可視および近赤外線を用いて, 紅茶成分を測定した.紅茶は生葉, 萎凋, 揉捻および発酵・乾燥工程を経て製造される.工程の各段階で試料を採取し, アミノ酸 (Asp, Glu, Theanine, Arg) およびCatechinの茶葉中の含有量を化学的に測定した.同時に試料の近赤外線反射スペクトルを測定し, 茶成分の濃度を推定した.この方法によって茶成分の濃度は短時間 (数秒) で推定できることが示唆されたので, 紅茶製造工程制御に応用できると考えられた.また製造工程においては葉の色は緑色から茶色に変化し, その変化を可視光のスペクトルで測定できた.可視光スペクトルの青色および赤色の波長領域のピークは工程が進むにつれて反射率は上がった.緑色の波長領域では工程が進むにつれて反射率が小さくなった.以上の近赤外光と可視光のスペクトルの変化を測定することにより, 紅茶製造工程を精度よく制御することができると考えられた.

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近赤外分光分析法はコメタンパク質の定量法として有力な手法である.全国の農業試験場より割譲を受けた玄米を材料とし,粉砕試料を用いた近赤外分光分析計によるタンパク質含量推定の誤差要因の解析を行った.検量線の重相関係数は0.98よりも大きい値であり,標準誤差及び測定誤差は0.15%よりも小さく,検量線は満足できるものであった.サンプルセルや測定者の違い,籾殻の混入,試料の詰め替えの有無,粉砕機の掃除の有無は測定値に有意な影響を与えなかった.異なるスクリーンを用いて粉砕した場合には粒度に有意差が生じたが,Udyサイクロンミルで粉砕した場合推定値に余り影響しなかった.これらの結果は,ここで記したような因子は近赤外分光分析によるタンパク質含量の推定に関して余り影響しないことを示している.

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色むらのある食品の平均的色彩の測定に有効な,可視分光分析装置を試作した.この装置は,大型積分球方式による単光束式分光光度計を基本とし,分光器の駆動,データの収集,およびデータ処理をマイクロコンピュータ化したものである.この装置では,色むらのある食品の可視反射吸収スペクトルあるいは蛍光スペクトルを非破壊的に測定し,得られるスペクトルに種々のデータ処理を施すことにより,食品の色と品質特性の関係を定量的に調べることが出来る.現在装備しているデータ処理は,反射率,吸光度,移動平均,SAVITZKY-GOLAYの平滑化,微分スペクトル,ピーク面積,諸表色系パラメータ,差スペクトル,スペクトルの和,重回帰分析などである.測定例として,5種類の青果物の反射吸収スペクトルとその2次微分スペクトル,および表皮を損傷した温州ミカンの蛍光スペクトルとその差スペクトルを示した.それらのデータをもとに,装置の性能と問題点について検討した.

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乳酸菌類の発酵形式 (ホモ型とヘテロ型) の判定に, 近赤外分光法の適用を検討した。10菌種10株の乳酸菌のタイプ株の培養液の近赤外吸収を測定し, 得られたスペクトルデータを用いて判別関数の作製を行った。その結果, 2次微分スペクトルデータを用いた解析から, 2272nmおよび2311nmの2次微分吸光度データを用いる判別関数により, 2つの発酵形式のグループが判別可能であった。異なる10菌種10株の試料を用いて判別関数の評価を行った結果, 100%正確に発酵形式の判定が可能であった。同様に, 味噌から分離した乳酸菌についても判別関数を適用した結果, 100%正確に発酵形式の判定が可能であった。この判別分析の原理は, 2272nmをキー波長とし, 乳酸菌の発酵形式の違いによる乳酸とエタノールの存在比の情報から識別されているものと推察した。以上のことから, 近赤外分光法による判別分析で, 乳酸菌の発酵形式が迅速 (5分程度) かつ簡便に行うことができた。

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糖度選別機の糖度測定精度の維持および安定化を図ることを目的とし, 貯蔵が果実スペクトルに及ぼす影響およびその対策について検討し, 次の結果を得た.(1) 貯蔵によりリンゴ果実の近赤外スペクトルは上下にシフトした.(2) スペクトルを主成分分析した結果, 貯蔵前区, 1ヶ月貯蔵区, 3ヶ月貯蔵区および5ヶ月貯蔵区の第1主成分軸および第2主成分軸からなる平面における散布位置が異なった.貯蔵前区に比べ1ヶ月貯蔵区は第2主成分軸の負の方向に, 3ヶ月貯蔵区は第2主成分軸の正の方向に, そして5ヶ月貯蔵区は第1主成分の負および第2主成分の正の方向に分布した.(3) 貯蔵前の試料を用いてBrixの検量線を作成したところ予測標準誤差(SEP)0.35°Brixの良好な結果が得られた.しかし, この検量線による5ヶ月貯蔵区の予測結果では検量線の不適合が発生した.そこで, 全試料を統合して検量線を作成したところ, 測定精度が高く適合性のよい検量線が得られた.(4) 各貯蔵区のスペクトルを貯蔵前区の平均スペクトルへ合わせ込むMSC処理を行うことにより, スペクトルの上下シフトが軽減できた.(5) MSC処理をしたスペクトルを用いることにより, 各貯蔵区への適合性の高い検量線の開発が可能となった.

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1987, 1988, 1989年度ののり生産時期に,愛知,兵庫,佐賀,千葉などの各産地で生産された乾のりを分析評価した結果以下の知見を得た.
(1) 物理・化学分析値と官能検査値との相関関係を検討した結果,クロロフィルa,全窓素,アミノ態窒素,遊離アミノ酸のタウリン,遊離アミノ酸総量,色度のLb値,および色(10/X)が外観,風味,食感,総合のいずれの官能検査項目とも有意水準1%で相関が認められた.
(2) 物理・化学分析の20項日を用いて主成分分析を行った結果,第1主成分上と第3主成分上で試料を官能評価の上級と下級に分類することが可能であった.更に複数の分析値を用いることにより,試料の潜在的構造を明らかにすることが可能であると考えられる.

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本研究の目的は,近赤外分光法(以後近赤外法という)による緑茶の化学成分値の非破壊分析法を確立するとともに本法を緑茶の迅速品質評価法に応用することであって,次の結果を得た。
(1) 緑茶の近赤外スペクトル(1100～2500nm)は従来報告されている小麦,大豆などと異なり,特に2000～2220nmの範囲で特徴的な形状をした。
(2) 緑茶の近赤外スペクトルは強弱合わせ約30の吸収からなり,乾のりのスペクトルと比較することにより緑茶に特有な吸収を考察し,1696nm付近における吸収はカフェインの-CH3基によるものと判断した。
(3) スペクトルの吸収の強さと全窒素含量との相関を求めた結果,相関係数はたん白質,遊離アミノ酸・アミド類及びカフェイン由来の吸収帯で正,炭水化物由来の吸収帯で負といずれも高い相関を示した。
(4) 1978, 2018, 1442及び1338nmの波長における2次微分スペクトルと全窒素含量との重回帰分析の結果,重相関係数0.995,回帰の標準誤差0.072%を得た。
(5) 31個の未知試料を用いて得られたキャリブレーションの精度を検定し,近赤外法が,実用上緑茶の全窒素含量分析に使いうることを確認した。
なお,本研究は茶業試験場製茶部化学研究室と食品総合研究所食品工学部計測工学研究室との流動研究による。

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近赤外法を用いた茶の品質評価法を確立する目的で,茶芽の熟度と関係のある総繊維を近赤外法によって評価する可能性について検討し,次の結果を得た。
(1)茶の蒸葉乾燥試料について,1100～2500nmの波長範囲の近赤外スペクトルを,未粉砕及び粉砕状態で測定し,その原スペクトルについて比較すると,未粉砕試料の吸光度は,粉砕試料の場合に比べて調査した全波長領域で高かった。また,総繊維の含有率の異なる試料を比較すると,含有率が低いほど試料の原スペクトルの吸光度は大きくなる傾向を示した。
(2)未粉砕試料の2次微分スペクトルから作成した24本の検量線のうち,1818,2330および2152nmの3波長からなる検量線が,82個の検証試料に対して最も精度の高い推定結果を示した。検証試料における従来のNDF法と近赤外法による推定値との単相関係数rおよび検量線の評価指数E.I.は,それぞれ0.921,18.12と良好であり,この検量線は総繊維の定量法として有効なものであることが確認された。
(3)粉砕試料の2次微分スペクトルから作成した30本の検量線のうち,第一波長ヘセルロースに帰属する2270nmを組み入れた4波長(2270,1276,2368,2314nm)からなる検量線は,検証試料(試料数82)において最も高い推定精度を示した。この検量線は,未粉砕試料を基に作成した検量線より優れた相関係数(0.942)及びE.I.(15.49)を示した。しかし,危険率1%のt検定の結果,これらの2つの検量線の推定値に有意な差は認められなかった。
(4)全窒素含有率の検量線と比較して推定精度は劣るが,これは今回用いた試料の従来法による分析精度が低かったことが原因と思われる。このため近赤外法の精度を向上するためには,従来法の分析精度の向上が不可欠である。しかし,近赤外法による茶の総繊維定量分析の可能性は確認できた。
本研究のとりまとめにあたり,有益なご助言を賜った北海道大学応用電気研究所博士に深く感謝の意を表す。

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品質の異なるコシヒカリ,ササニシキ,あきたこまち,高アミロース米,高タンパク米および日本晴の6種類の食味特性を機器測定と官能評価で検討した.その結果は以下の通りである.
1. 飯1粒でのクリープ測定は6要素のフォークト体模型に対応させて解析できた.その結果,炊飯直後のクリープコンプライアンス曲線はコシヒカリ〉あきたこまち〉ササニシキ〉日本晴〉高タンパク米〉高アミロース米の順に高く,コシヒカリが柔らかいことが認められた.
2. 全体に冷凍保存による弾性率と粘性率の変化は少なく,冷凍保存による物性の変化が少ないが,冷蔵保存では弾性率,粘性率共に増加し,冷蔵保存により老化,硬化が進行した.特に高アミロース米では老化が著しい結果であったが,コシヒカリ,あきたこまちは冷蔵保存しても硬化の進行が少ないことが明らかとなった.
3. 分析型官能評価の特徴を因子分析により抽出した結果,第1因子は味と粘り,第2因子は硬さと歯応えなどの食感,第3因子は香りとふっくらさなどの外観に関する因子で,寄与率は各々39.8,36.5,23.7%であった.嗜好型では第1因子は味と形,第2因子は硬さ,粘り,歯応えなどの食感の因子で,寄与率は各々57.6,42.4%であった.
4. 重回帰分析の結果,総合評価に対して最も影響をおよぼした嗜好の評価項目は口当たり,ふっくらさ,後味,粘り,甘味,つや,歯応えの順であった.
5. クリープ測定値と官能評価項目との相関は弾性率と硬さ,歯応えとの間で正の相関が,また弾性率とふっくらさとの間で負の相関があり,いずれも有意の差が認められた.

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メロン果肉の糖度が,クロロフィル吸収帯に相当する676nmの吸光度と逆相関にあることを見いだすとともに,冷却CCDカメラを用いた画像光学系において各ピクセル毎に近赤外分光法にもとづく糖度推定を行い,その結果にカラーマッピングを施すことにより糖度の分布を可視化した.可視化した画像から,糖度の度数分布図を作製し,糖の蓄積過程の定量評価を試みた.さらに,メロンを5mmごとにスライスする装置を試作し,スライス画像からの糖の3次元可視化を行った.

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食品の安全および安心を確保するため近赤外スペクトル(near-infrared spectroscopy, NIR)法による内部品質予測が広く用いられている。NIR法では近赤外スペクトルと食品中の成分濃度との間で回帰モデルが構築される。しかし、スペクトルに含まれるノイズの影響や目的成分と他成分が同じ波長領域にピークを持つことにより、モデルの予測精度が低下するという問題点がある。この問題に対してスペクトルの微分が活用されている。目的成分に由来する強い吸光度を示す波長領域 (ピーク) が、他成分に由来する幅の広いピークと重複している場合、スペクトルの微分によりピーク重複の影響を軽減できる。しかし一方で微分によって測定ノイズは増幅してしまう。これらの作用による影響の大きさは微分次数によって変化するため、高精度なモデルを構築するためにはデータによって適切な微分次数を選択する必要がある。また、目的成分のピークがスペクトルの複数の領域に存在する場合、他成分とのピーク重複による影響を軽減するために最適な微分次数は領域ごとに異なる場合がある。そこで本論文では、微分前のスペクトルや各次数で微分したスペクトルに加えてそれらの組み合わせを説明変数としたモデル構築の検討を行った。またピーク重複やノイズによる影響の大きさはモデル構築用データ数によって変化すると考え、モデル構築用データ数に応じて適切なモデルを選択する手法を提案した。提案手法の有効性を検証するためシミュレーションデータおよび蜜柑の測定データを用いた解析を行った。その結果、モデル構築用データ数によって各モデルの優劣が変化することおよび提案手法により予測精度の高いモデルを選択できることを確認した。

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近赤外法による茶葉成分の測定において,前処理の簡易化を目的に粉砕工程の省略を検討した。
(1)マイクロ波乾燥後の無粉砕試料を用いて,近赤外法により含水率,全窒素,中性デタージェント繊維の検量線を作成した。含水率,全窒素,中性デタージェント繊維について作成した検量線の重相関係数Rは,それぞれ0.934, 0.961, 0.865と高かった。
(2)無粉砕茶葉を用いることにより,近赤外法による茶葉成分分析の際の前処理が簡易化され,従来の処理に比べ,1サンプル当たりの作業時間がおよそ2～3分短縮された。

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