京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

　普段何気なく買ったり食べたりしているお菓子やその他食料品のパッケージングは意外といろいろな工夫がされています。太陽の光や蛍光灯などの光が中の食品に直接当たらないようにするために、プラスチックフィルムの内面にアルミコーティングをしたものや、中が見えるけど酸素などを透過しないように工夫した多層フィルムなどがあります。
　一方で、それら袋を開封する際に切りやすくする加工が施されていたり、ヨーグルトやハムのパッケージングではできるだけソフトに開けやすいようにイージーピールというシール方法が施されていたりと多彩な技術が盛り込まれています。しかしながら、それらフィルムのシール部に関する学術的な知見は少なく、不明瞭な部分も多く取り残されており、プラスチックフィルムのヒートシール部分の見える化を物理的または化学的手法を用いて行う研究が進められています。

■研究の概要

　大気圧雰囲気で対向電極により高電界を加えると、電子が加速され、雰囲気ガスの電離や解離、励起が起こります。ここで、定常的に生成される電子、イオンや励起種の集合体をプラズマと呼んでいます。プラズマを芽胞菌に照射することにより、殺菌できることがわかっています。主にプラズマにより生成される化学的活性種（ラジカル）が殺菌に寄与すると考えられます。また、プラズマ中に水滴（ミスト）を導入すると（図１）、生菌数が大幅に減少し、殺菌の効果がより高められます（図２）。このとき、ヒドロキシラジカル（OH）が生成されることが確認されています。一方で、人体の健康を害するオゾンの発生は抑制されることが経験的に知られています。ミストの添加により、酸素由来のラジカル（スーパーオキシドアニオンラジカル（O2-）、ヒドロペルオキシルラジカル（HO2）、過酸化水素（H2O2）、一重項酸素（1O2））の生成量も同時に生成され、殺菌に寄与すると予想されます。ミストプラズマを用いると、適度に水分が供給されるので、保湿しながら殺菌をすることができます。肌や生鮮品、植物など、あらゆる表面で乾燥を防ぎながら、衛生環境を保つことができます。

■研究の概要

＜目的＞
　滋賀県内で近年問題となっている猪・鹿などの有害獣やブラックバスなどの外来魚を発酵調味料「醤 ひしお」にすることによって高付加価値化します。また、各種コンテストや大学ブランド等を活用して飲食産業を中心とした地域活性化を目指します。
＜方法＞
　猪や鹿肉の精肉部分以外（屑肉や内蔵）およびブラックバスなどの外来魚を麹菌や酵母、乳酸菌などによって発酵させ調味料を作ります。味の調整に
　はハーブやスパイスなどを用いることも可能です。
　料理のタレやだし醤油として利用するだけでなく、「食べるラー油」「柚胡椒」のようにラーメンや餃子、焼き飯などの様々な料理への活用も十分可能だと期待されます。
＜期待される利点＞
　・害獣肉の有効活用 とくに内蔵や屑肉などの大量利用が期待されます。
　・希少性(肉醤は珍しい)による話題性
　・調味料の持つ可能性（幅広い活用法 さまざまな料理への利用が可能です）
　・地元醤油業者や飲食業など多業種へ波及効果
　・マスコミへの露出・話題性・街おこし（B1グランプリなどのコンテストや大学ブランドなども活用することが可能です）
＜課題点＞
　・確保できる肉・魚の量、狩猟時期の限定性
　・時間（発酵に数ヶ月～一年が必要）
＜京都工芸繊維大学の活用＞
　・仕込み作業支援 (バイオ系学生)
　・容器・ラベルデザイン (デザイン系学生)
　・大学ブランドフェスティバル等への参加
　・機能性成分の解析等

■研究の概要

　メタボリックシンドロームでは肥満、高血圧、高血糖、高脂血症が重複して発症していることがほとんどであり、動脈硬化が進展し、心筋梗塞や脳梗塞のリスクが高くなります。これらの疾患にかかる医療費は莫大であり、メタボリックシンドロームは現代社会において深刻な問題となっています。
　鎌倉時代、栄西は著書「喫茶養生記」の中で飲水（現在の糖尿病）に対する桑葉の効用を紹介しています。私たちは、動脈硬化モデルマウスや肥満モデルマウスを用いて、桑葉によるメタボリックシンドローム抑制機構、特に桑葉活性成分がマウス体内で作用するマウス側の標的を解析しています。また、ショウジョウバエを用いて、桑葉活性成分の標的遺伝子の機能解析やメタボリックシンドローム抑制物質の探索を行っています。

■研究の概要

■背景
・自然環境との共存を目指して、自然環境に影響の少ない小さな分子にまで自然分解させることのできる『生分解性プラスチック（グリーンプラ） 』が開発されています。
・『光による分解』もまた、自然の力を生かした処理法として有用と考えられます。
・生分解性と光分解性も併せ持つことによって、相乗効果による分解性の向上、分解速度のコントロール、分解範囲の限定といったそれぞれの目的に合わせた分解制御が可能となります。
■目的
・本研究は、生分解性高分子に光増感剤を加えた系に対して、光を照射したのちに生分解試験を行うことで、生分解性に対する光照射の効果を明らかにし、より効率の良い生分解プラスチックを開発することを目的とします。
■内容
・一般に脂肪族飽和ポリエステルは、高い生分解特性を示しますが（図1の①）、可視光や紫外線を吸収する官能基を持たないため、光分解を起こしにくいです（同②）。しかし、ある種の光増感剤を加えると、増感剤が光を吸収して光イオン化することで（同③）、放出された電子が媒体のポリエステルに捕捉されてエステルラジカルアニオンが生じ（同④）、続いて主鎖が分解することでポリマー主鎖の切断反応が起こります（同⑤）。
・優れた生分解性を示す脂肪族系直鎖状ポリエステルであるPBS/PBTオリゴマーやポリ乳酸を対象に（図2）、それぞれ光増感剤TMPDを添加して生分解試験を行ったところ、事前に光増感剤を加えて光照射することで、いずれも生分解性が格段に向上しました（図3(a)および(b)）。
・光反応で生じるラジカル中間体を電子スピン共鳴法（ESR）を用いて調べたところ、光増感剤の光イオン化によって放出された電子が（図4③）、電子親和性に富むエステル部位に捕捉されてエステルラジカルアニオンを生じ（同④）、これを開始剤として主鎖切断反応が起き（同⑤）、分子量が低下したり（同⑥）、時にはマクロモノマーとなって他の分子と結合して分子量の増加を示すことがわかりました（同⑦）。
・生分解性が光照射によって向上したのは、光分解によってあらかじめ主鎖の分解が進んでいたため、酵素による分解が速くなったと考えられました。
■応用
・コンポスト化に対する補助力：生分解速度の遅いポリマーの分解速度を、光照射によって促進させます。
・溶媒に不溶なネットワークポリエステルを分解して、可溶化させます。
■将来展望
・生分解速度の制御：うまく光照射を行って、材料の一部分だけを速く分解させることで、「特定の構造を保ちながら分解しつつも、最後には全体が崩れる」など、コントロールされた分解様式を設計することが可能。
・ポリマーの側鎖へ光増感官能基を結合させ、光・生分解の両機能性を持つ単体の材料を作ります。
・より効率よく電子放出を行う光増感物質の探求。
・酸化チタンTiO?など、環境に負荷の低い光触媒を応用。

■研究の概要

■背景
・高分子材料は光・熱・機械的疲労によって容易に劣化するため（図1）、安定性向上の為には劣化反応経路の解明が不可欠です。
・劣化反応の中間体である短寿命ラジカル種を調べる手法としては、『スピントラップ法』が有用と考えられます（図2）。
・しかし、高分子材料などの固体系の試料でスピントラップ法を用いた研究例は、ほとんど報告されていません。
■目的
・スピントラップ法によって高分子材料の劣化反応の初期過程を明らかにするとともに、その有用性を検証し、実用的な可能性を探ります。
■内容
・高分子の熱劣化にともなって生成したラジカル種は、スピントラップ剤（MNP）によってトラップされ、比較的安定なラジカル種　（スピンアダクト）に変換され、ラジカル分子の分子構造や、それ自身の分子運動の速さによって異なる固有のESRスペクトルを示します（図2）。
・ポリブチレンテレフタレート（PBT）やポリオキシメチレン（POM）に、スピントラップ剤（MNP）を添加した試料を調製し、電子スピン共鳴（ESR）測定装置を用いて、サンプルを加熱しながらESRスペクトルを測定した例を図3に示します。
・ESRスペクトルを詳細にコンピュータ処理することで、スピンアダクトの分子構造を推測するとともに、各ラジカル濃度の経時変化を算出することができ、定性的かつ定量的な解析を行えます。
・解析結果をもとにPBTの熱劣化反応を考察することができました（図4）。
　・主鎖の－CH?－からH脱離が起きて－CH－が生じます。
　・－CH－はすぐにMNPにスピントラップされ、異方性を示すAI成分が観測されました（アニーリング初期）。
　・近傍のMNPが消費されると、次の主鎖β切断反応が優先的に起きて、アルデヒドとベンゾイルラジカルが生じます。
　・遠方のMNPによって鎖末端スピンアダクトが生じ、分子運動が比較的自由なため、hfcc≒0.8 mTの等方的なN成分が観測されました（アニーリング中期）。
■応用
・高分子材料の、熱的・光的・機械的な劣化の反応経路、材料としての寿命予測、曝されていた環境の履歴などを知ることができます。
■将来展望
・さまざまな材料に：高分子材料だけでなく、食品や生体組織なども対象に。
・より簡便に：スピントラップ剤入りの溶液を材料表面に塗布・乾燥するだけで、測定の準備が済ませられるように。
・より簡素な測定装置で：現在の数分の一の大きさ、卓上で測れる専用ESR装置が数百万円で購入できるように。