Biodegradability of blend hydrogels based on carboxymethyl cellulose and carboxymethyl starch

カルボキシメチルセルロースとカルボキシメチルデンプンからなるブレンドゲルの生分解性

廣木 章博; Hong, P. T. T.*; 長澤 尚胤; 玉田 正男

Hiroki, Akihiro; Hong, P. T. T.*; Nagasawa, Naotsugu; Tamada, Masao

土壌改良材の開発を目指し、多糖類を原料とした高吸水性材料(ゲル)の生分解性制御に関する研究を行った。カルボキシメチルセルロース(CMC)とカルボキシメチルデンプン(CMS)と水をよく混練りすることで、40wt%のペースト状サンプルを調製した。ペースト状サンプルに所定線量の線照射を行いCMC/CMSブレンドゲルを得た。ブレンドゲルのゲル分率は、照射線量の増加に伴い増加し、わずか10kGyでほぼ一定となった。10kGyのブレンドゲルを比較すると、組成により膨潤度は30250の範囲となり、CMCのブレンド比が高いほど低下することがわかった。膨潤度がほぼ同じゲル(組成比が異なる5種類)を選択し、微生物酸化分解測定装置により土壌中でのゲルの生分解性を調べた結果、CMSの比率が高いブレンドゲルほど、分解に伴い生成する二酸化炭素の量が増加することがわかった。最も分解したゲルでは、30日で分解率10%に達した。したがって、CMCとCMSのブレンド比を調節することで、生分解性を制御した高吸水性ゲルを作製することができた。

Properties such as a degree of swelling (Sw) and biodegradability of blend hydrogels based on carboxymethyl cellulose (CMC) and carboxymethyl starch (CMS) were investigated. The irradiations of 40wt% of CMC/CMS aqueous solution (blend ratio of CMC/CMS: 100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100) were carried out using Co -ray source to obtain the blend hydrogels. The gel fraction of CMC/CMS blend hydrogels increased sharply up to 10 kGy and reached a constant value at 30 kGy. Increase in the ratio of CMC increased the gel fraction of blend hydrogel. These hydrogels reached the equilibrium swelling state from initial dried gel in about 2 hours. The blend hydrogels with the maximum Sw of about 800 were obtained at 2 kGy. The Sw decreased significantly with increasing the dose, and leveled off in the range of 20-40 kGy. As a result of the biodegradability test in soil, the discharge of carbon oxide generated by the biodegradation of the blend hydrogels (the Sw of about 100) gradually increased with increasing the ratio of CMS, resulting in the decomposition ratio in the range of 5 to 20% at 30 days. Therefore, the biodegradability of the blend hydrogels was controlled by adjusting the composition of the CMC/CMS and irradiation doses.