３Ｄフードプリンティングのための野菜粉末による魚肉すり身の坐り制御技術
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21K05791
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40040:Aquatic life science-related
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| Research Institution | Fisheries Research and Education Agency |
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Principal Investigator |
谷口 成紀 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産大学校, 助教 (10549942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 俊道 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産大学校, 教授 (20399653)
大久保 誠 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産大学校, 講師 (60381092)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 3Dプリンタ / すり身 / 坐り制御 / 野菜粉末 / 物性 / トランスグルタミナーゼ / フードプリンティング / 坐り |
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| Outline of Research at the Start |
積層型3Dフードプリンタのインクとして魚肉すり身を利用するためには、魚肉が装置内で「坐り」を起こしゲル状に固まり吐出できなくなること、および、坐りを抑制しすぎて吐出した肉が固まらず立体造形を保てないことを防止する必要がある。そのため坐りを遅延させる技術が必要となる。野菜粉末をすり身に加えた場合に起こる「坐り遅延」のメカニズムを解明し、3Dフードプリンタで使える魚肉すり身インクの開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
魚類筋肉からトンスグルタミナーゼ（以下TGase）の精製をするために、陰イオン交換カラム、ゲルろ過カラム、ヘパリン親和性カラムによる分画を行った結果、ゲルろ過カラム精製により酵素収量が著しく減じることが明らかとなった。酵素精製を実施するために、カナガシラ冷凍すり身を調製する途中で得られる筋肉（落とし身）約14.5 kgを水晒しする工程で発生した晒し液約36 Lを用いて硫安塩析を実施し、10mM ホウ砂-KH2PO4緩衝液（pH 8.0）に溶解した粗酵素液を用意してTGaseの精製における収量の減少に備えた。
野菜粉末中の坐り抑制成分と考えられるポリフェノール類の組成を調査するために、ホウレンソウ粉末を80％メタノール抽出したものをジエチルエーテルと混和して、エーテル層に溶解する成分を得た。
スケトウダラおよびカナガシラの冷凍すり身から調製した肉糊にホウレンソウ粉末を1～10％加えて動的粘弾性を測定し、5から50℃まで温度を上昇させる温度分散測定により得られる貯蔵弾性率G’において、ホウレンソウ粉末を加えた肉糊ではG’の増加開始温度と、急激なG’の増加がみられる温度の両方がホウレンソウ粉末無添加の肉糊と比較して１～４℃低くなった。その効果はスケトウダラにおいてはホウレンソウ粉末を7.5％、カナガシラでは5％加えた場合に最大となることが明らかとなった。このことから、異なる魚種のすり身から調製した肉糊に適切な濃度のホウレンソウ粉末を加えることで、肉糊がより低い温度でかたくなりやすくなる事が明らかとなり、ホウレンソウ粉末を加えた肉糊は、冷蔵条件から室温に移すなどして温度が上昇する場合に、粉末無添加の肉糊よりも低い温度、つまり早い段階でかたくなりやすいものと考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
研究期間半ばの退勤時に、申請者には過失の無い交通事故に遭ったことで定期的な通院治療が必要となり、それまでより研究のペースを落とさざるを得なくなったことから、当初の予定よりも進捗が遅れる事となった。
各項目の進捗についてであるが、トンスグルタミナーゼ（以下TGase）の精製において、ゲルろ過クロマトグラフィーによる分画によりTGaseの収量が著しく低下する現象がみられ、単一酵素の精製に至らなかった。収量低下の原因は明らかではないが、精製に用いる原料魚の重量を大きく増やすことで対応するための準備が完成した。
坐り制御について、ホウレンソウ粉末由来の坐り抑制成分としてポリフェノール類の中から単一の成分を同定する予定であったが、その精製には至っていない。しかしながらポリフェノール類とは別の要因として、すり身を用いた3Dプリンタのインク（肉糊）が坐りにより吐出できなくなる現象に関して、原料となる冷凍すり身に含まれる糖アルコール（ソルビトール）濃度が肉糊を調製する中で低下することが吐出不全に影響している可能性を見出した。この糖アルコール濃度については、調製した肉糊を一定期間凍結保管した後の解凍時のドリップ生成に係わることも示唆された。
3Dプリンタのインクとしてのすり身由来肉糊に適した物性について、異なる魚種のすり身から調製した肉糊にホウレンソウ粉末を加える場合では、肉糊の温度上昇時における物性の変化に対して効果的な粉末濃度がそれぞれ異なる事を明らかとした（スケトウダラ：7.5％、カナガシラ：5％）。
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| Strategy for Future Research Activity |
酵素精製における収量低下に備えて、大量の魚類筋肉を用いたトランスグルタミナーゼ（以下TGase）の精製を試み、野菜粉末および既知のTGase阻害剤と混合した際の活性の変化を観察し、野菜粉末のTGase阻害効果を明らかにする。
野菜粉末中の坐り抑制成分と考えられるポリフェノール類について、坐り抑制効果が高い成分の同定を試みる。一定の坐り抑制効果がみられたホウレンソウ粉末からポリフェノールを分離し、すり身に加えた場合の物性変化を調査する。
肉糊中の糖アルコール濃度がインクカートリッジからの吐出の可否に及ぼす影響の調査を新たに実施し、肉糊に残存せしめる糖アルコールの適切な濃度を明らかにする。
低温下で肉糊が吐出できなくなる現象について、ホウレンソウ粉末を加えた肉糊による吐出時の応力変化を調査し、適切な温度と粉末濃度の関係を明らかにすることで、インクとして利用可能な温度や時間などの条件を確立する。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
