新規テクスチャーモディファイヤー創出のための多糖類ゲルの体系的研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14208011
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 西成 勝好 大阪市立大学, 大学院・生活科学研究科, 教授 (10254426)
• 研究分担者: 窪田 健二 群馬大学, 工学部・生物化学工学科, 教授 (40153332) ; 小川 悦代 昭和学院短期大学, 教授 (70086370) ; 新井 映子 静岡大学, 教育学部, 教授 (90134783) ; 中村 邦男 酪農学園大学, 食品科学科, 教授 (80000826) ; 中沢 文子 共立女子大学, 家政学部, 教授 (60086725)
• キーワード: ゲル / ジェラン / 分子特性解析 / 微細構造観察 / ヘリックス・コイル転移 / 破壊 / 嚥下 / 食塊

研究概要

静的・動的光散乱および固有粘度測定により、低温、高温の2本鎖(秩序状態)、1本鎖(無秩序状態)の状態についてジェラン分子め剛直性を定量的に評価することができ、ダブルヘリックス形成、架橋形成、ゲル特性の分子論的メカニズムの基礎を築くことができた。さらに、分子量の異なる6種のナトリウム型精製ジェランガムを用いて、コイル-ヘリックス転移やゲル化に対するジェランガム分子量の影響を、塩水溶液中での光散乱、粘性、円偏光二色性の測定および示差走査熱量測定から検討した。
また、種々の金属塩を添加したジェランガムバルクゲルの原子間力顕微鏡による観察法を確立した。水溶液中に浸潰したゲル表面の画像化に世界で初めて成功し、ゲル化における金属塩の役割を解明するための新しい知見を得た。
アガロースゲルの圧縮破壊に対するゲル試料の圧縮形式の影響を調べた。ゲルから水の流出する面積を大きくすると、同じ圧縮速度では破壊の際に低い荷重で長い距離を要することを見出した。ゲルの破壊には水の流出が関与することが示唆された。
ジェランガムマトリックスゲルにCaCl_2添加粒状ゲルを添加するとき、粒状ゲル含量の増加につれて、破断応力と貯蔵弾性率は、単独マトリックスでは増加し、CaCl_2添加マトリックスゲルでは減少することを見出し、マトリックスゲルと粒状ゲルの相互作用を解明した。
嚥下したジェランの咽頭部における速度分布を超音波で測定した。0.02%以下の濃度のジェランは、水の速度分布に近い速さと分布で流れて嚥下困難者には水と同様に飲み難いと思われた。一方、0.05〜0.5%のゲルは、比較的遅い速度でまとまって流れ、摂取し易いと考えられた。
レントゲンビデオフルオログラフィー観察のために、バリウム製剤を添加したジェラン、寒天およびゼラチンゲルの物性と嚥下特性を比較した。ジェランゲルは、寒天やゼラチンゲルよりも、まとまりのよい食塊を形成した。ジェランは、嚥下困難者のためのテクスチャーモディファイヤーとして、期待できると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] E.Ogawa, R.Takahashi, H.Yajima, K.Nishinari: "Initial Stage of Gelation Process for Sodium-Type Gellan Gumswith Different Molecular Weights"Transactions of the Materials Research Society of Japan. 28・3. 953-956 (2003)
• [文献書誌] Y.Nitta, B.S.Kim, K.Nishinari, M.Shirakawa, K.Yamatoya, T.Oomoto, I.Asai: "Synergistic gel formation of xyloglucan/gellan mixture as studied by rheology, DSC and circular dichroism"Biomacromolecules. 4. 1654-1660 (2003)
• [文献書誌] R.Takahashi, H.Tokunou, K.Kubota, E.Ogawa, T.Oida, T.Kawase, K.Nishinari: "Solution Properties of Gellan Gum : Change in Chain Stiffness between Single-and Double-Stranded Chains"Biomacromolecules. 5. 516-523 (2004)
• [文献書誌] S.Ikeda, Y.Nitta, B.S.Kim, T.Temsiripong, R.Pongsawatmanit, K.Nishinari: "Single-phase mixed gels of xyloglucan and gellan"Food Hydrocolloids. (in press).
• [文献書誌] S.Ikeda, Y.Nitta, T.Temsiripong, R.Pongsawatmanit, K.Nishinari: "Atomic force microscopy studies on cation-induced network formation of gellan"Food Hydrocolloids. (in press).
• [文献書誌] H.Moritaka, S.Kimura, H.Fukuba: "Rheological properties of matrix-particle gellan gum gel : effects of calcium chloride on the matrix"Food Hydrocolloids. 17. 653-660 (2003)
• [文献書誌] 西成勝好: "レオロジー物性,『農芸化学の事典』鈴木昭憲・荒井綜一編集"朝倉書店(所収). 372-375 (2003)