食品凍結における伝熱と品質変化を連結する階層的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650213
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 多田 幸生 金沢大学, 工学部, 助教授 (20179708)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 百生 登 富山県立大学, 工学部, 助手 (80239590) ; 瀧本 昭 金沢大学, 工学部, 教授 (20019780) ; 林 勇二郎 金沢大学, 工学部, 学長 (30019765)
• Keywords: 食品 / 凍結 / 氷晶形成 / 凍結損傷 / 品質評価 / 数値シュミレーション

Research Abstract

食品の冷凍保存は,原理的には,低温化と活性水分の低減により品質の長期維持を図るものであるが,凍結過程で各種の機械的損傷や膠質的損傷を伴う.したがって,食品凍結においては,(1)マクロな伝熱現象,(2)細胞内での氷晶の偏在形成や,細胞膜を通した水分移動による溶液の濃縮と細胞の収縮などのミクロな現象,(3)これらの状態のもとでの組織・組成の物理・化学的変化,の階層的な取扱いが必要であり,最終的に(4)風味やテクスチャー(食感)などの官能評価へと繋がる.本課題は以上の観点に立って進めるものであり,マグロ魚肉の凍結過程のCryo-SEM観察,凍結過程の数値シュミレーション,凍結後の食品の品質の定量的推算を行ない,以下の成果を得た.
1.緩速冷却の場合には筋繊維間の領域に形成された氷晶の成長が支配的であり,水分は筋繊維内から筋繊維間隙に移動して凍結する.これに対して急速冷凍の場合には筋繊維内部に多数の微細氷晶が発生・成長する.
2.緩速冷却の場合には,凍結が進むにつれて筋原繊維タンパク質のCa^<2+>-ATPase活性値が低下し,また解凍後のドリップ(液汁)量が多くなり,凍結による損傷が増大する.
3.凍結損傷の因子分析の結果,筋繊維の脱水率がタンパク質の変性度を,また筋繊維外の凍結固相率がドリップ量を表す有効な指標となることが明らかにされた.
4.筋繊維群よりなる構造体の凍結モデルが提示され,凍結過程における温度履歴,氷晶の偏在形成ならびに筋繊維の脱水・収縮の状態を解析的に予測することが可能となった.
5.3および4の成果を組み合わせることにより,マクロ伝熱,ミクロ現象,凍結後の品質変化を連結することが可能となり,凍結による品質変化の定量的予測が実現された.

Research Products

• [Publications] 多田 幸生: "食品凍結におけるミクロ挙動と損傷"第36回日本伝熱シンポジウム講演論文集. II. 483-484 (1999)
• [Publications] 多田 幸生: "食品凍結における伝熱と損傷機序"第37回日本伝熱シンポジウム講演論文集. II. 149-150 (2000)
• [Publications] 林 勇二郎: "生体食品の凍結における諸機序とミクロ伝熱"低温生物工学会誌. 46・1. 17-21 (2000)
• [Publications] 多田 幸生: "人口細胞膜を用いた細胞凍結のシュミレーション実験"第38回日本伝熱シンポジウム講演論文集. I. 201-202 (2001)
• [Publications] Yukio TADA: "Simulation Experiment on Freezing of Biological Cell by Utilizing Artificial Membrane"Thermal Science and Engineering. 9・4. 31-32 (2001)
• [Publications] 多田 幸生: "食品凍結におけるミクロ挙動と損傷の関連"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集. VI. 111-112 (2001)
• [Publications] 多田 幸生: "食品凍結における伝熱と損傷の数値シュミレーション"第39回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (発売予定). (2002)