冬も凍らずしなやかなアカマツ針葉の細胞壁多糖成分を用いた新規素材開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K06172
• Research Institution: Forest Research and Management Organization
• Principal Investigator: 下川 知子 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (60353728)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アカマツ針葉 / ヘミセルロース / 増粘多糖類 / 耐凍性

Outline of Annual Research Achievements

アカマツ針葉から調製したヘミセルロース粗画分(AHC)を添加することによる素材の物性変化を、寒天と小豆加糖こしあんを用いて検討した。寒天との複合化では1.5% (w/w) の粉末寒天溶液に、0.5% (w/w)のAHCを添加した。寒天は、熱処理による溶解後、冷却固化させた。餡へは市販品（固形含量 34%）に対して0.5% (w/w)のAHCを添加し、均一となるように攪拌を行った。いずれの場合も直径4 cm、高さ15 mmのステンレス製シャーレを用いて、シャーレの縁からこぼれないだけの寒天溶液と、摺り切りでの餡を加えて実験に供した。一部は凍結後に室温に戻し、再度10℃での冷却を実施後に寒天ゲル及びこしあんの物性を測定した。物性の測定には、接触面直径 5 mmのプランジャーを使用した。AHCを加えることで寒天の破断強度は減少し、より柔らかに破断するゲルとなることが示された。凍結により寒天ゲルの強度は低下し、今回の実験条件では複合体へのAHC添加による凍結後破断強度の明確な変化は確認されなかった。こしあんに対しては、AHCを混合することで50%の歪率を与える応力 が未添加時より減少し、より柔らかく、造形性に優れた餡になることが示された。
アカマツ針葉ヘミセルロースの構成糖組成が季節や場所によってどの程度変化するかを分析するため、３か所の採取地点で夏季および冬季の針葉サンプルの採取を検討していたが、コロナ情勢により、夏季のサンプリングは実施できなかった。冬季のサンプルは京都府、岩手県および茨城県でのサンプリングを実施し、それぞれの試料からヘミセルロース画分を調製した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ヘミセルロースの低温に対する影響評価は、データの蓄積のため、最終年度でも評価を実施する。
複合化物の評価としては、アカマツヘミセルロースを寒天、小豆餡に添加して物性の変化を測定した。ヘミセルロースを添加することによる全体的な物性の変化が認められた。一方、実験条件下では混合物の低温に対する明瞭な物性の差異を認めるには至らず、添加濃度を増やすなどの検討を実施し、引き続き複合化物の評価を実施する。
また、アカマツ針葉ヘミセルロースの構成糖組成が季節や場所によってどの程度変化するかを分析するための試料のサンプリングが、夏季はコロナの影響で次年度に持ち越しとなった。冬季のサンプリングは実施できたため、最終年度の夏季にサンプリングを行うことで比較検討が可能と考える。分析に必要な物品の納期が社会情勢により遅れたことなどからも次年度以降へ評価検討が積み残され、研究成果の学会等での発表が最終年度になった。

Strategy for Future Research Activity

アカマツヘミセルロースおよび複合化物の物性および低温条件下での凍結性の特徴が明らかになってきており、引き続き検討を行う予定である。アカマツ針葉が低温環境に適応するためのメカニズムにおける、ヘミセルロース成分の寄与を考察するため、天然素材のサンプリングを行う場所や時期についても定め、次年度速やかに分析を実施することにより、成果を纏めることが可能と考える。

Causes of Carryover

新型コロナに対する社会情勢から、出張の予定が立てられなかったほか、消耗品の納品が滞った。また、分析機械の故障への対応も、通常より時間を要した。これらの事情から約１０万円の予算が次年度繰越となった。アカマツヘミセルロースの凍結性能評価を最終年度でも実施することとしており、この評価に関係する消耗品の購入を予定している。