2018 Fiscal Year Research-status Report
光照射による木材細胞壁の劣化機構に関する組織化学的研究
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17K15299
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
神林 徹 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 研究員 (30772024)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光劣化 / 劣化機構 / 耐光性 / 木材細胞壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
木材を外装材として長期間使用する場合、太陽光による光劣化を抑制するための耐光化処理を施す必要がある。しかし、耐光化処理の効率化を図る際に重要となる木材の光劣化メカニズムに関しては不明な点が多い。本研究では、木材の耐光化処理の効率化に向け、光照射による木材の劣化メカニズムに関して細胞レベルで明らかにすることを目的とした。
前年度は針葉樹の光劣化挙動を明らかにしたが、本年度は広葉樹の各種細胞壁の光劣化挙動について検討を行った。促進耐候性試験機を用いて人工太陽光（キセノン光）を照射した広葉樹に対して顕微ラマン分光分析を行い、細胞壁成分の劣化挙動について広葉樹を構成する主要組織である木繊維、柔細胞、道管で比較した。その結果、柔細胞と道管では木繊維よりもリグニンが顕著に減少しており、木材中におけるリグニンの光劣化挙動には細胞種依存性があることが明らかになった。なお、多糖については光照射前後で顕著な変化は確認されなかった。次に、多波長分光照射器で分光した波長別光を木材に照射し、照射波長の違いが細胞壁に及ぼす影響について評価した。波長領域は紫外～可視光（310～496nm）とし、波長間隔約30nm、波長幅20nmの条件で分光した光を照射したところ、照射波長310nm以下の波長帯ではリグニンのベンゼン環、372nm以下の波長帯ではコニフェリルアルデヒド構造が顕著に影響を受けることが明らかになった。また、これまで木材への影響の詳細が明らかになっていなかった496nm（緑色付近）の波長帯で照射した場合のリグニンの劣化を可視化することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、光照射による木材の劣化機構に関して、各種顕微鏡および顕微分光法を用いて細胞レベルで解明することを達成目標としている。本年度は、広葉樹の各種細胞壁の光劣化挙動について検討を行い、リグニンの光劣化挙動には細胞種依存性があることを明らかにした。また、照射する波長帯の違いが細胞壁に及ぼす影響を明らかにした。このように研究は当初の計画通り順調に進行しているため、おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、塗装により耐光化した木材の光劣化挙動を明らかにするため、塗装木材について促進耐候性試験機を用いて光照射試験を実施した後、各種顕微鏡を用いて形態観察を行うとともに各種顕微分光法により塗料成分および細胞壁成分の劣化挙動を明らかにする。塗装は、造膜形および含浸形の木材保護塗料を用いて行う。
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| Causes of Carryover |
消耗品を定価で購入する予定を立てて予算の執行を行ったところ、納入価格との差額が生じた。また、実験機器利用に係る出張の回数が当初の予定より減ったため、旅費の使用予定額との差額が生じた。次年度は、塗装木材および光劣化した木材の顕微鏡および顕微分光分析に必要な試薬や消耗品、共用施設における実験機器利用費、得られた研究成果を学会等で公表するための費用として使用する計画である。
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