| Project/Area Number |
23K05112
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38050:Food sciences-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
井倉 則之 九州大学, 農学研究院, 教授 (30260722)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | エマルション / ゲル / フレーバー / 物性 / アロマ |
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| Outline of Research at the Start |
多層エマルションとは、水中油滴型エマルションの油滴中にさらに水滴を分散させたエマルションを指し、油量の減少による低カロリー化を達成可能な系あるいは親水性及び親油性機能性成分の両者を保持可能な系として注目されている。本申請では、フレーバー成分などの内在成分がこの多層エマルションの各層をどの様に移動するかを明らかにすること、独特な物性を付与することで、多層エマルションの利用可能性を拡大させることを目的としている。このような多層エマルションを利用した食品は従来に無い風味・食感を与えるだけでなく、機能性成分を高度に維持可能な特定用途食品あるいは特定保健用食品の開発に繋がると考えられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
多層エマルションの一つであるW/O/Wエマルションとは水中油滴型（O/W）エマルションの油滴内にさらに水を分散させた系であり、生理活性物質の封入や低脂肪化など食品への応用が期待される。一方、W/O/Wエマルションの流動特性は製造工程や食感に寄与するため、その制御が重要である。本申請ではエマルションの各層をゲル化させることによる、エマルションの物性やそのフレーバーリリースへの影響を明らかにすることにより、その有用性を示すことにある。
2023年度は内水相をゲル化させることによる物性への影響を検討し、内水相のゲル化はW/O/Wエマルションの粘度制御に効果的であることを示した。2024年度はゲル化剤として分離大豆タンパク質（SPI）を用いた時の多層エマルションの物性について調査した。異なる液滴径を有するエマルションを作製し、その粘度やゲル化後の硬さ、付着性、凝集性などの物性を評価したところ、液滴径を変えることにより、粘度だけでなく、得られたゲルの物性も制御できることを明らかにした。このように液滴径を制御することにより、ゲル物性を変化させることができることは、3Dプリンターインクとして非常に有用であると考えられた。そこで、3Dプリンターを用いて、エマルションゲルの造形を行った。その結果、液滴径の減少に伴いプリント精度が向上し、3Dプリント用インクとしての多層エマルションの応用可能性が示された。さらに内水相に硫酸第一鉄を封入した多層エマルションゲルを用いたところ、鉄封入時においても封入成分非存在下と同様に3Dプリンターで造形することができ、鉄の保持性も高いことを明らかにした。
以上の結果より多層エマルションをゲル化することにより単純なO/Wエマルションとは異なる物性を示し、機能性成分の封入に有効であるだけでなく3Dプリントインクへの応用性もあることを明らかにした。
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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
2023年度より進めていた多層エマルションの外水相にタンパク質を添加してゲル化させる系について主に検討を行った。2024年度は特にゲル化剤に分離大豆タンパク質（SPI）を用い、内水相に塩類溶液を、油相にキャノーラ油を用いた時の多層エマルションの3Dプリンターインクとしての適正について調査した。3Dプリントのインクは、ノズルからのスムーズな押し出しやインクが堆積されても潰れない支持強度や安定性などの物性を持つことが重要であり、エマルションゲルは有用であると考えられる。
内水相と油相を内水相体積分率が0.30となるように予備乳化し、これを5.0 µμmの平均細孔径（Dp）を有する疎水性シラス多孔質ガラス（SPG）膜に圧入し、W/Oエマルションを調製した。外水相（10 w/v% SPI分散液）とW/Oエマルションを分散相体積分率が0.5となるように予備乳化した後、Dp＝20、10、5 µmの親水性SPG膜に圧入し、多層エマルションを調製した。その後、外水相中の濃度が74 mMとなるように塩化マグネシウム溶液を添加し、湯浴中で90℃、15分間加熱することでゲル化させた。エマルション液滴径の減少に伴い、粘度やかたさ、保水力が上昇することを明らかとし、液滴径を制御することで、物性を制御できることを明らかにした。
3Dプリンターを用い、調製した多層エマルションをインクとして造形をおこなった。このとき、サンプルのプリント精度を評価するために、寸法印刷偏差を算出した。その結果、液滴径の減少に伴いプリント精度が向上し、3Dプリント用インクとしての多層エマルションの応用可能性が示された。さらに内水相に硫酸第一鉄を封入した多層エマルションゲルを用いたところ、鉄封入時においても封入成分非存在下と同様に3Dプリンターで造形することができ、鉄の保持性も高いことを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
2025年度は、2023、2024年度に得られた多層エマルションの作製条件をもとに、フレーバーリリース挙動についても検討を行う。まだ十分な結果は得られていないが、2024年度には内水相を複合多糖によってゲル化させた多層エマルションの調製を試みている。内水相ゲル化させたとき異なる物性を有する多層エマルションからの香気成分放散挙動について、香気成分の分配係数を基準に評価を行い、物性の変化とリリース挙動との関係を明らかにする。
2024年度には外水相を大豆タンパク質によりゲル化させる条件について検討を行ったが、他のゲル化剤についても検討を行うとともに、物性と内在成分のリリース挙動の関係について検討を行う。外水相をゲル化させることにより、エマルション自体をゲル化させたゲル状食品の状態とし、その物性と香気成分あるいは機能性成分の放出挙動との関係を明らかにする。
また、内水相と外水相のいずれをもゲル化剤等により物性を変えたときのエマルション自体の物性や内在成分の放散挙動についても検討を行うためのエマルション作製条件の検討を行っていく。
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