2020 Fiscal Year Annual Research Report
Physical chemistry of water and micro-structure to determine the water activity of food
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20H02944
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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, 研究主幹 (20379598)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 中性子食品構造物性学 / 中性子準弾性散乱 / 赤外分光法 / 示差走査熱量計 / マルチメソッド / 水和 / ミクロ構造 / 澱粉の糊化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な水分量の澱粉-水系の糊化を、示差走査熱量計(DSC)、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)、中性子準弾性散乱測定によって解析を行った。DSCでは、水分量に依存して異なる温度域に2つの吸熱ピークが観測された。また、FT-IRでは澱粉骨格や水の振動ピークを解析し、2つの吸熱ピークとの関係性を解析した。概ね、DSCとFT-IRの相関は見られるものの、2つのピークの帰属には更なる詳細な解析が必要である。中性子準弾性散乱では、水分量依存的に動的転移が観測された。現在までの解析では、吸熱ピークとの相関性が示唆されるが、動的転移の原因、澱粉の構造にあるのか水分子にあるのかは、これからの詳細な解析によって明らかにする予定である。また小角散乱解析では、澱粉の構造由来のピークが糊化によって失われることを確認しており、FT-IRや中性子準惰性散乱で得られた分子の動的情報との関係性を解析中である。また、サツマイモを用いた解析では、DSC、水分活性値、破断強度などの測定を行った。この解析では、澱粉中の自由水がサツマイモのマクロ物性と密接に関係することが見えてきており、今後、中性子散乱や回折実験等を組み合わせることで、より詳細な解析を進める計画である。このように、澱粉の糊化について、様々な実験データを総合してミクロ構造と水和状態の関係性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、マルチメソッドによるデータの相関性に着目した解析の重要性が見えてきた。今後は水分活性の視点からも、澱粉等の水分状態についてミクロ構造の観点からの解明を目指す。
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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
澱粉の糊化の解析において、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、澱粉の糊化現象について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小角散乱や中性子準弾性散乱による解析と合わせて行う。食品中の水の状態とミクロ構造との関係性を解析することで、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。
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[Journal Article] Development of spin-contrast-variation neutron powder diffractometry for extracting the structure factor of hydrogen atoms2021
Author(s)
Daisuke Miura, Takayuki Kumada*, Yurina Sekine, Ryuhei Motokawa, Hiroshi Nakagawa, Yojiro Oba, Takashi Ohhara, Shin-ichi Takata, Kosuke Hiroi, Toshiaki Morikawa, Yukihiko Kawamura, Kazuki Ohishi, Jun-ichi Suzuki, Yoshiyuki Miyachi and Takahiro Iwata
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Journal Title
Journal of Applied Crystallography
Volume: 54
Pages: 1-7
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Dynamics of proteins with different molecular structures under physiological condition2020
Author(s)
Rintaro Inoue, Takashi Oda, Hiroshi Nakagawa, Taiki Tominaga, Tomohide Saio, Yukinobu Kawakita, Masahiro Shimizu, Aya Okuda, Ken Morishima, Nobuhiro Sato, Reiko Urade, Mamoru Sato, Masaaki Sugiyama
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 10
Pages: 21678
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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