くぬぎ山 (椚山)

 雑学部

 老人倶楽部
生命科学の広場


Letter to Students

天井桟敷

Inspiration


ブルーチーズ
 固形食品における微生物繁殖のモデル系として測定。微生物菌体のコロニーは運動性が高い水を保有している。それに対して繁
殖のための基質となるチーズの水は少ない(49%)から、シグナルは固形油脂(29%)に含まれる運動性が高くない油脂分子に由来して
いる。よって、グラディエントエコー法で測定すると、運動性が高い水を多量に含むカビのコロニーが白い強いシグナルでハイライトさ
れる。
 3Dグラディエントエコー法で測定した。TR=0.1s、TE=2.2ms、積算4、分解能234μm。測定時間は約2時間。
 スライスイメージにおいて菌体のコロニーは強いシグナルを与える。カビの繁殖部位には孔が開き、コロニーは、その孔の壁に貼り
付いて生育することを示す。それに対して、MIP(最大信号強度投影)イメージはコロニーの強いシグナルを投影しているので、全体に
おけるカビの繁殖状況(活発な繁殖部位、コロニー分布あるいは広がり)を示す。  (研究員)

 


えび風味のスナック菓子
 水が非常に少ないスナック菓子の測定例。袋の表示では、固形物26gに対し、エネルギー126kcal、タンパク質1.7g、脂質5.5g、炭水
化物17.6g、ナトリウム250mg、カルシウム34mgとあったから、シグナル源である油脂が約20%、水は約4%しか含まれていない。
 スペクトルはFIDシグナルをフーリエ変換して得た。2Dスピンエコー法による測定は、TR=0.2s、TE=7ms、スライス厚3.6mm、積算16、
分解能234μm測定時間約7分である。3Dグラディエントエコー法ではTR=0.1s、TE=2.2ms、積算16、分解能234μm、測定時間約7時
間。
 シグナル源は、主としてスペクトルの0ppm付近にピークを持つエビ殻の油脂である。イメージの白いシグナルは粉砕されたエビの殻
である。量は多くないが、油脂がエビ殻に集中して存在するからシグナルを捉えることができた。イメージは中空の円筒状にエビ殻が
分布した柱のような菓子の構造的特徴を明らかにした。 (研究員)





精白米を水に漬けたら (時間経過イメージ)
 二つの特徴を活かした測定である。乾燥した米粒に吸着または吸収され、運動性を束縛された水は、T1強調イメージにおいて強い
シグナルを与え、水分子そのものがトレーサーの役割を果たす。一方、対象を破壊しないMRI測定は、同一試料、同一条件で時間を
追って時間経過イメージを測定し、変化を追跡できる。
 3Dグラディエントエコー法で測定した。TR=0.1s、TE=2.2ms、積算2、分解能179μm、測定時間7分。試験管に注水後10分間隔で連
続測定した。
 イメージの強いシグナルは米粒に吸着または吸収された水。周りの弱いシグナルは浸漬水。浸漬水のシグナルは短いTRによって
良く抑制されている。水は穀実にできた亀裂を通じて吸収され、約1時間で飽和した。
 1T永久磁石の小型MRIは、安定で測定セルへのアクセスが容易である。装置の扱いやすさは研究の幅を広げる一要素である。
                                                                         (研究員)





豚の肩ロース肉
 T1強調イメージは、畜肉類の脂肪組織の分布と構造を観察するための確立された方法である。3D測定したデーターを立体表示す
ることによって思わぬ発見をすることがある。
 3Dスピンエコー法で測定した。TR=0.1s、TE=7ms、積算4、分解能117μm。
 白いシグナルが脂肪組織で、弱いシグナルは筋肉組織である。スライスイメージでは脂肪組織が筋肉を大きなブロックに分けてい
て、脂肪の量は多くないと感じたが、立体描写すると予想外に多くの細い脂肪組織が筋肉に平行に侵入していた。見事な脂肪交雑
(筋肉内脂肪組織)である。
 肉の旨さの素は脂肪であるとされる。本来、豚脂は旨いとされていたし、肉が柔らかいので筋肉内脂肪の発達に対する要望は顕著
でなかったが、最近は、東京Xのように筋肉内脂肪交雑が珍重されることもある。 (研究員)





納豆
 我が国の伝統的な発酵食品である。それぞれT1強調およびT2強調イメージの測定法の意味の違いを正確に把握して、結果を解析
することが必須である。
 3Dスピンエコー法によってT1強調(TR=0.1s、TE=7ms、測定時間約30分)およびT2強調(TR=1s、TE>40ms、約4時間30分)イメージを
測定した。
 モノクロイメージは練らない納豆である。左のT1強調イメージは、組織の構造に吸着され、運動性を束縛された水を捉え、子葉と胚
軸の構造を表す。イメージは、豆の内部構造が煮崩れないで保たれていることを明らかにした。
 右のT2強調イメージは、運動性が高い水が存在する部位である豆の外側に繁殖した多量の枯草菌のコロニー、すなわち、粘性物
質(ポリグルタミン酸とレバン)の集積を示す。最も右の擬似カラーイメージは練った納豆で、豆は網のようにみえるシッカリとした粘性
物質の泡で支えられ浮かんでいるよう見える。
 旨さのポイントは素材である大豆の質と枯草菌の活発な繁殖とされる。 (研究員)





虫食いリンゴ
 モモシンクイガはリンゴの重要な害虫である。果実に食入する幼虫の食入口は小さく、虫糞を外に出さないので、外見からは分から
ないうちに内部をボロボロに食害する。5月着果直後の幼果に食入したモモシンクイガ幼虫の成育と食害の進行を追跡した。この測
定は、非破壊的に内部構造の損壊を検査するというMRIとしては最も理解しやすい使い方である。
 TR=0.1s、TE=2.2msの3Dグラディエントエコー法によって測定した。左の虫のイメージはFA=30゜、分解能117μm、中央の大きな虫の
イメージはFA=30゜、分解能234μm、右の糞のイメージはFA=90゜、分解能234μmである。測定時間は約2時間。
 MRIによって小さな食害孔と8mm程度の幼虫、成熟幼虫および食害された孔に蓄積した虫糞を検出できる。虫糞の検出にはMIP表
示が適していた。 (研究員)





サクランボ
 T1強調条件で測定した3Dデーターを基に、立体表示もしくはMIPによって果実の維管束の構造を調査することができる場合があ
る。可能か否かは対象によるが、サクランボでは非常に綺麗な維管束の描写ができた。
 TR=0.2s、TE=7ms、積算2の3Dスピンエコー法で測定した。分解能は234μm、測定時間は約110分である。
 左はスライスイメージであり、果実表皮および種子に強いシグナルが認められた。果皮に認められる短い白い強いシグナルは維管
束の断片である。果実を母樹から分離したので、導管に光合成産物が溜まり水の運動性が低くなったためにT1強調で強いシグナル
を与える。このデーターをMIP(最大信号強度投影)法で平面に描くと、竹籤で編んだ篭のような維管束全体が出現する。MIPの範囲
を果実の半分に制限すると複雑な構造の一部を取り出して詳細に観察できる。
 サクランボは水が豊富な液果であるが、固い表皮と、竹篭のような維管束が、弾むような口当たりに寄与していると思われる。
                                                                         (研究員)





手作りケーキ
 チョコレート欠片、チャツネ、無塩バターなど多量の脂質分と約30%の水を含む幅27cm、長さ39cmの巨大なスポンジケーキである。
ベーキングパウダーでどのような孔隙ができるかに興味があった。
 TR=0.1s、TE=7msとして3Dスピンエコー法で測定した。積算4、分解能は234μm、測定時間は約2時間。切り出したケーキは、測定
範囲に高さの半分しか入らないので、上下に分けて測定した後合成した。
 ボリュームレンダリングによる立体表示は、ケーキの生地の柔らかさを上手に表現している。スライスイメージでは、上面のチョコレ
ートを刺した部分、底面の無塩バターに接した部分、中央の水が抜けきらなかった層に強いシグナルが認められている。平面的で切
り紙細工のような孔隙が明瞭に認められた。ベーキングパウダーを使ったのに孔の形が円形だけに偏らないのは、混合した生地の
成分の性質によるのだろうか。多様な孔の形状は美味さを演出する要素。 (研究員)





凍結ソーセージの解凍
 液冷による高性能冷却プローブ(検出器)を用いた測定である。-35℃〜15℃の間で検出器温度の温度変化を正確にコントロール
できる。プローブ温度を15℃に設定した後、-40℃で凍結したソーセージのイメージ変化を観察した。
 TR=0.1s、TE=2.2ms、積算2としてグラディエントエコー法で、10分間隔で連続測定した。分解能は234μm、測定時間は7分である。
 凍結している分子はシグナルを与えないが、融解と共にシグナルが出現する。ここでは、解凍開始後15分(-25℃付近)では脂身は
凍結していて暗いが、115分(10℃付近)では融解して強いシグナルが出現した。当然、その間に筋肉の水も解けているが、TRを短く
してあるので運動性が高い筋肉の水のシグナルは抑制を受け、油脂のシグナル変化だけが強調して捉えられている。
食品のMRI測定において、凍結は簡易に試料に状態変化を与える一つの手段である。 (研究員)





小タマネギ(ペコロス)
 秋に測定したペコロスを放置しておいたら、水を与えないのに芽が出ていた。どのように変化したか調べてみた。
 スライスイメージはT1値のイメージである。TE=7msとして2Dスピンエコー法で、TRを5s、3s、2s、1s、0.5s、0.3s、0.2s、0.1sと順次短く
してT1強調イメージを測定し、T1値を求めた。TR=0.1s、TE=2.2ms、積算4とした3Dグラディエントエコー法のデーターを基にMIPイメー
ジを作成した。分解能は234μm、測定時間は約2時間。
 T1値のスライスイメージでは、秋の鱗葉は密に詰まっている。維管束は細くT1値は低い。翌年、出芽後は鱗葉に皺ができ、各鱗葉
間に隙間が開き、維管束が太くなった。運動性の低い水の存在する組織を強調するMIPイメージによると、秋には小さな芽と胚盤に
強いシグナルがあるだけであるが、出芽すると成長した芽の基、胚盤、幼根に強いシグナルが認められた。すなわち、鱗葉の養分が
分解され、芽の基、胚盤、幼根に転流されて蓄積するので、細胞の水の運動性が低下してT1強調イメージ(MIP)に強いシグナルを与
える。 (研究員)





キュウリ
 キュウリは、内外にある二列の篩管の間に導管が挟まれた複並立維管束を持つ。同じ部位あるいは画素に含まれる異なる生理機
能を有する篩管および導管の水を緩和時間強調イメージによって別々に捉えた。
 T1強調イメージはTR=0.5s、TE=7msで、T2強調イメージはTR=5s、TE=120msで測定した。
 T1強調イメージでは維管束は一つの点となった(左)。一方、T2強調イメージでは内外に別れた二枚の板状シグナル(右)となった。
キュウリの維管束の形態的特徴と比較すると左は導管のみが見えており、右では篩管だけが見えていることになる。すなわち、導管
の水は運動性が低く、篩管の水は高い。このように、スピンエコー法は、分化し、異なる生理状態にある組織の水の物理性を測定す
ることができる点に特徴がある。また、細胞の水の物理性を通して組織の生理を推定できることが病態診断の基礎である。(研究員)





ご飯(炊飯米)
 炊きたてのしなやかな感触と甘み、冷たくなってもそれなりに食える。粉に引かないでそのまま食べる不思議な穀物。
 TR=0.1s、TE=7ms、積算4として3Dスピンエコー法によって測定した。分解能は117μm、測定時間は約2時間。左二枚は水分布を明
確にするために施した擬似カラーイメージ。右二枚は形態のオリジナルイメージ。
白米と赤飯を購入して測定したところ驚いた。飯の塊は詰まっているように見えたけど、米粒と米粒の間にかなり広い空隙があっ
た。スライスは米粒の内側を断層として観察しているので、米粒中の水の分布が酷く不均一なことが明らかである。そして、米粒の中
にも孔がある。噛んだら米粒自体がつぶれ、一つの米粒のテクスチャーは変化に富み、空気を沢山含んだ塊はベタつきを生まない。
美味さを求めるだけなら何も他の助けは要らない。これがご飯、我が国の文化の源。
 理屈などなしに測定してみたけど、ご飯の認識が変わった。 (研究員)