京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻
農産製造学分野
Laboratory of Bioengineering, Division of Food Science and Biotechnology,
Graduate School of Agriculture, Kyoto University


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亜臨界流体を用いた新たな食品加工技術の開発
Application of subcritical fluid to food processing

多くの場合,食品にもっとも多く含まれる成分は水であり,食品加工でもっとも広く用いられている溶媒です.水は温度と圧力によって多様な状態をとります.そのうちで,常圧での沸点である100℃を越える高温で加圧することにより液体状態を保った水を亜臨界水といいます.亜臨界水には,常温常圧の水に比べて,比誘電率が低く,有機溶媒のそれに近いという特徴と,イオン積が大きいというもう一つの特徴があります.前者の特徴から,疎水性物質(例えば,油)を高い溶解度で溶かすことができます.また,後者の特徴から分解反応などを触媒します.さらに,エタノールなどの有機溶媒,またはそれらと水の混合物も亜臨界状態に保つことができ,常温常圧のときとは異なる性質を示します.そこで,これらの亜臨界流体を新たな食品加工技術として利用できないかという観点から,低利用生物資源からの有用物質の生産および各種エステル,糖,アミノ酸などの(加水)分解反応などについて,基礎的並びに応用的な研究を行っています.
Water is a major component and plays important roles in foods. It exists in different states depending on temperature and pressure. Water that maintains its liquid state at the range of 100?C to 374?C under pressurized conditions is called subcritical water or compressed hot water. The water has two features: one is a low relative dielectric constant, and the other is a high ion-product. The former feature indicates that hydrophobic substances (e.g., oil) can be extracted with the water. Based on the latter feature, the water can act as an acid or base catalyst. Organic solvents, such as ethanol and acetone, and their mixtures with water can be also held under subcritical conditions, and the subcritical fluids have unique properties. We intend to use the subcritical fluids in food processing and develop novel processes.

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ナノおよびマイクロ分散系食品素材の特性解析
Properties of nano- and microemulsions

sample_mayo.jpg食品は多成分系であると同時に多相系でもあります.バターやチョコレートなどは,油相の中に水相が分散したのW/Oエマルションの構造を持ちますし,生クリームやマヨネーズは水相中に油相が分散したO/Wエマルションとなります.工場で製造された食品は様々な過程を経て我々の食卓に並ぶこととなりますが,この過程において多相系の食品の安定性はどのようにして保証されるべきでしょうか?数ヶ月以上に及ぶ保存,冷凍,調理時の加熱,等々.過酷な環境を経てもなお安定で美味しさを保つ食品のメカニズムをいろいろな観点から検討しています.ちなみに横の写真はある状況でのマヨネーズなんですが....

Food system is both multicomponent and multiphase systems. Butter, chocolate,,,they are multiphase system where aqueous phase is dispersed in continuous oil phase, called W/O emulsion. Inversely, when oil phase is dispersed in aqueous phase, the system is called O/W emulsion. For example, whip cream, mayonnaise, they are typical O/W emulsion food. Food stuffs produced in industry are delivered to our table via up-stream process, supply chain and down-stream process (cooking). How can we assure the stability and quality of food stuff, especially, with complicated systems? Preservation for over several months, freezing, heating, etc. It is our project to study on key mechanisms to preserve stability and quality under such conditions. Anyway, the picture on the left hand side is mayonnaise under a condition of...

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液体クロマトグラフィの解析
Chromatographic separation engineering

イオン交換樹脂を用いた糖のクロマトグラフ分離は極めて古典的なプロセスですが,非電解質である糖をなぜイオン交換樹脂を用いて分離するのでしょうか,といった素朴な疑問から解析していくと,まだまだ分からないことがたくさんあります.また,上述した亜臨界流体の特徴を活かしたクロマトグラフ操作も興味深い課題です.これらについて,実験的な検討を行い,その結果に基づいて,現象を説明するモデルを考えています.
Chromatographic separation of saccharides is a very traditional separation process. However, there remain many problems to be solved. For example, we have a simple question why ion-exchange resins are used for separating the saccharides which are non-electrolytes. Although the answer has been known, we can provide insight on phenomena occurring the separation process. Chromatographic operations using the subcritical fluids are also interesting. Based on experimental results, we intend to develop models which can explain the phenomena and realize reasonable design of the separation processes.

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食品構造の制御と機能性の創出
Food structure design that makes food functionality

micro.png食品は分子サイズからナノ・ミクロンサイズに至る非常に広範なスケールの構造を有しています.そしてこの複雑な「構造」は,食品のおいしさや食感,生理機能などと深く関わっています.例えばビタミンなどの栄養素は,食品構造中の適切な場所に格納された状態でなければその機能を果たさない可能性がありますし,逆に適切な構造を食品に持たせることによって,食品の持つ機能性をさらに高めることができると期待できます.我々はより高度な機能性を付与できる食品構造の探索と,そのような構造形成を実現させる新しい食品加工技術の開発を目指しています.近年特に、凍結技術、乾燥技術、マイクロカプセル化技術に注力した研究を進めています.

Food is a structured material of which architectures are ranged from molecular size to nano and micro meter level. These complicated architectures greately relate to the variety of food properties, such as taste, texture, flavour retention, biological activity, bioavailability etc. For instance, some vitamins in a food does not properly show its functionality if it does not stabilized in a relevant structure. On the other hand, it may be possible to improve food functionality by designing food structures. We are studying for developing food processing technology and creating food functionality by strategically controlling food structures. Key words for recent studies are freezing, drying, microencapsulation, nanoparticle, etc.

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