粒子間相互作用に着目したゲル状食品のテクスチャーが胃消化に与える影響の解析

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胃ぜん動運動（胃壁の収縮運動）による固形食品の胃内微細化現象は、胃における消化の重要な要素の一つである。固形食品のテクスチャー（硬さなどの食感）は、咀嚼時に限らず、胃での消化にも影響している可能性がある。本研究グループでは、胃ぜん動運動を生体外で再現した装置、ヒト胃消化シミュレーターを開発してきた。本課題ではヒト胃消化シミュレーターを用いて、固形食品のテクスチャーが胃内微細化に与える影響を定量解析することを目的とした。テクスチャーのうち、破断応力（硬さを表す指標）および、破断歪率（変形しやすさを表す指標）の2種類の力学特性に着目した。力学特性の調節が容易なゲル状食品をモデル固形食品とした。ゲルを咀嚼後の食品粒子の最大サイズ（5 mm）にカットし、人工消化液と共にヒト胃消化シミュレーターで消化試験を行った。試験の結果、破断歪率が小さい領域（約30%）ではゲルが顕著に微細化された。この領域では、破断応力が閾値（約40 kPa）以下で微細化が促進された。このことから、ぜん動運動によりゲル粒子かかる力がゲルの崩壊までの抵抗力（破断応力）を上回ると、顕著に微細化が進行することが示唆された。一方、破断歪率が大きい領域（約40%以上）のゲルでは、ほとんど微細化が起きず、破断応力の影響はほとんど見られなかった。ぜん動運動発生時にゲル粒子間にかかる圧力を、デモ機を含む圧力測定器（タクタイルセンサシステム）で測定した結果、変形しやすい破断歪率の大きいゲルでは、ぜん動運動によりゲルが圧縮されても、ゲルが大変形を起こすことで力が分散することにより、ゲルの崩壊が大きく抑制されることが示唆された。本研究により得られた成果は、固形食品の胃消化を理解し、制御するための基礎的知見として有用である。なお、本課題にて購入したタクタイルセンサシステムは、本課題終了後も筑波大学の共用機器として使用する。