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2023 Fiscal Year Research-status Report

Effects and functions of chitin nanofibers from Bangladeshi shrimp shells on agricultural products

Research Project

Project/Area Number 22KK0078
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

伊福 伸介  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (70402980)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐々木 紀彦  鳥取大学, 工学研究科, 助教 (30962328)
上中 弘典  鳥取大学, 農学部, 准教授 (40397849)
野上 敏材  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (60402963)
遠藤 常嘉  鳥取大学, 農学部, 教授 (70423259)
Project Period (FY) 2022-10-07 – 2025-03-31
Keywordsキチン / ナノファイバー / オリゴ糖 / バングラデシュ / 土壌 / 微生物
Outline of Annual Research Achievements

研究計画に従い、(1)ナノファイバーの製造、(2)植物と微生物に対する機能の検証、(3)モデル化合物の合成について取り組んだ。いずれも下記の通りの成果を得ており、概ね計画に対して順調に進んでいる。
(1)ナノファイバーの製造については、バングラデシュで養殖の盛んなブラックタイガーからキチンナノファイバーを製造できた。得られたナノファイバーについて、形状や化学構造、諸物性(溶液粘度、分散性、結晶構造、熱的特性)について各種分析機器を用いて基礎データを集積した。また、製造の低コスト化をも奥的に抽出方法の改良を行った。すなわち、精製操作の簡略化のためタンパク質や灰分等を敢えて残留させたまま粉砕して、得られる粉砕物の形状や組成、諸物性データを集積した。一連の成果についてまとめて論文の投稿を準備中である。
(2)植物と微生物に対する機能の検証については、相手国にてキチンナノファイバーを土壌施用して栽培したイネの生育評価を再度実施し、生育促進効果と窒素肥料の代替効果に関連した土壌分析と植物の生育データを集積した。また、キチン(ナノファイバー)施用による植物の生育促進に関わるキチンオリゴ糖としてキチンオリゴ糖4糖を同定した。
(3)モデル化合物(キチンオリゴ糖)の合成については、キチンオリゴ糖の電解重合による合成法を応用して、結合様式の異なるオリゴグルコサミンの合成にも成功し、研究成果を原著論文として投稿準備中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1)ナノファイバーの製造、(2)植物と微生物に対する機能の検証、(3)モデル化合物の合成について取り組み、いずれも当初の計画通りに研究が進んでいる。
(1)バングラデシュで養殖の盛んなブラックタイガーからキチンナノファイバーを製造できた。得られたナノファイバーについて、形状や化学構造、諸物性について各種分析機器を用いてデータを集積できた。また、精製操作の簡略化と製造コストの抑制を目的にタンパクや灰分等を敢えて残留させたまま粉砕して、得られる粉砕物の形状や組成、諸物性データを集積できた。得られた成果について、現在論文を投稿準備中である。
(2)バングラデシュにてキチンナノファイバーを土壌施用して栽培したイネの生育評価を再度実施し、生育促進効果と窒素肥料の代替効果に関連した土壌分析と植物の生育データを集積した。また、キチンナノファイバー施用による植物の生育促進に関わるキチンオリゴ糖としてキチンオリゴ糖4糖を同定した。
(3)キチンオリゴ糖の合成:キチンオリゴ糖の電解重合による合成法を応用して、結合様式の異なるオリゴグルコサミンの合成にも成功し、研究成果を原著論文として投稿準備中である。

Strategy for Future Research Activity

(1)エビ殻からキチンを抽出し、粉砕によってナノファイバーに変換する。得られるナノファイバーについて、形状や化学構造、諸物性について基礎データを引き続き集積してカニ殻由来ナノファイバーと比較する。また、植物に対する効果を検証するために共同研究者に提供する。一方、タンパクや灰分等を敢えて残留させたまま粉砕して、得られる粉砕物の形状や組成、諸物性データを集積する。そして、検証するために共同研究者に提供する。また、キチンナノファイバーの製造や評価に係る技術を相手国協力機関に移転する。
(2)キチンオリゴ糖の電解重合をフロー電解合成装置を用いて実施し、収率と収量の向上を目指す。
(3)引き続きバングラデシュの土壌・水、栽培方法、気候に関する情報を収集し、栽培試験方法とキチンナノファイバーの施用効果を検証する。また、現地の土壌微生物叢の解析を行い、細菌叢や糸状菌叢の組成について日本の土壌と比較する。キチンオリゴ糖4糖による植物の生育促進の分子メカニズムの解明にも取り組む。

Causes of Carryover

キチンナノファイバーの製造と分析ならびに植物に対する機能性評価のために必要な消耗品の購入費が想定よりも安価であったこと、既存の物品で賄えたため。
また、モデル化合物の合成のために雇用を予定していたプロジェクト研究員が他機関に移動になったため。
今後も引き続き研究費で賄われていることを認識して、節約できるところは節約しながら計画的に執行していく。

  • Research Products

    (20 results)

All 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 10 results)

  • [Int'l Joint Research] クルナ大学(バングラデシュ)

    • Country Name
      BANGLADESH
    • Counterpart Institution
      クルナ大学
  • [Journal Article] Production of copper nanoparticle-immobilized chitin nanofibers and their role in plant disease control2023

    • Author(s)
      Mayumi Egusa, Shunki Watanabe, Hujun Li, Dagmawi Abebe Zewude, Shinsuke Ifuku, Hironori Kaminaka,
    • Journal Title

      Journal of Pesticide Science

      Volume: 48 Pages: 86-92

    • DOI

      10.1584/jpestics.D23-001

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of chitin nanofiber application on plant growth and its differences by soil type2023

    • Author(s)
      Tsuneyoshi Endo, Yuzuki Inoue, Shun Kato, Hironori Kaminaka, Shinsuke Ifuku
    • Journal Title

      Asian Journal of Agriculture and Rural Development

      Volume: 13 Pages: 163-172

    • DOI

      10.55493/5005.v13i3.4820

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] セルロースとキチンナノファイバーの化学変性2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Journal Title

      Web Journal

      Volume: 11 Pages: 11-23

  • [Journal Article] 廃カニ殻由来の新素材「キチンナノファイバー」の事業化とその配合製品の開発2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Journal Title

      繊維学会誌

      Volume: 79 Pages: 250-253

    • DOI

      10.2115/fiber.79.P-250

  • [Presentation] セルロースとは一味違うCNF「キチンナノファイバー」の材料開発と多様な生理機能と社会実装の取り組み2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Organizer
      NBCI 講演会
    • Invited
  • [Presentation] Chitin nanofibers from crab shells; preparation, modification and abundant functions2023

    • Author(s)
      Shinsuke Ifuku
    • Organizer
      International Symposium of Cellulose-Based Materials
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] セルロースナノファイバーから派生した一味違うCNF「キチンナノファイバー」の実用化への道のり2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Organizer
      セルロース学会 東海・北陸支部/関西支部 共催 第16回講演見学会 第19回若手セミナー in 浜松
    • Invited
  • [Presentation] カニ殻由来の新素材「キチンナノファイバー」の多様な生理機能と実用化への道のり2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Organizer
      令和5年度マリンバイオテクノロジー学会 若手の会 秋のシンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Chitin nanofiber; modifications, biological properties, and its practical applications2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Organizer
      第13回アジア太平洋キチンキトサンシンポジウム
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] キチンナノファイバーの表面改質によるpH変動に対する安定性制御2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Organizer
      バイオナノマテリアルシンポジウム2023、アカデミアからの発信
  • [Presentation] Chitin Nanofiber from waste crab shells Commercialization and Development of its compounded products2023

    • Author(s)
      Shinsuke Ifuku
    • Organizer
      日仏繊維WG会議(繊維学会)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] キチンナノファイバー」の仕組みと実用化に向けた取り組み2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Organizer
      東京家政大学緑苑祭 服飾美術学科シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 廃カニ殻由来の新素材、「キチンナノファイバー」の多様な機能と実用化のための取り組み2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Organizer
      ものづくり企業DXGX推進フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] Dyeing of chitin nanofibers with reactive dyes and preparation of their sheets and nanofiber/resin composites2023

    • Author(s)
      Shinsuke Ifuku
    • Organizer
      EUCHIS2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 廃カニ殻由来の新素材「キチンナノファイバー」の事業化とその配合製品の開発2023

    • Author(s)
      伊福 伸介
    • Organizer
      2023年度繊維学会年次大会(技術賞受賞講演)
    • Invited
  • [Presentation] カニ殼由来キチンナノファイバーの適用が植物生育に与える影響2023

    • Author(s)
      遠藤 常嘉、井上 柚希、山本 定博、上中 弘典、伊福 伸介
    • Organizer
      2023年度日本土壌肥料学会全国大会
  • [Presentation] 電気を使ってグルコサミンのオリゴ糖をつくる2023

    • Author(s)
      野上敏材
    • Organizer
      第37回日本キチン・キトサン学会大会
    • Invited
  • [Presentation] Chitin/cellulose nanofiber complex from spent mushroom substrate induces local immune response and systemic disease resistance through different components in plants2023

    • Author(s)
      Momoko Takagi, Mayumi Egusa, Kayo Terao, Hujun Li, Yoko Nishizawa, Teruyuki Matsumoto, Akira Mine, Shinsuke Ifuku, Hironori Kaminaka
    • Organizer
      第13回アジア太平洋キチンキトサンシンポジウム
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] キチンオリゴ糖によるシロイヌナズナの生育促進メカニズムの解明2023

    • Author(s)
      酒井彩衣, 上中弘典
    • Organizer
      植物微生物研究会第32回研究交流会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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