日本食品工学会誌
Online ISSN : 1884-5924
Print ISSN : 1345-7942
17 巻 , 4 号
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原著論文
  • 神原 知佐子, 小林 敬, 安達 修二
    2016 年 17 巻 4 号 p. 99-104
    発行日: 2016/12/15
    公開日: 2016/12/29
    ジャーナル フリー

    常圧での沸点である100℃から臨界温度の374℃の温度域で加圧することにより液体状態を保った水を亜臨界水という.常温常圧の水に比べて亜臨界水には,イオン積が大きく,比誘電率が低いという2つの特徴がある.前者の特徴から,亜臨界水は水素イオンおよび水酸化物イオンの濃度が高く,酸またはアルカリ触媒として作用し,加水分解[1-5]や熱分解[5,6]だけでなく,縮合[7,8]や異性化[9]を触媒する.また,後者の性質から,亜臨界水は疎水性物質を溶解するので,各種の生物資源からの有用物質を抽出できる[10-14].亜臨界水を抽出などの食品加工に応用するには,それらの過程で生起する諸現象に関する基礎的な知見が必要である.そのような観点から,農水産未利用資源の有効利用に関する応用的な研究に加えて,モデル系ではあるが,亜臨界水中での糖や脂質の(加水)分解や異性化などに関する速度論的な検討を行っている.

    また,亜臨界状態に保った含水アルコールは,水だけのときには異なる抽出効率や反応特性を示す[17-20].そこで本論文では,甲殻類の殻などに含まれるN-アセチル-d-グルコサミン(GlcNAc)の亜臨界含水エタノール中での反応について検討した.処理温度は190℃で,エタノール濃度は0~80%(w/w)とした.GlcNAcの消失過程は1次反応速度式で整理でき,速度定数は含水エタノール中の水の容量モル濃度に比例した.これはGlcNAcの消失に水が重要な働きをすることを示唆する.GlcNAcの消失過程では反応液のpHが低下し,その後一定の値となった.これはGlcNAcの加水分解により生じた酢酸とグルコサミンが緩衝液系を形成することに起因すると考えられる.また,反応液の紫外吸収スペクトルはカルボン酸とフルフラールの生成を示唆した.さらに,エタノールの含有率が高くなると,フルフラールの生成や反応液の着色が抑えられた.

  • 牧野 義雄, 若月 碧衣, 網野 元貴, 大下 誠一, 佐藤 朱里, 塚田 正人
    2016 年 17 巻 4 号 p. 107-113
    発行日: 2016/12/15
    公開日: 2016/12/29
    ジャーナル フリー

    ブロッコリーの外観は,クロロフィル,アントシアニンという2種類の天然色素の影響を受ける.クロロフィルは緑色の元となる物質で,新鮮さの指標[5]である一方,アントシアニンが多く含まれる花蕾は紫がかった外観となり,品質を損ねる[24].ブロッコリーの外観品質は今のところ,農家あるいは選果選別ラインにおいて主観的に判定されているが,人によって基準が異なるなどの問題がある.そこで過去には,ブロッコリーの外観品質を客観的に評価する試みがなされてきた.色彩計で測定した色空間値から評価する方法[5, 12, 28]は,ブロッコリーの鮮度評価に効果的であったが,一点測定であることから,一株中の任意の箇所の緑色を著しく喪失するブロッコリーの外観[9]評価に利用することは困難と考えられる.一方,デジタルカメラで撮影した二次元RGB画像を用いた評価もなされているが[20, 21],これは撮影機器に依存する値であり[22],普遍的な結果とは言えない.さらに,ブロッコリー花蕾部のアントシアニンについて非破壊評価を試みた研究例は見当たらない.

    そこで本研究では,デジタルカメラの1種であるコンピュータービジョンを利用して,ブロッコリー花蕾部のクロロフィルとアントシアニンの濃度を同時にかつ客観的に評価する方法について検討した.

    三重県内の農場にて通常の品種(アントシアニン濃度水準:高,以下,Hという.)とアントシアニンレスの品種(アントシアニン濃度水準:低,以下,Lという.)を入手した.それぞれの品種を0,3,5 d貯蔵(以下,それぞれ0,3,5という.)に割り付け,貯蔵期間を変えることによりクロロフィル濃度水準を変動させた.すなわち,クロロフィル濃度3水準×アントシアニン濃度2水準の計6種類の試料を用意した(詳細はTable 1の通り).画像の撮影には,Makino et al.[25]がマンゴー果皮のアントシアニン濃度をコンピュータービジョンで客観的に評価した研究と同一の装置と方法を用いた.

    6種類の試料から採取した関心領域(ROI)の色空間値をa*および-a*/b*を軸とする座標にプロットした(Fig. 1).なお,a*は赤味が増すほど値が高くなることから[27],アントシアニンの指標として,-a*/b*はクロロフィルの減少とともに値が低くなることから[28],クロロフィルの指標として選択した.アントシアニン濃度が低くクロロフィル濃度が高い個体(0L)が高品質のブロッコリーと言える.Fig. 1のプロット結果から,高品質の花蕾を示す色空間値の範囲をa*<-12かつ-a*/b*>0.94と決定した.

    Fig. 2にはアントシアニンとクロロフィルaを軸とする座標にROIのデータをプロットした.高等植物はクロロフィルbも含有するが,クロロフィルaの方が濃度が高く,経時的な変化量も大きい.3Hのクロロフィルa濃度は3Lに比べて有意に低かった.フラボノイドの1種であるアピゲニンがクロロフィルの分解を促進すると報告されていることから[31],同じ貯蔵日数でもアントシアニン濃度が高い個体の方がクロロフィル濃度が低かったのは,アントシアニンがフラボノイドの1種であることが関係しているのかもしれない.

    Fig. 3には,高品質花蕾の分布をコンピュータービジョンで可視化した例を示した.0Lは0Hに比べて,1株に占めるアントシアニン濃度が低い花蕾の割合(a*<-12; a-less)が31ポイント高かった.さらに,1株の0Lに占めるクロロフィルa濃度が高い花蕾の割合(-a*/b*>0.94; gr)は48%であったが,貯蔵日数が進むにつれて低下した.同じ個体で高品質花蕾の割合(a*<-12;かつ-a*/b*>0.94; hi)を算出したところ,同じ個体のgrよりも低くなった.これは,a*<-12(a-less)に相当する花蕾が除外されたためである.また,Lで算出した高品質花蕾の割合(hi)は,全ての貯蔵日数においてHよりも高かった.以上の結果は,全て事前に想定された当然の結果であったことから,コンピュータービジョンがブロッコリー花蕾の外観品質の客観的な判定に有効であることを実証するものである.

    Fig. 4には,本研究で使用した全ての個体からa-lessgrhiの割合を算出した結果を示した.いずれもFig. 3の傾向と一致したことから,やはり,コンピュータービジョンがブロッコリー花蕾の外観品質の客観的な判定に有効であることが実証された.ただし,最も高品質に位置づけられる0Lのhiが約40%と比較的低い値であった.これは,-a*/b*>0.94という範囲が過去の研究例[5,12,28]に比べて厳しかったことが一因と考えられる.本研究で提案した色空間値の範囲あるいは閾値は,農家あるいは集出荷場の都合により変更可能であり,閾値を変更することで,適切な選別を行えると考える.いずれにしても,本研究で提案した方法は,客観的かつ自動的なブロッコリーの選別に有効であることが明らかになった.

  • Henry VÁQUIRO, Óscar RODRÍGUEZ, Susana SIMAL, José F. SOLANILLA-DUQUE, ...
    2016 年 17 巻 4 号 p. 117-121
    発行日: 2016/12/15
    公開日: 2016/12/29
    ジャーナル フリー

    A model to identify the effective diffusivity and to predict the drying kinetics during non-isothermal convective drying of yellow passion fruit (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Degener) seeds was formulated and validated. The governing equations for coupled mass and heat transfer phenomena were expressed in a generalized coordinate system in order to obtain a one-dimensional model suitable for the non-regular geometry of the seeds. Solid shrinkage, moisture and temperature-dependent transport properties, convection heat and mass transfer at the seed surface and symmetrical distribution of moisture content and temperature inside the material were considered. To identify the moisture effective diffusivity, model estimations were fitted to data from drying experiments carried out at air temperatures of 40, 50, and 60℃ and at air velocities of 0.6 and 1.4 m·s−1. The air velocity promoted a lower effect than the air temperature on drying rate, suggesting the internal resistance to mass transfer controlled the water diffusion. The proposed model could contribute to understand the diffusion mechanisms in the material, offering an alternative approach to study the convective drying of non-regular particles due to it requires a simpler solving process and a shorter calculation time than some multidimensional approaches.

  • Alex MARTYNENKO, Tadeusz KUDRA
    2016 年 17 巻 4 号 p. 123-129
    発行日: 2016/12/15
    公開日: 2016/12/29
    ジャーナル フリー

    The objective of this research was to find the industrially-accepted processing method of the currently underutilized wet grape pomace prior to subsequent extraction of natural ingredients. Due to high moisture content (2.5-3.0 kg/kg db), thermal drying of pomace is an expensive and time-consuming operation. Therefore, the energy efficiency of non-thermal electrohydrodynamic (EHD) technology as applied for grape pomace drying was extensively studied. The experiments on EHD drying at temperature 20℃ revealed excellent quality of the dry product. Superior energy efficiency of the EHD drying ranging from 600 to 1580 kJ per kg of evaporated water as reported in topical literature was confirmed in our experimental study. These preliminary experiments on the lab-scale showed benefits of EHD drying of heat-sensitive grape pomace to be further transformed into food additives, skin powder and grape oil.

  • Gustavo DIAS MAIA, Geisa ALBINI, José TEIXEIRA FREIRE
    2016 年 17 巻 4 号 p. 131-138
    発行日: 2016/12/15
    公開日: 2016/12/29
    ジャーナル フリー

    Sorption isotherms aid the analysis of different classes of water to determine the energy required to remove this moisture from seeds. The goal of the present study was to determine and analyze the sorption isotherms for barley seeds. Qualitative and quantitative thermodynamic analysis was performed by GAB model parameters and by calculating the net isosteric heat and differential entropy of sorption. The GAB model successfully described the experimental data. The monolayer equilibrium moisture decreased from 0.092 kg·kg-1 to 0.057 kg·kg-1 as the temperature increased from 15 to 50℃. The net isosteric heat of sorption for the monolayer calculated by the GAB equation parameters exhibited good agreement with that calculated by the Clausius-Clapeyron equation, with values of 2433.0 and 2233.7 kJ·kg-1, respectively. Environmental conditions may have affected the formation of the adsorption sites within the seeds endosperm when compared with literature data. The use of empirical models to fit sorption isotherms may mischaracterize the thermodynamic analysis of the monolayer.

技術論文
  • Nora SALINA MD SALIM, Jiby KUDAKASSERIL KURIAN, Yvan GARIEPY, Vijaya R ...
    2016 年 17 巻 4 号 p. 139-146
    発行日: 2016/12/15
    公開日: 2016/12/29
    ジャーナル フリー

    The demand to increase food production to feed the growing number of the world population is becoming a primary concern for everyone. At the same time, one-third of the food produced is lost or wasted globally. The food wastes and the by-products of the food production and processing operations still have nutritional ingredients in them suitable for human consumption. To encounter this issue, drying methods can be carried out to add value to food waste, prolong the product’s shelf life and thus provide more food products. Integrated microwave drying systems have the potential to produce dehydrated products from the food waste. In this paper, integrated osmotic dehydration with microwave-assisted hot air drying method is described for the development of dehydrated broccoli stalk product. The techno-economical aspects in terms of raw material availability, process design, energy input, capital inputs, operation costs and environmental benefits are also discussed. This integrated microwave drying concept will be of use to process other biological materials that have the potential at the marketplace.

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