ゼインはアルコールに溶ける性質を持つため、エタノール溶液中でセルロースナノ繊維と混ぜてから水中に徐々に希釈することで、セルロースナノ繊維表面にゼイン粒子を吸着・複合化させたゼイン/セルロースナノ繊維複合ナノ粒子を調製しました。

この複合粒子水分散液は界面活性剤を含まずとも安定な油水エマルションを形成でき、いわばセルロースナノ繊維が油汚れに“吸着しやすく”、ゼインが油滴を捕まえて閉じ込める役割を果たします。

その結果、油汚れを水中に取り込みやすい洗剤となるのです。

研究チームはこのゼイン/セルロースナノ繊維洗剤の洗浄メカニズムについて、「洗浄中、複合粒子が徐々に油と水の界面に集まり、油汚れが素材表面から引き剥がされる。いったん油滴が粒子で安定化されると、再び素材に付着するにはより大きなエネルギーが必要になるため、汚れが再付着しにくくなる」と説明しています。

従来の界面活性剤とどうメカニズムが違うのか？

従来の界面活性剤は、油が苦手な水に“潤滑剤”を差し込むイメージで、両端が油好きと水好きの分子が油膜に潜り込み表面張力を下げて汚れを溶かします。対して木由来セルロースとトウモロコシたんぱく質を合わせた新洗剤は、米粒より小さなナノ粒子が油滴の表面にビッシリ貼りつき、硬いコートを作って水中に浮かべてしまいます。つまり前者は化学的に「油を溶かす」のに対し、後者は物理的に「油を包んで引き剥がす」ため、界面活性剤を使わずに済み環境への残留も最小限で済むわけです。

開発した洗剤の性能を評価するため、綿布および食器に付着した頑固な汚れを使った比較実験が行われました。

綿布試験ではインク、チリソース、トマトペーストで染色した布を用意し、ゼイン/セルロースナノ繊維洗剤（水中濃度1%および5%、温水超音波洗浄40分間）で洗った場合と、市販の洗濯用洗剤（濃度1%）で洗った場合を比較しました。

その結果、濃度1%では新洗剤の布のシミ除去効果は市販洗剤にわずかに劣る程度でしたが、濃度5%まで増やすとインク・油汚れとも市販洗剤（1%）を上回る洗浄効率が得られました。