京都府中小企業技術センター技報 No.50（2022）

多孔質材料のにおい等の揮発成分の保持能力
山口情＊１

前田 一輝＊２
三田 好明＊１［要旨］

多孔質材料に揮発成分を吸着させ、開放空間に一定時間静置後にどの程度揮発成分を脱着するかを調べ、結果から減少傾向を予測することができた。また、市販のシリカゲルを用いて、揮発成分を任意のタイミングで脱着させることで、間接的に大気中の揮発成分を分析することが可能であることを確認した。

１ はじめにロマオイルをエタノールで 100 倍希釈したものをシリカゲルや活性炭のような多孔質材料は、内用いた。多孔質材料はシリカゲル、活性炭 A、活性部に微細な構造を多数持ち、その大きな表面積に炭 B とした。シリカゲルは A 型を用いた。活性炭 Aより物質を物理的に吸着する性質を持っている。

は破砕された粒状、活性炭 B はペレット状に成型

これらの性質は、一般的には食品の乾燥や、空間されているものを用いた。の脱臭を目的として利用されており、工業的には、各多孔質材料を 100 倍希釈したアロマオイルに触媒と組み合わせることで、化学合成などにも活浸し、24 時間以上静置することで揮発成分を吸着用されている。

させた。

本研究では、多孔質材料の保持能力に着目して、揮発成分を吸着させた各多孔質材料の重量を量開放空間環境下で一定時間静置した後の多孔質材り、蓋のないガラス瓶に移し替え、恒温槽（エス料から放出される（脱着する）、成分量を比較しそペック(株) PL-4K/P 計装）に静置した。恒温槽はの傾向を調べた。

室内環境を想定した温度 25℃の設定と温度 50℃、また、シリカゲルに密閉空間中の揮発成分を吸温度０℃の設定の３通りとした。時間毎の変化を着・保持させ、任意のタイミングで脱着させるこ

見るために静置時間は 1 時間、５時間、24 時間ととで、間接的に密閉空間中の揮発成分の分析が可した。規定の静置時間を経過したものはヘッドス能か検証した。

ペースサンプラー専用のバイアル瓶に封入して試料とした。

２ 実験方法２．１ 開放環境静置後の脱着傾向について

２．１．２ 分析方法

２．１．１ 試料準備

分析にはガスクロマトグラフ質量分析装置

多孔質材料に吸着させる物質として、市販のア（(株)島津製作所製 GCMS-QP2020 NX）を使用し、導入装置は、ヘッドスペースサンプラー（(株)島津製作所製 HS-20 ）を使用した。カラムは DB-＊１ 中丹技術支援室 副主査

WAX（長さ60m、内径0.25mm、膜厚0.25µm）を使用＊２ 中丹技術支援室 主任研究員した。その他の分析条件は表１に示す。

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表１ 開放環境静置後の多孔質材料の分析条件

スペースサンプラー専用バイアル瓶に移し替えた

２．２ 大気中の揮発成分の分析について試料を作製した。

２．２．１ 試料準備

標準試料として、エタノールで 1,000 倍希釈し２．１で使用したものと同じアロマオイルとシリカゲルを用いた。

たアロマオイル（2µL、5µL、7µLの3 種類）を用意した。

エタノールで 100 倍に希釈したアロマオイルを入れたシャーレを、チャック付きのビニール袋に２．２．２ 分析方法設置して、揮発成分が大気中に存在する環境とした。

シリカゲルに吸着した揮発成分の総量を求めるために、Multiple Headspace Extraction（MHE）

上記のアロマオイルの揮発成分が充満した法を用いた。MHE 法は同じバイアル瓶を連続して分チャック付きのビニール袋に、シリカゲルを投入析し、各成分のピーク面積の減衰傾向から総量をし、24 時間静置後、重量を計測してヘッドスペー推定する手法１）で、本研究では連続分析回数を３スサンプラー専用バイアル瓶に封入し、試料とし回とした。
分析にはガスクロマトグラフ質量分析装置た。
また遠隔地で揮発成分を採取して分析すること（(株)島津製作所製 GCMS-QP2020 NX）を使用し、を想定した試料として、シリカゲルに揮発成分吸導入装置は、ヘッドスペースサンプラー（(株)島着後、密閉容器に常温下で 24 時間保存し、ヘッド津製作所製 HS-20 ）を使用した。カラムは DB-

表２ 大気中の揮発成分を吸着したシリカゲルの分析条件−43−

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WAX（長さ60m、内径0.25mm、膜厚0.25µm）を使用転していた。使用したシリカゲルはある程度粒径した。その他の装置の分析条件は表２に示す。

がそろっているものの、形状や表面積に差があるため、これに起因する誤差が生じたと考えられる。

３ 結果及び考察

図２に示したとおり時間経過ごとのピーク面積の３．１ 開放環境静置後の脱着傾向について変動は、累乗近似の相関が良く、減少の傾向が予温度０℃、25℃、50℃の各条件の恒温槽に 1 時測できた。

間、5 時間、24 時間静置したシリカゲル、活性炭 A

活性炭 A および活性炭 B については、1 時間静置及び活性炭 B をヘッドスペース法で分析して得ら後にわずかにピークが確認される成分もあるが、5れたクロマトグラムをそれぞれ図１に示す。また

時間静置後以降の試料ではピークが確認できな各クロマトグラムの主な成分であるα-Pinene、D-かった。シリカゲルは極性吸着剤である一方、活Limonene、Eucalyptol のピーク面積を静置時間に性炭は非極性吸着剤２）であるため、極性のある揮対してプロットしたものを図２に示す。

発成分の吸着が十分にされなかったためと考えら

シリカゲルからは各条件の１時間静置、５時間れる。

静置、24 時間静置のいずれにおいてもα-Pinene、D-Limonene、Eucalyptol が検出された。いずれの

３．２ 大気中の揮発成分の分析について環境下においても、5 時間経過までに急激にピーク

シリカゲルと 24 時間密閉容器で保存後のシリカ面積が減少していた。25℃及び 50℃環境下では、5ゲルの１～３回目のクロマトグラムを図３に、標時間静置と 24 時間静置のピーク面積はわずかに逆準試料 2µL、5µL、7µL の１～３回目のクロマトグ

図１ クロマトグラム（シリカゲル、活性炭 A および活性炭 B の各温度条件）−44−

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図２ 静置時間ごとの各多孔質材料から脱着したα-Pinene、D-Limonene、Eucalyptol のピーク面積
ラムを図４に示し、そのクロマトグラムの主な成α -Pinene 、 D-Limonene 、 Eucalyptol 、 γ -分（α-Pinene 、D-Limonene 、Eucalyptol 、γ-Terpinene、p-Cymene などが検出された。標準試料Terpinene、p-Cymene）の検量線をそれぞれ図５にで検出された Linalool や Linalyl acetate は見ら示す。この検量線を使用して求めた含有量及び減れず、シリカゲルへの吸着のしやすさは各成分で少率を表３に示す。なお標準試料の各成分の含有異なるようであった。α-Pinene、D-Limonene、量は、クロマトグラムで検出したピークの面積百Eucalyptol、p-Cymene は分析を繰り返すごとに分率で算出した値としている。

ピーク面積の減少が確認できたが、γ-Terpinene

採取直後のシリカゲルからは、主な成分としてのみ２回目と３回目のピーク面積に逆転がみられ、

図３ クロマトグラム（シリカゲル、シリカゲル（24 時間静置））−45−

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図４ クロマトグラム（標準試料（2μL、5μL、7μL））

図５ 標準試料で作成した各成分の検量線
ピーク面積が小さいために誤差が生じている可能

表３ シリカゲルの残留揮発成分量と減少率性がある。

４ まとめ
開放空間環境下に一定時間静置後の多孔質材料から脱着する揮発成分を分析することで、脱着傾定量ができなかった。他の成分と比較して、ピークが小さいため、ベースラインの影響を大きく受けており、誤差が大きくなったと考えられる。
24 時間密閉容器で常温保存したシリカゲルと採向が確認できた。活性炭はシリカゲルと比較して、本研究で対象とした揮発成分をほとんど吸着しなかった。これは主に極性の有無に起因していると考えられる。

取直後のシリカゲルを比較すると、α-Pinene、DLimonene、Eucalyptol は減少率が１～３%程度であり、常温下での 24 時間保存後であっても密閉保存状態であれば、十分保持されていることが分かった。p-Cymene のみ 20%強の減少率となり他の成分とは傾向が異なった。γ-Terpinene と同じく、多孔質材料に吸着させた大気中の揮発成分を対象とした方法を検討し、市販のシリカゲルであっても分析が可能であることが示唆された。また、密閉容器に保存することで採取後時間が経過しても分析が可能であることがわかった。ただし、Linalool や Linalyl acetate などの標準試料に存−46−

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在していた成分は確認できず、揮発成分ごとに吸着のしやすさが異なるため、大気そのものを分析した結果とは異なることに留意が必要であった。

（参考文献）
１）石井 寿成：MHE 法による UV 硬化樹脂中の残留モノマーの定量分析,https://www.an.shimadzu.co.
jp/aplnotes/gcms/an_01-00174-jp.pdf
２）西口 毅,小川 治雄：シリカゲルとその働き,
化学と教育 47 巻９号,p588-591−47−