2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of photochromic pigments obtained from sorghum shells for cosmetics, foods and medical materials
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21K05157
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| Research Institution | Tokyo University of Technology |
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Principal Investigator |
柴田 雅史 東京工科大学, 応用生物学部, 教授 (00513657)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | フォトクロミック色素 / 粉体化 / 3-デオキシアントシアニジン / タカキビ / 光着消色 / 植物色素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アントシアニン系植物色素である3-デオキシアントシアニジン（3-DA）を用いて、食品や肌への直接使用も可能な安全性の高い植物色素由来のフォトクロミック粉体（光照射に関連して赤色着色と消色を繰り返す）を得ることを目指す検討をおこなっている。食用穀物であるソルガムなどに含まれる3-DAは、天然色素の中で特異的にフォトクロミック性を有するが、現状では溶液状態での利用に留まる。本研究では、3-DAをタカキビ種子の殻より分離抽出し、これを多孔質粉体の細孔内に適切に導入、固定化することで、産業上有益なドライ条件でも使用できる、植物色素由来のフォトクロミック粉体を得ることにある。研究のポイントは1）多孔質粉体として最適なものを選定する。2）色素が細孔内で溶媒中と同様に運動性が高く、異性化をしやすい環境となる条件にするための有機溶剤を選定する。3）粉体の細孔内に適切量の色素と有機溶剤を共存させる。ということにある。
本年度の検討としては、1）については細孔径や細孔形状を精密に制御できるメソ細孔シリカや細孔内の疎水性が高いソルボサーマル法で調製した非晶質シリカなどを検討したが、市販の球状シリカゲルの中にも目的に適したものがあることがわかったため、第一段階としてはこれらで検討をすすめることとした。2）については、フォトクロミック溶液に比べてより高濃度の色素溶液が必要なことがわかったため、タカキビからの抽出溶媒をエタノールからジプロピレングリコールに変更することで対応した。3）に関しては、ある湿度範囲でフォトクロミック試験をおこなえば、UVランプ照射で赤色に遮光条件で消色する粉体にすることができた。ただし湿度が高すぎるあるいは低すぎる場合には、使用できないという課題が現在残っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
タカキビから抽出した色素がフォトクロミズムを示すためには、pH緩衝水溶液とポリオール溶剤の混合溶剤であることが必要であり、これを多孔質粉体の細孔内に保持させる（複合化）検討をおこなっている。複合体のフォトクロミック性能を発現させる条件の検討は予定通りに進捗しているが、一方で消色過程段階（遮光静置）において新たな技術課題がみつかりその分やや遅れが生じた。
当初は、遮光静置を低湿度条件でおこなうとpH緩衝水溶液の水分が蒸発することでフォトクロミズムに悪影響がでることが懸念されていたが、低湿度での遮光静置においては特に問題が生じないことが確認された。一方で、高湿度条件に複合体を置くとポリオールおよび多孔質粉体が吸湿をしていくために、細孔内から色素溶液が溢れ出てしまうという新たな課題が発覚した。現在その解決に取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、湿度による影響を最小限にするために、溶液量の低減、および多孔質粉体を現在の球状シリカゲルから吸湿性の低いソルボサーマル法で調製した非晶質シリカや疎水化セルロースなどへの変更の検討を進める。
溶液量を低減させることに関しては、シリカ骨格にイオン種（Al, Fe, B, Gaなど）を導入してこれらを固体酸点とし、pH緩衝水溶液を含まない系にすることを検討する。また現行の吸湿性の高いポリオールから他の有機溶剤に変更できないかどうかの検討をおこなう。
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