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特集

食のイノベーションに資する化学工学

特フードプロセスの現在と未来集

橋本 篤りの食料システム戦略〜食料・農林水産産業の生産力向上

1．食を取り巻く現状と持続性の両立をイノベーションで実現〜」を発表し，生産から消費までサプライチェーンの各段階において，新た「衣食住」は我々の生活において不可欠であり，特に「食な技術体系の確立と更なるイノベーションの創造により食べる」という行為は最も根源的な欲求の 1 つと言える。超料の安定供給・農林水産業の持続的発展と地球環境の両立

高齢化や生活様式の変化などの社会現象により，食の多様の実現を目指している 4）。更に，SDGs（Sustainable Development化が進んでいる。また，生産，貯蔵，加工，流通，販売，Goals，持続可能な開発目標） の概念は必要不可欠となってい消費の各ステージにおける安全率を高めるため，食品の大る。このように，「食」の分野においても多面的な意味で「持量廃棄，いわゆるフードロスも深刻な問題となっている。

続性（sustainability）」が極めて重要なキーワードとなってお一方，加工食品の多くは，農産物などの一次産物を原材料り，「食」を多面的に理解することが求められている。

5）として生産されているが，食・農に関わる専門分野が縦割

一方，新型コロナ感染拡大によるパンデミックに起因すりで，境界領域を含め，それらの分野を俯瞰的且つ横断的る 2020 年のロックダウン中，栽培現場における就労者がに扱うことができる研究者・技術者が極めて少ないという不足し，トラック等の交通量は通常よりも大幅に削減されのが現状である。日本においても，食を俯瞰する大学組織たが，食料生産を継続する必要性があり，フードサプライどころか，食品加工プロセスを対象とした組織がほとんどチェーンと関連産業の重要性が改めて認識された。また，存在せず，関連分野の人材育成が進んでいない。

食品のロジスティクスと食品保蔵がサプライチェーンにお欧州連合（EU）の「欧州グリーンディール（European Greenいて非常に重要であることを再認識する機会となった。

Deal）」の取り組みは，EU からの温室効果ガスの排出を実質2022 年 10 月 31 日 〜 11 月 3 日 に IUFoST 2022（21st Worldゼロにすると共に，経済や生産・消費活動を地球と調和さCongress of Food Science & Technology） がシンガポールにおいてせ，人々のために機能させることで温室効果ガス排出量の開催された。この会議は，食品全般を網羅した大変幅広い削減に努める一方，雇用創出とイノベーションの促進を目分野の国際会議であり，パンデミック後初めての食品に関指している 。その中で，2020 年 5 月に「Farm to Fork（農場する対面での大規模な国際会議であった。IUFoST 2022 のから食卓まで）」戦略を公表し，欧州の持続可能な食料システ

テーマはムへの包括的なアプローチを示している 。また，米国農Health務省は，2020 年 2 月にアジェンダを公表し，2050 年までのFoods に関して盛んな議論が交わされ，そこにデータサイ農業生産量の 40％増加と環境フットプリント 50％削減のエンスが絡むという点が特徴的であった。また，食品に関同時達成を目標に掲げ，食品ロスと食品廃棄物の削減，土する工学的な分野の国際会議としては，ICEF 14（14th of

壌健全性の強化，農業部門におけるカーボンフットプリン

International Congress on Engineering and Food） が 2023 年 6 月 19 〜

トの純減などの数値目標を設定した 3）。このような世界的23 日にナント（フランス）で開催される。ICEF は Internationalな流れにおいて，日本の農林水産省が 2021 年 5 月に「みどAssociation for Engineering and Food（IAEF）が開催母体であ

6）

1）

2）

2023 年 4 月 27 日受理

第 87 巻であり，Sustainable Food Production と Personalized

7）

り，AIChE など化学工学関係の学協会もその構成団体とPresent and Future of Food Process
Atsushi HASHIMOTO（正会員）
1992 年 東京農工大学大学院工学研究科博士課程修了
現 在 三重大学大学院生物資源学研究科教授
連絡先；〒 514-8507 三重県津市栗真町屋町1577
E-mail hasimoto@bio.mie-u.ac.jp

第 8 号（2023）

Future of Food：Innovation, Sustainability &なっている。ICEF 14 のテーマはSustainable Food Manu-facturing for a Resilient Food Chain であり，人間の栄養と健康を確保し，環境の持続可能性をサポートする上でのエンジニアの重要な役割について議論することが期待されている。これら 2 つの食品に関する代表的な国際会議の性質は異なるものの，現在の社会的背景を考慮した食料・食品生（3）

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特産における「持続性（sustainability）」に重点をおいているとい意見を流通業者や加工業者，生産者にフィードバックするう共通点がある。また，その概念の中には，フードサプラこととなる。このスマートフードシステムは，生産体制やイチェーンの重要性とそれに寄与するデータサイエンスの加工方法，流通体制の改善が期待できるマーケットイン型必要性が含まれているものと考えられる。このように，食のシステムであるため，消費者心理分析やデジタルマーケを取り巻く現状を理解し，その展開を図るためには益々多ティングが重要な位置を占めることとなる。また，フード面的な視点が必要になっているものと言える。

システムでは全てのサブシステムで現実要素が支配的なた集め，仮想（Cyber）空間と現実（Physical）の両方のシステムの進

2．農業が牽引するスマートフードシステ
ムへの展開化とバランスが求められ，IoT（Internet of Things）社会への移行が重要となる。
このようなデータ駆動型フードシステムへの展開は食品

8, 9）

近年，食料・食品生産をフードシステム（Food System）の原材料生産に関わる農業や水産業，食品加工，流通等のの一部として捉える考え方が一般化されつつある。フード

様々なセクターにおいて盛んに進められているが，会社やシステムという用語には，栄養，食品，健康，コミュニティ

地域単位などの比較的小さな範囲を対象とし，フードシス開発，および農業に影響を与える相互接続されたシステム

テムの各セクターでの展開に限られていることがほとんどとプロセスを表し，食料の供給に関連する全てのプロセスである。農業は比較的早い時期からスマート化が検討されとインフラストラクチャが含まれる。また，フードシステており，食料生産の起点となるセクターであることから，

ムは，農林水産業と食品産業に由来するサブシステム（食スマートフードシステムへの展開において重要な役割を果品の生産，集約，加工，流通，消費，フードロス・廃棄物）に関わたしているものと考えられる。

る人々とそれらが相互に連携した付加価値を持つ活動全EU で は 2011 年 か ら 5 年 計 画 の FI-PPP（the Future Internet

般，およびそれらが組み込まれているより広範な経済・社Public-PrivatePartnership） プログラムが実施され，農業分野で会・自然環境を意味することがある（図 1）。いずれの意味はいくつかのプロジェクトを経て FIspace（2013 〜 2015 年）がにおいても，フードシステムは，食だけではなく，食を取実施された。この流れの中で，農業機械が中心だった精密り巻く環境や社会システムおよび関連する人々を包括する

農業（PA：Precision Agriculture）のコンセプトが農産物の生産者大変幅広い概念と言える。

がインターネットを介して直接消費者と繋がる，ICT とデジタル社会が高度に発達した先進国においては，このフードシステムを意識したマーケットイン型のスマート農ようなフードシステムにサイバーフィジカルシステム業へと移行した 13）。日本では，欧米の精密農業の考え方をを組み込んだ「データ駆動型取り入れる一方で，1996 年に「農林水産業における高度情。

報システム開発に関する調査委員会」で FS（調査研究）がおこ

スマートフードシステムでは，情報通信技術（ICT：Information

なわれ，引き続き「増殖情報ベースによる生産支援システand Communication Technology）などの先端技術を最大限に活用「データベースム開発のための基盤研究」（1997 〜 2000 年），した新しい農業（Smart Agriculture）で栽培された農産物を加（2001 〜 2005 年）が実施され，農業現場モデル協調システム」

工，流通させると共に，栽培管理情報と品質情報を消費者での ICT 活用の有効性が確認された。また，スマート農業に届ける。また，購入した農産物に対する消費者の感想やの推進による Society5.0 の実現を目指し SIP 事業（第 1 期；10, 11）（CPS：Cyber Physical System）

スマートフードシステム」の研究がおこなわれている12）2014 〜 2018 年，第 2 期；2018 〜 2022 年） が実施され，農業に14）関わるデータを集約しデータの連携・共有を可能とする農業データ連携基盤（WAGRI） が構築されている 15）。更に，
WAGRI に続く情報連携基盤としてスマートフードチェーンプラットフォーム「ukabis」を構築し，スマートフードシステムの実現を目指している 16）。

3．スマートフードシステムにおけるフードプロセス
フードプロセスにおいても持続可能性の概念が益々重要視されると共に，IoT や AI 技術などの進歩により自動化や図1338

デジタル化がさらに進むことは容易に予想される。また，

フードシステムの構成要素とその関係性の 1 例（4）

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化学 工学公益社団法人 化学工学会 https://www.scej.org/品の品質情報の測定と伝達が重要である。光センシング技に対応するための技術や，植物由来の食品や代替タンパク術はこれまでも品質評価やモニタリングなどへの展開が盛質を利用した食品加工技術の進歩が求められるものと考えんに検討されてきたが，データ駆動型スマートフードシスられる。更に，食品の安全性に対する懸念が高まっており，テムにおいては，原材料生産からフードプロセス，消費者無菌・殺菌技術が益々重要になってくる。一方，フードプなど，フードシステム全体を結ぶ有効な手段 21, 22）と考えらロセスは，幅広い分野を包括するフードシステムにおいてれる。
以上のように，データ駆動型のスマートフードシステムロセスでの中心的な役割を果たすサブシステムであり，におけるフードプロセスでは，IoT や AI 技術などの利活用様々なスマートシステムとの連携が期待される分野と考えとそれを支える品質情報取得手段としての光センシング技られる。

術が重要となるが，フードプロセスにおける単位操作とそ

このような展望において，フードプロセスを核としデーれらを有機的に結びつけることの重要性は変わらないもの

タ駆動型スマートフードシステムを想定すると，フードシと考えられる。また，農業などの食品の原材料生産プロセ

ステムにおけるサブシステム間の品質情報流れにおいて，スでは，情報化が進んでいるもののそのプロセスの体系化

マーケットインに対応するための消費者情報の扱い方が課がフードプロセスに比べて遅れている。この部分に化学工題になるものと考えられる。そのためには，IoT や AI 技術

学的な手法を取り入れることもスマートフードプロセスのなどの利用が不可欠となる。例えば，フードプロセスの代展開においては重要になると思われる。このように，単位表的な単位操作である食品加熱においては，伝熱理論と関操作とプロセス，およびその最適化といった化学工学的手連する物性値を用い，加熱過程を解析するのが一般的であ法と情報技術とのリンクが必要となる。そのためには，フーるが，食品の場合はその材料の不均一性と加熱過程の複雑ドプロセスを核として農業等の一次産業から調理科学までさ，更には材料特性のばらつきなど，解析が極めて困難なの情報流れを理解でき，且つフードシステムを俯瞰できる場合が多い。
近年，このような複雑な現象の理解に対して，人材育成が求められる。

従来の物理モデルに基づく解析的手法から，物理モデルに基づいたデジタルツインモデル等の仮想的な情報セットを

参考文献
1）駐 日 欧 州 連 合 代 表 部： 欧 州 グ リ ー ン デ ィ ー ル , https://www.eeas.europa.eu/delegations/japan/ 欧州グリーンディール _ja2）駐日欧州連合代表部：農場から食卓まで, https://www.eeas.europa.eu/sites/default/
ﬁles/jp-from_farm_to_fork.pdf
3）U. S. Department of Agriculture：Agriculture Innovation Agenda, https://www.usda.
gov/aia
4）農林水産省：みどりの食料システム戦略 , https://www.maﬀ.go.jp/j/kanbo/kankyo/
seisaku/midori/5）日本ユニセフ協会：SDGsって何だろう？, https://www.unicef.or.jp/kodomo/sdgs/
about/
6）IUFoST2021：21st IUFoST World Congress, https://iufostworldcongress-singapore.
com/home7）IAEF- International Association For Engineering And Food：ICEF14, https://icef14.
com/8）European Commission：Food Systems - Deﬁnition, Concepts and Application for theUN Food Systems Summit, https://knowledge4policy.ec.europa.eu/publication/foodsystems-%E2%80%93-deﬁnition-concepts-application-un-food-systems-summit_en.
9）Food and Agriculture Orrganization of the United Nations: Sustainable food systems,
chrome-https://www.fao.org/3/ca2079en/CA2079EN.pdf
10）Park, K. -J. et al.：Compt. Commun., 36, 1-7（2012）
11）Rai, R. and C. K. Shau：IEEE Access, 8, 71050-71073（2022）
12）Brewster, C. et al.：IEEE Commun. Mag., 55（9）, 26-33（2017）
13）農業情報学会編：新スマート農業 , pp.432-433, 農林統計出版（2019）14）生物系特定産業技術研究支援センター：戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）, https://www.naro.go.jp/laboratory/brain/sip/index.html
15）WAGRI：https://wagri.net/ja-jp/
16）ukabis：https://www.ukabis.com/reports/category/action/17）Rosen, R. et al.：IFAC-PapersOnLine, 48（3）, 567-572（2015）18）Kannapinn, M. et al.：Innov. Food Sci. Emerg. Technol., 81, 103143（2022）
19）Houle, D. et al.：Nat. Rev. Genet., 11（12）, 855-866（2010）
20）Cifuentes, A.：J. Chromatogr. A, 1216
（43）
, 7109（2009）
21）Kameoka, T and A. Hashimoto：IEICE Trans. Commun., E98-B（9）, 1741-1748（2015）
22）橋本篤：日食工誌 , 23（4）, 115-130（2022）

用いる手法が提案されており 17, 18），今後同様な展開が増えるものと考えられる。また，データ生成技術の数理として拡散モデルが注目されており，化学工学を基礎としたフードプロセスへの展開が期待される。
一方，食品加工原料となる農作物等の遺伝子の読み解きが高速化し，食品加工プロセスにおいて必要となる農作物等の品質情報と関連づけた高速の表現型計測が益々重要になっている 19）。また，食品の多機能化が強く求められる傾向にあり，フードミクス（Foodomics）20）に基づいた視点が必要となっている。ところで，フードプロセスなどフードシステ
ムの現場現場では，「食べ物」を取り扱うため，その現場計測においては，ケミカルフリーな手法を導入することは必要不可欠である。また，現場計測においては，高度なテクニッ
クや専門的な知識を必要とせず，迅速且つ簡易な計測手法であると共に，ICTとの親和性が重要となる。このようなデー
タ駆動型スマートフードシステムにおいては生体情報や食第 87 巻

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集

食品原料生産と消費者の中間に位置し，スマートフードプ

特消費者の健康に対する関心が強く，機能性食品の需要増加