発酵ナノセルロースの製品開発

NFBC[発酵ナノセルロース] (商品名:Fibnano/ファイブナノ)

2012年から医療・食品・化粧品・特殊紙・樹脂フィラー等、様々な用途への応用が可能な新規材料のNFBC(発酵ナノセルロース)の将来性に着目し、様々な専門企業とのコラボレーションにより製品開発に取り組んでいます。

北海道明日モノ語り -サポインがもたらす未来-

草野作工の新しい取り組みを動画で紹介。

北海道の甜菜から作った新素材

Fibnano[ファイブナノ]は、甜菜やサトウキビ由来の砂糖を原料に日本の伝統技術“発酵”により作られたセルロースナノファイバーです。酢酸菌が砂糖を利用することにより体内でセルロースと合成します。これは東南アジアの伝統的食品として知られるナタデココと同じプロセスです。
北海道農業に欠くことができない甜菜。近年作付け面積が減少していますが新素材の原料として砂糖を利用する事で輪作体系の維持に貢献します。

北海道の4輪作の例図

北海道の4輪作の例

付加価値の創造と新たな展開

Fibnanoは、徐放特性により抗がん剤等のドラッグデリバリー効果が確認(マウス試験)されており医療分野や、増粘剤、乳化安定剤として食品分野等での利用が期待されております。
機能性と安全性を活かして、食品や化粧品、医薬品等の様々な製品の付加価値を高める新素材として利用を目指しております。

食事の風景写真
化粧水のイメージ写真

成果の一部は共同研究実施機関(徳島大学薬学部、北海道大学工学研究院 et al.)が2017年度日本薬学会、日本DDS学会、セルロース学会等で報告しております。

項目 従来品
(医薬用セルロース製剤)
Fibnano
純度 80% 80%<
皮膚パッチ 安全 安全
ラット単回投与 2000mg/kg以上 2000mg/kg以上
突然変異 陰性  陰性

Fibnanoの特徴

均質で緻密な繊維構造
高い分散性
食経験。今後の食料用品・医療用材料への展開。透明樹脂の改質

砂糖からボトムアップで作られるFibnanoは細く長い均質な繊維構造を有し水や有機溶剤に高い分散性を持つ事が特徴です。食品として広く知られるナタデココと同じ発酵法で作られます。

製造方法

北海道の砂糖から細く長い緻密な繊維構造がボトムアップ的に微生物によって合成されます。
経済産業省北海道経済産業局「平成28年度戦略的基盤技術高度化支援事業」成果

原料糖の生産

酢酸菌による培養

発酵ナノセルロース

均質で緻密な繊維構造

FibnanoはCM-NFBC、HE-NFBC、HP-NFBCから構成され、BC(Bacteria Cellulose/ナタデココ)と比べ、細かくて均質な繊維構造を持っています。このため水や有機溶剤に対して高い分散特性を有します。 CM-NFBC, HE-NFBCは親水性、HP-NFBCは水と有機溶剤の両方に分散を有する両親媒性が特徴です。

CM-NFBC

親水性が高く、繊維幅が特に細い
グラフ

有機溶剤への分散特性

H2O MeOH Acetone IPA CH3CN THF DMF AcOEt CHCl3
× × × × × × ×

○:分散性良好 △:分散 ×:凝集

HE-NFBC

水に高い分散性を持つ
グラフ

有機溶剤への分散特性

H2O MeOH Acetone IPA CH3CN THF DMF AcOEt CHCl3
× × × × × ×

○:分散性良好 △:分散 ×:凝集

HP-NFBC

水と有機溶剤の両方に高い分散性を示す両親媒性
グラフ

有機溶剤への分散特性

H2O MeOH Acetone IPA CH3CN THF DMF AcOEt CHCl3
×

○:分散性良好 △:分散 ×:凝集

BC(Bacteria Cellulose/ナタデココ)

BCの画像
グラフ

高い分散性(親水性タイプ、両親媒性タイプ)

メタノールやイソプロピルアルコール等の極性有機溶剤に高い分散性を示します。透明樹脂の溶媒混合においても均質な分散性から高い透明性を維持できており、強度も約15%向上させることが可能です。
水系、有機溶剤に高い分散性を持つFibnanoは物理化学的にトップダウンで作られるセルロースナノファイバー(CNF)と比べ非常に高い均質性を有します。

機械処理CNF

CNFの画像

太い繊維混入による沈殿

Fibnano

Fibnanoの画像

細かく綿密な繊維構造による高分散性

食経験(今後の食品・医療用材料への展開)

Fibnanoはナタデココと同じ食物繊維

ナタデココ

東南アジア発祥のナタデココ。酢酸菌がココナッツミルクから合成したセルロースは食物繊維として健康食品やデザートとして利用されています。Fibnanoも酢酸菌発酵により合成されたセルロースでナタデココと同じです。

Fibnanoの画像

ナタデココは複数の繊維が幾重にも絡み合い形を作るのに対し、Fibnanoは特許製法により単一のセルロースミクロフィブリルからなるゾル様で非常に滑らかな食感が特徴です。

透明樹脂の改質

透明性を確保しながら PMMAの強度アップ

THF(テトラヒドロフラン)にPMMA樹脂を溶融しTHFに分散させたHP-NFBCとの混合液から作製したキャストフィルムは透明性を維持する事が確認されております。強度も引張り試験において通常のPMMAシートに比べ約15%向上致します。
※PMMA:ポリメタクリル酸メチル樹脂(Polymethyl methacrylate)

PMMAの画像

HPNFBC1.0%

CMNFBC1.0%

HPNFBC5.0%

パンフレットデータについて

FibnanoについてのパンフレットPDFデータです。
パンフレット表
パンフレット裏