(57)【要約】【課題】近赤外線を用いて果肉に含まれるアントシアニン含有量を、青果類を非破壊で検量可能なアントシアニン含量の非破壊計測装置及び非破壊計測方法を提供する。【解決手段】青果類に近赤外線を照射し、青果類を透過した近赤外線を検出するとともに、検出した近赤外線を分光処理することによって得られた青果類の分光スペクトルデータと、事前に測定されたサンプルとなる青果類のアントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長の分光スペクトルデータから事前に作成された検量線データとに基づいて、青果類のアントシアニン含量を測定する。【選択図】図１
2016045091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青果類のアントシアニン含量を測定するための非破壊計測装置であって、
前記青果類に近赤外線を照射する近赤外光源と、
前記青果類を透過した近赤外線を受光する受光手段と、
前記近赤外光源及び前記受光手段と接続された演算処理装置と、
を備え、
前記演算処理装置には、事前に測定されたサンプルとなる青果類の分光スペクトルデータにおいて、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長のデータから事前に作成された検量線データが記憶され、
前記演算処理装置において、前記受光手段によって受光した前記青果類を透過した近赤外線を分光処理することによって得られた前記青果類の分光スペクトルデータと、前記検量線データとから、前記青果類のアントシアニン含量を測定することを特徴とする非破壊計測装置。
【請求項２】
前記青果類の重量を測定する重量計測手段をさらに備え、
前記演算処理装置において、前記アントシアニン含量と、前記重量計測手段により計測された前記青果類の重量とから、前記青果類のアントシアニン含有量を算出することを特徴とする請求項１に記載の非破壊計測装置。
【請求項３】
前記青果類を搬送する搬送ラインをさらに備え、
前記青果類を前記搬送ラインによって搬送するとともに、前記近赤外光源から前記青果類に近赤外線を照射して、前記分光スペクトルデータを得るように構成することを特徴とする請求項１または２に記載の非破壊計測装置。
【請求項４】
前記演算処理装置において、前記分光スペクトルデータに基づいて、前記青果類の内部品質を同時に測定するように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の非破壊計測装置。
【請求項５】
前記青果類の内部品質が、前記青果類の糖、酸、内部障害（褐変）、硬度、蜜の有無のうち少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の非破壊計測装置。
【請求項６】
青果類のアントシアニン含量を測定するための非破壊計測方法であって、
前記青果類に近赤外線を照射し、前記青果類を透過した前記近赤外線を検出するとともに、前記検出した前記近赤外線を分光処理することによって得られた前記青果類の分光スペクトルデータと、
事前に測定されたサンプルとなる青果類の分光スペクトルデータにおいて、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長のデータから事前に作成された検量線データと、
に基づいて、前記青果類のアントシアニン含量を測定することを特徴とする非破壊計測方法。
【請求項７】
前記アントシアニン含量と、前記青果類の重量とから、前記青果類のアントシアニン含有量を算出することを特徴とする請求項６に記載の非破壊計測方法。
【請求項８】
前記分光スペクトルデータに基づいて、前記青果類の内部品質を同時に測定することを特徴とする請求項６または７に記載の非破壊計測方法。
【請求項９】
前記青果類の内部品質が、前記青果類の糖、酸、内部障害（褐変）、硬度、蜜の有無のうち少なくともいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の非破壊計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リンゴなどの青果類の果肉に含まれるアントシアニン含量を、近赤外線を用いて、測定対象である青果類を非破壊で計測するアントシアニン含量の非破壊計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、果実等の色素であるアントシアニンを含むポリフェノール類の健康作用に注目が集まっており、また、例えば、カルニチン、カプサイシン、カテキンなどの機能性成分を含有する果実等の市場価値も認知されてきている。
【０００３】
また、本来であれば果肉に上記のような色素がほとんど含まれていないリンゴにおいても品種改良により、アントシアニン由来の果肉色が赤い品種の栽培が可能となってきた。
このように特徴的なリンゴにおいて、市場流通の際に重要となる品質には、従来の内部品質計測装置で計測している糖、酸、内部障害（褐変）、硬度、蜜の有無に加えて、赤い果肉色の原因となる成分であるアントシアニンの含有量が、市場における商品価値を決定する重要な品質指標となることが期待されている。
【０００４】
リンゴの果肉アントシアニン含量（濃度、単位：mg/gFW（gram Fresh Weight（新鮮重）））は、果肉色との相関が高く、また、リンゴの果肉色と果皮色との相関も高いことが知られている。
このため、従来、リンゴの果肉アントシアニン含量を測定するためには、リンゴを割って果肉色をカラーチャートと見比べることによって、果肉アントシアニン含量を推定したり、また、非破壊で検査するためには、リンゴの果皮色をカラーチャートと見比べることによって果肉色を推定し、これから果肉アントシアニン含量を推定することが行われている。
【０００５】
図１０は、カラーチャートによるリンゴの果肉アントシアニン含量と果肉色との関係を示すグラフの一例、図１１は、カラーチャートによるリンゴの果肉色と果皮色との関係を示すグラフの一例である。
図１０，１１に示すように、果皮色カラーチャート値と果肉色カラーチャート値の相関係数はｒ＝０．８**（１％レベル）、果肉色カラーチャート値と果肉アントシアニン含量の相関係数はｒ＝０．８５**（１％レベル）であり、比較的高い精度でリンゴの果肉アントシアニン含量を推定することが可能である。
【０００６】
しかしながら、果肉色を確認するためには果実を破壊する必要があり、全ての果実に対して品質測定を行うことはできず、抜き取り検査によってロット毎に果実の品質を推定するしかなく、果実個別の品質を測定し、品質の担保を行うことが困難である。
【０００７】
また、果肉色を非破壊で検査するためには、従来、果皮色をカラーチャートと見比べることによって、果肉に含有されるアントシアニン含有量を視覚的に推定しているため、検査作業者により判定結果が異なり、正確な品質評価が困難であることが問題となる。
【０００８】
特に、健康作用効果のある機能性成分であるアントシアニンを特長とする場合などでは、正確に果肉アントシアニン含量を把握する必要があるが、果肉アントシアニン含量が多い品種のリンゴなどでは、目視による果皮色及び果肉色の定量化が困難である。
【０００９】
このため、特許文献１に開示されたようなカラーセンサを用いて、果皮色を正確に評価して、果皮色と果肉色とアントシアニン含量との相関に基づき、アントシアニン含量の推定を行うことが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２５０７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、市場で求められる商品品質としては、アントシアニン含有量のみならず、上述するような内部品質に対する要求もあることから、カラーセンサのみならず内部品質を近赤外分光法によって測定するための近赤外線センサも必要となるため、可視〜近赤外を広範囲にカバーした計測装置が必要となってくるため、選果場などに導入する際の導入コストが高くなるとともに、広い設置スペースも必要となってくる。
【００１２】
また、果皮色から果肉色を推定するだけでは、カラーチャートによる間接的なアントシアニン含量の推定となってしまい、市場の要求に応えるには不十分な情報しか得ることができない。
【００１３】
そこで、本発明者等は近赤外分光法により青果類の果肉アントシアニン含量を測定したところ、品種によって従来のカラーチャートを用いた方法よりも相関係数が低くなってしまうことがあった。
【００１４】
アントシアニンは、細胞中の液胞内に可溶性で存在し、ｐＨが低く、酸含量が高いほど安定して赤色となるという特徴を有している。また、青果類が過熟になり硬度が低下すると、アントシアニンを蓄えている液胞からアントシアニンが漏れ出て細胞質内に流入し、その結果ｐＨが上昇して化学的に不安定となり、赤色が退色しやすくなるという特徴が知られている。
【００１５】
このことから、青果類の果肉アントシアニン含量が、青果類の硬度及び酸含量と関係があると推測し、近赤外分光法による青果類の果肉アントシアニン含量の測定の際に、青果類の硬度及び酸含量に関連する波長を用いて補正することにより、精度の高い検量線を作成することができた。
【００１６】
本発明では、このような現状に鑑み、近赤外線を用いて果肉や果皮に含まれるアントシアニン含量を、青果類を非破壊で検量可能なアントシアニン含量の非破壊計測装置及び非破壊計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、前述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明のアントシアニン含量の非破壊計測装置は、青果類のアントシアニン含量を測定するための非破壊計測装置であって、
前記青果類に近赤外線を照射する近赤外光源と、
前記青果類を透過した近赤外線を受光する受光手段と、
前記近赤外光源及び前記受光手段と接続された演算処理装置と、
を備え、
前記演算処理装置には、事前に測定されたサンプルとなる青果類の分光スペクトルデータにおいて、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長のデータから事前に作成された検量線データが記憶され、
前記演算処理装置において、前記受光手段によって受光した前記青果類を透過した近赤外線を分光処理することによって得られた前記青果類の分光スペクトルデータと、前記検量線データとから、前記青果類のアントシアニン含量を測定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のアントシアニン含量の非破壊計測方法は、青果類のアントシアニン含量を測定するための非破壊計測方法であって、
前記青果類に近赤外線を照射し、前記青果類を透過した前記近赤外線を検出するとともに、前記検出した前記近赤外線を分光処理することによって得られた前記青果類の分光スペクトルデータと、
事前に測定されたサンプルとなる青果類の分光スペクトルデータにおいて、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長のデータから事前に作成された検量線データと、
に基づいて、前記青果類のアントシアニン含量を測定することを特徴とする。
【００１９】
このように、近赤外分光法を用いて青果類のアントシアニン含有量を測定することによって、検査作業者による視覚的な判定に比べて正確な品質評価ができるとともに、カラーセンサのように可視光を用いた計測装置を別途導入することなく、アントシアニン含量を含めた青果類の内部品質検査を行うことができる。
【００２０】
また、アントシアニン関連波長に加えて、硬度関連波長、酸含量関連波長を用いて検量線データを作成することによって、青果類のアントシアニン含量を精度良く測定することができる。
【００２１】
さらに、果肉アントシアニン含量と、果皮アントシアニン含量とには相関があることから、本発明の非破壊計測装置または非破壊計測方法では、青果類の果肉アントシアニン含量のみならず、果皮アントシアニン含量も測定することが可能である。
【００２２】
また、本発明では、前記アントシアニン含量と、前記青果類の重量とから、前記青果類のアントシアニン含有量を算出することができる。
【００２３】
また、本発明の非破壊計測装置は、前記青果類を搬送する搬送ラインをさらに備え、
前記青果類を前記搬送ラインによって搬送するとともに、前記近赤外光源から前記青果類に近赤外線を照射して、前記分光スペクトルデータを得るように構成することができる。
【００２４】
このように搬送ラインを備え、インラインで青果類の検査を行うことで、大量の青果類についてアントシアニン含量の検査を迅速に行うことができる。
【００２５】
また、本発明では、前記分光スペクトルデータに基づいて、前記青果類の内部品質を同時に測定することができる。ここで、前記青果類の内部品質が、前記青果類の糖、酸、内部障害（褐変）、硬度、蜜の有無のうち少なくともいずれかである。
【００２６】
すなわち、青果類のアントシアニン含量のみならず、従来検査されていた青果類の内部品質を同時に測定することができる。
裏を返せば、近赤外分光法により内部品質を測定する近赤外線センサが導入されている選果場であれば、大幅な導入コストを要せずとも、青果類のアントシアニン含量の測定が可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、近赤外分光法により青果類のアントシアニン含量、硬度、酸含量に関連する波長を用いて、青果類の果肉や果皮に存在するアントシアニンの含量を精度良く測定（推定）することができる。
【００２８】
また、近赤外分光法による測定を行っているため、例えば、青果類の糖、酸、内部障害（褐変）、硬度、蜜の有無などといった内部品質を同時に測定（推定）することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本実施例におけるアントシアニン含量の非破壊計測装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図２】図２は、図１の非破壊計測装置において近赤外光源と受光手段の配置を示す模式図である。
【図３】図３は、近赤外光源と受光手段の配置例を示す模式図である。
【図４】図４は、近赤外光源と受光手段の別の配置例を示す模式図である。
【図５】図５は、近赤外光源と受光手段のさらに別の配置例を示す模式図である。
【図６】図６は、分光スペクトルデータと果肉アントシアニン含量との単相関グラフの一例である。
【図７】図７は、リンゴ（サンプル１）について、従来の破壊検査により実測した果肉アントシアニン含量と、図１に示す非破壊計測装置を用いて測定した果肉アントシアニン含量との相関を示すグラフであり、図７（ａ）は、果肉アントシアニン関連波長のみを用いて作成された検量線データ（補正前検量線データ）を用いた場合であり、図７（ｂ）は、果肉アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長を用いて作成された検量線データ（補正後検量線データ）を用いた場合である。
【図８】図８は、リンゴ（サンプル２）について、従来の破壊検査により実測した果肉アントシアニン含量と、図１に示す非破壊計測装置を用いて測定した果肉アントシアニン含量との相関を示すグラフであり、図８（ａ）は、アントシアニン関連波長のみを用いて作成された検量線データ（補正前検量線データ）を用いた場合であり、図８（ｂ）は、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長を用いて作成された検量線データ（補正後検量線データ）を用いた場合である。
【図９】図９は、リンゴ（サンプル３）について、従来の破壊検査により実測した果肉アントシアニン含量と、図１に示す非破壊計測装置を用いて測定した果肉アントシアニン含量との相関を示すグラフであり、図９（ａ）は、アントシアニン関連波長のみを用いて作成された検量線データ（補正前検量線データ）を用いた場合であり、図９（ｂ）は、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長を用いて作成された検量線データ（補正後検量線データ）を用いた場合である。
【図１０】図１０は、カラーチャートによるリンゴの果肉アントシアニン含量と果肉色との関係を示すグラフの一例である。
【図１１】図１１は、カラーチャートによるリンゴの果肉色と果皮色との関係を示すグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本実施例におけるアントシアニン含量の非破壊計測装置の構成を説明するための概略構成図、図２は、図１の非破壊計測装置において近赤外光源と受光手段の配置を示す模式図である。
【００３１】
図１，２に示すように、本実施例の非破壊計測装置１０は、測定対象となる青果類３０が搬送される搬送ライン１２と、搬送ライン１２により搬送される青果類３０に近赤外線を照射する近赤外光源１４と、青果類３０を透過した近赤外線を受光する受光手段１６と、近赤外光源１４及び受光手段１６と接続された演算処理装置１８とを備えている。
【００３２】
なお、図１，２に示す非破壊計測装置１０では、近赤外光源１４を搬送ライン１２の一方の側方部に、受光手段１６を搬送ライン１２の他方の側方部に配置することで、近赤外線が青果類３０の略中心を透過するため、青果類３０全体を測定することができる。
【００３３】
しかしながら、近赤外光源１４及び受光手段１６の配置はこれに限定されることはなく、例えば、図３に示すように、近赤外光源１４を搬送ライン１２の上方部に配置するとともに、受光手段１６を搬送ライン１２の下方部に配置することもできる。
【００３４】
また、図４に示すように、近赤外光源１４を搬送ライン１２の両側方部に配置するとともに、受光手段１６を搬送ライン１２の下方部に配置したり、図５に示すように、近赤外光源１４を搬送ライン１２の両側方部上寄りに配置するとともに、受光手段１６を搬送ライン１２の上方部に配置したりすることもできる。このように構成する場合、青果類３０が搬送に伴って転がってしまったりしないように、載置体２６を設けることが好ましい。なお、符号２６ａは透過光を青果類３０の下方で受光するために設けられた開口部である。
【００３５】
図４のように配置することによって、青果類３０の下部を主として測定することができ、一方で、図５のように配置することによって、青果類３０の上部を主として測定することができる。なお、図４や図５のような構成としても、例えば、青果類３０が小さい場合などには、青果類３０全体を測定することになる。
【００３６】
なお、本実施例では、搬送ライン１２を用いて青果類３０を搬送しながら、近赤外光源１４から近赤外線を青果類３０に照射し、インラインで複数の青果類３０を順次測定するように構成しているが、搬送ライン１２を用いずに１つの青果類３０を単独で測定するように構成することもできる。
【００３７】
また、演算処理装置１８には、サンプルとなる青果類を用いて、以下のようにして作成された検量線データが記憶されている。
まず、サンプルとなる青果類に対して、近赤外線を照射するとともに、サンプルとなる青果類を透過した近赤外線（透過光）を受光し、これを分光器によって分光処理することによって、サンプルとなる青果類の分光スペクトルデータが得られる。
【００３８】
なお、近赤外光源１４は、演算処理装置１８によって近赤外線の照射タイミングが制御されており、その照射タイミングで受光手段１６により受光した近赤外線（透過光）であるとして、測定対象である青果類３０の判別を行っており、複数の青果類３０について、順次検査を行うことが可能となっている。
【００３９】
次いで、サンプルとなる青果類の果肉アントシアニン含量、硬度、酸含量を、既知の方法を用いて測定する。
測定された果肉アントシアニン含量と分光スペクトルデータとから、図６に示すような分光スペクトルデータと果肉アントシアニン含量との単相関グラフを作成し、使用する複数の任意の波長を決定する。ここで決定した複数の任意の波長を、本明細書ではアントシアニン関連波長と呼ぶ。なお、本実施例では、図６において矢印で示す波長をアントシアニン関連波長として使用した。
【００４０】
同様に、分光スペクトルデータから、青果類の硬度を示す波長（本明細書では硬度関連波長と呼ぶ）と、青果類の酸含量を示す波長（本明細書では酸含量関連波長と呼ぶ）をそれぞれ決定する。なお、本実施例では、図６において破線矢印で示す波長を硬度関連波長、酸含量関連波長として使用した。
【００４１】
そして、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長の分光スペクトルデータを２次微分処理した後、重回帰分析により、分光スペクトルデータから果肉アントシアニン含量を推定するための検量線データが作成される。
【００４２】
このように構成された本実施例の非破壊計測装置１０では、以下のようにして、青果類３０の果肉アントシアニン含量が演算処理装置１８において計測される。
【００４３】
図１に示すように、搬送ライン１２の上流側から搬送される青果類３０に対して、近赤外光源１４から近赤外線が照射されるとともに、青果類３０を透過した透過光を受光手段１６によって受光する。
【００４４】
受光手段１６によって受光した透過光（近赤外線）は、受光手段１６が備える分光器によって分光処理され、その分光スペクトルデータが演算処理装置１８に送信され、記憶される。
【００４５】
そして、分光スペクトルデータと、演算処理装置１８に事前に記憶された検量線データとに基づいて、青果類３０の果肉アントシアニン含量が測定（推定）されることになる。
なお、測定された青果類３０の分光スペクトルデータを用いて、演算処理装置１８において、青果類の糖、酸、内部障害（褐変）、硬度、蜜の有無などといった内部品質を同時に測定（推定）するように構成することもできる。
【００４６】
図７〜９は、それぞれ異なる品種のリンゴについて、従来の破壊検査により実測した果肉アントシアニン含量と、図１に示す非破壊計測装置１０を用いて測定した果肉アントシアニン含量との相関を示すグラフである。
【００４７】
なお、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）は、アントシアニン関連波長のみを用いて作成された検量線データ（補正前検量線データ）を用いた場合であり、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）は、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長を用いて作成された検量線データ（補正後検量線データ）を用いた場合である。
【００４８】
アントシアニン関連波長のみを用いて作成された検量線データを用いて測定した場合に比べて、アントシアニン関連波長、硬度関連波長、酸含量関連波長を用いて作成された検量線データを用いて測定することによって、品種によらず相関係数が向上している。表１に各測定結果における相関係数ｒ及び決定係数Ｒ2を示す。
【００４９】
【表１】
2016045091.tif 000003
【００５０】
このようにして求められた青果類３０のアントシアニン含量（mg/gFW）と、重量計測手段を用いて測定された青果類３０の重量（gFW）とに基づき、青果類３０のアントシアニン含有量（mg）を算出することができる。
【００５１】
なお、重量計測手段としては、例えば、搬送ライン１２に設けられたロードセルなどの重量センサを用いてもよいし、デジタルカメラなどを用いて青果類３０の体積を測定し、青果類３０の大きさから重量を推定するようにしてもよい。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、上記実施例では、測定対象である青果類３０としてリンゴを用いて説明しているが、リンゴに限らず、例えば、イチゴ、桃、スモモ、桜桃、柑橘、ムラサキイモ、一部のジャガイモなどといったアントシアニンを含有する他の青果類についても測定対象とすることができる。
【００５３】
また、上記実施例では、青果類３０の果肉アントシアニン含量を測定する例として説明しているが、果肉アントシアニン含量と果皮アントシアニン含量とには相関があることから、本発明の非破壊計測装置または非破壊計測方法を用いて果皮アントシアニン含量を測定するようにしてもよいなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０      非破壊計測装置
１２      搬送ライン
１４      近赤外光源
１６      受光手段
１８      演算処理装置
２６      載置体
２６ａ    開口部
３０      青果類
【図１】
2016045091.tif 000004
【図２】
2016045091.tif 000005
【図３】
2016045091.tif 000006
【図４】
2016045091.tif 000007
【図５】
2016045091.tif 000008
【図６】
2016045091.tif 000009
【図７】
2016045091.tif 000010
【図８】
2016045091.tif 000011
【図９】
2016045091.tif 000012
【図１０】
2016045091.tif 000013
【図１１】
2016045091.tif 000014