超臨界二酸化炭素を用いる非加熱殺菌・酵素失活技術の開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12556021
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 下田 満哉 九州大学, 大学院・農学研究院, 助教授 (70149871)
• 研究分担者: 石川 洋哉 九州大学, 大学院・農学研究院, 助手 (00325490) ; 早川 功 九州大学, 大学院・農学研究院, 教授 (30038252)
• キーワード: 食品加工 / 殺菌 / 酵素失活 / 非加熱殺菌 / 非加熱酵素失活化

研究概要

ミクロバブル超臨界二酸化炭素法により処理されたミオグロビンの構造変化をCDスペクトルの測定によりオボアルブミン、牛血清アルブミン、β-ラクトアルブミンの構造変化と比較検討した。その結果、35℃、30MPa、30minのミクロバブル処理により不可逆的unfoldingが認められた。unfoldingの程度はたんぱく質分子中のジスルフィド結合の数に依存した。ミオグロビンのα-へリックス含量は超臨界二酸化炭素の密度の増加に伴い減少した。加熱、pH低下、変性剤の添加によるミオグロビンのunfoldingはいずれも可逆的であった。ミオグロビンの不可逆的unfoldingは大気圧下で炭酸ガスをバブリングすることによっても観察されたが、この場合はある程度の過熱が必要であった。
ミクロバブル超臨界二酸化炭素処理によるMcllvaine緩衝液中の酸性プロテアーゼ、アルカリプロテアーゼ、パパイン、グルコアミラーゼの失活化に及ぼすpHの影響を、pH3からpH6の間で調査した。ミクロバブル超臨界二酸化炭素処理により、pH4以下の緩衝液中の各酵素はいずれも顕著に失活した。しかしながら、pH4以下においても気体状態あるいは液体の二酸化炭素処理によってはほとんど失活しなかった。pH3では25℃においても酵素を完全に失活化させることができた。このときの残存活性は、65℃〜75℃の熱処理法よりも小さかった。酸性プロテアーゼの失活化は共存するエタノール濃度の増大とともに促進した。
S.cerevisiaeをモデル菌株として、超臨界二酸化炭素殺菌の速度論的解析を行った。その結果、本殺菌挙動が1次反応速度式に従うこと、生菌数を90%減少させるのに必要な時間並びに90%死滅時間を1/10に短縮するのに必要な処理温度の上昇分及び溶存CO2濃度の増加分を明らかにした。この結果、本殺菌法の速度論的取り扱いを可能とした。

研究成果

• [文献書誌] 石川洋哉,下田満哉,筬島豊 ら: "Irreversible Unfolding of Myoglobin in an Aqueous Solution by Spercritical Carbon Dioxide"Journal of Food and Agriculture. 48巻・10号. 4535-4539 (2000)
• [文献書誌] 石川洋哉,下田満哉,筬島豊 ら: "Unfolding of Poly-L-glutamic Acid by Microbubbling of Supercritical Carbon Dioxide"Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 64巻・6号. 1295-1297 (2000)
• [文献書誌] 石川洋哉,下田満哉,筬島豊 ら: "pH-Dependent Inactivation of Enzymes by Microbubbling of Supercritical Carbon Dioxide"Food Science Technology Research. 64巻・3号. 212-215 (2000)
• [文献書誌] 下田満哉: "ミクロバブル超臨界炭酸ガス殺菌"防菌防黴. 29巻・2号. 99-105 (2001)
• [文献書誌] 下田満哉,三宅正起,筬島豊 ら: "二酸化炭素を使用する液体食品の非加熱殺菌"製剤機械技術研究会誌. 9巻・4号. 9-14 (2000)
• [文献書誌] 下田満哉: "非加熱低エネルギー・リサイクル型殺菌・酵素失活システム"食品と科学. 2000・5号. 86-90 (2000)
• [文献書誌] 下田満哉(共著): "超臨界流体プロセスの実用化"(株)技術情報協会. 214(7) (2000)