【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.24】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22CT0031

利用課題名 / Title

バクテリアセルロース/多糖複合膜の調製と物性および構造評価

利用した実施機関 / Support Institute

公立千歳科学技術大学 / Chitose IST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

高分子繊維材料,植物由来素材群,走査型電子顕微鏡,電子顕微鏡/Electron microscopy,バイオアダプティブ材料,生分解性材料

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

沼田 ゆかり

所属名 / Affiliation

小樽商科大学商学部一般教育系

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

込山草太朗,山田ちひろ

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

CT-011：電界放出形走査電子顕微鏡（FE-SEM）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

酢酸菌はセルロースを菌体外へ排出し、バクテリアセルロース(BC)と呼ばれるペリクル(ゲル)を培地と大気の界面に形成する。酢酸菌培養時、培地にκ-カラギーナンを添加し、カリウムイオン存在下でペリクルを精製することで、セルロースが多く含まれる白色層とκ-カラギーナンが多く含まれる透明層からなる二層構造のBC/κ-カラギーナン複合体ペリクルが得られる¹⁾。本研究課題では精製時のカリウムイオン濃度及び、添加するκ-カラギーナン濃度を変化させて複合体を調製し、乾燥させた複合膜の構造解析および繊維形態の観察、引張強度の評価を行った。

実験 / Experimental

培地に対し0.3, 0.4, 0.5%となるようκ-カラギーナンを添加し酢酸菌を培養、ペリクルを得た。脱タンパク質として水酸化カリウム水溶液、その後の脱アルカリに塩化カリウム水溶液を用いて精製した。κ-カラギーナンゲル層を除去し、55℃で2日間熱乾燥させてシート状にした。減衰反射(ATR)法によるフーリエ変換赤外分光法(FTIR)でシート表面の構造解析、電界放出形走査型電子顕微鏡(FE-SEM)で形態観察を行った。さらに、引張に対する力学特性を調べた。

結果と考察 / Results and Discussion

構造解析の結果、κ-カラギーナンゲルを除去した面のATR-FTIRスペクトルにはBC由来の吸収がみられず、FE-SEMによる観察でもBC繊維がκ-カラギーナンに覆われていた。引張試験の結果では、κ-カラギーナンを添加したものはBCそのものよりも強くなることがわかった。κ-カラギーナン添加濃度0.4％が最も強くなったことから、材料として活用するにはκ-カラギーナン添加量にも適量があることが示された。さらに、シート状態とゲル状態¹⁾とではκ-カラギーナン添加による引張強度への影響が異なることが示された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

（参考文献）¹⁾ Y. Numata, S. Yoshihara, H. Kono, “In situ formation and post-formation treatment of bacterial cellulose/κ-carrageenan composite pellicles” Carbohydr. Polym. Technol. Appl., 2, 100059, 2021 
（謝辞） FE-SEMによる観察で技術補助いただいた、公立千歳科学技術大学の伊勢崎政美氏に感謝いたします。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 山田ちひろ，沼田ゆかり，”バクテリアセルロース/κ-カラギーナン複合体シートの調製”第57回高分子学会北海道支部研究発表会，2023年01月

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件