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フードナノテクノロジー

  • Food Nanotechnology
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★ 農林水産省『食品ナノテクノロジープロジェクト』の研究成果を網羅!!
★ 食品分野におけるナノスケール計測技術、加工技術、評価技術および応用を詳述!!
★ プロジェクト参加研究者を中心に第一線で活躍する48名による分担執筆!!

商品コード: T0687

  • 監修: 中嶋光敏・杉山滋
  • 発行日: 2009年9月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、298ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0126-6

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  • 計測技術 / マイクロ・ナノカプセル / マイクロ・ナノバブル水 / 高圧乳化技術 / 低温微粉砕技術 / 膜乳化 / 食物アレルギー / マイクロチップ / 安全性 / リスク評価

刊行にあたって

 「フードナノテクノロジー」のタイトルで、本書を出版することができた。本書は、五編からなる。第一編は総論、第二編は食品のナノスケール計測技術、第三編は食品のナノスケール加工技術、第四編は食品のナノスケール評価技術、第五編はナノテクノロジーの食品への応用についてまとめられている。
 平成14~18年度に農林水産省のプロジェクト「生物機能の革新的利用のためのナノテクノロジー・材料技術の開発」が推進された。続いて「食品素材のナノスケール加工及び評価技術の開発」(平成19~23年度)が推進されている。本書はこのふたつのプロジェクトの成果を中心に、内外の研究成果が記載されている。特に現在進行中の第二期プロジェクトの成果も中間報告ということで、執筆いただいている。
 ナノテクノロジーは、カーボンナノチューブ、フラーレンなど材料分野、エレクトロニクス分野での超微細加工技術など多くの分野で著しく発展してきている。こうしたナノテクノロジーの発展を基礎に、食品分野での展開が進んできている。
 概論の章でもふれているが、ナノテクノロジーの一般的な定義は「概ね1~100ナノメートルの範囲で、そのサイズのために新しい性質や機能を持つ材料や装置、システム」とされているが、食品分野におけるナノテクノロジーとしては、「数ナノメートル~数マイクロメートルの範囲で対象物や装置の物理構造を制御することで機能性・利用性を高めたシステムであって、マイクロエンジニアリングも含むもの」と認識している。この認識のもと、穀類の微粉化、油脂エマルション、マイクロナノバブルなど、スケールダウンによるメリット、デメリットを含めて、ナノスケール食品素材の加工技術、ナノスケール食品素材の機能解明・評価、生体影響に関する最新動向がまとめられている。
 また、2010年6月東京にて、我が国はじめてのフードナノテクノロジーの国際会議「International Conference of Food Application of Nanoscale Science」の開催を予定している。
 産業界、学界の当該分野の研究者、ほかの方々から忌憚のないご意見をお寄せいただけたら幸いである。
(「刊行にあたって」より)

2009年8月  中嶋光敏、杉山 滋

著者一覧

中嶋光敏   筑波大学 北アフリカ研究センター長、大学院生命環境科学研究科 教授杉山 滋   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 ナノバイオ工学ユニット ユニット長大谷敏郎   内閣府 食品安全委員会 事務局 次長
山口富子   国際基督教大学 教養学部 准教授
塚本和巳   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 ナノバイオ工学ユニット 特別研究員
若山純一   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 ナノバイオ工学ユニット 特別研究員
村松 宏   東京工科大学 応用生物学部 教授
市川創作   筑波大学大学院 生命環境科学研究科 准教授
行弘文子   (独)農業生物資源研究所 昆虫・微生物間相互作用研究ユニット
火原彰秀   東京大学 生産技術研究所 准教授
中西友子   東京大学 大学院農学生命科学研究科 教授
田野井慶太朗  東京大学 生物生産工学研究センター・大学院農学生命科学研究科 助教
小堀俊郎   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 ナノバイオ工学ユニット 主任研究員
Marcos A.Neves   筑波大学 北アフリカ研究センター 研究員
小林 功   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 先端加工技術ユニット 主任研究員
古田 武   鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 教授
Vita Paramita  鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 
Neoh Tze Loon  鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 
吉井英文   鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 准教授
清水正高   宮崎県工業技術センター 材料開発部 副部長
堀金 彰   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 専門員
北村義明   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 領域長
堀田 滋   高千穂精機(株) 専務取締役
岡留博司   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 製造工学ユニット長
許 晴怡   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 流通工学ユニット 農研機構特別研究員
中村宣貴   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 流通工学ユニット 主任研究員
椎名武夫   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品工学研究領域 流通工学ユニット ユニット長
久木崎雅人  宮崎県工業技術センター 材料開発部 副部長
安達修二   京都大学 大学院農学研究科 食品生物科学専攻 教授
佐藤清隆   広島大学 大学院生物圏科学研究科 教授
上野 聡   広島大学 大学院生物圏科学研究科 准教授
有馬哲史   三菱化学フーズ(株) 研究開発センター
榊 大武   広島大学 大学院生物圏科学研究科(現:ピアス化粧品(株))
松村康生   京都大学大学院 農学研究科 教授
清水直人   筑波大学大学院 生命環境科学研究科 講師
大下誠一   東京大学 大学院農学生命科学研究科 教授
山中典子   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 動物衛生研究所 安全性研究チーム 上席研究員
佐藤英介   大阪市立大学大学院 医学研究科 分子病態学教室 准教授
井上正康   大阪市立大学大学院 医学研究科 分子病態学教室 教授
渡辺 純   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品機能研究領域 主任研究員
礒田博子   筑波大学 大学院生命環境科学研究科 北アフリカ研究センター 教授
韓 畯奎   筑波大学 大学院生命環境科学研究科 北アフリカ研究センター 助教
佐藤記一   東京大学 大学院農学生命科学研究科 助教
稲熊隆博   カゴメ(株) 総合研究所 自然健康研究部 主席研究員
都甲 潔   九州大学 大学院システム情報科学研究院 教授
須賀哲也   味の素(株) 医薬提携販売部 専任部長
松井茂樹   大日本印刷(株) 包装事業部 産業資材本部 産業資材研究所 グループリーダー
髙木和行   みづほ工業(株) 常務取締役

目次

【 第 1 編 総論 】

第1章 フードナノテクノロジー概論
1. はじめに
2. 食品分野へのナノテクノロジーの応用
3. ナノ食品の現状
4. 農林水産省ナノテクノロジープロジェクト
5. 米国農務省におけるナノテクノロジー研究の動向
5.1 USDAにおけるナノテクノロジー研究の経緯
5.2 USDA/CSREESにおける研究例
6. その他の食品ナノテクノロジー研究開発の動向
6.1 ナノテクに対する基本姿勢と開発の枠組み
6.2 ナノテクの定義
6.3 安全性に対する基本認識
6.4 リスク評価における具体的問題点
6.5 ナノテク安全性研究の大枠
6.6 最近の安全性評価の国際動向
7. おわりに

第2章 食品ナノテクノロジープロジェクト
1. はじめに
2. ナノスケールの定義
3. ナノスケール食品と市場規模予測
4. 食品ナノテクノロジーに関する海外研究動向
5. 食品ナノテクノロジープロジェクトの目的と概要
5.1 「食品素材のナノスケール加工基盤技術の開発と生体影響評価」
5.1.1 食品素材のナノスケール加工基盤技術の開発
5.1.2 食品素材の物理化学的特性・加工適性等の解明
5.1.3 実験動物等を用いた食品素材の体内動態評価
5.1.4 食品素材の品質安定性
5.2 「食品素材のナノスケール評価技術の開発と新機能の解明」
5.2.1 食品素材のナノスケール評価技術の開発
5.2.2 ナノテクノロジーによる食品素材の新機能解明
5.3 プロジェクトの進捗状況
6. おわりに

第3章 フードナノテクノロジーの社会実装の道付け
1. はじめに
2. フードナノテクノロジーを取り巻く社会的文脈
3. 市民とのコミュニケーション―考え方と活動の形態―
4. ナノテクノロジーに関わるコミュニケーション
5. おわりに


【 第 2 編 食品のナノスケール計測技術 】

第1章 ナノテクノロジー応用による食品計測評価技術
1. はじめに
2. 走査型プローブ顕微鏡(SPM)
3. 食品微細構造解析ツールとしてのAFM
3.1 デンプン粒子の構造計測
3.2 チョコレートの表面構造計測
4. 食品ナノセンサーとしてのAFM
4.1 AFMによるアレルゲン検出の原理
4.2 AFMによるアレルゲン検出の例
5. おわりに

第2章 食品ナノスケール観察のための走査プローブ顕微鏡技術
1. はじめに
2. AFMによる観察の原理
2.1 AFM観察モードの種類
2.2 コンタクトモードAFMの原理
2.3 フリクションモード
2.4 粘弾性イメージング
2.5 サイクリックコンタクトモードAFMの原理
3. 食品ナノスケール観察のためのプローブ技術
3.1 AFMによる食品ナノスケール観察の特徴
3.2 マイクロ光造形法による樹脂プローブの開発
3.3 長探針樹脂プローブの開発

第3章 食品ナノスケール観察のための走査型電子顕微鏡技術
1. はじめに
2. 走査型電子顕微鏡の原理
3. コメ澱粉のSEM観察
4. 米粉(玄米,精米)のSEM観察
5. まとめ

第4章 食品ナノスケール観察のための透過型電子顕微鏡技術
1. はじめに
2. 透過型電子顕微鏡試料の作製方法
2.1 薄切法
2.1.1 液体試料の前処理
2.1.2 固定
2.1.3 固定法
2.1.4 脱水
2.1.5 置換と樹脂浸透
2.1.6 包埋
2.1.7 薄切の作製と回収
2.1.8 電子染色
2.2 フリーズフラクチャー法(凍結割断レプリカ法)
2.3 ネガティブ染色法
2.4 クライオ透過型電子顕微鏡
3. 透過型電子顕微鏡によるナノ分散系の観察
3.1 リポソーム(ベシクル)
3.2 ナノサイズエマルション
3.3 カロテンナノ粒子
4. おわりに

第5章 マイクロ・ナノ化学システムによるナノ粒子分析法
1. はじめに
2. マイクロ・ナノ空間を用いた化学プロセス
3. 粒子分析法
4. おわりに

第6章 食品中の水のイメージング
1. はじめに
2. 中性子線による水のイメージング
3. 実験方法
3.1 X線フィルム法
3.2 CCDカメラ法(CTイメージング)
4. 中性子イメージング
4.1 スルメイカ
4.2 アジ
5. おわりに

第7章 原子間力顕微鏡による食品の相互作用評価
1. はじめに
2. AFMの画像化原理
3. AFMの画像化モードによる食品成分の相互作用評価
3.1 pH依存的なカゼインナトリウム塩とキサンタンガムの相互作用解析
3.2 微粉砕米粉の分解過程の経時観察
4. AFMの力学測定モードによる食品成分の相互作用評価
5. AFM測定のすすめ
6. おわりに


【 第 3 編 食品のナノスケール加工技術 】

第1章 抗酸化ナノ食品素材の製造
1. はじめに
2. ナノエマルションおよびナノ粒子分散系の製造方法
2.1 高圧乳化法
2.2 液中乾燥法
2.3 溶媒置換法
2.4 自己組織化法
3. エマルションおよびその内包成分の安定性
4. おわりに

第2章 食品機能成分のマイクロ・ナノカプセル化技術
1. はじめに
2. 機能性成分粉末化の意義と粉末化手法
3. 噴霧乾燥による食品フレーバー粉末の作製
3.1 噴霧乾燥法
3.2 噴霧乾燥による液体フレーバーの粉末化
3.3 ガラス転移温度と乾燥粒子の付着性
04. 噴霧乾燥粉末の特性評価
4.1 ガラス転移温度とフレーバーの徐放特性
4.2 噴霧乾燥フレーバーの酸化
5. 噴霧乾燥粒子のMorphology
5.1 乾燥粒子の構造と乾燥条件
5.2 CLSMによる噴霧乾燥粒子の形態変化の測定とフレーバー徐放解析
6. おわりに

第3章 膜乳化法を用いたナノスケール食品の開発
1. はじめに
1.1 ナノスケール食品
1.2 最近のエマルション食品
2. 膜乳化法によるナノエマルションの生成
2.1 直接乳化法
2.2 膜透過法
2.3 ナノスケールの特徴
2.4 膜乳化に利用される多孔質ガラス膜と膜乳化装置
3. エマルションの製品化
3.1 O/Wエマルション
3.2 W/Oエマルション
3.3 W/O/Wエマルション
3.4 S/O/Wエマルション
4. エマルションを経由して製造される固体ナノカプセル
5. ナノS/Oサスペンション
6. おわりに

第4章 ナノ精度加工技術とマイクロチャネル乳化システム
1. はじめに
2. マイクロ/ナノチャネルの加工技術
3. マイクロチャネル乳化システム
4. マイクロチャネル乳化におけるマイクロチャネルの微細化
5. マイクロチャネル乳化を利用したナノスケール液滴・粒子分散系の作製
6. おわりに

第5章 穀類の臼式製粉による低温微粉砕技術
1. はじめに
2. 穀類の微粉砕化における問題点
3. 臼式製粉法による微粉砕技術
4. 工業用の臼式製粉装置
5. 臼式の微粉砕技術の開発
6. 工業用の低温製粉装置
7. 米用の低温製粉装置
8. 低温製粉法による穀類の微粉砕化技術
9. おわりに

第6章 ジェットミル等による穀類の微粉砕
1. はじめに
2. 穀類の製粉技術の現状について
2.1 小麦の製粉について
2.2 米の製粉について
2.2.1 米粉製造に使用される粉砕機について
2.2.2 米の製粉方法と米粉の品質特性について
3. ジェットミル等による微粉砕技術の開発研究について
4. おわりに

第7章 マイクロ・ナノバブル水の製造と利用
1. マイクロ・ナノバブル水の製造
1.1 マイクロ・ナノバブルの製造技術
1.2 マイクロ・ナノバブル水の物性と製造技術
1.3 マイクロ・ナノバブルの物性と添加剤
2. マイクロ・ナノバブル水の食品分野への利用
2.1 農業への利用
2.2 水産業への利用
2.3 排水処理への利用
2.4 殺菌への利用
3. おわりに

第8章 多孔質ガラス膜によるマイクロ/ナノバブルの生成技術
1. はじめに
2. 多孔質ガラス膜を用いるナノバブル/マイクロバブル生成法
3. ナノバブル/マイクロバブル生成装置
4. 多孔質ガラス膜の作成法と特長
5. ナノバブル/マイクロバブルの生成条件
6. ナノバブル/マイクロバブルの特性
7. ナノバブル/マイクロバブルの食品分野への応用
8. おわりに


【 第 4 編 食品のナノスケール評価技術 】

第1章 ナノスケール食品素材の作製と特性評価
1. はじめに
2. 食品機能成分の担体としてのリン脂質リポソーム(ベシクル)の作製と評価
2.1 ナノサイズに制御されたリポソームの作製と評価
2.1.1 ナノサイズリポソームの作製
2.1.2 ナノサイズリポソームの動的光散乱法によるサイズ評価
2.2 脂質被覆氷滴水和法によるベシクルのサイズ制御と物質内包率の向上
2.2.1 脂質被覆氷滴水和法によるベシクルの作製法
2.2.2 ベシクルへの親水性物質の内包化
3. キトサンおよびカルボキシメチルセルロース(CMC)の酵素加水分解物を利用したナノ粒子形成
4. Chemo-enzymatic法による両親媒性キトサンオリゴ糖の調製とそのナノ集合体形成
5. おわりに

第2章 ナノスケール食品の抗酸化性の評価
1. はじめに
2. エマルション系における脂質酸化
3. 酸化速度定数に及ぼす分散粒子径の影響を評価するモデル
4. ミセル系での脂質酸化
5. 粉末化脂質の酸化過程に及ぼす油滴径の影響
6. 分散安定性に及ぼす粒子径の影響
7. おわりに

第3章 ナノ粒子の構造発現と制御技術
1. はじめに
2. 食品における脂質ナノ粒子の機能性
3. 脂質ナノ粒子の物性
3.1 ナノ粒子における結晶化温度と融点の降下現象
3.2 ナノ粒子における界面現象を利用した結晶化調節
3.3 結晶化を誘起されたナノ粒子における魚油の酸化遅延効果
4. おわりに

第4章 穀類およびデンプン素材微粒子の特性解析
1. はじめに
2. 従来の穀類粉末の利用(米粉を中心として)
3. 微粉砕化技術により開発された食品素材の実例
4. デンプン素材の微粒子
5. 微粉砕米粉の特性解析

第5章 微粉砕穀類の品質と利用特性
1. はじめに
2. 穀類微粉砕と米粉の基本性状について
3. 米粉の貯蔵性
4. 米粉の糊化特性
5. おわりに

第6章 マイクロ・ナノバブル水の動的特性評価
1. はじめに
2. マイクロバブルの得失
3. ナノバブルの存在の検証と水の動的特性
4. おわりに

第7章 ナノスケール食品素材のリスク評価
1. はじめに
2. リスクアナリシス
3. ナノマテリアルのリスク評価の現状
4. 食品に対するリスク評価の特徴
5. 新規食品に対するリスク認識
6. ナノスケール食品素材のリスク評価に向けて

第8章 ナノスケール食品の免疫学的安全性の解析
1. はじめに
2. 食物アレルギー
3. 種々の食物アレルゲン
4. 米アレルギーとアレルゲン
5. 米アレルゲンタンパク質
6. 農薬の問題
7. ピーナッツアレルギー
8. 鼻粘膜を介したアレルギー
9. ナノ食品の免疫学的安全性の解析

第9章 食品素材のナノスケール化が経口摂取した際の生体応答性に及ぼす影響
1. はじめに
2. 消化管のバリア機能
3. マイクロ・ナノ粒子が腸管から吸収される可能性
4. 食品成分のベシクル担持による生体応答の修飾
4.1 ベシクル担持タンパク質の安定性向上と機能性発現
4.2 タンパク質のベシクル担持による免疫応答性の修飾
4.3 非タンパク性食品成分のベシクル担持による生体応答の修飾
5. ナノ粒子化による食物アレルギー抑制の可能性
6. まとめ

第10章 バイオアッセイによるナノテクノロジー効果の評価
1. はじめに
2. 食品由来機能性成分に対してのナノテクノロジー技術の評価
2.1 ナノ化した食品成分が腸管上皮細胞のバリアー機能に及ぼす影響
2.2 食品成分のナノ化による腸管吸収率における影響
2.3 食品成分のナノ化による腸管上皮吸収経路における影響
3. 化粧品成分に対してのナノテクノロジー技術の評価
3.1 ナノ化した化粧品成分が皮膚表皮細胞のバリアー機能に及ぼす影響
3.2 化粧品成分のナノ化による皮膚表皮の吸収率における影響
4. おわりに

第11章 マイクロチップを用いたナノスケール食品のバイオアベイラビリティ評価技術
1. はじめに
2. マイクロチップを用いたバイオアッセイ
2.1 マイクロチップとは
2.2 マイクロバイオアッセイ
3. バイオアベイラビリティ試験のためのマイクロチップ
4. おわりに


【 第 5 編 ナノテクノロジーの食品への応用 】

第1章 食品会社はナノテクノロジーに何を期待するか
1. はじめに
2. ライフステージと食事の摂り方
3. 食の微細化への期待
3.1 第一次機能 : 栄養
3.2 第二次機能 : おいしさ
3.3 第三次機能 : 生体調節
4. まとめ

第2章 感性ナノバイオセンサによる食品測定
1. はじめに
2. 感性ナノバイオセンサ(味覚センサと匂いセンサ)
3. 食品の味
4. ポータブル味覚センサ
5. 匂いの計測
6. 展望

第3章 β-グルカンの製造
1. 生体防御機能(免疫賦活)成分 : β-1,3-グルカン
2. シイタケ由来β-グルカン(レンチナン)の食品機能素材としての有用性
3. β-グルカンの食品機能素材としての有効性:有効成分の同定と含有量の保証(製品の品質保証)
4. 機能食品の最終形態でのヒトにおける安全性・有効性の検証
5. おわりに

第4章 ナノテクノロジーを利用した包装材料技術「透明蒸着フィルム」
1. はじめに
2. 透明蒸着フィルム概論
2.1 透明蒸着フィルムの変遷
2.2 各種透明蒸着フィルムの一般物性
2.2.1 シリカ蒸着フィルム
2.2.2 アルミナ蒸着フィルム
2.2.3 特殊シリカ蒸着フィルム(IB-Film)
3. 透明蒸着フィルムの最新技術動向
3.1 ハイバリア性蒸着フィルム
4. おわりに

第5章 高圧乳化技術による食品のナノスケール化
1. はじめに
2. ナノスケール化について
2.1 粉砕
2.1.1 処方的粉砕と機械的粉砕
2.1.2 粉砕方法
2.2 乳化や分散に使用できる機械力
2.2.1 乳化に有効な機械力 : せん断力
2.3 乳化技術の利用
2.3.1 処方的乳化と機械的乳化
2.3.2 食品のレオロジー
3. ナノエマルションについて
3.1 ナノエマルションの処方例と調製方法
3.2 ナノエマルションの製造装置
3.3 乳化剤量と粒子径の関係
3.4 乳化剤の働き
3.5 化粧品におけるナノエマルションの効果
4. 脂肪乳剤
4.1 脂肪乳剤の処理例
4.2 脂肪乳剤の製造プロセス
5. 食品における高圧ホモジナイザーの利用
5.1 最近の高圧ホモジナイザーの使用例
6. リポソーム(ナノカプセル)
6.1 DDSに適したリポソームの粒子径
6.2 リポソームの血中での安定化
6.3 リポソーム製剤の有用性
6.4 リポソームの製造方法
6.5 リポソームの保存安定化
7. 高圧ホモジナイザーによるその他の例
7.1 高圧ホモジナイザーを使用した透明なエマルションの調製
7.2 多相エマルションの調製過程での高圧ホモジナイザーによるナノエマルション調製
7.3 乳化剤が少ない系での,高圧ホモジナイザーを使用したエマルションの調製における新しい乳化剤選定の考え方.
8. 食品における高圧ホモジナイザー使用の期待される効果
9. ナノテクノロジーの今後
10. おわりに
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