2012 Fiscal Year Research-status Report
氷結晶成長過程の可視化による品質劣化抑制のための食品冷凍技術の確立
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23580347
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
岩本 悟志 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (00373233)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西津 貴久 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (40228193)
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| Keywords | 農業情報 / 界面科学 / エマルション |
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| Research Abstract |
食品が冷凍される際，食品中の水が相変化し氷結晶が必要以上に大きく成長してしまうと，食品内部の微細構造や組織が破壊され，その品質が著しく劣化する．氷核の成長や水と細胞膜および組織との境界（界面）での氷結晶成長のメカニズムを明らかにして，食品の品質を維持できる冷凍条件を策定する．本研究では，顕微鏡観察に適した単分散油中水滴型エマルションを用いることにより，水滴界面での凍結現象を可視化して，界面での氷結晶成長過程を解析し，品質劣化の少ない冷凍食品の製造法を確立する．（１）本年度は、昨年度に引き続き単分散微細水滴エマルションの調製、（２）単分散水滴エマルションの熱物性測定および（３）氷結晶成長観察システムの構築の３項目ならびに（４）単分散水滴エマルションのゼータ電位の測定、（５）氷結晶成長の観察について研究を実施した。（１）については、マイクロチャネル（MC）乳化装置を用い液滴径の相対標準偏差が10％未満の単分散エマルションを作製することに成功した。（２）については、前年度に引き続き微細水滴エマルションの凝固・融解曲線からそれぞれ，凝固温度，融解温度ならびに凝固エンタルピー，融解エンタルピーを算出した。液滴径の大きさと凝固温度の相関についても一部把握することができた。（３）については、顕微鏡視野の冷却に必要な冷熱源に低温の窒素ガスを送風するシステムを採用し実験を行ったが、温度制御やステージ強度に問題があった。（4）に関しては、単分散水滴エマルションのゼータ電位の測定を行ったところ、ゼータ電位は、ほぼゼロの値で、安定性については、界面活性剤濃度が影響を及ぼしていることが確認できた。（５）に関しては、市販の冷却ステージを用いて-20℃で観察を行った結果、水滴間での氷による液滴連結の形成を確認できた。
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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
本年度の実施項目については、単分散微細水滴エマルションの調製に成功し、またその単分散水滴エマルションの熱物性測定を詳細に行うことができたさらに熱分析も定量的な物性値を得ることができ順調にデータが蓄積されている。氷結晶成長観察システムの構築については、昨年度の計画からは遅れが生じている。ただし表結晶成長における界面活性剤の影響や液滴径と凝固点降下の関連については、熱分析データの蓄積に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は今年度の結果を基に、次の項目（5）氷結晶成長速度の算出と数理モデル化（6）数理モデルによる各種食品における最適冷凍条件の提案（5）については水滴間の液滴形成の経時変化をモニターし結晶成長速度の算出をこころみる．（6）については、（5）のデータを元に実用的な提案に結びつけるデータを蓄積する。なお熱分析などは今年度も実施する。 研究に使用するMC 乳化装置・倒立型位相差蛍光顕微鏡・カールフィッシャー水分計は，研究代表者が現在所属している食品素材科学研究室のものであり，それらの稼働状況も良好である。エマルション水滴の熱分析に必須な高感度DSC また水滴のゼータ電位測定に必須のゼータ電位計は，岐阜大学生命科学総合研究支援センターに設置されており，専任の職員によって常に稼働良好の状態にあるので，予約すれば容易に使用することができる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究では，エマルションの調製，氷結晶成長観察システムの構築，熱分析およびゼータ電位測定に対して，備品と消耗品である試薬類，器具類， MC 基板などに研究経費のほとんどを使用する．今年度は、観察システムの改良が進まず、予定していたエマルション観察のための蛍光試薬など購入が少なかったための繰越金が生じたが、次年度は、氷結晶の観察に必要な蛍光試薬の購入にあてる。
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Research Products
(3 results)
