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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。