ゾル-ゲル転移点近傍における食品高分子集合体の高次構造・状態解析

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本研究においては、力学物性値を食品高分子の分子特性の観点から体系化することを目指し、高分子の構造変化の進行と高分子集合体の形成との関係を平衡論的にあるいは速度論的に解析した。高分子のオーダー・ディスオーダー転移の過程を解析するために、円二色性(CD)スペクトルを測定した。アガロース水溶液のCDスペクトルは、温度変化にそれほど依存しない鋭いシグナルと温度変化に敏感なブロードなシグナルの2つの吸収が認められた。温度変化に敏感なシグナルから二状態転移を仮定しファントホッフの式を用いて転移熱を求めることができた。一方、DSCを用いてゲル化に伴うエンタルピー変化を求めた。ゲル化に伴うエンタルピー変化は、高分子自体の構造変化に起因する熱的変化と高分子間相互作用に起因する熱的変化の両者の和となると予想されるが、ゲル化しない低濃度条件からゲル化する濃度条件にわたって発熱エンタルピーがアガロース濃度に比例したことから、観測された熱的変化のほとんどはオーダー・ディスオーダー転移に起因するものであることが示された。また、CD測定の結果から得られた転移エンタルピーがDSC測定の結果とほぼ一致したことから、アガロース分子の構造転移は二状態転移であることが示された。以上の結果から、アガロースの降温ゲル化過程においてはオーダー・ディスオーダー転移が律速になっており、秩序化した領域同士の迅速な架橋化を経てゲル化にいたると考えられた。また、秩序化の程度を知ることによりゲル化挙動を把握できる可能性が示された。