2016 Fiscal Year Research-status Report
酵母による分解と超音波霧化技術を併用した木質系廃棄バイオマスの高度有効活用
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26420537
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| Research Institution | Tokyo University of Technology |
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Principal Investigator |
志水 美文 (下村美文) 東京工科大学, 医療保健学部, 講師 (30396759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石河 睦生 桐蔭横浜大学, 医用工学部, 講師 (90451864)
斎木 博 東京工科大学, 応用生物学部, 教授 (30371503) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 廃棄物再資源化 / 微生物 / 木質系バイオマス / 抗菌成分 / 超音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は「未利用な木質系廃棄バイオマスのうち、有機成分は微生物の栄養源とし、抗菌成分は超音波霧化技術により、マスク等に塗布して総合的に活用すること」である。まず、現状では未利用な木質系廃棄バイオマス(ヒノキ、青森ヒバ等)から抗菌活性の高いヒノキチオールを抽出して分離する。そして抗菌物質が除かれた有機物質は酵母の栄養源として利用する。一方、ヒノキチオールの高い抗菌活性を生かして、マスクや衛生キャップ等の生地に塗布し、衛生用品として有効利用することを目指している。ヒノキチオールの塗布には超音波霧化技術を利用することで非常に少ない溶液量で効率的に行うことが可能となる。
具体的な実験では、「１、超音波霧化技術による抗菌成分を塗布」については、酸性油であるヒノキチオールおよび青森ヒバ油を効率よく霧化するために乳化溶液を作製した。そして、至適乳化条件（乳化時間、装置、乳化剤、混合比）の検討を行った。乳化状態と乳化安定性を評価するため、光学顕微鏡画像を用いた画像処理式粒子径測定法で乳化粒子径を継時的に測定した。画像解析には画像処理ソフトImageJ を使用した。また、超音波霧化能力の向上を目指して超音波トランスデューサの出力について検討を行った。
「２、実際の木質系バイオマスを用いた長期分解試験」では、酵母菌による至適分解条件の決定を行うために、ソフトバイオマス、ハードバイオマスのどの木質系バイオマスが最も分解しやすいかを確認した。木質系バイオマスを単一炭素源として培地に加え、5週間以上の長期に渡って培養を行った。液体振とう培養中の酵母の増殖は一定期間ごとに、コロニーカウント法から生菌数の増加で評価した。
平成28年度に行った研究により、酵母による分解と超音波霧化技術を併用した木質系廃棄バイオマスの高度有効活用に向けて大変意義のある成果を得ることができた。
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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
平成27年度に得られた結果を基にして、「１）超音波霧化技術による抗菌成分を塗布」については、酸性油であるヒノキチオールおよび青森ヒバ油を効率よく霧化するために乳化溶液を作製した。そして、至適乳化条件（乳化時間、装置、乳化剤、混合比）の検討を行った。回転速度の異なる撹拌装置3種類、乳化時間（0.5，1，2分）、乳化剤3種類（Polysorbate20，60，80）の条件で乳化を行った。乳化状態と乳化安定性を評価するため、光学顕微鏡画像を用いた画像処理式粒子径測定法で乳化粒子径を継時的に測定した。画像解析には画像処理ソフトImageJ を使用した。また、超音波霧化能力の向上を目指して超音波トランスデューサの出力について検討を行った。
「２）実際の木質系バイオマスを用いた長期分解試験」では、酵母菌による至適分解条件の決定を行うために、ソフトバイオマス、ハードバイオマスのどの木質系バイオマスが最も分解しやすいかを確認した。ソフトバイオマス、ハードバイオマスを単一炭素源として培地に加え、5週間以上の長期に渡って培養を行った。液体振とう培養中の酵母の増殖は一定期間ごとに、コロニーカウント法から生菌数の増加で評価した。
さらに、平成28年度で得られた成果を取りまとめ、廃棄物資源循環学会で発表を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年12月までに得られた結果を基にして、「１）超音波霧化技術による抗菌成分を塗布」については、酸性油であるヒノキチオールおよびヒバ油の乳化溶液の抗菌活性について確認を行う。続いて不織布、滅菌綿等の様々な生地に塗布し、塗布状態および抗菌活性の確認を行う。超音波霧化条件（超音波トランスデューサの出力、塗布回数、塗布溶液の濃度等）を変化させて、超音波霧化器の最適霧化条件の検討を行う。さらに抗菌活性の持続性を確認し、実用化に向けた基礎検討を行う。「２）実際の木質系バイオマスを用いた長期分解試験」では、難分解性有機物質による酵母の生育阻害についても確認を行う。
以上の項目を検討することで、超音波霧化技術と酵母による分解を併用して、これまで未利用な木質系廃棄バイオマスの高度有効活用に向けた成果が得られると期待される。
「１）超音波霧化技術による抗菌成分を塗布」の抗菌活性試験および「２）実際の木質系バイオマスを用いた長期分解試験」は研究代表者下村、「１）超音波霧化技術による抗菌成分を塗布」の超音波霧化器の条件検討は研究分担者石河が主体となって実験を遂行する。
研究成果は廃棄物資源循環学会等で発表するとともに学会論文誌等への論文投稿も行う。
これらの計画は、当初、平成29年1月～3月に予定していたものである。
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| Causes of Carryover |
産前産後の休暇および育児休業の取得により、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品費としては、ほとんどは微生物を培養するために必要な消耗試薬（微生物培養試薬類、微生物用器具類、微生物観察用器具類、ガラス器具、エタノール等）について使用する予定である。これらは、本研究を遂行するには必要不可欠なものである。分析用試薬は本研究で使用する木質バイオマスからの抽出液の成分を確認するために必要な経費である。HPLCによる抽出成分の分析は、分析会社へ委託して行うことを計画している。
旅費、謝金等、その他の経費として、本研究課題の成果を積極的に学会、研究会、学会誌等に発表、掲載、別刷りを購入することを予定している。したがって、本研究の成果を広く社会へ発信・公表するために必要な経費である。
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