2022 Fiscal Year Research-status Report
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22K05496
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| Research Institution | Rakuno Gakuen University |
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Principal Investigator |
金田 勇 酪農学園大学, 農食環境学群, 教授 (30458129)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田島 右副 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 専任研究員 (40312235)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | チーズ / 凝乳反応 / レンネット / NMR / レオロジー / ゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の最終目的はチーズ製造工程の第一段階である凝乳挙動を製造現場に持ち込み可能な小型パルスNMR装置によるT2緩和時間を指標にして可視化し。チーズ製造工程の安定化を図ることである。
単純系として乳酸菌スターターは加えずに凝乳剤（レンネット）のみを添加する系を用いて研究を進めた。まずは生乳の動的弾性率の時間発展をレオメータで測定した。弾性率の時間発展曲線は指数関数モデルで解析が可能であり、凝乳反応（ゲル化反応）の時定数を決定することができた。同様の単純系のT2緩和時間の時間発展を小型パルスNMR装置により測定した。観察されるT2緩和時間は生乳の溶媒である水の緩和時間であるが、コロイド分散液のT2緩和時間は分散質の分率により低下する。生乳にレンネットを添加して一定時間ごとにサンプリングを行い。得られたサンプルを小型遠心分離機で凝集物を沈殿させ、上清のT2緩和時間を測定することで凝集体の形成を間接的に測定する方法を確立した。この方法により得られたT2緩和時間の時間発展の時定数がほぼゲル化のそれと一致することを明らかにした。この成果により小型パルスNMR装置により凝乳挙動を可視化（定量化）できる目途が立った。
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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
研究計画では第一段階（R4-5）として単純系を用いで凝乳挙動をT2緩和時間により再現性良く可視化する測定手順を確立することを目的とした。研究開始当初はゲル化過程におけるT2緩和時間に大きな変化が確認できず、その原因の解明に時間を要したが、サンプルを遠心分離することでサイズの大きな凝集体を取り除くという操作を加え、反応系の上清のT2緩和時間から凝乳状態を定量化できることを見出した。この発見により当初の目標であった小型パルスNMR装置による測定手順を確立することができたためにR5年からは第二段階に向けて様々な条件検討に移る。
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| Strategy for Future Research Activity |
小型パルスNMR装置によるT2緩和時間測定により基本的な条件での凝乳挙動の解析の可能性が見出されたので、R5年には以下のポイントについて研究を進める。
１）凝乳の濃度および種類の検討：現在はレンネットによる凝乳挙動を観察しているが、植物性プロテアーゼによる凝乳挙動についても調べる。これらの凝乳剤は作用機構が異なるためにT2緩和時間の時間発展も異なる可能性がある。
２）T2緩和時間以外の方法による凝乳挙動の観察
直接的に生乳中のコロイド粒子の凝集挙動を観察するために光散乱およびX線散乱を用いた実験も推進する。X線散乱は極小角領域での観察が必要なのでSpring8への課題申請を行って実験を進める。
３）チーズ実製造現場でのサンプリング：酪農大乳製品製造学実習室で予備的にチーズ製造時にサンプルを採取して小型パルスNMR装置でT2緩和時間の測定を試みる。
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| Causes of Carryover |
導入予定であった機器（レオメータフィクスチャー）の導入を見送り、コロナ禍により開催が1年遅れた国際会議（Pacific Rim Conference on Rheology）で研究成果を発表するためにR5年に繰り越した。
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