化学物質過敏症患者によるシックハウス診断

コラム


こちらでは日頃気になっていることを書いていこうと思っています。用語集と重なる話題も出てくるかもしれませんがご了承ください。

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NEW407.エステルとはなにか。(2019/05/16)

 エステルは香料や可塑剤など様々な用途があります。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 エステルとは酸とアルコールとから水がとれてできる化合物の総称です。炭酸、リン酸、硝酸、硫酸、ホウ酸、スルホン酸などとアルコールから得られるエステルはそれぞれ、炭酸エステル、リン酸エステル、硝酸エステル、硫酸エステル、ホウ酸エステル、スルホン酸エステルと呼ばれます。中性洗剤として利用される硫酸ドデシルナトリウムは硫酸エステル、ダイナマイトのニトログリセリンは硝酸エステルの例です。

 単にエステルと言えば、カルボン酸とアルコールの脱水縮合により得られる、次のような部分構造をもつ化合物(カルボン酸エステル)をさすことが一般的です。

   Ester
     カルボン酸エステルの構造

 エステルは溶剤(ノンアセトンタイプの除光液の主成分は酢酸エチル)やプラスチックとして用いられるため、身近な存在になっています。ポリエステル繊維やペットボトルのPET(ポリエチレンテレフタラート;テレフタル酸とエチレングリコールがエステル結合で重合したもの)はポリエステルの一種です。天然由来のエステルも多く知られていて、ミツバチが作る蜜蝋やクジラから取れるロウはエステルが主成分で、ろうそくやワックス、潤滑油などに利用されています。アルコール部分がグリセリンであるエステルは油脂と呼ばれ、脂肪はこれにあたります。

 低分子量のエステルは芳香のある化合物であることが多く、植物の精油中に含まれているものもあります。人工果実エッセンスとしてもエステルが使われていて、例えば酢酸イソアミル、酢酸ベンジル、イソ吉草酸イソアミルはそれぞれバナナ、ジャスミン、リンゴ様の芳香があります。低分子のカルボン酸エステルのうち、酢酸エチルは有機溶剤として溶媒、塗料、接着剤など幅広く使用されます。

 工業上での用途をもつエステルとしては、油脂のほかに香料として食品、化粧品、せっけんなどに添加されているエステル、さらにはポリエステル繊維、ポリエステル樹脂があります。このほかに合成樹脂の原料となる酢酸ビニル、メタクリル酸メチルなどの単量体、可塑剤となるフタル酸エステル、溶剤として使われる酢酸エチル、酢酸アミルなどの低級エステルをあげることができます。


NEW406.可塑剤とはなにか。(2019/05/09)

 プラスチックには多くの場合、可塑剤が使われています。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 一般に熱可塑性樹脂はガラス転移点温度を持っています。この温度以下では分子配列が秩序だった結晶性を示し、この温度から融点までの温度帯では分子配列はアモルファス状態になっています。アモルファス状態の熱可塑性樹脂は柔軟性があり、光の透過性が高かったり樹脂の特性として有用な場合が多いです。一方、結晶性の樹脂は不透明であったり、低温で結晶化が進行すると衝撃や外力に対して脆い性質があり、樹脂を利用する上で欠点とされる特性を示すことが多くなります。

 可塑剤とは、ある材料に柔軟性を与えたり、加工をしやすくするために添加する物質のことです。可塑剤は、ポリマー分子間に浸透してポリマーの分子間力を弱め、それぞれの分子鎖を動きやすくすることによって、ポリマーのガラス転移点を低下させ、ポリマーに柔軟性を与えます。特に、ポリ塩化ビニルは可塑剤の添加量によって自由に柔軟性をコントロールでき、多くの用途に適用させることができます。

 可塑剤は主に、酸とアルコールから合成されるエステル化合物です。酸としてはフタル酸、イソフタル酸、ト リメリット酸、アジピン酸、リン酸などがあり、アルコールはオクタノール、ブタノール、ノナノール、高級混合アルコールなどを使います。これらの特性を活かした組み合わせで、多くの種類の可塑剤が作り出され、使う種類を選ぶことで耐久性、耐熱・耐寒性、絶縁性など目的に合った塩ビ製品を作り出すことが可能です。

主に使われているものとして下記のようなものがあります。

フタル酸エステル
 無水フタル酸とアルコールのエステル。性能バランスが良い汎用の可塑剤で、広範囲の軟質ポリ塩化ビニル製品及びゴム製品に使用される。
アジピン酸エステル
 アジピン酸とアルコールのエステル。低温柔軟性と耐熱性を持たせる可塑剤で、食品用ラップフィルム等に使用される。
トリメリット酸エステル
 トリメリット酸とアルコールのエステル。耐熱・耐候性に優れた低揮発性の可塑剤で、耐熱電線被覆や自動車用合成皮革等に使用される。
ポリエステル
 カルボン酸とグリコールから成る低分子ポリエステル。低揮発性・耐油性の可塑剤で、機器内配線用電線被覆やガスケット等に使用される。原料の種類及び重合度により性能が異なり、品種は多岐にわたる。
リン酸エステル
 難燃性を持たせる可塑剤で、ゴム製品にも使用される。
クエン酸エステル
 低毒性が特徴の可塑剤。ポリ塩化ビニリデンの食品用ラップフィルムに使用される。軟質ポリ塩化ビニル玩具へも使用が拡大している。
エポキシ化植物油
 耐熱性を持たせる可塑剤として、食品用ラップフィルム等に使用される。樹脂の熱安定剤としても優れている。


 可塑剤には樹脂とよくなじみ(相溶性)、最少量で必要な軟らかさを実現でき(可塑化効率)、空気中に揮散しにくく(低揮発性)水へ溶け出したり他素材に移行しない(低移行性)などの性能が要求されます。使用する製品に要求される性能に合わせて可塑剤が選択されています。


NEW405.メラミンスポンジについて。(2019/04/25)

 メラミンスポンジは水だけで汚れを落とします。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 メラミンスポンジ(メラミンフォーム)はたわしやスチールウールの様に食器・調理器などの汚れ落としに利用されます。研磨剤の効果があるために洗剤を使用しなくても比較的硬い汚れを落とすことが可能で、従来のスポンジで落とすことの出来なかった茶碗やマグカップに付着した茶渋などを落とすのに適しています。 欠点としては、プラスチックなど洗浄対象によっては傷を付けてしまうことがあります。

 メラミン樹脂とは、アミノ樹脂に属する熱硬化性樹脂でメラミンとホルムアルデヒドとの重縮合により製造される合成樹脂の一種です。メラミン–ホルムアルデヒド樹脂とも呼ばれています。

   Melamine_resin
        メラミン樹脂の構造

 メラミン樹脂はメラミンとホルムアルデヒドとから直接製品とするのではなく、両者をアルカリ条件下で縮合させたメチロールメラミンを加工品原料としています。メチロールメラミンは加熱すると重縮合を起こし、網目状に架橋することで熱硬化樹脂になります。非常に硬く、表面硬度が優れるのが特長です。

 メラミンスポンジ(メラミンフォーム)は、メラミン樹脂の元であるホルムアルデヒド –とメラミンに加え、亜硫酸水素ナトリウムの共重合によって作り出される発泡体です。メラミン樹脂はその特性が発泡体になることで、網の目のように非常に細かくなり、研磨材として使用ができるようになります。

 基本的には洗剤を使用せず水に濡らすことで汚れを削り落とすという使用方法になり、主に頑固な油汚れや水回りの使用に限定されます。そのため表面をコーティング加工や塗装されたものに使用するとコーティング素材や塗装を削り取ってしまうため、使用に関しては注意が必要になります。

 メラミンスポンジ(メラミンフォーム)は各社から製品が発売されていますがが、取り扱い説明書に必ず使用していいものと使用してはいけないものが明記されています。また、油汚れや水垢を落とす目的で使用する場合にもくもり止め加工や表面加工がされていない鏡やタイル、ステンレス、プラスチックに限定され、光沢や塗装、コーティングされているものは傷が付くので使用は控えるべきです。


404.ポリ塩化ビニリデンについて。(2019/04/18)

 食品用ラップとして使われる樹脂にポリ塩化ビニリデンがあります。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 ポリ塩化ビニリデンは PVDC の記号で表記される熱可塑性のプラスチックです。単独重合体は結晶性で安定性が悪いので、塩化ビニルなどと共重合させた塩化ビニリデン樹脂として使用します。 一般に塩化ビニル、アクリル酸エステル、アクロニトリルなどと共重合体として使用され、これらのうち塩化ビニリデンを50%以上含むものをポリ塩化ビニリデンと呼んでいます。

      polyvinylidene chloride
        ポリ塩化ビニリデンの構造

 ポリ塩化ビニリデンは酸やアルカリ等への耐薬品性に優れ、ガスバリア性(酸素と水蒸気(水分)の両方を非常に通しにくい)にも優れた無色透明の弾性のあるプラスチックです。耐熱温度は 130~150℃になります。食品用途のポリ塩化ビニリデンフィルムは、主に塩化ビニリデン 70~90%、塩化ビニル10~30%の共重合体です。

 ポリ塩化ビニリデンから、ラップや包装フィルム、繊維を作るときは、成形性及び製品の性質を改善する目的で、可塑剤(柔軟剤)や安定剤のような添加剤を加えます。この原料を加熱溶融して、フィルムや繊維の形状に成形して製品が作られます。

 ポリ塩化ビニリデン製ラップフィルムを油脂性食品に使用する時は、可塑剤の移行を抑えるため、食品と直接接触しないようにし、電子レンジ加熱は避けるようにしましょう。また、焼却時に塩素ガスを発生しダイオキシン を生成する可能性があるので廃棄するときは必ず不燃ごみに分別して廃棄する必要があります。(居住する地域により、取り扱いに違いがあります。)


403.パラチノースについて。(2019/02/28)

 近年、甘味料としてパラチノースが使われるようになりました。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 パラチノースは砂糖由来の糖質で、蜂蜜に微量に含まれ、ブドウ糖と果糖から成る天然の二糖類として知られています。物質名はイソマルツロースであり、パラチノースという名称はこの甘味料が発明されたドイツの地名プファルツ(Pfalz)の英語名Palatinateにちなんだものです。

      Isomaltulose
        イソマルツロースの構造

 パラチノースは、スクロース(ショ糖)に転移酵素を作用させて結合の仕方を変えた、グルコースおよびフルクトースからなる二糖の一種です。天然では蜂蜜に微量に含まれていますが、量が少なく、一般に利用されるのは、工業的に砂糖から合成されたものです。

 砂糖の 42%の甘味で、菓子製造原料に用いられます。日本では1985年より甘味料として用いられ、様々な製品に用いられています。抗齲蝕性があり、1986年には「虫歯にならない天然の糖」のキャッチフレーズを売りにした歯磨きガムが発売されました。

 砂糖と同様、体内で完全に消化されるため 4kcal/gの質量あたり生理的熱量を持っていますが、ゆっくりと分解される性質から、血糖値が急激には上がりません。そのため、インスリンの急激な放出や、血糖値の急落を抑えられ、持続性のあるエネルギー供給ができます。 特に糖尿病患者用の食事に砂糖の代わりに用いられています。

 また、インスリン値が低いためエネルギー源として脂質の使用を阻害しません。そのため、砂糖と比較してエネルギーとして使用される脂肪の量を増加させ、代謝を促進させることが知られています。


402.固形の塩素系薬剤について。(2019/02/21)

 塩素系の薬剤に固形のものがあります。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 次亜塩素酸や次亜塩素酸ナトリウムは水溶液の状態で使用されますが、固形の状態で保存、使用される物質もあります。主として次亜塩素酸カルシウム(散剤、顆粒、錠剤)、塩素化イソシアヌル酸(顆粒、錠剤)などがあり、その使用方法は種類によってそれぞれ異なります。しかし、どの塩素系薬剤を使用しても、水中で次亜塩素酸が生じ、その殺菌効果によって消毒が行なわれます。

・次亜塩素酸カルシウム
化学式 Ca(ClO)2 。無色粉末。水に易溶。市販品は通常 50%程度の次亜塩素酸カルシウムを含み、不純物として過塩素酸カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水分などが含まれる。
さらし粉の主要成分で、酸化剤、漂白剤、砂糖の精製、脱臭剤、殺菌剤などに使われる。
また、これを固形化したものはプールの消毒によく用いられる。

塩素化イソシアヌル酸としては主にトリクロロイソシアヌル酸とジクロロイソシアヌル酸塩が使われています。

・トリクロロイソシアヌル酸
トリクロロイソシアヌル酸は、主に塩素化剤、殺菌剤、脱臭剤、殺菌剤、ウールの縮毛防止剤などの用途に使われる白色結晶性粉末で、強い塩素臭を持つ。
分子式は C3Cl3N3O3 で、ナトリウム塩として用いられることもある。
有機合成化学での有機塩素化合物合成の際の塩素化剤、プールの殺菌剤、脱臭剤、家庭用クリーナー(殺菌剤)、ウールの縮毛防止剤、工業用防臭剤など。

      trichloroisocyanuric acid
      トリクロロイソシアヌル酸の構造

・ジクロロイソシアヌル酸塩
ジクロロイソシアヌル酸は常圧下で融点は225 ℃。常温常圧で無色の固体で、密度は2.2 (g/cm3)である。
また、ジクロロイソシアヌル酸はナトリウムと塩を作る他、その2水和物もナトリウムと塩を作る。
ジクロロイソシアヌル酸は、シアヌル酸を塩素化することによって作られる。
ジクロロイソシアヌル酸の分子式はC3HCl2N3O3、分子量は197.96である。

      Dichloroisocyanuric acid
      ジクロロイソシアヌル酸塩の構造


401.次亜塩素酸ナトリウムについて。(2019/02/14)

 次亜塩素酸ナトリウムは塩素系の漂白剤としては最も身近なものです。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 次亜塩素酸ナトリウムは次亜塩素酸のナトリウム塩です。化学式は NaClO で、次亜塩素酸ソーダとも呼ばれます。希釈された水溶液はアンチホルミンとも呼ばれています。水溶液はアルカリ性を示します。酸化作用、漂白作用、殺菌作用を持ち、不安定で分解しやすい性質があります。

 水酸化ナトリウムの水溶液に塩素を通じて得られます。不安定なため、通常は水溶液として貯蔵、使用されます。水溶液は安定で長期保存が可能ですが、時間と共に自然分解し酸素を放って塩化ナトリウム水溶液(食塩水)に変化していきます。

 上水道やプールの殺菌に使用されています。家庭用に販売されている液体の塩素系漂白剤や、殺菌剤(洗濯用、キッチン用、ほ乳ビンの殺菌用など)などに使用されており、製品によっては少量の界面活性剤(中性洗剤の主成分)やアルカリ剤などが加えられています。

 酸化作用により金属類、繊維類のほとんどが腐食されるので、有効塩素濃度を保持するためには使用濃度に調整した後、容器や清拭に用いる繊維の材質、放置時間などに充分注意する必要があリます。

 家庭用の製品の「混ぜるな危険」などの注意書きにもあるように、漂白剤や殺菌剤といった次亜塩素酸ナトリウム水溶液を塩酸などの強酸性物質(トイレ用の洗剤など)と混合すると、黄緑色の有毒な塩素ガスが発生します。浴室で洗剤をまぜたことによる死亡事故も起きているので取り扱いには注意が必要です。また、塩酸ほどではないものの、食酢やクエン酸、炭酸を多く含む物質をかける事も危険です。いずれにせよ換気を良くし、使用量を最小限にとどめる事が重要です。



400.次亜塩素酸について。(2019/02/07)

 近年、次亜塩素酸が使われるようになってきました。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 次亜塩素酸は塩素のオキソ酸の1つで、塩素の酸化数は+1です。組成式では HClO と表されますが、水素原子と塩素原子が酸素原子に結合した構造 H-O-Cl を持っています。きわめて弱い一塩基酸で、最高濃度は約25%、水溶液としてのみ存在します。

    Hypochlorous acid
        次亜塩素酸の構造

 次亜塩素酸やその塩の水溶液は、カルキ臭と呼ばれるプールの消毒槽のようなにおいを持っています。次亜塩素酸は非常に不安定な物質で、水溶液中で徐々に分解します。次亜塩素酸および次亜塩素酸の塩類は酸化剤、漂白剤、外用殺菌剤、消毒剤として利用されます。 家庭用としてはカルシウム塩やナトリウム塩の形で使われることが一般的でした。カルシウム塩はさらし粉として知られ、ナトリウム塩は市販の漂白剤やカビ取り剤に使用されています。

 次亜塩素酸はその塩とは異なり単離することができないため、水溶液である次亜塩素酸水の形で使用されます。次亜塩素酸水は、塩酸または塩化ナトリウム水溶液を電気分解することにより得られ、強酸性次亜塩素酸水、弱酸性次亜塩素酸水、および微酸性次亜塩素酸水があります。次亜塩素酸水はその製造方法から一般的に電解水と呼ばれていますが、食品添加物の指定を受けた際に、次亜塩素酸水として命名された経緯があります。そのため、食品添加物として扱う際には次亜塩素酸水の名称になります。

 次亜塩素酸水の有効成分は水溶液中の次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンです。消毒対象によって異なりますが、「次亜塩素酸」は次亜塩素酸イオンに比べて殺菌力が数倍~数十倍と高い傾向にあリます。水溶液のpHによって二者の存在比が変化し、それに伴って消毒効果も変化します。

 次亜塩素酸水には、殺菌基盤となる次亜塩素酸の他、過酸化水素(H2O2)やヒドロキシラジカル(•OH)が存在します。次亜塩素酸水の広範な殺菌力の作用機序は、これらが細胞膜やタンパク質、核酸に多面的に作用して酸化的に損傷を与えることであると考えられています。有効塩素濃度が規定未満の場合、殺菌効果が不十分となるため、使用前には必ず有効塩素濃度を確認することが重要です。また、タンパク質や油分など有機物が混在する場合、次亜塩素酸が消費され、目的の殺菌効果が得られないため、あらかじめ十分に有機物汚れを落とす必要があります。



399.ジメチルエーテルについて。(2019/01/31)

 ジメチルエーテル(DME)は LPG と並んでスプレー缶によく使われています。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 ジメチルエーテルはメチルアルコールを硫酸と熱して得られるエーテルです。無色の芳香のある気体で、引火しやすい性質があります。化学式 CH3OCH3 で、スプレー用噴射剤や冷却材として使用されます。

    Dimethylether
      ジメチルエーテルの構造

 液化石油ガス(LPG)によく似た性質をもち、代替燃料としても利用されます。炭素同士の結合を持たないので、燃焼時にススが発生せず、また、硫黄分を含まないので、SOXの発生もありません。水素が多く熱量当りのCO2の発生が少なく、NOXの発生も少ないため、環境負荷が小さい「次世代のクリ-ンエネルギー」として期待されています。中国などを中心として、LPG代替の民生用都市ガス原料(プロパンに20%配合)や自動車用・産業用燃料の実用化が進んでいます。

 LPGより引火性が低いことから、ドライヤー使用時など引火しやすい環境で使うエアロゾルスプレーの溶剤兼噴射剤に使われます。ほぼ無臭のものが多いフロン類と違い、やや臭いがありますが、あまり気にならない範囲であり、オゾン層への影響もわずかなので、エアダスターなどにも使用されます。

 毒性に関しては、麻酔性があり、ヒトが154.24g/m3の濃度で30分間吸入すると軽度の麻酔状態になることが知られています。また、液化DMEに気化熱が奪われることで、低温による火傷を受ける可能性があり、目に入ると失明の恐れもあるため、取り扱いには保護眼鏡や保護具の着用が必要です。

 スプレー噴射剤として利用されますが、屋内で多量に使用すると事故の原因になります。2018年12月16日には屋内で100本以上のスプレー缶を噴射したために家屋倒壊を引き起こすほどの爆発事故が札幌市内で発生しました(札幌不動産仲介店舗ガス爆発事故)。



398.スプレー缶の噴射剤について。(2019/01/24)

 スプレー缶には噴射剤が使われています。どのような物質が使われているのか簡単にまとめてみましょう。

 スプレーは、高圧の空気などのガスや機械的な運動(指やピエゾ素子など)用いて液体を霧、泡などの状態で噴霧する装置のことです。スプレー缶は缶内の高圧ガスを利用して液体を噴霧しています。

 密封された容器の中に内容液と噴射剤(液化ガスまたは圧縮ガス)が圧力のかかった状態で入っています。噴射ボタンを押すと、内容液と噴射剤の混合物が、噴霧口から一気に放出され、減圧による噴射剤の急激な膨張によって内容液が非常に細かい霧や泡になるのが特長です。

 ガスとして、以前は不燃性で扱いやすいガスとしてフロンが広く用いられていましたが、1980年代にオゾン層破壊の問題から世界的議論を経て、日本でも高圧ガス保安法が改正され、フロンが使用禁止になりました。家庭用ではLPGやDMEといった可燃性の液化石油ガスが解禁され、現在の主流ガスとなっています。

液化石油ガス(LPG)
エアゾール噴射剤としてはブタン、プロパンの混合物で使用されている。
日本で消費されるエアゾール用噴射剤の70%を占めている。

ジメチルエーテル(DME)
水との相溶性に優れ、非常に大きい溶解力を持っている。
水に対するジメチルエーテルの溶解度は約35wt%です。

HFO-1234zE
2010年より使用が開始されており今後、エアゾール用噴射剤として期待されている。
燃えにくく海外では不燃性ガス扱いとなっている。

 充填ガスの種類に関わらず、本質は高圧ガス容器であり、室温を越える高温(目安として40℃以上)が長時間続くとガスの膨張により破裂する可能性があります。そのため夏場で直射日光が当たり続ける場所や、炎天下での自動車車内、加熱調理器具や暖房器具の近くに置くのは危険です。また、可燃性ガス製品についてはガスの室内残留濃度に注意を払わないと、換気のための換気扇や扇風機などのモーター火花により引火、爆発するため非常に危険です。



397.シュウ酸とは何か。(2018/11/29)

 シュウ酸はアクの成分の一つです。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 シュウ酸は構造式 HOOC–COOH 、示性式 (COOH)2 で表される、もっとも単純なジカルボン酸です。有機酸のうちでは強酸で、水、エチルアルコールに溶けます。還元性があるため、滴定によく使われます。また、染料原料や漂白剤としても用いられます。

    oxalic acid
        シュウ酸の構造

 いわゆるアクの成分で、塩類の形で非常に広く植物類の中に含まれています。植物によりシュウ酸の含量の多少があり、とくに多いものとしては、野菜のなかではタケノコ、ホウレンソウ、ルバーブなどがあげられます。これらは多いときには約1%程度の含量となることもあります。シュウ酸は水に溶けやすいので、ゆでるなどの操作で半分くらいのシュウ酸はゆで汁に溶け出ます。

 タデ科(他にギシギシ、イタドリなど)、カタバミ科、アカザ科(アカザ、ホウレンソウなど)の植物には水溶性シュウ酸塩(シュウ酸水素ナトリウムなど)が、サトイモ科(サトイモ、ザゼンソウ、マムシグサなど)には不溶性シュウ酸塩(シュウ酸カルシウムなど)が含まれています。とろろが肌に付くと痒みを生じるのは、シュウ酸カルシウムの針状結晶が肌に刺さって刺激を受ける為です。

 栄養的には、シュウ酸はカルシウムや鉄と結合し、カルシウムや鉄の吸収に対し阻害的に働くともみられますが、通常は、それほど吸収を妨害しません。また、多量のシュウ酸は結石(腎臓)などの原因となりますが、普通食べられる量ではまったく影響のないことがわかっています。



396.シリコーン樹脂加工について。(2018/11/22)

 フッ素加工と並んでシリコーン樹脂加工が使われます。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 シリコーン樹脂は主鎖がシロキサン結合から成る重合体の総称で、ケイ素樹脂とも呼ばれます。 200℃以下では変化しない熱安定性があるうえ、被覆力があって水をはじく性質をもっており、また電気の絶縁性もあります。そのため、耐熱性ゴム、防水加工剤として、また高温や水中で利用するモータなどの絶縁に使うこともあります。

 主骨格であるシロキサン結合 (Si-O-Si) は、一般に有機物の骨格を形成している炭素-炭素結合に対し、結合エネルギー、原子間距離、結合角がいずれも大きく、分子全体は螺旋構造をとっています。これらの特性によって、通常の有機物には見られない様々な特長を備えています。
下図はシリコーン樹脂の構造の1例です。

    silicone
        シリコーン樹脂の構造

 主骨格の結合が強いことが、最も基本的な特長である耐熱性を発揮し、200 ℃を超える高温に耐えられます。さらに高温では次第に変性(酸素による脱水重合で高分子化)や分解(環状シロキサンの生成による低分子化)するものの、その速度は緩やかで、燃焼や爆発を伴いません。また、分解生成物は主にシリカと水(水蒸気)で、危険性が低いです。

 テフロンに比べると耐熱性や耐久性がやや劣りますが、比較的安価に製造できます。そのため、焦げ付かないタイプのアルミホイルやクッキングシートなど、使い捨てされる製品によく使われます。

 クッキングシートは紙を使った製品で、表面に滑らかな光沢があり半透明で、食材が張り付きにくいことを除けば、薄手の普通紙に似ていますが、たいていはロール状になっています。この紙は表面にシリコーンないしテフロンがコーティングしてあり、水に溶けることがありません。また耐熱性は 250℃程度で、直接火に触れなければ焦げたり燃えたりはしません。

 用途としてはオーブン天板の上に敷いて、その上に食材を置いたりする他、電子レンジでの調理に利用したり、鍋やフライパンの上に敷いて、その上で食材を調理することが可能です。食用油を使用しないでも、それら調理器具に食材が焦げ付くことを防止することができます。また、水蒸気は通しながら水を通さないため、食品から水蒸気として出た水分が再び食品に戻り、表面をふやかせてしまうことを防止することが可能です。



395.フッ素加工について。(2018/11/15)

 フライパン等はフッ素加工されているものが主流です。フッ素加工について簡単にまとめてみましょう。

 フッ素加工とはフッ素樹脂でフライパンや鍋の内側、ガスレンジ、炊飯器の内釜などをコーティングする加工のことです。フッ素樹脂は耐熱性・耐薬品性・難燃性・非粘着性にすぐれ、食材が焦げついたり、汚れがこびりついたりしにくいことから、調理器具のコーティングに多用されます。

 一般にはテフロン加工と呼ばれることもありますが、テフロン加工はデュポン社の商標であり、フッ素加工の1種類にしか過ぎません。テフロン加工以外にも、「ダイヤモンドコート」「マーブルコート」「ノンスティック効果」も、フッ素加工に含まれます。

 テフロンは正式にはポリテトラフルオロエチレン (PTFE)のことです。テトラフルオロエチレンの重合体で、フッ素原子と炭素原子のみからなるフッ素樹脂の一種です。化学的に安定で耐熱性、耐薬品性に優れています。

    PTFE
        テフロンの構造

 現在では日用品、特にフライパンなどの調理器具の表面のコート塗装などに多く使用されています。食品、調味料による侵食に強く、また摩擦が小さいことから食品の焦げ付きを防ぐ役割を担っています。強火による加熱や食材などを入れて放置することによって劣化や剥離が起こることがあるので注意が必要です。

 ポリテトラフルオロエチレン自体は化学的に不活性であり毒性はありません。しかし、約260°Cに達すると劣化し始め、約350°C以上になると分解します。このとき生成する物質は人間に対してはインフルエンザのような症状(ポリマーガス熱)を引き起こす可能性が報告されています。

 フッ素加工した調理器具を使用すること考えた場合、調理用の油脂・油・バターは約200°Cで焦げ始め、煙を生じます。また、肉類は通常 200~230°Cで焦げるため、260℃を超えるような高温にしてしまうことはありません。しかし、もし空のままで加熱しているのに気づかなかった場合、ポリテトラフルオロエチレンが劣化し始める温度以上に調理器具が加熱される可能性があります。いずれにせよ高温で調理する場合は、鉄もしくはステンレスの器具を用いるのが良いでしょう。



394.ステンレスについて。(2018/11/8)

 ステンレスは錆びにくいことで知られています。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 ステンレス鋼とは、クロム、またはクロムとニッケルを含む、錆びにくい合金鋼のことです。従来日本では「不銹鋼」という名で呼ばれていましたが、最近では「ステンレス鋼」にほぼ統一されま した。

 鉄にクロムを添加していくとだんだんと錆びにくくなっていきます。10.5%以上のクロムを添加し非常に錆びにくくなったものをステンレス鋼といいます。ステンレス鋼は耐食性以外にも 耐熱性・加工性・強度など優れた特性を備えています。ISO規格では、炭素含有量 1.2 %以下、クロム含有量 10.5 % 以上の鋼と定義されています。

 鉄にクロムを添加するとクロムが酸素と結合して鋼の表面に薄い保護皮膜 (不動態皮膜)を生成します。この不動態皮膜が錆びの進行を防ぎます。またこの不動態皮膜は100万分の3mm程度のごく薄いものですが、大変強靭で、一度こわれても、周囲に酸素があれば自動的に再生する機能をもっています。

 主原料がクロムとニッケルという合金組成的な面からは、主にクロム系とクロム・ニッケル系に二分されます。金属組成的にはマルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系の三系統に分かれます。

マルテンサイト系ステンレス
鉄に 13%のクロムを合金化したもので炭素量が多いもの。(13クロム系のステンレス)
焼入れにより硬化するので、成分と熱処理条件を選ぶことにより広範囲の性質が得られる。

フェライト系ステンレス
鉄に 18%のクロムを合金化したもの。(18クロム系のステンレス)
熱処理により硬化することがほとんどなく、焼なまし(軟質)状態で使用される。

オーステナイト系ステンレス
鉄に 18%のクロムと 8%のニッケルを合金化したもの。(18Cr-8Niステンレス鋼)
ステンレス鋼の組織別種類の中では、最も耐食性に優れている。

 ステンレスは耐食性をはじめ、機械的性質、加工性、耐熱性など優れた特性を持つため、食器、厨房用品、建築材料、機械構造部品、医療機械器具、化学工業設備部品、航空機部品など非常に広範囲な分野で使用されています。



393.アク(灰汁)とはなにか。(2018/11/1)

 アク抜きをしなければ食べられないものがあります。アクとはどのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 アクは調理上では、えぐ味、苦味、渋味などあまり好ましくない味やにおいなどの総称です。木灰を用いて不快な成分を処理したことから、成分のことを意味するようになりました。その成分は非常に多く、各種の物質が含まれます。

 同じ「アク」という言葉を使っても、植物性食品と食肉や魚介類といった動物性食品のアクは別物で、アクとみなされる成分も食品により様々です。野菜や山菜のアクは、人間の味覚にとって不快だったり、健康に有害だったりする成分です。鍋料理などで問題にされる動物性食品のアクは、血液などに含まれる蛋白質が加熱により固まり、煮汁の表面に茶色や灰色の泡となって浮き出たものです。

植物性食品のアク
植物性の食材である生物としての植物は多くの場合、草食動物の摂食を防ぐための防御物質として刺激性の物質や、栄養素の消化吸収を阻害する物質、摂食した動物の生理状態を変化させる生理活性物質などを持っていることが多い。こうした物質は人間の味覚や健康にとって好ましいと判断されれば香辛料やハーブ、生薬として却って積極的な利用の対象となるが、食材の味覚を妨げると判断されればアクとして調理時に除去の対象となる。
ホモゲンチジン酸、シュウ酸、タンニン類、配糖体など。

動物性食品のアク
肉や魚介類を煮た時のアクは、煮汁に溶け出した水溶性のタンパク質が熱変性によって凝固した、アミノ酸や脂質を含む泡状の浮遊物である。旨味成分や栄養学上有用な栄養素を含むが、料理の風味上強すぎると不快に感じる成分や、癖のある味・臭いを持つ様々な成分をも吸着しているため、見た目と臭い、舌触りがよくないなどの理由で取り除かれることが多い。 一般にフランス料理などのスープを作る場合には、臭いや濁りを嫌ってアクは除去される。
脂肪酸化物、可溶性タンパク質など。

 ほとんどの植物の葉、茎、根には昆虫や外敵より自身を守る為にタンニンなどの強いアクを持っています。ワラビなどの山菜に含まれるチアミナーゼは不味いだけでなく、ビタミンB1を分解する作用があるため、多く摂取すると脚気を引き起こします。山菜にはアルカロイド類が含まれ、アク抜きせず食べ過ぎると吐き気を催します。また、植物にとっては重要な栄養物質ですが、人間のような動物には代謝できない亜硝酸塩は体内で発ガン性物質に変化するという研究結果もあります。一方、大豆などに含まれるサポニン類は発ガンを抑制する効果があるという報告もあり、全てのアク成分が体に良くないというわけではありません。



392.コンニャクについて。(2018/10/18)

 コンニャクはアルカリで固めて作られます。どういうことなのか簡単にまとめてみましょう。

 コンニャクは、サトイモ科の植物、あるいはその球茎から製造される食品です。コンニャクイモに含まれるコンニャクマンナンという多糖を糊化しアルカリ液を用いて凝固させたものです。一旦凝固させたコンニャクは水溶性を持たず、強い弾力を示します。

 コンニャクの成分は 96〜97%が水分であり、それを除くと主成分はグルコマンナンです。グルコマンナンはグルコースとマンノースが 2:3 〜 1:2 の比率で重合した多糖類の一種で、「コンニャクマンナン」とも呼ばれます。ヒトの消化管ではほとんど消化されず、腸内微生物により一部脂肪酸に変換されて利用されます。このため、カロリーが極めて低い食品の1つとされ、摂取カロリーを制限する必要のある場合の食品素材としてよく利用されます。

 球茎(こんにゃく玉)はえぐみを大量に含んでおり、そのままでは調理しても食用にできません。こんにゃく芋のようなサトイモ科の植物にはシュウ酸やシュウ酸カルシウムのような有毒物が生成されています。えぐみはシュウ酸カルシウムの結晶が微細で鋭い針状なのでそれが皮膚に刺さるためだとされています。えぐみは下茹での時にかなり取り除かれます。

 球茎を粉状にして水とともにこねたあと石灰乳(消石灰を少量の水で懸濁したもの。水酸化カルシウム水溶液)、炭酸ソーダ(炭酸ナトリウム)水溶液、または草木の灰を水に溶いたものを混ぜて煮沸して固めます。 独特の臭みがあり、調理に際しては一旦煮込んで灰汁抜きをしますが、今日では灰汁抜きが不要な製品も多く見られます。

 コンニャクは、こんにゃく芋のグルコマンナンを水に溶かしてアルカリ性にすることで固めますが、固まる理由はまだ明確には解明されていません。グルコマンナンはグルコースとマンノースが交互につながった多糖類で、水酸基が一部アセチル化されています。このアセチル基はエステル結合なのでアルカリ性に弱く、ある程度のアルカリ性にすれば外れます。アセチル基が外れるとグルコマンナンの水酸基が露出して、グルコマンナンの分子同士が水素結合で結合してゲル状(不溶性)になると言うのが一般的に考えられている原理です。



391.研磨剤入り洗剤について。(2018/10/4)

 家庭用の洗剤には研磨剤が入っているものがあります。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 主としてケイ酸鉱物などを研磨材として含んだ、食器や金属器を洗浄するための洗剤はクレンザーと呼ばれています。日本では家庭用品品質表示法の適用対象とされていて、雑貨工業品品質表示規程で「研磨材及び界面活性剤その他の添加剤から成り、主として研磨の用に供せられるもの(つや出しの用に供せられるものを除く)をいう」と定義されています。また、「台所用、住宅用又は家具用に使われるもので、研磨材を含むものに限る。」とされています。

 研磨剤として使われている物質は主に以下のようなものです。

けい酸アルミニウム系鉱物
けい酸系鉱物
炭酸カルシウム系鉱物
アルミナ系鉱物

これらの研磨成分は非常に硬いので、漆器や塗装面に使用すると漆や塗料を削り、剥がしてしまう恐れがあります。また、金や銀についても同じように傷つけてしまうことで輝きが失われてしまうため、使用は推奨されません。

 クレンザーの他の洗剤との違いは、表面を研磨するための研磨材を含むことです。現在のクレンザーに含まれる研磨成分の直径は約数十μmほどと小さく、これらの粒子が金属などの表面に付着した汚れを物理的に削り取るため、界面活性剤だけでは落としにくい焦げ付きや錆びなど不溶性の汚れを落とすことができます。

 クレンザーは、粉末クレンザーと液体クレンザーに大きく分けられます。両者の違いは主に含まれる研磨材の割合の違いで、粉末クレンザーは研磨材を90%ほど含んでいるのに対し、液体クレンザーでは、50%前後です。 両者とも用途や成分などに大差はありませんが、研磨剤の割合が高い粉末クレンザーのほうが洗浄効果が大きく、液体クレンザーは粉末のように周りに飛散することがないので、使用しやすいとされています。







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