スペクトロミクスによる食品の鮮度・熟成モニタリング

• Project/Area Number: 14J04913
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Agricultural environmental engineering/Agricultural information engineering
• Research Institution: University of Tsukuba (2015); National Agriculture and Food Research Organization (2014)
• Principal Investigator: 粉川 美踏 筑波大学, 生命環境系, 助教
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 蛍光指紋 / 散乱分光 / 近赤外吸収 / 熟成 / 近赤外分光法 / レーザー散乱分光法 / 鮮度 / 国際情報交換：ベルギー

Outline of Annual Research Achievements

【散乱分光および近赤外による牛肉の熟成モニタリング】
ベルギーのカトリック・ルーベン大学に客員研究員として滞在し、牛肉の保存中の化学的・物理的変化を近赤外吸収および光散乱によってモニタリングする研究を行った。牛肉は死後硬直後、数週間の熟成を行うことにより肉質が向上することが知られている。本研究では、レーザー散乱分光イメージング、二重積分球、近赤外分光装置の３種類の光学装置を用いて冷蔵庫で保管した２種類の牛肉のモニタリングを行った。同時に牛肉の「硬さ」を計測するためのせん断応力計測、および含水率の計測を行った。
２種類の部位（Longissimus Dorsi および Biceps Femoris）の計測を行った。Longissimus Dorsi は計測した3週間の間にせん断応力が1/3程度に減少したのに対し、Biceps Femorisは有意な変化が見られなかった。近赤外分光スペクトルおよびレーザー散乱のデータもせん断応力の変化を反映しており、Longissimus Dorsiに関しては3週間の間に散乱係数が大きく変化した。筋繊維の構造が変化することにより散乱係数が影響を受けることが推察される。また、この結果により、光散乱による牛肉の熟成モニタリングが可能であることが示唆された。
近赤外分光器による測定およびレーザー散乱イメージングでは、光の吸収特性（主にサンプルの化学成分を反映）および散乱特性（主に微細構造を反映）が混在したデータが得られる。これに対し、二重積分球では吸収特性と散乱特性が分離して計測できるため、サンプルの変化を明瞭に解釈できる。今後、近赤外分光器の実用性と二重積分球の精度を合わせた測定方法を開発する予定である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カトリック・ルーベン大学(ベルギー)
• [Journal Article] Measuring Cheese Maturation with the Fluorescence Fingerprint (2015)
  • Author(s): Mito Kokawa, Shoma Ikegami, Akira Chiba, Hiroshi Koishihara, Vipavee Trivittayasil, Mizuki Tsuta, Kaori Fujita, Junichi Sugiyama
  • Journal Title: Food Science and Technology Research Volume: 21 Issue: 4 Pages: 549-555
  • DOI: 10.3136/fstr.21.549
  • NAID: 130005098085
  • ISSN: 1344-6606, 1881-3984
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a quantification method of the gluten matrix in bread dough by fluorescence microscopy and image analysis (2015)
  • Author(s): Maeda, T., Kokawa, M., Nango, N., Miura, M., Araki, T., Yamada, M., Takeya, K., Sagara, Y.
  • Journal Title: Food and Bioprocess Technology Volume: 8 Issue: 6 Pages: 1349-1354
  • DOI: 10.1007/s11947-015-1497-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluorescence fingerprint as an instrumental assessment of the sensory quality of tomato juices (2015)
  • Author(s): Vipavee Trivittayasil, Mizuki Tsuta, Yoshinori Imamura, Tsuneo Sato, Yuji Otagiri, Akio Obata, Hiroe Otomo, Mito Kokawa, Junichi Sugiyama, Kaori Fujita, Masatoshi Yoshimura
  • Journal Title: Journal of the Science of Food and Agriculture Volume: 96 Issue: 4 Pages: 1167-1174
  • DOI: 10.1002/jsfa.7199
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of the Fluorescence Fingerprint Imaging Technique (2015)
  • Author(s): 粉川美踏，蔦瑞樹，杉山純一
  • Journal Title: Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi Volume: 62 Issue: 10 Pages: 477-483
  • DOI: 10.3136/nskkk.62.477
  • NAID: 130005109954
  • ISSN: 1341-027X, 1881-6681
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of gluten, starch and butter in pie pastry by fluorescence fingerprint imaging (2014)
  • Author(s): Kokawa, M., Yokoya, N., Ashida, H., Sugiyama, J., Tsuta, M., Yoshimura, M., Fujita, K., Shibata, M.
  • Journal Title: Food and Bioprocess Technology Volume: - Issue: 2 Pages: 409-419
  • DOI: 10.1007/s11947-014-1410-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Method of determining the optimal dilution ratio for fluorescence fingerprint of food constituents (2014)
  • Author(s): Vipavee Trivittayasil, Mizuki Tsuta, Mito Kokawa, Masatoshi Yoshimura, Junichi Sugiyama, Kaori Fujita, Mario Shibata
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 79 Issue: 4 Pages: 652-657
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.988678
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prediction of Aerobic Plate Count of <i>Escherichia coli</i> in Green Tea Beverage by Flow Cytometry and Multivariate Analysis (2014)
  • Author(s): 蔦瑞樹，佐々木康彦，竹内郁雄，中本英樹，石川淳，川崎晋，杉山純一，藤田かおり，吉村正俊，柴田真理朗，粉川美踏
  • Journal Title: Japan Journal of Food Engineering Volume: 15 Issue: 3 Pages: 157-164
  • DOI: 10.11301/jsfe.15.157
  • NAID: 130004709577
  • ISSN: 1345-7942, 1884-5924
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Scattering properties of meat and its relation to microstructure (2015)
  • Author(s): Kokawa, M., Van Beers, R., Keresztes, C.J., Aernouts, B., Saeys, W.
  • Organizer: 17th International Conference on Near Infrared Spectroscopy
  • Place of Presentation: Foz do Iguassu, Brazil
  • Year and Date: 2015-10-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of fluorescence fingerprint monitoring system for microbial content of beef (2015)
  • Author(s): Mala Dheni M., Kokawa M., Kawasaki S., Tsuta M., Yoshimura M., Sugiyama J., Kitamura Y.
  • Organizer: 農業環境工学関連５学会２０１５年合同大会
  • Place of Presentation: 岩手大学、岩手県、盛岡市
  • Year and Date: 2015-09-14
• [Presentation] 蛍光指紋イメージングによる牛肉表面の生菌数可視化 (2015)
  • Author(s): 吉村 正俊, 中村 円亮, 粉川 美踏, Mala Dheni M., 川崎 晋, 蔦 瑞樹, 杉山 純一, 中内 茂樹
  • Organizer: 農業環境工学関連５学会２０１５年合同大会
  • Place of Presentation: 岩手大学、岩手県、盛岡市
  • Year and Date: 2015-09-14
• [Presentation] 蛍光指紋によるモモの機能性成分含量推定 (2015)
  • Author(s): 蔦 瑞樹, Trivittayasil V., 亀谷 宏美, 庄司 俊彦, 粉川 美踏, 杉山 純一
  • Organizer: 農業環境工学関連５学会２０１５年合同大会
  • Place of Presentation: 岩手大学、岩手県、盛岡市
  • Year and Date: 2015-09-14
• [Presentation] Estimation of polyphenol and procyanidins in peach using fluorescence fingerprint (2015)
  • Author(s): Trivittayasil, V., Shoji, T., Kameya, H., Tsuta, M., Kokawa, M., Sugiyama, J.
  • Organizer: Conferentia Chemometrica 2015
  • Place of Presentation: Budapest, Hungary
  • Year and Date: 2015-09-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蛍光指紋によるモモの活性酸素消去能の推定 (2015)
  • Author(s): Trivittayasil V., 亀谷 宏美, 庄司 俊彦, 蔦 瑞樹, 粉川 美踏, 杉山 純一
  • Organizer: 日本食品科学工学会第62大会
  • Place of Presentation: 京都大学、京都府、京都市
  • Year and Date: 2015-08-27
• [Presentation] Measuring cheese maturation by integrated use of fluorescence fingerprint and near infrared spectroscopy (2015)
  • Author(s): Kokawa, M., Ikegami, S., Chiba, A., Koishihara, H., Sugiyama, J., Tsuta, M., Fujita, K., Trivittayasil, V.
  • Organizer: International congress on engineering and food (ICEF12)
  • Place of Presentation: Quebec City, Canada
  • Year and Date: 2015-06-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Non-wheat and low calorie foods using direct gel conversion (dgc) technology of rice (2015)
  • Author(s): Sugiyama, J., Fujita, K., Shibata, M., Kokawa, M., Tsuta, M., Trivittayasil, V.
  • Organizer: International congress on engineering and food (ICEF12)
  • Place of Presentation: Quebec City, Canada
  • Year and Date: 2015-06-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fluorescence fingerprint for the rapid assessment of multiple attributes of awamori - the oldest spirits in japan (2015)
  • Author(s): Tsuta, M., Tsukahara, M., Tsukahara, K., Taira, E., Kokawa, M., Trivittayasil, V., Yoshimura, M., Fujita, K., Sugiyama, J.
  • Organizer: International congress on engineering and food (ICEF12)
  • Place of Presentation: Quebec City, Canada
  • Year and Date: 2015-06-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高速せん断処理により作製した高アミロース米ゲルの物性と澱粉鎖長構造との関係解明 (2015)
  • Author(s): 藤田 かおり, 藤田 直子, 保坂 優子, 柴田 真理朗, 粉川 美踏, 蔦 瑞樹, Trivittayasil V., 杉山 純一
  • Organizer: 日本作物学会第239回講演会
  • Place of Presentation: 日本大学、神奈川県、藤沢市
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] 高速せん断加工によりゲル化した米の添加が食パンの比容積と物性に及ぼす影響 (2015)
  • Author(s): 藤田 かおり, 平野 由香里, 鈴木 洋子, 柴田 真理朗, 粉川 美踏, 松山 信吾, 杉山 純一, Trivittayasil V., 蔦 瑞樹
  • Organizer: 日本作物学会第239回講演会
  • Place of Presentation: 日本大学、神奈川県、藤沢市
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] 分光法融合による泡盛の多面的かつ迅速な品質評価法に関する基礎的研究 (2015)
  • Author(s): 蔦 瑞樹, 平良 英三, 塚原 正俊, 塚原 恵子, 粉川 美踏, トリヴィッタヤシル ヴィパヴィ, 吉村 正俊, 藤田 かおり, 杉山 純一
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山県、岡山市
  • Year and Date: 2015-03-26
• [Presentation] 蛍光指紋による青果物の活性酸素消去能推定に関する基礎的検討 (2015)
  • Author(s): 蔦 瑞樹, トリヴィッタヤシル ヴィパヴィ, 亀谷 宏美, 今村 義則, 関山 恭代, 杉山 純一, 藤田 かおり, 吉村 正俊, 粉川 美踏
  • Organizer: 第12回表示起源分析技術研究懇談会講演会
  • Place of Presentation: 東京電機大学、東京都、足立区
  • Year and Date: 2015-01-23
• [Presentation] Spectral unmixing of fluorescence fingerprint imagery for visualization of constituents in pie pastry (2014)
  • Author(s): Yokoya, N., Kokawa, M., Sugiyama, J.
  • Organizer: IEEE Conference on Image Processing (ICIP 2014)
  • Place of Presentation: パリ、フランス
  • Year and Date: 2014-10-28
• [Presentation] The optimization of dilution ratio for fluorescence fingerprint measurement of biological materials (2014)
  • Author(s): rivittayasil V., Tsuta M., Kokawa M., Yoshimura M., Sugiyama J., Fujita K., Shibata M.
  • Organizer: 日本食品科学工学会第61回大会
  • Place of Presentation: 中村学園大学、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2014-08-30
• [Presentation] 蛍光指紋によるチーズの熟成度指標の推定 (2014)
  • Author(s): 粉川 美踏, 池上 翔馬, 千葉 啓, 小石原 洋, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 藤田 かおり, 柴田 真理朗
  • Organizer: 日本食品科学工学会第61回大会
  • Place of Presentation: 中村学園大学、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2014-08-30
• [Presentation] 高速せん断加工条件が高アミロース米ゲルの動的粘弾性に及ぼす影響 (2014)
  • Author(s): 柴田 真理朗, 杉山 純一, 藤田 かおり, 粉川 美踏, 平野 由香里, 松山 信悟, Trivittayasil V., 蔦 瑞樹, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品科学工学会第61回大会
  • Place of Presentation: 中村学園大学、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2014-08-29
• [Presentation] 高速せん断加工による米ゲルと米粉の２相系混合ゲルの物性制御 (2014)
  • Author(s): 松山 信悟, 柴田 真理朗, 藤田 かおり, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 粉川 美踏, 平野 由香里, 荒木 徹也, 鍋谷 浩志
  • Organizer: 日本食品科学工学会第61回大会
  • Place of Presentation: 中村学園大学、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2014-08-29
• [Presentation] 高速せん断加工による中・高アミロース米のゲル添加による食パンの比容積と物性への影響 (2014)
  • Author(s): 藤田 かおり, 平野 由香里, 柴田 真理朗, 鈴木 洋子, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 松山 信悟, 粉川 美踏, 奥西 智哉
  • Organizer: 日本食品科学工学会第61回大会
  • Place of Presentation: 中村学園大学、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2014-08-29
• [Presentation] 米ゲルの物性が米ゲルパンに及ぼす影響 (2014)
  • Author(s): 平野 由香里, 柴田 真理朗, 藤田 かおり, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 粉川 美踏, 松山 信悟, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品科学工学会第61回大会
  • Place of Presentation: 中村学園大学、福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2014-08-29
• [Presentation] 高速せん断加工による米ゲル動的粘弾性と加工条件の応答曲面モデリング (2014)
  • Author(s): 柴田 真理朗, 杉山 純一, 藤田 かおり，平野 由香里，松山 信悟，粉川 美踏，荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品工学会第15回（2014年度）年次大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場、茨城県、つくば市
  • Year and Date: 2014-08-09
• [Presentation] 高アミロース米のダイレクトGel転換による製パン技術の最適化 (2014)
  • 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 信悟, 荒木 徹也
  • Organizer: 日本食品工学会第15回（2014年度）年次大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場、茨城県、つくば市
  • Year and Date: 2014-08-07
• [Presentation] Visualization of gluten, starch and butter in pie pastry by fluorescence fingerprint imaging (2014)
  • Author(s): Kokawa, M., Yokoya, N., Ashida, H., Sugiyama, J., Tsuta, M., Yoshimura, M., Fujita, K., Shibata, M.
  • Organizer: 2014 Applications of Computer Image Analysis And Spectroscopy in Agriculture
  • Place of Presentation: モントリオール、カナダ
  • Year and Date: 2014-07-12
• [Presentation] Fluorescence-fingerprint spectroscopy system for multipoint and temperature-controlled measurement (2014)
  • Author(s): Yoshimura, M., Mala, D. M., Kawasaki, S., Sugiyama, J., Tsuta, M., Kokawa, M., Fujita, K. and Shibata, M.
  • Organizer: 2014 Applications of Computer Image Analysis And Spectroscopy in Agriculture
  • Place of Presentation: モントリオール、カナダ
  • Year and Date: 2014-07-12
• [Presentation] 多点計測および温度制御可能な蛍光指紋測定システムの構築 (2014)
  • Author(s): 吉村 正俊, Mala Dheni M., 川崎 晋, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 藤田 かおり, 粉川 美踏, 柴田 真理朗
  • Organizer: 第73回農業食料工学会（平成26年度）年次大会
  • Place of Presentation: 琉球大学、沖縄県、中頭郡
  • Year and Date: 2014-05-18
• [Presentation] 蛍光指紋による青果物の活性酸素消去能推定に向けた基礎的検討 (2014)
  • Author(s): 今村 義則, 荒木 徹也, 蔦 瑞樹, 亀谷 宏美, 関山 恭代, 杉山 純一, 藤田 かおり, 柴田 真理朗, 吉村 正俊, 粉川 美踏
  • Organizer: 第73回農業食料工学会（平成26年度）年次大会
  • Place of Presentation: 琉球大学、沖縄県、中頭郡
  • Year and Date: 2014-05-18
• [Presentation] 蛍光指紋イメージングおよびスペクトル分解によるパイ生地中グルテン・澱粉・バターの可視化 (2014)
  • Author(s): 粉川 美踏, 横矢 直人, 芦田 祐子, 杉山 純一, 蔦 瑞樹, 吉村 正俊, 藤田 かおり, 柴田 真理朗
  • Organizer: 第73回農業食料工学会（平成26年度）年次大会
  • Place of Presentation: 琉球大学、沖縄県、中頭郡
  • Year and Date: 2014-05-18
• [Patent(Industrial Property Rights)] チーズの熟成度指標推定方法、チーズの熟成度指標推定装置、コンピュータが実行可能なプログラム、ナチュラルチーズ、プロセスチーズ、及びプロセスチーズの製造方法 (2014)
  • Inventor(s): 杉山純一、蔦瑞樹、粉川美踏、小石原洋、水野礼、千葉啓、池上翔馬
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人 農業・食品産業技術総合研究機構、森永乳業株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-172020
  • Filing Date: 2014-08-29