博 士 （地 球環 境 科学 ）船 木稔

学 位 論 文 題 名

北海道産農林水産廃棄物の高度利用に関する研究
学位論文内容の要旨
日 本 は 景 気 低 迷 が 長 期 に わ た り 、 一 次 産 業 が 中 心 産 業 で あ る 北海 道は さら に深 刻で ある 。
米、 牛肉 など の自 由化 や関 税撤廃による安価な農水産物の輸入が増加して、農水産業への影響 は多 大で ある 。そ の対 策として、競争力強化のための制度の改革、効率化、大型化など多 様な 施策 が講 じら れて いる。また、生産者自身も無農薬、減農薬農産物の生産による差別 化や 地産 地消 の推 進、 漁業では海洋環境保全のため河川上流域での植裁や水産資源保護を行うなど努カを続けている。
北 海 道 は 我 が 国 の 農 林 水 産 物 の 生 産 基 地 で あ り 、 生 産 物 の 1次 加 工 に 副 生 す る 廃 棄 物 も 多岐に わた り、 その 量も 膨大 である。この未利用資源の有効利用は新たな産業の創出にっながる ばか りか 、産 業廃 棄物 の処理費を節減でき、製品の製造コストを下げ、商品の競争カが高 めら れ、 北海 道の 産業 に（とって：削除）大きく貢献できるものと考える。さらに、環境への負荷を減らす効果も期待できる。
本 研究 では 養殖 コン ブか ら昆布を加工する際に大量に副生する仮根、ホタテ貝から貝柱
製品 に加 工す る際 に廃 棄さ れる外套膜、およぴ、北海道で一番多く植栽されているカラマツ 製 材 化の 際 に 副 生 す る 樹皮 に 着 目 し 、 こ れ らの 有 効 利 用法を 検討 した。
第 1章 で は 養 殖 コ ン ブ の 採 取 時 に 廃 棄 処 分 さ れ て い る コ ン ブ 仮 根 の 有 効 利 用 の た め 、 コンブ の各 部位 別（ 葉状 体、 葉柄、仮根）のミネラル成分の分析を行い比較した。さらに、
すで に製 品が 流通 して いる 「根コンブ」と葉状体、仮根部とのミネラル組成の比較を行つた。 その 結果 、コ ンブ 仮根 はミネラルを多く含み、特にカリウムの含有量が多いことが特徴 で あ る こ と が 明 ら か に な っ た 。 カ リ ウ ム と ナ ト リ ウ ム の 比 率 は コ ン ブ 類 の 2倍 程 度 で あり、 血圧 の高 い人 の減 塩食 品の素材として利用できる可能性がある。また、根コンブのミネラ ル組 成は カリ ウム 含量 をのぞけば葉状体と類似していることがわかった。本研究の結果か ら養 殖コ ンブ 仮根 の減 塩食品として利用できることが示唆されたので、血圧感受性ラット を用 いて その 効果 を調 べたところコンブ仮根を投与したラットに血圧上昇抑制効果がみら れた 。今 後機 能性 の研 究を進めることにより養殖真コンブの仮根を用いた機能性を有す る ミ ネ ラ ル補 助 を 目 的 と す る 新 規 食 品素 材 が 開 発 出 来 る も の と 考 えら れ る 。
第 2章 で は 、 ホ タ テ 貝 の 貝 柱 の 加 工 の 際 に 副 生 す る 外 套 膜 の 有 効 利 用 に っ い て 検 討 し た 。
貝類 など の海 洋無 脊椎 動物 の組織中に重金属が蓄積することに着目し、分離した外套膜への金 属類 の吸 着能 を調 べた 。その結果、分離した外套膜は健康維持・増進に有用なミネラ
ル で あ る 2価 の ア ル カ リ 土 類 金 属 （ カ ル シ ウ ム 、 マ グ ネ シ ウ ム ） や 3価 の 鉄 、 2価 の 遷 移金属 （亜 鉛、 銅、 コバ ルト 、ニッケル）を不可逆に吸着することがわかった。また、分離した 外套 膜に 吸着 され るミ ネラル含量は、ミネラル溶液と処理条件（ミネラル濃度、処理時間 と温 度な ど） を変 える ことでコン卜ロールできることがわかり、多くの用途に対応したミ ネラ ル補 助食 素材 を工 業的に生産できることを明らかにした。今後、分離した外套膜

ーのミネラルの吸着の機構解明に関する研究が望まれる。
第3章 では 、北 海道 に最 も多 く植 裁され てい る樹木であるカラマツの製材時に副生する樹 皮の 新規利 用法 について検討した。カラマツ樹皮は一部がバーク堆肥に用いられている
ほ か廃 棄され てい る。カラマツの樹皮には豊富に縮合型タンニンが含まれていることに着目 して 、シッ クハ ウス症候群の主要な原因である環境中のホルムアルデヒドの除去能につい て検 討した 。ホ ルムアルデヒドの除去能を、他の樹種の樹皮及び天然素材と比較してた結果、カラ．マツ樹皮が最も高い吸着カを示した。また、他の天然物由来の吸着剤と異なり一 度吸 着した ホル ムアルデヒドはほとんど再放出しないことから、実用的なシックハウス症 候群 に対応 した 素材の開発に応用できるもの考えられる。っぎに、カラマツ樹皮のホルムアルデヒド吸着機構を明らかにする目的で、樹皮の水抽出分画をSephadex LH―20カラム
ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー で 分 画 し 、 ホル ム ア ル デ ヒ ド吸 着能 、HPLC、 1Hお よび 13C― NMR、HPLC一TOF―MSで検討した。その結果、吸着能を有する分画にはプロアントシアニジンが存在し、TOF―MSでは2から6量体のM一イオンピークが認められた。カラマツ樹皮ーのホルムアルデ ヒド の吸着 は主 にホルムアルデヒドと縮合型タンニンとの反応によって起こり、その結果 、高 分子量 にホ ルムアルデヒドとクロスリンクした縮合型タンニンが生成しているものと考えられる。
さら に、本 研究 の結果、これまでのホルムアルデヒド吸着試験の信頼性に問題があることが判明し、新しい吸着試験装置を考案してホルムアルデヒド吸着能の評価法を確立した。
第4章 では 、カ ラマ ツ樹 皮を 用い た木酢 液中 のホルムアルデヒドの除去について検討した 。木 酢液は 主に 農業分野で土壌改良や病虫害駆除、成長促進で用いられているが、近年
ア トピ ーや冷 え症 改善、などの入浴剤や健康飲料などにも用いられている。しかし市販の
木 酢液 には多 量の ホルムアルデヒドが含まれており、皮膚や鼻粘膜に刺激を与え、シック
ハ ウス 症候群 の原 因になる可能性がある。そのため、人に接触する機会の多い消臭剤、食品 添加 用、入 浴剤 、健康飲料等の用途にはホルムアルデヒドを全く含まない木酢液が望まれ る。 そこで 、カ ラマツ樹皮が空気中のホルムアルデヒドを不可逆的に吸着する能カを有す るこ とに着 目し 、カラマツ樹皮共存下、各種の条件下で蒸留して除去試験を行った。その 結果 、これ まで 木酢液のホルムアルデヒドの低減に使われていた活性炭や木炭より効率的 にホ ルムア ルデ ヒドを除去できることが明らかになった。さらに、他樹種の樹皮と除去能 の比 較した とこ ろ、カラマツ樹皮のホルムアルデヒド除去能が一番高く、完全に除去する こと も可能 であ ることがわかった。従来、ホルムアルデヒド除去が困難であった木酢液
か ら、 ホルム アル デヒドを完全除去でき、刺激が少なく、安全性が高い木酢液が作られるようになり、用途の拡大と高品質化が可能になるものと考えられる。
以上 、養殖 コン ブ仮根、ホタテガイ外套膜、カラマツ樹皮など北海道産農林水産廃棄物の 利用 が可能 であ ることが明らかになった。これにより、処理経費の節減や新規利用法の開 発に より商 品競 争カの強化、地域の産業の活性化が期待される。さらに、環境への負荷が 低 減 さ れる の で 、 人 間 や 環 境に 優 し い 産 業 が創世 され るもの と考 える。

学位論 文審査の要旨
主査

教授

西則雄

副査

教授

坂入 信 夫

副査

助教 授

春木雅寛

助教 授

門 出 健 次（ 北 海 道 大学 大 学 院理学 研究科）

I
副査

学 位 論 文 題 名

北海道 産農林 水産廃棄 物の高 度利用に関する研究
北 海 道は我 が国の 農林水産 物の生産 基地で あり、生 産物の 1次加 工に副生 する廃 棄物も 多岐 に わ たり 、 そ の量 も 膨 大で ある 。この未 利用資源 の有効 利用は新 たな産 業の創
出 にっ な が るぱ か り か、 産 業 廃棄 物の 処理費を 節減でき 、製品 の製造コ ストを 下げ、商 品の 競 争 カが 高 め られ 、 北 海道 の産 業に大き く貢献で きるも のと考え る。さ らに、環境へ の負荷を 減らす 効果も期 待でき る。
本 研 究 では 養 殖 コン ブ か ら昆 布 を加工 する際に 大量に 副生する 仮根、ホ タテ貝 から貝 柱製 品 に 加工 す る 際に 廃 棄 され る外 套膜、お よび、北 海道で 一番多く 植栽さ れているカラ マツ製材 化の際 に副生す る樹皮 に着目し 、これ らの有効 利用法を検討している。
第 1章で は養殖コ ンブの 採取時に 廃棄処 分されて いるコ ンブ仮根 の有効利 用のた め、コ ンブ の 各 部位 別 （ 葉状 体 、 葉柄 、仮 根）のミ ネラル成 分の分 析を行い 比較し た。さら に、 す で に製 品 が 流通 し て いる 「根 コンブ」 と葉状体 、仮根 部とのミ ネラル 組成の比 較を 行 っ た。 そ の 結果 、 コ ンブ 仮根 はミネラ ルを多く 含み、 特にカリ ウムの 含有量が 多い こ と が特 徴 で ある こ と が明 らか になった 。カリウ ムとナ トリウム の比率 はコン
ブ 類の 2倍 程度 で あ り、 血 圧 の高 い 人 の減 塩 食 品 の素 材 と して 利用でき る可能 性がある 。さ ら に 今後 機 能 性の 研 究 を進 める ことによ り養殖真 コンブ の仮根を 用いた 機能性を 有す る ミ ネラ ル 補 助を 目 的 とす る新 規食品素 材が開発 出来る 可能性が 示唆さ れた。
第 2章 では 、 ホ タテ 貝 の 貝柱 の 加 工の 際 に 副 生す る 外 套膜 の有 効利用に ついて 検討し た。 貝 類 など の 海 洋無 脊 椎 動物 の組 織中に重 金属が蓄 積する ことに着 目し、 分離した 外套 膜 へ の金 属 類 の吸 着 能 を調 べた 。その結 果、外套 膜は健 康維持・ 増進に 有用なミ ネ ラ ル であ る 2価の ア ル カリ 土 類 金属 （ カ ルシ ウ ム 、 マグ ネ シ ウム ） や 3価の鉄、2価の 遷 移 金属 （ 亜 鉛、 銅 、 コバ ル ト 、ニ ッ ケ ル ）を 不 可 逆に 吸着する ことが わかった 。ま た 、 吸着 さ れ るミ ネ ラ ル含 量は 、ミネラ ル溶液と 処理条 件を変え ること でコント ロー ル で きる こ と がわ か り 、多 くの 用途に対 応したミ ネラル 補助食素 材を工 業的に生産で きること が明ら かになっ た。
第 3章 では 、 北 海道 に 最 も多 く 植 裁さ れ て い る樹 木 で ある カラ マツの製 材時に 副生― 164

する樹皮の新規利用法について検討している。カラマツ樹皮は一部がバーク堆肥に用いられているほか廃棄されている。カラマツの樹皮には豊富に縮合型タンニンが含まれていることに着目して、シックハウス症候群の主要な原因である環境中のホルムアルデヒドの除去能について検討した。ホルムアルデヒドの除去能を、他の樹種の樹皮及び天然素材と比較してた結果、カラマツ樹皮が最も高い吸着カを示した。また、他の天然物由来の吸着剤と異なり一度吸着したホルムアルデヒドはほとんど再放出しないことから、実用的なシックハウス症候群に対応した素材の開発に応用できるもの考えられる。カラマツ樹皮へのホルムアルデヒドの吸着は主にホルムアルデヒドと縮合型タンニンとの反応によって起こるものと考えられる。
第4章では、カラマツ樹皮を用いた木酢液中のホルムアルデヒドの除去について検討した。木酢液は主に農業分野で土壌改良や病虫害駆除、成長促進で用いられているが、近年アトピーや冷え症改善、などの入浴剤や健康飲料などにも用いられている。
しかし市販の木酢液には多量のホルムアルデヒドが含まれており、その除去が望まれている。そこで、カラマツ樹皮が空気中のホルムアルデヒドを不可逆的に吸着する能カを有することに着目し、カラマツ樹皮共存下、各種の条件下で蒸留して除去試験を行った。その結果、これまで木酢液のホルムアルデヒドの低減に使われていた活性炭や木炭より効率的にホルムアルデヒドを除去できることが明らかになった。さらに、他樹種の樹皮と除去能の比較したところ、カラマツ樹皮のホルムアルデヒド除去能が一番高く、完全に・除去することも可能であることがわかった。この結果より、木酢液の用途の拡大と高品質化が可能になるものと考えられる。
以上、養殖コンブ仮根、ホタテガイ外套膜、カラマツ樹皮など北海道産農林水産廃棄物の利用が可能であることが明らかになった。これにより、処理経費の節減や新規利用法の開発により商品競争カの強化、地域の産業の活性化が期待される。さらに、環境への負荷が低減されるので、人聞や環境に優しい産業が創世されるものと考える。
このように著者は、北海道産農林水産廃棄物の高度利用に関して新知見を得た。
よって、著者は博士（地球環境科学）の学位を受けるのに充分な資格を有するものと判定した。

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