Nagaoka University of Technology Institutional Repository

国立大学法人長岡技術科学大学博士（工学）doctoral thesi

ALEMAN, CARREON ELISA CLAIRE

Development of service industry evaluation indexes based on data / text mining

山田, 翔太

Study on Surface Modification of Hydroxyapatite Particles and Evaluation of Their Hydration States and Protein Interactions

陽田, 修

1 
様式Form 
論 文 内 容 の 要 旨 
Abstract of Dissertation 
論文題目：  
点検技術者の育成を目的とした点検技能の形式知と技能継承方法の開発に関する研究  
 
氏 名Name  陽 田  修  
 
平成 24 年に発生した笹子トンネル天井板崩落事故を契機に，橋梁やトンネルなどの道路
構造物の点検に関する道路法が改正され，全てのトンネル，道路橋に 5 年に 1 回の定期点
検が義務化された。また，この点検は，構成部材に接近した近接目視により変状や損傷を
把握する点検基準が定められ，目視で把握できない内部欠陥などは，触診や打音点検を併
用することが求められた。大量のインフラを定期的な頻度で点検するために，省力化と精
度の平準化を目的として，ICT（情報通信技術）や RT（ロボット技術）を駆使した点検技
術の開発が進んでいる。しかし，全国に橋梁は約 72 万橋，トンネルは約 1 万本あり，構造
物の規模や環境条件，管理主体の財政条件などから，全ての構造物に新技術を適用するこ
とは困難な現状である。特に，地方自治体が管理する道路構造物においては，点検技術者
による打音，触診を含めた近接目視点検が大多数に適用されており，予算の確保と共に，
点検技術者の確保が課題となっている。  
 点検技術者育成の現状は，「点検技術」は，言語化された教材や講義によって伝達され習
得できる資格認定制度や講習会などによって，橋梁に関する基礎知識と点検および診断に
関する基礎知識の習得とその評価が行われるものの，「点検技能」は，実践経験によって身
に付いた動作や判断能力であり，損傷の程度を判定する思考プロセスは明らかになってお
らず，打音により異常を音の違いで判断する能力は，身体的な個人差も影響し点検技術者
の暗黙知に依存しているため形式知がなく点検精度に差が生じている。  
本研究は，橋梁の近接目視点検に着目し，暗黙知となっている点検技能を形式知化し，
これを伝達する（以下，技能継承）教育手法の開発について研究成果を示したものである。  
第1章では，本研究の背景から技能継承の現状と課題を整理し，本研究の目的について
述べた。  
第2章では，目視による損傷把握の精度と点検者教育の現状を明らかにするため，橋梁
点検技術者が受けた目視点検に関する教育の経緯と点検業務の経歴について調査を行うと
ともに，劣化構造物を用いた模擬目視点検を実施し，点検者の損傷把握技能と点検者が受
けた教育および点検業務経歴との関係性を分析した。この結果，近接目視点検に関する教
育は，教育方法が確立されておらず，企業におけるOJT方式が主流であるものの，その教
育効果は，教育を行う者の技能に依存し，点検精度に差が生じることが示唆された。  
第3章では，打音点検の欠陥検知精度に影響する打撃特性を抽出するため，点検実務経
験者を対象に，欠陥検知精度測定試験および打撃特性測定試験を実施し，得られた打撃特
性データから自己組織化マップを用いて欠陥検知精度に影響する打撃特性の抽出を試みた。 
2 
この結果，欠陥を探索する時（探索フェーズ）には，打撃力，ハンマの接触面積など打
撃スイングに関する打撃特性が重要であり，欠陥領域を判定する時（同定フェーズ）には，
打撃距離間隔，打撃点の移動速度など叩き方に関する技能が重要であることが示唆された。 
第4章では，点検者の聴力や聴覚が点検精度に及ぼす影響を明らかにするため，点検実
務経験者を対象に聴力と欠陥検知精度との関係と欠陥を判定する聴覚の評価試験を実施し
た。この結果，打撃音の違いが明瞭であれば，健全部と欠陥部を判別する聴覚の差異は少
ないことが示唆された。また，加齢により聴力が低下した被験者は，打撃音の違いを聞き
分けるために打撃力を増すことで聴力の低下を補っていることが示唆された。  
これにより，打撃音の違いが明瞭となるように，打撃距離間隔の維持や音圧が高い打撃
力などの打撃特性をトレーニングすることで打音点検技能が向上することが示唆された。  
第5章では，第2章で指導者によって点検精度に差が生じることが示唆されたことから，
未経験あるいは経験の浅い技術者への技能継承と点検精度の平準化を目的に，第3章およ
び第4章で明らかとなった打音点検技能を指標としてトレーニングする新たな教育手法の
開発を試みた。この結果，トレーニング前の欠陥検知率が向上し，更に，欠陥検知精度の
ばらつきが減少し，本研究で開発した教育法は，欠陥検知率の向上と平準化に繋がるトレ
ーニング方法であることが分かった。  
第6章では，本研究で得られた各章の結果を総括した。  
 
以上のように，近接目視点検における損傷を把握する技能の教育は，教育を行う者の技
能に依存し，その技能が形式知化されていないことから，損傷の判定に差が生じているこ
とが示唆された。同様に，音の違いから異常を判断する打音点検も暗黙知化した技能であ
るが，その技能特性をデータマイニングにより抽出することができた。また，欠陥の音を
聞き分ける能力は，打撃力や打撃間隔などの叩き方の技能と関係があり，叩き方などの運
動技能をトレーニングすることで欠陥検知精度が向上することが示唆され，これらの形式
知化した技能特性を知識学習のみで教育しても，未経験者が基本技能を習得できるととと
もに，習得レベルの平準化が図れることが示唆され，その教育手法は，見て・真似て・覚
えるが基本となる従来の徒弟制度やOJT方式の教育法と比較して教育効果があることが示
唆された。  
  
  


点検技術者の育成を目的とした点検技能の形式知と技能継承方法の開発に関する研究

李, 恒

リ　ヒン

（様式４）  
別紙２                       
論文審査の結果の要旨 
 
                         学位申請者     李   恒 
 本論文は、「Synthesis and analysis of inorganic materials for hydrogen storage (水素吸蔵用無
機材料の合成と評価)」と題し、8章より構成されている。 
第 1 章「General introduction」では、無機材料を中心に水素吸蔵材料に関する研究の背景、
キーワード、研究の戦略ならびに研究目的について述べている。  
第 2 章「True density of nanoporous carbon」では、ナノポーラスカーボン(NPC)の真密度を
測定するための外挿法を提案している。外挿法は、一般法に比べて密度測定の精度が高く、
測定時のガス吸着の影響を取り除くことができることを示している。 
第 3 章「Deformation of graphene interlayer distance with water adsorption」では、回折法を利
用して水を吸着した NPC の層間間隔を調べている。吸着前後の層間の構造的挙動から、層
間に単分子層が形成されることを確認している。 
 第 4 章「Hydrogen storage in nanoporous carbon after high-pressuring (12 MPa) loading」では、
KOH と燻炭をさまざまな重量比で混合し賦活され得られた NPC の水素加圧－放出能力を調
査している。水素放出能力は NPC のミクロ孔体積に依存し、それは水素加圧 24 時間後に 0.7
×10-3 wt％達することを示している。12 MPa 水素加圧後に可逆的な構造変形を伴うことを示
唆している。 
第 5 章「Hydrogen storage in calcium carbonate after high-pressuring (12 MPa) loading」では、
アコヤガイ真珠層粉末を原料に使用して得られた、非多孔質材料であるアラゴナイトの水素
放出能力を調べている。真珠層では熱処理後、スリット状のマクロ空間が発達し水素放出能
力が向上した。この結果は、アラゴナイトに水素吸着材料としての可能性があることを示唆
している。 
第 6 章「Effect of cooling rate of KOH activated carbon on the porosity and storage ability」では、
賦活時の冷却速度を変えて NPC を合成し、その構造と水素吸蔵能力を調査している。急速
な冷却後には NPC に 1.2 nm および 1.6 nm の微細孔が残留すること、水素吸蔵能力は 77K
で 7.2wt％に達することを示している。 
第 7 章「Hydrogen adsorption with micro-structure deformation in NPC under ultra-high pressure 
(100 ~ 400 MPa)」では、等方加圧装置によって得られた 100 MPa 以上の水素加圧下における
NPC の細孔変形を調査している。大きさ 1.2 nm の細孔が加圧時の微細構造の変形によって
形成されることを示している。細孔径分布そのものは温度 77K、圧力 0.1 MPa における水素
吸蔵能力への寄与が少ないことを示してる。 
第 8 章「General Conclusions」では、各章の結果を詳細に検討し結論としてまとめている。 
 よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文
として十分な価値を有するものと認める。 
 
                     審査委員主査  齋 藤 秀 俊  印 


Synthesis and analysis of inorganic materials for hydrogen storage

PHONGSAKORN, PRAK TOM

（様式４）  
別紙２  
 
論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者 PHONSAKORN PRAK TOM 
 
本論文は、本論文は、「Study on solute-defects interaction in iron-based model 
alloys under ion irradiation (イオン加速器を用いて鉄基合金中の照射欠陥と溶質原子の
相互作用を分析するための実験技術の開発 )」と題し、5 章より構成されている。  
1 章では、マレーシアにおける原子力導入に関するキャパシティディベロップメントの
観点から、学位申請者の過去の研究業績を総括している。既存の TRIGA 炉を対象とした
統合的マネジメントシステムの設計と、確率論的安全評価技術の開発結果を踏まえ、今後
マレーシアの原子力業界が特に必要とする領域が、放射線照射が関係した材料劣化を研究
するための技術基盤の構築であると論じている。そして、博士論文の研究目的を、イオン
加速器を利用した金属材料中の照射欠陥と溶質原子の相互作用分析手法の開発に定めた。  
2 章では、研究に使った実験手法を概説している。試料には原子炉圧力容器のモデル合
金を使用することとし、組成の選定とイオン照射に適した前処理の方法を説明している。
またイオン照射材から透過電子顕微鏡用の試料を作成する方法と、イオン照射材の機械的
特性変化を定量化するための計装押込み硬さ試験法についてまとめた。  
3 章では、イオンビーム分析とイオン注入試験における一般的な照射条件を念頭に、計
装押込み硬さの照射量依存性と圧子侵入深さ依存性を調べ、イオン照射の影響を受けた領
域の機械的特性変化を簡易的に特定する方法を提案した。  
4 章では、イオン照射によって導入された空孔型欠陥がヘリウムバブルを形成する現象
に着目し、原子炉圧力容器モデル合金中のヘリウムバブルのサイズ分布から空孔の拡散定
数の変化を予測する手法を提案した。この手法を原子炉圧力容器材モデル合金に適用した
ところ、ビーム分析用加速器を用いた室温照射ではフラックスが低いので 2 原子パーセ
ントまでヘリウム注入しても核形成が優位にならなかったが、等時焼鈍による照射損傷の
回復に溶質原子依存性が現れることを確認した。  
5 章では、イオン照射によって導入された格子間原子が転位ループを形成する現象に着
目し、原子炉圧力容器モデル合金中の転位ループの発達挙動から溶質原子の効果が分析さ
れた。溶質原子は照射誘起偏析によって<100>のバーガースベクトルを持つ転位ループを
安定化するとともに、1/2<111>のバーガースベクトルを持つ転位ループが運動して<100>
ループへ吸収される反応を抑制することを示した。  
 
よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文
として十分な価値を有するものと認める。  
 
審査委員主査 鈴木 達也 印  
 


Study on solute-defects interaction in iron-based model alloys under ion irradiation

熊谷, 崇宏

1 
様式Form 
論 文 内 容 の 要 旨 
Abstract of Dissertation  
 
氏 名Name 熊谷 崇宏  
 
 
 地球温暖化対策の一環として，二酸化炭素やメタン，一酸化二窒素などの温室効果ガス
排出量の削減が必要とされる。そのため，太陽光発電をはじめとした再生可能エネルギー
の普及促進のみならず，無駄なエネルギー消費を低減する技術が求められる。近年，電動
機は家電製品や産業用途のみならず，自動車や油圧システムにも取り入れられており，電
動機の消費電力は，世界の全電力消費の40%以上を占めている。そのため，エネルギー消
費を低減にあたり，電動機の高効率化が求められる。電動機の効率はコアに用いられる磁
性材料の特性に大きな影響を受ける。そのため，限られた資源のなかで，電動機の磁性材
料の特性を最大限に活用した高効率化技術が重要である。  
 そこで，電動機の高効率化を目的とし，動的B-H軌跡モデルに基づく高効率設計法につ
いて検討する。本論文では，提案した動的B-H軌跡モデルを適用することで，線形性を有
しない磁気飽和や鉄損を正確に考慮することが可能であり，磁性材料の特性を活かした高
効率化が実現できる。  
 第1章では，温室効果ガスの削減を実現するために，電動機の電力消費の低減が必要とさ
れている背景について述べる。また，効率や省資源化の観点で優れている集中巻モータの
欠点について説明し，それらの欠点が，近年開発が進んでいる良磁性材料によって改善さ
れつつあることを示す。また，集中巻モータにおいて，高効率化のためには鉄損と磁気飽
和を正確に考慮することが重要であることを示し，本論文において検討する動的B-H軌跡
モデルに基づく高効率設計法の重要性について述べる。  
 第2章では，効率改善のために重要な要素であるトルクと損失の特徴に関して整理し，そ
れらの線形性について明確にする。また，従来の線形モデルに基づく効率改善手法に関し
て，それぞれの特徴と問題点を整理する。とりわけ，これらの線形モデルに基づく効率改
善手法では，線形性が成り立たない磁気飽和と鉄損が問題であることを説明する。また，
これらの従来モデルに基づく効率改善手法の問題点を解決するために，動的B-H軌跡モデ
ルに基づく高効率設計法を提案し，本論文の位置づけを示す。  
 第3章では，動的B-H軌跡モデルに基づく磁気飽和を考慮した高効率モータの自動設計法
を提案する。従来の自動設計法では，簡単化のため磁気飽和を無視したパーミアンス法を
元にモータの代表寸法の初期設計を行っていた。しかし，これらの手法では磁性材料の特
性を最大限活かすことはできず，効率の悪化や体積の増加に繋がる問題があった。そこで，
提案した動的B-H軌跡モデルを元に可変磁気抵抗を導出し，パーミアンス法に適用するこ
とで，磁気飽和を考慮した自動設計法を実現する。提案する自動設計法の具体的な  
また，飽和磁束密度の異なる複数の磁性材料を用いた設計例を示し，材料特性を活かした
設計が可能であることを示す。  
2 
 第4章では，初期設計モータの更なる効率改善を目的に，動的B-H軌跡モデルに基づく正
確な鉄損評価法とそれに基づく設計法を提案する。従来の鉄損評価法では，磁束密度の高
調波解析と磁性材料の鉄損曲線に基づく計算が行われていた。しかし，これらの手法では
鉄損の非線形性を考慮することができないため，正確な鉄損評価が困難であった。そこで，
事前にリングコアにより動的B-H軌跡モデルを取得し，それらを鉄損計算手法であるプレ
イモデルに当てはめることで，高い精度での鉄損解析を実現する。また，実際に打抜いた
ケイ素鋼板やアモルファスを用いて，モータを試作し，実験値と計算値を比較することで，
提案手法の優位性を確認する。  
 第5章では，動的B-H軌跡モデルを元に導出した鉄損の評価関数を元に，鉄損を低減する
パルスパターンを提案する。従来のパルスパターンの導出に用いていた評価関数では，高
調波解析により分離した各高調波成分の振幅値を元に計算していた。しかし，これらの手
法では，周波数重ね合わせが成り立たない鉄損においては有効ではない。そこで，動的B-H
軌跡モデルに基づきパルスパターン印加時の鉄損の評価関数を導出し，導出した評価関数
を元に，鉄損を低減するパルスパターンを実現する。また，導出した鉄損評価関数と従来
の高調波解析に基づく評価関数の精度を実験的に確認し，動的B-H軌跡モデルに基づき評
価関数の妥当性を確認する。加えて，導出した最適パルスパターンにより鉄損を低減する
ことを確認し，鉄損低減効果を明らかにする。  
 第6章では，本論文の有用性と各省で提案した動的B-H軌跡モデルに基づく高効率設計法
の総括を述べ，今後の課題についてまとめる。  
 
 
 
 
 
 
 
 


Design Method for Efficient Concentrated Stator Motors based on B-H Trajectory Behavior Models

高木, 司

1 
様式Form 
論 文 内 容 の 要 旨 
Abstract of Dissertation 
 
氏 名Name 高木 司  
 
デンドラレンは交差共役二重結合を有する鎖状化合物で、単純共役系かつ鎖状のポリエ
ン、単純共役系かつ環状のアヌレン、交差共役系かつ環状のラジアレンと並んで代表的な
オリゴアルケンの一つである。これまで共役二重結合を有する化合物の工業的な利用につ
いては、1,3-ブタジエンやクロロプレンに見られるように付加重合による高分子量体の合
成が行われ、合成ゴムとしての利用が大部分であった。これに対し、デンドラレンは専ら
ジエン伝達型Diels-Alder反応の基質としての合成が行われてきたが、付加重合に用いるモ
ノマーとしての研究例はほとんど無かった。そこで本論文ではデンドラレン骨格を有する
化合物の中では最も小さい [3]デンドラレンに着目し、置換位置の異なるフェニル[3]デンド
ラレン類の合成と重合挙動の解明を行った。また計算化学の観点から特異な重合挙動の解
明を試み、将来的にデンドラレン類を機能性モノマーの一つとして工業的に利用する際の
指針について論じた。本博士論文は全六章からなり、その内容は以下の通りである。  
第一章では、本研究の背景を概観し、本研究の位置付けを明確にした。まずビニルモノ
マーの重合におよぼす共役系の効果について述べ、その効果が共役ジエンおよび [3]デンド
ラレン誘導体の重合に及ぼす効果を先行研究の内容を交えて説明した。次いで高分子反応
により既存のポリマーを工業的に有用な機能性を有するポリマーに変換する際の高分子反
応における高分子骨格内の二重結合の有用性について述べた。  
[3]デンドラレン誘導体の付加重合から得られるポリマーの特徴として、繰り返し単位中
に共役ジエン構造を含むことが挙げられる。共役ジエンは Diels-Alder 反応のような特殊な
付加反応に対して活性を示すため、この構造を主鎖に含むポリマーは高分子反応において
新規の反応性を有する原料として様々な応用が期待される。一例を挙げると高分子の架橋
反応は工業的に重要な高分子反応の一つであり、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム等の
ゴム材料を利用する上で硫黄による架橋（加硫）は最も重要な加工プロセスである。加硫
には硫黄だけで無く促進剤、スコーチ防止剤、老化防止剤等様々な薬剤が必要であり、環
境負荷の低減を目的として、より化学物質の使用量を減らしたクリーンな架橋反応の開発
が望まれている。  C. Goodyear による加硫法の発明、G. Oenslager による加硫促進剤の発
明は近代ゴム工業の発展に大きく寄与したが、Diels-Alder 反応は熱により進行する環化付
加反応であり基質以外の添加剤を必要としないのが特徴である。そのため、高分子鎖に含
まれる共役ジエンの Diels-Alder 反応を利用することができれば、原料となる高分子のみを
用いた反応により高分子の架橋が可能となり、グリーンケミストリーの観点から画期的な
技術となることが予想される。また、この反応によって生じる付加生成物は、逆反応であ
る retro Diels-Alder 反応によって原料であるジエンおよびジエノフィルへと熱的に分解す
ることも可能である。このことから Diels-Alder 反応により改質した高分子材料からは可逆
的に原料ポリマーを回収することが可能であると考えられ、これはケミカルリサイクルの
観点からも望ましい。このため、共役ジエン構造を有する高分子への Diels-Alder 反応を基
盤とする材料開発は高分子工業において重要な技術となるものと考えられる。  
2 
以上より、主鎖に共役ジエン骨格を含むポリマーは工業上有用な材料となることが予想
されるが、過去に報告された [3]デンドラレン誘導体のアニオン重合による合成法は重合の
安定性およびミクロ構造制御の点で多くの問題点を残している。そのため、本博士論文で
は、共役ジエン構造を有するポリマーを安定的かつ一次構造を精密に制御された形で合成
するための新手法開発を目的として研究を行った。その中で、モノマーの共役構造がアニ
オン重合の挙動におよぼす効果に着目し、フェニル基との共役により反応性を変化させた
[3]デンドラレン類のアニオン重合挙動について詳細に検討を行った。  
第二章では、 (Z)-1-フェニル [3]デンドラレン（1Z-P3D）の立体選択的合成法を確立し、
THF 中、−78℃においてカリウムナフタレン（K-Naph）を開始剤として 1Z-P3D のアニオン
重合を行った。同条件下で行われた 2-フェニル [3]デンドラレン（2-P3D）の重合結果とく
らべ、1Z-P3D のアニオン重合は非常にゆっくりと進行し完了までに 24 時間を要するほか、
比較的高い重合温度（−40〜0℃）でも副反応を起こすことなく、単峰性で狭い分子量分布
のポリマーを与えることがわかった。ミクロ構造解析の結果、1Z-P3D のアニオン重合は専
らフェニル基と共役したブタジエン骨格（1,4-共役系）でのみ進行し、ミクロ構造が非常に
よく制御されたポリマーを与えることが明らかとなった。  
第三章では、1Z-P3D から生じる生長末端の求核性を調べるため、モノマーの逐次添加に
よるアニオンブロック共重合を行った。2-ビニルピリジン（2VP）およびメタクリル酸メチ
ル（MMA）をコモノマーとするブロック共重合の結果、1Z-P3D から生じた末端アニオン
は高いアニオン重合性を持つ 2VP の重合を定量的に開始することができず、異性体である
2-P3D から生じた末端アニオンよりも大幅に低い求核性を持つことが明らかとなった。  
第四章では置換基を有する 1Z-P3D 誘導体を合成し、置換基効果が 1Z-P3D のアニオン重
合に及ぼす影響を検討した。電子供与性基としてメトキシ基を導入した (Z)-1-(4-メトキシ
フェニル )[3]デンドラレン（1Z-MP3D）を THF 中、K-Naph を用いて−78°C で重合したとこ
ろ、無置換の場合とくらべ重合速度に顕著な上昇が見られた。また、電子求引性基として
フルオロ基を導入した (Z)-1-(4-フルオロフェニル )[3]デンドラレン（1Z-FP3D）のアニオン
重合においても、同様に重合速度の向上が確認された。1Z-MP3D および 1Z-FP3D から生
じる末端アニオンに対して 2VP を反応させたところ、いずれも 2VP の重合を迅速に開始
できることが明らかとなり、これらの末端アニオンは 1Z-P3D から生じる末端アニオンよ
りも高い求核性を有することが明らかとなった。この結果は、これらの置換基が π-共役系
を介して末端アニオンへ共鳴的に電子を供与し、生長種の求核性を向上させたことを示し
ている。この事から、1Z-P3D 誘導体のアニオン重合挙動は置換基の共鳴効果の影響を強く
受けることが明らかとなった。  
第五章では、密度汎関数法（DFT）を用いて 2-P3D および 1Z-P3D から生じた末端アニ
オンがモノマーへ求核付加を仕掛ける反応について理論計算を行い、得られたエネルギー
プロファイルから各モノマーのアニオン重合における生長反応の速度について検討した。
その結果、2-P3D の重合では 4,1-ならびに 4,6-型の共役付加が同程度の速度で起こるのに
対して、1Z-P3D の重合では 4,1-付加が 4,6-付加よりも速く、1Z-P3D のアニオン重合は 2-
P3D と比べて高い位置選択性で進行することが計算化学の観点から立証された。  
第六章では、以上の検討で得られた結果を総括し、本研究を結論づけた。  


Study on Anionic Polymerization Behavior of Phenyl-Substituted [3]Dendralene Derivatives

小林, 篤

1 
様式Form 
論 文 内 容 の 要 旨 
Abstract of Dissertation 
 
氏 名Name   小林 篤  
 
アクリルアミドは、発がん性が懸念されている有機化合物であり、炭水化物を多く含む
食品を主として120°C以上の高温で加熱することで生成する。食品中のアクリルアミドの
主要な生成経路は、原材料に含まれているアミノ酸の一種であるアスパラギンと還元糖を
前駆物質としたメイラード反応であると考えられている。  
2002年にスウェーデン政府が、食品中でアクリルアミドが生成することを発表して以降、
世界各国で食品に含まれるアクリルアミドに関する含有実態調査が実施され、アクリルア
ミドの低減と生成抑制に有効な食品加工法の開発が世界的に大きな課題となっている。ア
クリルアミドに関する国内外での動向として、国際食品規格の策定を行うコーデックス委
員会は、2009年に「食品中のアクリルアミド低減のための実施規範」を採択した。また、
農林水産省は、2003～2016年の間で食品中のアクリルアミド濃度の含有実態調査を行い、
2013年に食品関連事業者向けに「食品中のアクリルアミド低減対策の指針」を公表した。  
日本の伝統食品である米菓について、高温で焼成する製造工程においてアクリルアミド
が生成する可能性があることから、そのリスク評価と低減対策を図るために本研究を開始
した。市販米菓のアクリルアミド含有量を網羅的に調査した結果、1000μg/kg以上の比較
的高いアクリルアミドが検出されるものがあった。これらの米菓は、副原料として黒糖類
を使用しており、黒糖類にはアクリルアミドの前駆物質であるアスパラギンが多く含まれ
ることを明らかにした。  
求核官能基を持つシステインおよびリジンは、アクリルアミドとの反応によって付加体
を形成し、アクリルアミドを低減することが可能であると同時に、アスパラギンとの競合
反応によって、アクリルアミドの生成を抑制することも期待できる。また、高圧処理は、
数十から数百 MPa の静水圧を利用する食品加工技術であり、圧力によって化学反応の反応
速度を制御することが可能である。そこで、本研究では、アミノ酸添加と高圧処理によっ
て食品中のアクリルアミドの生成抑制を検討した。  
第 2 章では、アクリルアミド及びその前駆物質あるアスパラギンと還元糖を多く含む非
遠心分離糖（Non-centrifugal cane sugar, NCS）をモデル食品に用いて、システインおよび
リジンを添加して加熱することで、アクリルアミドの生成抑制を試みた。NCS では、一般
的にアクリルアミドが生成するとされている 120℃よりも低い温度でもアクリルアミドが
増加した。一方、システインの添加と酸性域へ pH 調整することが、アクリルアミドの生
成抑制に有効であることを明らかにし、システインの添加によって pH6-9 の範囲でアクリ
ルアミドの生成量を 70％抑制することができた。  
第 3 章では、等モル濃度のアスパラギンとグルコースの混合水溶液を用いて、圧力下で
のアクリルアミド、メラノイジン生成量を測定した。400MPa 以下の圧力下で 120℃の加熱
をした時、酸性又は塩基性のいずれでも、アクリルアミドの生成は有意に抑制された。酸
性溶液では、アクリルアミドと同様にメラノイジンの生成も抑制されたことから、グルコ
2 
ースとアスパラギンの縮合反応が圧力によって抑制され、加圧に伴う pH の低下に起因す
る溶液成分の解離平衡の変化によるものと推察された。一方、アルカリ性溶液では、アク
リルアミドの生成は有意に抑制されたが、メラノイジンの生成に明白な影響は見られなか
ったことから、グルコースとアスパラギンの縮合反応ではなく、シッフ塩基形成後のアク
リルアミド生成反応の抑制、あるいは生成したアクリルアミドの分解・重合反応が圧力に
よって促進されたことが主な要因と考えられる。以上より、高圧処理が、アクリルアミド
の生成抑制に有効であることを明らかにした。  
第 4 章では、アスパラギンとグルコースの混合水溶液（pH9.0）及び NCS 水溶液を用い、
100 MPa 以下の比較的低い圧力を保持することで、アクリルアミドの生成抑制効果を検討
した。アスパラギンとグルコースの混合水溶液における各因子間の相関分析から、反応時
間が長くなるにつれて、メラノイジンの生成促進とアクリルアミドの生成抑制に対する圧
力効果が顕著になった。複数の素反応から成るメイラード反応の反応速度に対する圧力効
果について、活性化体積を算出した結果、メラノイジンが負の値、アクリルアミドが正の
値を示したことから、圧力はメラノイジン生成を促進し、アクリルアミド生成は抑制する
ことが示された。また、NCS 水溶液中で、圧力はアクリルアミド生成を促進したが、シス
テインの共存下ではアクリルアミドの生成抑制効果を示した。  
以上の結果を総括して、本研究では、国内外で重要な課題となっている食品中のアクリ
ルアミドについて、アミノ酸添加と高圧処理による生成抑制の効果を明らかにし、アクリ
ルアミドの生成を抑制する新たな手法を開拓した。  
 


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