高分子構造を考慮したパーコレーションモデルによる食品溶液粘度の臨界挙動の解析

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食品のゾル-ゲル転移点近傍における粘度、弾性率などの力学物性、いわゆる力学物性の臨界挙動は十分に理解されていない。パーコレーション理論は、溶液中の高分子の空間占有率、高分子間結合力の関数として、食品物性の臨界挙動を統一的に把握しうる。本研究では、溶液中の高分子の存在状態を最も反映する粘度の臨界挙動に関し、パーコレーションモデルによる解析を行った。試料としては、ゼラチン、β-ラクトグロブリンを選定した。パーコレーションモデル中の占有確率と密接な関係がある高分子比体積Vappを還元粘度測定から求めた。その結果、金属塩添加によるゲル化濃度の変化が、Vappの変化により一部説明できることが明らかになった。また、パーコレーションモデルにより粘度の濃度依存性を解析する際の前提であるVapp一定の仮定が満たされていることが確認された。ゼラチンに関し態は、金属塩添加、熟成時間の違いにより、ゲル化点濃度は変化したが、粘度の臨界指数sは約1でほとんど変化せず、パーコレーション理論により、セラチンの粘度が統一的に把握できることが明らかになった。β-ラクトグロブリンの臨界指数sは、加熱温度が80℃の場合には加熱時間によらず約2.8だったのに対し、加熱温度が60℃の場合には初めは小さく時間の増加とともに2.8に近づく傾向が見られた。これは、各加熱条件における支配的な分子間結合の違いとして説明された。更に、金属と高分子との結合挙動が、金属イオンがゲル中の架橋点を形成する系における力学物性の臨界挙動を支配することを考慮し、多くの食品高分子と相互作用をするカルシウムイオンに関して、イオン選択性電極による結合定数の算出を試みた。その結果、カルシウムイオンと食品高分子との結合特性は、Langmuir型の平衝吸着式で整理された。