2019 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 | 水分活性 / 食品物理学 / ガラス転移 / 中性子散乱 / 水和 / デンプン / FT-IR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子シミュレーションにより、タンパク質水和水の水素結合ネットワーク形成が水和水ダイナミクスに関係し、それが水分活性と相関があることを見出した。すなわち、これまで水分活性は自由水や結合水といった定性的な用語で説明されていたが、それぞれの状態が水素結合を介した水和水のネットワーク構造の違いとして区別できることを示した。またそれぞれの状態を水の拡散係数や水素結合寿命で定量的に示すことに成功した。さらに、水和状態の変化が食品分子のガラス転移の有無と連動することを明らかにした。中性子準弾性散乱による分子運動性の解析や水和構造の可視化により、食品中の水の物理化学的状態や食品と水との相互作用を調べ、水分活性が意味する水和状態の一端を解明した。またグリセロール水溶液の中性子非弾性散乱結果から、グリセロールの濃度変化によって変化する溶液の水分活性と、水分子の拡散係数との相関性を示唆する結果を得た。これら分子運動の変化は、FT-IRで解析された水分子の振動状態との相関も確認され、水分活性を水の分子運動性から理解する手がかりを得た。また、澱粉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、澱粉中の水の分子運動状態が澱粉の糊化にどのように関与するかの解析を進めている。一方で、一連の研究からは、多様な分子構造を持つ食品の水分活性を統一的に理解するためには、ナノからメゾスコピック領域の空間スケールの分子構造との関連性を調べる必要が見えてきた。今後は、食品のミクロ構造動態の解析から、水分状態を分子構造と結びつけ、水和状態も含めた食品の分子構造の全貌を水との相互作用から解明したい。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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