日本食品工学会誌
Online ISSN : 1884-5924
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15 巻 , 3 号
選択された号の論文の14件中1~14を表示しています
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特集:解説
  • Shoichi GOHTANI, Waraporn PRASERT
    15 巻 (2014) 3 号 p. 119-130
    公開日: 2014/12/13
    ジャーナル フリー
    Nano-emulsions are emulsions with droplet sizes from 20 nm up to 200-500 nm, thermodynamically unstable, and appear transparent or translucent to the naked eye. Nano-emulsions are very useful in many industries; such as food, pharmaceutical, cosmetic, and chemical. Forming nano-emulsions using a method that requires energy input from a mechanical device is known as a ‘high-energy method’, while a method using chemical energy stored in the components is referred to as a ‘low- energy method’. The low-energy method can be classified into three categories: the Phase Inversion Temperature method, Phase Inversion Composition method or Emulsion Inversion Point method and the Spontaneous Emulsification method. To study nano-emulsification using the low-energy methods, phase diagrams are used to determine the phase behavior of the components and specify the temperature and concentrations at which various structures exist at equilibrium with desired properties. Most research focuses on droplet size and polydispersibility of nano-emulsions, because these properties influence physicochemical properties, appearance and stability of nano-emulsions. There have been many studies on the effect of composition and the major determining factors in the emulsification process on droplet size and polydispersibility of nano-emulsions such as surfactant type, concentration, location, oil type, surfactant-to-oil ratio, salt, stirring speed, and temperature.
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特集:原著論文
  • 四日 洋和, 足立 早映, 安達 修二, 吉井 英文
    15 巻 (2014) 3 号 p. 131-139
    公開日: 2014/12/13
    ジャーナル フリー
    近年,噴霧乾燥法による魚油の粉末化が盛んに検討されている[10-18].作製した粉末の特性の評価において,粉末の含油量とその油分の脂肪酸組成および過酸化物価(POV)などが重要である.しかし,これらの分析には溶媒抽出法による油分の抽出が必須であるため,多くの時間と労力を要することが検討の妨げとなっている.そこで本研究では,含油量,脂肪酸組成,POVの迅速な分析を目的として,N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)を用いた新たな分析法(DMF法)の開発について検討した.
    PUPA含有油として,亜麻仁油および魚油を用いた.乳化剤(カゼインNa(SC))と賦形剤(マルトデキストリン(MD))の混合水溶液に,亜麻仁油または魚油を加え,ホモジナイザーで攪拌し,エマルションを作製した.これを微細エマルションにする場合は,さらに,高圧乳化機を用いて100 MPaで2回の処理を行った.ついで,乳化液を噴霧乾燥機を用いて乾燥し,各種の噴霧乾燥粉末を作製した.
    作製した噴霧乾燥粉末の含油量は,DMF法で測定するとともに,粉末油脂の分析に広く用いられているRöse-Gottlieb法[19]によりその妥当性を検証した.DMF法による手順は以下の通りである.DMF 1 mLに粉末300 mgを加え,15 min超音波で処理して粉末を完全に溶解し,ヘキサン1 mLを添加してボルテックミキサで攪拌した.ついで,3000 rpmで10 min遠心分離を行い,ヘキサン層1 μLを薄層クロマトグラフィ検出装置で分析した.一方,Röse-Gottlieb法による手順は,ヘキサン/ジエチルエーテル/エタノールによる抽出操作を3回行い,重量法により含油量を決定した.また,粉末中の油分の脂肪酸組成およびPOVは,DMFに粉末を溶解したのち,脂肪酸メチル化キットを用いたエステル化法および酢酸-クロロホルム法[31]による電位差滴定によりそれぞれ分析した.
    DMF法により得られた亜麻仁油および魚油粉末の含油率は,それぞれ噴霧溶液中の油添加量に相当する30 wt%および40 wt%であった.一方,Röse-Gottlieb法による亜麻仁油粉末の含油率はDMF法によるそれとよく一致したが,魚油粉末では,マイクロエマルションの場合は19.8 wt%,ナノエマルションの場合は3.9 w%となり,DMF法による結果に比べて著しく低かった.Röse-Gottlieb法では,SCなどのタンパク質を含有する粉末の分析において,液-液抽出時に油層と水層の間に中間層が形成され,界面の判別が困難になることが報告されているが[32],DMF法においてはSC存在下でも中間層の形成がなく,簡単に分析が行えた.
    脂肪酸組成は,GC-MSクロマトグラムを比較したところ,亜麻仁油および魚油粉末のいずれも,DMF法およびRöse-Gottlieb法で分析した結果にほとんど違いはみられなかった.このように,DMF法を用いることにより,油脂の抽出工程を経ずに迅速に分析ができることが示された.
    Röse-Gottlieb法によるPOVの分析では,粉末から抽出した油分のみを用いるが,DMF法では油分に加えて,粉末を溶解する溶媒であるDMFと粉末化の基剤であるMDとSCが含まれる.そこで,POV分析値に及ぼすこれらの影響について検討したところ,DMF,SC,MDのいずれもわずかではあるが分析値が増大した.粉末化基剤によるPOVの増加傾向とそれぞれの粉末を構成する成分の組成比に基づいて,POVの増加量を推算したところ,亜麻仁油粉末では3.66 meq/kg-oil,魚油粉末では3.40 meq/kg-oilであった.この補正により,DMF法で得られた亜麻仁油粉末のPOVは,粉末中の油滴径に係わりなく,Röse-Gottlieb法による結果とよく一致したが,魚油粉末では一致しなかった.魚油粉末で結果が異なった要因として,Röse-Gottlieb法による油分の抽出効率が極めて低く,正確な分析値が得られなかったことが考えられる.
    噴霧乾燥粉末の含油率,脂肪酸組成,POVの迅速な分析を目的として,粉末をDMFに溶解して分析する新たな方法を開発した.亜麻仁油および魚油粉末の含油率は,油滴径によらず,正確に分析できることが示された.また,粉末中の油分の脂肪酸組成を,抽出工程を経ずに簡単な操作で決定できた.粉末中の油分のPOVは,DMFおよび粉末化基剤の影響によりわずかな誤差が生じたが,これらの成分の影響を補正することにより妥当なPOVの値が得られることが示された.
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  • 渡邉 義之, 福田 竜也, 髙橋 紀博, 安達 修二
    15 巻 (2014) 3 号 p. 143-148
    公開日: 2014/12/13
    ジャーナル フリー
    野菜中のl-アスコルビン酸は,アスコルビン酸酸化酵素の触媒作用により容易に酸化され,その機能性の低下が生じる.一方,d-エリソルビン酸はアスコルビン酸の立体異性体であり,その還元能により食品の酸化防止剤としての使用が認められている.エリソルビン酸はアスコルビン酸よりもアスコルビン酸酸化酵素に対してより弱い親和性を有し,酸化反応を受けにくい傾向があることが報告されている.有機溶媒中でのリパーゼ触媒下のアスコルビン酸と脂肪酸の縮合による両親媒性抗酸化剤6-O-アシルアスコルビン酸の合成が報告されている.噴霧乾燥法による脂質の粉末化技術にアシルアスコルビン酸を利用した結果,粉末化脂質の酸化安定性が大きく改善された.アシルエリソルビン酸も両親媒性抗酸化剤として粉末化脂質の利用に有効である可能性があり,さらにアシルエリソルビン酸はアスコルビン酸酸化酵素の存在する食品においても効果的に抗酸化活性を発現することが期待される.本研究では,固定化リパーゼを用いたアシルエリソルビン酸合成のための最適条件が決定され,脂質酸化に対する抑制効果が評価された.
    所定量のエリソルビン酸,脂肪酸および固定化リパーゼを褐色バイアル瓶入れ,5 mLの各種有機溶媒が加えられた.炭素数8から16の飽和脂肪酸が使用された.固定化リパーゼChirazyme® L-2 C2,L-2 C3,L-5およびL-9 C2が用いられた.反応溶媒には,ジメチルスルホキシド,アセトニトリル,アセトン,2-メチル-2-プロパノール,2-メチル-2-ブタノール,酢酸エチル,クロロホルムおよびヘキサンが選択された.バイアル瓶は激しく振とうしながら30~70℃の水浴中に浸漬され,適当な間隔で反応液が採取された後,HPLC分析により生成物量の経時変化が測定された.脂質酸化に対する抑制効果はリノール酸メチルの過酸化物価の経時変化にて評価され,さらにアシルエリソルビン酸のDPPHラジカル消去活性が測定された.
    エリソルビン酸とラウリン酸との縮合反応における生成物のNMR構造解析結果から,生成物はエリソルビン酸のC6位の一級水酸基がラウリン酸によりエステル化された構造を有することが明らかとなった.4種の固定化リパーゼではChirazyme® L-2 C2の活性が最も高かった.0.0625から1.0 mmolの初期エリソルビン酸量にて60℃のアセトニトリル中で縮合反応を行ったところ,基質の初期濃度が高いほど最大反応率が高くなる傾向が示された.基質モル比を1:1から1:10の範囲で同反応を実施したところ,モル比の増加とともに最大反応率は増大したが1:7.5以上では差異が認められなかった.各種飽和脂肪酸での反応率の経時変化はいずれもほぼ同じ挙動を示し,アシル鎖長は反応に影響しないことが示された.種々の有機溶媒中で反応が行われた結果,反応率は溶媒極性に起因するエリソルビン酸の溶解度に依存する傾向が示された.30℃から70℃で反応が行われたところ反応は高い温度でより迅速に進んだが,70℃ではリパーゼの熱変性が示唆された.固定化リパーゼ量を5から200 mgにて反応を実施したところ,反応速度は固定化リパーゼ量に顕著に依存した.DPPHラジカル消去活性の測定から,エタノール溶液中でのラジカル消去能について,エリソルビン酸とアシルエリソルビン酸との間に差異がないことが示された.また,65℃,相対湿度12%下でのリノール酸メチルの酸化に対する抑制効果は,パルミトイルエリソルビン酸およびパルミトイルアスコルビン酸の方が,エリソルビン酸およびアスコルビン酸よりも大きかった.エリソルビン酸やアスコルビン酸へのアシル基の導入は脂質へのそれらの溶解度を向上させ,その結果脂質酸化に対する抑制能が改善されたものと考えられる.アシルエリソルビン酸はその抗酸化能および乳化能により,脂質の粉末化に対して効果的に使用することができるものと考えられる.
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原著論文
  • 平 修, 古田 泰菜, 佐藤 絢夏, 植松 宏平, 木元 久, 片野 肇
    15 巻 (2014) 3 号 p. 151-156
    公開日: 2014/12/13
    ジャーナル フリー
    従来,単糖検出は,液体クロマトグラフィや,還元−発色による段階を踏んだ比色法が一般的である.しかし,時間,コスト,再現性に課題がある.今回,黄色モリブドケイ酸を用いた単糖の直接還元による青色ポリ酸へ変色させるDMoR法により簡便に単糖を検出する手法の開発を試みた.グルコース(Glc),マルトース,セロビオース,デンプンでは,Glc添加時のみ,黄色から青色への変化を確認できた.可溶性デンプンをグルコアミラーゼでGlcに分解した際のGlcの定量的な評価に成功した.また,サツマイモ抽出物に含有するデンプンからも酵素反応後,同様にGlcを検出,定量できることを示した.
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  • 蔦 瑞樹, 佐々木 康彦, 竹内 郁雄, 中本 英樹, 石川 淳, 川崎 晋, 杉山 純一, 藤田 かおり, 吉村 正俊, 柴田 真理朗, ...
    15 巻 (2014) 3 号 p. 157-164
    公開日: 2014/12/13
    ジャーナル フリー
    緑茶飲料に様々な希釈倍率の大腸菌溶液を添加し,フローサイトメトリー(FCM)と培養法による大腸菌数測定に供試した.FCMでは,多重染色した菌および他の自家蛍光物質が発する蛍光をA,B,Cチャンネルの検出器で検出し,各チャンネルの電圧値をイベントとして記録した.FCMの従来法として,死菌の蛍光にのみ対応するBチャンネルの電圧が0で,A,Cチャンネルの電圧が閾値を超えたイベントの数を計数し,大腸菌数の予測値とした.また,A,Cチャンネルの電圧のヒストグラムを,あらかじめ定めた最適な階級幅を用いて作成し,水平に結合した.これにPartial least squares(PLS)回帰分析を適用し,大腸菌数を推定する検量線を作成した.FCMの従来法において,大腸菌数推定値の誤差の標準偏差(RMSE)は1.09-1.15 [log10 cfu/ml]であった.一方,PLS回帰分析による大腸菌数推定のRMSEは0.51 [log10 cfu/ml]であった.以上より,提案法により一般生菌数を高精度に推定可能なことが示唆された.
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  • 伊藤 貴則, 清水 直人
    15 巻 (2014) 3 号 p. 165-172
    公開日: 2014/12/13
    ジャーナル フリー
    亜臨界水を用いてイヌリンからDFA IIIの工業的生産法の確立を目的とし,亜臨界水の処理温度(設定温度:150-170℃,圧力:3.0-5.0 MPa)がイヌリンの加水分解に与える影響について調べた.イヌリン加水分解物の質量分析結果から,イヌリン加水分解物の構成成分はDFA IIIを含むジフルクトース無水物(DFAs),単糖類,オリゴ糖(重合度:2-12)などであった.150,155,160℃の3水準で調製したイヌリン加水分解物を構成するオリゴ糖の重合度は2-12であるのに対し,165,170℃の2水準で調製したオリゴ糖の重合度は2-4であった.また,紫外・可視スペクトル測定において,イヌリン加水分解物にはHMFやフルフラールなどの成分を含むことも確認した.本方式によってイヌリンからDFA IIIを変換する最適温度域は160-165℃であった.本研究は,上述した亜臨界水の状態においてイヌリンからDFA IIIを生産できることを示した.
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  • 安斎 真由美, 深見 健, 渡辺 学, 鈴木 徹
    15 巻 (2014) 3 号 p. 173-179
    公開日: 2014/12/13
    ジャーナル フリー
    本研究では,ボールミル処理により形成される非晶質米粉の吸湿性の低下について検討した.ボールミル処理は,部分結晶状態の澱粉を非晶質状態へと転換させ,引き続く処理によりエンタルピー緩和を促進させること,澱粉の吸湿性の低下をもたらすことが先行研究により報告されている.しかしながら,これまでの先行研究においては,澱粉の非晶質化までにおよそ20時間を要しており,容器の大きさが小さかったことから実生産には向かなかった.
    本研究では,先行研究よりも処理量の大きなボールミル機を用いて米粉を作成した.各試料の結晶性の確認は,X線回折測定を用いて行った.また,エンタルピー緩和量(ΔH)を,示差走査型熱量計(DSC)を用いて測定を行った.さらに,米粉の25℃における水分収着等温線を簡易デシゲータ法にて測定し二元収着モデル式で解析を行い,これらの各測定から米粉の物理化学特性を評価した.
    その結果,先行研究と同様に,米粉のエンタルピー緩和量はボールミル処理時間の増加とともに増加する傾向を示し,一方で,単分子層収着が飽和したときの収着量を示すCHは,処理時間に伴い低下する傾向を示したことから,本研究によりボールミル処理は米粉の吸湿特性を改善させ,ボールミル処理機が大きくなっても同様の物理化学的特性を有する米粉を作成できる可能性が見出された.
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  • La Choviya HAWA, Suriah Binti ALI, 藤井 幸江, 吉本 則子, 山本 修一
    15 巻 (2014) 3 号 p. 181-187
    公開日: 2014/12/13
    ジャーナル フリー
    レモン製品は褐変しやすいことが知られており,乾燥中あるいは乾燥後の褐変速度を簡便に定量化することは重要である.レモンピールの褐変をデジタルカメラ画像から数値化し,褐変速度の含水率依存性を調べた.これらのデータを基に,乾燥前処理および乾燥条件がどのように褐変に影響を与えるかについて検討した.
    市販のレモンの皮を剥き,2.5 cm×0.5 cmにカットした.乾燥前処理として次の2つの手法を行った.
    【前処理1(ブランチング)】試料を沸騰水中で5分間煮沸.
    【前処理2(糖溶液浸漬)】ブランチング処理した試料を40 wt% Sucrose溶液に10分間浸漬.一定温度,湿度(相対湿度RH<2%)に維持された密閉ボックス内に試料を入れ,対流伝熱により乾燥を行い,経時的に試料重量を測定し,含水率を算出した.
    [一定含水率での加熱による褐変実験]試料を任意の含水率まで乾燥し,その後密閉容器に入れ,一定含水率を保ったまま333 Kで加熱した.
    [デジタルカメラ画像からの色彩画像解析]デジタルカメラを用いて乾燥または褐変実験後のレモンピールを撮影し,HSL座標系における色彩画像解析を行った.褐変は色相(Hue)H値により定量化できた.他の彩度(Saturation)S,明度(Lightness)Lは有意な値を得ることができなかった.
    乾燥実験は303,318,333 Kで除湿状態の乾燥ボックス中で行い,含水率およびH値を乾燥時間の関数として求めた.318 Kの乾燥において前処理1,2は乾燥速度に大きな影響は与えなかった.乾燥時のHは乾燥初期に急激に減少し,その後,減少割合は緩やかとなった.とくに前処理2では,乾燥時間が1時間後はほぼ一定となり,高いH値,すなわち初期の色が保持された(褐変が抑制された).乾燥6時間後のH値を303,318,333 Kについて比較したところ,乾燥温度が高くなるにつれH値が減少した(褐変が進行した).どの温度においても前処理は褐変を抑制した.糖浸漬は乾燥製品の収縮抑制効果が高かった.
    褐変速度の含水率依存性を調べるために,あらかじめ一定含水率に調整したサンプルを密閉容器にいれ,333 Kで保持し,H値を測定した.含水率が低いときは,H値は減少せず,褐変速度が著しく遅くなることが明らかとなった.333 Kで6時間保持したときのH値の前処理効果について比較したところ,低含水率における褐変の抑制に加えて,前処理が有効であることが示された.
    結論としてレモンピールの乾燥時の褐変をデジタルカメラ画像からH値の減少として数値化して簡便に評価することができた.褐変は乾燥前処理,ブランチングと糖溶液浸漬処理により抑制された.一定含水率の褐変速度は低含水率で著しく遅くなることが明らかとなった.酵素の乾燥では,試料温度が高くならないうちに低含水率にすると活性が保持される.同様に低湿度の熱風により迅速に乾燥すると良好な色彩の乾燥レモンピールを製造できることが示唆された.
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ノート
解説:環境・エネルギー研究会
解説:食品新技術研究会
注目しています.その技術!
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