| 研究課題/領域番号 |
17K00809
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
大江 猛 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究主任 (10416315)
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| 研究分担者 |
吉村 由利香 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 生物・生活材料研究部, 研究室長 (00416314)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 羊毛 / 濃色着色 / 還元糖 / メイラード反応 / フェントン反応 / オソン類 |
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| 研究実績の概要 |
当研究室では、食品のメイラード反応を利用した繊維材料の着色について研究を行っており、グルコースなどの還元糖と羊毛などのタンパク質繊維を反応させることによって、繊維を黄色や茶色に発色できることを報告している。しかしながら、一般的な染料を用いた染色方法と比較した場合、濃色時の着色時間が長い問題点を残している。例えば、羊毛を茶色に着色する場合には、反応性の高い還元糖であるキシロースを用いても8時間以上の反応時間が必要となる。着色反応の遅い原因の一つとして、還元糖の空気酸化で得られるオソン類の生成が考えられる。本研究では、還元糖をフェントン反応によって短時間で酸化し、得られた還元糖の酸化物を用いて着色実験を行った。予備実験として、フェントン反応後のグルコース水溶液を用いて羊毛の着色実験を行ったところ、2時間程度の短時間で茶褐色の着色が認められた。この原因として、還元糖の酸化によって上記のオソン類の生成が予測できる。一方、グルコースのみで着色を行った系では、4時間の反応でも淡黄色の僅かな着色しか認められなかった。さらに、羊毛以外の汎用繊維の着色についても検討した。これまでの還元糖を用いた着色反応と同様に、化学構造にアミノ基を持つ絹やナイロンの着色は認められたが、一方、アミノ基を持たないポリエステル、綿、レーヨン、アクリルでは、グルコース酸化物による着色が認められなかった。この結果からも、還元糖の酸化物においてもメイラード反応が進行したと考えられる。同様に、グルコース以外の還元糖を着色原料に用いて、羊毛の着色実験を行った結果、糖水酸基の立体配置ではなく、分子中の水酸基の数に大きく影響を受ける結果も得られた。最後に、各種反応条件を詳細に検討した結果、2時間程度の反応時間においても羊毛を黒色に近い濃色に着色することが可能となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度では、還元糖の代わりに還元糖であるグルコースの酸化物を利用した羊毛の着色の可否について検証した。その結果、従来の還元糖を利用した系と比較して、羊毛の着色時間の大幅な短縮が可能となった。従来の染料を用いた系と同様の条件で羊毛を着色したところ、茶色から茶褐色までの濃色で羊毛を着色することができた。しかしながら、クロム染料での羊毛の着色である黒色と比較すると、得られた羊毛は青みが不足しており茶系統の色相を示している。そこで、還元糖の酸化反応であるフェントン反応および羊毛の着色反応であるメイラード反応の条件を詳細に検討した結果、やや青みが不足しているものの、目視では黒色と判断できる濃色に羊毛を着色することも可能となった。以上の理由から、現段階での達成度としては、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究において、科研費研究としての研究計画は大部分が完了しており、次年度では、以下の2点を中心に還元糖の酸化物を利用した着色に関する研究を継続する。①前年度に引き続き、羊毛の着色に関してはクロム染料に匹敵する黒色を再現するための条件検討を行う。さらに、羊毛以外の皮革などのケラチン材料へ利用についても検討する。具体的には、皮革の強度劣化を起こさない60℃以下での低温条件での着色の実現を目指す。②さらに、本技術の実用化を視野に入れて着色後の羊毛の基本的な繊維物性（機械強度、はっ水性、吸湿性など）への影響についても検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究に必要な実験の優先順位を変更したため、今年度に購入しなかった試薬（糖質）の金額が残っている。この試薬は次年度の研究において購入する予定である。
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