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2019 Fiscal Year Research-status Report

Evaluation model of lipid oxidation stability for spray-dried powder of functional lipid powder imparted oxidation stability with antioxidant.

Research Project

Project/Area Number 18K05517
Research InstitutionKagawa University

Principal Investigator

吉井 英文  香川大学, 農学部, 教授 (60174885)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords噴霧乾燥 / エイコサペンタエン酸 / ドコサヘキサエン酸 / 乳化 / イサダオイル / 粉末 / 油滴径 / 保存安定性
Outline of Annual Research Achievements

噴霧乾燥法により機能性脂質を粉末化し、再構成油滴径のサイズが噴霧乾燥粉末内の機能性脂質の安定性に及ぼす影響についてモデル化することを最終目標に、粉末内の機能性の安定性を評価している.
今年度は、乳化イサダオイル噴霧乾燥粉末の安定性に及ぼす油滴サイズの影響を検討した.イサダオイルは, n-3系高度不飽和脂肪酸を約30-40%含む非常に有用な機能性素材である. このオイルには, もう一つの機能性素材であるリン脂質が約18%含有しており, EPAやDHAもリン脂質のタイプもあり, リン脂質が混在する特異なオイルであるため, 魚油と違った取り扱いが必要となる. 種々の乳化剤を検討した結果, サポニン系乳化剤キラヤニンを用いて安定な乳化溶液を作製することができた. 賦形剤としてMD(DE=19)75wt%, 水溶液側抗酸化剤としてアスコルビン酸ナトリウム3wt%, オイル側抗酸化剤としてローズマリー抽出オイル1wt%, キラヤニン3wt%として, 固形分濃度50,60wt%として, 機械的乳化, または高圧乳化して作製した溶液を, 噴霧乾燥することにより乳化イサダオイル噴霧乾燥粉末を作製した. 噴霧乾燥後のEPA残留率は, どれも95%以上と非常に高い値が得られた. しかし, DHAの残留率はイサダオイルのロットによりばらついたが, 70-100%の値が得られ, あるロットではEPA同様に95%以上の残留率であった. この噴霧乾燥粉末をアルミパウチにいれ25℃, 50℃, 70℃で保存安定性を確認した結果, EPA, DHAの残留率はアブラミの式で機構定数n=0.3を用いて相関することができた. 室温で保存した場合は, EPA, DHAとも2か月の保存で残留率は85%以上であった. 本研究により, 基本的な乳化イサダオイル噴霧乾燥粉末の作製法を確立できた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の目的は, 機能性脂質を, 乳化剤を用いて乳化後賦形剤溶液と一緒に噴霧乾燥することにより, 酸化安定性を付与した乳化機能性脂質粉末を作製するための乳化剤、賦形剤の選択, 乳化条件、噴霧乾燥条件を変化させることにより油滴サイズ, 粉末構造を制御し, 酸化安定性の高い乳化機能性脂質粉末を作製する手法開発が目的である. 特に、油滴径が機能性脂質の安定性に及ぼす影響を検討することである.
イサダオイルを, 乳化剤としてキラヤニン、賦形剤としてマルトデキストリン(DE=19)を用いて乳化イサダオイル噴霧乾燥粉末を作製した. イサダオイル中のEPA, DHAの噴霧後残留率は, 1次乳化(機械的乳化)固形分50wt%の場合, EPAが88%, DHAが68%であった. 2次乳化(高圧乳化)固形分濃度60wt%の場合, EPAが100%, DHAが92%と非常に残留率が高かった. これは、噴霧乾燥粉末の表面オイル率が1次乳化固形分濃度50wt%の場合19.5%, 2次乳化固形分濃度60wt%の場合3.6%と表面オイル率が異なるためと推察された. 作製した乳化イサダオイル噴霧乾燥粉末を, アルミパウチに密閉し温度25, 50, 70℃で保存した. 粉末中のEPA, およびDHAの安定性は、Avrami式で機構定数nを変化させることで各温度のEPA, DHAの安定性を相関できた. 温度25℃での保存では, 2次乳化の粉末の場合EPA, DHAの両残留率は貯蔵直後約10%の残留率の低下は見られたが, 初期の残留率の低下以降はほぼ6か月間一定の値を示した. 25℃貯蔵の場合, Avrami式で機構定数はEPA, およびDHAの両脂肪酸とも0.085であった. 温度50、70℃で貯蔵の機構定数は, EPAの場合が1.85, 1.1, DHAの場合が1.7, 1.2で両脂肪酸の安定性が相関できた.

Strategy for Future Research Activity

乳化機能性脂質噴霧乾燥粉末中の機能性脂質の安定性に及ぼす油滴径の影響を検討するため, コア物質としてスクワレン, 乳化剤としてカゼインナトリウム、レシチン賦形剤としてマルトデキストリン(DE=19), 抗酸化剤としてローズマリー抽出オイルを用いて, 噴霧乾燥粉末を乳化条件, アトマイザー回転数を変化させて, 油滴径, 粉末径の異なる乳化スクワレン噴霧乾燥粉末を作製する. この粉末の貯蔵安定性を、温度25, 50, 70, 105℃と変化させてスクワレンの分解挙動を測定する.
1)噴霧乾燥粉末の特質
2)噴霧乾燥粉末中のスクワレンの安定性に及ぼす油滴径の影響
3)噴霧乾燥粉末中のスクワレンの安定性に及ぼす粉末径の影響
上記3点を中心に乳化スクワレン噴霧乾燥粉末中のスクワレンの安定性に及ぼす油滴径の影響について検討し, スクワレン安定性を相関するためのモデル構築を実施する.

Causes of Carryover

研究者が所属変更のため, 実験設備の移設による研究期間が短くなったため噴霧乾燥粉末の分析ができなかったのが主因である. そのため移設後すぐに研究開始するためにガスクロの設置費用として使用する計画である.

  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Crystallisation properties of amorphous cyclodextrin powders and their complexation with fish oil.2019

    • Author(s)
      Frierler, L., Ho, T.M.., Anthony, A., Yoshii, H., Yago A.J.E., Bhandari, B.
    • Journal Title

      Journal of Food Science and Technology

      Volume: 56 Pages: 1519-1529

    • DOI

      10.1007/s13197-019-03643-7

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 噴霧乾燥を用いた機能性食品粉末の作製2019

    • Author(s)
      吉井英文
    • Organizer
      中国地区化学工学懇話会記念講演会
    • Invited
  • [Presentation] Release from Spray-Dried Powders with Various Wall Materials.2019

    • Author(s)
      Takashige, S., Ariyanto, H,D., Adachi, S., Yoshii, H.
    • Organizer
      Third Nordic Baltic Drying Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イサダオイルの酵母への包括による安定化2019

    • Author(s)
      Sultana, A., Fermin, A., 安達修二, 吉井英文
    • Organizer
      食品工学会第20回大会
  • [Presentation] Oxidation stability of krill oil in emulsified spray-dried powder.2019

    • Author(s)
      Fermin, A., 安達修二, 吉井英文
    • Organizer
      食品工学会第20回大会
  • [Presentation] Effect of storage temperature and oil-droplet diameter to the stability of squalene oil2019

    • Author(s)
      Ayuni, D., 吉井英文
    • Organizer
      食品工学会第20回大会
  • [Presentation] Release rates of emulsified d-limonene encapsulated in spray-dried powders.2019

    • Author(s)
      Takashige, S., Ariyanto, H,D., Adachi, S., Yoshii, H.
    • Organizer
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering (APCChE) Congress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stability of DHA and EPA in encapsulated krill oil in spray-dried encapsulated yeast powder.2019

    • Author(s)
      Sultana, A.,Ferimin A., Adachi, S., Yoshii, H.
    • Organizer
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering (APCChE) Congress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Oxidative stability of microencapsulated krill oil by spray drying.2019

    • Author(s)
      Fermin, A., Adachi, S., Yoshii, H
    • Organizer
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering (APCChE) Congress.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flavor release analysis from corn starch-coated spray-dried powders with ramping method of humidity at a constant temperature.2019

    • Author(s)
      Takashige, S, Ariyanto H.D., Yoshii, H.
    • Organizer
      The 10th Asia Pacific Drying Conference (ADC)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 乳化イサダオイル2018

    • Inventor(s)
      吉井英文、高森吉守
    • Industrial Property Rights Holder
      吉井英文、高森吉守
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Patent Publication Number
      特開2020-022387

URL: 

Published: 2021-01-27  

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