2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of Low-environmental Load Processing Technologies for Leather
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20K02380
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
大江 猛 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (10416315)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 由利香 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 総括研究員 (00416314)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 皮革 / 還元糖 / なめし効果 / 架橋反応 / 濃色着色 / メイラード反応 / フェントン反応 / ゼラチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有害なクロムなどのなめし剤の代替として、グルコースやキシロースなどの糖質を利用した新しいなめし剤の開発を目指している。食品中に含まれる糖質とタンパク質が反応した場合、メイラード反応によって茶系統の色素が生成し、同時にタンパク質間で架橋反応が進行することが知られている。前年度では、通常の還元糖よりも反応性の高い還元糖の酸化物を利用して、タンパク質の一種であるクロムなめし革の着色を行った。60℃以上の加熱条件では皮革の熱収縮が起こり、40℃以下の低温条件では茶褐色に皮革を着色することができた。本年度では、グルコース酸化物で着色したクロム鞣し革の着色濃度と機械強度の関係について調べた。その結果、いずれの反応条件によっても着色濃度が高い皮革ほど機械強度の低下が認められた。主な原因として、糖質の酸化反応時に副生する塩酸による溶液の酸性化が挙げられる。そこで、着色反応の前に水酸化ナトリウムで溶液のpHを制御したところ、pH 12付近の塩基性条件での着色反応では、皮革の着色濃度が僅かに低下する反面、その機械強度は処理前のものよりも高い値を示した。この結果は、糖質の酸化物が皮革の鞣し剤に利用できる可能性を示している。さらに、皮革の代わりにゼラチンを用いて、生成したゼラチンゲルの溶解温度からタンパク質間の架橋反応の有無を評価した。未処理のゼラチンゲルとは異なり、グルコース酸化物を含むゼラチンゲルの場合、酸性条件ではゲルの溶解温度が低下し、中性から塩基性の条件では溶解温度が上昇する結果が得られた。特に、pH 12付近で溶解温度が急激に上昇しておりゼラチンタンパクの分子間で架橋反応が進行したと予測できる。ゼラチンの結果を踏まえて、皮革における機械強度の増加の原因は、皮革の主成分であるコラーゲンタンパクと糖質やメラノイジンなどの糖質誘導体との架橋反応が主な理由として考えることができる。
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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
本年度では、前年度に引き続き皮革の着色と機械強度の関係について詳細に調べたところ、糖質の酸化物による機械強度は反応溶液のpHに大きく関係しており、塩基性条件において処理前の皮革よりも高い強度を示した。さらに、ゼラチンによるモデル系を評価することによって、グルコースの酸化物による皮革の強度の増加は、皮革の主成分であるコラーゲンタンパク間での架橋反応が主な原因であることを証明することができた。すなわち、得られた研究結果から、着色反応としての糖質の酸化物の利用に関しては課題が残るものの、耐熱性の極めて低い生皮の鞣し剤として利用できる可能性を示すことができた。以上の理由から、現段階での達成度としては、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度においては以下の3点について研究を進める。はじめに、前年度からの継続課題として、①生皮のモデル系であるゼラチンと糖質の酸化物との反応を利用して、タンパク質間での架橋反応が効率よく進行する最適条件の検討を行う。具体的には、反応系の温度、pH、ゼラチン濃度、糖質の種類などの影響について調べる。②ゼラチンでの最適条件を用いて生皮を糖質の酸化物で加熱処理を行い、本研究の最終目標である生皮とグルコース酸化物との反応について検証を行い、生皮における鞣し効果の有無について調べる。生皮の着色についてはクロム鞣し革と同様の方法で検証を行い、耐熱性に関しては引張強度などの機械強度の影響に併せて、面積収縮率の影響についても評価する。さらに、研究が順調に進んだ場合、③グルコースの酸化物よりも着色効果の高いイノシトールの酸化物を利用して、着色効果の低いアルカリ条件においても皮革を濃色に着色できる反応条件を検討する。
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| Causes of Carryover |
該当年度で購入予定の万能材料試験機の10kN用の治具が予定価格よりも高く購入できなかったため、次年度使用額が生じた。次年度の初期の研究で10kN用の治具が必要となるため、早急に購入する予定である。
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Research Products
(5 results)
