非染色・前処理不要なタンパク質・デンプン・脂質分布の同時可視化手法の開発

• Project/Area Number: 12J07698
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Agricultural information engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 粉川 美踏 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2012 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: スペクトル分解 / キャリブレーション / イメージング / 蛍光指紋 / ハイパースペクトル / 励起蛍光マトリクス / グルテン / 澱粉 / PLS回帰分析 / 主成分分析

Research Abstract

1. 蛍光指紋イメージングシステムのキャリ レーション
蛍光指紋イメージングシステムを構成する、キセノン光源、干渉フィルター、CCDカメラなどの光学系は、波長依存の強度・感度特性がある。光学系の強度・感度を補正することにより、市販の分光蛍光光度計と比較可能なのデータを取得できるようになり、各成分の蛍光指紋と文献値を比較したり、データの裏付けを容易に行うことが可能になった。
2. 拘束条件付スペクトル分解手法による複数成分同時可視化手法の開発
本研究の主要な目的である、複数成分同時可視化手法の開発について研究を進め、以下の成果を得た。
(1)目的成分の分布を可視化するために、必要最低限な励起波長・蛍光波長の組み合わせを選択する手法を開発した。この手法によって、目的とする成分を市販の分光光度計で計測したしたデータがあれば、少ない波長でイメージングを行うことが可能になる。
(2)食品や農業の分野ではほとんど用いられることのない、拘束条件付スペクトル分解手法を用いることにより、5つの成分の分布を同時に解析することを可能にした。この手法は主にリモートセンシングの分野で用いられることが多く、ミクロスケールの試料に適用された例は申請者が知る限りない。ミクロスケールでの食品や生体中の成分分布の可視化はニーズが多く、それらには染色法が用いられることが多いため、染色を行わずに可視化ができる本手法の意義は非常に大きい。
(3)本手法によって可視化した画像と、従来の染色法を用いて可視化した画像を比較することにより、本手法の妥当性を示した。従来の手法と比較可能な結果が得られることを示すことによって、未知な試料に対しても、従来法と比較してより簡便な本手法を適用することが可能になる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Prediction of Aerobic Plate Count on Beef Surface Using Fluorescence Fingerprint (2014)
  • Author(s): MYoshimura, j. Sugiyama, M. Tsuta, K. Fujita, M. Shibata, M. Kokawa, S. Oshita and N. Oto
  • Journal Title: Food and Bioprocess Technology Volume: 7(5) Issue: 5 Pages: 1496-1504
  • DOI: 10.1007/s11947-013-1167-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高アミロース米の機械的撹搾ゲル化処理を利用した米麺加工法の開発 (2014)
  • Author(s): 松山信吾, 柴田真理朗, 杉山純, 藤田かおり, 蔦瑞樹, 吉村政俊, 粉川美踏, 平野由香里, 荒木徹也, 鍋谷浩志
  • Journal Title: 日本食品科学工学会誌 Volume: 61(3) Pages: 127-133
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 光学的手法に基づく「もち米」の胴割れ検知に関する基礎的研究 (2014)
  • Author(s): 吉村正俊, 蔦瑞樹, 杉山純一, 笠井康, 粉川美踏, 藤田かおり, 柴田真理朗
  • Journal Title: 農業情報研究 Volume: (印刷中)
  • NAID: 130004848812
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluorescence fingerprint imagimg of gluten and starch in wheat flour dough (2013)
  • Author(s): Kokawa, M., Sugiyama, J., Tsuta, M., Yoshimura, M., Fujita. K., Shibata. M. Araki. T., Nabetani. H.
  • Journal Title: Food Science and Technology Research Volume: 19(6) Pages: 933-938
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 蛍光指紋によるサトイモの産地判別法開発 (2013)
  • Author(s): 中村結花子, 藤田かおり, 蔦瑞樹, 杉山純一, 粉川美踏, 吉村正俊, 柴田真理朗, 鍋谷浩志, 荒木徹也, 中村哲
  • Journal Title: 日本食品工学会誌 Volume: 14(3) Pages: 125-129
  • NAID: 130005078825
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a quantitative visualization technique for gluten in dough using fluorescence fingerprint imaging (2012)
  • Author(s): Kokawa, M., Sugiyama, J., Tsuta, M., Yoshimura, M., Fujita, K., Shibata, M., Araki, T., Nabetani, H.
  • Journal Title: Food and Bioprocess Technology Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1007/s11947-012-0982-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gel Property Changes in High-amylose Rice by Mechanical Mixing (2012)
  • Author(s): 柴田真理朗, 杉山純一, 藤田かおり, 蔦瑞樹, 吉村正俊, 粉川美踏, 荒木徹也
  • Journal Title: Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi Volume: 59 Issue: 5 Pages: 220-224
  • DOI: 10.3136/nskkk.59.220
  • NAID: 10030655448
  • ISSN: 1341-027X, 1881-6681
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discrimination of the Geographic Origin of Mangoes Using Fluorescence Fingerprint (2012)
  • Author(s): 中村結花子, 藤田かおり, 蔦瑞樹, 柴田真理朗, 吉村正俊, 粉川美踏, 杉山純一, 鍋谷浩志, 荒木徹也
  • Journal Title: Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi Volume: 59 Issue: 8 Pages: 387-393
  • DOI: 10.3136/nskkk.59.387
  • NAID: 10030963913
  • ISSN: 1341-027X, 1881-6681
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of Aflatoxins B1, B2, G1 and G2 in Nutmeg Extract using Fluorescent Fingerprint
  • Author(s): Fujita, K., Sugiyama, J., Tsuta, M., Shibata, M., Kokawa, M., Onda, H., Sagawa, T.
  • Journal Title: Food Science and Technology Research Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Image analysis of bread crumb structure in relation to mechanical properties
  • Author(s): Shibata, M. , Tsuta, M., Sugiyama, J., Fujita, K., Kokawa, M., Araki, T., Nabetani, H.
  • Journal Title: International Journal of Food Engineering Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of novel staining procedure for visualizing gluten-starch matrix in bread dough and cereal products
  • Author(s): Maeda, T., Kokawa, M., Miura, M., Araki, T., Yamada, M., Takeya, K., Sagara, Y.
  • Journal Title: Cereal Chemistry Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Viscoelastic properties of high-amylose rice gel by gelatinization and mechanical mixing treatments (2014)
  • Author(s): Shibata M., Sugiyama J., Fujia K., Hirano. Y., Matsuyama S., Kokowa M., Tsuta M., Yoshimura M., Araki T.
  • Organizer: 1st International Conference on Food Properties (iCFP2014)
  • Place of Presentation: Kuala Lumpur (Malaysia)
  • Year and Date: 2014-01-25
• [Presentation] Hyperspectral scattering imaging and parallel factor analysis for the spectral decomposition of multi-layered biological materials (2013)
  • Author(s): Tsuta M., Fujita K., Shibata M., Yoshimura M., Kokowa M., Suggiyama J.
  • Organizer: チュニジア-日本 文化・科学・技術学術会議(TJASSST2013)
  • Place of Presentation: Hammamet (Tunisia)
  • Year and Date: 2013-11-05
• [Presentation] Visualization of glutn, starch, and butter in pie pastry by fluorescence fingerprint imaging (2013)
  • Author(s): Kokowa M., Sugiyama J., Tsuta M., Fujita K., Yoshimura M., Shibata M., Araki T., Nabetani H.
  • Organizer: AACC International Annual Meeting
  • Place of Presentation: Alberquerque (USA)
  • Year and Date: 2013-10-01
• [Presentation] 蛍光指紋計測による小麦粒中の赤かび病毒検出法の開発 (2013)
  • Author(s): 藤田 かおり, 吉村 正俊, 蔦 瑞樹, 杉山 純一, 粉川 美踏, 柴田 真理朗
  • Organizer: 日本マイコトキシン学会 第73回学術講演会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府)
  • Year and Date: 2013-09-13
• [Presentation] 蛍光指紋による菌種判別の可能性 (2013)
  • Author(s): 吉村 正俊, 川崎 晋, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 藤田 かおり, 柴田 真理朗, 粉川 美踏
  • Organizer: 日本防菌防黴学会第40回年次大会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター(大阪府)
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] 高アミロース米を用いた米ゲル食品の開発 (2013)
  • Author(s): 柴田真理朗, 杉山純一, 藤田かおり, 松山真悟, 平野由香, 粉川美踏, 蔦瑞樹, 吉村正俊, 荒木徹也
  • Organizer: 農業食料工学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 帯広畜産大学(北海道)
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] 蛍光指紋イメージングによる食肉表面の生菌数可視化技術 (2013)
  • Author(s): 杉山 純一, 吉村 正俊, 中村 円亮, 蔦 瑞樹, 藤田 かおり, 柴田 真理朗, 粉川 美踏, 中内 茂樹
  • Organizer: 農業食料工学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 帯広畜産大学(北海道)
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] 散乱分光イメージングによる多層構造を持つ試料のスペクトル分離 (2013)
  • Author(s): 蔦 瑞樹, 藤田 かおり, 柴田 真理朗, 吉村 正俊, 粉川 美踏, 杉山 純一
  • Organizer: 農業食料工学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 帯広畜産大学(北海道)
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] Visualization of multiiple constituents in dugh and pastry by fluorescence fingerprint imaging (2013)
  • Author(s): Kokowa M., Sugiyama J., Tsuta M., Fujita K., Yoshimura M., Shibata M., Araki T., Nabetani H.
  • Organizer: 13th Conference on Methods and Applications of Fluorescence (MAF13)
  • Place of Presentation: Genova (Italy)
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] Study on intrinsic tiuorescence fingerprint for bacterial identification (2013)
  • Author(s): Yoshimura M., Kawasaki S., Sugiyama J., Tsuta M., Fujita K., Shibata M., Kokowa M.
  • Organizer: 13th Conference on Methods and Applications of Fluorescence (MAF13)
  • Place of Presentation: Genova (Italy)
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] 菌種同定のための細菌の蛍光指紋特性 (2013)
  • Author(s): 吉村 正俊, 川崎 晋, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 藤田 かおり, 柴田 真理朗, 粉川 美踏
  • Organizer: 日本食品科学工学会第60回記念大会
  • Place of Presentation: 実践女子大学(東京都)
  • Year and Date: 2013-08-30
• [Presentation] ダイレクト糊化法による高アミロース米ゲル物性の最適化 (2013)
  • Author(s): 柴田 真理朗, 杉山 純一, 松山 真吾, 藤田 かおり, 粉川 美踏, 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品科学工学会第60回記念大会
  • Place of Presentation: 実践女子大学(東京都)
  • Year and Date: 2013-08-30
• [Presentation] 光センシングとメタボロミクスの融合による泡盛熟成モニタリングの可能性 (2013)
  • Author(s): 蔦瑞樹, 平良英三, 塚原正俊, 當間士紋, 杉山純一, 藤田かおり, 柴田真理朗, 吉村正俊, 粉川美踏
  • Organizer: 日本食品科学工学会第60回記念大会
  • Place of Presentation: 実践女子大学(東京都)
  • Year and Date: 2013-08-29
• [Presentation] 蛍光指紋によるパイ生地中のグルテン・澱粉・バターの分布可視化 (2013)
  • Author(s): 粉川美踏, 芦田祐子, 杉山純一, 蔦瑞樹, 藤田かおり, 吉村正俊, 柴田真理朗, 荒木徹也, 鍋谷浩志
  • Organizer: 日本食品科学工学会第60回記念大会
  • Place of Presentation: 実践女子大学(東京都)
  • Year and Date: 2013-08-29
• [Presentation] 高アミロース米を用いた新規食品の開発 (2013)
  • Author(s): 柴田 真理朗, 杉山 純一, 藤田 かおり, 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 粉川 美踏, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品工学会第14回(2013年度)年次大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府)
  • Year and Date: 2013-08-09
• [Presentation] ダイレクト糊化法による高アミロース米麺の開発 (2013)
  • Author(s): 松山真悟, 杉山純一, 柴田真理朗, 蔦瑞樹, 藤田かおり, 吉村正俊, 粉川美踏, 平野由香里, 鍋谷浩志, 荒木撤也
  • Organizer: 日本食品工学会第14回(2013年度)年次大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府)
  • Year and Date: 2013-08-09
• [Presentation] 蛍光指紋による泡盛の熟成期間推定に関する研究 (2013)
  • Author(s): 蔦 瑞樹, 平良 英三, 塚原 正俊, 杉山 純一, 藤田 かおり, 柴田 真理朗, 吉村 正俊, 粉川 美踏
  • Organizer: 日本食品工学会第14回(2013年度)年次大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府)
  • Year and Date: 2013-08-09
• [Presentation] 光の指紋によるパイ生地中のグルテン・澱粉・バターの分布可視化 (2013)
  • Author(s): 粉川 美踏, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 藤田 かおり, 吉村 正俊, 柴田 真理朗, 荒木 徹也, 鍋谷 浩志
  • Organizer: 日本食品科学工学会平成25年度関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京, 東京農業大学
  • Year and Date: 2013-03-07
• [Presentation] ダイレクト糊化法による高アミロース米麺の開発 (2013)
  • Author(s): 松山 真悟, 柴田 真理朗, 杉山 純一, 藤田 かおり, 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 粉川 美踏, 平野 由香里, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品科学工学会平成25年度関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京, 東京農業大学
  • Year and Date: 2013-03-07
• [Presentation] ダイレクト糊化による高アミロース米の最適製パン技術の開発 (2013)
  • Author(s): 平野 由香里, 杉山 純一, 柴田 真理朗, 藤田 かおり, 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 粉川 美踏, 松山 真悟, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品科学工学会平成25年度関東支部大会
  • Place of Presentation: 東京, 東京農業大学
  • Year and Date: 2013-03-07
• [Presentation] 蛍光指紋と多変量解析による牛肉の衛生モニタリング手法の開発 (2012)
  • Author(s): 吉村 正俊, 中村 円亮, 蔦 瑞樹, 杉山 純一, 柴田 真理朗, 藤田 かおり, 粉川 美踏, 中内茂樹
  • Organizer: 日本食品科学工学会第59回大会
  • Place of Presentation: 北海道, 藤女子大学
  • Year and Date: 2012-08-31
• [Presentation] パン生地の蛍光指紋イメージング : 成分存在比を考慮したカラーマッピング法 (2012)
  • Author(s): 粉川 美踏, 蔦 瑞樹, 杉山 純一, 藤田 かおり, 西村 正俊, 柴田 真理朗, 荒木 徹也, 鍋谷 浩志
  • Organizer: 日本食品科学工学会第59回大会
  • Place of Presentation: 北海道, 藤女子大学
  • Year and Date: 2012-08-31
• [Presentation] ダイレクト糊化による高アミロース米ゲル食品の開発 (2012)
  • Author(s): 柴田 真理朗, 杉山 純一, 松山 真悟, 藤田 かおり, 粉川 美踏, 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品科学工学会第59回大会
  • Place of Presentation: 北海道, 藤女子大学
  • Year and Date: 2012-08-30
• [Presentation] 蛍光指紋によるサトイモの産地判別法開発とその精度検討 (2012)
  • Author(s): 中村 結花子, 藤田 かおり, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 粉川 美踏, 吉村 正俊, 柴田 真理朗, 鍋谷 浩志, 荒木 徹也, 中村 哲
  • Organizer: 日本食品科学工学会第59回大会
  • Place of Presentation: 北海道, 藤女子大学
  • Year and Date: 2012-08-30
• [Presentation] 蛍光指紋計測による小麦粒赤かび毒のイメージング検出手法の開発 (2012)
  • Author(s): 藤田 かおり, 吉村 正俊, 蔦 瑞樹, 杉山 純一, 粉川 美踏, 柴田 真理朗
  • Organizer: 日本食品科学工学会第59回大会
  • Place of Presentation: 北海道, 藤女子大学
  • Year and Date: 2012-08-30
• [Presentation] 蛍光指紋によるマンゴーの産地判別技術の開発 (2012)
  • Author(s): 杉山 純一, 中村 結花子, 藤田 かおり, 蔦 瑞樹, 柴田 真理朗, 吉村 正俊, 粉川 美踏
  • Organizer: 農業情報学会2012年度
  • Place of Presentation: 東京, 東京大学
  • Year and Date: 2012-05-17
• [Presentation] 蛍光指紋イメージングによる小麦カビ毒の非破壊検出 (2012)
  • Author(s): 藤田 かおり, 蔦 瑞樹, 杉山 純一, 吉村 正俊, 粉川 美踏, 柴田 真理朗
  • Organizer: 農業情報学会2012年度
  • Place of Presentation: 東京, 東京大学
  • Year and Date: 2012-05-17
• [Presentation] 蛍光指紋によるパン生地中グルテンの定量イメージング (2012)
  • Author(s): 粉川 美踏, 蔦 瑞樹, 杉山 純一, 藤川 かおり, 吉村 正俊, 柴田 真理朗, 荒木 徹也, 鍋谷浩志
  • Organizer: 農業情報学会2012年度
  • Place of Presentation: 東京, 東京大学
  • Year and Date: 2012-05-17
• [Presentation] Quantitative Visualization of the Distribution of Gluten and Starch in Model Dough with Fluorescence Fingerprint Imaging (2012)
  • Author(s): M. Kokawa, M. Tsuta, J. Sugiyama, M. Yoshimura, K. Fujita, M. Shibata, T. Araki and H. Nabetani
  • Organizer: International Conference of Agricultural Engineering, CIGR-AgEng2012
  • Place of Presentation: Valencia, Spain
• [Presentation] Detection of Aflatoxins B1, B2, G1, G2, in Nutmeg Extract Using Fluorescence Fingerprint (2012)
  • Author(s): J. Sugiyama, K. Fujita, M. Tsuta, M. Shibata, M. Kokawa, H. Onda and T. Sagawa
  • Organizer: International Conference of Agricultural Engineering, CIGR-AgEng2012
  • Place of Presentation: Valencia, Spain
• [Presentation] Contactless Evaluation of Airbubble Structure in Bread by Laser Scattering Imaging (2012)
  • Author(s): M. Tsuta, K. Fujita, M. Shibata, M. Yoshimura, M. Kokawa and J. Sugiyama
  • Organizer: International Conference of Agricultural Engineering, CIGR-AgEng2012
  • Place of Presentation: Valencia, Spain
• [Presentation] Development of Rapid Estimation method of Aerobic Bacteria Population on Beef surface by Fluorescence Fingerprints (2012)
  • Author(s): M. Yoshimura, M. Tsuta, M. Shibata, K. Fujita, M. Kokawa and J. Sugiyama
  • Organizer: International Conference of Agricultural Engineering, CIGR-AgEng2012
  • Place of Presentation: Valencia, Spain
• [Presentation] Determination of the Geographic Origin of Mangoes using Fluorescence Fingerprint (2012)
  • Author(s): Y. Nakamura, K. Fujita, J. Sugiyama, M. Tsuta, M. Shibata, M. Yoshimura, M. Kokawa, H. Nabetani, T. Araki
  • Organizer: 16th IUFoST, World Congress of Food Science and Technology
  • Place of Presentation: Foz do Iguacu, Brazil
• [Presentation] Contactless Estimation of Pore Size in Bread Crumb by Hyperspectral Scattering Imaging (2012)
  • Author(s): M. Tsuta, K. Fujita, M. Shibata, M. Yoshimura, M. Kokawa and J. Sugiyama
  • Organizer: 16th IUFoST, World Congress of Food Science and Technology
  • Place of Presentation: Foz do Iguacu, Brazil
• [Presentation] Detection of Fusarium Mycotoxin in Wheat Grain Using Fluorescence Fingerprint (2012)
  • Author(s): K. Fujita, M. Tsuta, J. Sugiyama, H. Nakagawa, M. Yoshimura, M. Kokawa and M. Shibata
  • Organizer: 6th International Crop Science Congress
  • Place of Presentation: Bento Goncalves, Brazil
• [Presentation] Development of High-Amylose Rice Gel by Gelatinization and Mechanical Mixing (2012)
  • Author(s): M. Shibata, J. Sugiyama, K. Fujita, M. Tsuta, M. Yoshimura, M. Kokawa and T. Araki
  • Organizer: 2012 EFFoST Annual Meeting
  • Place of Presentation: Montpellier, France
• [Presentation] 高アミロース米を用いた新規食品の開発 (2012)
  • Author(s): 柴田 真理朗, 杉山 純一,藤田 かおり, 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 粉川 美踏, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品工学会第13回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道, 北海道大学
• [Remarks]
  • URL: http://mitokokawa.web.fc2.com/
• [Remarks]
  • URL: http://www.iai.ga.a.u-tokyo.ac.jp/nabetani-araki2012/src/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://mitokokawa.web.fc2.com/index.html