JP2017047136A

JP2017047136A - 環境浄化剤、環境浄化方法、および、環境浄化剤の製造方法

Info

Publication number: JP2017047136A
Application number: JP2015175215A
Authority: JP
Inventors: 裕輝森本; Hiroki Morimoto; 敏大澤; Satoshi Osawa
Original assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT); Sugino Machine Ltd
Current assignee: Kanazawa Institute of Technology (KIT); Sugino Machine Ltd
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-09

Abstract

【課題】ダイオキシン等の環境負荷物質に対して吸着・分解を効率的に行なうことができ、飽和状態になり難くして持続的に環境浄化を行なう環境浄化剤の提供。
【解決手段】セルロースナノファイバーやキチンナノファイバー又はキトサンナノファイバー等のナノファイバーに食品の製造に用いられる糸状菌を含浸させた環境浄化剤。ナノファイバーは、高圧噴射処理４により解繊・開繊されたキチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバー１であり、食品の製造に用いられる糸状菌は、麹菌２である環境浄化剤。
【選択図】図５

Description

本発明は、ナノファイバー、特に、キチンナノファイバーやキトサンナノファイバーに麹菌を含浸した環境浄化剤、環境浄化方法、および、環境浄化剤の製造方法に関する。

従来、環境負荷を軽減し、健康被害を減らすため、様々な有害物質を規制する動きが盛んに行われている。ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドが代表的であるが、近年は、１．４ジオキサン（１．４-Ｄｉｏｘａｎｅ）、アクリルアミド、メチルメルカプタン等の対応も問題になっている。

例えば、ホルムアルデヒドは、反応性が高く、高分子素材を用いた工業製品の製造や加工、圧縮木材製品、さらには、壁紙、塗料等の家庭用の消費製品にも使用されている。このホルムアルデヒドは、人体への有害性が高く、目や鼻の粘膜だけでなく、呼吸系統の粘膜も刺激し、毒作用が報告されるケースが増えている。そのため、シックハウス症候群の原因物質としての関連性が疑われている。

一方、キトサンは、従来からホルムアルデヒド等の環境負荷物質や悪臭成分を、吸着・抗菌する物質として知られている。例えば、室内等で発生する不快臭を吸着・除去する繊維製品、フィルムおよびこれらの二次製品である衣類、寝具、カーテン、室内内装品等に応用したものが開示されている（特許文献１）。
また、天然高分子であるキトサン膜の破砕物を多彩模様形成材料として含む塗料組成物が開示されている（特許文献２）。

なお、本願の出願人等は、キチン・キトサン、あるいはその複合体を含む平均繊維径が２０ｎｍ程度のナノファイバーを酸、アルカリ、有機溶媒等を一切使用せず、水のみを用いて調製する技術を既に開示している（特許文献３）。また、バイオマス原料であるカルボキシメチルセルロースを、酸を使用せずに、媒体として水を用いて効率的にナノファイバー化したカルボキシメチルセルロースナノファイバー等を既に開示している（特許文献４）。また、アクリルアミド分解能が誘導された糸状菌の製造方法および該方法により得られた糸状菌を開示している（特許文献５）。アクリルアミド分解性菌の効率的かつ簡易なスクリーニング方法、そのための培地およびキット、ならびに該方法により得られるアクリルアミド分解性菌を開示している（特許文献６）。

特開２００１−３２９４３３特許第４１７８３０９号特開２０１１−１６７２３７号公報特開２０１５−９７７号公報

しかしながら、従来、キトサンを成形加工するには、弱酸で溶解させる方法が一般的であり、弱酸で溶解成形したフィルムは、耐水性が乏しく、フィルム強度が弱い等の問題があった。また、特殊なアミド溶剤を利用し、溶解させて成形加工する方法もあるが、アミド溶剤には毒性があり、このような方法は好ましくない。

また、キトサンは、環境負荷物質を吸着・保持できるが、分解まではできない。このため、吸着が飽和状態になると、環境負荷物質を吸着できなくなるため、連続的に発生する環境負荷物質に対し、適宜、新しいフィルムや多孔質体に交換しなければならない、といった課題があった。さらに、キトサンをコーティング剤に使用する場合においても、同様の理由から、適宜、再塗工等の対策を行なう必要があり、再利用が難しい、といった課題があった。

他方、ホルムアルデヒド等は揮発性を有しており、ホルムアルデヒドの浄化を行なう際、効率的に吸着・分解しなければならない。また、気相での浄化のみならず液相や固相での浄化にも応用できることが望ましい。そして、環境適合性に優れ、持続的な効果が維持できることが望ましい。

そこで、本発明の目的は、環境負荷物質に対して吸着・分解を効率的に行なうことができ、これらの反応を飽和状態になり難くして持続的で、しかも環境適合性に優れた環境浄化剤、環境浄化方法、および、環境浄化剤の製造方法を提供することにある。

本願発明者らは、キチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバー等のナノファイバーを使用すれば、ホルムアルデヒド等の環境負荷物質や悪臭成分の吸着・抗菌することができるが、環境負荷物質を分解するとまでは言えないところ、食品の製造に用いられる糸状菌を含有させることで、ホルムアルデヒド等の環境負荷物質の浄化を吸着のみならず分解を持続的に行なうことができ、しかも環境に優しく環境適合性を有していることに着目して本発明を完成させた。

上記課題を解決するための手段として、本発明の環境浄化剤は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクリルアミド等の環境負荷物質を分解する環境浄化剤において、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバー等のナノファイバーに食品の製造に用いられる糸状菌を含浸させたことを特徴とする。

また、本発明の環境浄化方法は、環境負荷物質は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、硝酸、亜硝酸アンモニウム、アンモニア、１．４ジオキサン（１．４-Ｄｉｏｘａｎｅ）、アクリルアミド、トルエン、キシレン、硫化水素、トリメチルアミン、メチルメルカプタンのうちの少なくとも１つを含み、本発明の環境浄化剤を使用して、ナノファイバーで環境負荷物質の吸着を行い、食品に用いられる糸状菌で環境負荷物質の分解を行なうことを特徴とする。
本発明によれば、環境負荷物質に対して吸着・分解を効率的に行なうことができ、飽和状態になり難くして持続的な環境浄化を行なうことができる。

ここで、ホルムアルデヒドは揮発性を有しており、液体培地中にて培養した菌糸を気相中での浄化に応用することは困難である。このように、麹菌を用いてホルムアルデヒドの浄化を行なう際には、菌を安定的に培養し、気相での浄化に応用するためにも材料に固定化する必要がある。

本発明の環境浄化方法は、その適用の環境負荷物質の態様は、気相（空相）、液相、固相等、どの相であっても構わない。例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクリルアミド等に対しては気相中で環境浄化でき、また、１．４ジオキサン（１．４-Ｄｉｏｘａｎｅ）、アクリルアミド、メチルメルカプタン等では液相中でも環境浄化でき、また、地質改良剤、地質改良剤や水質浄化剤等や、これらとこれと混ぜて使用でき、固相等にも適用可能である。

１．４-ジオキサン（１．４-Ｄｉｏｘａｎｅ）は、常圧常温において、無色透明の液体の有機化合物である。分子式は、Ｃ₄Ｈ₈Ｏ₂である。ジエチルエーテルの臭気を弱くしたような臭気を持ち、非プロトン性溶媒として用いられる。構造異性体に１．２-ジオキサンと１．３-ジオキサンがある。可燃性液体であり、日本では、消防法により危険物第４類（第一石油類）に指定されている。また、ＰＲＴＲ法第１種指定化学物質でもある。さらに、後述されているがんリスクにより、労働安全衛生法の第二類物質特別有機溶剤等にも指定されている。アクリルアミドは、融点は８４.５℃、常温では無臭白色結晶で、水、アルコール等に可溶である。熱、光に不安定であり、重合しやすいため、市販の試薬、工業薬品には、安定剤（重合禁止剤）としてヒドロキノンやＢＨＴ等が添加される。アクリルアミドは、毒物および劇物取締法上の劇物に指定されており、神経毒性・肝毒性を有し、皮膚からも吸収されるため、取扱いには注意を必要とする。

環境負荷物質の態様は、気相（空相）、液相、固相等、どの相であっても構わない。所定の容量を装置に送り、本発明の環境浄化剤を添加させるが、所定時間経過後、本発明の環境浄化剤を増加させる。このとき紫外線（ＵＶ）を照射しても良い。その結果、吸着した環境負荷物質を分解し、浄化機能を落とさないで持続的に環境浄化することができる。

本発明の環境浄化剤の製造方法は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクリルアミド等の環境負荷物質を分解する環境浄化剤の製造方法において、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバー等のナノファイバーの分散流体を生成するステップと、食品の製造に用いられる糸状菌を含浸させるステップとを備え、環境負荷物質を分解する環境浄化剤を製造することを特徴とする。

キトサンは、揮発性有機溶剤といった有害な薬品を使用しないで、形状を加工することができる。このため、水とキトサンを懸濁させ凍結乾燥を行なうことで微生物を固定した多孔質構造を簡単に得ることができる。しかし、キトサン多孔質体は、繊維状のキトサンが物理的に絡みあった構造であるため、形状維持性が低いという問題点がある。

本発明では、高圧噴射でナノファイバー化して、水のみを用いてキトサン懸濁液を作製し、凍結乾燥を行なうことで微生物を固定したキトサン多孔質体を作製した。足場材料としてのキトサン多孔質体の強度を向上させるために、キトサンとコハク酸の架橋反応を行なった。ジカルボン酸であるコハク酸とキトサンを反応させ、キトサンの分子内および分子間を架橋することで形状維持性を向上させ、麹菌の結合が可能で丈夫な足場材とした。

本発明によれば、キチン・キトサンナノファイバー等のナノファイバーを用いることによって、高耐水性および高強度の吸着剤のフィルム状やシート状に形成することができ、キチン・キトサンを溶解させることなく水分散液を得ることができる。その結果、フィルム内で有害物質を吸着保持と分解を同時に行なうことができる。また、麹菌等の食品に用いられる糸状菌は、ホルムアルデヒド等の環境負荷物質を分解する機能を持ち、キトサンナノファイバーのフィルムによって吸着した環境負荷物質を効果的に分解することができる。また、麹菌等の糸状菌が活性化している状態をキトサンナノファイバー多孔質体と複合化することで持続させることができ、ホルムアルデヒド等の環境負荷物質反応を飽和状態になっても、時間経過により吸着・分解能を回復させることができる。

本発明に用いる高圧噴射装置の外観図である。本発明に用いるキトサンナノファイバーフィルムである。本発明におけるキトサンナノファイバーと麹菌の複合体のＳＥＭ画像である。実験１における気相でのホルムアルデヒドの吸着分解結果を示すグラフである。実験２における液相でのホルムアルデヒドの吸着分解結果を示すグラフである。本発明の環境保護剤の製造方法を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態を以下に説明する。

本発明は、ナノファイバー１に、環境負荷物質を分解するための麹菌２を含浸させた環境浄化剤である。

ナノファイバー１は、例えば、キチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバーであり、ナノファイバー１の平均径（短径）は、４〜１００ｎｍ程度、好ましくは４〜５０ｎｍ程度、より好ましくは４〜４０ｎｍ程度、さらに好ましくは４〜２５ｎｍ程度、最も好ましくは２０ｎｍ程度である。このようなナノファイバー１は、キチン・キトサンの分散流体３を、株式会社スギノマシンが開発したウォータージェットを用いた高圧噴射装置４に投入し、高圧噴射することによって製造することができる（図１）。高圧噴射装置４を用いて１００〜２４５ＭＰａの高圧噴射処理を施すと、セルロースでも同様のペースト（ゲル状）のものが得られる。こうして得られたナノファイバー１は、透明もしくは半透明なフィルム状にすることもできる。高圧噴射処理装置４の好適な実用機としては、例えば、株式会社スギノマシン製の「スターバースト（登録商標）」が挙げられる。

具体的には、キチン・キトサン等の結晶性ないし水難溶性の天然高分子を水の分散流体３とし、高圧噴射処理によりキチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバーとすることができる。「分散流体」とは、キチン・キトサンを水に分散したものであり、濃度が薄い場合には、流動性の分散液になるが、特に、キチン・キトサンが微細化するにしたがって粘性が高くなり、濃度が高くなるとペーストに近い性状となる。キチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバーの分散流体３の濃度は、高濃度ほど処理効率が高まるため好ましい。なお、分散流体３中の濃度は、例えば、１〜２０重量％程度、好ましくは１〜１５重量％程度、さらに好ましくは１〜１０重量％程度であってもよい。

キチン・キトサンの原料は、繊維状、粒状等の任意の形態であってもよい。キチンは、エビ、カニ等の甲殻類の殻等を直接原料として使用することができる。キチン・キトサンは、一般的に知られている方法で除タンパク質・脱カルシウム処理された精製キチン・キトサンを原料として使用するのが好ましい。なお、キチン・キトサンは、市販の原料を使用してもよい。

キトサンは、カニ、エビといった甲殻類の殻からとれるキチンを脱アセチル化することで得ることができるため、海洋バイオマスとして知られる環境調和性がある高分子である。セルロースのヒドロキシル基の一つがアミノ基になった構造であり、生体適合性や発芽成長促進性を有するため、土壌改良材にも応用されており、微生物の栄養源となることも期待できる。また、有害物質の吸着機能も有しており、対象としているホルムアルデヒドを吸着することができる。

高圧噴射装置４で原料を高圧噴射処理すると、キチン・キトサンは繊維の長さを保ったまま繊維同士の絡まりがほどけて細くなる。なお、「ナノファイバー」とは、繊維の幅がナノサイズになったものを意味する。ナノファイバー１の直径（幅）は、電子顕微鏡写真により測定することができる。このような繊維は、長さはナノサイズではないが、直径（幅）がナノサイズであるので、ナノファイバーと記載する。なお、ペースト、ゲル、スラリー、フィルム、シート、多孔質体、分散液、懸濁液またはエマルジョンの形態での製造も可能である。

ナノファイバー１の平均径は４〜１００ｎｍ程度、好ましくは４〜４０ｎｍ程度、最も好ましくは４〜２５ｎｍ程度である。ナノファイバー１は、繊維長／繊維幅（アスペクト比）が大きいため、強度を保ちつつ、ナノファイバー１が絡み合ったフィルム、シート状に成型することができる。

キチン・キトサンの分散流体３は、高圧噴射装置４を用いて高圧ノズル５より高圧噴射することができる。（図１）なお、高圧噴射の圧力は、３０〜２４５ＭＰａ程度である。噴射速度は、２４２〜７００ｍ／ｓ程度である。

高圧噴射して衝突用硬質体６に衝突させたキチン・キトサンの分散流体３は回収し、再度高圧ノズル５より衝突用硬質体６に向けて高圧噴射され、この操作を必要な回数、例えば、１〜５０回程度、好ましくは１〜４０回程度、より好ましくは１〜３０回程度、さらに好ましくは１〜２０回程度、特に好ましくは１〜１０回程度繰り返す。キチン・キトサンは、衝突用硬質体６に衝突することで、繊維の絡まりがほどけ、繊維径が縮小し、ナノサイズに微細化していく。なお、衝突用硬質体６としては、ボール状、平板状等の形状が挙げられる。分散流体３を高圧噴射する高圧ノズル５の直径としては、０．１〜０．８ｍｍ程度が挙げられる。

ナノファイバー１は、繊維径（繊維幅）を細くすることで、アスペクト比が増大し、強度を増加する効果が期待できる。

ナノファイバー１は、繊維径が１００ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以下、さらに好ましくは６０ｎｍ以下、特に４０ｎｍ以下である。繊維径が非常に細いため、水に分散させた場合に半透明な溶液に近い外観を有し、水の中にナノファイバー１が分散していることは肉眼では認められず、半透明な分散液を得ることもできる。

食品の製造に用いられる糸状菌としては、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属糸状菌、例えば、麹菌、かつおぶし製造菌等、ペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属糸状菌、例えば、チーズ製造菌等、リゾープス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属糸状菌およびムコール（Ｍｕｃｏｒ）属糸状菌、例えば、東南アジア諸国における麹の製造、老酒の製造用の菌等が挙げられる。
麹菌２は、市販のものを利用することができる。麹菌２としては、黄麹菌、白麹菌、黒麹菌等様々なものが想定できる。麹菌２の胞子をＰＤＡ培地、ＹＰＤ培地、Ｃｚａｐｅｋ-Ｄｏx培地等に植菌し、培養したものを使用することができる。

環境負荷物質は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、硝酸、亜硝酸アンモニウム、アンモニア、１．４ジオキサン、アクリルアミド、トルエン、キシレン、硫化水素、トリメチルアミン、メチルメルカプタンのうち、少なくとも１つを対象とする。環境負荷物質の態様は、気相や空気相、液相、固相等、どの相であっても構わない。

本発明は、気中のＮＯｘやＳＯｘ、ホルムアルデヒド等の有害物質の除去（空気浄化）、アセトアルデヒド、アンモニア、硫化水素等の悪臭の分解（脱臭）、水中に溶解した汚染物質であるテトラクロロエチレンやトリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物の分解・除去（浄水）、抗菌作用によるクリーンな環境（抗菌）、窓ガラスや外壁等の汚れを防ぐ（防汚）等である。このため、優れた環境浄化材料と言える。また、これらの機能を有する各種浄化剤と混ぜて、例えば、地質改良剤、水質浄化剤や、これらと混ぜて使用する。

しかし、本発明の環境浄化方法は、環境負荷物質は、１．４ジオキサン、アクリルアミド、メチルメルカプタン等に対する環境浄化も期待できる。
１．４-ジオキサン（１．４-Ｄｉｏｘａｎｅ）は、常圧常温において、無色透明の液体の有機化合物である。分子式は、Ｃ₄Ｈ₈Ｏ₂である。ジエチルエーテルの臭気を弱くしたような臭気を持ち、非プロトン性溶媒として用いられる。構造異性体に１．２-ジオキサンと１．３-ジオキサンがある。可燃性液体であり、日本では、消防法により危険物第４類（第一石油類）に指定されている。また、ＰＲＴＲ法第１種指定化学物質でもある。さらに、後述されているがんリスクにより、労働安全衛生法の第二類物質特別有機溶剤等にも指定されている。アクリルアミドは、融点は８４.５℃、常温では無臭白色結晶で、水、アルコール等に可溶である。熱、光に不安定であり、重合しやすいため、市販の試薬、工業薬品には安定剤（重合禁止剤）としてヒドロキノンやＢＨＴ等が添加される。アクリルアミドは毒物および劇物取締法上の劇物に指定されており、神経毒性・肝毒性を有し、皮膚からも吸収されるため、取扱いには注意を必要とする。

次に、本発明を実施するための環境浄化剤の製造方法を説明する。

本発明では、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバー等のナノファイバー１の分散流体３を生成するステップＳ１と、食品の製造に用いられる糸状菌２を含浸させるステップＳ２とを備える（図６（ａ））。また、ナノファイバー１の分散流体３を生成するステップＳ１の後に乾燥させるステップＳａと、食品の製造に用いられる糸状菌２を含浸させるステップＳ２の後に再度乾燥させるステップＳ３とを備える（図６（ｂ））ものでも良い。
そして、ステップＳ１では、キチン・キトサンを分散流体３、すなわち、キチン・キトサン等の結晶性等の天然高分子を水と混合し、分散流体３を高圧噴射処理により、繊維の径をナノサイズにする。ナノファイバー１が含有された液体（水＋ナノファイバー）をナノファイバー含有液と呼ぶ。ステップＳ２では、ナノファイバー含有液と麹菌懸濁液を混合する。ステップＳ３では、ナノファイバー含有液と麹菌懸濁液を混合した液体を乾燥させてシート状とする。ここで、多孔質形状の場合には、ステップＳ３の箇所が、１．ナノファイバー１を乾燥させ多孔質体を形成、２．麹菌を入れて培養、３．凍結乾燥のステップを踏む。なお、分散流体３に麹菌２を混ぜたものを高圧噴射処理すると、液体状のまま利用するか、粉状態を選択することもできる。

ナノファイバー１を乾燥させるステップＳａでは、高圧噴射装置４を用いて生成したナノファイバー１を凍結乾燥し、ナノファイバー１の多孔質体を得る。多孔質体とは、ナノファイバー１が３次元構造を有していることから、環境負荷物質が内部に吸着しやすい構造であることを意味する。できるだけ広い範囲で環境負荷物質を吸着させるために、フィルム形状・シート形状にすることが好ましい。図２は、本発明に用いるキトサンナノファイバーのフィルムＦである。

食品に用いられる糸状菌２を含浸させるステップＳ２では、ステップＳ１で得たナノファイバーの多孔質体に、食品に用いられる糸状菌（麹菌等）３、例えば、ＹＰＤ液体培地に含有させた糸状菌２の菌懸濁液を含浸させる。多孔質体の内部構造は、多数の内部空間を有しており、内部空間に糸状菌２の懸濁液が含浸することによって、ナノファイバーに麹菌２を結合させることができる。図３は、本発明におけるキトサンナノファイバーと麹菌２の複合体のＳＥＭ画像である。

キトサン多孔質体と麹菌の複合体の観察
キトサン多孔質体と麹菌２の複合体をＳＥＭによって観察した結果を図３に示す。図３から、キトサンの表面から菌糸が成長していることが確認された。また、図３からは、キトサンの断面にも菌糸が確認され、キトサンの多孔質構造内に菌糸が張り巡らされ、中には胞子が確認された。

麹菌２の足場材として、キトサンナノファイバーを凍結乾燥させることでキトサン多孔質体を得ることができた。キトサン多孔質体の強度を向上させるために、コハク酸による架橋反応を行なった結果、１００℃で、７日間の条件で水中において９５％以上の形状維持率を得ることが確認され、目的の足場材料を得ることができた。また、麹菌２の胞子をＹＰＤ培地に懸濁させ、麹菌懸濁液をキトサン多孔質体に染み込ませ、３０℃で、７日間の条件で静置培養した結果、キトサンの多孔質構造内に麹菌２の菌糸が絡み合ったキトサンおよび麹菌複合体を得ることができた。

再度乾燥させるステップＳ３は、糸状菌２を含浸させるステップＳ２で得た糸状菌２の懸濁液を含浸したナノファイバーを凍結乾燥し、組織内の余分な水分を除去する。余分な水分を除去することによって、ナノファイバー１と麹菌２の結合度を高めることができる。また、凍結乾燥は多孔質状態を破壊しないで乾燥できる。

このように製造された麹菌懸濁液を含有したナノファイバーを、環境負荷物質の存在下に置くことによって、ナノファイバー１の３次元構造に環境負荷物質が吸着され、麹菌２によって環境負荷物質を分解する。

作製した麹菌懸濁液を含有したナノファイバー１の効果を検証するために、気相、液相でのホルムアルデヒドをいかに吸着・分解するか、実験を行なった。図４、５は、検証結果である。

キトサン多孔質体と麹菌の複合体の観察
キトサン多孔質体と麹菌２の複合体をＳＥＭによって観察した結果を図３に示す。図３からキトサンの表面から菌糸が成長していることが確認された。また、図３からは、キトサンの断面にも菌糸が確認され、キトサンの多孔質構造内に菌糸が張り巡らされ、中には胞子も確認された。キトサンの細孔径は、平均５０μｍであり、麹菌２の菌糸を多孔質構造内に複合化するのに適した孔径であったためだと考えられる。

気相中でのホルムアルデヒド浄化試験
気相中でのホルムアルデヒド浄化試験結果を図４に示す。未添加のデシケータ内では、３日後も高濃度のホルムアルデヒドが残存しているのに対し、麹菌２を複合化したキトサンでは、1日で３００ｐｐｍ以上である高濃度のホルムアルデヒドを１日間で１００ｐｐｍ以下まで、３日間で５５０ｐｐｍ以下までの浄化が確認された。２４時間の間は、キトサンがホルムアルデヒドを吸着したのと、麹菌２内の水分にホルムアルデヒドが溶け込み、急速なホルムアルデヒドの浄化が行われたと考えられる。また、２４時間以降も徐々にホルムアルデヒドの減少が確認された。これは麹菌２によりホルムアルデヒドが徐々に分解されたためだと示唆される。

（実験１）
実験１の方法としては、一方のインジケータ内に、気相のホルムアルデヒド３００ｐｐｍのみを充填した場合（実施例１）と、他方のインジケータ内に、気相のホルムアルデヒド３００ｐｐｍを充填し、さらに、麹菌懸濁液を含有したキトサンナノファイバーを配置した場合（実施例２）と、を３日間、比較した。なお、図４において、気相のホルムアルデヒドのみを●で示し、図５において、液相のホルムアルデヒドのみを◆で示している。

結果としては、実施例１の場合、３日後も高濃度のホルムアルデヒドが残っているのに対し、実施例２の場合、１日で３００ｐｐｍから１００ｐｐｍ以下、さらに、３日間で５０ｐｐｍ以下までホルムアルデヒドの量が減少した（図４）。
また、ＲＢＢＲを含有する培地上で糸状菌２が増殖し、ＲＢＢＲを分解することも確認された。ＲＢＢＲとは、合成色素の一種であり、ダイオキシン類と似た形状を持つ物質である。今回の実験において、ダイオキシン疑似物質として使用した。

（実験２）
実験２の方法としては、一方のフラスコ内に、滅菌水：４０ｍｌ、３．７％濃度のホルムアルデヒド：１０８ｍμｌを加え、約１００ｐｐｍに調整した後、キトサンのみを加えた場合（実施例３）と、他方のフラスコ内に、滅菌水：４０ｍｌ、３．７％濃度のホルムアルデヒド：１０８ｍμｌを加え、約１００ｐｐｍに調整した後、麹菌懸濁液を含有したキトサンナノファイバーを加えた場合（実施例４）を、約３０日間繰り返し浄化試験を比較した。

結果としては、実施例３の場合（図５中の△がキトサンのみ添加）、ホルムアルデヒドの量は減少するものの、吸着量には限界があったのに対し、実施例４の場合、１回だけでなく、約３８日間で１０回の繰り返し浄化が確認できた（図５中の○がキトサンナノフャイバーと麹菌２の複合体）。麹菌２は、他のホルムアルデヒド分解菌と同様に生命活動を行なう上で、ホルムアルデヒドを分解し栄養源として取り込んでいることが考えられる。このため、麹菌２によるホルムアルデヒドの分解は、菌が生きている限り浄化が可能であり、何度でも浄化が可能であると示唆された。以上より、キトサンと麹菌２を複合化した安全な環境浄化材料を開発し、液相・気相中でのホルムアルデヒド浄化能を確認する。

作製されたキトサンと麹菌２の複合体を用いて、液相および気相中でのホルムアルデヒドを浄化することが確認され、キトサンと麹菌２の複合体の優位性が示された。液相では、１００ｐｐｍのホルムアルデヒドを繰り返し浄化できる機能が見出された。気相においては、３００ｐｐｍ以上のホルムアルデヒドを１日間で１００ｐｐｍ以下まで減少させることができ、その後、３日間で５０ｐｐｍ以下までの浄化能が見出された。

本実施の形態では、気相中での環境浄化方法を例に説明したが、液相中での環境浄化、例えば、環境に負荷をかけない天然無機質系の安心安全な水質浄化剤（凝集剤）としての使用や、固相での環境浄化材料（例えば、土壌改良剤）にも適用可能である。すなわち、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等に対しては気相中で環境浄化できるが、１．４ジオキサン、アクリルアミド等では液相や固相でも環境浄化することができる。

１ナノファイバー（キトサンナノファイバー）
２糸状菌（麹菌）、
３分散流体、
４高圧噴射装置、
５高圧ノズル、
１１本発明に用いるキトサンナノファイバーのフィルム、
１５衝突用硬質体。

Claims

ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクリルアミド等の環境負荷物質を分解する環境浄化剤において、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバーまたはキトサンキナノファイバー等のナノファイバーに食品の製造に用いられる糸状菌を含浸させたことを特徴とする環境浄化剤。
前記ナノファイバーは、高圧噴射処理により解繊されたキチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバーであることを特徴とする請求項１記載の環境浄化剤。
前記食品の製造に用いられる糸状菌は、麹菌であることを特徴とする請求項１または２記載の環境浄化剤。
環境負荷物質は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、硝酸、亜硝酸アンモニウム、アンモニア、１．４ジオキサン（１．４-Ｄｉｏｘａｎｅ）、アクリルアミド、トルエン、キシレン、硫化水素、トリメチルアミン、メチルメルカプタンのうちの少なくとも１つを含み、本発明の請求項１〜３のいずれか１項記載の環境浄化剤を使用して、前記ナノファイバーで環境負荷物質の吸着を行い、前記食品に用いられる糸状菌で環境負荷物質の分解を行なうことを特徴とする環境浄化方法。
環境負荷物質を、所定の気相中に配するか、所定の液相中に配するか、または、所定の固相中にするかして、前記環境負荷物質を増加させながら本発明の請求項１〜３のいずれか１項記載の環境浄化剤を使用して吸着と分解を同時に行なうことを特徴とする請求項４記載の環境浄化方法。
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクリルアミド等の環境負荷物質を分解する環境浄化剤の製造方法において、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバー等のナノファイバーの分散流体を生成するステップと、食品の製造に用いられる糸状菌を含浸させるステップとを備え、環境負荷物質を分解する環境浄化剤を製造することを特徴とする環境浄化剤の製造方法。
前記セルロースナノファイバー、キチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバー等のナノファイバーの分散流体を生成するステップの後に乾燥させるステップと、前記食品の製造に用いられる糸状菌を含浸させるステップの後に再度乾燥させるステップとを備え、環境浄化剤を製造することを特徴とする請求項６記載の環境浄化剤の製造方法。
前記ナノファイバーは、高圧噴射処理により解繊されたキチンナノファイバーまたはキトサンナノファイバーであることを特徴とする請求項６または７記載の環境浄化剤の製造方法。
前記食品の製造に用いられる糸状菌は、麹菌であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項記載の環境浄化方法。
前記乾燥させるステップは、凍結乾燥であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項記載の環境浄化剤の製造方法。