2018 Fiscal Year Annual Research Report
食品の水和構造の可視化と分子運動性の解析による、水分活性が意味する水和状態の解明
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16H04928
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
中川 洋 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究副主幹 (20379598)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 食品物理学 / 水分活性 / ガラス転移 / 中性子散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水和タンパク質の水素結合ネットワーク解析を分子シミュレーションで行い、さらに様々な水分量で行ったタンパク質の分子シミュレーション結果から、水分量の増加に伴って変化する水和水の動態を解析した。その結果、水分子が関与する水素結合の組み方によって水分子の回転拡散運動が変化することが分かり、そのような水和構造の動態が、水和水ダイナミクスの物性発現に重要であることが示唆された。食品分子との相互作用で変化する水分子の回転拡散運動も水分活性の解釈に重要と考えられる。またグリセロールを含む高粘性溶液の中性子非弾性散乱測定を行い、グリセロールの濃度変化によって溶液の水分活性を制御し、その水分活性の変化と水分子の分子運動性との関連性とを調べた。さらにFT-IRで解析された水分子の振動状態は、中性子非弾性散乱による水分子の並進・回転拡散運動と相関があることが確認された。現在、水分活性値との関係性について解析中である。また、デンプンの糊化に伴う分子運動性の変化を中性子非弾性散乱により測定した。DSCやFT-IRの結果と合わせて、データの解析を進めている。DSCやFT-IRにより水和蛋白質や澱粉の糊化やガラス転移が測定できることを確認できており、これまでの様々な実験データや分子シミュレーションによる解析結果などと総合して水和状態を解析していくための手掛かりを得ることができており、水分量変化に伴う各実験におけるデータや分子シミュレーション結果などの、データの相関性に着目した解析の重要性が見えてきた。今後は水分活性値が意味する水分状態について食品のミクロ構造の観点からの解明を目指す。さらに、本年度は他大学や農業関係の研究機関との共同研究の話も進んでおり、本研究で得られた知見を基盤に研究を発展させていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
示差走査熱量計(DSC)やフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)と分子シミュレーションや中性子散乱データとの相関性が認められる結果が得られており、水分活性をミクロ構造の視点から理解するための解析が進んだため。
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| Strategy for Future Research Activity |
中赤外分光測定のスペクトルなどのデータ解析を中性子散乱や分子シミュレーションの解析と合わせて行う。これにより食品中の水の状態を解析したり、分子シミュレーションによる詳細な解析を進めたりして、水和の観点から食品のミクロ構造を調べ、水分活性の分子論的な解釈につなげていく。また水分活性に関する過去の文献との相関性などを調査し、これまでのデータを整理する。
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