複合系食品ゲルの構造観察と超音波分光分析を用いた物性発現機構の解明

Research Project

Project/Area Number	22K05533
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	Nihon University Junior College
Principal Investigator	太田尚子日本大学短期大学部, その他部局等, 教授 (00203795)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	堀孝一東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70453967)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	複合系食品ゲル / 物性と構造 / 超音波分光分析 / 共焦点レーザー走査顕微鏡観察 / 動的粘弾性測定 / 構造 / 物性
Outline of Research at the Start	未利用食品タンパク質のゲル化特性向上を目指し、物性とその発現機序を解明する。又、熱安定性を異にする他種タンパク質との混合系を構築し、その物性発現過程を非破壊分析法の一つである超音波分光分析など種々の機器分析を用いて解明する。これらの営みを通して、以下のような2点に着手し基礎から応用へ繋げる。 1、個々のタンパク質のもつ特性を活かしつつ、「混合」という簡便で安全な手法により発現される新規物性と構造との関係を明らかにし、その物性を合目的的に制御する術を見出す。 2、この成果を応用し、実用化に向けゲル状またはシート状素材（生分解性プラスチック等）の創出へ発展させる。
Outline of Annual Research Achievements	令和4年度は、一つ目の研究目的「タンパク質―タンパク質」間の相互作用について、熱凝固性タンパク質として、市販乳清タンパク質(WPI)、また、熱安定性タンパク質として市販カゼインナトリウム(SC)を用い、両タンパク質混合系のグルコノδラクトン(酸性化剤GDL)存在下での非加熱および温和な加熱処理による物性と微細構造の変化を時間経過とともにモニターすることにより調べた。同時にWPIまたはSC単独系の場合と比較した。その結果、以下の事が見出された。①両タンパク質の等電点はおよそ5.1程度と類似しているものの、SCのGDLに対する応答は、WPI のそれよりも早かった。②非加熱条件下での超音波分光分析では、時間経過に伴う系の圧縮率の増加は、SC存在下でより大きくなることが判った。③ゲルネットワークへのタンパク質の参画程度の一指標である超音波減衰の周波数依存性では、混合タンパク質系の傾きが最も高かった。④非加熱・加熱条件下で混合タンパク質の共存共在の程度をCLSM観察により比較したところ、加熱処理によりその相関係数が増加していたことから、GDL存在下での加熱処理は熱安定性や酸応答性を異にするタンパク質間の相互作用を高める効果があることが判った。以上、これまでの実験では、GDL添加後試料の一部を直ちに温和な加熱(60℃、10min)処理に供したが、共存しているSCとWPIはGDLに対する応答の速さが異なることが判ったため、今後はGDL添加後一定時間経過したのち加熱処理を施すといった条件での実験も実施したいと考える。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 研究の進行状況が当初より遅れており、その主な理由としては主要な分析装置の老朽化に伴う不具合がある。動的粘弾性測定、超音波分光分析はいずれも温度コントロールに使用しているサーキュレーターの故障がある。更に、動的粘弾性装置は理由は不明な点もあるが、測定中に装置が止まってしまう事が頻発している。また、超音波分光分析は、2つのセル中、試料セルの一つが破損しており1つのデータをとるために必要な時間が二倍になった事が挙げられる。
Strategy for Future Research Activity	上記「研究実績の概要」に記載した様に、現在、研究計画調書の「目的１」タンパク質を個別に染め分け、超高分解能CLSMにて観察、混合系中での個々の存在状態を可視化する試みを行っている。更に動的粘弾性測定により個々のタンパク質の物性発現への寄与を解明する実験は、本年度借用可能な装置を用いて行う。「目的2」タンパク質―脂質相互作用についてはデータの再現性の確認などを行いながら、論文投稿を進める。更に研究成果を実用化へ発展させる為、既に登録した国内特許第673976号「タンパク質シート及びタンパク質シートの製造方法」を基に、我が国でより活用が望まれる米糠タンパク質をWPCに替えて用いたタンパク質シートを作成する。現在のところタンパク質の種類に加え、可塑剤の種類も変える試みをしており継続して取り組む予定である。