2010 Fiscal Year Annual Research Report
不凍化蛋白質を用いた食品や医療の安全性向上・省エネルギー化に適する氷成長抑制
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21360097
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
萩原 良道 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (50144332)
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| Keywords | 省エネルギー / 蛋白質 / 結晶成長 / 生物物理 / ナノバイオ |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、不凍化蛋白質の凝集を制御することにより、ある特定の時間に、ある特定の領域の氷結晶成長を抑制する方法を確立することである。さらに、その方法に基づき、食品製造・保存や医療における、安全かつ省エネルギーの氷成長制御技術の開発指針を提示することも目的としている。第2年度は、以下のような結果を得た。
1. 近赤外カメラを用いて、微小領域において一方向に徐々に凝固する蛋白質希薄水溶液の温度分布を測定した。その温度分布から、局所の熱流束を求めた。その結果、界面のごく近傍を除いて、十分な精度の温度計測が可能であることを明らかにした。また、鋸刃状界面の近傍では、結晶成長と直角方向の熱流束が高いことを初めて明らかにした。
2. 蛍光分子イソチオシアン酸フルオレセインを付与した不凍化蛋白質の水溶液を徐々に冷却し、一方向に成長する氷界面近傍における蛍光画像を取得した。得られた画像を分析して、蛍光強度から蛋白質の濃度と拡散を推定した。その結果、鋸刃状界面の先端から界面に沿って蛋白質濃度は増加すること、鋸刃状界面の底部における蛋白質濃度の上昇が氷内部に液体領域の残る原因であること、上記の2次元熱伝導の原因は高濃度蛋白質領域の存在およびその移動と考えられる。
3. 微小領域において、不凍化蛋白質と塩化ナトリウムの希薄水溶液の一方向凝固の際の、界面温度を極小熱電対を用いて測定した。その結果、混合液の界面温度は、蛋白質水溶液の界面温度と塩化ナトリウム水溶液の界面温度の和よりも低いこと、混合液の場合に界面移動速度の低下とともに界面温度が下がることを明らかにした。
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