キーワード:
レオロジー/テクスチャー/界面/制御/構造/加工/食感/嚥下/咀嚼/分析/評価/可視化/安定性/液状/固体/半固体/泡沫/多糖類ゲル/油脂含有食品/エマルション/コロイド/代替タンパク質/高齢者用食品/介護食/多孔質食品/3Dプリンタ/AI
刊行にあたって
私達が食する食品のほとんどは,乳化物,泡沫,ゲル,ペースト等の分散系食品である。そこでは,それぞれの成分がコロイド状の粒子,あるいはもっと大きな集合体を形成し,相互に影響しあうことによって全体の品質,すなわち加工特性や食感が決定される。特に,成分の集合体間では界面が形成されることが多く,この界面の生成・維持・崩壊,界面を通しての物質移動,界面上における諸反応が分散系食品の全体の性質に大きな影響を与える。そのような観点から,以前に私達は「食品の界面制御技術と応用」(2011年,㈱シーエムシー出版)を上梓した。それ以来の当該分野での進歩は著しく,分散系に関する基礎的知見に加え,分散系食品の加工性や美味しさを評価し向上させるための技術や新素材の成果も続々と報告されており,それらの知見を取りまとめた著書の必要性を感じていた。
一方,前書の刊行から今日に至るまでに,大きく変化した食品全般を取り巻く社会的情勢について考えてみると,日本では「高齢化社会」から「超高齢社会」に既に移行し,そこでは「健康寿命」の延伸が最大の社会的要請の一つとなっている。加齢に伴う咀嚼嚥下機能の低下は,食事を通した栄養素摂取を困難にし,高齢者の健康を損なう主原因となるが,その解決のために,高齢者の咀嚼嚥下機能を考慮した食品の開発が喫緊の課題となっている。その一方で,一般消費者の購買を刺激するために,新たな食感創出など,嗜好性を高めた食品開発を推進する必要性も益々大きくなっている。世界的な情勢に目を移せば,2015年9月の国連サミットで採択された,SDGsは,一般的な社会通念として浸透し,国の施策,企業の経営姿勢や目標の設定においても,無視出来ない理念となっている。農業や食品産業においても,環境に配慮した持続的な生産手段やクリーンラベルへの関心が高まり,食品素材の選択や加工技術の発展にも,その影響が大きく表れる情勢となってきた。また生成AIの出現など,情報処理技術の急速な進展と普及が,今後の食品産業,特に加工技術や品質評価技術に与える甚大な影響についても考慮しなければならない。
本書は,元々,上記の前書「食品の界面制御技術と応用」の続編として企画されたものであるが,その後の技術的な進展だけに焦点を当てたものではなく,それ以降大きく変化した外部状況も加味して,執筆項目や執筆者の選択を試みた。技術的なことに関すると,前書でも分散系に関する基礎的知識やレオロジーの理論等については解説されているものの,本書では,個々の分散系を対象として,それらを実際に研究されている専門家に,基礎的な概念から,構造と物性の関係などを丁寧に解説していただいている(第Ⅰ編)。第Ⅱ編以降では,昨今の状況より求められている食品素材,分析法や評価法,その実際の応用例について解説をお願いした。第Ⅱ編では,SDGsの観点から注目を集める植物原料素材のタンパク質や多糖類ナノファイバー,ピッカリング粒子,ミクロゲルについて紹介をいただいている。また,新食感や高齢者に適した食感をもつ食品の構造や物性に関する評価法については第Ⅲ編で,その応用編として,ヒトにおける食感評価(シミュレーションも含む)および実際の食品における品質制御の事例などを第Ⅳ編で紹介いただいている。
前書では,「開発現場と研究最前線を繋ぐ」というサブタイトルを冠したが,本書においても,そのコンセプトが重要であるという認識に変わりはない。その意味で,本書の内容についても,前書同様,食品あるいはその関連企業の研究者・技術者の方々に幅広い興味をもっていただき,些かでも実際の研究開発に役立てていただければ幸いである。
執筆者の皆様にはご多忙中にかかわらず,快くご協力をいただいたことに衷心より感謝申し上げます。また,前書同様,本書の監修に共にあたっていただいた松宮健太郎氏,小川晃弘氏にも,この場を借りて謝意を伝えたいと存じます。
監修代表 松村康生
著者一覧
松宮健太郎 京都大学
小川晃弘 三菱ケミカル㈱
松宮由実 京都大学
三浦 靖 岩手大学
栗田 玲 東京都立大学
半田明弘 東京電機大学
新田陽子 お茶の水女子大学
吉川真一 不二製油グループ本社㈱
望月匠峰 広島大学
川井清司 広島大学
長野隆男 石川県立大学
石井統也 香川大学
佐本将彦 不二製油グループ本社㈱
新井武彦 英弘精機㈱
渡辺洋一 ㈱山電
山縣義文 ㈱アントンパール・ジャパン
武政 誠 東京電機大学
小川剛伸 京都大学
西津貴久 岐阜大学
中馬 誠 三栄源エフ・エフ・アイ㈱
竹内秀和 キユーピー㈱
吉村美紀 兵庫県立大学
江口智美 静岡県立大学
谷口明日香 東京家政大学
神谷 哲 長瀬産業㈱;東北大学
栢下 淳 県立広島大学
花澤智仁 雪印メグミルク㈱
大村雅人 ㈱日清製粉グループ本社
目次 + クリックで目次を表示
第1章 食品分散系概論
1 はじめに
第2章 液状分散系の構造と安定性
1 はじめに
2 液状分散系の構造と安定性
第3章 液状分散系のレオロジー
1 はじめに
2 応力とひずみ
2.1 定義
2.2 レオメータによる測定時の応力とひずみ
2.3 応力の意味
3 粘度
3.1 定義
3.2 定常粘度のひずみ速度依存性
3.3 試料の流動履歴
4 流動開始および停止後の過渡的応答
5 データ例
第4章 固体・ゲルのレオロジー
1 食品レオロジーの意義
2 変形と流動
3 弾性
4 粘性
5 塑性
6 線形粘弾性
6.1 応力緩和
6.2 クリープ
6.3 動的粘弾性
6.3.1 正弦波ひずみを与える場合
6.3.2 正弦波応力を与える場合
7 非線形粘弾性
第5章 泡沫の構造およびレオロジー
1 はじめに
2 シャボン玉
2.1 表面張力
2.2 ラプラス圧
2.3 液膜の崩壊について
3 泡沫
3.1 泡沫の構造
3.2 弾性
3.3 浸透圧・排水
4 泡沫のレオロジー
4.1 マクロ挙動
4.2 ミクロ挙動
5 泡沫の基板への塗り広げ挙動
6 おわりに
第6章 卵白タンパク質の加熱ゲル化性
1 はじめに
2 卵白タンパク質の加熱ゲル化性
3 乾燥卵白の加熱ゲル化性
4 新しい加熱ゲル化制御方法の探索
5 今後の展開
第7章 多糖類ゲルの構造と物性
1 ダブルヘリックスを形成する多糖類ゲルの構造と物性
1.1 ゲル形成
1.2 ゲルの弾性率とゲル構造
1.3 ゲルの大変形による破断
2 低メトキシペクチンゲル,アルギン酸ゲルの構造と物性
3 その他の多糖類ゲル
3.1 キシログルカンゲル
3.2 ジェランガムとキシログルカンの相乗ゲル
3.3 β-グルカンゲル
第8章 油脂含有食品の構造と物性
1 はじめに
2 油脂含有食品の製造と状態変化
3 油脂の結晶化・融解特性
3.1 油脂の融点
3.2 油脂の結晶化プロセス
3.3 油脂の結晶量と温度変化
3.4 油脂の結晶多形
4 マーガリン・ショートニングの構造と物性
4.1 マーガリン・ショートニングの用途と油脂のSFC
4.2 マーガリン・ショートニングの構造
4.3 マーガリン・ショートニングの物性
4.4 マーガリン・ショートニングの製造工程
4.5 マーガリン・ショートニングの品質低下
第9章 分散体が非晶質食品の物性に及ぼす影響
1 はじめに
2 非晶質食品のガラス転移
3 パルプおよび微結晶セルロースが非晶質食品粉末の固着に及ぼす影響
4 結晶質材料が圧縮成型した非晶質食品の硬度に及ぼす影響
5 空隙および油脂が非晶質焼成食品の食感に及ぼす影響
【第Ⅱ編 分散系食品創出のための新素材】
第1章 食物繊維のナノファイバー化
1 はじめに
2 ナノファイバー化技術
2.1 湿式グラインダー型微粒子化装置(WG)
2.2 ウォータージェット型微粒子化装置(WJ)
2.3 WG装置とWJ装置の比較
3 セルロースナノファイバー(CNF)の腸内細菌叢改善作用,肥満抑制効果,運動との相乗効果
3.1 CNFの腸内細菌叢改善作用と肥満抑制効果
3.2 CNFと運動の併用が腸内細菌叢と肥満抑制に及ぼす効果
4 微粒子化おからの腸内細菌叢改善作用と肥満抑制効果
4.1 WJ処理おからがアミラーゼ活性阻害とヒト腸内細菌優勢種の短鎖脂肪酸産生に与える効果
4.2 WG処理おからの腸内細菌叢の改善作用と肥満抑制効果
5 微粒子化おからが分離大豆たん白(SPI)のゲル形成性とその分子間力に与える効果
5.1 WG処理おからがSPIのゲルに与える効果
5.2 WG処理おからがSPIのゲルを形成する分子間力に与える効果
6 微粒子化おからの製パン性
7 最後に
第2章 農産物の微細化粒子および天然高分子のミクロゲル粒子による分散系の形成・安定化
1 はじめに
2 農産物粒子の分散系への利用
2.1 農産物粒子の利用が注目される背景
2.2 農産物の微細化方法
2.3 微細化した農産物に含まれる粒子
2.4 農産物由来の粒子による界面安定化
3 タンパク質および多糖類ミクロゲルの分散系への利用
3.1 ミクロゲルの発見の経緯と研究の歴史
3.2 ミクロゲルの作製方法
3.3 タンパク質および多糖類ミクロゲルによる界面安定化
4 おわりに
第3章 Plant-based foods素材としての大豆タンパク質
1 はじめに
2 大豆のタンパク質組成
3 タンパク質組成と物理的機能
4 魚介類の代替(グロブリンで調製するトロ刺し風素材)
5 豆乳クリーム(大豆オレオシンリッチ素材)
6 低脂肪豆乳
7 最後に
【第Ⅲ編 分析法および評価法】
第1章 液状食品の食感評価に対応する物性測定
1 諸言
2 液状食品のレオロジーを評価する装置
2.1 B型粘度計(ブルックフィールド型粘度計)
2.2 精密回転粘度計
3 レオメーター 動的粘弾性測定装置
3.1 レオロジー測定
3.2 粘度測定について
3.3 動的粘弾性測定装置による食感評価
3.4 ゾルとゲルの評価について
3.5 食品の加熱や経時による変性
4 測定の注意点
4.1 低粘度サンプル
4.2 高粘度サンプル
4.3 ペースト,クリーム状
4.4 固体粒子を含むサンプル
第2章 固体状食品の食感評価に対応する物性測定
1 はじめに
2 食品物性の機器測定
3 おいしさの食感評価測定例
3.1 弾力感アシ(足)やコシ(腰)の見える化
3.1.1 蒲鉾のアシ(足)
3.1.2 麺のコシ(腰)の低下,のび(伸び)の見える化
3.2 もち食感の見える化
4 サクサク感の見える化
5 介護食の見える化
5.1 介護食の測定に使われるテクスチャー測定
5.2 テクスチャー解析の測定結果を自動判定する「SJSえん下食判定支援ツール」での見える化
6 一定応力制御での変形-回復測定のクリープ粘弾性解析を使った,膨張・収縮などの見える化
6.1 クリープ測定による,ビール泡変形の見える化
6.2 クリープ粘弾性測定による,コンニャクの粘弾性測定と食感との関係
6.3 クリープモード(一定応力制御)での横擦り摩擦測定(摩擦解析)
7 まとめ
第3章 レオロジー的手法と他の分析法の組み合わせによる解析
1 はじめに
2 電気化学インピーダンス測定
3 レオ・インピーダンス測定事例
3.1 ゼラチンのゲル化過程におけるレオ・インピーダンス挙動
3.2 澱粉の糊化過程におけるレオ・インピーダンス挙動
4 おわりに
第4章 アコースティック・エミッション法を用いた多孔質食品のクリスプネス評価
1 多孔質食品のクリスプネス評価
2 アコースティック・エミッション法による多孔質食品のクリスプネス評価
2.1 市販多孔質食品の調湿
2.2 アコースティック・エミッション法の原理
2.3 AE計測
3 おわりに
第5章 フード3DプリンタとAIを活用した次世代食感分析法と製造法開発
1 はじめに
2 食感をビルドアップ式に創り出す
3 食品分析法
4 おわりに
第6章 食品の内部構造の可視化と食感予測
1 はじめに
2 内部構造の可視化
2.1 三次元的な内部構造に対する既往の計測法
2.2 三次元的な内部構造に対する新たな計測法
2.3 SoROCSによる透明蛍光化法を用いた内部構造の計測事例
3 食感予測
3.1 内部構造と食感の関係
3.2 AIを用いた食感の予測
4 おわりに
第7章 ホイップドクリーム・パン・スポンジケーキ類のきめ・食感評価
1 はじめに
2 きめの評価
2.1 多孔質食品の構造と力学的特性
2.2 CT法による内部構造の評価方法
2.3 音響法による「きめ」評価の試み
3 ケーキ類の食感(口どけ感および崩れやすさ)評価
3.1 食塊圧縮塊面積による口どけ感定量法
3.1.1 圧縮塊面積と口どけ感評価の関係
3.1.2 試料内粒状固形物の粒度分布と口どけ感評価の関係
3.1.3 圧縮塊面積と崩れやすさ評価の関係
4 おわりに
第8章 ゲル状食品の食感の推定
1 緒言
2 モデルゲル試料および官能評価
3 押圧システムの概要と圧力分布データの取得
4 濃度共起行列を用いた食感推定
4.1 特徴量の算出
4.2 モデルの構築
4.3 モデルの検証
4.4 市販ゼリー状食品の食感の推定
5 Convolutional Neural Network(CNN)を用いた食感推定
5.1 入力用データの作成
5.2 モデルの構築
5.3 モデルの検証
6 結言
【第Ⅳ編 応用編―加工や食感制御に活かす技術―】
第1章 低オイルマヨネーズタイプについて
1 はじめに
2 マヨネーズの歴史
3 マヨネーズと低オイルマヨネーズタイプの日本農林規格(JAS)について
4 低オイルマヨネーズタイプの利点
5 乳化形態分類と製造方法の違い
6 マヨネーズと低オイルマヨネーズタイプの構造上の違いと油滴径の観察について
7 マヨネーズと低オイルマヨネーズタイプの動的粘弾性の違いについて
8 まとめ
第2章 高齢者用食品の物性と嗜好性の改善
1 はじめに
2 咀嚼・嚥下機能からみた注意が必要な食品の形態と調理による食感制御
3 咀嚼・嚥下困難者のための高齢者用食品(介護食品)の物性基準
3.1 えん下困難者用食品
3.2 ユニバーサルデザインフード
3.3 嚥下調整食分類(学会分類)とスマイルケア食
4 高齢者用食品として物性と嗜好性改善のための調理・加工の研究
4.1 トロミ調整剤としてのキサンタンガム溶液の検討
4.2 食材の酵素処理と圧力鍋加熱による検討
4.3 うどんの検討
5 高齢者用食品の食感制御による物性と嗜好性の改善
第3章 大麦粉製品における生地の力学特性制御とその品質及び嗜好性
1 はじめに
2 大麦粉製品における生地の力学特性制御
2.1 粒子特性の相違が及ぼす大麦粉生地の力学特性への影響
2.2 大麦粉ドウ及びバッターの分散状態モデル
3 大麦粉の調理品への応用
3.1 大麦粉を利用した天ぷら衣
3.1.1 加水条件の設定
3.1.2 品質および嗜好性の評価
3.2 その他の調理品への応用
4 おわりに
第4章 「潤滑と摩擦」ならびに「流動と変形」を考慮した新規の動的食品特性評価方法
1 はじめに
2 動的食塊挙動評価システムについて
2.1 装置概要
2.2 生体器官の表面を模擬した膜
3 食塊に関する力学的指標の算出方法
4 食品の評価事例
4.1 計測結果について
4.1.1 滑落時間の計測
4.1.2 滑落時の食塊の挙動(可視化)
4.1.3 食塊厚さと拡散面積(数値化)
4.2 官能評価と物理量の相関
4.3 「キメ細かさ」と拡散面積
4.4 「喉での流れやすさ」と力積
4.5 「とろみ」とエネルギー消散率
4.6 「べたつき」とせん断応力
5 おわりに
第5章 コンピュータ・シミュレーションを用いた嚥下時の食塊挙動の「見える化」
1 はじめに
2 開発の背景
3 立体嚥下動態シミュレータ開発のために必要な技術的なブレイクスルー
3.1 嚥下動態(生体)のモデル化
3.1.1 静的形状モデルの作成
3.1.2 動的形状モデルの作成
3.2 食塊のモデル化手法
3.3 生体モデルと食塊モデルを統合した解析手法
3.4 立体嚥下動態シミュレータでの計算結果の妥当性確認
3.4.1 計算結果の定性的な妥当性確認
3.4.2 計算結果の定量的な妥当性確認
4 立体嚥下動態シミュレータが示す食品開発・研究のための新しい視点
4.1 嚥下動作中の生体・食塊挙動の可視化
4.1.1 食塊の可視化
4.2 嚥下時の物理量の数値化
4.2.1 嚥下中のせん断速度分布ならびに食塊の粘度変化と形状変化
4.2.2 食塊の流入・流出流量と「かたまり度合い」の数値化
4.2.3 生体器官が食塊から受ける力
4.3 予測・推定事例
4.3.1 誤嚥リスクの可視化(食品物性の違いの比較)
4.3.2 誤嚥リスクの可視化(構造,動態の違いの比較)
5 おわりに
第6章 介護食における食べる機能の段階に応じたテクスチャーの検討
1 はじめに
2 概説・総論
2.1 物性測定値の非表示と形態の日本語表記
2.2 段階数
2.3 既存の段階との対応
2.4 コード番号と名称,選択方法
2.5 とろみについて
2.6 嚥下調整食と咀嚼能力について
3 おわりに
第7章 油脂粒子が分散系食品の安定化に及ぼす影響
1 はじめに
2 枯渇凝集による相分離に与える油脂粒子の影響
3 ホイップドクリームの気泡界面への油脂粒子の吸着と構造形成
4 おわりに
第8章 パスタの表面粗さや内部構造の観察
1 はじめに
2 パスタの製法と種類
3 パスタの品質に影響する要因
4 パスタの表面構造と表面粗さについて
4.1 乾燥条件が異なるパスタの表面構造と表面粗さの客観的解析
4.2 官能評価と表面粗さ解析の相関
第9章 乳化剤によるエマルションの安定性制御
1 はじめに
2 乳化剤について
3 乳化剤の性質と機能
4 ミルクコーヒーにおける乳化安定性制御
5 乳代替乳化物の乳化安定化制御
6 ホイップクリームにおける乳化安定性制御
7 ケーキ生地における乳化安定性制御
8 おわりに
第10章 乳化剤の添加相による機能特性の制御:固形状食品および液状食品の事例
1 はじめに
2 乳化剤の種類と食品製造における役割
3 乳化剤の添加相が固形状食品の品質に与える効果
4 乳化作用を有する天然由来粉末の添加相が液状食品の品質に与える効果
5 おわりに
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