| 研究課題/領域番号 |
21H04710
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分38:農芸化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
小関 成樹 北海道大学, 農学研究院, 教授 (70414498)
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| 研究分担者 |
川井 清司 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 教授 (00454140)
中川 洋 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (20379598)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)
2023年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2022年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2021年度: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円)
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| キーワード | ガラス転移 / 乾燥 / 水分活性 / 凍結乾燥 / 含水率 / 適合溶質 / 中性子散乱法 / 乾燥耐性 / 熱分析 / 水分 / 微生物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
乾燥食品（環境）において微生物が長期間にわたり生残するための乾燥ストレス耐性を獲得するメカニズムを，微生物細胞のガラス転移現象に焦点を絞り，その物理的状態の変化の観点から明らかにする。食中毒細菌の制御から有用細菌の安定保存までを可能とする科学的な基盤を構築することを目的とする。具体的には以下の3つの研究課題について取り組む。
①各種微生物の乾燥ストレス応答に関する統一的解釈を可能とする微生物細胞のガラス化理論を構築する。
②微生物のガラス化に至る過程が乾燥微生物のガラス転移温度に与える影響を解明する。
③乾燥食品中の有害微生物の制御あるいは有用微生物の安定保存のための新たな技術戦略を構築する。
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| 研究成果の概要 |
細菌細胞のガラス転移温度は、乾燥方法や保存時の水分活性、乾燥温度の影響があった。さ らに ガラス転移温度と菌体の保存時の温度との差を指標とすることで、乾燥条件や乾燥後の保存条件の違いによらず、乾燥環境下におかれた細菌細胞の生存状態を予測判断できることを明らかにした。また、中性子弾性散乱測定を用いた細胞内部の水分子挙動の解析結果から、細菌が乾燥によってガラス転移した静菌状態から活動を再開するに際して、ガラス転移はクリティカルな要件ではなく、トリガーであることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで乾燥環境下で細菌が長期間にわたり生存し続ける現象は捉えられてきたが、そのメカニズムは不明であった。本研究では細菌が乾燥状態においても長期間にわたり生存し続けることができる要因を、細胞の物理的な変化であるガラス転移現象の観点から明らかにした。乾燥食品の保存温度や湿度を適切に制御することで、仮に有害な食中毒細菌が付着していたとしても、その生存数が予測可能とする技術へと本研究成果は活用されうる。さらに、本研究成果は有用細菌の長期間保存といった面でもガラス転移現象と影響を及ぼす環境因子の制御によって、より長期間にわたり有用細菌を保存可能とするものである。
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