Controlling the droplet size distributions of oil-in-water Pickering emulsions stabilized by cellulose nanofibers derived from spent coffee grounds

控制由废咖啡渣中提取的纤维素纳米纤维稳定的水包油皮克林乳液的液滴尺寸分布

基本信息

批准号：
22KJ1398
负责人：
金井典子
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

合成界面活性剤を使わずに、環境負荷の少ないセルロースナノファイバー（CNF）を乳化安定剤として用いたピッカリングエマルション（PE）が注目を集めている。本研究では、食品・農業廃棄物由来のTEMPO酸化型CNF（TCNF）で安定化された水中油滴型PEの不安定化機構の解明を目的としている。横浜国立大学で行った、ホップ蔓由来TCNFで安定化されたPEの安定性評価をColloids Surf., A誌に論文発表した。ドデカンとオリーブ油の二種類の油を用いて、乳化後一か月間分離しないPEの調製に必要なCNF濃度の決定と油滴サイズ測定を行った。また、油滴/TCNF分布観察から、ドデカンPE、オリーブPEでは複数の乳化破壊メカニズム（フロキュレーション、オストワルド熟成、合一）が異なる度合いで進行していることが示唆された。2022年1月よりオーストラリアWestern Sydney University（WSU）に滞在し、高分解能核磁気共鳴イメージング（MRI）による緩和・拡散法を使ったPEの乳化破壊メカニズムの解明を行った。医療用に一般に使われるMRIよりも非常に大きい磁場強度（11.7, 14.1 T）を使用することで、数百マイクロメートルの解像度でドデカン・オリーブPEの内部微細構造を撮影し、PE表面付近に凝集/合一した油滴の可視化に成功した。また、PE全体をボクセル単位の緩和時間画像（T1 map、T2 map）および拡散係数画像（ADC map）として再構成することにより、遊離油・乳化層・水層が異なる緩和・拡散特性をもつことを明らかにした。ドデカンPEの乳化層のT1分布は、乳化破壊による微細構造変化との相関が見られたことから、T1 mapがPEの微細構造評価に使用できることを提案した。以上の結果をLangmuir誌に発表し、Supplementary coverに採用された。

使用纤维素纳米纤维（CNF）作为乳液稳定剂且不使用合成表面活性剂对环境影响较小的皮克林乳液（PE）正在引起人们的关注。本研究旨在阐明用源自食品和农业废物的 TEMPO 氧化 CNF (TCNF) 稳定的水包油型 PE 的失稳机制。我们在横滨国立大学的《Colloids Surf., A》上发表了一篇关于用啤酒花衍生的 TCNF 稳定的 PE 稳定性评估的论文。我们使用十二烷和橄榄油这两种油，确定了制备乳化后 1 个月内不分离的 PE 所需的 CNF 浓度，并测量了油滴尺寸。此外，对油滴/TCNF分布的观察表明，十二烷PE和橄榄PE中多种破乳机制（絮凝、奥斯特瓦尔德熟化和聚结）不同程度地进行。 2022年1月起，他在澳大利亚西悉尼大学（WSU）工作，利用高分辨率核磁共振成像（MRI）的弛豫和扩散方法阐明了PE的破乳机制。通过使用远高于医疗用途常用 MRI 的磁场强度（11.7、14.1 T），我们能够以数百微米的分辨率对十二烷-橄榄 PE 的内部微观结构进行成像，并观察PE 表面附近的团聚/成功地观察到聚结的油滴。此外，通过将整个PE重建为基于体素的弛豫时间图像（T1图、T2图）和扩散系数图像（ADC图），我们可以确认游离油、乳液层和水层具有不同的弛豫和揭示了扩散特性。由于发现十二烷PE乳化层的T1分布与乳液失效导致的微观结构变化相关，因此我们提出T1图可以用来评估PE的微观结构。上述结果发表在Langmuir杂志上，并收录在增刊封面中。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

セルロースナノファイバー研究と実用化の最前線、第1編第2章 5節『農業廃棄物からのCNF製造』

纤维素纳米纤维研究与实际应用前沿，第1部分第2章第5节“农业废弃物生产CNF”

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
金井　典子;川村　出
通讯作者：
川村　出

Upcycling of Waste Hop Stems into Cellulose Nanofibers: Isolation and Structural Characterization

DOI：
10.1021/acsagscitech.1c00041
发表时间：
2021-08-16
期刊：
ACS AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY
影响因子：
0
作者：
Kanai, Noriko;Nishimura, Kosuke;Kawamura, Izuru
通讯作者：
Kawamura, Izuru

A volumetric and intra-diffusion study of solutions of AlCl3 in two ionic liquids - [C2TMEDA][Tf2N] and [C4mpyr][Tf2N]

AlCl3 在两种离子液体 - [C2TMEDA][Tf2N] 和 [

DOI：
10.1039/d2cp03304f
发表时间：
2022
期刊：
Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子：
3.3
作者：
Harris Kenneth R.;Kanai Noriko;Price William S.;Torres Allan M.;Willis Scott A.;Rodopoulos Theo;Veder Jean-Pierre;Ruther Thomas
通讯作者：
Ruther Thomas

Using cellulose nanofibers isolated from waste hop stems to stabilize dodecane or olive oil-in-water Pickering emulsions