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論文

Effect of water activity on the mechanical glass transition and dynamical transition of bacteria-solute systems

川井清司*; 曽我部知史*; 中川洋; 山田武*; 小関成樹*

Journal of Food Engineering, 375, p.112066_1 - 112066_9, 2024/08

https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2024.112066

被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Chemical)

本研究の目的は、様々な水分活性(aw)条件下における凍結乾燥細菌の機械的ガラス転移および動的転移に及ぼすグリセロールおよびグルコースの影響を明らかにすることである。水分収着等温線から、各awにおける含水率および単分子膜含水率は、グリセロール、グルコース、無添加試料の順に高くなることがわかった。試料中の原子の平均二乗変位(MSD)に対する温度の影響を非干渉性中性子弾性散乱により調べた。MSDは温度の上昇に伴い、重水素及び添加溶質に依存して徐々に増加した。線形フィッティングから、3つの動的転移温度(低Tds、中Tds、高Tds)が決定された。Couchman-Karaszモデルは、添加された溶質とバクテリアは完全には混和しないことを示唆した。

論文

Effect of water activity on the mechanical glass transition and dynamical transition of bacteria

曽我部知史*; 中川洋; 山田武*; 小関成樹*; 川井清司*

Biophysical Journal, 121(20), p.3874 - 3882, 2022/10

https://doi.org/10.1016/j.bpj.2022.09.001

被引用回数：3 パーセンタイル：35.51(Biophysics)

本研究の目的は、バクテリア()のガラス転移挙動を水分活性( $a_{rm w}$ )の関数として明らかにすることである。298Kでの機械的緩和を調べ、機械的 $a_{rm wc}$ (298Kで機械的ガラス転移が起こる $a_{rm w}$ )を0.667と決定した。平均二乗変位の温度依存性は、中性子非弾性散乱により調べた。フィッティングにより、2つの動的転移温度(low $T_{rm ds}$ とhigh $T_{rm ds}$ )が決定された。乾燥試料を除いて、低Tdに対する $a_{rm w}$ の影響はわずかであった。高 $T_{rm d}$ は $a_{rm w}$ の減少に伴い大きく上昇した。高 $T_{rm d}$ で決定された動的 $a_{rm wc}$ (0.688)は、測定時間スケールが異なるため、機械的 $a_{rm wc}$ よりもわずかに高い値であった。高 $T_{rm d}$ をガラス転移温度( $T_{rm g}$ )に変換し、無水 $T_{rm g}$ は411Kと推定された。

口頭

極限環境暴露がクマムシの生存期間と繁殖能に与える影響

和達大樹*; 國枝武和*; 坂下哲哉; 川井清司*; 岩田健一*; 中原雄一*; 浜田信行*; 小関成樹*; 山本和貴*; 小林泰彦; et al.

no journal, ,

本研究は、培養したを用いて極限環境暴露後の個体の生存期間と繁殖能に与える影響を明らかにすることで、地球外環境における多細胞生物の存在可能性を探ることを目的とした。イオンビーム以外の極限環境に暴露した個体の生存期間は、非処理区の場合よりも低下することはなかった。また、超高圧とイオンビームを処理した個体の産卵数及び孵化個体数は、非処理区の場合に比べ有意な低下が見られたものの、すべての条件において暴露個体から次世代が生じた。本研究により、極限環境に暴露されたクマムシが子孫を残せることが初めて明らかになった。

口頭

ヨコヅナクマムシ; 宇宙生物学の研究モデルとして

堀川大樹*; 國枝武和*; 阿部渉*; 越川滋行*; 中原雄一*; 渡邊匡彦*; 岩田健一*; 坂下哲哉; 浜田信行*; 東正剛*; et al.

no journal, ,

クマムシの一種、ヨコヅナクマムシが藻類を餌として培養可能であることを報告する。本種の培養個体の乾眠能力を調査したところ、卵,幼体,成体のいずれの発生段階においても乾眠に移行できることがわかった。さらに、乾眠状態の成体は-196 $^{circ}$ Cの超低温や100 $^{circ}$ Cの高温,99.8%のアセトニトリル,1GPaの超高圧,5000GyのHeイオン照射にも耐えうることがわかった。以上の結果から、ヨコヅナクマムシは、宇宙生物学における多細胞生物研究のモデルとして有用であると考えられる。