のバイオマス変換前処理への応用
2.4 選択的白色腐朽菌によるラジカル反応の制御と応用

第6章 バイオエネルギーと新プラットフォーム形成
1. エタノール
1.1 はじめに
1.2 CBPによるバイオエタノール製造に向けた酵母育種
1.3 高温でのセルロースからのバイオエタノール生産に適した酵母育種
1.4 カクテルδインテグレーション法によるセルラーゼ発現バランス最適化酵母の創製
1.5 合成生物学による微生物工場の強化
1.6 イオン液体によるバイオマス前処理
1.7 おわりに

2. 組換え微生物による1-プロパノール生産
2.1 はじめに
2.2 プロパノール生産経路の設計
2.3 1、2-PD生産菌の育種
2.4 1-プロパノール生産菌の育種
2.5 おわりに

3. Clostridium属細菌によるバイオブタノール生産
3.1 はじめに
3.2 アセトン・ブタノール菌の種類とその代謝
3.3 ソルベント毒性
3.4 ソルベント毒性回避の取り組み
3.5 おわりに

4. セルロース系バイオマスからのブタノール生産
4.1 はじめに
4.2 ABE発酵
4.3 セルロース系バイオマスの利用
4.4 バイオマス利用に関連したClostridium属のゲノム解析とその応用
4.5 まとめ

5. バイオガスの生物的生産および変換法
5.1 はじめに
5.2 バイオガス生産
5.2.1 水素
5.2.2 メタン
5.3 バイオガスの生物変換

6. 食品廃棄物を用いた水素製造技術
6.1 はじめに
6.2 微生物による食品廃棄物からの水素生産の意義
6.3 水素・メタン二段発酵におけるエネルギー回収の有効性について
6.4 製パン廃棄物を原料とした水素生産(900L パイロットスケール)
6.5 食品廃棄物を用いた水素製造技術の普及を目指して
6.6 今後の課題

第7章 バイオプロダクトと新プラットフォーム形成
1. トルラ酵母Candida utilisを用いたL-乳酸の発酵生産
1.1 はじめに
1.2 微生物を用いた乳酸の生産
1.3 トルラ酵母Candida utilisを用いた乳酸の生産
1.3.1 トルラ酵母Candida utilis
1.3.2 C.utilisの多重形質転換システムの構築 
1.3.3 L-乳酸を高生産するC.utilis株の構築
1.4 L-乳酸生産の今後の課題
1.5 おわりに

2. D-乳酸、イソプロパノール、グリコール酸生産
2.1 はじめに
2.2 D-乳酸生産大腸菌触媒の開発
2.3 イソプロパノール(IPA)生産大腸菌触媒の開発
2.4 グリコール酸生産大腸菌触媒の開発
2.5 おわりに

3. アミノ酸全般
3.1 はじめに
3.2 近年のアミノ酸生産技術の進歩
3.2.1 グルタミン酸
3.2.2 リジン
3.2.3 アラニン
3.2.4 分岐鎖アミノ酸
3.2.5 アルギニン
3.2.6 セリン
3.3 嫌気条件下におけるアミノ酸生産
3.3.1 コリネ型細菌の硝酸呼吸増殖とアミノ酸生産
3.3.2 嫌気条件下におけるアラニン、バリン生産
3.4 原料の利用能拡大 
3.5 おわりに

4. 光学活性アミン類の合成
4.1 はじめに
4.2 加水分解酵素による速度論的(動的)光学分割
4.2.1 リパーゼの利用
4.2.2 アミノアシラーゼの利用
4.2.3 プロテアーゼの利用
4.3 アミノ基転移酵素による反応
4.4 アミン酸化酵素の利用
4.4.1 アミン脱水素酵素による反応
4.4.2 エナンチオ選択的モノアミンオキシダーゼと化学還元
4.5 微生物触媒によるイミン不斉還元
4.6 おわりに

5. 3-ヒドロキシプロピオン酸と1、3-プロパンジオールの併産
5.1 はじめに
5.2 嫌気性菌によるグリセリン利用システム―Klebsiella pneumoniae、Lactobacillus reuteriのpduオペロン
5.3 1、3-プロパンジオールと3-ヒドロキシプロピオン酸
5.4 1、3-PDと3-HPAc併産発酵に必要な酵素遺伝子の取得と大腸菌での発現
5.5 L.reuteri JCM1112株の培養解析と遺伝子強化
5.6 L.reuteri JCM1112株での1、3-PDと3-HPAc併産培養
5.7 今後の方向
5.8 おわりに

6. 微生物によるコハク酸生産
6.1 はじめに
6.2 コハク酸誘導体
6.3 コハク酸発酵
6.4 コハク酸を生産できる微生物
6.5 発酵生産したコハク酸の回収

7. 酸化還元反応を利用する有用物質生産
7.1 はじめに
7.2 ケトン類の不斉還元反応による光学活性アルコールの生産
7.3 二級アルコールのデラセミ化による光学活性アルコールの生産
7.4 アミノ酸のデラセミ化による非天然型L-ノルバリンの生産
7.5 Baeyer-Villigerモノオキシゲナーゼの合成反応への応用
7.6 スチレンモノオキシゲナーゼ反応による光学活性エポキシドの合成
7.7 チトクロームP450反応の医薬品製造への応用
7.8 ラッカーゼ反応の食品への応用
7.9 おわりに

8. 5-アミノレブリン酸の発酵生産と用途開発
8.1 はじめに
8.2 ALAの製造方法
8.3 ALA配合液体肥料の開発
8.4 ALAの広がる応用分野

9. 脂肪酸誘導体の合成
9.1 はじめに
9.2 共役化反応
9.2.1 リノール酸からのCLA生産
9.2.2 リシノール酸の脱水によるCLA生産
9.2.3 その他の共役脂肪酸生産
9.3 不飽和化反応
9.4 飽和化反応
9.5 水和反応
9.6 カルボン酸還元反応
9.7 おわりに

10. 高分子型導電性ポリマー用モノマーの合成
10.1 はじめに
10.2 共役系高分子
10.3 バイオによる芳香族共役系高分子モノマーの合成
10.4 まとめ

11. バイオリファイナリーからのフェノールプラットフォーム-フェノール化合物への変換
11.1 はじめに
11.2 産業上有用なフェノール化合物
11.3 自然界におけるリグニンや高付加価値芳香族化合物の生合成
11.4 自然界でのリグニンの分解
11.5 酵素を用いた工業的なリグニン分解
11.6 酵母の細胞表層工学を用いたリグニン分解酵素の利用
11.7 おわりに

12. 乳酸ポリマーのワンポット微生物合成(田口精一)
12.1 はじめに
12.2 乳酸ポリマー合成プロセスのパラダイムシフト
12.3 乳酸ポリマー合成を実現する微生物工場
12.4 微生物工場のエンジン「乳酸重合酵素」の発見
12.5 乳酸ポリマー生産用微生物工場の稼動
12.6 微生物工場のモデルチェンジ
12.7 将来展望

13. ポリオール
13.1 はじめに
13.2 植物油脂由来ポリオール
13.3 分岐状ポリ乳酸ポリオール
13.4 おわりに
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