食品の栄養成分の分布状態を三次元分析し可視化するフードスキャナ

• Project/Area Number: 21K05454
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 高橋 亮 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (30375563)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平島 円 三重大学, 教育学部, 教授 (80390003)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 食品 / 食品分析 / 屈折率

Outline of Research at the Start

食品内部の成分や状態の分布を空間的かつ非破壊的に分析可能なフードスキャナ装置を開発します。直近の科研費課題研究の成果として開発した近赤外光CT装置では、水・タンパク・脂質・糖質・灰分の三次元立体分布マップを取得可能ですが、大がかりで高価な装置のため食品研究に気軽に使うことができません。そこで本研究では、近赤外光ではなく可視光を光源とするフードスキャナの原理を構築し、廉価版の装置の開発を試みます。そうすることで、食品中の成分や状態の分布を簡単に非破壊計測することができれば、食品の生産・流通・加工・保存・調理・摂食のあらゆるシーンで食品関連研究での科学的な活用が可能となります。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、食品内部の成分や状態の分布を空間的かつ非破壊的に分析可能なフードスキャナー装置を開発することである。この目標を達成するために、「１．多成分分析対応型フードスキャナの光源部の改良」、および「２．他成分分析対応型フードスキャナーの演算部の改良」ならびに「３．食品成分の屈折率を網羅的に分析するための装置の製作」を遂行とした。
「１．多成分分析対応型フードスキャナの光源部の改良」は、これまでに構築してきた試験用装置に可視光レーザーを導入し、さらに広帯域用の光学部品に換装して高速分析に対応した。既製品の調達ではなく独自に光源を開発したことで、フードスキャナー装置の開発により適した仕様とすることができ、結果として分析精度と分析の速さに貢献する光源を得ることができた。
「２．他成分分析対応型フードスキャナーの演算部の改良」では、演算用のソフトウェアを調達し、従来のプログラムでは対応できていなかった高解像度分析を
おこなうことができるようになった。具体的には、500×500ピクセルの分析を１秒以内に遂行できるようになった。
「３．食品成分の屈折率を網羅的に分析するための装置の製作」では、可視光全域にわたり食品成分の屈折率測定を可能にする装置を開発した。本年度は食品成分の屈折率の波長分散データの収集をおもに実施した。水分の測定に関して、麺類などの一部の食品については近赤外候ではなく可視光による分析が可能になった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

装置の安定性に問題が生じ始めている。

Strategy for Future Research Activity

測定機器のオーバーホールを実施する必要がある。