SPring-8 - 食品や日用品の分析評価に役立つ放射光利用計測...

食品や日用品の分析評価に役立つ放射光利用計測技術の現状と展望

(公財）高輝度光科学研究センター産業利用推進室

佐藤眞直

食品、日用品分野の SPring-8利用状況

食品、日用品分野の企業利用課題数の推移

0

2

4

6

8

10

12

14

19

97

B

19

98

A

19

99

A

19

99

B

20

00

A

20

00

B

20

01

A

20

01

B

20

02

A

20

02

B

20

03

A

20

03

B

20

04

A

20

04

B

20

05

A

20

05

B

20

06

A

20

06

B

20

07

A

20

07

B

20

08

A

20

08

B

20

09

A

20

09

B

20

10

A

20

10

B

20

11

A

20

11

B

20

12

A

20

12

B

20

13

A

20

13

B

20

14

A

20

14

B

20

15

A

日用品

その他

化粧品等

オーラルケア

スキンケア

ヘアケア

0

2

4

6

8

10

12

14

19

97

B

19

98

A

19

99

A

19

99

B

20

00

A

20

00

B

20

01

A

20

01

B

20

02

A

20

02

B

20

03

A

20

03

B

20

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A

20

04

B

20

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A

20

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B

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A

20

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B

20

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A

20

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B

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A

20

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B

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A

20

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B

20

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A

20

10

B

20

11

A

20

11

B

20

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A

20

12

B

20

13

A

20

13

B

20

14

A

20

14

B

20

15

A

食品

利用課題数

利用課題数

SPring-8

戦略活用プログラム実施

日用品分野の企業利用状況

BL19B2 6% BL20XU

17%

BL40B2 2%

BL40XU 51%

BL43IR 19%

BL47XU 5%

ヘアケア

BL19B2 16%

BL37XU 5%

BL40B2 70%

BL40XU 7%

BL43IR 2%

スキンケア

分野別の企業利用課題総数（1997B~2015A) 利用課題数

顕微IR

イメージングイメージング

イメージング

マイクロビーム XRD

SAXS/WAXS SAXS/WAXS

顕微IR

イメージング

SAXS/WAXS

マイクロビーム蛍光分光

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

ヘアケアスキンケアオーラルケア化粧品等その他

食品分野の新規利用開拓のための利用技術開発

食品分野の利用ニーズ開拓

加工油脂

冷凍食品

マイクロビームXRD

X線CT

http://www.tamagoya.gr.jp/?pid=30386513

http://blog-imgs-26-

origin.fc2.com/m/o/n/moneytree777/DSCF63

20.jpg

http://ameblo.jp/k3m15/entry-

11939766313.html

http://calorie.slism.jp/114022/

http://www.ice-b2b.com/item/icecream/

エマルションの安定性向上

加工油脂分野の利用ニーズ開拓

技術開発課題

エマルション食材 W/Oエマルションマーガリンファットスプレッドショートニング

O/Wエマルション

マヨネーズホイップクリームアイスクリーム

加工油脂分野の利用ニーズ開拓

油脂結晶

結晶化結晶成長

合一

冷却

昇温

油滴

O/Wエマルション（マヨネーズ等）の場合

油脂結晶の制御

エマルションの安定性向上

油脂結晶のX線回折

トリパルミトイルグリセロール（PPP)の結晶構造モデル

ラメラ面脂肪酸基

グリセロール骨格

ラメラ面間隔

2鎖長

ラメラ面内構造

β型

X線回折 / 2次元検出器による測定高速化

散乱角2θ

X線試料

1次元検出器

散乱X線

X線試料

2次元検出器

散乱X線

X線回折パターンのイメージデータ

散乱角2θ

マイクロビームX線回折による食品エマルション中の油脂結晶構造分布評価

広島大学上野先生

フレネルゾーンプレート(FZP)

X線同軸光学顕微鏡

2次元検出器（PILATUS2M)

試料冷却加熱装置（LINKAM)

X線

X線エネルギー：12.4 keV ビームサイズ：2 𝜇m カメラ長：40cm

フィルムで挟む

スペーサ（油滴のサイズ程度の厚み）

エマルションサンプル

油滴

30µm

マイクロビームを照射した範囲（2μm× 2μm ）

ショートニング中に発生した粗大結晶粒中の油脂結晶配向分布評価

５か月保存ショートニングに発生した粗大結晶

30µm


２鎖長



３鎖長




30µm

氷粗大化による食材（肉、魚、等）のダメージ抑制

冷凍食品分野の利用ニーズ開拓

http://www.oil.or.jp/info/79/page02.html http://www.japantuna.net/press34

技術開発課題

冷凍保存技術

氷組織観察技術の課題

非破壊 3次元観察の実現

氷と食材の密度差：小

従来の観察手法特徴

試料準備（前処理）観察像

光学顕微鏡

近赤外イメージング

X線CT （実験室管球光源）

X線イメージコントラスト：低

白色X線

要凍結置換、染色

2次元

不要 2次元

3次元要

フリーズドライ

X線の発見者レントゲンが撮影した手のX線透過写真（1896年）

X線による材料分析技術： X線イメージング

物質内部構造 X線透過率差の分布イメージ

密度分布


X線CT


X線透過方位を走査

内部構造の３Dイメージ

密度分布



密度分布

毛髪、冷凍食品中の内部構造

密度差小コントラスト小

放射光のメリットー単色X線の活用

実験室光源

放射光

白色光

1万倍以上明るい

高輝度単色光

高コントラスト

X線入射側から見た図

冷凍食品中の氷組織非破壊観察

X線CCDカメラ

X線

サンプル回転ステージ

ドライアイスポット

液体窒素ガス吹き付け筒

サンプル（ダミー）

試料温度＝約 -30 ℃

液体窒素ガス

サンプル位置

BL19B2 X線イメージング

X線エネルギー：12.4keV

JASRI 佐藤、梶原

測定結果／断層像：冷凍マグロ

0

1 mm

線吸収計数 μ (a.u.)

冷凍生

1 mm 実験条件測定ビームライン：SPring-8 BL19B2 X線波長：1 Å (E=12.4 keV) カメラ長：50 cm X線CCD画素サイズ：2.9 𝜇m

1 mm

測定結果／3次元像縦断面：冷凍マグロ

1 mm

0


測定結果／3次元像縦断面：冷凍豆腐

1 mm

0


単色X線のメリット

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

00.511.52

透過率

(%)

X線波長(Å)

氷

蛋白質（グルタミン酸）

骨（ハイドロキシアパタイト）

氷肉骨

X線エネルギー(keV)

10 20 30 40

50 100

透過率のX線波長依存（厚さ5mm）

0

10

20

30

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50

60

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90

100

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

00.511.52

氷の透過率（

%)

氷との透過率比

X線波長(Å)

単色X線のメリット

氷肉骨

X線エネルギー(keV)

10 20 30 40

50 100

蛋白質（グルタミン酸）／氷

骨（ハイドロキシアパタイト）／氷

氷の透過率

コントラスト

低

高

氷に対する透過像のコントラスト（厚さ5mm）

白色X線

単色X線

コントラストの低下

X線回折

X線イメージング

ミクロ分布

高コントラスト

放射光

放射光

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