[技術報告]

バイオマスを混合した生分解性成型品の試作
平野高広＊、佐々木 英幸＊＊、米倉大澤 純也＊＊＊＊勇雄＊＊＊

バイオマスの有効活用および生分解性プラスチックの機能改変を目的として、小麦のふすま、末粉、根昆布粉末をポリブチレンサクシネートへ重量比 1:1 で混合し、成型した。成型試作品を、引張強度試験、酵素分解試験、浸漬試験、コンポスト分解試験で評価した。バイオマスを添加すると、引張強度は約 1/3〜1/6 まで低下したが、酵素、浸漬、コンポストによる分解速度は 10〜800 倍上昇した。
キーワード：小麦ふすま、末粉、根昆布粉末、ポリブチレンサクシネート

Modification of Biodegradable Plastics by Mixing Biomass Resources
HIRANO Takahiro, SASAKI Hideyuki, YONEKURA Isao
and OHSAWA Junya
To making good use of the biomass resources and easy modification of thecharacters of the biodegradable plastic, we put 50%(w/w) of flour, bran, or kelp root
powder into polybutylene succinate, the major biodegradable plastic. The strengths ofthe plastic films with the biomass resources were 1/3~1/6 of that without it. Addition thebiomass resources raised the degradation rates of the plastic films up to about 10~800times.
key words: flour, bran, kelp root, biodegradable plastics, polybutylene succinate.
１緒

言バイオマスとして、小麦のふすまと末粉、および根昆マスの有効活用が進められている。我々はこれまでに籾布を使用した。根昆布は凍結乾燥後、超微粒摩砕機(増幸産業（株）製、スーパーマスコロイダーMKCA6‑3)で粉砕

殻粉末を生分解性プラスチックに混合する方法で、籾殻し粉末にして用いた。成型加工の際、バインダーとしての有効活用及び生分解性プラスチックの機能改変に取り生分解性プラスチックであるポリブチレンサクシネート

近年、環境負荷の低減を目的に、様々な分野でバイオ１、２）組んだ。

（昭和高分子（株）製、ビオノーレ#1020）を使用した。

本研究では、籾殻と同様に余剰状態にある小麦のふすポリブチレンサクシネートのペレット及び同重量のバイま（小麦の外皮）、末粉（三等粉や四等粉と呼ばれる外皮オマスをニーダーで 130℃にて混合後、ホットプレスに近い部分の小麦粉）、根昆布粉末を混合した成型品を試（（株）小平製作所製、PY‑50E）にて 135℃で板状に成型作し、その強度及び分解性を評価した。

した。またアルミ製の金型で 135℃にて成型品のサンプルを作成した。

２
２―１

実験方法

２―２

成型加工

引張強度試験

板状にした試料をダンベル型（2 号ダンベル、JIS＊応用生物部（現在材料技術部）＊＊

化学部（現在＊＊＊金属材料部（現在電子機械技術部）＊＊＊＊

応用生物部（現在食品技術部）

材料技術部）

97

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

K7127）に打ち抜き供試した。試験方法は前報 ２ ）に従った。
２―３

酵素分解試験

板状にした試料を、厚さ約 1 mm、縦横約 3×30mm、重量約 100mg に切断し供試した。試験方法は前報 ２）に従った。
２—４

浸漬試験

試料（厚さ約 1.0mm、縦横約 20×40mm、重量約 1.0g）を、蒸留水 30ml を入れたプラスチックチューブに沈め、ふすま末粉

根昆布

試料全体を浸漬させた。浸漬 72 時間後に試料を 60℃で 4時間以上乾燥させ、重量を測定した。浸漬前後の重量変図１化から、水への溶解率を求めた。なお、本試験では前報（右、末粉入り）

試作したダンベル片（左）及び成型品サンプルにて作成した籾殻粉末 40％(w/w)を含むポリブチレンサ
クシネートも試験に用いた。
２―５

籾殻含有率(重量％)
無添加
ふすま
末粉
根昆布

コンポスト分解試験

発泡スチロール容器（縦 20cm、横 30cm、高さ 10cm）に、コンポスト（盛岡・紫波地区環境施設組合製、田園有機、原料：生ごみ及び樹皮、成分：窒素全量 3.1％、リン酸全量 0.7％、カリ全量 1.1％、炭素窒素比 14、pH6.5）

表１ 引張強度
強度
ｸﾛｽﾍｯﾄﾞの変位(N/mm2 )
(mm)
29.3
58.7
5.6
1.6
8.8
3.3
12.4
1.4700g を入れ、深さ 2cm の位置に試料（厚さ約 1.0mm、縦３―２

横約 20×40mm、重量約 1.0g）を水平に埋設した。発泡ス

酵素分解試験

酵素分解試験後の試験片の重量減少率を図 2 に示す。

チロール容器に空気が若干通る程度にビニールで蓋をし、重量減少率はバイオマスの添加により、酵素無添加の場恒温恒湿器内で温度 25℃±1℃、湿度 50％に保った。
試験 20 日後に試験片を採取し、超音波洗浄器にて数秒合で 35 倍以上、酵素添加の場合で 10 倍以上増した。バ間洗浄した後、温度 60℃で 4 時間以上乾燥させて重量をイオマス無添加区では酵素添加によって重量減少率が増測定した。重量減少率を分解量とした。

したが、バイオマス添加区では酵素の有無に関わらず重試験前のコンポスト中の菌叢を以下の方法で調べた。

量減少率は高かった。これはバイオマスが水溶液中に溶コンポスト 1.0g を採取し、滅菌済み生理食塩水中に懸濁出する速度が、酵素分解速度と同等に高かったためと思し適宜希釈した。細菌数は、普通寒天培地に菌液を塗布われる。

し、培養 3 日後にコロニーをカウントした。糸状菌数は、10.0%

ストレプトマイシン 30mg/L を含んだポテトデキストロース寒天培地を用い、培養 5 日後にカウントした。放線

酵素無し
酵素有り

重量減少率 (%)

8.0%

菌数は、グリセロール 5g/L、シクロヘキシミド 50mg/Lを含む actinomyces isolation agar を用い、培養 7 日後にカウントした。培養温度はすべて 25℃とした。コロニー数と菌液の希釈倍率から、菌数を求めた。また対照と6.0%4.0%2.0%して畑地土壌の菌叢も調査した。

0.0%

３３―１

無添加区

実験結果及び考察
試験片の性状及び引張強度

図２

ふすま

末粉

根昆布

酵素分解による重量減少

図 1 に作成したダンベル片及び成型品サンプル（末粉50％を含む）を示す。表１に引張強度およびクロスヘッ

３―３

浸漬試験

ドの変位の平均値を示す。バイオマスの添加により、引図 3 に浸漬試験の重量減少量を示す。ふすま、末粉、張強度は約 1/3〜1/6 に低下した。また、伸びの指標であ根昆布粉末を添加した場合、浸漬による重量減少が大きるクロスヘッドの変位が約 1/18〜1/42 まで低下した。成く（無添加区の 200 倍以上）、籾殻粉末では重量減少が確

型品サンプルは 2〜4mm の厚さがあるが、直接大きな力を認されなかった。浸漬による重量減少が、添加したバイ加えない用途には十分使用できる強度を備えていると思

オマスの性質に影響されることが明らかとなった。このわれた。

影響はバイオマスの水溶性や親水性の違いに起因すると思われる。

98バイオマスを混合した生分解性成型品の試作
４
重量減少率（％）

6.0%

結

言

バイオマスの有効活用を目的に、バイオマス（ふすま、5.0%末粉、根昆布粉末）とポリブチレンサクシネートを重量4.0%

比 1:1 で含む成型品を試作し、その強度及び分解性を試3.0%

験した。

2.0%

生分解性評価には数カ月を要するため、短期間で評価1.0%できる方法が望まれている。前報 ２）のコンポスト分解試
験法は短期間で生分解性を評価できたが、毎日メンテナ0.0%
無添加 ふすま末粉

根昆布ンスする必要があった。本報告では、惠谷らの方法 3）を

籾殻

参考に改良し作業の大幅な簡素化に成功した。
図３

浸漬による重量減少

引張強度は、バイオマス添加により 1/3〜1/6 まで低下した。酵素試験、浸漬試験、コンポスト試験による分解

３―４

コンポスト分解試験

速度は、バイオマスの添加で 10〜800 倍まで上昇した。

図４にコンポスト試験の重量減少率を示す。無添加のポリブチレンサクシネートを土壌中に 1 年以上埋設した場合と比べて、ふすま、末粉、根昆布を添加した場合、場合、重量で数%しか分解せず 4）、完全分解には数年から重量減少率はそれぞれ約 80、400、800 倍増した。なお、十数年かかることが予想される。本試験結果から、バイコンポストの菌数（表２）は一般的な土壌よりも 1 桁かオマスの添加によって完全分解に必要な期間を大幅に短ら 2 桁多く、生分解に関与する微生物数も多いと思われ縮できると思われる。

る。

成型品サンプルの試作から、厚さが数 mm あれば力が直重量減少率（％）

接加わらない用途ならば十分使用できると思われた。す3.0

なわち、重い物を入れる薄手の袋類等には適さないが、2.5軽いものを入れる小物トレイ等の容器には使用できる。

2.0

強度と分解性は裏表の性質であるが、製品の特徴にあわ1.5せてそれらを制御することで実用性が広がるだろう。

1.0

文0.5

献１)平野高広, 酒井晃二, 佐々木英幸 , 山本忠, 大澤純

0.0

無添加

ふすま

末粉也：岩手県工業技術センター研究報告, 8, 151‑153

根昆布(2001)
図４

コンポスト中での重量減少

２)平野高広, 佐々木英幸, 山本忠, 大澤純也：岩手県工

表２３）惠谷浩, 平野元三, 岩城尚子, 日本生物工学会誌, 80,

業技術センター研究報告, 9, 154‑157 (2002)
コンポストの菌叢

試料
コンポスト
畑地土壌(対照)細菌
1.7×1086.2×106

菌数（個/g）
糸状菌
放線菌
1.2×106
5.2×108
2.5×105
3.7×106

331‑338 (2002)４）高分子分科会, 「生分解性プラスチックのフィール
ドテスト」中間報告、平成 13 年度 第 39 回高分子分科会会議資料99