コース４ – 見て，さわって工学技術 – 青い人工いくらを作ってみよう！ ただいま準備中です コース４ – 見て，さわって工学技術 – を作ってみよう！ 新潟大学工学部化学システム工学科 助教 田口佳成 化学という言葉を知っていますか？ 化学は「ものが化ける＝物質の変化の学問」です。 物質●を物質▲に変える 物質●と物質▲を物質■に変える 物質●を物質▲と物質■に変える 今日は「人工いくら作り」を通してこのような「物質の変化」について 皆さんと一緒に学んでいきたいと思います。 天然いくらと人工いくら 天然のいくらをじっくり観たことがありますか？いくらの中はどのよう になっているのでしょうか？実はいくらの中は下の図のようになってい て、三重の構造をしています．膜が一番外側を覆って鮭が”ふ化”する まで中身を守っている天然の「カプセル」なのです。 ﾀﾝﾊﾟｸ質 天然 ＝ 人工 図 天然いくら 図 人工いくら いくら: 鮭の卵を塩漬けした加工食品 人工いくらも天然 のいくらと同じ構造 でカプセルの構造 をしています。 問題 人工いくらと天然いくら，見た目はそっくりです． さて，何とか見分けたいけど，どうしたらいい？ 問題 天然？ 人工？ ①お湯に漬ける ②重さを量る ③ 育ててみる とりあえず 問題 人工いくらと天然いくら，見た目はそっくりです． さて，何とか見分けたいけど，どうしたらいい？ 問題 天然？ 人工？ 答えは･･･ ①お湯に漬ける ②重さを量る ③ 育ててみる とりあえず たんぱく質の変性 たんぱく質は皆さんの体の多くを作っています．種類によって いろいろな形になっています． 天然イクラ 形がくずれたり， からみあったりする． ﾀﾝﾊﾟｸ質 加熱 人工イクラ ｻﾗﾀﾞ油 ｱﾙｷﾞﾝ酸の ｶﾙｼｳﾑ塩(多糖類) 多糖類の例 ﾃﾞﾝﾌﾟﾝ，ｺﾝﾆｬｸ，寒天 ｶﾗｷﾞｰﾅﾝ、ｾﾞﾗﾁﾝ、 ﾍﾟｸﾁﾝ等の混合物 色が変化したり，もともとあっ た働きがなくなったりします． ﾀﾝﾊﾟｸ質の変性の例 ゆで卵，火傷，ステーキなど ﾀﾝﾊﾟｸ質が少ないため， 変化しない． 人工いくらの作り方 ｱﾙｷﾞﾝ酸のｹﾞﾙ化 ｱﾙｷﾞﾝ酸は昆布などに含まれていて、ワカメだと水を除いた半分以 上がｱﾙｷﾞﾝ酸（ﾏｸﾞﾈｼｳﾑやｶﾙｼｳﾑとくっついている） です。ｱﾙｷﾞﾝ酸 は下の図のようにひも状で手がたくさんあります。またｶﾙｼｳﾑは手が 二つあります。 カルシウム カルシウム アルギン酸 お互いに手をつなぎます このｱﾙｷﾞﾝ酸とｶﾙｼｳﾑは非常に仲良しで一緒にいるとすぐにお互い手 と手をつなぎます。 問題 ｱﾙｷﾞﾝ酸が溶けている水溶液をｶﾙｼｳﾑが溶けている水溶液に垂ら すとｱﾙｷﾞﾝ酸の液はどうなるでしょうか？ 問題 アルギン酸 カルシウム ①液が黒くなる ②何も起こらない ③液が固まる 問題 ｱﾙｷﾞﾝ酸が溶けている水溶液をｶﾙｼｳﾑが溶けている水溶液に垂ら すとｱﾙｷﾞﾝ酸の液はどうなるでしょうか？ 問題 アルギン酸 カルシウム 答えは･･･ ①液が黒くなる ②何も起こらない ③液が固まる ｱﾙｷﾞﾝ酸のｹﾞﾙ化 ｱﾙｷﾞﾝ酸が溶けている水溶液をｶﾙｼｳﾑが溶けている水溶液に入れ ると固まります。 ｶﾙｼｳﾑの溶けている 水溶液に垂らすと ｱﾙｷﾞﾝ酸が 固まります 何で固まるの？ 何で固まるの？ ｱﾙｷﾞﾝ酸のｹﾞﾙ化 ｱﾙｷﾞﾝ酸のｹﾞﾙ化 ｱﾙｷﾞﾝ酸を入れると どんどんたくさんつながっていって 固まったのです。 もともとバラバラだったｱﾙｷﾞﾝ酸がｶﾙｼｳﾑに よってつながります。 丸く固めるには？ 落ちた瞬間に周りの 一滴ずつポタッポタッと垂らします ｱﾙｷﾞﾝ酸とｶﾙｼｳﾑが 手をつなぎます。 アルギン酸 周りのｱﾙｷﾞﾝ酸がたく さんつながって、 丸い玉になります。 カルシウム 丸くなってｱﾙｷﾞﾝ酸が 落ちてきます。 人工いくらのような球を作るには ｱﾙｷﾞﾝ酸の 溶けた溶液 いくらの 目玉の部分 細い管と太い 管を組み合わ せた二重の管 を使います 周りが 固まります 人工いくらを作ってみよう！ まずは好きな色の溶液を作りましょう Ａ液: いくらの膜と内容物になります 用意してある1wt%のアルギン酸ナトリウム 水溶液に好きな色の粉を少しだけ入れます。 Ａ液 Ａ液 Ｂ液（注射器に入っています） Ｂ液 : いくらの目玉の部分になります サラダ油です。少し赤色にするために βカロチンが入っています。 Ｃ液（大きなビーカーに入っています） : Ａ液を固めます 1wt%の塩化カルシウム水溶液です。 Ｂ液 Ｃ液 ！出来た人工いくらは決して食べないで下さい。 人工いくらを作ってみよう！ ① 注射器にＢ液、下のビーカーにＣ液が入っていま す。 ② コックを閉めます。 Ａ液 Ｂ液 ③ ロートに色の着いたＡ液を入れます。 ④ コックを少しずつ開いて、管の下から滴をＣ液の 中に落とします。コックはポタッポタッと落ちるていど に調節します。 Ｃ液の中に滴が落ちると滴の周りの 部分が固まり、目玉のないイクラができます。 ⑤ 次に注射器を軽く押し続けます。 Ｃ液 ⑥ 目玉の入った人工いくらができます。 ⑦ コックを閉じて、できた人工いくらをすくって見てみ よう。うまくできてるかな？ ！出来た人工いくらは決して食べないで下さい。 人工イクラ調製実験 マイクロカプセル応用例 おめでとう！！ 人工いくら作りマイスター 皆さんは 「青い人工いくらを作ってみよう！」 の実験を無事にすべて修了いたしました。 そこで、皆さんに人工いくら作りの知識と技術を習得したことを認め、 「人工いくら作りマイスター」 として認定いたします。 おつかれさまでした！ 忘れものがないように 最後に出口で「プレゼント」と「認定証」を渡 します。プレゼントは ～これで君も明日から化学者になれる～ 「化学者基本５点セット！」 ビーカー、試験管（3本）、注射器、 スポイト、シャーレ（3組） です。 今後も好奇心、探究心を忘れずに化学 を楽しんで学んでいって下さい。 次のことを 必ず守ってください プレゼントには ガラス器具 が入っています。 新聞紙等で包んで段 ボール箱に入れてあ りますが、移動や帰り のときなどの 割れないように 気をつけてください。 持ち帰る人工いくら も決して食べないで 下さい。 今日の実験ではこんなことします １ いくらとカプセルのお話 ･カプセルって何だろう？ ･いくらの中はどうなってるの？ ２ 人工いくらの作り方 ･人工いくらはどうやってできるの？ ３ 人工いくらを作ってみよう ･いろいろな色の人工いくらを 作ってみよう！ 君も明日から化学者だ！ ３ 化学実験器具セットをプレゼント！ ･さて何が入っているのかな！ ･作ったいくらも容器に入れてプレゼント． カプセルのお話 マイクロカプセルは知ってるかな？ マイクロカプセルは小さな入れ物のことで、入れ物なので中には何 かを入れる空間があります。 ｶﾌﾟｾﾙ壁 ･ﾏｲｸﾛｶﾌﾟｾﾙ 芯物質には医薬、殺虫剤、香料、反 数μm～数百μm 応触媒等の様々な物質をマイクロカ ･ﾅﾉｶﾌﾟｾﾙ プセルの中に閉じ込めることができる。 数nm～数百nm このように芯物質を閉じ込めることを カプセル化という。 芯物質 1nm ﾅﾉｶﾌﾟｾﾙ 1000nm =1μm ﾏｲｸﾛｶﾌﾟｾﾙ 1000μm =1mm 大きさ 問題 10cmほどの高さから筒を使ってｱﾙｷﾞﾝ酸が溶けている水溶液をｶﾙｼ ｳﾑが溶けている水溶液に一滴ずつ垂らすとどうなるでしょうか？ アルギン酸 カルシウム 問題 ①丸い玉で固まる ②筒状に固まる ③ｼｰﾄ状に固まる 問題 10cmほどの高さから筒を使ってｱﾙｷﾞﾝ酸が溶けている水溶液をｶﾙｼｳ ﾑが溶けている水溶液に一滴ずつ垂らすとどうなるでしょうか？ アルギン酸 カルシウム 問題 答えは･･･ ①丸い玉で固まる ②筒状に固まる ③ｼｰﾄ状に固まる こすると香りのする紙 こするとカプセルがつぶれて香り成分が出てきて匂いがします 香り成分が入った カプセル 紙 身近なカプセル ノーカーボン紙 ノーカーボン紙は１枚目の紙に文字を書くと二枚目以降の紙に も同じ文字が写る紙です。宅急便屋さんの伝票などでよく使われ ています。ではこのノーカーボン紙のどこにカプセルが使われて いるでしょうか。 問題 問題 ﾉｰｶｰﾎﾞﾝ紙のどこにｶﾌﾟｾﾙが使われているのでしょうか？ ①紙の表 ①紙の表 ②紙の裏 ③両面 ②紙の裏 問題 問題 ﾉｰｶｰﾎﾞﾝ紙のどこにｶﾌﾟｾﾙが使われているのでしょうか？ 答えは･･･ ①紙の表 ②紙の裏 ③両面 ①紙の表 ②紙の裏 ノーカーボン紙の 仕組み 発色剤ｵｲﾙの ｶﾌﾟｾﾙ 紙 ノーカーボン紙は紙と発色剤を含むカ 顕色剤層 プセル層と顕色剤の層とから出来ていま す。 ① 一番上の紙 紙の裏面に無色の発色剤を封入した カプセルを塗布したもの。 ② 中の用紙 紙の表面に顕色剤層を塗って、裏面 に無色の発色剤を封入したカプセルを 塗布したもの。 ③ 一番下の用紙 紙の表面に顕色剤層を塗布したもの。 (a-1) 図 ノーカーボン紙裏面 (b-1) 図 カーボン紙裏面 (a-2) 図 ノーカーボン紙表 (青色は発色した部分) (b-2) 図 カーボン紙表 人工イクラで起こる反応 ～化学的方法～ ｱﾙｷﾞﾝ酸はﾏﾝﾇﾛﾝ酸とｸﾞﾙﾛﾝ酸とがつながった構造をしています． ﾏﾝﾇﾛﾝ酸 O O－ C O HO O HO O－ C O HO O OH O O HO O HO O HO O OH O O C C O－ O ｸﾞﾙﾛﾝ酸 O－ C ＣＯＯ－部分に Ca２＋が補足さ れてゲル化が 起きます O－ O C HO O O－ HO O O O OH OH O O HO C O－ O OH HO C O OH O－ O ｸﾞﾙﾛﾝ酸の折れ曲がった部分にｶﾙｼｳﾑが侵入し強い架橋点が形成さ アルギン酸 ます． Ca Ca Ca Ca Ca Ca Ca Ca 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ 2+ アルギン酸 アルギン酸
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