セルロース粒を炭化して、食品合成色素の吸着を見たところ８種類のうち、３種類の合成色素の吸着が認められました。

実験は直径 0.4mm、長さ11cmのガラスのカラムにこの炭化セルロース粒を詰めて、カラム法で行ないました。３種類の赤色色素は何れもよく吸着し、炭化セルロース粒1g当り３−５mgの色素が吸着しました。

３種類の赤色色素とはエリスロシン、フロキシン、ローズベンガルです。これらの色素がどのようにしてこの炭化セルロース粒に吸着したのか、そしてなぜセルロース粒を炭化しないと吸着しなかったのかが知りたくなります。


田原さんは、３種類の赤色色素のうちエリスロシンを用いて吸着のメカニズムを調べました。


炭化セルロースカラムにエリスロシンを吸着させ、その後吸着したエリスロシンをイオン性物質（NaCl, NaOH, KCl ), 非イオン性物質（エタノール、シュクロース、グルコース）、１分子中に親水基と疎水基の両方を持つ両親媒性物質（ショ糖脂肪酸エステル）の３種類で夫々溶出しようとしました。

イオン性物質を流した場合、カラムから色素は殆ど溶出しました。両親媒性物質の場合も溶出しました。しかし非イオン性物質の場合には全く溶出しなかったのです。

この事は何を意味しているのでしょうか。炭化セルロース粒表面に結合したこれらの色素の共通構造は数個のベンゼン環からなるキサンチン系構造でした。

そのキサンチン系色素の構造式を眺めると、３種類の色素はいずれも陰イオン性物質です。

一方、炭化セルロース粒表面をESCA (Electron spectroscopy for chemical analysis) という機器ではかると、この炭化セルロース粒表面にアミノ基によるNが突出している事がわかりました。この陽性を示すアミノ基にキサンチン系色素の陰性が吸着されたのです。


一度吸着した色素はNaCl, NaOH等のイオン性物質を流すと、セルロース表面から離れて水中に溶出してしまったのです。

非イオン性物質、エタノール、シュクロースなどでは色素は全く溶出しなかったのです。これに対し、両親媒性物質であるショ糖脂肪酸エステルでは色素は溶出しました。

これはショ糖脂肪酸エステルがシュクロースと脂肪酸のエステル結合物質であり、前の実験から非イオン性物質のうちシュクロースは溶出には関与しなかった事から結合に関与するのはシュクロース部位ではなく脂肪酸部位の方と思われました。


ショ糖脂肪酸エステルのうち脂肪酸部位が炭化セルロース類に吸着したのでしょう。その証拠としてこのショ糖脂肪酸エステルの吸着した炭化セルロース粒をソックスレーでエチルエーテル抽出したら、ショ糖脂肪酸エステルはエチルエーテル抽出されたのです。

これは色素が炭化セルロース粒表面に疎水結合で結合した事を示しています。


この炭化セルロース粒による疎水結合は意外でした。炭化セルロース粒表面の疎水性は、キサンチン系色素分子の何処に結合するのか？という事です。


キサンチン系色素の構造をよく眺めてみると、この色素は３種類ともいずれもハロゲン元素（I、Br、Cl)　が分子内に存在しています。このハロゲン元素は疎水性を示します。


炭化セルロース粒表面の疎水基にこの色素のハロゲンが引き合ったのでしょう。

炭化セルロース粒は、炭化で表面に飛び出したアミノ基から来る陽性と表面の疎水性の２つの性質と、このキサンチン系色素の持つ陰性、疎水性との間で結合したのでしょう。

この田原さんの仕事は、BBB (Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry)　誌に間もなく掲載されます。



つづく