2019 Fiscal Year Annual Research Report
プラスチック研究者の知見が可能にする成形性に優れた澱粉構造の決定と加工技術の開発
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19H02904
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
西岡 昭博 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (50343075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
香田 智則 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (60261715)
藤田 直子 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (90315599)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | プラスチック / 高分子鎖構造 / レオロジー / 混練履歴 / 加工性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小テーマ（1）：『 澱粉の高分子鎖形状が生地のレオロジー特性に及ぼす影響 』
混練履歴がない状況下での澱粉の高分子鎖構造と物性との関係について基礎データを得ることを目指した。初年度は澱粉の構造の違いが明らかであるタイ米と日本米の物性を比較した。従来知見から、今回用いたタイ米と日本米のアミロース含量は同等であることが分かっている。DSC測定の結果、タイ米は日本米よりも糊化温度が高いことから、タイ米のアミロペクチンの分岐鎖は日本米よりも長鎖あることが示唆された。次に高分子鎖と物性との相関を明らかにするため、RVA測定を行った。その結果タイ米は日本米と比較して糊化によるピーク粘度が高いことが分かった。アミロペクチンの分岐鎖構造と物性が強く相関することが分かった。次年度はアミロペクチンの構造が同定された米に対し、同様の検討を行い、高分子鎖構造と物性の相関を詳細に明らかにしていく。
小テーマ（2）：『 エクストリューダーによる混練履歴が生地のレオロジー特性に及ぼす影響 』
エクストリューダーによる混練条件及び混練履歴の有無が生地のレオロジー特性に与える影響を検討した。初年度は高分子鎖の形状が異なる試料（アミロペクチンの構造が同定された澱粉）を用いた研究に先立ち、アミロースとアミロペクチンで構成されるうるち米澱粉とアミロペクチンのみで構成されるもち米澱粉を用いて実験を行った。エクストリューダーによる混練履歴（混練速度の違い）が生地のレオロジー特性に及ぼす影響を検討した。うるち米澱粉では混練速度による影響がほとんど確認されなかった。これに対して、もち米澱粉では混練速度が増加するに伴い、貯蔵弾性率の低下が確認された。混練履歴の影響は、澱粉の高分子鎖構造やその組成により異なるという興味深い結果を得た。
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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
初年度は当初の計画通り、（１）澱粉の高分子鎖形状（分岐や直鎖の違いなど）が生地のレオロジー特性に及ぼす影響、（２）エクストリューダー内の混練履歴が生地のレオロジー特性に及ぼす影響についての実験を進めた。（１）については、計画通り混練履歴のない条件下で明らかに構造の異なるジャポニカ米とタイ米についてレオロジー特性および糊化温度を明らかにし、高分子鎖構造の違いとこれらの物性の相関が確認できた。これにより次年度の検討に向けた基礎データが予定通り得られた。また（２）についても申請段階で検討していたエクストリューダーを用いた検討を実施できた。スクリューデザインの検討や実験条件などの最適化を進めた。これにより混練履歴を澱粉生地に印加できるようになり、澱粉の構造と混練履歴の相関が見えてきた。以上、初年度の一連の検討は当初計画に従い遂行できているものであり、実験結果も順調に得られていることから、進捗状況を「おおむね順調」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の検討により研究目的の達成に向けた基礎的なデータを得ることができた。本研究は澱粉の高分子鎖形状と混練の履歴による物性変化との相関を明らかにすることが大きな目標である。これを達成するために初年度は混練履歴のない条件下での物性測定を行うと同時に、エクストリューダーによる混練履歴を印加する実験条件の確立を目指してきた。本検討は、次年度の前半も引き続き継続すると同時に、当初の計画のエクストリューダーに加え、レオメーターを用いて生地に混練履歴を印可するなどアイデアを導入する。エクストリューダーによる混練履歴は実際の現場に近いものである一方で、様々なひずみ量を印可した際の物性への影響を系統的に明らかにする上では不利である。これに対して、レオメータはひずみ量を高度に制御できることに着目した。次年度はこれを用いて混練履歴を与える方法を採用することで、エクストリューダーだけでは分からない効果を明らかにできると考えている。一連の検討により、さらなる研究の進展が期待でき、当初の計画の達成を目指す。
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