2018 Fiscal Year Research-status Report
食用高分子電解質複合体を活用したハイドロコロイドの凝集制御と高度安定化
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17K07824
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
黒岩 崇 東京都市大学, 工学部, 准教授 (60425551)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 食品工学 / 食品コロイド / 乳化・分散 / 高分子電解質 / 安定性 / 複合化 / カゼインタンパク / キトサン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は、食用高分子電解質複合体の形成手法について詳細な検討を行い、安定なハイドロコロイド食品の製造における効果を検証した。得られた成果は以下の2点である。
(1) キトサン-脂肪酸複合微粒子の微細構造の解明と粉末化処理
1年目の検討では、カチオン性高分子電解質であるキトサンと長鎖脂肪酸の複合化により安定な分散微粒子が得られることを明らかにした。2年目の検討では、まず、このキトサン-脂肪酸複合微粒子の構造解析および形成メカニズムの解明に取り組んだ。フーリエ変換赤外分光分析および小角X線散乱分析をはじめとする各種機器分析の結果、本微粒子は、イオン化したキトサンと脂肪酸との間にはたらく静電的相互作用と、脂肪酸の炭化水素基間の疎水性相互作用を駆動力として形成すること、平均粒径600-800 nm程度の微粒子の内部には数nm程度の周期構造が形成されていることが示された。さらに、本微粒子を凍結乾燥後、水溶液に再分散させても粒径や微細構造が維持されたことから、微粒子の特性を維持したまま粉末化が可能であることがわかった。
(2) 高分子電解質複合体を用いた均一径油脂微粒子の作製と安定性評価
1年目の検討で確立した、カゼインタンパクを乳化剤とするエマルションの作製方法を用いて、均一径油脂微粒子の作製と高分子電解質複合体を利用した安定化処理について検討した。油脂としてパーム油を用い、マイクロチャネル乳化法により均一径O/Wエマルションを作製し、その後これを冷却してパーム油含有油脂微粒子を得た。続いてこのパーム油含有油脂微粒子の表層に吸着しているカゼインタンパクの負電荷と、カチオン性多糖類であるキトサンの正電荷を利用し、高分子電解質複合体被覆による油脂微粒子の安定化を試みた。キトサンを添加し高分子電解質複合体を形成させることで、油脂微粒子の粒径増大と油脂の結晶化が顕著に抑制されることが示された。
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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年目の研究成果に基づき、高分子電解質複合体の形成挙動や、コロイド食品に対する安定化効果に関する具体的なデータを得ることができた。特に、フーリエ変換赤外分光分析、小角X線散乱測定をはじめ、1年目に測定方法、測定条件を確立した手法を用いて、高分子電解質複合体の微細構造や形成メカニズムに関する新たな知見が得られた点は有意義な成果と言える。また、油脂微粒子の安定化に資する高分子電解質の形成条件も明らかにすることができ、さらなる安定性向上に向けて発展性のある成果が得られている。以上に基づき、研究開始から2年間で十分な成果が得られていると考え、「概ね順調」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる3年目は、2年目までの検討に続き、キトサン-オレイン酸複合微粒子、油脂・脂質分散微粒子、および多相型エマルション等の可食性コロイド分散液を対象として、異相界面における高分子電解質複合体の形成に基づくコロイド食品の特性制御とその安定化効果について検討する。これまでにイオン性多糖類やタンパク質などの食用高分子電解質を利用して得られた知見に基づき、高分子電解質複合体の形成条件についてより詳細な情報を得るための検討を行う。合わせて、実際の食品製造・流通工程における諸操作因子（温度、pH、塩濃度、保存期間など）をふまえて、上記のコロイド分散液におけるコロイド粒子の諸特性を評価する。粒子径測定や粒子形状の分析に基づくコロイド粒子の分散・凝集挙動の解明、栄養機能性成分の担持・内包化、および長期保存安定性の評価を通じて、ハイドロコロイド食品の品質に対する高分子電解質複合体の利用効果を検証する。得られた成果については、国内の関連学会に加え、国際会議や学術誌上においても積極的に発表していく。
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| Causes of Carryover |
油脂微粒子作製のためのエマルション製造工程において、当初使用していた乳化デバイスに比べてエマルションの生産性が大幅に向上した新タイプの乳化デバイスへの切り替えに成功し、実験試料の作製効率が大幅に改善された。そのため、試料作製に使用する試薬および消耗器具類の費用を当初計画より削減することができた。
繰越金は、最終年度の研究において、高分子電解質複合体を利用したコロイド食品の安定性評価を行うための試料処理および分析に用いる器具・消耗品の購入に充て、実験を多連・並列的に実施することで効率的な研究推進を図ることを計画している。また、最終年度にあたり、国際学会や学術誌における成果発表の費用にも充てる予定である。
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[Book] 生物化学工学の基礎2018
Author(s)
松井徹, 上田誠, 黒岩崇, 武田穣, 徳田宏晴
Total Pages
232
Publisher
コロナ社
ISBN
978-4-339-06756-9
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