水への食品成分分散系の力学物性および電気物性に関する高分子科学的研究

力学物性、電気物性は、食品内部の成分の空間分布や状態(荷電状態、水和の状態など)、成分間相互作用(電気的相互作用、化学的相互作用など)を反映する。本研究においては、食品成分の水分散系に関して、力学物性および電気物性の測定、ならびに高分子科学的解析を行った。食品ゲルの弾性率の濃度依存性を測定し、その両対数プロットからフラクタル次元を算出した。O/Wエマルション、タンパク質溶液の誘電率の測定を行った。エマルション、タンパク質溶液の誘電率は、希薄溶液において、見かけ上、Wagnerの式で記述されることが確認された。また、この解析により見かけの分散質の誘電率が算出されたが、この値はエマルションの場合、油の誘電率の実測値に一致した。ジェランガム、硫酸基含量の異なるアガロース、ゼラチンなどの高分子電解質ゲルを用いて誘電率の周波数依存性を測定した。その結果、周波数の増加と共に誘電率が減少する、いわゆる誘電緩和現象が観察された。誘電緩和データを解析することにより、ゲル内部の金属イオンに関して、高分子電解質への束縛距離や束縛イオンの数密度が求められることが確認された。こうした解析手法は、金属イオンがゲル物性を変化させる機構の理解にも寄与すると考えられる。酸性高分子のキサンタンと塩基性高分子のキトサンから成る電解質複合ゲルに用いてフマラーゼ生産菌Corynebacterium glutamicumの固定化を行い、ゲル内部の電荷密度とフマラーゼ活性の関係について検討した。その結果、キトサン含量が高い程フマラーゼ活性は高く、塩基性高分子と菌体との相互作用、内部荷電のミクロ不均質性が酵素活性の向上に重要なことが示唆された。また、固定化菌体の最適pHは高pH側にシフトしたが、その傾向は電位差滴定実験から得られる高分子の解離度をドナン平衡モデルに組み込むことにより説明されることが示された。

力学物性、電気物性は、食品内部の成分の空間分布や状態(荷電状態、水和の状態など)、成分間相互作用(電気的相互作用、化学的相互作用など)を反映する。本研究においては、食品成分の水分散系に関して、力学物性および電気物性の測定、ならびに高分子科学的解析を行った。食品ゲルの弾性率の濃度依存性を測定し、その両対数プロットからフラクタル次元を算出した。O/Wエマルション、タンパク質溶液の誘電率の測定を行った。エマルション、タンパク質溶液の誘電率は、希薄溶液において、見かけ上、Wagnerの式で記述されることが確認された。また、この解析により見かけの分散質の誘電率が算出されたが、この値はエマルションの場合、油の誘電率の実測値に一致した。ジェランガム、硫酸基含量の異なるアガロース、ゼラチンなどの高分子電解質ゲルを用いて誘電率の周波数依存性を測定した。その結果、周波数の増加と共に誘電率が減少する、いわゆる誘電緩和現象が観察された。誘電緩和データを解析することにより、ゲル内部の金属イオンに関して、高分子電解質への束縛距離や束縛イオンの数密度が求められることが確認された。こうした解析手法は、金属イオンがゲル物性を変化させる機構の理解にも寄与すると考えられる。酸性高分子のキサンタンと塩基性高分子のキトサンから成る電解質複合ゲルに用いてフマラーゼ生産菌Corynebacterium glutamicumの固定化を行い、ゲル内部の電荷密度とフマラーゼ活性の関係について検討した。その結果、キトサン含量が高い程フマラーゼ活性は高く、塩基性高分子と菌体との相互作用、内部荷電のミクロ不均質性が酵素活性の向上に重要なことが示唆された。また、固定化菌体の最適pHは高pH側にシフトしたが、その傾向は電位差滴定実験から得られる高分子の解離度をドナン平衡モデルに組み込むことにより説明されることが示された。