鳥取大学大学院工学研究科江草真由美（[email protected]）天然の多糖：キチン・キトサン・アセチルグルコサミンが連なった直鎖構造・甲殻類や昆虫の外皮を構成する多糖類・年間合成量は 1×１０９～１０１１トンキチン脱アセチル化キトサン・高い親水性・高い反応性・ポリカチオン性・抗菌性エビ・カニ殻の階層的な組織構造キチンナノファイバー、タンパク質、炭酸カルシウムが階層的な組織化によりカニ殻を構成 *D. Raabe et al., Mater. Sci. Engin. A, 421 (2006) 143. ナノファイバー繊維幅が1から100 nm，アスペクト比が100倍以上の繊維状の物質ナノファイバー３大効果超比表面積効果表面積の拡大による分子認識性、吸着特性ナノサイズ効果ナノサイズによる光学特性、流体力学特性超分子配列効果高分子鎖の配列効果による力学的特性、電気的特性、熱的特性キチンナノファイバー製造方法乾燥カニ殻 (100 g) 除タンパク質（2M NaOH，2days, reflux）脱カルシウム（1M HCl，2days，r.t.）脱脂, 脱⾊素（ethanol, 6h, reflux）酢酸 (pH 3) 解繊処理 (making nanofibers) （MKCA6-3; Masko Sangyo Co., Ltd.） 1% キチンスラリーキチンナノファイバーの特徴従来のキチン⽔に対して不溶、沈殿を⽣じるキチンナノファイバー⽔中に均⼀に分散配合・成形が容易に操作性が向上 SEM写真紙漉で作成したキチンナノファイバー紙キチン・キトサン利用の利点キチンは豊富な天然資源であり、安定的に供給できる例）鳥取県境港カニの水揚げ量約8,000 t カニ殻量（カニ廃棄率50-70％） 4,000-5,600 t キチンナノファイバー量 1,200-1,680 t （カニ殻中キチン 30％）ナノファイバー（１％）分散液 120,000-168,000 L 高い生体適合性・生分解性によるヒト・環境に対する安全性農業：土壌改良剤、成長促進剤食品：健康食品、添加剤・防腐剤医療：手術用糸、創傷治療新技術の特徴・キチン・キトサンは一般の溶媒に不融・不溶従来技術・溶解する場合、低分子化・誘導体化新技術・ナノファイバー化により、溶媒に均一に分散できる・高分子のキチン・キトサンをそのまま利用できるアグリビジネス関連市場市場分野 2011年市場規模 2020年市場規模予測伸長率養液栽培関連プラント・システム市場植物工場・湛液型栽培プラント・NTF栽培プラント・固形培地栽培プラント 73億3,000万円 151億5,000万円 206.7％栽培関連IT・ネットワーク技術市場環境制御装置・農業用フィールドサーバ 17億4,000万円 44億2,000万円 254.0％養液・施設栽培関潅水／給液管理装置・栽培用空調機器・植物育成用光連装置・機器・源・固形培地・ガラス／資材市場 321億1,000万円 387億円 120.5％高付加価値型アグリ資材市場 281億8,800万円 303億4,500万円 107.7％ 3億円 10億5,000万円 350.0％フィルムハウス天敵農薬・微生物農薬・フェロモン剤・抵抗性誘導剤・被覆（コーティング）肥料・生分解性マルチフィルム収穫・貯蔵関連市場栽培／収穫ロボット・貯蔵／鮮度保持機器システム「アグリビジネスの現状と将来展望 2012」富士経済キチン・キトサンナノファイバーの適用例シードペーパーロックウール育苗、培養培地ポット、セルトレー果実袋梱包資材生分解性マルチフィルム葉面散布土壌散布灌水すき込み包装資材１、植物病原菌（カビ）に対する抗菌活性について２、植物への影響について～免疫力の活性化植物病害の病原体カビ（菌類・糸状菌）細菌ウイルス・・80％・・10％・・10％日本ナシ黒斑病菌（カビ）矢印：胞子矢頭：菌糸表面キトサン化キチンナノファイバーキトサンの抗菌性は既知であるがキトサンシートは強度が弱い表面キトサン化キチンナノファイバーの利用キトサンの抗菌性を損なわずに強度を付与したシートの作成中心：キチン→強度表面：キトサン→抗菌性ナノファイバー混合シートの植物病原菌（カビ）胞子発芽に対する抗菌性検定方法・スライドガラス上に表面キトサン化キチンナノファイバー（NF）混合キトサンシート、対照区としてセルロース膜を置き、胞子懸濁液を滴下した。・湿室条件下に静置し、24時間後の胞子発芽について顕微鏡下で観察した。・100個あたりの発芽胞子を計測し、胞子発芽率を算出した。材料：試験シート病原菌胞子懸濁液滴下セルロース膜（対照区）表面キトサン化キチンナノファイバー：キトサンシート配合割合 0：10 （キトサンシート） 2： 8 5： 5 8： 2 10: 0 （ナノファイバーシート）試験シート日本ナシ黒斑病菌セルロース膜（対照区）キトサン：ＮＦ, 5:5 キトサン：ＮＦ, 10:0 キトサン：ＮＦ, 8:2 キトサン：ＮＦ, 2:8 キトサン：ＮＦ, 0:10 100 μm 各種植物病原菌の胞子発芽率(%) 表面キトサン化キチンナノファイバー：キトサン配合割合供試菌 Alternaria alternate Japanese pear pathotype ニホンナシ黒斑病菌 A. brassicicola アブラナ科植物黒すす病菌 A. brassicae アブラナ科植物黒斑病菌 Bipolaris oryzae イネごま葉枯病菌 B. sorokiana イネ科斑点病菌 Botrytis cinerea 灰色かび病菌 Chalara spp. にんじん黒すす病菌 Colletortichum orbiculare ウリ類炭疽病菌 Corynespora cassiicola トマト褐色輪紋病菌 Fusarium oxysporum f. sp. lycoperisici トマト萎凋病菌 Penicillium sp. カンキツ緑かび病菌、青かび病菌 Pyricularia oryzae イネいもち病菌セルロース膜（対照区） 0：10 キトサンシート 2：8 5：5 8：2 10：0 NFシート 98.5±0.3 a 1.0±0.6 b 0.3±0.3 b 0b 0.5±0.5 b 62.3±8.5 c 92.3±1.7 a 0.3±0.3 b 0b 0b 1.8±1.2 b 0.3±0.3 b 87.0±0.7a 2.0±0.5b 0.5±0.4b 0b 8.3±2.0b 29.0±2.0b 95.0±1.0a 22.3±1.0b 2.3±0.4c 2.7±0.8c 9.3±1.1d 39.0±1.4e 98.0±0.5 a 3.3±0.6 b 3.8±0.6 b 4.5±1.8 b 1.3±0.6 b 16.5±2.3 c 99.8±0.4a 2.8±0.8b 1.0±0.6b 8.0±1.5b 23.0±2.0c 90.5±1.5a 65.8±4.8a 0b 0b 0b 0.5±0.5b 0b 86.3±1.8a 0.8±0.8b 0.3±0.3b 2.8±2.1b 10.0±3.5b 32.8±6.5c 93.0±1.2 a 3.5±1.2 b 6.8±2.8 b 3.0±0.6 b 1.8±0.9 b 31.3±6.2 c 91.7±1.4 a 0b 0b 0b 0b 0b 98.3±0.9a 1.0±0.4b 0.25±0.25b 0b 0b 1.8±1.2b 99.5±0.5a 2.0±1.5b 97.5±0.9b 99.3±0.5b 94.5±1.9b 94.8±1.0b 表中のアルファベットはTukeyの多重比較検定により同菌系の異符号間に5％レベルで有意差があることを示すナノファイバーの利用：金属ナノ粒子の足場としてのキチンナノファイバー AgNO3 キチンナノファイバー紫外線照射還元反応金属ナノ粒子の足場トマト褐色輪紋病菌キチン膜イネ科斑点病菌銀ナノ粒子担持キチンNF キチンNF セルロース膜日本ナシ黒斑病菌 100 μm ナノファイバー処理による病害防除試験（植物の免疫力活性化）方法・植物にキチンあるいはキトサンナノファイバー、蒸留水（対照区）を処理した。・24時間後に各病原菌胞子を接種した。・一定時間後に病徴を観察した。ナノファイバー処理土壌へ混合葉面へ散布ナノファイバートマト萎凋病（菌接種３週間後）水処理（対照区）キチンナノファイバー 0.1% キトサンナノファイバー 0.1% イネいもち病（菌接種1週間後）水処理（対照区）キトサンNF 0.01％キチンNF 0.01％キトサンNF 0.1％キチンNF 0.1％実用化に向けた課題メーカーとの共同研究開発（試作品作製）・被覆資材・養液栽培資材・防除資材・播種・育苗資材・天然性農薬調査抗菌性病害防除効果植物生長ナノファイバーの量産化鳥取大学による大量生産系の構築キチン（パウダー）グレード、処理回数、時間、消費エネルギーを考慮した効率的な製造方法の検討低コスト化関連特許キチンナノファイバーの製造方法 (特許第5186694号) ナノファイバー化したキチン・キトサンによる植物の病害抵抗性誘導技術 (特願2013-227282) お問い合わせ先鳥取大学産学・地域連携推進機構担当コーディネーター山岸大輔ＴＥＬ 0857-31-6094 ＦＡＸ 0857-31-5474 e-mail [email protected]‐u.ac.jp