2016 Fiscal Year Research-status Report
氷結晶誘導を利用した酵素含浸による形状保持型介護食作製に関する研究
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16K07759
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| Research Institution | Hiroshima International University |
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Principal Investigator |
坂本 宏司 広島国際大学, 医療栄養学部, 教授 (80613017)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
的場 輝佳 関西福祉科学大学, 健康福祉学部, 客員教授 (10027196)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 介護食 / 高齢者食 / 酵素含浸 / 酵素拡散 / 凍結 / 解凍 / 軟化 / 形状保持 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は，食材内への酵素含浸法の開発において，減圧工程を必要としない簡易な酵素含浸法である「氷結晶誘導を利用した酵素含浸法」を新たに考案し，そのメカニズムについて，仮説を立てその検証を行った。その結果，酵素含浸，すなわち拡散による食材組織内への酵素の染み込みは，食材を凍結させる際の氷結晶生成時よりも，氷結晶の融解時に生じることを解明した。物資の拡散は，分子量，温度，粘度及び拡散物質の濃度勾配に影響することから，高分子化合物である酵素の拡散を最大化するための条件として，食材の前処理，酵素温度と酵素の濃度勾配等について至適条件を検討した。
食材の解凍時における酵素拡散を効率的に行うための処理工程として，①加熱処理－酵素塗布－冷凍－解凍－酵素反応－酵素失活，及び②加熱処理－冷凍－酵素浸漬－解凍－酵素反応－酵素失活，の２工程が存在することから，最もシンプルな②の処理工程について検討した。ペクチナーゼとセルラーゼの混合酵素剤を調製し，食材の硬さを指標に軟化効果を検証したところ，事前加熱処理が酵素拡散と組織の軟化に重要で，特に湿式加熱が食材の軟化に効果的であった。酵素拡散は食材内の水分を通じて行われることから，含水率の高さと，加熱による組織損傷効果が相乗的に働いたものと考えられた。また，酵素の濃度勾配を高める手法として，凍結前に粉末状態で塗布する方法が有効で，酵素の低減化にも影響することがわかった。今後は，食材の解凍温度，時間の設定，凍結条件の最適化，酵素粉末の配合について検討する予定である。
本研究成果は，2017年１月31日に特許出願を行った。（特願2017－15915、食材への酵素導入方法）
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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
１氷結晶含浸における事前処理および酵素液の至適条件の設定：ブルーデキトランによる含浸効果について，凍結過程に加え，融解過程について検討を行った。その結果，当初考えいた凍結過程よりも融解過程において酵素含浸が生じることを明らかにした。それを基に，事前処理の効果を検討したところ，湿熱加熱が有効で，組織の損傷効果に加え，含水率の増加による拡散効果が増大したものと推察された。
２冷凍速度、冷凍温度が酵素含浸に及ぼす影響の解明：食材の解凍工程において拡散による酵素含浸が生じることから，解凍操作も重要となった。まずは，凍結方法について検討を加えた結果，組織が硬く軟化しにくいレンコンなどは緩慢冷凍が必要であるが，多くの食材は急速凍結でも十分食材は軟化することがわかった。次年度は，解凍工程の最適化を検討する。
３ 酵素反応温度、反応時間が酵素含浸に及ぼす影響の解明：酵素の反応方法として，衛生面から，急速軟化（至適条件で操作）と緩慢軟化（低温で長時間酵素反応）の２通りがある。急速軟化でも目的の軟化度に達成させることは可能であるが，その場合は事前加熱の影響を考慮する必要があった。低温で酵素反応する方法は，在宅調理や施設調理を想定すると，施設面及び衛生面で有利である。さらに，軟化の安定性からみても，緩慢軟化の方がより形状が良好で，軟化度の高いものを作製することができた。
４ 氷結晶誘導含浸に及ぼす浸透圧制御物質等の影響の解明：処理工程として，①加熱処理－酵素塗布－冷凍－解凍－酵素反応－酵素失活，及び②加熱処理－冷凍－酵素浸漬－解凍－酵素反応－酵素失活，の２工程があるが，①の工程は，病院や福祉施設でも調理に向いている。その際，食材表面の酵素濃度を最大化する方法として，酵素粉末を塗布する方法が最も合理的で，微量の酵素を食材表面に塗布するためには，糖類等の混合が有効であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
食材の凍結－融解工程において，融解時に酵素拡散を利用して，食材内に酵素含浸することが可能となった。凍結から酵素反応に至る各工程について，様々な状況に応じた最適な操作工程を提示する必要がある。凍結方法，解凍方法について詳細な検討を加えるとともに，酵素粉末塗布技術について，新たな視点から検討を加える。
４氷結晶誘導含浸に及ぼす浸透圧制御物質等の影響の解明及び５酵素の表面塗布方法の検討について，酵素粉末塗布を中心に検討するとともに，酵素液解凍を考慮した検討も食わる。具体的には，食材表面に効率的に酵素粉末を塗布するための塗布方法，酵素粉末に添加する増量剤として適した糖類（浸透圧制御を考慮した）の選択と添加量について，食材の硬さを指標に決定する。
６ 凍結含浸食材と氷結晶含浸食材のテクスチャー解析による比較では，咀嚼困難者レベルの破断強度を有する食材について，テクスチャー解析による解析し、硬さ，付着性，凝集性について，様々な食材について比較、評価する。その際，事前処理方法と酵素添加量について調査しておくことで，食材ごとのプロトコル化を図ることができる。
７ 形状保持軟化介護食の作製では，本研究で得られた技術を調理加工品に適用し，素材化とは異なる視点で，形状保持型介護食としても調理技術の有効性を評価する。さらに，酵素含浸操作に加え，調味料の含浸効果についても確認し，レトルト食品などへ応用可能な技術として完成させる。
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