筋電位

概要

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筋細胞（あるいは筋線維とも呼ぶ）が収縮活動するときに出される活動電位を筋電位と呼び，これを記録したものを筋電図という．古くから動物やヒトの生理学研究で用いられてきたが，近年，食品物性の研究にも応用され，食品を食べている時の咀嚼筋の筋活動が筋電位計測により解析されるようになった．筋電位には，針や細いワイヤー状の電極を筋細胞に直接刺して記録する方法と，目的とする筋肉上の皮膚に表面電極を貼り付けて導出する方法があるが，食品研究には，非侵襲的な後者が用いられることが多い．倫理的な問題が解決できても，痛みを伴う針電極では，普通の咀嚼運動が行いにくくなるためである．測定対象となる筋肉は，咀嚼筋の中でも，咬筋，側頭筋等の，顎を閉じたり，噛みしめたりするときに使われる閉口筋が一般的である．例は少ないが，開口筋や舌や頬の筋肉の筋電位を用いた研究もある．表面電極により得られた閉口筋の筋電位は，下顎を閉じる，すなわち噛みしめる動作毎に，筋活動が現れ，安静時や顎を開く時には，ほとんど電位が現れない．そこで，一回噛む毎の，筋電位振幅，筋活動時間を解析したり，食品咀嚼過程全体の咀嚼回数や咀嚼時間を計算したりできる．かたい食品を噛むときには，筋電位の振幅は大きくなるので，より強い咀嚼力を必要とする食品，噛みにくい食品が数値で表現される．また筋電位の時間積分値は，筋肉が行う仕事に相当するものと考えられており，咀嚼始めから嚥下までの筋電位を時間積分した値は，咀嚼仕事の感覚量とよく一致することが知られている．ヒトは咀嚼力が無理なく出せる，おおむね最大咬合力の20％くらいまでの範囲では，かたい食品ほど咀嚼力を上げるため，筋電位振幅が大きくなる傾向にある．それを越えると，一噛みの力を変えずに，咀嚼回数を増やしたり，咀嚼リズムを遅くしたりといった，時間で制御する咀嚼を行うようになるので，筋電位から食べにくい食品を検出することができる．食品の研究開発で用いられている機器による力学測定は，食べる前の食品の物理的状態を調べている．咀嚼中に，食品は小さく砕かれ，また唾液と混ぜられて，水分や温度も変わる．したがって咀嚼中に大きく変化する食品の力学特性により，時々刻々と変化していくヒトのテクスチャー感覚を表すためには，筋電位測定等のヒトの咀嚼計測は大変有効な手段である．食品による差は，咀嚼初期に大きく，咀嚼中に徐々に減少していくが，それでも異なる種類の食品では，嚥下できる状態になった食塊の物性も大きく違っている．また，テクスチャー感覚には，食品の硬さや粘性等の物性と，大きさや量の両要因が関係している．機器では後者の分析が難しいのに対し，筋電位データからは，一口に入れた食品量，切り方の影響等も解析できる．官能評価では他人の感覚は調べられないので，食べている人の個人差の解析をするには，筋電位等の咀嚼計測の方が向いている．咀嚼能力は，小児期に訓練によって発達し，高齢期になると加齢に伴う筋力低下，または歯の欠損や持病によって衰える．個人の咀嚼の特性を解析するために，咀嚼筋の筋電位は，歯科医学領域で長く活用されてきた．筋電位法の欠点としては，一般に食品間の差よりも個人間の差の方が大きいために，食品テクスチャーの分析を行いたい時には，解析に工夫が必要なことであろう．また，小児や高齢者等，テクスチャーを食べやすく制御した食品を要するような対象者では，若年成人に比べ咀嚼運動が不規則になりがちなため，より解析が困難である．筋電位測定値に大きな個人差があっても，同時に測定した一被験者による食品間の相対値は，年齢や性別，歯の状態が変わっても，比較的一致することが報告されている．当誌でも，食品テクスチャーや噛みにくさの解析に関して，最近論文が増えているが，筋電位は，装置も比較的安価で測定も難しくない，新しいテクスチャー解析のツールである．

著者

神山かおる
独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構食品総合研究所

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