客觀日本

東京大學利用果蔬皮核開發出高強度新材料,可製作家俱和小物品

2021年07月12日 化學材料

東京大學的酒井雄也副教授等人組成的研究團隊利用蔬菜和水果開發出了強度約爲混凝土4倍的材料,該方法可以有效利用原本就不適合食用的果蔬皮核及種等。透過將其製成粉末並加熱加壓模製,可以根據用途製作不同顏色、形狀和重量的材料。該研究團隊目標是在2年後將這種材料用於製造家俱及小物品的商業化。

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將皮(照片上部)製成粉末(照片中部)後硬化木材(照片下部)。左起依次爲高麗菜、柑橘和洋蔥(圖片由東京大學酒井副教授提供)

在食品的製造和加工中,果蔬皮等不適合食用的「不可食用部分」會被廢棄。日本每年產生的食品廢棄物將近2000萬噸,大部分是不可食用部分。這些食品廢棄物大多被重新用作飼料或肥料,但存在價格低、難以提高收益等課題。

研究團隊將胡蘿蔔和柑橘的皮等製成粉末狀並透過加壓加熱使其模製。以1.5釐米見方、約2毫米厚的胡蘿蔔皮爲例,在約4萬9000個大氣壓力和40攝氏度的溫度條件下,1分鐘左右即可製成新材料,而且保留了食品本身的顏色和香味。

硬化後的彎曲強度最大爲18兆帕(兆帕爲100萬帕,帕是壓力單位),這相當於混凝土強度的4倍左右,與同等厚度的石膏板基本相同。能獲得如此高強度的機制目前正在解析中,酒井副教授表示:「可能是蔬菜和水果的食物纖維及糖類發揮了加固及粘合的作用」。

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研究團隊利用洋蔥和橙子等約20種蔬菜和水果製作了新材料。目前已經試製出手掌大小的尺寸。果蔬的成分因作物的種類而異,因此實施足夠強度的最佳溫度和壓力也各不相同。高麗菜與白菜混合的話強度會升高,食品的組合方式不同,製作出來的材料的特性也不同。

爲了保持產品品質的穩定,需要按食材進行分類。因此,預計使用食品工廠已經完成分類的廢棄物。

新材料可以附帶顏色和香味,還便於根據用途製作不同的形狀和重量。使用後,透過粉碎並重新加壓加熱的話還能重複利用。

製作出來的材料還可以食用。研究團隊中已經試喫過100多次的聯合研究員町田紘太表示:「利用牛蒡皮製作的材料香味非常濃,芒果皮則酸中帶甜。胡蘿蔔也推薦食用」。此外還可以添加調味料,在保持強度的同時強化香味。

目前已經收到一些企業的諮詢,表示「想將其作爲家俱、小物品和雜貨材料使用」。目前的課題在於耐水性。材料製成後經過約半年仍沒有腐爛,酒井副教授認爲:「如果是短期用途,無需進行防腐處理」,但長期使用的話需要實施耐水處理。今後計劃將其用作舉辦活動時臨時搭建所學建築材料,對環境幾乎不造成任何影響。

日文:北川舞、《日經產業新聞》 ,2021/06/30
中文:JST客觀日本編輯部