| 研究課題/領域番号 |
21K05157
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京工科大学 |
|---|
研究代表者 |
柴田 雅史 東京工科大学, 応用生物学部, 教授 (00513657)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
|
|---|
| キーワード | フォトクロミック色素 / 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 / 粉体化 / 多孔質粉体 / 複合化 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
アントシアニン系色素である3-デオキシアントシアニジン(3-DA)を用いて、 食品・化粧品・医用剤材料への使用が可能な、安全性の高い植物色素由来のフォトクロミック粉体を得ることを目指す。
食用穀物の殻などに含まれる3-DAは、天然色素の中では特異的にフォトクロミズム（紫外線照射で着色、遮光で消色）を示すが、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効率良く分離抽出し、これを細孔内修飾した多孔質粉体と複合化することで、フォトクロミック粉体とすることを目指す。
|
| 研究実績の概要 |
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顔料）を得るための研究をおこなっている。食用穀物であるソルガムなどに含まれる3-DAは、天然色素の中では特異的にフォトクロミック性を有しているが、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（複合体）を得ることを目指している。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。
本年度は、前年度の検討で見いだされた、球状含水シリカ粉体にタカキビから抽出した色素溶液を吸収させた複合体の、フォトクロミック性能向上と実用化に向けての課題解決に取り組んだ。まず複合化に伴い起こりがちな色素溶液の変化として、溶液蒸発、吸湿、pH変化、金属イオンの混入を想定し、そのフォトクロミック性能への影響ならびに問題が起きる濃度や程度の範囲を明らかにした。
次に、この複合体の実用化のためには、複合体を高湿度に保管した際の吸湿が最も大きな問題であることから、この解決策を検討した。しかし複合化には、シリカゲルおよびポリオール溶媒という吸湿性の高い素材を用いていることから、多孔質体の変更や、複合体の表面処理や封孔をおこなっても、未だ解決には至っていない。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
昨年度に、複合体を高湿度条件に置くと、色素のポリオール溶液および多孔質粉体が吸湿をしていくことで、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。今年度は、多孔質粉体を変更したり改質したりすることでその解決を目指したが、複合体の吸湿挙動は多孔質粉体の種類には全く影響を受けなかった。
この現象の発生は、色素のポリオール溶液の高い吸湿性が主原因であることから、現段階では抜本的な解決策を見つけることができていない。来年度は、ポリオール溶液を水蒸気と接しにくくするという考え方で進めていく。
|
| 今後の研究の推進方策 |
まずは、細孔内に存在する色素溶液の吸湿性を低下させる方法として、色素溶液に、固体油脂のエタノール溶液を混合し、これによって細孔内に固体油脂を析出させることで効率よく封孔をおこなうという技術開発に着手する。
また、吸湿をしても複合体の性状に問題が生じさせないというアプローチも検討する。具体的には、ジプロピレングリコールの色素溶液をゲル化剤で固化させるという方法で、まずはジプロピレングリコールの色素溶液のフォトクロミック性能を低下させることなく、均一に溶液をゲル化できるゲル化剤の探索をおこなう。
|
