生物劣化を抑制する加圧蒸気処理技術の開発（第1報）－ 各加圧蒸気処理条件の成虫食害抑制効果について －小谷公人＊・古曳博也＊＊・中原 恵＊＊＊・阿部 優＊＊・大内成司＊・玉造公男＊＊＊
西村 健＊＊＊＊・鈴木憲太郎＊＊＊＊＊

日田産業工芸試験所・＊＊竹工芸･訓練支援センター 研究指導課・＊＊＊地域資源担当＊＊＊＊

独立行政法人 森林総合研究所

Development of Bamboo Preserving method by Steaming(Ⅰ)

Kimito KOTANI＊・Hiroya KOHIKI＊＊・Megumi NAKAHARA＊＊＊・Masaru ABE＊＊・Jouji OUCHI＊＊
Kimio TAMATUKURI＊＊＊・Ken NISHIMURA＊＊＊＊・Kentaro SUZUKI＊＊＊＊＊

Hita Industrial-Arts Research Division＊＊

Oita Bamboo Craft and Training Support Center＊＊＊

Regional Resource R&D Section＊＊＊＊

Forestry and Forest Products Research Institute

要旨
割竹状の竹材において，各種加圧蒸気処理条件によるチビタケナガシンクイの食害抑制効果及びデンプン量の影響を検討した．その結果，処理圧力(温度)と成虫食害の関係では，常圧(100℃)の蒸気処理では，食害抑制効果は認められなかった．加圧蒸気処理では，処理圧力(温度)が高く処理時間が長くなるほど，成虫食害の抑制効果が高い傾向を示し，0.7ＭPa(165℃)60分で食害による重量減少抑制率が約70％であった．デンプン含有量は，加圧蒸気処理を行なっても無処理と同程度であり処理圧力(温度)，時間による含有量の変化も認められなかった．

1.

はじめに学公連携の促進による新産業の創成プラン」により，府近年，竹材・竹炭・竹製品の輸入増加や竹材代替資材省を超えた研究開発の拠点作りを施策として掲げている．の普及により国内の竹材の需要低下，竹材伐採技能者のこのため，同志社大学の有する水・熱・圧力による竹高齢化・後継者不足による竹材生産量の減少等が進んで材の物性変化に関する基礎的研究成果6,7)を，竹材の弱点いる．未利用のまま放置された竹林の増加や，里山周辺克服と性能向上の両者に寄与する水熱処理と加圧処理手林への侵入等の問題が全国的に生じており，竹林資源蓄法として取り上げ，建材製品分野において総合的な技術

積量442万tに対する利用率は低下し，全国平均でわずか蓄積8)を有する森林総合研究所と大分県や鹿児島県の各研4％程度と試算1)できる．

究機関が蓄積した竹製品開発に関する技術シーズとを融

大分県と鹿児島県は主要な竹資源供給県であり，両県合し，環境負荷の低い製造技術により木造住宅の床・壁で全国の約50％近くの竹材を生産しており，竹産業を中材等として使用可能な竹複合建築ボードを開発し，VOC吸山間地域の経済を支える主要な産業と位置づけている．

着性能等の環境調節機能による健康安全性向上のためのこれまで両県では，既存竹産業を背景とした竹の接合部実用化技術を確立することを目標として，農林水産省の

2)

3)

4)

5)

材 や竹製車椅子 ，展開竹建材 ・竹炭ボード などの研提案公募型研究委託事業である「先端技術を活用した農究開発を行ってきたが，大きな経済的効果は得られてお林水産研究高度化事業」に森林総合研究所が中核機関とらず，「おおいた産業活力創造戦略」や「かごしま竹のなって提案した．その結果，提案した｢地域の竹資源を活里づくり事業」などの施策において，竹資源の有効利用用した環境調節機能を持つ複合建築ボードの開発｣9)が平の推進を図っている．

成18年4月19日に採択されたことを受けて，その研究課題

また，京都府では「緑の公共事業アクションプラン」として本研究に取り組むものである．

によって放置竹林拡大防止事業を行っている．同志社大

その中で，竹材のカビや虫害の生物劣化を防カビ防虫

学では，水・熱・圧力による竹材の物性変化に関する基等の薬剤を使用せず抑制する技術として，当センターは，礎的研究を精力的に行っている．しかし，工業的応用技

加圧蒸気処理が生物劣化の主要因である竹材中の糖・デ術に関する知見は得られていないため，京都府では「産ンプン等の成分を溶脱・変化し，生物劣化抑制効果10,11,12)

加圧蒸
気処
理
ﾃﾞﾝﾌﾟﾝ分析

無処
理
試
験片処
理
試
験片

含水率測定

Fig.2 加圧蒸気処理装置

Fig.1 供試竹材からの無処理(control)と処理試験片の取り方を持つことを明らかにしてきた経緯から，今後，加圧蒸2.2

加圧蒸気処理及び比較処理

気処理条件を詳細に把握することで，生物劣化を抑制し竹工芸・訓練支援センター 研究指導課に設置の加圧蒸た建材化の研究分担課題を実施することが可能であると気処理装置(Fig.2)を用いて，加圧蒸気処理を実施した．

考えた．さらに，その生物劣化と加圧蒸気処理の関係をFig.3に示すとおり，加圧蒸気処理装置の昇圧時間と昇把握することは，県内関連企業の技術課題でもあること

温度時間にタイムラグが生じる．本実験では，処理開始から，この機会に加圧蒸気処理について，新たに圧力・時間は圧力到達時とした．処理時間を30，60分の２条件

温度及び処理時間等をパラメータとして，糖・デンプンとし，処理圧力(温度)を0.3MPa(130℃)，0.5MPa(150℃)，

等の成分分析，乾材害虫の食害試験等の解析を行い，最0.7MPa(165℃)として，処理条件を比較する目的で常圧蒸終的には，その成分変化を把握し生物劣化抑制効果が高煮(100℃)及び0.5MPaの水熱(液相)の２条件を加え，計５く，ボード用エレメントに適用可能な加圧蒸気処理条件条件で処理を行なった．処理途中のドレン排気は行なわと生物劣化を抑制した材料性能を確立する目的で研究をなかった．
各処理条件で処理された試験片は，無処理試験片と同実施することとした．
今回，先ずは割竹状のソリッド竹材における各種加圧様に両端部を切り取って作製し，８日間風乾後,無処理試

蒸気処理条件の食害抑制効果を把握するために，食害抵

験片とともに7日間 25℃,70％RHの恒温恒湿器内で食害試

抗性試験方法で成虫食害抵抗性を評価し，これらの処理

験雰囲気と同一環境下で調湿した．

によるデンプン含有量の変化についても検討したので報2.3

告する．

成虫食害試験（個別選択試験と個別強制試験）

成虫食害試験に使用する虫は，竹材の乾材害虫として

2.
2.1

実験

供試材及び試験片

供試竹材は，いくつかの供試用竹材の中から2.1.3の成代表的なチビタケナガシンクイ(Dinoderus minutus

Fabricius ：以下シンクイと記す)である．シンクイは人工飼料（ソバ粉を水練りし半紙に包んだものを気乾状態

虫食害試験により，成虫の食害穿孔数の多かったものを0.80.7

大分県産マダケ（Phyllostachys bambusoides）を用いた．
試験片は，割竹状（W 55×H 5-13×L 120mm）に試験片を作製した．１処理条件あたり供試数は各１個とした．

圧 力 (ＭPa)

選択し，３月伐採の大分県産モウソウチクと５月伐採の0.60.50.40.30.20.10.00

無処理試験片は，接線方向(W) 40mmを残すように両端

51015202530354045
時 間 (分)50556065707580180170を切り取った後，両端木口部をともに繊維方向(L)に約その一部を含水率測定およびデンプン分析用とした．
よって，食害試験用の無処理試験片の寸法は， W 40×H150
温度 (℃)

3mm削った後，さらに両端部約7mm分を各々切り取って，

160
140
130
0.3ＭPa0.5ＭPa0.7ＭPa0.1ＭPa120110100908005101520253035404550556065707580

時 間 (分)8-12×L 100mmとした．(Fig.1)
Fig.3 処理装置の昇圧(上)及び昇温(下)スケジュールにしたもの）の中へ穿孔して産卵し幼虫から成長し脱出発生したばかりの成虫を供試虫として用いる．
成虫食害試験は，モウソウチクの無処理(control)及び処理試験片を一対として供試虫にどちらかの穿孔食害を選択させる｢個別選択試験｣と，マダケの各試験片を単独として供試虫が穿孔食害する対象が強制されている｢個別強制試験｣の２法を行なった．(Fig.4)
この供試虫数を１試験片あたり20頭として投入後，恒温恒湿器内に25℃70％RHで設置し28日間(4週間) を食害期間とした．この期間が経過した時点で食害穿孔数(個)Fig.4 個別選択試験(左)と個別強制試験(右)及び試験片重量 (g)を測定し，平均食害穿孔数(個)及び無処理試験片の重量減少率(WLc)と処理試験片の重量減少率(WLt)を次式によって，食害による重量減少抑制率

合わせて蒸留水を加え約125mlとした後，沸騰浴中で２時(RCWL：％)とした．

間加熱しデンプンを加水分解した．冷却後，中和し定容WLc
RCWL (%)＝

2.4200mlとしたものを遊離したグルコースを含む測定溶液と－ WLt
× 100

WLc

した．
測定は，この測定溶液をグルコースＣ－Ⅱテスト（和デンプン含有量の測定

光純薬工業㈱製)により呈色させ比色計にて吸光度を測定

デンプン分析用とした試験片の一部を小片化し，そのし,グルコース量を求め，これに0.9を乗じてデンプン含約１gをカッターミル式粉砕機（回転数25000rpm）で粉末有量(w％)とした．デンプン含有量に換算した場合の検出状にした．これを250ml遠心管に取り80％エタノール50ml限界は，0.1w％であった．

を加え，沸騰浴中で20分間還流冷却した．冷却後，遠心分離(2000rpm×10分間)して上澄み液を取り除き遊離糖分3.

を除去した．沸騰浴上でエタノールを蒸発させて乾燥し3.1

結果及び考察各種処理条件の食害抑制効果

た残渣の沈殿物に過塩素酸(60％５+蒸留水３)４mlを加え処理圧力(温度)を常圧(100℃)，0.3MPa(130℃) ，てガラス乳鉢で15分間すり潰してデンプンを抽出し蒸留

0.5MPa(150℃) ，0.7MPa(165℃)及び0.5MPaの水熱(液相)

水約35mlを加えて遠心分離して上澄み液を別の遠心管にの５条件として，処理時間30，60分の各加圧蒸気処理の回収した．この操作を３回繰り返し回収した上澄み液を成虫食害試験２法による供試虫投入28日後の食害穿孔数

402.020法

個別強制試
験

重量減少率 (％)

8.0

験

04.0

40

2.0200.0cont 30-S cont 30-S cont 30-S cont 30-S cont 30-W

試

蒸気（100℃）

0.3MPa（130℃）

0.5ＭPa（150℃）

0.7MPa（165℃）

蒸気処理

6.0

0.5MPa（150℃）
水熱処理

0cont 60-S cont 60-S cont 60-S cont 60-S cont 60-W80

8.060

6.04.040

2.020

0.060

0

蒸気（100℃）

0.3MPa（130℃）

0.5ＭPa（150℃）

0.7MPa（165℃）

蒸気処理

0.5MPa（150℃）

80

水熱処理

60

4.040

2.0200.00cont 30-S cont 30-S cont 30-S cont 30-S cont 30-Wcont 60-S cont 60-S cont 60-S cont 60-S cont 60-W

蒸気（100℃）

蒸気（100℃）

0.3MPa（130℃）

0.5ＭPa（150℃）

0.7MPa（165℃）

蒸気処理

0.5MPa（150℃）
水熱処理

処理時間 30分

Fig.5 各種加圧処理条件の成虫食害試験２法による重量減少率と食害穿孔数0.3MPa（130℃）

0.5ＭPa（150℃）

0.7MPa（165℃）

蒸気処理

処理時間 60分

0.5MPa（150℃）
水熱処理

食害穿孔数 (個)

0.0

6.080
重量減少率
食害穿孔数

食害穿孔数 (個)4.0

重量減少率 (％)

60

食害穿孔数 (個)6.0

重量減少率 (％)

害

8.080

食害穿孔数 (個)

食個
別選択試
験

重量減少率 (％)

8.0

(個)及び各供試材の重量減少率(％)を食害評価項目としTable.1 各種処理条件の重量減少抑制率(RCWL：％)て測定した．その結果Fig.5に示す．

食害による重量減少抑制率 (RCWL )常圧(100℃)の蒸気処理では、処理時間や食害試験法に処理条件時間min関係なく、成虫の食害穿孔数及び重量減少率とも無処理材と同等であり，食害抑制効果は認められなかった．

30

加圧蒸気処理では，処理圧力(温度)が高く処理時間が長くなるほど，無処理に比べ食害穿孔数及び重量減少率60とも明らかに減少し，成虫食害の抑制効果が高くなる傾向を示した．

個別選択 個別強制

圧力MPa ℃-雰囲気 モウソウチク
0.1 100-S-3.88
0.3 130-S
22.13
0.5 150-S
40.26
0.7 165-S
51.61
0.5 150-W
35.63
0.1 100-S-50.21
0.3 130-S
63.67
0.5 150-S
74.45
0.7 165-S
77.81
0.5 150-W
35.63

平均

標準偏差

マダケ

(％)

SD

0.72
-6.35
49.18
47.86
37.73
-5.47
18.68
24.94
64.71
71.71

-1.58
7.89
44.72
49.73
36.68
-27.84
41.17
49.70
71.26
53.67

3.3
20.1
6.3
2.7
1.5
31.6
31.8
35.0
9.3
25.5

これはつまり，加圧蒸気処理は成虫食害を防止することはできないが，食害穿孔の抑制は可能であると考えら
れ，重量減少率に異差はあるが，二宮が150℃の加圧蒸気重量減少抑制率を示し食害抑制効果が認められた．0.5Ｍ

処理30分で無処理の１／３程度の食害とした既報11)の結Paの水熱(液相)処理の食害抑制についても，既報を裏付

果を裏付けるものであった．

ける結果であり，さらに水熱(液相)処理の検討を深める

この各処理条件における食害抑制効果を重量減少抑制こととしたい．
Fig.6に処理時間60分の個別強制試験の食害結果を示す．

率(RCWL：％)としてTable.1に表す．平均では，0.3Ｍ
Pa(130℃)60分以上の処理条件で重量減少を40％以上抑制

乾材害虫など生物を用いた実験では，結果がばらつく可していた．

能性は否定できないため，本来なら繰り返し数が３以上0.7ＭPa(165℃)では，30分で約50％，60分で約70％の必要であるが，今回の個別選択試験(モウソウチク)と個-5.5 %18.7 %

24.9 %

64.7 %

71.7 %

0.1(100℃)-60s

0.3(130℃)-60s

0.5(150℃)-60s

0.7(160℃)-60s

0.5(150℃)-60Ｗ

Fig.6 加圧蒸気処理試験片の食害穿孔の抑制効果
各写真とも，個別強制試験(マダケ)における処理時間60分
左：無処理(control)，右：処理
写真下の記号：処理条件
写真上の数字:重量減少抑制率(RCWL：％)

10.0
デ ン プ ン 含 有 量 (w ％ )デ ン プ ン 含 有 量 (w ％ )

10.0
8.0
6.0
4.0
2.0

8.0
6.0
4.0
2.0
0.0

0.0
cont 30-S cont 30-S cont 30-S cont 30-S cont 30-Wcont 60-S cont 60-S cont 60-S cont 60-S cont 60-W

蒸気（100℃）

蒸気（100℃）

0.3MPa（130℃）

0.5ＭPa（150℃）

蒸気処理

0.7MPa（165℃）

0.5MPa（150℃）
水熱処理

Fig.7 各種加圧処理条件のデンプン含有量

0.3MPa（130℃）

0.5ＭPa（150℃）

蒸気処理

0.7MPa（165℃）

0.5MPa（150℃）
水熱処理

別強制試験(マダケ)の２法の結果を平均し，標準偏差(2) 加圧蒸気処理では，処理圧力(温度)が高く処理時間(SD)を考慮すれば，処理圧力0.3ＭPa(130℃)における食が長くなるほど，無処理に比べ食害穿孔数及び重量減害抑制効果があるとは考え難い．この結果からは，今後，少率とも明らかに減少し，成虫食害の抑制効果が高く成虫食害を抑制するには0.5ＭPa(150℃)30分以上で処理する必要があると考えられる．

なる傾向を示した．
(3) 無処理の重量減少率(WLc)と加圧蒸気処理した各条件

なお，この成虫食害試験後は継続して幼虫食害試験をの重量減少率(WLt)の差を重量減少抑制率(RCWL)として，行なっている．これらの結果については，次報で報告し計算した結果，特に，0.7ＭPa(165℃)では，処理時間たい．

30分で約50％，60分で約70％の重量減少抑制率を示し，また，加圧蒸気処理の実用化上は，短時間の処理時間食害抑制効果が認められた．

であることが望まれることと，処理圧力(温度)が高く処(4) デンプン含有量(w%)は，加圧蒸気処理を行なっても理時間が長くなれば材料強度の低下も起こることなども無処理と同程度であり，処理圧力(温度)，時間による考慮しなければならない．例えば，竹積層材の強度特性含有量の変化も認められなかった．これらの結果は，を検討した既報13)では，加圧蒸気処理0.5ＭPa(150℃)，

割竹状の竹材に単に加圧蒸気処理を実施しても、デン20分としたラミナを用いた結果では，曲げ強度への影響プンの溶脱や変化はなく，成虫による食害穿孔等の被はない，としているが，今回の食害抑制効果を優先すれ害を受けることを示した．

ば，処理圧力(温度)，処理時間とも従来処理条件よりも謝辞

強度特性の面では低下する恐れがあることから．今後これらを含めて総合的な検討も必要である．
3.2 加圧蒸気処理とデンプン量の関係
各加圧蒸気処理条件とデンプン含有量(w%)をFig.7に示

本研究のデンプン分析にあたっては，(財)日本食品分析センター 栄養科学部

糖質分析課 課長 渕上賢一氏ほか皆さんの協力を得た．

す．デンプン含有量は，加圧蒸気処理を行なっても無処

ここに，両氏及びその所属機関へ深謝の意を表します．

理と同程度であり，処理圧力(温度)及び処理時間によるまた，本研究を正確な作業で補助していただいた廣瀬

デンプンの減少はないと考えられた．

慶子氏に感謝します．

この結果は，加圧蒸気処理した竹材では成虫食害を抑制する可能性を示唆していることから，デンプン以外の成分変化も含めて，今後はさらに検討を続ける必要がある．

追悼
本研究事業の企画立案者であり，実施計画に至るまで指導的立場で参画していただいた独立行政法人

14)

森林総例えば，安藤ら は，加圧熱水温度とモウソウチク等合研究所 複合材料研究領域長 鈴木憲太郎先生は，2006

３樹種の木竹成分の分解挙動をリグニンで120-140℃，ヘ年10月28日ご逝去されました．これまで，日本の木材保ミセルロースで140-150℃，セルロースで230-240℃が分存分野における権威として，防虫，防腐，防カビ等につ解の始まる温度域としており，また，ｐＨも変化し，モいて全国各地での現場指導にご尽力されるなど，その多ウソウチクの場合，常温から熱水温度180℃までの間にpH大な貢献は計り知れません．長年に亘って賜わりました

７から4.5へと変化し，有機酸，特にクエン酸濃度が高い， ご教導・ご鞭撻に対し深く感謝し，本報を捧げて哀悼のとしている．これら熱分解成分やｐＨの変化とシンクイの食害についても,今後の検討課題として捉えておくべきであろう．
4.

まとめ

割竹状の竹材において，加圧蒸気処理条件とシンクイの食害抑制効果の関係を把握することを目的に，加圧蒸気処理した竹材の成虫食害試験及び食害の主要因とされるデンプン量の影響を調べた結果を次のようにまとめた．
(1) 常圧(100℃)の蒸気処理では，処理時間や食害試験法に関係なく，成虫の食害穿孔数及び重量減少率とも無処理材と同等であり，食害抑制効果は認められなかった．

意を表し，衷心よりご冥福を祈念申し上げます．合掌参考文献
1) 小谷公人：同志社大学 竹の高度利用研究センター「平成16年度第3回ワークショップ」講演，(2004)
2) 井上正文：JOURNAL OF TIMBER ENGINEERING，No.65，（2005）
3) 中原恵，大内成司，坂下仁志，阿部優，北嶋俊朗：
大分県産業科学技術センター 平成13年度 研究報告，
p106-108，(2002)4) 遠矢良太郎，森田慎一，山角達也，中村寿一，山之内清竜，福留重人，日高富男，図師朋弘：鹿児島県工業技術センター 研究報告 第8号，p15-23，(1994)
5) 小幡透，田島英俊，森田慎一，神野好孝：鹿児島県
工業技術センター 研究報告 第17号，p33-37，(2003)
6) 紫藤貴之，大窪和也，藤井透：Bamboo Journal，No.19，p15-23，(2002）
7) 則元京：木材工業，vol.61，No.10，p430-435，(2006)
8）例えば 渋沢龍也：グリーン・エージ，32(4)，p2427，(2005)
9)（社）農林水産技術情報協会ホームページ：
http://www.afftis.or.jp/project/hightech/h18/pdf/18097.pdf
10) 二宮信治，小谷公人，古曳博也，中原恵：BAMBOOJOURNAL，15，p48-55，(1998)11) 二宮信治：大分県産業科学技術センター 平成12年
度 研究報告，p125-126，(2001)
12) 二宮信治，中原恵：BAMBOO JOURNAL，18，p63-69，(2001)
13) 大内成司，中原恵，阿部優，小谷公人，坂下仁志：
大分県産業科学技術センター 平成12年度 研究報告，
p121-124，(2001)
14) 安藤浩毅，古川郁子，神野好孝，坂木剛，上村芳三，
幡手泰雄：鹿児島県工業技術センター 研究報告 第14号，(2002)