| 研究概要 |
バイオ物質は我々の生活を豊かにする。ところが、バイオ物質の分離・濃縮法は現状では限られている。本研究は新しい高圧抽出法によってバイオ物質を分離する方法の可能性について検討する。特に、これまで明らかにされることのなかった超臨界二酸化炭素溶媒によるクラスターの形成について、熱力学手法を用いて、その形成条件を明らかにすることを目的としている。本研究は、研究員がドイツにおいて得た検討結果である高圧抽出の相図が契機となっている。
クラスターの形成を(1)式の無限希釈活量係数の値によって評価する方法を始めて試みた。温度依存性かち分子間相互作用の強さと分子配置の効果が明らかになる。
lnγ_i^∞=(h_i^<E,∞>)/(RT)-(S_i^<E,∞>)/R (1)
左辺にある無限希釈活量係数は高圧相平衡に対する状態方程式から計算した。方程式に含まれる相互作用パラメーターは文献にある実測値から決定し、その妥当性を無限希釈における実測値から確認した。このような手法はこれまで試みられておらず、本研究において初めて用いた方法である。特に、相互作用パラメーターの実測値による確認手法に本研究の独自性が存在する。
本研究では状態方程式から分子配置効果(部分モル過剰エントロピー)と分子間相互作用(部分モル過剰エンタルピー)を推算し、圧力が高くなると二酸化炭素は整然と配列してクラスターを形成すること、および、分子間相互作用が強まることを、本研究に独自な熱力学手法によって初めて明らかにした。さらに、クラスターが形成される温度と圧力条件が明らかになった。この関係はこれまで部分的に主張されているに過ぎない既往の研究の結果を統合するものであり、極めて大きな学術的意義をもっている。
超臨界二酸化炭素によるバイオ物質の抽出実験をクラスター形成領域で行った。バイオ物質の例としてアミノ酸誘導体を取り上げた。抽出実験を行って溶解度と温度および圧力の関係を得た。アミノ酸をカフェインと同じ程度に溶解させる技術は本研究において初めて開発された。
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