(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロトン伝導膜を密着させはさんだ一対の電極を用いて、カテキンが含まれる溶液を電気分解し、溶液中に含まれるカテキンを酸化還元することによってその溶液の色を制御する装置を用いたカテキンを含む溶液の色の制御方法。
【請求項２】
水素イオンの受け渡しが可能な官能基を持つ固体電解質の膜を密着させはさんだ一対の貴金属の電極を用いて、カテキンを含む溶液を電気分解し、溶液に含まれるカテキンを酸化還元することによってその溶液の色を制御する装置を用いた茶のカテキンを含む溶液の色の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極を用いて電気分解し、溶液に含まれる発色物質を酸化還元してその溶液の色を制御する装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、食べ物の味の良し悪しは、味覚だけではなく他の感覚などにも影響されることもある。それは茶にも共通することであり、例えば「色が鮮やかで深みがある方が良いお茶だ」などといった、外観の評価によって茶の品質が左右されることもある。よって、茶の色調の変化が品質に与える影響は大きい。それ故、茶の色調を自由に変化させることができれば、茶の品質を向上させることができる。そのため、茶は抽出時に温度、圧力や茶葉の状態を調節するなどといった様々な工夫を施して抽出液の色調を制御する技術が存在する。
【特許文献１】特開2001-17368号公報
【特許文献２】特開2006-191851号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術は茶の抽出時に作用させるものであり、抽出後の茶では適用できない。また、抽出後の茶を制御する手段として、加熱や試薬の添加などが挙げられるが、その際の色の制御は加減の面から困難である。加えて、茶の色調は抽出時の時間や浸透液の温度などによって変化してしまい、色の変化に伴って茶の味も変わってしまう。それ故、味はそのままで茶の色調を変えることは難しい。もし、何も加えず茶の抽出液の色調を自在に調節することができれば、味を変えずに色の濃い茶を飲むことが出来るなど、茶の楽しみ方が広まると考えた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで我々は抽出後の溶液においても用いることが可能で、かつ制御の容易な色調制御手段として電気を用いることを検討した。茶の主成分であるカテキン類は無色であるが酸化 によって、有色であるタンニンへと変わることが知られている。そこでこの酸化作用を利用した、制御の容易な電気による、カテキンを含む溶液の色の制御装置およびその方法を提案することによって上記の問題を解決する。本発明は電荷の受け渡しが可能な伝導膜をはさんだ電極を用いて、発色物質が含まれる溶液を電気分解し、溶液に含まれている発色物質を酸化還元することによってその溶液の色を制御する装置およびその方法である。具体的にはプロトン伝導膜をはさんだ一対の電極、水素イオンの受け渡しが可能な官能基を持つ固体電解質の膜をはさんだ一対の貴金属の電極を用いて、カテキンを含む茶葉などの溶液の色を制御する。
【発明の効果】
【０００５】
一対の電極をカテキンが含まれる溶液に浸して電気分解することにより、カテキンが酸化還元反応して有色のタンニンに変化し溶液の色の濃度が変化する。電解時間や電流を適宜調節することにより、溶液の色の濃度を制御することができる。電極の間にプロトン伝導膜を介在することにより、茶の抽出液のような導電性の悪い溶液でも電気分解が可能である。これにより、抽出後の茶において加減の面から制御の困難な、加熱や試薬の添加ではない、電気による色の制御が可能となり、味を変えずに色の濃い茶を飲むことが出来るなど、茶の楽しみ方が広まるといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
［全体の構成］
本発明は、一対の電極１、２とこれらの板に挟まれたプロトン伝導膜３から構成されている（図１参照）装置である。
【０００７】
［電極］
本発明に用いる電極１、２は耐食性が優れており、電解の際に人体へ影響を及ぼすイオンや不純物を不溶出しないものが望ましい。例えば、白金、チタン、白金被覆チタンなどの電極が挙げられる。実施例では上記の事柄に該当する白金被覆チタン板を採用した。
電極は陰極と陽極が接触（ショート）しないようにリード線接続部分が湾曲していることが望ましい（図１参照）。
【０００８】
［プロトン伝導膜３］
本発明のプロトン伝導膜は電気導電性が悪い紅茶抽出液において、電気を通過させるために用いられる。プロトン伝導膜は、イオン交換膜のタイプのものがよく、実施例においてはデュポン社製のナフィオン324を使用した。陰極と陽極が接触（ショート）しないように電極１、２よりひと回り大きいサイズとなっている方が望ましい（図１参照）。
【０００９】
［その他］
電極１、２とプロトン伝導膜３は電気の通過のために、膜の両面に電極を密着させる必要がある。本実施例では電極接触部分を、絶縁性のプラスチック製クリップを用いて固定した（図２参照）。
以下本発明を紅茶の抽出液に適用した実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
試料の紅茶は、三井農林株式会社製 日東紅茶 ティーバッグ1.8ｇを電子レンジで７分間加熱した水道水１Ｌで、５分間抽出して調製した。図３に実験装置を示した。１組の白金被覆チタン（電極面積4.0cm2）の間にプロトン伝導膜（面積7.2cm2）を挟んだものを電極として用いた。絶縁体の器具によって電極とプロトン伝導膜を密着固定した。クールスターラーにより冷却・攪拌しながら定電圧36.7Ｖで2.0Ａで90分間電解を行った。色の変化の観察のために、各電解時間（0,5,10,15,20,30,40,60,90分）の反応液をそれぞれ10mlずつ採取し、イオン交換水で６倍に希釈し、分光光度計（日立製U0080D）を用いて茶色の吸収波長である波長λ＝480nmの吸光度測定を行った。
【００１１】
［比較例１］
また、電解による影響を検証するために、比較例１としてプロトン伝導膜を電極間にはさまないで、代わりにスペーサーとして硝子板をはさんだものについて同様の操作を行い、実験を行った。実験結果を図４に示す。
【００１２】
［実施例１と比較例１に関する考察］
図４より、本来導電性が悪い紅茶においてもプロトン伝導膜をはさんで導電性が向上した本発明品を用いて電解した事により、プロトン伝導膜をはさまなかった比較例１に比べて、電解時間が増加するに伴い紅茶の色が濃くなっている事がわかる。これは、プロトン交換膜を用いると、電極間の導電性が上がるために、電解の進行が速くなり、色の変化も大きくなるからである。プロトン伝導膜を用いないと、電極間の導電性が低く、電流が流れにくいため、電解の進行速度が極端に遅くなり、色の変化も小さくなったためであると考えられる。
【実施例２】
【００１３】
以下本発明を、カテキンを含む溶液に適用した実施例について説明する。試料の緑茶を、佐藤食品工業株式会社製 「真茶撰煎茶（上撰）0.5ｇを電子レンジで７分間加熱した水道水１Ｌで、溶かして調製した。紅茶での適用時と同様の操作を行い、緑茶の色の変化を観察した。実験結果を図５に示す。
【実施例３】
【００１４】
カテキンを含む溶液として、花王株式会社製「ヘルシアウォーター」を使用し、他は実施例１と同様の操作を行い、ヘルシアウォーターの色の変化を観察した。また分光計による吸光度の観察の際に、実施例１の様に、反応液を６倍希釈せずに測定を行った。実験結果を図６に示す。
【００１５】
［実施例１〜３に関する考察］
茶の色はタンニン（カテキン類の混合物）によるところが大きいとされている。タンニンの主な成分であるテアフラビン、エピカテキン、エピガロカテキンガレートの酸化重合物の化学式を図７に示す。無色であったカテキンが酸化重合してタンニンになり、これらの分子は図７に示すような長い共役鎖を有していることから着色して見える。紅茶は茶葉を発酵させることにより、茶葉中のカテキンを酸化酵素によって酸化重合して生まれる、紅茶特有のタンニンを含んだ抽出液である。そのため、図４の紅茶の色が濃くなる現象は、電気分解によって、紅茶が含有しているカテキン類が酸化重合され、上記の様な物質が生成したものと予想される。また、紅茶以外のカテキンを含む溶液も同様にカテキン類が酸化重合され、発色物質が発生したものと推測される。
【００１６】
そこで、このことを検証するために、カテキンを含有していない飲料で同様の実験を行い、色の変化を観察した。本比較実験では紅茶と同じ茶色で吸収波長λ＝480nmの吸光度で比較が可能であり、かつ茶葉からではなく大麦の種子から抽出した溶液である麦茶と、茶には含まれているが麦茶には含まれていないカフェインの効果を検証するために、コーヒー豆を焙煎し挽いた粉末の成分を抽出した溶液であるコーヒーを用いて電解を行い、色の変化を比較することにした。
【００１７】
［比較例２］
以下本発明をカテキンが含まれていない溶液に適用し、その差を比較した比較例２について説明する。電子レンジで７分間加熱した１Ｌの水道水でコプロ株式会社製六条麦茶ティーバッグ10ｇを５分間抽出して得た麦茶をカテキンの含まれていない溶液の試料として、実施例１と同様の操作を行い、麦茶の色の変化を観察した。実験結果を図８に示す。
【００１８】
［比較例３］
ネスレ社製「ネスカフェ香味焙煎インスタントコーヒー」0.5ｇを電子レンジで７分間加熱した１Ｌの水道水で溶かしたコーヒーをカテキンの含まれていない溶液の試料とし、実施例１と同様の操作を行い、コーヒーの色の変化を観察した。実験結果を図９に示す。
【００１９】
実験結果から、各溶液の電解による吸光度の変化率を「(変化率)＝(波長λ＝480nmにおける吸光度)／(電解時間０分における吸光度)」と定義し、図１０に示す。
【００２０】
図４〜１０から、上記考察のとおりカテキンが含まれる各溶液においては電解に伴い吸光度が高くなっている事が読み取れる。カテキンが含まれる溶液では色の変化が起きたが、麦茶ではほとんど変化がおきなかった。これは、麦茶には含まれていない茶葉特有の成分が原因で起きたものと推定される。上述したように、紅茶には麦茶に含まれていない、カテキン類が含まれている。よって、この色の変化は、当初の予想通り、麦茶には含まれていない、カテキン類などの分子が電気分解によってタンニン、テアフラビン、テアルビジンやそれらの酸化重合物に変化し、色が濃くなったのではないかと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
カテキンを含む溶液の色の濃度制御が可能であることから、本発明をカテキンを含む風呂の入浴剤やカテキンを含む染料に適用する事により、時間経過に伴う色調の鮮度低下を制御し、溶液を長時間利用し続けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の装置図である。
【図２】本発明の最良の実施形態図である。
【図３】本発明の実施例における装置図である。
【図４】実施例１と比較例１の電気分解による紅茶の吸光度変化を示した図である。
【図５】実施例２の電気分解による緑茶の吸光度変化を示した図である。
【図６】実施例３の電気分解によるヘルシアウォーターの吸光度変化を示した図である。
【図７】タンニンの主成分の物質の化学式を示した図である。
【図８】比較例２の電気分解による麦茶の吸光度変化を示した図である。
【図９】比較例３の電気分解によるコーヒーの吸光度変化を示した図である。
【図１０】各溶液における電解に伴う吸光度の変化率を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  電極
２  電極
３  プロトン導電膜
４  クリップ
５  試料
６  攪拌子
７  クールスターラー
８  電流計
９  電圧計
【要約】      （修正有）【課題】茶の品質の評価はその風味に加えて色調によっても左右されることから、抽出後の溶液の色を制御できる装置および方法を提供する。【解決手段】茶の主成分であるカテキン類は無色であるが酸化によって、有色であるタンニンへと変わることが知られている。そこで、プロトン伝導膜３をはさんだ一対の電極１，２、水素イオンの受け渡しが可能な官能基を持つ固体電解質の膜をはさんだ一対の貴金属の電極を用いてカテキンの酸化作用を制御することにより、茶抽出液の色を制御する。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図３】
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