ISSN 1348-7779

岩

手

研

県

工

業

究

技

術

セ

報

ン

タ

ー

告

平成１６年７月 第１１号
Journal of Iwate Industrial Research Institute
No.11
July 2004

http://www.kiri.pref.iwate.jp/kiri/

岩手県工業技術センター
表紙及び CD ラベルについて研究成果と関連する写真を記載しました。
・ 下段左から「ナンブコムギを使ったパン」、「岩手県産大豆」及び「ユニバーサルデザイン試作品」
・ 上段左から「南部鉄器のカラー琺瑯（ほうろう）」、「鋳ぐるみ材料」及び「リサイクルされる工具」

表紙の写真に関連する主な研究報告は次のとおりです。
「ナンブコムギを使ったパン」
・ ナンブコムギの特性に応じた製パン加工技術の開発（27 ページ）
「岩手県産大豆」
・ 岩手県産大豆の豆腐加工適性（53 ページ）
「ユニバーサルデザイン試作品」
・ 食器へのユニバーサルデザインの導入（107 ページ）
「南部鉄器のカラー琺瑯（ほうろう）」
・ カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の材質と表面処理の影響（118 ページ）
「鋳ぐるみ材料」
・ 鋳ぐるみ材の研削加工（81 ページ）
「リサイクルされる工具」
・ 白鋳鉄による粉砕サーメット粒子の鋳ぐるみ性評価（145 ページ）

複写利用について必要に応じて、本研究報告の内容をご利用ください。

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2

岩手県工業技術センター研究報告2004 第１１号

目次− 食品系 −
【研究報告】
１ 麹を用いたもち米の糖化
伊藤 良仁、山口 佑子・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１
２ 糖化タンパク質生成抑制能の測定法の構築と機能性に優れた県産食品素材の検索
山口 佑子、岸 敦、小浜 恵子・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１５
３

ゆきちから と他の国内産小麦の製パン及び製めん特性比較
関村 照吉、島津 裕子・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１９

４ 外国産パン専用粉混合による ゆきちから と ハルイブキ の製パン性比較
関村 照吉、島津 裕子・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２３
５ ナンブコムギの特性に応じた製パン加工技術の開発
島津 裕子、関村 照吉、大澤 純也・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２７
６ デンプン材料シート状食品の試作
関村 照吉、島津 裕子・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３３
７ 魚加工品の魚骨軟化技術の検討
武山 進一、大澤 純也、遠山 良・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３７
８ ヒエ味噌の製造試験
畑山 誠、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４２
９ 優良清酒酵母の開発
高橋 亨、小浜 恵子、山口 佑子、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４６
10 赤いリンゴ「メイポール」ワインの発酵改善
米倉 裕一、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４９【技術報告】
１ 岩手県産大豆の豆腐加工適性山口 佑子、武山 進一、笹島 正彦、関村 照吉、遠山 良・・・・・・・・・・・・・・・・・５３3

２ 生分解性プラスチックの適正使用のための分解菌データベース作成
山本 忠・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５６
３ 堆肥の高窒素化のための微生物分離方法の開発
山本 忠・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５９４ 針葉樹バーク分解微生物の検索
山本 忠、小野寺 和江・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６１
５ 化学発光による米および発芽玄米の品質劣化計測
小浜 恵子、三浦 達夫、藤井 雅人・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６６
６ 県産ヤマブドウを利用した商品開発
米倉 裕一、山口 佑子、小浜 恵子、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７０【外部発表論文】
１ アミノ酸透過能が変化した清酒酵母の特性と醸造への影響
小浜 恵子、伊藤 良仁、米倉 裕一、山本 忠、櫻井 廣、大澤 純也・・・・・・・・・・・・７４

4

− 工業系 −【研究報告】
１ 鋳ぐるみ材の研削加工
齋藤 裕之、堀田 昌宏、池 浩之、高川 貫仁、勝負澤 善行、飯村 崇・・・・・・・・・・・８１
２ 難削新素材に対する振動切削加工技術の適用
堀田 昌宏、池 浩之、勝負澤 善行、高川 貫仁、齋藤 裕之・・・・・・・・・・・・・・・・８５
３ 画像処理による土壌品質検査に関する研究
長谷川 辰雄、高橋 良学、大和田 功・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８９４ 可搬性の高い小型計測装置の開発
長谷川 辰雄、田中 愼造・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９３
５ CMM 性能評価ゲージの不確かさ算出
和合 健、米倉 勇雄・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９８
６ 銀添加(Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O 超電導体の微構造と超電導特性
齋藤 貴、桑嶋 孝幸、ミリアラ ムラリダ、坂井 直道、村上 雅人・・・・・・・・・・・・１０３
７ 食器へのユニバーサルデザインの導入
町田 俊一、小林 正信、東矢 恭明、長嶋 宏之・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０７８ 成分均質化処理による漆の力学的特性の改善
小林 正信、東矢 恭明、町田 俊一・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１４【技術報告】
１ カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の材質と表面処理の影響
米倉 勇雄、齋藤 裕之・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１８
２ ZnO 単結晶基板の応用に関する研究
遠藤 治之、泉田 福典、菊地 利雄、田中 愼造、新倉 郁生、柏葉 安兵衛・・・・・・・・１２２
３ ワイヤ放電研削法による小径精密リーマ製作
和合 健、中屋敷 利幸、大石 敦彦、石川 友永・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１２８４ 鋳鉄からの脱マンガン・脱クロム技術の開発
高川 貫仁、勝負澤 善行、池 浩之、茨島 明・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３２
５ 未利用資源の活用による試作開発
浪崎 安治、有賀 康弘・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３７

5

６ 伝統的南部鉄器の自由形状製作研究
長嶋 宏之、町田 俊一、池 浩之・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１４１【外部発表論文】
１ 白鋳鉄による粉砕サーメット粒子の鋳ぐるみ性評価
池 浩之、後藤 正治、勝負澤 善行、麻生 節夫、小松 芳成、小西 信夫・・・・・・・・・１４５
２ 高 Cr 白鋳鉄溶湯によるサーメット鋳ぐるみ材料の高温圧縮衝撃疲労特性
池 浩之、後藤 正治、勝負澤 善行、麻生 節夫、小松 芳成、小西 信夫・・・・・・・・・１４６
３ 使用済みコンクリート型枠用合板からの高吸着性炭化物の製造
平原 英俊、佐々木 陽、兼平 賢一、會澤 純雄、成田 榮一・・・・・・・・・・・・・・・１４７

6

JOURNAL OF
IWATE INDUSTRIAL RESEARCH INSTITUTE
2004 Vol.11− Food Technology Field −[Original Reports]
1 Studies on Saccharification of Mochigome Using Koji
ITO Yoshihito and YAMAGUCHI Yuko-------------------------------------------------------------------11
2 Relative Estimation of Food Functionality of Agricultural Products Harvested in Iwate
Prefe cture : Application of Novel Assay for Glycosylation Process Inhibit Activity
YAMAGUCHI Yuko, KISHI Atsushi and KOHAMA Keiko --------------------------------------15
3 Yukichikara and the Other Domestic Wheat Comparison of the Baking Quality andPasta Production
SEKIMURA Teruyoshi and SHIMAZU Hiroko-------------------------------------------------------19
4 Comparison of Baking Quality of Yukichikara and Haruibuki
Blending with Foreign Wheat
SEKIMURA Teruyoshi and SHIMAZU Hiroko--------------------------------------------------------23
5 Development of Manufacturing Method of Bread Appropriate for Nanbukomugi
SHIMAZU Hiroko, SEKIMURA Teruyoshi and OHSAWA Junya------------------------------27
6 Paper-like Food Production from Starch
SEKIMURA Teruyoshi and SHIMAZU Hiroko--------------------------------------------------------33
7 Investigation of Softening Technique for Fishbone on the Processed Foods of the Fish
TAKEYAMA Shinichi, OHSAWA Junya and TOYAMA Ryo--------------------------------------37
8 Manufacturing Tests of Barnyard Millet Miso
HATAKEYAMA Makoto and SAKURAI Hiroshi-----------------------------------------------------42
9 Selection of Good Sake Yeast
TAKAHASHI Tohru, KOHAMA Keiko, YAMAGUCHI Yuko and SAKURAI Hiroshi--46
10 Improvement of the Fermenting Condition for Red Apple Wine Made from “Maypole”
YONEKURA Yuichi and SAKURAI Hiroshi -----------------------------------------------------------49[Technical Reports ]1 Properties of Soybeans Grown in Iwate Prefecture for Processing Tofu
YAMAGUCHI Yuko, TAKEYAMA Shinichi, SASAJIMA Masahiko,
SEKIMURA Teruyoshi and TOYAMA Ryo--------------------------------------------------------------53
7

2 Development on Distribution Map of Degrading Microorganisms
for Suitable Application of Biodegradable Plastic
YAMAMOTO Tadashi-------------------------------------------------------------------------------------------56
3 Development of the Microorganism Separation Method for a Raisein the Nitrogen of a Compost
YAMAMOTO Tadashi -----------------------------------------------------------------------------------------59
4 Screening of Conifer Bark-Degrading Microorganism
YAMAMOTO Tadashi, ONODERA Kazue -------------------------------------------------------------61
5 Quality Evaluation of Brown or Germinated Rice Using Chemiluminescence
KOHAMA Keiko and MIURA Tatsuo---------------------------------------------------------------------66
6 The New Products Made from YAMABUDO Collected in Iwate Prefecture
YONEKURA Yuichi, YAMAGUCHI Yuko, KOHAMA Keiko and SAKURAI Hiroshi---70[Reprints]
1 Characterization of the Sake Yeast Saccharomyces Cerevisiae: Its Increase of the Activityof General Amino Acid Permease (GAP) and the Effect on Sake Brewing
KOHAMA Keiko, ITO Yoshihito, YONEKURA Yuichi, YAMAMOTO Tadashi,
SAKURAI Hiroshi and OHSAWA Junya ----------------------------------------------------------------748

− Industrial Technology Field −[Original Reports]
1 Grinding of Insert Material
SAITO Hiroyuki, HOTTA Masahiro, IKE Hiroyuki TAKAGAWA Takahito,
SHOUBUZAWA Yoshiyuki and IIMURA Takashi ---------------------------------------------------81
2 Application of the Vibration Cutting for New Materials Are Difficult to Machine
HOTTA Masahiro, IKE Hiroyuki, SHOUBUZAWA Yoshiyuki, TAKAGAWA Takahito
and SAITO Hiroyuki--------------------------------------------------------------------------------------------85
3 The Soil Quality Inspection by the Image Processing
HASEGAWA Tatsuo, TAKAHASHI Yoshinori and OOWADA Isao----------------------------89
4 The Development of Portable 3D Measurement Device
HASEGAWA Tatsuo and TANAKA Shinzo--------------------------------------------------------------93
5 Calculation of Uncertainty of CMM Gauge for Performance Evaluation
WAGO Takeshi and YONEKURA Isao-------------------------------------------------------------------98
6 Microstructures and Superconducting Properties of Silver-Doped(Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O Superconductor
SAITOH Takashi, KUWASHIMA Takayuki, MIRYALA Muralidhar,
SAKAI Naomichi and MURAKAMI Masato----------------------------------------------------------103
7 Introduction of Universal Design to Table Ware
MACHIDA Toshikazu, KOBAYASHI Masanobu, TOYA Yasuaki
and NAGASHIMA Hiroyuki--------------------------------------------------------------------------------107
8 Improvement of Dynamic Characteristics of Japanese Lacquer
by Ingredient Homogenizing Processing
KOBAYASHI Masanobu, TOYA Yasuaki and MACHIDA Toshikazu------------------------114[Technical Reports]
1 Influence of the Property of Basic Castings and Surface Treatment on the Qualityof Colored Enamel Coating Film
YONEKURA Isao and SAITO Hiroyuki----------------------------------------------------------------118
2 Development of New Applications Using ZnO Single Crystal
ENDO Haruyuki, IZUMIDA Fukunori, KIKUCHI Toshio, TANAKA Shinzo
NIIKURA Ikuo and KASHIWABA Yasube------------------------------------------------------------122
9

3 Manufacturing of Micro Precision Reamer by Wire Electrode Discharge Grinding
WAGO Takeshi, NAKAYASHIKI Toshiyuki, OOISHI Atsuhikoand ISHIKAWA Tomonaga----------------------------------------------------------------------------------128
4 Development of the Removal Technique of Manganese and Chromiumfrom Molten Cast Iron
TAKAGAWA Takahito, SHOUBUZAWA Yoshiyuki, IKE Hiroyuki
and BARAJIMA Akira----------------------------------------------------------------------------------------132
5 Trial Production by the Utilization of the UnapplicationResources
NAMIZAKI Yasuji and ARUGA Yasuhiro--------------------------------------------------------------137
6 Study of Making Free Form for Traditional Nanbu Iron Casting
NAGASHIMA Hiroyuki, MACHIDA Toshikazu and IKE Hiroyuki -------------------------141[Reprints]
1 Study on Microstructure of Cermet Powder Layer Inserted by Molten White Cast Iron
IKE Hiroyuki, GOTO Shoji, SHOBUZAWA Yoshiyuki, ASO Setsuo,
KOMATSU Yoshinari and KONISHI Nobuo---------------------------------------------------------145
2 High-temperature Compressive-impact Fatigue Strength of Cermet Powder Layer
Inserted by Molten White Cast Iron
IKE Hiroyuki, GOTO Shoji, SHOBUZAWA Yoshiyuki, ASO Setsuo,
KOMATSU Yoshinari and KONISHI Nobuo---------------------------------------------------------146
3 Production of Charcoal with High Adsorptive Activity from Waste Plywood
Panel for Concrete Form
HIRAHARA Hidetoshi, SASAKI Akira, KANEHIRA Kenichi, AISAWA Sumioand NARITA Eiichi-------------------------------------------------------------------------------------------14710［研究報告］麹を用いたもち米の糖化
伊藤

良仁

＊＊

、山口

佑子

＊

＊＊

もち米を原料とした調味料の開発を目的として、麹による糖化条件の検討を行った。その結果、水分62%の蒸煮ヒメノモチと重量比21%の米麹を使用し、40℃で36時間インキュベートすることにより、高濃度（53Brix%）で着色もわずかな糖化物（もち米ペースト）を得ることができた。
キーワード： 麹、もち米、糖化、調味料

Studies on Saccharification of Mochigome Using Koji
ITO Yoshihito and YAMAGUCHI Yuko
The present study was aimed at developing new seasoning from mochigome using koji.
The conditions of saccharification were investigated. As the result, the mochigome pastethat showed 53Brix% and slightly colored was made from steamed himenomochi (moisture
content of 62%), and 21% weight of komekoji by incubation at 40 ℃ for 36hrs.
key words:koji, mochigome, saccharification, seasoning
１ 緒

言本報では、これらの基礎となる「もち米の糖化」に

加工食品業界では差別化された商品を生み出すため

ついて各種条件設定を行い、高濃度で着色もわずかなに特徴のある原料の開拓と加工技術の開発が常に求め「もち米ペースト」製造工程（5kg バッチ）を確立したられている。本事業では、このような背景を踏まえ、ので報告する。

県特産品を素材とし、微生物を利用した加工技術を用
２ 実験方法及び実験方法及び結果

いて新しい加工食品群を開発すること、さらには新し

２－１ もち米蒸煮条件
もち米蒸煮条件の米蒸煮条件の設定

い岩手ブランドを創り出すことを大目的としている。
本研究では素材として岩手県が全国第 3 位の生産量

もち米ペーストの基本的な製造工程は蒸煮したもち米を誇り、中でも紫波町は市町村別生産量日本一としてに食塩及び米麹を加え、混合し、さらに加温して分解を有名である「もち米」を選択した。さらに、従来、も促進させる。ペースト は後に加工食品に添加する場合

ち米は餅や煎餅としての消費がほとんどであるが、一や輸送する場合においてもできるだけ高濃度である方部では甘酒や麹漬け等に利用され、その独特な甘みやが好ましい。しかし、もち米は水分を低下させると当コクが商品価値を高めている例もある事に着目し、加然の事ながら「もち状」となり、米麹との混合撹拌等工技術として「麹による発酵・分解」を採用した。

の作業性が大幅に低下する。また、品温が下がり、時間が経過すると部分的にガラス化して、テクスチャを

一 般的 に「 麹漬け 」（ 野菜 ＝漬 物、魚 類＝ 飯寿 司

損ねる。そこで、最初に水分条件を検討した。

等）は米麹と共に炊飯した米、及び漬け込む食材と混合し、保存する 。この熟成期間中に米が分解し、旨み

もち米は岩手県産もち米の中で最も生産量が多いヒ

・甘みが醸成される。そこでは複雑な風味が形成されメノモチを使用した。蒸し器あるいは家庭用炊飯器をるメリットがあるが、反面、製造期間の長期化や厳し用いて 40 分間加熱した。1,600g の生もち米に対して添い微生物管理が要求されるというデメリットも存在す

加する水の量を変えて炊きあがりの水分を 43 ～ 66 ％る。そこで、もち米を予め麹で発酵・分解して甘みやに調節し、物性を確認した。その結果、作業性が良い

コクを最大限に引き出した調味原料を開発すれば、さ「糊状」であり、最も水分が少ない条件②を採用するらに、これを添加した多数の加工食品開発が期待でき

こ と にし た（ 表１） 。こ の条 件の 炊きあ がり 水分 はるものと考えた。

62%、重量は 3,500g である。

1)

＊
＊＊

麹を利 用した新規 加工食品 の開発 Ⅰ
食品技 術部

11

岩 手 県工 業 技術 セ ンタ ー 研究 報 告
表１ もち米の蒸煮条件と作業性
加熱方式

炊きあがり

第 １１ 号 （ ２０ ０ ４）

ず、30℃以下では時間を延長しても低いままであった。

状態

さらに､最大糖度における明度は温度に相関して低くな

作業性

り、同じ糖度であれば温度が低い方が着色が少ないこと

水分（％）
①

炊飯

66.0

糊状

○

②

炊飯

62.2

糊状

○

これらの結果から、加温時間が短いこと、糖度が高く

③

炊飯

57.5

やや餅状

△

なること、着色が少ないこと等を考慮して保温温度は40

④

炊飯

51.4

餅状

×

℃を採用した。なお、前項の試験よりも糖化速度が遅く

⑤

蒸し

43.3

餅状

×

なっている原因は、作業の都合により加温開始時の品温を示している。

が低下したためであり、炊飯もち米が75℃での混合の場
２－２ 麹歩合の
麹歩合の設定合は36時間で糖度は最大となる。

米麹は比較的高価なため、その歩合は低く抑えたい

55

が、糖化速度を落とすことは避けたい。そこで、前項50で設定した炊飯もち米（75℃まで冷却）に各割合の米麹を加え（米麹：炊飯もち米=1:16～5:12）、空調40℃

45
Ｂｒｉｘ

で保温し、糖度を測定した。米麹は当センターで調製した味噌用（トヨニシキ90%精白）を用い、糖度は経時

40
２０℃
３０℃
４０℃
５０℃
６０℃

的にサンプリングした試料に等量の水を加え良く撹拌

35

し、糖度計（（株）アタゴ社製PR-1）で測定した。
その結果、図１に示したように、麹歩合が3:14（対30

炊飯もち米比21%）以上である場合、分解速度、最終濃25

度ともにほとんど変わらなかったことから、この歩合0を採用することとした。

24

48

72

96

120 時間

図２ 糖化に対する温度の影響

55

Ｂｒｉｘ

表２ 糖化温度と最高濃度を示したときの色度
50

糖化温度

時間

濃度

色度

45

（℃）

（ｈ）

（Brix%）

（Ｌ値）

20

96

48.6

64.4

２：１５

30

72

51.2

64.1

３：１４

40

48

52.6

62.9

４：１３

50

36

52.2

58.4

５：１２

60

24

52.8

55.6

１：１６

40
35
30
25
0

12

24

36

48

60

72 時間

２－４ 糖化に糖化に対する塩分
する塩分の
塩分の影響

図１ 糖化に与える麹歩合の影響

ペーストの塩分は添加先の製品（原材料の配合比）

２－３ 糖化温度・
糖化温度・時間の時間の設定によって決定されることになるが、無塩あるいは低濃糖化における温度設定は工程の時間及び糖化物の性状度の場合、腐敗が懸念される。そこで前項までの条件を決める重要な因子である。工程面では糖化時間が短いを用いて食塩濃度が糖化に与える影響を測定した。そ方が効率がよいが、高温の場合、着色による商品価値のの結果、試験した濃度（0～20%）では全く影響が無く、低下が懸念される。前項までに設定した工程を用いて、任意の設定が可能であった（表は省略）。

20 ～ 60 ℃までの温度帯（空調）で糖化試験を行い、糖２－５ もち米
もち米ペースト標準製造工程
ペースト標準製造工程の標準製造工程の設定

度（Brix)及び明度（L 値）を測定した。L 値は色彩色差

これまでの試験結果を基に、もち米ペーストの標準製計（ミノルタカメラ㈱・CR200）で測定した。値は大き造工程（5kg/バッチ）を設定した（表 3）。塩分は前述

いほど明るいことを示す。

の通り任意設定できるが、ここでは「呈味のバランス」

測定結果を図 2 及び表 2 に示した。糖化は温度が高いと「室温での長期保存」の 2 点から 15%とした。このほど速いが、40 ℃以上では最大糖度がほとんど変わら

条件では 48 時間以内に全ての工程が終了できる。

12

麹 を 用い た もち 米 の糖 化
表３

もち米ペースト標準製造工程

１ 1,600gの生もち米を研いで、5Lの水に2時間浸漬

表５

各種米糖化物の成分種類

糖度（Brix%)

直接還元糖
（％）

グルコース
（％）

ヒメノモチ

50.2

29.4

27.3

ひとめぼれ

49.0

23.8

17.8

あきたこまち

48.4

23.7

17.6

し、水切りする。
２ 総重量が3,600gとなるように水を加え、炊飯する（約40分）。
３ 炊きあがったもち米（3,500g）を、75℃になるまで放冷し、750gの米麹及び750gの食塩を加え、よく撹拌・混合する。

表６

４ 全量をビニール袋に入れ、空調40℃で36時間保温

各種米糖化物の官能評価

種類

呈味
（甘み)

呈味
（塩かど）

香りの
特徴（麹
香＋α）

色調

ヒメノモチ

強

弱

モチ香

クリーム

ひとめぼれ

やや強

強

飯米香

やや白

あきたこまち

やや強

強

飯米香

やや白

する。糖度は52Brix%程度となる。
５ 必要に応じ、ミキサーで撹拌し、均質化する。
６ 保存は室温。（3ヶ月以上可能）
２－６ ペーストのペーストの成分と成分と呈味の呈味の特徴
標準製造工程で製造したもち米ペーストの栄養成分を

２－８ 麹の比較

それぞれ常法により測定した。その結果、値は当然ながら原料（もち米及び食塩）に依存するものであり、固形

前項までの条件で 5 種類の米麹を用いてペーストを調分の 7 割弱を糖質が占めていた（表４）。また、直接還製し糖化速度を測定し、併せて官能評価を行った。使用

元糖をソモギー変法で測定した結果、29.4%であり、グした米麹は①当センター製味噌用麹、②当センター製清

ルコースをブドウ糖自動測定装置（東洋紡績㈱ DIAGL

酒用麹、③徳島県Ｔ社製乾燥麹、④岩手県Ｋ社製米麹及UCA HEK-60）で測定した結果、27.3%であった。つまび⑤青森県Ｔ社製米麹である。
糖度を経時的に測定した結果、ほとんど差が見られな

り、糖質の 8 割が直接還元糖であり、その 9 割強がグルかった。ただし、官能的には若干の差が見られ、必要にコースである。

応じて選択が可能であることが示された（表７）。

呈味の特徴は強く後味のよい甘味と弱いもち米臭・麹臭である。試験的に野菜漬物や魚介類・畜肉などの漬け

表７ 米麹の種類とペーストの官能評価

焼き等に使用したが素材の風味を損なわず、良好な調味米 麹が可能であった。
表４
水

もち米ペーストの栄養成分（％）

分

蛋白質

糖

質

４５．７

２．５

３７．１

脂

質

０．１

灰

分

１４．６

２－７ 米の比較

糖 度 呈 味 香りの特徴

色 調

（36h)

（甘味） （麹香＋α）①センター味噌

50.4

標準

モチ香

クリーム

②センター清酒

51.2

弱い

モチ香

やや白

③徳島県T社

51.0

標準

古米香

やや灰

④岩手県K社

51.8

標準

軽い香り

クリーム

⑤青森県T社

50.8

標準

漬物香

クリーム

３ 考

察

前項までの試験では「特徴のある素材を原料に」する
ためもち米を用いてきたが、その特徴を数値化するため
うるち米を同じ条件で糖化し、成分及び官能的な比較を

糖化条件の設定に関しては、もち米の糖化に関する報行った。用いたうるち米は岩手県産のひとめぼれ及びあ

告が見あたらないことや、清酒や味噌・醤油と異なり、

きたこまちである。

比較的高温で短期間に糖化を終了させる事例が無かった

糖に関する成分を表５に示した。糖度に関してはうることから、項目ごとに試験を行い、総合的に工程を組みち米に比べもち米が僅かに高い程度であるが、直接還元

立てる作業となった。また、企業において製造すること

糖は1.25倍であり、グルコースはさらに差が開いて1.5倍が前提であるため、特殊な装置を使用しないことや製造以上であった。可溶化の程度は同等であるがもち米が分コストを上昇させないことも考慮した。保温温度が 40

解されやすいことが示された。

℃であることや 1 サイクル 48 時間以内であることなど、官能評価を表６に示した。グルコース量を反映して、満足できる内容であると思われる。

もち米が甘味が強く、また、塩かども少なく感じられた。

ペーストの内容に関しては、米の比較において顕著な香りや色調も若干の差が見られたが、これらを持って優差が見られた。うるち米ともち米ではデンプン含量は変劣を判断する程の差異はないと思われた。

わらない 2)が、前者のデンプンは直鎖のアミロースが 15

13

岩 手 県工 業 技術 セ ンタ ー 研究 報 告～ 20%、分岐鎖が 80 ～ 85%であり、後者のそれはアミ

第 １１ 号 （ ２０ ０ ４）４ 結言

ロペクチンのみで構成されている 。本試験においては各試験の結果、高濃度（高糖度）で着色も僅かなもち清酒等と異なり高温条件の「完全分解」であることから

米ペースト製造工程（5kg バッチ）を確立することがでデンプンの形状にかかわらず最終的なグルコース濃度はきた。食塩濃度を自由に設定できるため、例えば有塩でほとんど等しくなるはずであるが、実際は異なった。原

あれば漬物や畜肉加工品、水産加工品などに、無塩であ因の詳細は不明であるが、原料にもち米を採用したことれば（冷凍保存が必須であるが）菓子や飲料などに応用

は、うるち米の糖化物に比べもち米のそれが有意にグル可能である。本試験は複数の県内企業と共同で行われ、コース濃度が高く、官能的にも甘く感じたことから、伝実際に味噌製造業者において今回得られたデータを参考

統的に言い伝えられていること（甘酒にもち米を使うとに工程の一部が「漬物の素」（うるち米＋米麹＋食塩）

甘味が増す等）を証明したと同時に、単なるに「特産物製造に導入された。また、同社で製造した無塩のもち米利用」だけでなく中身の差別化も達成できたものと考えペーストを添加した豆乳及び豆腐が新製品として豆腐製る。

造業者によって製造・販売されている。

3)

通常、醸造製品は「火入れ」を行い日持ちの向上を狙

今後はペースト自体の改良と共に更なる用途開発を進うが、今回設定した「もち米ペースト標準製造工程」でめていく予定である。早期に多数の商品が生まれ岩手のは、あえて無殺菌とした。これはプロテアーゼやアミラ

新ブランドが形成されることを期待している。

ーゼ等の酵素活性 を活かすことにより、本ペーストを4)

文

用いた食品加工においては呈味の付加だけでなく、酵素献

活性による旨み成分の増強や物性の改変等 に期待でき

1) 麹学：日本醸造協会,448(1986)

るものと考えたためである。今後、詳細を検討していき

2）五訂食品成分表:女子栄養大学出版部（2003)

たい。さらに、本ペーストは呈味は強いものの香りの特3) デンプンハンドブック：朝倉書店,51,(1961)

徴に欠ける。そこで酵母を用いた風味改善も手掛けてい4) 一島英治:醸協,67,928（1972）

く予定である。

5) 小笠原敦子:青工試報,53（2001)

5)14

［研究報告］糖化タンパク質生成抑制能の測定法の構築と機能性に優れた県産食品素材の検索＊
山口

佑子＊＊、岸敦＊＊、小浜恵子＊＊

多試料の糖尿病予防効果を評価するため、糖尿病合併症の原因の一つである糖化タンパク質（AGE:Advanced Glycation End Products）の生成抑制効果を測定する ELISA 法を開発した。この測定法を用いて、約 250 種類の県産農産物の AGE 生成抑制能を評価した。また、ラジカル消去能についても DPPH ラジカル消去活性、oxygen radical absorbance capacity (ORAC)を用いて同様に評価した。その結果、高い AGE 生成抑制能やラジカル消去能を持つ農産物が見つかった。
キーワード：ラジカル消去活性、糖化変性、糖尿病

Relative Estimation of Food Functionality of Agricultural Products
Harvested in Iwate Prefecture : Application of Novel Assay for
Glycosylation Process Inhibit Activity.
YAMAGUCHI Yuko, KISHI Atsushi and KOHAMA Keiko
Advanced glycation end products (AGEs) have been implicated in various disease statesin diabetes ,and to inhibit protein glycation lead to decrease AGEs is expected to beimportant for prevention of diabete development. To measure physiological functional
activities which work on AGEs generation inhibitory, we developed new procedure (ELISA
system) which is more simple but sensitive and reliable. In this study, about 250 agricultural
products were measured by using this method. And radical scavenging activities of thesesamples were estimated by two methods: DPPH radical scavenging activities and oxygen
radical absorbance capacity (ORAC). As a result, some agricultural products showed strong
food functionality.
key words : radical scavenging activity, glycation, diabetes
１ 緒

料としてラジカル消去活性の評価法を検討した。

言

昨今の食品における消費者のニーズは「健康・安全・安心」

また、生活習慣病の一つである糖尿病は国民病といわれるに集約されており、今後もこの傾向は高まっていくと考えらほど発症率が高く、糖尿病に関連した機能性食品が開発されれている。一方で、県内食品企業では健康機能性に優れた食ている。糖尿病は発症初期段階において血液中の高濃度の糖品や、地域色が強い特産品（地域ブランド）の開発に関心がが生体タンパク質と非酵素的に反応し糖化タンパク質を生成高まっている。

する（非酵素的糖付加反応）。これらはその後の反応過程を食品の持つ健康機能性の中でも、過度の酸化ストレスが生経て、非酵素的糖付加反応－後期反応生成物（AGE:Advanced

活習慣病や老化の原因であることから、抗酸化能（ラジカルGlycation End Products）となり、生体内で種々の糖尿病の病態

消去活性）に対する期待は高く、既報１）ではヤマブドウを試（腎臓障害、視力障害、etc）を引き起こす原因となる 2～3）。

＊ 県産素材を利用した機能性食品開発＊＊食品技術部

第１報

15

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

これら一連の反応では、ラジカルが発生して、AGE 生成を加蛍光プレートリーダー（Fluostar、tecan 製）によりラジカ速すると言われており、ラジカル消去能を有するビタミン Eルによる蛍光退色の防止作用（Ex:530nm,検出フィルタやポリフェノール類摂取による AGE の生成抑制が報告され

ー:570nm）を測定した。0.1mM Trolox の退色速度を被検液とている。
岩手県内の農林水産物の中から AGE 抑制能をもつ食比較することにより、相対的な抗酸化活性を算出した。

品素材を見出せば新たな機能性食品としての活用も可能であ２－５ 糖化タンパク
糖化タンパク質生成抑制能
タンパク質生成抑制能の質生成抑制能の測定る。

糖化タンパク質生成抑制能は次のように測定した。

そこで、本報告では、岩手県内の農林水産物中から高いラ

BSA-Fructose 溶液（2 ％BSA 、500 ｍM

Fructose 、15ppm

ジカル消去活性を有するものを検索し、既報１）で構築した測puroclin-200、200mMP-K buffer（pH7.4））990μｌに各抽出定法を用いて約２５０種類の食品素材を評価した。また、深液 10μｌを加え、37℃で 3 日間インキュベートした。対照と刻な糖尿病合併症の原因であるタンパク質の非酵素的糖化反しては水溶性の G-Rutin（東洋精糖）を用いた。Control と応の抑制効果の測定法を新規に構築し、同様に評価したのでBlank には 200m MP-K buffer を加え、後者は直ちに-20℃保報告する。

存した。反応終了した各液を非酵素的糖付加反応－後期反応
生成物（AGE:Advanced Glycation End Products）液とした。

２ 実験方法

AGE 固定済マイクロプレート（AGE のプレートへの固定には

２－１ 分析試料

ZeptoMetrix 社 IMMUNO TEK ELISA construction system を使

今回測定に用いた試料は以下の通りである。試料は、岩手

用） に抗 AGE モノクローナル抗体－peroxidase（0.1μg/ml)

県農業研究センター、岩手県林業技術センターなどを通じてを 50μl と各 AGE 液の 100 倍希釈液を 50μl 加え、室温で 3

県内より収集した。農産物の種類は大きく６つ（果実類、野時間放置後、0.05%Tween20 を含む PBS で 3 回洗浄した。発色

菜類、キノコ類、穀類、海産物、その他）に分類した。種類

基質（KPL 社 TMB Microwell Peroxidase Substrate System

別の試料数は以下の通り。

50-76-00)を 100μl 加え約 3 分間発色させた。
1M H3PO4 を 100①果実類（103 種類）、②野菜類（60 種類）、③キノコ類（24μl 加え反応を停止させ直ちにマイクロプレートリーダーで種類）、④穀類（17 種類）、⑤海産物（5 種類）

450nm における吸光度を測定し、10mMG-Rutin の生成抑制率と２－２ 試料抽出液
試料抽出液の調製比較することにより、相対的な生成抑制能を算出した。

試料は可食部を凍結乾燥後、粉砕し、10 倍量（w/v）の 100％
エタノールで１時間抽出、または純水で熱水抽出した。この３ 結果および結果および考察および考察抽出液を濾過し、試料抽出液とした。

３－１ 試料中の試料中の総ポリフェノール含量
ポリフェノール含量

２－３ 総ポリフェノール含量
ポリフェノール含量の含量の測定

図１に、各試料中の総ポリフェノール含量の分布を示した。

キノコ類を除いた各試料の総ポリフェノール量は既報１）にほとんどの試料で、エタノール抽出よりも熱水抽出の方が高従って測定し、没食子酸相当量として算出した。

いポリフェノール抽出率を示していた。熱水抽出物ではピペ

２－４ ラジカル消去活性
ラジカル消去活性の消去活性の測定

リカム、アロニア、西洋カンボク、カリン、ガマズミ、フサ

ラジカル消去活性は原理の異なる以下の方法で測定した。

スグリ、カシスなどに多く含まれていた。エタノール抽出物

有色ラジカルである DPPH の消去活性は、既報１）に従ってでも、ほぼ同様の結果であった。既報１）で試料として用いた測定し、没食子酸相当量として算出した。

ヤマブドウを含むベリー類には、含量の高いものが多かった。

Oxygen radical absorbance capacity (ORAC)を指標とした野菜類、穀類では少なかった。

４）ラジカル消去活性は Cao らの方法

３－２ 各測定法による各測定法によるラジカル
によるラジカル消去活性
ラジカル消去活性の消去活性の比較に準じて測定した。20nMのβ-phycoerythrin(75mM リン酸緩衝液 pH7.0)を 170μl、96

図２に、各試料の DPPH ラジカル消去活性の分布を示した。

穴プレートに分注し、各抽出液を 100 倍に希釈して 10μl 添

全体的に、熱水抽出物の方がエタノール抽出物よりも活性が加した。対照として、0.1mM の Trolox を添加した。37℃にて高いが、これは総ポリフェノール含量が高いためと考えられ

30 分間静置後、0.3M AAPH を 20μl 加え、2 分置きに 80 分間る。約２５０点のサンプルを測定したが、その中で活性の低16

糖化タンパク質生成抑制能の測定法の構築と機能性に優れた県産食品素材の検索
いサンプル（1mg 没食子酸相当量/g 以下）は熱水抽出物で３0.1mMTroloxを1としたときの抗酸化力

割、エタノール抽出物で５割を占めており、活性の特に高い（10mg 没食子酸相当量/g 以上）サンプルは、抽出法によらず全体の１割に満たなかった。熱水抽出物では、ピペリカム、
アロニア、西洋カンボク、ガマズミ、フサスグリ、カシス、
カリン、青シソ、クロカワ、ナメコなどで高い活性を示した。
エタノール抽出物では、これらに加えてブルーベリー（ラビ

2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0

ットアイ）が高い活性を示した。ベリー類については高い活

50

100

150

200

250

試料数

性を示すものが多く見られた。ベリー類は総ポリフェノール

熱水抽出

エタノール抽出量も総じて高く、これが高いラジカル消去活性に寄与していると考えられる。

図３ ORAC 分布

図３に、各試料の ORAC を指標としたラジカル消去活性の分
G-Rutin10mMを１としたときのグリケーション抑制能布を示した。既報１）では蛍光イメージアナライザーを用いたが、今回は蛍光プレートリーダーを用いて定量測定した。DPPH
ラジカル消去活性の高い試料は、ORAC でも高い値を示す傾向が見られた。上記以外の試料で高い活性を示したものは、ナ
ラタケ、バイアム、スピニチ、みず、あまちゃづる等であっ
た。

3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0

galic acid相当量(mg/g)

0

50

100

150

熱水抽出

80
60

250

エタノール抽出図４ 糖化タンパク質（AGE）生成抑制能分布4020

表１ DPPH ラジカル消去活性の高い試料の AGE 生成抑制能

0
0

100

200

（熱水抽出物）300

試料数
熱水抽出 エタノール抽出

作物名

ＤＰＰＨラジカル
消去活性（galic acid 相当量）

AGE 生成抑制能（G-Rutin10mM を１とした時のAGE 生成抑制率）

ピペリカム
アロニア
西洋カンボク
ガマズミ
フサスグリ
カシス
青シソ
カリン
ナメコ
イチゴ（女峰）リンゴ（さんさ）

26.0
21.2
17.7
16.3
13.7
13.2
12.8
12.7
11.7
6.6
5.0

2.91
0.91
1.01
1.56
0.18
2.41
0.4
2.84
0.0
0.38
0.81

図１ 総ポリフェノール含量分布

35galic acid相当量(mg/ｇ）

200

試料数

100

30
25
20
15
10
5
0
0

50

100

150

200

250

試料数
熱水抽出

３－３ 糖化タンパク
糖化タンパク質生成抑制活性タンパク質生成抑制活性エタノール抽出

糖化タンパク質（AGE）生成抑制活性は、既報１）では蛍光
図２ DPPH ラジカル消去活性分布（没食子酸相当）

強度測定法を用いて評価したが、今回は競合的 ELISA 法を用17

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）いた。この方法では、試料が蛍光性を有する場合や逆に蛍光ルは AGE 生成抑制に有効な成分を明らかにするという点からを阻害する効果を有する場合でも測定結果に影響が出ないたも非常に興味深く、今後さらに検討をすすめる予定である。

め、蛍光強度測定法よりも優れた手法といえる。また、多試料を同時に測定可能なため、不特定多数の試料からのランダ

４ 結言ムスクリーニングや、糖化抑制効果を有する試料（植物など）

岩手県内の農林水産物の有効利用のため、約 250 種の食品からの有効成分の精製に伴う分画サンプルの効果測定などに素材の機能性を評価した。１次スクリーニングとして、DPPH

極めて有効であると考えられる。

ラジカル消去活性、oxygen radical absorbance capacity

図４に、各試料の糖化タンパク質生成抑制能の分布を示し(ORAC)、糖化タンパク質生成抑制能について評価し、どの評た。ラジカル消去活性の結果とは異なり、抽出法による分布価法でも高い活性を持つ食品素材が見つかった。今後は、培の差は見られなかった。また、データは示していないが、総養細胞を利用した評価系を用いて２次スクリーニングを行い、ポリフェノール量と AGE 生成抑制能に相関は認められなかっ

機能性に優れた食品の開発を進める予定である。

た。以上の事より AGE 生成抑制効果を持つ成分には、ポリフ

また、本研究の成果の一部をＨ１６年３月末に行われた盛ェノール類以外の物も含まれていると推測される。

岡地方特産小果樹検討会において報告した。

対照として用いた抗酸化性を有するＧ－ルチンは糖尿病の本研究を行うにあたり試料を提供していただいた、林業技病態として体内に蓄積する糖化タンパク質の生成を in vivo

術センター、農業研究センター、県北農業研究所、
（株）長根

5)

で抑制すると報告されている 。10mM Ｇ－ルチンよりも高い

商店の皆様に感謝いたします。

抑制活性を示した試料は、熱水抽出物ではピペリカム、カリ文ン、カシス、ガマズミ、西洋カンボク、エタノール抽出物で1)はカシス、カリン、アロニア、ブルーベリー（ラビットアイ）、

献

小浜恵子、岸敦、米倉裕一、大澤純也、澤井秀幸、長澤

グーズベリーなどであった。

孝志：岩手県工業技術センター研究報告, 10, 77-80

AGE 生成過程の一部では、ラジカル消去により生成反応を阻(2003)
2)

害すると言われている。そのため、ラジカル消去活性の高い

Takeda,M.,Ku,Y.,Suzuki,Y.and Kuroda,Y :Hepato-Gastroenterology 49.928-931(2002)

サンプルは高い AGE 生成抑制能が期待できる。表１に DPPH
3)

ラジカル消去活性の比較的高いサンプルの AGE 生成抑制能を

McLennan,S.V.,Martell,S.K.Y.and Yue,D.K:
DIABETES 51,2612-2618(2002)

示した。AGE 生成抑制能の高い試料は、ラジカル消去活性も4)高い傾向にあった。しかし、フサスグリやナメコのようにそCao, G., Verdon, C. P., Wu, A. H. B., Wang,H.:
Clin. Chem., 41, 1738(1995)の逆は当てはまらないものもあった。また、リンゴ（さんさ）
5)のように、ラジカル消去活性は別段高いわけではないが、高い AGE 生成抑制能を示すものも見られた。このようなサンプ

Nagasawa,T., Tabata,N., Ito,Y., Aiba, Y., Nishizawa,
N. and Kitts,D.D: Mol. Cell. Biochem., 252, 141-147(2003)

18

［研究報告］′ゆきちから′と他の国内産小麦の製パン及び製めん特性比較
関村

照吉＊、島津

岩手県産と宮城県産及び福島県産の
の

春よ恋

と

キタノカオリ

ゆきちから

、九州産の

裕子＊＊
と秋田県産のニシノカオリた。ワンローフパンでは、岩手県産と宮城県産の

ハルイブキ

、北海道産

の製パン性と製めん性を比較しゆきちから及び北海道産の

春よ恋の体積がパン用粉パン並みに大きかった。中華めんでは、中華めん用粉に次いで、めんの色が黄色い北海道産のキタノカオリと灰分を少なく調整した福島産

ゆきちからの評価が良かった。
キーワード：

ゆきちから'、国内産小麦粉、製パン性、製めん性

Yukichikara and the Other Domestic Wheat Comparisonof the Baking Quality and Pasta Production
SEKIMURA Teruyoshi and SHIMAZU Hiroko'Yukichikara' grown in Iwate, Miyagi and Fukushima, 'Haruibuki' grown in Akita,'Haruyokoi' and 'Kitanokaori' grown in Hokkaido, 'Nishinokaori' grown in Kyushu werecompared of their baking and noodle making aptitude. One-loof-bread volume made from
'Yukichikara' grown in Iwate and 'Haruyokoi' grown in Miyagi and Hokkaido had almost
same volume with the bread from foreign bread flour.

Chinese noodles made from

'Kitanokaori' grown in Hokkaido whose color is yellow and low ash-controled 'Yukichikara'
grown in Fukushima were evaluated secondly after the Chinese noodle flour.
key words:Yukichikara, domestic flour, baking quality, pasta production
１

緒

言

２−１

国の麦品種緊急開発プロジェクト
新品種が育成されてきている。

１）

供試小麦は2003年産で、製パン及び製めんでそれぞれを受け、 小麦の

ゆきちから

試料

は、パ

表１に示すものを用いた。
表１

ン用品種として、岩手県が平成15年に奨励品種に、福島県と宮城県では奨励品種または準奨励品種に採用した。同じくパン用品種としては、秋田県では
ブキ

ハルイが栽培されている。

供試小麦粉
水分

製パン試験

ゆきちから（岩手）

14.1

○

製めん試験

ゆきちから（宮城）

12.2

○

や

キタノカオリゆきちから（福島）

13.7

○

４）

が育成されていゆきちから*（福島)14.0る。本研究では、これら品種の製パン性を直捏ね法でハルイブキ（秋田）

13.4

○

○

比較した。更に、これらの品種は硬質小麦であり、中キタノカオリ（北海道） 13.7○○

春よ恋（北海道）

13.3○

ニシノカオリ（九州）

11.9

○

パン用粉

14.0

○

中華めん用粉13.8

全国では、 北海道で３）が、九州では春よ恋

ニシノカオリ

２）

華めんの需要も考えられることから、製めん性も比較したので報告する。

２

＊
＊＊

実験方法

食品技術部（現在
食品技術部

岩手県農業研究センター生産環境部）

19

○
○

○

○

岩手県工業技術センター研究報告
これらの小麦粉はすべて小麦粉用の実用レベルの製粉機を用いて製粉した。表１の供試小麦粉のうち、第１１号（２００４）を溶かした。縦型ミキサー（大竹麺機製）で10分間ミキゆき

シングし、製めん機（大竹麺機製）で、荒延ばし1回、複（福島）と同じ小麦合2回で2mmのめん帯とし、めん棒に巻きつけ20℃に30分であるが、灰分を0.30％を目標に製粉した小麦粉である。

間放置した。その後3回の操作でめん帯1.4mmに圧延し、製パン及び製めん用に使用した小麦粉に○印を付けた。

切り歯角20番で25cmの長さに切り、同時にめん帯も25cm

２−２切り取った。

ちから*（福島）は

ゆきちから

小麦粉分析

小麦粉の成分分析は前報
２−３

５）

に準じた。

２−６

パン製造方法

中華めん分析

中華めんとめん帯は、4℃の冷蔵庫に保管し、色彩色差

品種による製パン性を比較するため、型焼き食パンと計で製めん当日及び翌日の表面色を測定した。また、めワンローフを製造した。型焼き食パンの製造方法は直捏

ん帯の表面に顕在化する星の程度を評価した。製めん翌

ね製パン法で、小麦粉の総量は3Kgとし配合表を表２に示

日のめんを2分間ゆで、ゆで歩合と官能評価を実施した。

した。
表２

製パン配合表

３
３−１

小麦粉

100

ミキシング

L H ↓L H

本

砂

糖

5

捏上温度

℃

食

塩

2

発酵室温湿度28℃、84％

脱脂粉乳

2

発酵時間

1時00分

ドライイースト

1.5

パンチング

30分

ｲｰｽﾄﾌｰﾄﾞ

0.1

ベンチタイム20分

5

ホイロ温湿度

38℃、80％

ホイロ時間

分

焼成温度上

180℃

下

220℃

ショートニング
仕込水
捏

焼成時間

実験結果及び考察
原料小麦粉の特性値

原料小麦粉の分析値を表３に示す。タンパク質は、
パン用粉の12.4％に対し、ハルイブキ（秋田）が9.

8％と最も低かった。パン用品種といっても、北海道産のキタノカオリとったが、九州産の

春よ恋のタンパク質は約12％あ

ニシノカオリは約10％であり、差が大きかった。灰分は、調整して製粉した

ゆきちから*（福島）が0.30％で最も低く、逆に調整しない
ちからゆき（福島）は0.52％で最も多かった。
表３

原料小麦粉の分析値（重量％）

35分
タンパク質

灰分

ゆきちから（岩手）

11.5

0.50

表２の製パン法のうち、仕込み水の量とミキシング時

ゆきちから（宮城）

11.4

0.45

間はそれぞれの品種により、生地の状態が異なることか

ゆきちから（福島）

10.3

0.52

ら、予め設定せず生地の状態を見ながら、最適と思われゆきちから*（福島)

10.0

0.30

る加水量及び時間を加減した。また、捏上温度ができる

ハルイブキ（秋田）

9.8

0.41

キタノカオリ（北海道）

11.8

0.47

春よ恋（北海道）

11.9

0.48

ニシノカオリ（九州）

10.2

0.41

間は前報に準じて計測した。生地詰め込み量は、3斤型に

パン用粉

12.4

0.37

210ｇ分割生地を6本詰めとした。ワンローフパンは、

中華めん用粉11.0

0.30

だけ一定になるように仕込み水の温度を調整した。ベン
チタイム、生地分割、及び成形は前報に準じ、ホイロ時3調製した生地から360ｇを分割し、1200cm のパン型で焼３−２

成時間20分で製造した。
２−４

パン分析

製パンの特性値

表４に製パン時のハンドリングの難易、ホイロ時間及

パンの水分、老化の指標として硬さを圧縮仕事量とびワンローフパンのボリューム比を測定した結果を示しして測定し、内相色の測定は前報に準じた。ワンロー

た。ボリューム比とはワンローフ型に入れた生地が何倍

フの容積はナタネ置換法で測定した。

の体積に増えたかを示す値である。

２−５

製パン時の作業効率に重要な生地ハンドリングは、

ニ

シノカオリ

ハ

中華めん製造方法

中華めんの製造法は、食品総合研究所の中華めんの評
価法

６）

ルイブキ

に準じて製造した。小麦粉重量は水分13.5％換算

では難で、

ゆきちから

（福島）と

が中程度であった。その他の品種は比較的容で500ｇとし、小麦粉重量の32％の水に食塩1％及び炭酸易であった。食パンのホイロ時間は、最長のカリウムと炭酸ナトリウムを6:4に混合したかんすい1％

オリ

20

と最短の

春よ恋

キタノカ

では、13分の差があった。

′ゆ き ち か ら ′と 他 の 国 内 産 小 麦 の 製 パ ン 及 び 製 め ん 特 性 比 較キタノカオリとニシノカオリは、ホイロでボリュームが出ず、釜伸びもしなかった結果、ボリューム比が小さくなった。

ハルイブキ

はハンドリングは中程度でホイロ時間も中程度であったが、最終的に釜伸びせず
ボリューム比が小さくなった。図１に

ゆきちから

産

地別のワンローフパンの写真を示した。
表４

パンの特性値

生地ハンドリングホイロ時間（分） ボリューム比ゆきちから（岩手）

昜

41

3.9

ゆきちから（宮城）

昜

45

4.0

ゆきちから（福島）

中

41

3.3

ハルイブキ（秋田）

中

44

3.1

キタノカオリ（北海道）

昜

50

3.3

春よ恋（北海道）

昜

37

3.7

ニシノカオリ（九州）

難

48

2.7

３−４

パン用粉

昜

40

3.9

中華めんの特性値について表５に示す。

図３

型焼き食パンの内相色

白色：Ｌ 値、黄色：ｂ＊値、緑色：−ａ＊値＊

中華めんの特性値

表５

中華めんの特性値
ゆで歩合 官能評価

図１

ゆきちから

産地別ワンローフパン

ゆきちから（福島）2.65

ゆきちから＊（福島）

2.62

星の程度

3

3

4

5

ハルイブキ

2.68

2

1

ニシノカオリ

2.49

3

4

キタノカオリ

2.56

4

3

中華めん用粉2.70

5

5

左から岩手産、宮城産、福島産、パン用粉
官能評価
また、図２に各品種のワンローフパンの写真を示した。

項目：色・なめらかさ・弾力・ゆでのびを5人のパネルで評価

1:めだつ､2:少しめだつ､3:普通､4:ほとんどめだたない､5:めだたない

表５でゆで歩合とは一定重量の生めんが何倍重量のゆでめんになったかの指標で、大きいほど好ましいとされる。
図２

各品種のワンローフパン

パンの内相色とすだち状態

はパン用粉並みの色であった。

は黄色が強く、
た。

ハルイブキ

ゆきちから
は

春

なく調整したキタノカオリ

と

と

の評価

ハルイブキ

キタノカオリ

がめだは普通であり、はほとんどめだたなかった。灰分を少ゆきちから＊（福島）はゆで歩合が調整前より若干下がったが、星の程度はほとんど目立たず、
官能評価でも4となった。図４にめん帯の写真を示した。

は色が最も白度が低かっキタノカオリゆきちから

ニシノカオリ

図３に型焼き食パンの内相色を立体図に表した。

キタノカオリが4となった。めん帯の星の程度はち、よ恋が最も小さく、中華めん用粉が最も大きかった。官能評価では、

左からゆきちから､ﾊﾙｲﾌﾞｷ､ﾆｼﾉｶｵﾘ､ｷﾀﾉｶｵﾘ､春よ恋

３−３

ニシノカオリ

ゆきちから

ゆきちから

の中間の色であった。

オリのめん帯色はくすんでいて、

は黄色く、

ゆきちから

用粉は同じような色であった。

21

キタノカ

＊（福島）と中華めん

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）４結言

岩手県産と宮城県産及び福島県産のと秋田県産の
図４

めん帯写真

と

左からゆきちから､ゆきちから*(福島)､ﾊﾙｲﾌﾞｷ､ﾆｼﾉｶｵﾘ､ｷﾀﾉｶｵﾘ､中華めん用粉

ハルイブキ

キタノカオリゆきちから、北海道産の、九州産の春よ恋

ニシノカオリの製パン性を直捏ね法で、また、製めん性も比較した。その結果、ワンローフパンでは岩手県産と宮城県産のゆきちから及び北海道産の春よ恋の体積がパン

用粉並みに大きく製パン性に優れると判断された。中華めんでは、中華めん用粉に次いで、めんの色の黄色
い北海道産のたゆきちから

キタノカオリと灰分を少なく調整しの評価が良く、中華麺適性も高いと判断された。
本研究は農林水産省の「新鮮でおいしい「ブランド・
ニッポン」農産物提供のための総合研究」を（独）東北
農業研究センターから受託して実施したものである。関
係各位に深謝致します。
図５

中華めん帯の色変化

文

始点：製めん当日の色、終点：翌日の色＊＊

献1) 研究成果397:国の麦品種緊急開発プロジェクト、農林＊

白色：Ｌ 値、黄色：ｂ 値、緑色：−ａ 値

水産技術会議事務局
2) 麦類新品種の特性と栽培ポイント:麦類良質品種実用

３−５

中華めん帯の色変化化・普及促進協議会、平成13年3月

図５に製めん当日と翌日のめん帯の色変化を示した。
いずれのめん帯とも白度は低下した。
は黄色が強く、し、灰分調整した

ゆきちから

3) 研究開発最前線:ブランドニッポン 2003、平成15年1

キタノカオリ

1月

は白度が低かった。しかゆきちから

4) 麦の高品質化を目指して:農林水産省農林水産技術会＊（福島）はめん用粉議・農林水産研究レポート No.1(2001)と同等の色で、白度低下の度合いも低く、灰分が低くな

5) 関村照吉他1名:岩工技報,10,85（2003）

るように製粉することによって、色を改善した中華めん

6) 小麦の品質評価法が製造可能であることが判った。

官能検査によるめん適性:農林水産省食品総合研究所，昭和60年11月

22［研究報告］外国産パン専用粉混合による′ゆきちから′と′ハルイブキ′の製パン性比較
関村
岩手県産の

ゆきちから

照吉 、島津と秋田県産の

＊

裕子

ハルイブキ

＊＊

に 外国産パン用粉を混合した場合、どのぐらいの割合で製パン性が改善されて老化が抑制されるか、また、製パン方法の違いがパンの体積に影響するか試験した。2003年産の
性が良く、

ハルイブキ

ゆきちから

はパン用粉を配合しなくとも製パン

は25％以上パン用粉を混合すると体積が大きく、製パン法では直捏

ね法が中種法よりもパンの体積が大きくなったことから適していると判断された。食パンの老化は、両品種とも製パン性が良くなる混合比率以上で老化の遅延効果がみられたが、保存後4日目以降はパン用粉パンとの差は広がり良くなかった。
キーワード：

ゆきちから'、

ハ ル イ ブ キ ' 、製パン性

Comparison of Baking Quality of Yukichikara and Haruibuki
Blending with Foreign Wheat
SEKIMURA Teruyoshi and SHIMAZU Hiroko'Yukichikara' grown in Iwate and 'Haruibuki' grown in Akita were mixed with theforeign bread flour. Baking quality and aging contorol depending on the mixing ratio, andvolume of the bread depending on the baking methods were examind. 'Yukichikara' of 2003
had better baking quality than the last year's one without mixing foreign flour, though'Haruibuki' needed more than 25% of the foreign flour to improve the volume. Volume of thebread using straight-mixing method was larger than that of the bread using twice-mixing
method. At the both flour, the good effect of delay of aging could be found more than the
mixing ratio for improving baking quality with foreign bread flour. However, the effect ofdelay of aging was found after the fourth day.
key words:domestic flour, Yukichikara, Haruibuki, baking quality
１

緒言

今年度は、岩手県産の

これまで、 岩手県で平成15年2月に小麦の奨励品種と
した

ゆきちから

ハルイブキ

について、市販パン用粉と比較しゆきちからと秋田県産のに 外国産パン用粉を混合した場合、どのぐらいの割合で製パン性が改善され且つ老化が抑制さや、 製パン設備でれるか、また、直捏ね法や中種法などの製パン方法の違製造する場合のミキシング条件と製造した食パンの老化

いにより、パンの体積にも違いがでるのか研究したのでの度合いを研究してきた。その結果、タンパク質含量は、報告する。

てホームベーカリーで焼いた場合

１）

市販のパン用粉よりも2から3％低く中力粉の特性値であること。製パン性評価では、市販パン用粉よりも若干劣

２

り、高速ミキシング時間を短くすること、また、食パン

２−１の老化は市販パン用粉の食パン程度であることを報告２）

食品技術部（現在
食品技術部

試料

供試小麦は2003年産で、表１に示すものを用いた。これらの小麦はすべて製粉会社を通じて入手したもので、

している。

＊
＊＊

実験方法

岩手県農業研究センター生産環境部）

23

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

市販されている小麦粉を製粉するものと同等の製粉機を生地分割、及び成形は前報に準じ、ホイロ時間は前報に用いて製粉したものを使用した。

準じて計測した。生地詰め込み量は、3斤型に210ｇ分割

ゆきちから

(A)、

(B)、(C)は岩手県産で、岩手県内3社の製粉工場で製粉し生地を6本詰めとした。ワンローフパンは、調製した生たもので、地から360ｇを分割し、1200cm3のパン型で焼成時間20分

ハルイブキ(A)、(B)は秋田県産で、産地の異なる小麦を岩手県内の製粉工場で製粉したものであで製造した。
表３る。外国産パンブレンド用粉は、県内の製粉会社を通じ

中種製パン法て入手したカナダ産パン専用粉で、対照には市販のパン
小麦粉

中用粉を用いた。

ドライイースト 1.5 捏上温度

供試小麦粉

種

表１

70 ミキシング

ｲｰｽﾄﾌｰﾄﾞ

水分

仕込水

発酵時間

4時00分

14.1

小麦粉

30 ミキシング

L H ↓L H

ゆきちから（Ｂ）

13.9

砂 糖

5 捏上温度℃

ゆきちから（Ｃ）

14.5

食 塩

2 発酵(ﾌﾛｱｰ)

20分

2 ベンチタイム 20分
5 ホイロ温湿度 38℃、80％

本

ゆきちから（Ａ）

13.4

ハルイブキ（Ｂ）

13.2

ショートニング

ブレンド用粉

13.6

仕込水

パン用粉

14.0

捏

ハルイブキ（Ａ）

脱脂粉乳

ホイロ時間

分

焼成温度上

180℃

下

220℃
35分

小麦粉分析

小麦粉の成分分析は前報2)に準じた。
２−３℃

0.1 発酵室温湿度 28℃、84％

焼成時間

２−２

L ,H

ゆきちから

製造方法

(A)、(B)、(C)をそれぞれ製パンしたと

ころ、同程度に製パン可能であったことから、データは

小麦粉は、ミキシング前に重量比で混合した。比較品

ゆきちから(A)を記載した。

種はすべて型焼き食パンとワンローフを製造した。型焼(B)は、

き食パンの製造方法は、直捏ね製パン法と中種製パン法

かったことから、

で、粉の総量は3Kgとし、それぞれの配合割合を表２及びとした。ブレンド量は、３に示した。

キ
表２

直捏ね製パン法

ハルイブキ

から(A)

100 ミキシング

L H ↓L H

本砂糖

5 捏上温度食塩2 発酵室温湿度 28℃、84％

脱脂粉乳

2 発酵時間ドライイースト 1.5 パンチング
ｲｰｽﾄﾌｰﾄﾞ
ショートニング
仕込水

２−４

℃

(A)、

(B)の単独の製パン結果がよくな

ハルイブキ(A)にブレンドすること

ゆきちから

(A)と

(A)をそれぞれ単独で製パンした結果から、

ハルイブ
ゆきち

にはブレンド用粉を0、2.5、10％の混合とし、

ハルイブキ
小麦粉

ハルイブキ

(A)では0、10、25、50％の混合とした。

パンの分析

パンの水分、内相の色及び老化程度などの特性分析は、前報に準じ実施した。ワンローフパンの容積は、ナタネ

1時00分

置換法で測定し、生地の量で割ったボリューム比を算出

30分

した。

0.1 ベンチタイム 20分
5 ホイロ温湿度 38℃、80％

捏

ホイロ時間

分

焼成温度上

180℃

下

220℃

焼成時間

３
３−１

実験結果及び考察
原料小麦粉の特性値

原料小麦粉の分析値を表４に示す。

ゆきちからのタンパク質含量の平均は11.5％で灰分は0.48％であ

35分

った。
製パン法のうち、仕込水の量とミキシング時間はそれ

ハルイブキ％の差があり、ぞれの品種により、生地の状態が異なることから、予め(A)、(B)はタンパク質含量に0.6

ハルイブキ(B)は前述のようにハンドリングが悪く、体積が大きくならなかった。

設定せず、生地の状態を見ながら、最適と思われる量及び時間を加減した。また、捏上温度ができるだけ一定になるように仕込み水の温度を調整した。ベンチタイム、

24

外 国 産 パ ン 専 用 粉 ブ レ ン ド に よ る ′ゆ き ち か ら ′ と ′ ハ ル イ ブ キ ′ の 製 パ ン 比 較
表４

原料小麦粉の分析値（重量％）
タンパク質

灰分

ゆきちから（Ａ）

11.5

0.50

ゆきちから（Ｂ）

11.4

0.49

ゆきちから（Ｃ）

11.6

0.45

ハルイブキ（Ａ）

9.8

0.41

表６に中種法製パンの分析値を示した。

ハルイブキ（Ｂ）

9.2

0.41

では、直捏ね法同様にブレンド用粉をブレンドしなくブレンド用粉12.6

0.37

とも生地ハンドリングは容易であり、ボリューム比は配

パン用粉

12.4

0.37

合が多いほど大きくなった。

図２
左から

直捏ね法

ハルイブキ

ハルイブキ

ワンローフ

にブレンド用粉0、10、25、50％

ハルイブキ

ゆきちから

では、25％

までのフレンドではハンドリングも良くなく、ボリュー
３−２

ム比も小さかったが50％ではそれらが改善された。図３

製パンの特性値

表５に直捏ね法製パンの生地ハンドリングの難易、ホに中種法で製造した

イロ時間及びワンローフパンのボリューム比を測定した

真を、図４には結果を示した。ボリューム比とはワンローフ型に入れた

示した。

表５

ハルイブキ

表６

生地が何倍のボリュームに増えたかを示す値である。

ゆきちから

ワンローフパンの写真を中種法製パン分析値

直捏ね法パン分析値
生地ハンドリング
生地ハンドリングホイロ時間（分） ボリューム比

ゆきちから

昜

41

3.9

ゆきちから
＋ブレンド用粉(2.5%)

昜

41

3.6

ゆきちから
＋ブレンド用粉(10%)

昜

44

3.5

ハルイブキ

中

44

3.1

ハルイブキ
＋ブレンド用粉(10%）

中

50

3.3

ハルイブキ
＋ブレンド用粉(25%)

昜

50

3.7

ハルイブキ
＋ブレンド用粉(50%)

昜

47

3.9

パン用粉

昜

40

3.6

ゆきちから

ワンローフパンの写

ホイロ時間（分）ボリューム比

ゆきちから

昜

46

2.8

ゆきちから
＋ブレンド用粉(2.5%)

昜

54

3.4

ゆきちから
＋ブレンド用(10%)

昜

48

3.7

ハルイブキ

難

34

3.0

ハルイブキ
＋ブレンド用(10%）

中

50

3.3

ハルイブキ
＋ブレンド用(25%)

昜

50

3.4

ハルイブキ
＋ブレンド用(50%)

昜

47

3.9

パン用粉

昜

46

4.0

では、ブレンド用粉を混合しなくとも

生地ハンドリングは容易であり、ボリューム比は配合が多いほど数値は小さくなったが、特に問題になるような状態ではなかった。

ハルイブキ

では、10％までのブ
図３

レンドではハンドリングも良くなく、ボリューム比も小さかったが25％や50％ではそれらが改善された。図１に直捏ね法で製造した
真を、図２に

ゆきちから

ハルイブキ

左から

中種法
ゆきちから

左から

直捏ね法
ゆきちから

ワンローフ

にブレンド用粉0、2.5、10％

ワンローフパンの写のそれを示した。

図４
図１

ゆきちから

ゆきちから

ワンローフ

左から

中種法

ハルイブキ

ハルイブキ

ワンローフ

にブレンド用粉0、10、25、50％にブレンド用粉0、2.5、10％
製パン方法別のボリューム比は、直捏ね法のからのボリューム比の平均3.7、3.5に対し、中種法では

25

ハルイブキ

ゆきちから

ゆきち
は平均

の平均3.3、

ハ岩手県工業技術センター研究報告
は平均3.4であることから、両品種とも体積の大きいパンが作れた直捏ね法が中種法よりも適していた。
３−３

直捏ね法パンの老化

ボリュームの出る直捏ね法で製造した型焼き食パンの老化の程度を、パンの内相の硬さを圧縮仕事量として測
定した。
ブキ

ゆきちから

の硬さ変化を図５に、ハルイのそれを図６に表した。
ゆきちから

と

ハルイブキ

はブレンド比率を増

圧縮仕事量（×１０５ｅｒ
ｇ）

ルイブキ

第１１号（２００４）

12
10
8
6
4
2
0
0

していくと硬さは小さくなり、老化が遅延した。保存日
数６日目で比較した場合

ゆきちから

５

しなくても8×10 erg程度であったが、

2

4
保存日数（日）では、ブレンド
ハルイブキ

図６

で

ハルイブキ

の型焼き食パンの硬さ変化

は25や50％ブレンドしないと8×10 erg程度にはならなか：ﾊﾙｲﾌﾞｷ、った。しかし、：ﾊﾙｲﾌﾞｷ+ﾌﾞﾚﾝﾄﾞ用粉25％

５

ゆきちから

に10％ブレンドしても、

保存日数4日目以降はパン用粉パンの硬さとの差は広がり、

6：ﾊﾙｲﾌﾞｷ+ﾌﾞﾚﾝﾄﾞ用粉10％：ﾊﾙｲﾌﾞｷ+ﾌﾞﾚﾝﾄﾞ用粉50%

老化が進んだ。
圧縮仕事量（×１０５ｅｒｇ）

製パンが改善され且つ老化が抑制されるか、また、製パ
12ン方法の違いにより、パンの体積が大きくなるか試験し10た結果、2003年産の

8

ゆきちから

とも製パン性は良く、はブレンドしなくハルイブキ

は25％以上のブ

6

レンドで改善できた。製パン法では直捏ね法が中種法

4よりも体積が大きくなった。食パンの老化は、両品種

2とも製パン性が良くなるブレンド比率以上で改善がみ

0
0

2

4

られたが、保存4日目以降はパン用粉パンとの差は広が6

り良くなかった。

保存日数（日）本研究は農林水産省の「新鮮でおいしい「ブランド・
図５

ゆきちから

：ゆきちから、の型焼き食パンの硬さ変化：ゆきちから+ﾌﾞﾚﾝﾄﾞ用粉2.5％：ゆきちから+ﾌﾞﾚﾝﾄﾞ用粉10％、

４

結

岩手県産の
キ

ニッポン」農産物提供のための総合研究」を（独）東北
農業研究センターから受託して実施したものである。関

：ﾊﾟﾝ用粉係各位に深謝致します。

言
ゆきちから

文
と秋田県産の献

ハルイブ1) 関村照吉他1名:岩工技報,9,185（2002）に外国産パン用粉を混合し、どのぐらいの割合で

2) 関村照吉他1名:岩工技報,10,85（2003）26

［研究報告］ナンブコムギの特性に応じた製パン加工技術の開発
島津

裕子＊、関村照吉＊＊、大澤純也＊

ナンブコムギの需要拡大のためには、パンへの利用も望まれるところである。しかし、ナンブコム
ギの製パン適性は、グルテンの量や質などで強力粉に及ばないことから、パン加工には一工夫が必要である。そこで、ナンブコムギの特性に応じた製パン法について検討したところ、ミキシングは、低速５分、油脂添加後さらに低速２分程度が良好であった。また、リーンなパンには数％の砂糖や卵を配合することによって、官能評価を良くすることができた。さらに、モルトエキスの使用も食感、風味等を向上させることがわかった。これらの加工法により、ナンブコムギの個性あるパンの開発に取り組んだ。
その結果、ナンブコムギの素朴な風味を活かしたパンとしてマフィン、ベーグル、クルミパン、メロン
パンの４種類を県内加工業者へ提案することができた。
キーワード：ナンブコムギ、パン加工技術

Development of Manufacturing Method of BreadAppropriate for Nanbukomugi
SHIMAZU Hiroko,SEKIMURA Teruyoshi and OHSAWA Junya
Nanbukomugi should be more used for bread, in order to expand demand for it. But, its
aptitude for bread is not equal to all-purpose flour in terms of the quantity and quality of gluten.
So some contrivance is necessary for manufacturing bread. Therefore manufacturing method ofbread was studied appropriate for the characteristic of Nanbukomugi. As a result, we obtained thefollowing method: mix for five minutes at low speed, then add oil and mix for about two minutes at
low speed. Adding egg and sugar at small percent gives better taste evaluation to lean bread.
Furthermore, adding malt extract also increases texture and taste. With these contrivances, wemade every effort to develop unique breads of Nanbukomugi. Taking advantage of its simple taste,
four types of breads: muffin, bagel, chestnut bread and melon-shaped bread, are proposed to the
manufacturers in our prefecture.
key words : Nanbukomugi 、manufacturing method of bread

１

緒

言

比較的蛋白質が高めなことから、麺など以外にパンもできる

県産小麦の生産量は平成８年から 11 年頃には 3000ｔ程度

国産小麦として知られている。

で推移していたが、平成 12 年以降水田転作等により、生産量

昨年は関村ら１）が、市販パン用粉と比較しナンブコムギのは年々増加し平成 14 年には 7800ｔに達した。このため、小製パン性を評価した。その結果、ナンブコムギは、市販パン

麦の需要の拡大を目的に、平成 14 年から３カ年の委託事業と用粉より蛋白質含量が２〜３％少なかった。また、グルテン

して県産小麦使用加工品開発事業がスタートした。本県の小が弱く、ボリュームや食感、老化の面で評価が劣った。

麦の主力品種であるナンブコムギは軟質系で中力粉であるが、
＊
＊＊

食品技術部
食品技術部（現在

そこで、今回はナンブコムギの製パン評価を改善するため、岩手県農業研究センター生産環境部）

27

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

その特性に配慮した製パン方法並びに原料配合等を検討した

ビタミン C 10ppm、水 28％とした。製造工程は水種を 20℃でので報告する。

18 時間発酵後、本捏は低速３分とした。１次発酵 90 分、分
割 250ｇ、ベンチ 15 分、ホイロ 40 分、焼成 200℃36 分とし

２ 実験方法た。ストレート法はドライイースト１％、その他の配合はポ２−１ 試料ーリッシュ法と同量とした。ミキシングは低速５分、ホイロ

ナンブコムギは県内製粉会社３社から平成 14 年産３点、平まではポーリッシュ法と同様とし焼成は 200℃33 分とした。

成 15 年産２点を購入し試験に供した。内訳は①A 社 14 年産

２−５−２ 各種パン配合検討②B 社 14 年産 ③B 社 15 年産 ④C 社 15 年産 ⑤A 社 14 年

パンの種類ごとに次のような配合試験を実施した。フラン産の５点で、①と⑤は銘柄が異なる。

スパンでモルトエキス 0.5％と砂糖１％の比較試験。リーン

２−２ 小麦粉分析

なプチパンで砂糖・卵の配合試験。マフィンでコーンスター

水分の分析は､135℃２時間乾燥、灰分は 550℃で恒量に達チ添加試験、トレハロース置換試験、ショートニング量およするまで灰化、粗蛋白質はケルダール法にて分析し、蛋白換

び焼き時間検討試験。クルミパンでイーストフード・モルト

算係数 5.7 を乗じて算出した。ビスコグラム、ファリノグラ

エキス添加試験、トレハロース置換試験。ベーグルで配合比

ムの値についてはブラベンダー社製を用いて測定した。

較試験、胡麻配合試験。メロンパンでモルトエキス添加試験

２−３ ミキシング条件検討を行った。

ナンブコムギ②を使用して、ストレート法でワンローフを

２−６ 官能試験

焼き最適ミキシング条件を検討した。原料配合は小麦粉

パンの品質採点や官能評価は、次のいずれかの方法を用い100％（仕込み規模 600g）、ドライイースト１％、塩２％、砂て実施した。パネラーは当センター職員で行った。

糖５％、ショートニング２％、水 58％とした。油脂添加前の（１）イースト工業会パン酵母試験法による品質採点２）

ミキシングを、試験区により低速４分から低速７分まで１分

比容積 30、焼き色 10、形均整 5、皮質 5、すだち 10、色相間隔で変え、油脂添加後はすべて低速２分という条件で実施

5、触感 5、香り 15、味 15 の点数配分で５段階評価した。各々の条件でミキシング後、１次発酵 28℃90 分、パン（２）色、味、香り、食感、総合の各項目について、良い 5、チ、２次発酵 20 分、分割 400ｇ、ベンチタイム 20 分、ホイ

やや良い 4、普通 3、やや劣る 2、劣る 1 の５段階評価

ロ 38℃55 分とし、上火 200℃下火 210℃で 27 分焼成した。各（３）色、味、香り、総合について、対照区を普通 3 とし、試験区の生地の状態やパンのボリューム、比容積等から最適それと比較し試験区を５段階評価した。

ミキシング条件を判断した。なお、パンの容積は菜種置換法で測定した。

３ 結果および考察

２−４ 供試ナンブコムギの製パン性比較

３−１ 小麦粉分析

試験に供したナンブコムギ５点について、ストレート法で試験に供したナンブコムギ５点の分析結果を表１に示した。

ワンローフを焼き製パン性を比較した。原料配合は各小麦

蛋白質含量は 9.4％〜10.8％、平均 10.1％で、最低値は平成

100%（仕込み規模 600g）、ドライイースト１％、塩２％、砂15 年産の③、最高値が平成 14 年産の⑤であった。中力粉と糖５％、ショートニング５％、水 58％とした。製造工程はＬ

しては高めの蛋白質含量ではあるが、やはりパン用にはもう

５↓Ｌ２Ｍ0.25 でミキシング後、ホイロまでは前述と同様と１〜２％は欲しいところである。

し、上火 180℃下火 220℃で 25 分焼成した。

ファリノグラムのバロリメーターバリュー（VV）は強力粉

２−５―１ 製パン法の比較が 70 程度、薄力粉が 30 程度といわれている。蛋白質含量がポーリッシュ法とストレート法でフランスパンを焼き、ど最も高かった⑤の VV は 50 と高く、蛋白質含量が最も低かっ

ちらがナンブコムギに適しているか比較した。使用小麦は③た③の VV は 34 と低かった。このように蛋白質含量は VV にもで２kg 仕込みとした。ポーリッシュ法の配合は水種が小麦大きく影響することがわかった。パン用としてはやはり蛋白30％、ドライイースト 0.1％、水 30％、本捏は水種と小麦粉

質含量が高く、かつ VV も高い小麦が望まれる。アミログラム

70％、ドライイースト 0.7％、塩 1.8％、モルトエキス 0.5％、値については最高粘度が 720〜1073BU で特に問題はなかった。

28

ナンブコムギの特性に応じた製パン加工技術の開発

表１ 供試ナンブコムギ分析結果

ナンブ
コムギ（粉）

水分

灰分

蛋白質

（年産）

（％）

（％）

（％）

①(H14）②(H14）③(H15）④(H15）⑤(H14）

14.6
14.3
12.4
14.5
13.7

0.49
0.49
0.52
0.44
0.50

9.9
10.4
9.4
10.1
10.8

ファリノグラフ結果
吸水率
（％）
56.8
57.0
56.0
56.3
59.5

３−２ ミキシング条件検討

Stab
（分）
3.5
3.0
2.3
4.0
4.0

アミログラム結果

DT
VV
（分）
3.7
42
3.7
45
2.0
34
4.8
49
5.0
50

Wk
（BU）
90
75
130
80
80

最高粘度
（BU）
1073
935
873
784
720

(4.7)ともに最も高かった。一方、蛋白質含量が最も低い③はナンブコムギに適したミキシング条件の検討結果を表２にボリューム(1555ml)、比容積(4.4)ともに最低となり製パン性示した。油脂添加前のミキシングが低速４分では生地の伸びが劣った。また、③のパンはボソボソ感も強く、表３の品質が不十分でミキシング不足であった。一方、低速７分をかけ採点結果でも触感、香り、味、計で評価が劣った。これらのると逆に生地がメタついてしまいミキシングオーバーとなっ結果からも、製パン性には小麦の蛋白質含量がいかに重要なた。生地の取り扱いやすさやパンのボリューム、比容積等かファクターであるか再確認された。なお、総合評価は③がＥ、ら判断し、ナンブコムギのミキシング条件は低速５〜６分、その他はＤ評価であった。これは、イースト工業会のパン品

油脂添加後さらに低速２分程度のミキシングが適当と思われ

質採点法による評価であり、強力粉のパンの普通評価Ｃレベた。なお、強力粉では、さらに中、高速が数分プラスされる。

ルにはいずれも達しなかった。ナンブコムギは蛋白質の質、

表２ ミキシング条件検討結果項

目

量ともに強力粉とは異なる点を考慮する必要がある。

1

2

3

4

キシング

Ｌ４↓Ｌ２

Ｌ５↓Ｌ２

Ｌ６↓Ｌ２

Ｌ７↓Ｌ２

ナンブコムギでフランスパンを作るにはどのような製法が

生地状態

伸び不十分

感触良好

ややメタつくメタつく

適しているか、ポーリッシュ法とストレート法で比較検討し

ボリューム

１３８０ｍｌ

１５００ｍｌ

１５４０ｍｌ

１４３０ｍｌ

重量

３５１ｇ

３５５ｇ

３５０ｇ

３４７ｇ

比容積

3.9

4.2

4.4

4.1

３−４ 製パン法の比較てみた。パンの品質採点結果を図１に示した。比容積はストレート法が１点高かったものの、色、すだち、皮質、触感、香り、食感の評価はほとんど差がなかった。ナンブコムギは３−３ 供試ナンブコムギの製パン性比較

それ自体風味に特徴があるので、これら製法の違いによる風試験に供した５点のナンブコムギについて、ワンローフで味の差は僅少で優劣は認められなかった。ポーリッシュ法が製パン性の比較試験を実施してみた。パン生地の状態は、③

良い４名、どちらも同じ評価４名、ストレート法が良い４名

はデリケートで弱々しい感触であったが、⑤は反発のパワーという結果であった。５点満点の総合評価の平均はどちらもを感じることができた。パンの容積や比容積を測定した結果、同じ 2.73 で普通評価３に達しなかった。パサパサ、ボソボソ

蛋白質含量の最も高かった⑤がボリューム（1655ml）、比容積
表３ 供試小麦のワンローフ品質採点結果

小麦粉

比容積

焼き色

形均整

皮質

すだち

色相

触感

香り

味

計

総合
評価

①
②
③
④
⑤

(30)
16
16
14
16
17

(10)
7
6.3
7
7.8
7

(5)
3.8
4
3.8
3.8
4

(5)
4
3.8
3.3
3.5
4

(10)
6.3
5.5
5.5
5.5
6.3

(5)
3.5
3.5
3
3.5
3.5

(5)
4
3.8
3
3.5
4

(15)
12
11
8
11
10

(15)
11
9
7
9
11

(100)
68
63
55
64
67

Ｄ
Ｄ
Ｅ
Ｄ
Ｄ

29

岩手県工業技術センター研究報告というコメントがあり、食感の改善が必要と思われた。

第１１号（２００４）る」「ネバリ少なくボソボソした感じ」とコメントされた。砂糖４％区で、ほぼ３点の「ふつう」の評価となった。しかし、

官能評価

14

「味がいまいち」「皮が厚い」という感想もあった。

12以上より、ナンブコムギの場合、リーンなパンであっても10
8

砂糖を４％程度は配合した方が良いと思われた。

6

さらに、天然の乳化剤である卵を２％配合してみるとパンの

4

色、味、香り、食感、総合評価のすべての項目で評価が３以2上となり、製パン性が改善された。卵はナンブコムギパンの0
比容積 焼き色 形均整 皮質

すだち 色相1 ポーリッシュ法

触感

香り

味

製パン性を改善する優れた副原料と思われた。

２ ストレート法

３−５−３ コーンスターチ添加試験（マフィン）

図１ 製法比較試験結果

ナンブコムギのパンとして当初フランスパンのような堅焼
きパンを目標としたが、食感や老化の面で課題が多かった。

３−５ 各種パン配合検討

そこで、副原料を少し増やした食事用パンについて検討する

３−５−１ モルトエキス 0.5％・砂糖１％の比較（フランこととし、マフィンを試作してみたところ、ナンブコムギのスパン）

風味を十分味わうことができ有望なパンと思われた。そこで、バゲット等のリーンなフランスパンの配合は、小麦粉、塩、はじめに、マフィンの食感改善効果を期待しコーンスターチ

モルトエキスである。もし、モルトエキスがないときはイーの添加を試みた。

ストの発酵促進剤として砂糖１％で代替できるという 。そその結果、コーンスターチを５％添加することにより、内

こで、モルトエキス 0.5％と砂糖１％で違いがあるのかどう

相はやや白くなった。しかし、味、食感、総合評価はかえっか比較してみた。その結果、パンの色、触感、香りの評価にて劣る結果となり、ほとんど製パン性改善効果は認められな差は認められなかったが、比容積、すだち、味の評価では砂かった。

糖よりもモルトエキスの方が良い結果であった。これより、

３−５−４ トレハロース置換試験（マフィン）

３）

できればモルトエキスを使用した方が良いと思われた。

トレハロースは澱粉の老化防止やケーキ類の食感をふっく

３−５−２ 砂糖、卵の配合試験（リーンなプチパン）

らさせる効果があると言われている。そこで、マフィンでそ

先のナンブコムギのフランスパンの試験で、小麦粉、塩、の効果を検討してみた。トレハロースの甘さは砂糖の 45％程

モルトエキスの配合だけでは不十分あり、改善が必要と思わ度とされているので、同程度の甘さとするため、マフィンのれた。そこで、プチパンで砂糖、卵の配合を検討してみた。

砂糖１％分をトレハロース２％で置換してみた。

その官能試験結果を図２に示した。

17 人のパネラーによる官能試験結果を図３に示した。その11 人のパネルによる５段階評価の平均値を示したものであ

結果、トレハロース置換で味、香りは良くならなかった。しる。砂糖２％区はすべての項目が３点以下であった。
「硬すぎかし、内相の色と食感、総合でわずかながらトレハロース置

5
官能試験点数

官能試験点数

5

4

3

2

4
3
2

1
色（外層） 色（内相）1 砂糖２％

味

香り

２砂糖４％

食感

1

総合

３砂糖4%+卵2%

色（
外層）色（
内相）

1 砂糖５％

図２ プチパン配合験結果

味

香り

食感

２砂糖４％ﾄﾚﾊﾛｰｽ２％

図３ トレハロース置換試験結果

30

総合ナンブコムギの特性に応じた製パン加工技術の開発換の効果が認められた。トレハロース２％の置換で食感の平マフィンで２％のトレハロース置換がわずかながら食感の均点が 3.12 から 3.29 に、総合評価は 3.18 から 3.47 となっ改善効果が認められたことから、クルミパンではさらにトレた。

ハロースの量を増やした場合の改善効果について検討するこ

なお、老化については４日後に差を感じることはできず、ととし、砂糖２％分をトレハロース４％で置換してみた。そ

老化防止効果まで認めることはできなかった。

の結果、トレハロース４％置換では、生地がべたついてしま

３−５−５ ショートニング配合量および焼き時間検討試験

い取り扱いにくくなり、パンの味、香り、食感も劣る結果と（マフィン）

なった。これより、トレハロースについては、単純に量を増

ナンブコムギのパンは吸水率が低いことも原因の一つと考やせばよいというわけではなく、使用量には注意が必要であえられるが、食感がボソボソとなりやすい。そこで、ショーる。

トニングの配合割合や焼き時間を変えることで食感を良くす

３−５−８ 配合比較試験（ベーグル）

ることはできないか検討した。

ベーグルは焼成前に生地を熱湯にくぐらせる。ナンブコム

焼き時間 15 分では焼き色の評価が 2.55 と低く、20 分焼く

ギのパンは皮が厚く硬くなりやすいが、試作の結果、この製ことで評価は 3.55 となった。良く焼けた色の方が好まれた。

法はその改善効果があることがわかった。ベーグルの配合は15 分焼いたものは食感がやわらかな点が評価されたものの、

文献３）では食パンよりもリーンな配合になっているが、ナ焼きが甘い、焼き不足というコメントもあった。一方、20 分

ンブコムギの場合それでは食感が硬くなるので、砂糖、ショ焼いたものは味や香りの評価がやや良くなったもののボソボ

ートニング、卵等副原料を若干増やしたオリジナルの配合とソ感があり、食感がやや劣った。以上より、食感や風味を考で比較試験を実施した。図４に 19 名のパネルによる官能試験

慮すると焼き時間はこの中間位が適当と思われた。

結果を示した。

次にショートニング量の違いが製パン性にどの程度影響す5
官能評価点数るかをみたところ、官能的にあまり違いはなかったが、ショートニング４％では味と総合の評価がやや良く、ショートニ
ング８％では色、香り、そしてもちもち感があることから、食感の評価が幾分良かった。以上より、ショートニングの増432

加は、わずかながら食感の改善効果があった。
1

３−５−６ イーストフード、モルトエキス添加試験（クル

色（外層）色（
内相）

ミパン）

味

1 一般配合香り食感

総合

２ オリジナル配合

ナンブコムギでクルミパンを試作してみたところ、ナンブ

図４ ベーグル配合比較試験結果

コムギの風味とクルミの風味がマッチすること、また、クル

色、味、香り、食感、総合すべての項目でオリジナル配合

ミの色で、生地が着色するため、ナンブコムギの色がカバーの評価が良かった。文献配合の総合評価の平均値は 2.84、こされるなど、ナンブコムギのパンとして有望と思われた。はれに対し、オリジナル配合は 3.74 であった。強力粉のベーグ

じめに、イーストフードとモルトエキスの添加効果を調べてルとは異なるのが、個性的なナンブコムギベーグルとして提みた。その結果、イーストフードの添加効果がほとんど認め案したい。

られなかった。これは使用したドライイーストは既にビタミ

３−５−９ 胡麻配合試験（ベーグル）

ン C が添加されているもので、このビタミン C で十分なため

南部せんべいから連想して、ナンブコムギベーグルにも胡ビタミン C フードの効果が認められなかったものと思われる。

麻が合うのではないかと考えを胡麻の配合を検討してみた。

また、モルトエキスを 0.5％添加することにより、味、香り、

その結果、焼き色については胡麻を入れない方の評価が良か

総合ともに評価が良くなった。クルミパンでもモルトエキス

ったが、味、食感については胡麻を入れた方がやや良かった。

0.5%の添加効果が認められたことから、モルトエキスはナン

総合評価の平均はどちらも 3.26 で同点であった。しかし、そブコムギパンに有用な副原料と思われた。

の標準偏差は対照が 0.65 に対し、胡麻配合の方は 0.99 とバ

３−５−７ トレハロース置換試験（クルミパン）

ラツキが大きく、胡麻の配合については好みに個人差が現れ

31

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

た。19 名のパネラーで胡麻配合を好む人が５人、逆に嫌う人が６人であった。また、胡麻配合の評価を５点とした人２名、２点とした人は５名であった。ナンブコムギべーグルへの胡麻配合は好みの分かれるところであった。
３−５‑10 モルトエキス添加試験（メロンパン）
これまでの試験で、モルトエキスの配合がナンブコムギの

図８ ベーグル

図９ メロンパン

パンの風味、食感の改善効果が認められたことから、メロン
パンでもモルトエキスの添加試験を実施し、その効果の確認４ 結を試みた。図５にメロンパンの官能試験結果を示した。

ナンブコムギは国産小麦としては比較的蛋白質含量が高い

16 名のパネルによる評価の平均値を示している。ビスケッ
官能評価点数言ことから、パンも作れる小麦である。しかし、製パン性は強5

力粉とは異なることから、それと同じような感覚で製造する

4

ことはできないし、また、パン自体も食感や老化の面で強力粉のパンと同じ感覚で扱うことは困難である。そこで、ナン3

ブコムギの特性に合わせた製パン技術の開発を試みた。
2

強力粉のミキシングでは中高速ミキシングも加えられるが、1

色（外） 色（内）

味

1 対照区

香り

食感

ナンブコムギの場合はグルテンが弱いので、低速ミキシング

総合

２ ﾓﾙﾄエキス添加区が望ましいとされていることから、その適正条件を検討した。

図５ メロンパン官能試験結果

その結果、低速で５分そして油脂添加後さらに低速２分程

ト地は同じものを使用しているので外観評価は同じである。

度が良いことがわかった。なお、パンの種類や粉によってはパン生地の評価は味、香り、食感、総合すべての項目でモル若干の調整も必要となる。また、リーンなパンに、数％の砂トエキスを添加した方の評価が幾分良かった。これより、メ糖、２％の卵を配合することにより、色、味、香り、食感のロンパンにおいても、モルトエキスの添加効果が認められた。

官能評価を高めることができた。モルトエキスの使用もパン

３−６ ナンブコムギの個性的なパンの提案の風味、食感の改善に有効であった。

ナンブコムギパンは食感等に課題があるが、製法や配合等

つづいて、これらの製造技術により、ナンブコムギの特性を工夫することで、改善効果を認めることができた。これらを活かすパンの開発に取り組み、マフィン、ベーグル、クルを検討した中から、ナンブコムギの個性を活かすパンとして、

ミパン、メロンパンの４種類を開発した。いずれもナンブコ

次の４種類のパンを提案したい（図６〜９）。

ムギの素朴な風味を味わえる個性的なパンである。ナンブコ（１）マフィン：トーストすることにより、皮がおいしくな

ムギパンの新製品開発の一助となれば幸いである。なお、食り、ナンブコムギの風味を十分味わえる。

感や老化についてはまだ改善の余地があるため、今後は新品（２）クルミパン：ナンブコムギとクルミの風味がマッチす

種ゆきちからとのブレンドについて検討していきたい。

る。クルミの配合で小麦のくすんだ色をカバーできる。

本研究は平成 15 年度県産小麦使用加工品開発事業により実施したものである。
最後に、製パン試験に協力頂いた伊藤美雪さん、そして官能試験に協力してくださった皆様に感謝致します。

文
図６ マフィン

図７ クルミパン

献１）関村照吉他１名：岩工技報,10,85（2003）（３）ベーグル：熱湯処理で、皮が厚くなるのを防げる。

２）パンの品質採点表：日本イースト工業会パン酵母試験（４）メロンパン：ビスケット地のコーティングで皮を気に法,60、102（1991）

することがない。素朴な風味が強く個性的である。

３）島津睦子：手作りパン工房

32

［研究報告］デンプン材料シート状食品の試作
関村

照吉＊、島津裕子＊＊

小麦粉とデンプンや魚介類などの粉末を組み合わせてシート状の食品を開発するため、11種類のデンプンについてビスコグラムで糊化特性を調べた。これから６種類の単独シートとバレイショデンプンと複合圧延した５種類の複合シートを製造した。これらのシートをフライした結果、単独シートでは全く膨化しないが、複合シートにすることによって著しく膨化程度が大きくなり、
必ず一方に曲がる性質のあるデンプン複合シートを作ることができた。
キーワード： シート食品、デンプン、ビスコグラフ、糊化、膨化

Paper-like Food Production from Starch
SEKIMURA Teruyoshi and SHIMAZU Hiroko
Eleven kinds of starch were examined gelatinization in viscography to develop paperlike food that combined flour, starch and sea foods powder.

Six kinds of single seats andfive compounded seats with potato starch were manufactured from those flour and starch.
As the result of these fried seats, any single seat did not puff, though the compounded seats
puffed up with tendency of bending out one side remarkably.
key words:paper-like food, starch, viscograph, gelatinization, puffing
１

緒

表１

言

シート状食品には、春巻きやライスシートなどがある。

供試デンプン類

デンプン類

水分（％）

岩手県内には冷めんや団子のようにデンプン主体の生地

バレイショデンプン

17.2

を水蒸気を吹き込みながらミキサーで練って加工する製トウモロコシデンプン

13.1

品を製造している企業がいくつかある。その技術を別な

タピオカデンプン

12.2

緑豆デンプン

12.4

白玉

11.9

用途に応用し、小麦粉とデンプンや雑穀粉を組み合わせ、それらに岩手県の特産品であるキノコ類や海草及び魚介

デンプンＡ類の粉末を加えたシート状食品を開発するため本研究に

デンプンＢ

17.6
16.8

デンプンＣ

12.6

デンプンＤ

17.2

糊化特性や、これらで試作した複合シートのゆで及びフ

デンプンＥ

11.2

ライ特性を評価し、知見が得られたので報告する。

デンプンＦ

13.9

着手した。本年度は当センターで入手したデンプン類の

２
２−１

実験方法

デンプン類及びシート状食品の水分はアルミ秤量管に試料直接採取し、135℃の通風乾燥器で2時間乾燥した。デン供試デンプン類は、県内の製粉企業を通じて表１の11

プン類はビスコグラム（ブラベンダー社製）で13.5%に特種類を入手した。また、小麦粉は日清製粉（株）の ○

水分換算した量23ｇを採取し450ccの脱イオン水を加え飛龍（灰分0.35％、粗タンパク10.8％：カタログ掲載

懸濁液とした。温度条件は30℃から96℃まで温度を毎分値）を用いた。

3℃上昇させ、その後、96℃で3分間保持し、60℃まで毎

２−２

分5℃で温度を下降させて糊化特性を測定した。

＊＊＊

デンプン類の糊化特性分析

食品技術部（現在
食品技術部

岩手県農業研究センター生産環境部）

33

岩手県工業技術センター研究報告
２−３

シート状食品の製造方法

第１１号（２００４）

品川工業所）で10分間蒸し、自然放冷後、85℃で4時間通シートにするための生地は、デンプン類と小麦粉を重風乾燥して板状糊化シートにした。

量で各50％混合し、手打ち用製めん機（さぬき麺機製）

２−４に付属しているニーダー（SN6A型）で、混合粉重量の65

シート状食品の評価法

シート状食品は、鍋で3分間ゆでた後ゆで重量を測定し、％の熱湯を加え10分間ニーディングした。その後、ポリ

なま重量の何倍に増加するかとしてゆで歩留１）を計算しエチレン袋に生地を入れ室温に30分間放置し、製めん機

た。また、中華鍋にサラダ油を入れ、150から180℃の範（大竹麺機）に付属のロールで厚さ1.5mmに圧延した。

囲でフライした。フライ品は膨化程度を評価した。

本研究は、糊化特性の違いが、シートに及ぼす知見を３

得たいことから、バレイショデンプンと糊化特性の異な
３−１るデンプン5つを選び、これらの単独生地シート6種類と実験結果及び考察
原料デンプンの糊化特性

デンプン類の内、最高粘度が比較的高いグループ6種類

バレイショデンプン生地と5つのデンプン生地を重ねて圧のビスコグラムを図１に残り5種類を図２に分けて示す。

延した複合生地シート5種類の計11種類を製造した。
それらの圧延生地は、蒸し庫（サンキューボイラー、(粘度：BU)2000

ﾊﾞﾚｲｼｮﾃﾞﾝﾌﾟﾝ
1500

ﾃﾞﾝﾌﾟﾝB
ﾃﾞﾝﾌﾟﾝA
1000

ﾃﾞﾝﾌﾟﾝE
500

ﾀﾋﾟｵｶﾃﾞﾝﾌﾟﾝ
ﾃﾞﾝﾌﾟﾝC
0
30

35

40

45

50

55

60

図１

65

70

75

80

85

90

95

96

96

91

86

81

76 71 66 61(温度：℃)

デンプン類のビスコグラム１(粘度：BU)200

緑豆ﾃﾞﾝﾌﾟﾝ100

白玉
ﾄｳﾓﾛｺｼﾃﾞﾝﾌﾟﾝ
ﾃﾞﾝﾌﾟﾝF
ﾃﾞﾝﾌﾟﾝD

0
30

35

40

45

50

55

図２

60

65

70

75

80

85

90

95

96

96

デンプン類のビスコグラム２

34

91

86

81

76

71 66 61
(温度：℃)

デンプン材料シート状食品の試作
供試したデンプン11種類は、本供試濃度ではデンプン

それぞれのシートを３分間ゆでた写真の例としてバレ

Ａ、Ｄ、白玉及び緑豆デンプンのように最高粘度のピー

イショデンプン単独シートゆでを図６に、デンプンＣ複

クがないものやデンプンＤ、Ｆ及びトウモロコシデンプ

合シートゆでを図７に示す。

ンなど最高粘度が100BUに達しないものがあった。ビスコ
グラムの結果から糊化特性２）の異なるもので図１及び２では色つきの線で示したデンプンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｆ及び緑
豆デンプンの5つを選んだ。
３−２

シート状食品の外観

板状糊化シートの例としてバレイショデンプン単独シートを図３に、デンプンＣ複合シートを図４に示す。

図６

図３

バレイショデンプン単独シートゆでバレイショデンプン単独シート

図７

デンプンＣ複合シートゆで単独と複合いずれのシートとも、特に形状の変化はな
くワンタン状にゆであがった。表２に各シートのゆで歩留を示した。ゆで歩留は生の状態のものがゆでて重量が何倍になったかの値で、単独シートの吸水力に差があれば複合シートにしてゆでたときに、形状に変化があるの
図４ではないかと考えて実施したが、本研究の組み合わせでデンプンＣ複合シート

はゆでた生地に変化があるほどの差ではなかった。

表２

各シートのゆで歩留
種

類

ゆで歩留

バレイショデンプン単独シート

1.49

デンプンＡ単独シート

1.49

デンプンＡ複合シート

1.41

デンプンＢ単独シート

1.49

デンプンＢ複合シート

1.40

デンプンＣ単独シート

1.39

図３及び４の様にほとんどのシートは長い板状の形状

デンプンＣ複合シート

1.56であったが、図５のＦ複合シートのように、生地のつな

デンプンＦ単独シート

1.53

デンプンＦ複合シート

1.58

緑豆デンプン単独シート

1.60

緑豆デンプン複合シート

1.56

図５

デンプンＦ複合シート

がりが悪く短いシートになったものは、デンプンＡ単独、
Ｃ単独、Ｆ単独シートなどであった。
３−３

シート状食品のゆで試験

35岩手県工業技術センター研究報告
３−４

シート状食品のフライ試験第１１号（２００４）

トフライのように膨化が見られるものを膨化程度3とした。

次にそれぞれのシートをサラダ油でフライした写真を更に図10のデンプンＣ複合シートフライのように完全に例としてバレイショデンプン単独シートフライを図８に、膨化したものを膨化程度5とし、2及び4はそれぞれの中間

Ｂ複合シートフライを図９にデンプンＣ複合シートフラ程度として表した。

イを図10に示す。

表３

シートのフライの膨化程度
種

図８

バレイショデンプン単独シートフライ

類

膨化程度

バレイショデンプン単独シート

1

デンプンＡ単独シート

1

デンプンＡ複合シート

2

デンプンＢ単独シート

1

デンプンＢ複合シート

3

デンプンＣ単独シート

1

デンプンＣ複合シート

5

デンプンＦ単独シート

2

デンプンＦ複合シート

3

緑豆デンプン単独シート

3

緑豆デンプン複合シート

3

膨化程度：1膨化なし､3膨化度中､5膨化度大

単独シートと複合シートを比較すると緑豆デンプンではほぼ同程度であったが、他のデンプンシートでは単独シートよりも複合シートが膨化した。特にデンプンＣシートでは単独では全く膨化しなかったが、複合シートにすることによって著しく膨化程度が大きくなった。更に
図10に示したようにバレイショデンプン側に＞印を付けてフライしたところ、必ず印の方を内側にして膨化スナ
図９ックが曲がることが解った。

デンプンＢ複合シートフライ

４

結

言

新規シート状食品を開発するため、入手した11種類のデンプンで糊化特性や、6種類の単独シートとバレイショ
デンプンと複合圧延した5種類の複合シートを製造しゆで及びフライ特性を評価した。これらのシートの中にフライした結果、単独シートでは全く膨化しないが、複合シートにすることによって著しく膨化程度が大きくなり、
必ず一方に曲がる性質のあるデンプン複合シートを見出し、新規シート状食品を開発するため基礎データが得ら
図10

れた。

デンプンＣ複合シートフライ

シートのフライの膨化程度を目視評価した結果を表３
文

に示した。

献

1) 小麦の品質評価法

シートの膨化程度は、図８のバレイショデンプン単独

官能検査によるめん適性:農林水

シートフライのように、時間を経ても膨化せず茶色に焦

産省食品総合研究所，昭和60年11月

げるだけのものを膨化程度を１とし、図９のＢ複合シー

2）澱粉科学ハンドブック,35，昭和53年3月

36

［研究報告］魚加工品の魚骨軟化技術の検討

武山＊

進一 、大澤＊純也 、遠山＊＊良

冷凍した魚を電子レンジ調理により煮魚とする魚加工品について、その魚骨を軟化させる技術の検討を行った。その結果、超高圧処理や茶煎汁浸漬による方法では、魚骨の軟化効果はわずかであった。官能試験の結果、弱いレトルト調理による前処理が有効で、懸念されたレトル
ト加熱臭については問題がなかった。
キーワード：魚骨の軟化、超高圧処理、茶煎汁、レトルト調理

Investigation of Softening Technique for Fishbone
on the Processed Foods of the Fish
TAKEYAMA Shinichi, OHSAWA Junya and TOYAMA Ryo
We investigated the technique of softening the fishbone on the processed foods whichwere cooked by microwave after the process of freezing or boiling. As the result, both of theprocess under ultrahigh pressures and the method of soaking in green tea infusions had
weak effect on softening the fishbone. In the sensory test, retort-cooking (115℃,5min.) had
effect for softening of fishbone, and had no problem about the anxious retort-smell.
k e y w o r d s ： softening of the fishbone, ultrahigh pressures, green tee infusions, retortcooking

１

緒

法ではレトルト臭が出て消費者に嫌らわれるとの理由か

言ら、超高圧処理等による方法で魚骨の軟化技術の検討を

近年「骨なし魚」が脚光を浴びている。魚が敬遠され行うこととした。

る一番の理由「骨をとるのが面倒」という消費者のニーズに応え、売り上げを伸ばしている。しかし、これには魚の骨を軟らかくする方法としては、骨を微細にする

賛否両論があり、栄養学的にはCaの摂取不足が指摘され

方法2) 、加熱調理法(高温加熱法)3)、酢漬けによる酸処理ている。また、このブームの反動が必ず起こると指摘す法が知られている3‑5) 。しかし、電子レンジ調理で煮魚とる業界関係者もおり、それを見越し「魚を骨付きでも食する魚加工品の前処理方法としては、煮魚料理としてのべ易くする方法の検討」が要望されている。

制約の都合から実際には加熱調理法に限られる。さけ・

県内沿岸地方の水産物加工会社に、電子レンジ調理用

ますの水煮缶詰3) では、殺菌工程での高温加熱により、骨の煮魚の冷凍食品を開発し、販売している企業がある。

が軟らかくなっているが、近年では缶詰やレトルト製品

この製品 は、電子レンジ調理時の加熱（このとき密閉さは、そのレトルト臭が敬遠されつつある。魚骨が加熱にれた容器内は圧力が上昇）を、魚の解凍とその加熱調理より軟化するのは、硬タンパク質が可溶性のゼラチンにに利用している。電子レンジ調理により煮魚となるのだ

なり無機質を沈着させている支持体がゆるむため3,6) 、とが、この状態で魚を骨ごと食べられるようにしたい、とされている。このことは、骨の硬タンパク質を変性し得の技術相談を受けた。但し、一般的なレトルトによる方

れば、軟化が可能となることを意味している。

1)─────────────────────────────────────────────────────
＊

食品技術部

＊＊企画情報部（現 食品技術部）

37

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

我々は、超高圧処理でのタンパク質変性7‑8) に注目し、この処理法により魚骨を軟らかく出来ないかと考えた。

プランジャーNo.21は、剪断用（ナイフ型）とされる

超高圧処理であれば、魚の外見を崩すことなく常温で処もので、市販のカッター刃（背側、厚さ0.5mm）を取り理可能であること、また他の処理法との組合せも容易で付けて使用した。
骨は、尾ビレから4cm〜6cm近辺の脊椎骨を取り出し、あることにも着目し、魚骨の軟化を検討することとした。

両側に出ている骨を切り落とし、カッター刃の背面側で２２−１切断する方法をとった。測定部位については、節の部分

実験方法

を避け関節と関節の間のくぼんだ部分にプランジャーの試料刃を当て、一尾につき5〜7箇所の測定を行った。

原料の魚は、冷凍アメリカ産イワシ（体長約20cm、重２ − ２ − ４ 茶煎汁浸漬条件
茶煎汁は、畑江ら9) の方法に従い、市販下級煎茶2%相さ約65g）を用いた。半解凍したイワシを1尾ずつ、㈱メ
イワパックス製R6(160×250mm三方袋、NY25/ドライ/レト

当量を熱水で５分間煮出し布巾で濾して調整した。茶煎

ルトCP70)フィルムに入れ、真空包装し、‑30℃で凍結保汁での浸漬は、試料のイワシあるいはそのイワシから取存した。

り出した脊椎骨を、茶煎汁約50mlと一緒に三方フィルム

今回の試験で対象とする魚加工品は、電子レンジ調理に入れてシールした。

により煮魚とするものであることから、１尾の魚をまる

２ − ２ − ５ 官能試験
下記の試験区に応じて前処理したイワシを凍結し、メごと処理する必要があった。また、超高圧処理装置の容器サイズの都合から、体長20cm程度の小ぶりの魚で試験ーカーで電子レンジ調理用魚冷凍食品（以下、魚加工品）することにした。
２−２に加工した。これを、冷凍状態 のまま容器ごと600W･5

試作および調理条件

分間の電子レンジ加熱調理し、官能試験に供した。

２ − ２ − １ レトルト処理条件
高温高圧調理殺菌試験器㈱日阪製作所製 RCS‑40RTGN(1)超高圧処理区＝700MPa30分加圧を用い、下記条件でレトルト処理した。

(3)茶煎汁添加レトルト処理区＝頭、尾、内臓を除き、(2)レトルト処理区＝120℃10分(F値=7.6)加熱

処理条件：回収式

茶煎汁50mlを添加し、120℃10分(F値=7.6)加熱

サブ方式：二段冷却=有、回転式=有、予備加熱=有
レトルト調理条件：115℃（1.5kg/cm2 ）5分加熱、官能試験は、評価項目を味、におい、魚肉についての120℃（1.8kg/cm2 ）10分,20分,30分加熱のかたさ強弱、骨についてのかたさ強弱、魚肉のかたさ

２ − ２ − ２ 超高圧処理
高圧処理装置、㈱神戸製鋼製Dr.CHEFで、超高圧処理についての好き嫌い、骨のかたさについての好き嫌い、した。20℃に設定した装置の容器（内径60mm、最大圧縮

パネラーは熟練したセンター職員10名とした。

総合評価の７項目とし、７段階(0〜6点)評価で実施した。

時 の 深 さ 200mm ） に 、 包 装 し た 試 料 を い れ 、 最 大
7000kgf/cm2 （686MPa）で30分間加圧した。加圧開始〜

３

設定圧力、また設定圧力〜加圧終了迄の時間は何れも1３−１分間に設定した。

実験結果及び考察

レトルト処理による魚骨の軟化

イワシの生魚の脊椎骨を取り出し、その物性を測定し２ − ２ − ３ 物性測定
魚骨の物性測定に関しては決められた方法はなく、用た場合のプロファールチャート（6測定箇所の重ね書き）
を図１に示す。バラツキが大きいものの、歪率50%〜80%

途に応じて様々な方法が採られている。本研究では、脊で破断点が現れるのが特徴であった。

椎骨までも食べさせることを想定したことから、脊椎骨を取り出しその切断時の物性を測定することとした。対照品として無処理の生魚の脊椎骨を測定した。その予備試験では、測定部位やプランジャー（治具）の形状により、極端に大きな応力が生じた。この様なことを踏まえ、20kg迄のロードセルを備えている、㈱山電クリープメー
ターRE‑33005を用いて、魚骨の破断強度を測定した。クリープメーターでの測定条件を、表１に示す。
表１

破断強度測定条件

ロードセル
20kgf
アンプ倍率
1倍
格納ピッチ 0.02〜0.05sec
測定歪率
99%

測定速度
0.5mm/sec
プランジャーNO.
21
接触面積
試料幅×0.5mm
サンプル厚さ
（実測値）

図１

38

生魚魚骨の破断強度測定プロファイルチャート

魚加工品の魚骨軟化技術の検討

イワシ生魚を、115℃5分間、120℃10,20,30分間のレト

３−２

ルト処理した、魚骨の物性測定結果を図２に示す。また、

超高圧処理による魚骨の軟化

３ − ２ − １ 生魚に対する効果

そのプロファイルチャートを図３に示す。なお、最大荷

イワシの生魚を超高圧処理した物性測定結果を図４に、

重は測定波形の最大荷重値、破断荷重は破断点の荷重をまたその際のプロファイルチャートを図５に示す。

示す9) 。

最大荷重に関しては、400MPa処理では対照の非加熱品よりも高くなったものの、700MPa処理では対照品とほぼ

荷重［
ｇ
ｆ
］

4000

同じであった。これに対し破断荷重は、400MPa処理では対照と変化なかったものの、700MPa処理では低くなった。

3000

700MPaの加圧処理により、生魚の脊椎骨がわずかながら2000軟化したといえる。プロファイルチャートからも、対照
品では破断点が明確に現れていたものが、700MPa処理で1000

はそのピークが低下していることが認められた。
0
対照（生魚） 115℃､5分

4000

レトルト処理した魚骨の物性測定結果
最大荷重

荷重［
ｇ
ｆ
］

図２

120℃､10分 120℃､20分 120℃､30分

破断荷重

3000
2000

5000
1000

荷重 [gf]

4000
3000

対照（生魚）

0115℃､5分対照（非加圧）2000

図４400MPa、30分加圧

700MPa、30分加圧

超高圧処理した魚骨の物性測定結果

120℃､10分

1000

最大荷重

0
0

20

40

歪率 [%]

60

80

100
4000

レトルト処理した魚骨のプロファイルチャート
対照（生魚）
120℃､20分

115℃､5分
120℃､30分

破断荷重

5000

荷重 [gf]

図３

120℃､30分

120℃､20分

120℃､10分

3000

対照400MPa30分

2000
1000

700MPa30分

魚骨の破断荷重は、レトルト処理の加熱条件を厳しく0することにより減少し、このことは実際に食べたときの020

感覚と一致するものであった。
図５

最大荷重については、115℃5分間程度の弱い加熱条件40

歪率 [%]

60

80

100

超高圧処理した魚骨のプロファイルチャート

では生魚の値よりも高値となり、さらに加熱条件を厳し

対照

400MPa30分

700MPa30分

くすると最大荷重の値は減少に転じた。これは、加熱よって一時的に破断しにくくなり、その分最大荷重が増加

３ − ２ − ２ 超高圧処理と加熱調理の併用効果したことによるものであるが、食べた際の骨の硬さとし魚加工品は、調理として電子レンジによる加熱が行わて感じとられる指標ではなかった。

れる。超高圧処理品に、この加熱調理を適用するべくプロファイルチャートでは、レトルト処理による効果

115℃5分のレトルト加熱を行った。この処理の結果を図として、破断後の荷重の落ち込みが小さくなり、破断点

６に、プロファイルチャートを図７に示す。

が不明瞭となる傾向と、最大荷重が低下する傾向が確認
荷重［
ｇ
ｆ
］

5000

出来る。
以上のことから、レトルト処理による魚骨の軟化程度
は、破断荷重の低下として捉えられ、イワシを対照とし

4000
3000
2000

た今回の試験では、概ね120℃･10分以上の加熱条件で魚1000

骨の軟化が確認された。

0
対照（非加圧）

図６

400MPa、30分加圧

超高圧処理後レトルト処理した魚骨の物性結果
最大荷重

39

700MPa、30分加圧

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）対照の生魚との比較では、最大荷重は同程度であるの

5000

荷重 [gf]

に対し、破断荷重ともろさ荷重が上昇する傾向が認めら4000れた。特に、もろさ荷重は約２倍となり茶煎汁浸漬時の3000特徴となった。
茶煎汁に浸漬した骨は物性測定の際に、目視にてある

2000

対照

400MPa30分

1000程度の割合で明確な破断が起きていることを確認してい700MPa30分

る。このような明確な破断が起きている場合のプロファ
イルチャートを図９に示した。破断後の荷重が急激に低

0
0

20

図７

40

歪率 [%]

60

80

100

下していることが読みとられ、茶煎汁が魚骨に作用して超高圧処理後レトルト処理した魚骨の脆くしていることを認めた。

プロファイルチャート
対照

400MPa30分

700MPa30分

加熱処理によって、最大荷重は３試験区ともに増加し（図４の最大荷重との比較）、加熱処理区内での比較では、対照(非加圧品)や400MPa処理に比べ、700MPa処理の最大荷重は低値となった。しかし、実際に食べた際にはその差は僅かなものであった。
プロファイルチャートからは、加熱処理により全般に破断点が不明瞭化するとともに、右肩上がりのグラフと
図９なり、歪率80%付近までは３試験区間での差が少なくなっ

茶煎汁浸漬処理した魚骨のプロファイルチャート（図１のプロファイルチャートが対照となる）

たことが認められる。
これらのことから、生魚で認められた超高圧処理の効
果も、加熱調理してしまうとその差は僅かなものとなっ脊椎骨を浸漬して効果を確認したが、魚体の場合にはた、といえる。

単に浸漬するだけでは、内部の骨に接触することすらままならない。そこで、超高圧処理との組み合わせで、試３−３

茶煎汁浸漬処理験することとした。魚骨および魚体で茶煎汁浸漬後、超10)は、煮魚の骨の軟化におよぼす茶煎汁の効果

高圧処理(700MPa30分)したものの物性測定試験結果を図を検討し、茶煎汁で魚の骨を加熱すると、茶葉中の可溶

畑江ら

１０に示す。尚、魚体での浸漬時にはなるべく浸漬液が性成分であるカテキンが魚の中骨に作用を及ぼし加熱中

魚体中の骨に接触する様に、身に切れ目を入れて浸漬しに骨を軟らかい感じにしている、と報告している。このた。

ことから、茶煎汁の効果について試験した。

4000
荷重［
ｇ
ｆ
］

はじめに、生魚から取り出した脊椎骨を、茶煎汁に２時間浸漬処理して試験した。その結果を図８に示す。なお、もろさ荷重は破断により低下した荷重(差)を示すも

3000
2000

のである。
1000
荷重［
ｇ
ｆ
］

4000
0
3000

魚骨のみ処理図１０2000

物性測定結果最大荷重

10000対照(生魚）

図８

魚体として処理

茶煎汁浸漬処理後に超高圧処理した魚骨の

破断荷重

もろさ荷重

茶煎汁浸漬後に超高圧処理すると、破断荷重はあまり

茶煎汁浸漬

変わらなかったが、最大荷重が上昇し、もろさ荷重が減

茶煎汁浸漬処理した魚骨の物性測定結果
最大荷重

破断荷重

少する傾向があった。これは、破断後の荷重の落ち込み

もろさ荷重が少なくなりその後右肩上がりに上昇する様な傾向を示

40魚加工品の魚骨軟化技術の検討したことになる。浸漬により一度脆くなった魚骨が、高４ 結言
県内企業より、自社の魚加工品（電子レンジ調理用の圧処理により、骨組織が密になったことを示し、魚骨の煮魚の冷凍食品）について骨を軟らかくし、骨ごと食べ

軟化効果は期待出来なかった。

られる様にしたいとの技術相談を受け、魚骨の軟化技術３−４を検討した。その結果、以下のことが判明した。

魚加工品の官能試験(1) レトルト処理による魚骨の軟化程度は、破断荷重

超高圧処理、レトルト処理、茶煎汁添加レトルト処理の低下として捉えられ、イワシを対象とした今回として前処理したものを、対照品（生魚）とともにメーの試験では、概ね120℃･10分以上の加熱条件で魚カーにおいて魚加工品として調整し、これを600W・5分間

骨の軟化が確認された。

の電子レンジ加熱調理後に官能試験した。その結果を図(2) イワシの魚骨は、700MPa30分間の加圧により、魚１１に示す。

骨の破断荷重はわずかに低下することが確認された。がしかし、調理加熱するとその差は僅かとな

味
6

4

総合

ったことから、超高圧処理は魚骨の軟化方法として有効とは言えなかった。

におい(3) 魚骨を茶煎汁に浸漬することで、骨が脆くなる傾2

向を確認したが、魚体では超高圧処理との併用を試みたものの、魚骨の軟化は期待出来なかった。

0

骨・硬さ(嗜好)(4) 官能試験結果から、今回対象とした魚加工品の魚

身・硬さ(強弱)

骨の軟化方法として、レトルト臭が出ない程度のレトルト処理を前処理として実施することが、有身・硬さ(嗜好)

図１１

効であるとした。

骨・硬さ(強弱)

魚加工品に調整し電子レンジ調理した場合の本研究を進めるにあたり、原料の入手と官能試験用試

官能試験結果対照品

超高圧処理料の作成に協力して頂いた、（株）東興 山下秀雄氏にレトルト処理感謝致します。

茶煎汁＋レトルト処理

７点評価法で調査。「普通」(3 点)を基準とし、高い値ほど「強い」
もしくは「好き」側評価。

文
1)

献

山下秀雄 外１名,電子レンジ用調理容器および調理方法,日特開平11‑89715(1999.4.6)

官能試験結果から、骨の硬さの強弱については、対照
2)品と超高圧処理品が同程度に硬いという評価を受けたの

渡辺尚彦,武 輪 正 彦 , 高井陸雄 ,酒 井 愿 夫:日水誌,5 1 ,2047(1985)

に対し、レトルト処理品が軟らかいと評価され、大きな3)差が認められた。骨の硬さに関する嗜好については、強太田静行:ニューフードインダストリ,2 3 ,66(1980)

弱の評価がそのまま逆転した傾向となった。レトルト処
4)

理については、試験前にはレトルト臭が問題とされると

畑江敬子,大沼葉子,島田淳子:家政誌,3 7 ,505
(1990)

いう認識でいたが、実際には、においや味に関する評価においても良い側の評価を受けており、パネラーには問5)

下坂智恵,下村道子,寺井稔:家政誌,4 9 ,873(1998)

題とされていない。また、茶煎汁添加レトルト処理品に

6)

野中順三九,橋本芳郎,高橋豊雄,須山三千三編:新版水産食品学,p.259,恒星社厚生閣(1976)

ついては、茶煎汁が魚骨を軟化させる効果とともに生臭7)さを抑える働きがある4) とのことから試験区としたが、今

林力丸編:食品への高圧利用,p.133,さんえい出版(1989)

回の試験結果からは茶煎汁の添加効果は見いだせなかっ8)た。

林力丸編:加圧食品−研究と開発−,p.69,さんえい出版(1990)

以上の官能試験結果を受けて、魚加工品においては、
9)

前処理としてレトルト臭が出ない程度にレトルト処理を(株)山電「クリープメーター用自動解析装置ソフ
トウェア 破断強度解析Ver.2.0」取扱説明書施すことにより、魚骨の軟化が可能であるとした。

10) 畑江敬子,佐藤辰江,吉松藤子:家政誌,3 1 ,88(1980)

41

［研究報告］ヒエ味噌の製造試験
畑山

誠 、櫻井
＊

廣

＊

本研究の目的は、ヒエ麹の製造方法の確立とヒエ味噌の風味に合う発酵香を持つ耐塩性酵母を見つけることである。そのヒエ麹は米麹とほぼ同じ条件で製麹出来ることが判った。また、そのヒエ麹の酵素力価は米麹のそれと比較して高く、味噌製造に十分な力価であった。ヒエ味噌用耐
塩性酵母として当所保存の優良株の中からRM13とRM14を選んだ。これらの酵母を用いてヒエ味噌製造試験を行ったところ、RM14酵母を使った味噌が高く評価された。
キーワード：ヒエ、味噌、製麹、耐塩性酵母

Manufacturing Tests of Barnyard Millet Miso
HATAKEYAMA Makoto and SAKURAI Hiroshi
Thepurposeofthisstudyistheestablishmentofbarnyardmillet Koji -makingandthesearchof
salt tolerant yeast thathasaflavormatched better with the taste of barnyard millet miso. Itturned
out that we were able to make barnyard millet-koji like rice-koji in nearly equal conditions. The
enzyme potencyofbarnyardmillet-koji is higher thanthatofrice-koji .Sothat,theenzymepotencyis
sufficient to manufature miso. The salt tolerant yeasts RM13 and RM14 for barnyard millet miso
were selected out from the good yeasts of our in-house stock. In manufacturing tests of barnyard
milletmiso usingtwoselected yeasts, themiso using salt tolerant yeastRM14wasevaluated highly.
key words ： barnyard m i l l e t, miso, Koji - m a k i n g , s a l t t o l e r a nt yeast
１

緒

言

２

岩手県は全国屈指の雑穀の産地である。近年雑穀は健

２−１

実験方法
原料

康食品として注目され、雑穀ブームを起こしている。こ大豆は新潟県産エンレイ、ヒエは東北農業研究センタのような状況の中で、二戸地域は雑穀を使った特産品のー産二子持ちと黒ヒエ（精白粒）、ヒエの対照として市開発に熱心であり、そのひとつにヒエ味噌がある。

販の飯米（備蓄米）を原料として使用した。

昭和 10 年代にヒエを米の代替え原料とした製麹試験、醸造用微生物と添加酵母の選択およびきき味

味噌用の主発酵酵母（Z.rouxii）は当所保存の 17 株と醤油や味噌の醸造試験が行われたことが小原によって報告されている２−２

全国の種麹屋から求めた市販の５株の併せて 22 株を用

1 ) ２）。その後、ヒエ味噌に関する文献は見られず、ヒエ味噌の製造も行われていなかったが、先のいた。種麹は日本醸造工業製丸福特製米味噌菌を用いた。

理由により現代に復活し、少量ではあるが製造販売もさ

酵母選択のためにきき味液を以下のように調製した。

れている。このヒエ味噌は昔ながらの製造法で造られて蒸煮大豆をフードプロセッサーで粉砕したものに、原穀

おり、蔵内に自然発生する蔵付き酵母に発酵を任せていで等量のヒエ麹と４倍量の水を加え、食塩を 12%濃度

るため、味噌らしい香りには乏しい。そこで品質の向上になるように溶解した。これを１週間 50 ℃下に置き分と安定化を図るためヒエ麹の製麹法を確立するとともに解させた後、ガラスフィルターでろ過し、ろ液を得た。

ヒエ味噌の風味に合う酵母の探索を行い、その結果をもこれに主発酵酵母を植菌し、 30 ℃で３週間静置培養しとに味噌の製造試験を行った。

た後、酵母を遠心分離し、きき味液とした。

＊

醸造技術部

42

岩手県工業技術センター研究報告
きき味では、筆者が 22 株の酵母から香味に特徴ある第１１号（２００ 4）

２−５味噌の製造試験10 株を選び、この 10 株を当所職員４名で５株に絞り、味噌は麹歩合 10 割とし、ヒエ麹味噌、混合麹味噌

この５株から JAS きき味検査員４名と実需者２名で味（ヒエ麹６：米麹４）、対照として米麹味噌の３種類を

噌仕込み用の２株を選んだ。また味噌のきき味は JAS仕込んだ。ヒエは二子持を使った。仕込み目標は、食塩

きき味検査員３名と実需者３名で行った。

分 11.5 ％、対水食塩濃度 21 ％とした。

官能評価では順位点を付け、その平均値を官能評価点

仕込みは普通の米味噌仕込み法で行った。酵母は初発とした。点数の少ない方が好ましいものである。なお、濃度が物料１ｇ当たり 10 ６個台となるように添加し、28差を付けられない場合は同点の評価を許した。また味噌℃で３ヶ月発酵させた。

の官能評価では米味噌には評価点を付けなかった。

２−６

２−３

原料処理

麹、味噌の分析

基準味噌分析法 ４）に従い、食塩分、水分、対水食塩濃大豆は水洗い後、１晩浸漬１時間水切りし、池田機械

度、還元糖、アルコール、ｐＨ、色度、ホルモール窒素、

工業製加圧蒸煮缶（型式 60）を用い、達温 121 ℃で 12

滴定酸度、色の分析を行った。麹の酵素力価はキッコー

分間蒸煮後、減圧冷却し味噌原料とした。ヒエおよび米マンの酵素力価分析キットで分析した。

は水洗い後、１晩浸漬１時間水切りし、蒸米調製用コシキ

全窒素の分析は、ｹﾙﾃｯｸｵｰﾄｻﾝﾌﾟﾗｰｼｽﾃﾑ（ tecator 社製）

で２時間蒸し、荒息を抜いて製麹原料とした。

で、有機酸とアミノ酸は味噌浸出液を調製し、それぞれ

３）

２−４

製麹

HP ３ Ｄ キ ャ ピ ラ リ ー 電 気 泳 動 シ ス テ ム （ HEWLETT

種麹は、メーカー指定の基準使用量の２倍量を計り取PACKARD 社製）と日本電子のアミノ酸アナライザー

り、種麹に対して５倍量のこうじむぎ（ 20Mesh のフル

JLC-300 で測定した。

イで篩下したもの）に倍散した。これを蒸したヒエおよび米に３回に分けて振り混ぜた。

３

種麹を振った原料をガーゼを引いた深型ピシャットに均一に広げ、恒温恒湿機（TABAI

３−１

PR-2G）に引き込み、実験結果及び考察
主発酵酵母の選抜本試験で用いた主発酵酵母は 22 株あり、ヒエ味噌向３日麹として製麹した。製麹の流れを図１に示した。引

きと思われる酵母を段階を経て選抜したが、本報告ではき込みから１番手入れまではピシャットをビニール袋に

最終選抜に残った５株についてのみ記す。

入れ密閉し、原料水分が逃げないようにした。１番手入きき味の結果、RM14 が１番官能評価点が高かった

れ以降はビニール袋の口を開け、恒温恒湿機の湿度コン（表２）。１位評価の審査員が５名おり、突出した評価

トロール下に置き、製麹を行った。

であった。この酵母は果実様の香気を持つのが特徴である。なお味噌醸造試験には異なった特徴を持つ２株の酵

１番手入れ

２番手入れ

３番手入れ

出

麹

母を使いたいと考えていた。次点は RM13 と MS53 が同混合原料／ピシャット ０ｈｒ．
恒温恒湿機設定 ３２℃、６０％ＲＨ
３６℃まで１℃昇温/１時間↓
２２〜２３ｈｒｓ．
恒温恒湿機設定 ３８℃、９５％ＲＨ
４０℃まで１℃昇温/１時間
その後３８℃まで１℃降温/２時間↓
２９〜３０ｈｒｓ．
恒温恒湿機設定 ３８℃、８５％ＲＨ↓
３５〜３６ｈｒｓ．
恒温恒湿機設定 ３７℃、８０％ＲＨ↓
４７〜４８ｈｒｓ．
麹（３日麹）
図１製

点であった。MS53 は香り高いも醤油様との評価である
一方、RM13 はやわらかな甘い香りとの評価で、１位評
価の審査員もいた。そこで製造試験には RM14 とは異なった香りの RM13 を用いることにした。

45

二子持ち
黒ヒエ
米 （対 照 ）40

品 温 （℃ ）

引き込み

35

30

麹

25
12:00

18:00

0:00

図２

43

6:00

12:00
時間

18:00

ヒエの製麹品温経過

0:00

6:00

ヒエ味噌の製造試験
表１

麹の分析値
麹

表２

きき味液の評価

ヒエ麹
二子持

ヒエ麹
黒ヒエ

米麹
飯米

酵母

Ａ

審査員順位点Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ

Ｆ

官 能
評価点

コ

メ

ン

ト

水分(%)

21.7

18.5

20.9

RM13

４

１

３

５

２

５

３.３

まろやかな香り、 塩角

αｱﾐﾗｰｾﾞ

1984

1997

1507

RM14

１

５

１

１

１

１

１.７

果実様香気、澄んだ味

G ｱﾐﾗｰｾﾞ

264

253

185

MS30

５

３

５

２

４

３

３.８

アルコール香、塩慣れ

酸性 CAP

7054

7092

4992

MS53

２

４

３

４

５

２

３.３

醤油様香気、塩角

DS
(%)

Alc
(%)

Ｙ

色
ｘ

ｙ

7.8
11.6
12.3
10.4
11.4
12.9

1.3
1.4
1.8
0.8
1.1
0.9

16.1
15.4
11.2
15.8
12.6
9.5

0.42
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43

0.38
0.39
0.38
0.39
0.39
0.37

＊酵素力価の単位はU/g麹、値は全て乾物換算値である。
表３

味噌中の一般成分

仕込区分
酵母
麹

水分
(%)

食塩
(%)

S/W
(% )

TN
(% )

FN
(% )

Acid
(ml)

pH

ヒエ
混合
米
ヒエ
混合
米

44.7
43.1
42.4
43.9
43.9
41.8

11.3
11.9
10.9
11.8
11.3
11.0

20.2
21.6
20.5
21.2
20.5
20.7

2.28
2.14
2.07
2.23
2.15
2.03

0.40
0.37
0.32
0.39
0.36
0.35

19.2
19.6
20.5
19.7
20.7
22.2

5.1
5.1
5.0
5.1
5.1
5.0

RM13

RM14

S/W：対水食塩濃度、TN：全窒素、FN：ﾎﾙﾓｰﾙ窒素、Acid：滴定酸度、DS：還元糖、Alc：ｱﾙｺｰﾙ表４
酵母

味噌中の遊離アミノ酸含量

RM13

RM14

表５
酵母

麹

Asp

Thr

Ser

Glu

Gly

Ala

Val

Met

Ile

Leu

Tyr

Phe

His

Lys

Arg

ヒエ
混合
米
ヒエ
混合
米

782
770
741
802
846
846

301
263
210
286
269
223

520
461
392
501
486
425

977
941
825
992
941
878

386
352
320
382
375
345

607
574
506
589
600
549

467
419
349
444
430
365

75
60
45
65
55
44

503
447
377
452
448
398

771
638
545
668
653
564

344
234
204
255
246
200

367
329
258
350
326
269

80
68
47
80
72
53

599
528
415
562
506
405

668
579
485
619
542
467

味噌中の有機酸含量
麹

ヒエ
混合
米
ヒエ
RM14
混合
米
仙台味噌５）
RM13

３−２(μmol/ml)(mg/100g)

ﾘﾝｺﾞ酸

ｸｴﾝ散

ｺﾊｸ酸

酢酸

乳酸

16
16
11
16
11
11
19

342
321
328
352
331
334
257

25
27
39
23
20
32
15

35
34
35
39
25
33
40

ND
ND
ND
ND
ND
ND
31

ヒエ麹の製麹Asp：アスパラギン酸
Ser：セリン
Gly：グリシン
Val：バリン
Ile：イソロイシン
Tyr：チロシン
His：ヒスチジン
Arg：アルギニン

３−３

麹の製麹品温経過を図２に、酵素力価を表１に示した。
恒温恒湿機を同条件とし製麹すると、ヒエ麹の酵素力価

Thr：スレオニン
Glu：グルタミン酸
Ala：アラニン
Met：メチオニン
Leu：ロイシン
Phe：フェニルアラニン
Lys：リジン

味噌の分析値味噌中の一般成分を表３に、遊離アミノ酸含量を表４に、有機酸含量を表５に示した。

は米麹のそれと比較して高くなった。ヒエは粒が小さく

表３よりヒエ麹の割合が高い味噌ほど、全窒素、ホル米と比較して表面積が大きく、菌糸が廻り易いものと思

モール窒素が高くなり、逆に色は薄く、滴定酸度、還元

われる。作業上注意しなければならないことは、ヒエは糖は低くなる事が判った。ヒエは米に比べて精白粒で約粒が小さいため原料処理での欠減が多くなる点である。

６割タンパク質が高い６）。そのため味噌の窒素成分が高44

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００ 4）

くなっているものと考えられる。逆に米に比べてでんぷ

かった。ヒエ麹味噌は、ヒエの繊維分が高く、酵素分解

んがやや少なく、繊維分が８倍近くもある。そのためが進まないため口に含んだときにパサツキ感があり、こ

酵素力価は高いにも関わらず、米麹の味噌ほど酵素分解

れが滑らかさ不足あるいは熟成不足と受け取られ、混合が進まず、滴定酸度や還元糖が低いものと思われる。

麹味噌より評価が低かったものと思われる。

６）

酵母 RM14 を使用した味噌は RM13 の味噌より、酸度が少し高く、アルコールが低く、色が濃くなる傾向に４あった。ホルモール窒素に大差がないため熟成度に大き結言

本研究は、ヒエ麹の製麹法を確立すること、ヒエ味噌

な違いはないものと思われるが、色の違いが大きいための風味を高める酵母を探索することを目的とした。

RM14 を使用した味噌の方が熟成が進んでいる印象を与ヒエの製麹は米麹とほぼ同条件で行うことが可能で、える。

またその酵素力価は米麹より高かった。酵母による発酵

表４よりヒエ麹の割合が高い味噌ほど、アスパラギンを行わせたきき味液を調製し官能評価に供した結果、当酸以外の遊離アミノ酸が多く、旨味成分の溶出量が多い

所保存の酵母の内から RM13 と RM14 をヒエ味噌用と事が判った。また表５よりヒエ麹の割合が高い味噌ほど、して選択した。これらを味噌の製造試験に使用した。味

リンゴ酸、クエン酸が高く、コハク酸が低い傾向である

噌は 28 ℃で３ヶ月発酵させた。

ことが判った。酢酸には特に傾向は見られず、また乳酸味噌を分析した結果、ヒエ麹の割合が高い味噌ほど、は検出されなかった。これは乳酸菌を添加しなかったた

全窒素、ホルモール窒素が高くなり、逆に色は薄く、滴めと考えられる。一般的な味噌の実生産では味噌熟成中

定酸度、還元糖は低くなる事が判った。これらのことかに乳酸菌が増殖して乳酸を生成するため、表５の仙台味

らヒエ味噌は旨味が多く、甘みが少なく、熟成がゆっく

噌の例ように本試験の味噌とは有機酸含量のバランスは

り進む味噌と言える。

異なったものとなることが予想される。
３−４

味噌の官能評価の結果、RM14 酵母使用した混合麹味

味噌の官能評価

噌の評価が一番高かった。この酵母をヒエ味噌用酵母と味噌の官能評価を表６に示した。

し共同研究企業に頒布することとした。

総合的には RM14 酵母を使用した味噌の方が評価が高く、ヒエ麹味噌と混合麹味噌では後者の方が評価が高文

献1) 小原哲二郎：醸造學雑誌,17,523(1939)
表６

味噌の官能評価

酵母

麹

RM
13
RM
14

ヒエ
混合
米
ヒエ
混合
米

2) 小原哲二郎：醸造學雑誌,18,341(1940)

官 能
評価点

コメント

３.０
２.３
−−−
２.４
１ .７
−−−

ｱﾙｺｰﾙ香 甘香 塩角 ﾊﾟｻﾂｷ感
ｱﾙｺｰﾙ香 甘香 やや塩角
ｱﾙｺｰﾙ香 米味噌香 なめらか
香りやさしい ヒエの味
香りやさしい 調和感
あわい香 米味噌香 なめらか

3) 西谷尚道監修：第四回改訂国税庁所定分析法注解,167(1993)
4) 全国味噌技術会編：基準味噌分析法（全国味噌技術会）(1998)
5) 日本醸造協会編：醸造物の成分,441 (1998)
6) 香川芳子監修：五訂食品成分表（女子栄養大学出版部）(2003)45

[研究報告]優良清酒酵母の開発
高橋

亨*、小浜

恵子 **、山口佑子**、櫻井廣*当センターに保存されている「協会701号」の突然変異酵母204株について、諸性質を調べ、特徴ある酵母の選抜を試みた。試験管培養、醸造試験を重ねた結果、リンゴ酸、酢酸イソアミルの生産性が高い「Y104」株が有望であると考えられた。しかし、実用化にはアルコール耐性、低温発酵性の面で課題が残った。
キーワード：清酒酵母、Y104、協会701号

Selection of Good Sake Yeast
TAKAHASHI Tohru, KOHAMA Keiko, YAMAGUCHI Yuko and SAKURAI Hiroshi
We attemptedtoselectthecharacteristicsake yeast fromthe204mutantsof Kyoukai
no.701 stored in Iwate Industrial Research Institute. As a result of tube culture and sakebrewing, it appeared promising that the strain of Y104 produced more malic acid andisoamyl acetate than the Kyoukai no.701. However, we require further studies of Y104 fortolerancetoalcoholandlowtemperature.
key words : sake y e a s t , Y 1 0 4 , K y o u k a i n o . 7 0 1
１

緒

手県産「ぎんおとめ」（精米歩合 60%）を用い、初添言

岩手県にはオリジナル酵母として「岩手吟醸 2 号」、は水麹とし、踊りを 1 日とり、留添に蒸米の 2 段仕込み

「YK-45」、「 YK-71」があり、主に吟醸酒用酵母としとした。総米 1kg 仕込みは、発酵温度を 15 ℃とし、もて利用されている。しかし、近年の嗜好の変化や商品のろみ日数 20 〜 21 日で遠心して上槽した。総米 7kg 仕

多様化から、商品設計にあった香気性あるいは酸味の多込みは、初添、踊りの温度を 15 ℃、留温度を 10 ℃、少等の特徴を有する清酒酵母の開発が望まれている。

最高温度を 13 ℃とし、日本酒度± 0 を目標に上槽した。

当センターではこれまで「協会 701 号」の突然変異

なお、両仕込みとも、「協会 701 号」で同様に仕込み、処理による酵母育種を行ってきたが 1 , 2 ) 、それらの変異対照とした。

株の中には、その性質を十分に把握していない酵母が存

２−３

成分分析

在している。今研究ではこれら酵母の特徴を把握し、酒培養液、製成酒の成分は国税庁所定分析法３）に基づい造現場で使用できる酵母を選抜する事を目的とした。

て分析した。有機酸組成は Agilent Technologies 社製キャ ピ ラ リ ー 電 気 泳 動 で 、 香 気 成 分 は HEWLETT

２２−１

PACKARD 社 製 ヘ ッ ド ス ペ ー ス ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ

実験方法

HP5890A でそれぞれ分析した。

供試酵母

当センターに保管されている、「協会 701 号」の突

また、官能評価は当センター醸造技術部員で行った。

然変異株 204 株を試験に供した。
２−２

培養および醸造試験

３

変異酵母 204 株は、麹エキス（Brix10）で、 15 ℃、

３−１

10 〜 12 日間静置培養した。培養液を遠心分離して酵母結果を表１に示した。

として「協会 701 号」も同様に試験し、高香気成分、「協会 701 号」に比べ変異酵母は酸度、アミノ酸度、多酸、低酸性の株を醸造試験に供した。

コハク酸、酢酸、乳酸、酢酸エチル、ノルマルプロピル

醸造試験は総米 1kg、総米 7kg で行った。原料米は岩
醸造技術部

＊＊

食品技術部

試験管培養

変異酵母 204 株の試験管培養液の成分分析を行った

菌体を取り除いた上澄について成分分析を行った。対照＊

実験結果及び考察

アルコールが高い傾向が見られた。また、酢酸イソアミ

46岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

ルは平均値が対照より低かった。分析で検出されなかった株が多数存在したことによるが、生産性の高い株も多３−２く、対照の 5 倍生産する株も見受けられた。

総米1kg醸造試験

総米 1kg 醸造試験結果を表２に示した。酸度、酢酸

これらの株の中から純米酒用酵母として酸の生産性のイソアミルは全区分で対照より高くなった。当初の目標

低い 3 株、低アルコール酒用として酸の生産性の高い 3の一つである酸度が低い純米酒用酵母は今回醸造試験し

株、香りに特徴を持つものとして酢酸イソアミルの生産

た 9 株の中に含まれていなかった。試験管培養で低酸性性の高い 3 株を選抜し、総米 1kg の醸造試験に供した。

のグループでも酸度が対照より多くなった原因の一つとして、試験管培養時は対照に比べ発酵が鈍く、酸があま

表１

変異酵母204株の諸性質り生産されない時点で分析に供されたためと考えられた。

平均

最大

最小

また、酢酸イソアミルは、どの区分でも総じて高くなり、濁度（ O.D.660）

100.3

113.0

75.1

今回醸造試験を行った 9 株は香りに特徴がある酵母だっ

酸度（ml）

119.5

208.5

49.6

た。官能評価は、醸造技術部員 5 名が各区分で最も良いアミノ酸度（ml）

112.7

194.6

54.1

ものを選び、人数の多い順に○、△、×とした。それぞ

リンゴ酸（ ppm）

106.9

323.1

22.6

れ の 区 分 で 評 価 の 高 か っ た 「 E58」 、 「 Y104」、

クエン酸（ ppm）

101.1

244.3

34.6

「Y115」の 3 株について 7kg 醸造試験を行った。

コハク酸（ ppm）

137.4

356.1

35.7

３−３

ピルビン酸（ppm）

97.7

454.4

−

総米 7kg 醸造試験結果を表３に示した。

酢酸（ppm）

131.5

549.0

17.7

「Y104」は、もろみ日数 29 日目で日本酒度が目標に

乳酸（ppm）

121.4

393.4

16.3

近い-1 になったが、その後発酵が停滞しもろみ日数 33

アセトアルデヒド（ppm）

94.9

249.7

23.3

日目に日本酒度 -1 で上槽した。また、「Y115」はもろ酢酸エチル（ppm）

110.9

345.8

30.3

み日数 43 日目と日数はかかったものの日本酒度+1 ま

ノルマルプロピルアルコール 118.6

303.6

18.5

で発酵し上槽する事ができた。一方、「協会 701 号」(ppm)

総米7kg醸造試験と「E58」の 2 株はもろみ日数 45 日を過ぎても日本酒

イソブチルアルコール(ppm)

90.0

214.9

26.3

度-3 までしかきれず、もろみ日数 47 日、48 日でそれぞ

酢酸イソアミル（ppm）

88.4

502.0

−

れ上槽した。

イソアミルアルコール(ppm)

72.1

143.9

15.7

対照を含めもろみ後半に発酵が停滞し、もろみ日数がカプロン酸エチル（ppm）

91.4

206.1

−

長くなり、1kg の醸造試験で見られた酸度、酢酸イソア

対照の「協会 701 号」を 100 とした相対値表示

ミルの生成が多いという酵母の特徴がうまく現れなかっ−：測定できずた。その中でも「 Y104」は、酸度は対照並であるが、
表２

1kg醸造試験の製成酒成分

区分

菌株

日本酒度

対照

K701

−９

18.1

2.0

1.9

5.1

E58

−７

18.3

3.3

2.5

11.4

○

E79

−１５

16.6

3.6

2.2

11.2

×

E80

−１２

17.5

3.5

2.3

14.5

△

Y72

＋ ２.５

18.7

3.3

2.0

7.1

△

Y104

＋８

19.0

3.2

1.7

16.1

○

Y123

＋８

18.6

3.5

2.1

5.3

×

E175

＋７

18.6

3.1

2.1

12.1

△

U17

＋５

18.8

3.3

2.2

11.9

×

Y115

＋９

19.1

3.5

1.7

13.8

○

低酸性

高酸性

香気成分

アルコール 酸度

アミノ酸度

47

酢酸イソアミル

官能評価

優良清酒酵母の開発
リンゴ酸は約 1.5 倍、酢酸イソアミルは約 2.2 倍と特徴

４

結

言

当センターに凍結保存されていた「協会 701 号」のある酵母であり、実用化に有望な酵母であると考えられ突然変異酵母 204 株から、純米酒用低酸性酵母、低アた。
「Y104」も含め、今回醸造試験を行った 3 株は、もルコール酒用高酸性酵母、香りの特徴ある酢酸イソアミ

ろみ末期での発酵性に問題があると考えられることから、実用化のためには今後、低温やアルコール濃度の耐性に

ル高生産酵母の取得を試みた。
試験管培養試験の結果、変異酵母は種々の特徴を有す

ついて、さらに検討、育種していく必要がある。

酵母が、多数含まれていることが確認できた。
9 株で行った 1kg 醸造試験の結果、選抜した酵母は酸

表３7kg醸造試験結果

度、酢酸イソアミルが高い酵母であった。

K701

E58

Y104

Y115

さらに選抜した 3 株で行った 7kg 醸造試験では、酵

もろみ日数（日）

47

48

33

43

母の特徴がはっきりと認められる製成酒が得られなかっ

日本酒度

−３

−３

−１

＋１

たが、「Y104」が実用化に向けて有望な株として得ら

アルコール（％）

17.2

16.8

16.5

16.9

れた。

酸度（ml）

3.8

3.4

3.8

3.9

アミノ酸度（ml）

2.8

3.0

2.2

2.7

リンゴ酸（ppm）

656

711

990

958

クエン酸（ppm）

153

141

143

143

コハク酸（ppm）

973

792

934

168

酢 酸 イ ソ ア ミ ル

0.8

0.7

1.8

0.9

イソアミルアルコール 190.4

185.1

163.9

163.8

今後、低温発酵性やアルコール耐性を検討することによりオリジナル酵母の実用化を目指す。

文1) 小浜恵子，伊藤良仁，米倉裕一，山本
2) 高橋

亨，桜井

廣：岩手工技セ研報，9, 162(2002)（ppm）3) 注解編集委員会編：第４回改正
0.4

0.3

0.6

忠, 櫻井

廣，大澤純也：日醸協会誌, 8, 575 (2003)（ppm）

カプロン酸エチル

献

0.4

注解，日本醸造協会(1993)

（ppm）

48

国税庁所定分析法

[研究報告]赤いリンゴ「メイポール」ワインの発酵改善
米倉

裕一＊、櫻井 廣＊

果肉の赤いリンゴ「メイポール」のワイン醸造を行った。このワインは、きれいな赤色色素と爽やかな酸味に特徴があり、新しい商品として有望であったが、発酵の緩慢に問題があった。
その原因を検討した結果、窒素源不足であることが判り、アンモニアを 0.1%程度添加することで解決できた。
キーワード：リンゴ、メイポール、ワイン醸造

Improvement of the Fermenting Condition
for Red Apple Wine Made from “Maypole”
YONEKURA Yuichi and SAKURAI Hiroshi
This is a test of the brewing of the red apple named “Maypole”. This wine has a clear
red color and a fresh sour taste, so that is promising as a new product. But this wine
was too slow fermentation. The cause is that this apple is poor in nitrogen. And thisjuice is quickly fermented with about 0.1% ammonium added.
key words: apple, Maypole, wine brewing.
１

緒

言

リンゴを乾いた布で拭き、ハンマークラッシャー（親メイポールは、遺伝的に赤い色素を持ち、花、果実、

和工業（株）製、Type No.1 ）で破砕後、亜硫酸濃度が枝等の各器官が赤い。また、樹が直立性でほとんど分

50ppm になるようメタ重亜硫酸カリウムを添加し油圧圧搾機（池田機械工業（株）製、M-60）にて最高圧 30

枝しないカラムナータイプと呼ばれ、場所を取らない特徴的な形をしていることから 、観賞用やリンゴの授粉樹として注目されている。本県でもふじの授粉樹

Kgf/cm 2 で搾汁した。この搾汁液に、100ppm ペクチナーゼ（（株）ナガセ製）および 30ppm ゼラチン（野洲化として取り入れ始めている。果実は小さく酸味が強いた

学工業（株）製）を添加し、冷蔵庫で一晩放置後、カーめ生食には適さないが、赤色のリンゴワインとして期待

トリッジフィルター（（株）ユアサコーポレーション製、でき、また、新しい商品として県内ワイン業界も注目し

YP-90B）で濾過し、清澄果汁とした。
２―３ 果汁、ワインの一般分析ているため、企業に先駆け試験醸造を行うこととした。
た緩慢な発酵に着目し、その解決法を検討した。また、

比重、エキス分、アルコール、pH、直接還元糖、総酸、色度の分析は国税庁所定分析法に準じて行った。直接還他のリンゴとの混合果汁について醸造し色調についても

元糖はブドウ糖、総酸はリンゴ酸として換算した。

検討した。

２―４

本報では、メイポールの予備醸造を行い、課題であっ予備醸造試験

メイポールが、ワイン原料として適しているかどうか
２
２―１

実験方法
原料果実

予備試験を行った。原料は、2002 年(独)果樹研究所産果
実より調整した果汁を 8L 用いた。121℃で 15 分間殺菌

原料果実は、2002 年と 2003 年の独立行政法人農業・したリンゴ果汁に酵母 Saccharomyces cerevisiae W-3

生物系特定産業技術研究機構果樹研究所リンゴ研究部おを接種し、25℃で 3 日間静置培養して調製した酒母を仕込量の 5% 加え、品温 18℃で発酵を行った。補糖は、よび 2003 年の岩手県農業研究センターで収穫されたものを各試験毎にそれぞれ用いた。
２―２
*

果汁の調整

Brix.11 °以下となったところで、初期糖度が Brix.23°になるよう結晶ブドウ糖を加えた。発酵終了後、亜硫酸

醸造技術部

49

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

濃度が 50ppm になるようメタ重亜硫酸カリウムを添加

カー職員、県試験場及び県関係者等 18 人で 2004 年 1 月

し、数日後おり引きした。

23 日に行った。

２―５

緩慢発酵の原因究明試験

２−５−１ 栄養源等添加試験

３

予備試験で発酵が緩慢であったので、その原因解明の３―１

ため、炭酸カルシウムで pH

実験結果
果汁成分

3.5 まで除酸した「pH 処理区」、アンモニアで pH3.5 に調製し除酸と窒素源添加比較すると、果樹研究所の 2002 年産と 2003 年産のものした「アンモニア添加区」、1%リン酸 1 アンモニウムをでは、比重、糖、酸の値はほとんど変わりなかったのに添加し窒素とリン酸の 2 つの栄養源を加えた「リンアン対し、農業研究センター産のものは、比重、糖、酸とも添加区」および、酵母を規定量の 10 倍添加した「酵母低い傾向であった。一方、色調は、2002 年果樹研究所の果汁 A530 が 0.969 と赤色が濃く、ついで、2003 年果樹

10 倍添加区」と栄養源や多量に酵母を添加しない「無添加区」の 5 試験区を設定し、それぞれの影響を比較検討

果汁の分析結果を表１に示す。メイポール果汁成分を研究所の A530 が 0.538 とうすかった。農業研究センターの A530 は 0.058 とさらにうすくピンク色であった。

した。
原料は県農業研究センター産のものを用い、果汁 1L

また、酸と糖が高く黄色みを帯びているふじやつがるに糖度(Brix.)が 22〜23°になるよう結晶ブドウ糖で補糖後、それぞれの栄養源と乾燥酵母 EC-1118（ラルマンを混合した果汁は、pH 、糖が高くなり、色調はオレンジ色を呈した。

社製）を 0.4g/L 添加し、品温 15℃で発酵を行った。発３―２

酵終了後、亜硫酸濃度が 50ppm になるようメタ重亜硫

予備醸造試験

発酵は、糖類の減少を示す Brix. の切れが 0.5 °/day と酸カリウムを添加し、遠心分離にており引きした。

緩慢で問題であった。補糖を行う Brix.11 °以下に達し

２―５−２ アンモニア添加試験

たのは 21 日目であった。補糖後も発酵は緩慢であった

検討するため、0〜1%の範囲で添加量を変え試験した。

ため、まだ糖が多く残っているが、Brix.13°以下となった 43 日目で発酵を終了した（図１）。そのため製成酒は

発酵は、果汁 500ml を用い前述の栄養源等添加試験に準（表２）、アルコール 5.7%、還元糖 7.5%となり、アルコ

じた。

ール度数は低く、糖が多いワインとなった。総酸は、原アンモニアが発酵に有効であったので、その添加量を２―６

料果汁よりリンゴ酸で 0.3%程度低くなった。赤色を示す

醸造試験

原料は 2003 年(独)果樹研究所産のものを用い、メイ
ポール単独、およびメイポール：ふじとメイポール：つA530 は、0.589 と原果汁より 0.4 ほど下りうすくなったが、長い発酵により澱が下がりクリアな赤色となった。
17

ル単独には、アンモニアを 0.1%添加したが、混合果汁に16は添加しなかった。仕込量は 5L とし、Brix.23°まで補15糖した果汁に 1g/L の乾燥酵母 EC-1118 を添加後発酵し

14

Brix.

がるをそれぞれ 3:7 混合し醸造試験を行った。メイポーた。その後の操作は、2‑5‑1 の栄養源等添加試験に準じ
た。

13
12

２―８

官能試験

11

試験醸造ワインの官能評価は、色調 2 点、香り 3 点、

10

味 5 点の 10 点満点として評価した。また、添加試験の010

評価は無添加区との違いについてコメントしてもらった。
パネラーは岩手県ワイン研究会に出席した県ワインメー

図１

表１ 果汁成分糖度
還元糖(Brix°)
(%)

30

40

予備試験の発酵経過

(%)

A420
(x5)

A530
(x5)

2.83

1.61

0.590

0.969

10.7

2.86

1.60

0.338

0.538

4.8

8.0

2.93

1.17

0.105

0.058

1.056

7.1

13.2

3.22

0.69

0.076

0.079

1.053

8.0

14.0

3.29

0.68

0.131

0.135

歩留
(%)

比重

70.2

1.044

5.3

10.7

71.7

1.043

5.8

72.3

1.036

メイポール‑ふじ−メイポール-つがる−2002年果樹試験場産
メイポール
2003年果樹試験場産
メイポール
県農業研究センター産
メイポール

20
日 数

50

pH

総酸

赤いリンゴ「メイポール」の試験醸造
表２

ワインの一般成分
還元糖
ｴｷｽ分
(%)

pH

総酸
(%)

A420
(x5)

A530
(x5)

7.5

2.99

1.29

0.499

0.589

10.9

6.0

2.97

1.51

0.060

0.115

1.030

10.5

6.3

3.32

0.80

0.041

0.026

1.039

12.5

8.4

3.37

0.72

0.043

0.041

ｱﾙｺｰﾙ
(%)

比重

5.7

1.036

11.7

7.4

1.031

メイポール-ふじ7.0

メイポール-つがる

6.0

試験区
予備醸造
メイポール
醸造試験
メイポール

３―３
24
無添加

Brix

酵母の発酵経過を図２に示す。炭酸カルシウムを添加

酵母10倍添加ｱﾝﾓﾆｱ添加区20

緩慢発酵の原因究明試験

３―３−１ 栄養源等添加試験
した「pH 処理区」では、「無添加区」と変わらず 29 日

pH処理区

で Brix.13.1 と発酵期間の短縮にはならなかった。これ

ﾘﾝｱﾝ添加区

16に対し、「アンモニア添加区」、「リンアン添加区」では、発酵力が旺盛となり 10 日で Brix.8 °台とほぼ糖を消費12し、「酵母 10 倍添加区」でも、18 日で Brix.9.2 °となり、発酵期間が短縮し効果的であった。
３―３−２ アンモニア添加試験

8
1

8

図２

15
日数

22

29

アンモニアの添加量の違いによる発酵経過を図３に示す。添加量 0.001%区では無添加のものとほとんど変わ

栄養源等添加試験の発酵経過

らない経過であった。また、0.01%区は、3 日目頃まで
は Brix.の減少が大きかったが、その後は無添加のもの

24と似た経過をとった。これに対し、0.1 〜1%添加区では糖の減少が大きく 10 日で Brix.が 10°以下となり効果

20

があった。

Brix.

３―４

醸造試験

メイポールおよびふじ、つがるを混合した果汁の発酵

16

12

無添加
0.001%添加
0.01%添加経過を図４に示す。なお、発酵終了は 2002 年醸造試験

0.1%添加1%添加

ンモニアと常法の 2.5 倍量の酵母添加により旺盛な発酵に合わせ Brix.13°以下とした。メイポールは、0.1%アを示し、6 日目で発酵を終了した。ふじ、つがると混合

8
1

図３

3

5

7
日数

9

11

13

果汁は、アンモニアを添加しなかったが 2.5 倍量の酵母の添加により、17 日で発酵が終了した。

アンモニアの添加量による発酵経過の比較

製成酒は（表２）、アルコール 6〜8%、還元糖が 6〜9%と 2002 年同様低アルコールで糖が多く残った。ワインの赤色は、原料果汁よりさらに薄くなり、他の果汁を24混合したワインはオレンジ色を呈していた。
ﾒｲﾎﾟｰﾙ３―５

ﾒｲﾎﾟｰﾙ-ふじ

20

無添加区と栄養源等添加区との官能評価の違いについﾒｲﾎﾟｰﾙ-つがる

Brix.

官能試験

て表３に示す。製成酒の糖度が無添加区と他の 3 試験区
16では差があったためか、添加区は全体的に辛口や苦みとの評価が多かった。特に、リンアン添加区は、酸強、異12

味、えぐみ、雑味など本来の味とは異なる風味があるとの評価であった。酵母 10 倍区では、香味に酵母臭あり8との意見があった。アンモニア添加区は、比較的無難と
1

6

11
日数

図４

16

の評価であった。
次に、同様に 0.1%および 1%のアンモニアを添加した醸造試験の発酵経過51岩手県工業技術センター研究報告
表３

無添加区と栄養源等添加区の官能評価比較

アンモニア添加区
リ ン ア ン 添 加区
酵母 10 倍区第１１号（２００４）

従って、アンモニアを添加した果汁で酒母を作り、酵母

短評
無難。酸抑。辛口。特徴なし。酸強。やや苦み。
香無。酸強。青臭。苦み。異味。えぐみ。
味不良。雑味。
酵母臭。酸抑。酵母臭。味幅無。辛口。
苦み。香難。

の増殖と活性を促したところで、その酒母を添加する方法が良いと考えられる。今回の試験では、アンモニア
0.1%程度が妥当な量であったが、少量のアンモニアの添加にしても苦みや渋みを感じる人がいるので出来るだけ添加を控えたい。桜井らは 1)2)3) 、ブルーベリーワインの発酵停滞の改善策として窒素源の添加が有効で、アンモワインと無添加区ワインの官能評価を比較した（表４）。

ニアより硫酸アンモニウムが官能評価の評点が良かった

アンモニア添加したいずれの区でも、「ボディが無い」、としている。また、その添加量は 0.03〜0.04%としてい「苦み」、「渋み」、「えぐみ」などの悪い評価と「無難」、る。今回は、硫酸アンモニウムについて検討してない。

「さわやか」、「バランス良好」などの良い評価に分かれ

また、添加量についても 0.01%と 0.1%の間の検討してなた。

く、今後これらについてさらに検討が必要である。また、
表４

無添加区とアンモニア添加の官能評価比較

施肥が果実の窒素蓄積にどのように影響するのか興味深

短評
酸味さわやか。無難。バランス良好。
ボディ無。苦み。えぐみ。渋味。雑味。
無難。バランス良好。酸と味程良い。
ボディ無。苦み。渋味。味もたつく。

いところである。この点についても今後検討していきた

0.1%添加区
1%添加区

い。
また、メイポールの色素の有効利用や酸を和らげる観点から他のリンゴとの混合果汁の醸造も試みたが、メイ
ポールのイメージとは異なるオレンジ色のワインとなっまた、2002 年と 2003 年に醸造したワインの官能評価を表５に示す。2002 年と 2003 年のメイポールを比較すた。2003 年は天候が不順で、夏場の日照不足や低温が続
き 4) 、果汁の赤色が薄く、それがワインの色に影響した

ると、色は 2003 年の評価が高かったが、香りや味ではものと思われる。さらに、合わせる果汁色が黄色を呈し

2002 年の方が良かった。特に 2003 年メイポールは、えぐみを指摘する傾向にあった。ふじやつがるを混合したていたことも原因と思われることから、透明な果汁を選

ワインは、甘みが強すぎる、ワインの色がオレンジでメ色素の蓄積が異なったことから、これらの関係について

イポールらしくないとする指摘が多かった。

検討する必要性がある。

表５

香

味

総合

予備醸造
ﾒｲﾎﾟｰﾙ

1.6

1.8

2.7

6.1

短
評
ｼﾞｬﾑ様、無難、くすむ

醸造試験
ﾒｲﾎﾟｰﾙ

1.9

1.6

2.1

5.6

酸強、えぐみ、色きれい

ﾒｲﾎﾟｰﾙ
- ふじ

1.1

1.6

2.5

5.2

甘強、色不良5.5

甘強、香良、色不良４５醸造試験したワインの官能評価
色ﾒｲﾎﾟｰﾙ- つがる

ぶことも必要と思われる。また、場所や年度により赤色

1.1

1.9

2.5

結

言

果肉の赤いリンゴ「メイポール」の発酵遅延の原因究明の結果、窒素源の不足であることがわかり、0.1%程度のアンモニアを添加することで著しく改善することがわかった。しかし、添加により「苦み」などが感じられる
ので、他の窒素源の利用や施肥による果実の窒素蓄積の影響について検討する必要性が示唆された。また、他のリンゴとメイポール果汁を混合する場合は、ワインの色がオレンジ色などに変化しメイポールのイメージを損な考う恐れがあるので、合わせるリンゴ果汁の色が透明に近察

いものを選ぶことが必要であることが解った。

メイポールの発酵が遅い原因は、アンモニア、リン酸

今後、県内企業とともに、このメイポールワインの商

アンモニウムの添加により改善されることから、果汁の品化を進めていく予定である。

窒素不足であることが分かった。さらに、酵母を多量に今回、この試験に当たりサンプルを提供していただい

添加した場合でも窒素源添加ほどではないが発酵が改善

た、独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構果された。また、栄養源や酵母を多量に添加しない無添加

樹研究所リンゴ研究部および岩手県農業研究センターの区でも非常にゆっくりではあるが、確実に発酵は進んで方々に感謝いたします。

いた。これらのことから、メイポール果汁の窒素不足により、酵母は増殖がほとんど出来ないため、酵母の絶対文数が足りず発酵が遅延すると考えられた。添加する窒素

献1）大久保,桜井,中山 ,野里,大森：岩醸食試,2 1 ,61(1987)
2）桜井,大久保,斉藤 ,大森：岩醸食試 ,22 ,110 (1988)

源としては、リン酸アンモニウムではリン酸のえぐみが生じるため、アンモニアの方が官能的に評価が高く適し

3）高橋,桜井,斉藤 ,大森：岩醸食試 ,23 , 72 (1989)
4）日本気象協会盛岡支部：岩手県気象月報 (2003)ていた。また、酵母の多量添加は、効果は認められるものの製造現場では、コストの面から難しいと考えられる。

52

[技術報告]岩手県産大豆の豆腐加工適性 ＊山口佑子 、武山＊＊関村

照吉

進一 、笹島

正彦

＊＊

、遠山

＊＊＊＊

良

＊＊＊

、

＊＊

県産大豆の品種別の加工適性について検討するために、奨励品種候補を含む８品種の豆乳の性質、凝固特性などを調べ、併せて充填豆腐を製造し官能評価を行った。その結果、１品種をのぞく全ての品種で充分な強度を持つ充填豆腐が製造可能であることが示され、各品種の豆腐加工特性が明らかになった。
キーワード：大豆、豆腐、加工適性

Properties of Soybeans Grown in Iwate Prefecture
for Processing Tofu
YAMAGUCHI Yuko, TAKEYAMA Shinichi, SASAJIMA Masahiko,
SEKIMURA Teruyoshi and TOYAMA Ryo
To clarify the processing properties of 8 cultivars of soybeans grown in Iwate prefecture
for tofu, general composition of soybean seeds and some properties including gelation ofsoybean milk were investigated. ７ cultivars of soybeans were suitable for processing
juten-tofu. Furthermore, all cultivars were characterized by aptitude for processing tofu.
key words : soybean, tofu, processing
１ 緒は、８品種の豆腐加工適性について検討した。

言

近年、消費者の食に対する関心（安全、安心、健康）が益々増大しており、「大豆」は最も注目されている作

２ 実験方法物の一つとなっている。さらに、最近の豆乳ブームなど

２－１ 原材料も後押しし、国産大豆の需要は年々高まっている。

岩手県農業研究センター（北上市）で収穫された平成

一方、供給に関しては水田転換畑の増大に伴い、国内

１４年度産の白大豆計８品種（表１）を各試験に供した。

生産量は増加傾向にあるが、生産・集荷ロットが小さい

スズカリ、ナンブシロメは県の奨励品種であり、東北１

ことによる品質のばらつきが指摘されている。さらに実４９号、東山１９８号は育成中の系統である。

需者からは、現行品種よりも加工適性に優れ、特徴のあ

２－２ 成分分析る品種が望まれている。

水分、祖蛋白質、粗脂肪、粗灰分及び全糖は、（財）

このような背景の中、本県においても「売れる大豆作

日本穀物検定協会に委託した。

り」を目指して、現行品種の品質向上と共に、加工適性

２－３ 吸水試験に優れた奨励品種の選抜を進めており、その一環として
前報

１）

吸水率及び溶出固形分量を示す浸漬液のBrix濃度は、
既報２）の方法に基づいて算出した。

では、奨励品種候補４品種について、播種期及び施肥条件別の加工適性について調査し、報告した。今回＊

岩手県産大豆の加工特性＊＊

食品開発部（現在

食品技術部）＊＊＊

食品開発部（現在

企画情報部）＊＊＊＊食品開発部（現在第６報

農業研究センター）53岩手 県工業技術 センター研 究報告

質に影響するとされる２％４）を越えるものはなかった。

表１ 供試大豆
系統名

第 １１号（２ ００４）

適期・奨励品種採用地・育成地

充填豆腐製造に重要とされる豆乳の濃度、ｐＨ及び色調を表４に示した。一般に企業において豆腐を製造する

①

スズカリ

中晩生

岩手県奨励品種②

ナンブシロメ

中晩生

岩手県奨励品種

場合、豆乳濃度は最も重要な基準となっているが、前報

③

ユキホマレ

早生

北海道奨励品種

２）

④

おおすず

中晩生

青森県奨励品種

た、ｐＨと色調についてはすべての品種でほとんど差が

⑤

リュウホウ

中晩生

秋田県奨励品種

無かった。

⑥

エンレイ

晩生

新潟県ほか奨励品種⑦

東北１４９号

中晩生

東北農研育成品種⑧

東山１９８号

中晩生

長野中信農試育成品種

同様大豆の粗蛋白質量とは相関していなかった。ま

表３

供試大豆の
供試大豆の吸水性
吸水率

浸漬水

系統

（乾物％）

（Ｂｒｉｘ％）

①

250

0.1

②

254

0.1

③

259

0.1

④

248

0.1

⑤

249

0.2

⑥

252

0.1

豆腐を食べ慣れている研究員５名で評価して、一致した

⑦

250

0.1

官能的特徴を採用した。物性は凝固した円筒状の豆腐を

⑧

249

0.1

２－４ 豆乳の豆乳の調製及び調製及び分析
豆乳の調製及び得られた豆乳の濃度、ｐＨ及び色調測
定は、既報

２）

の方法に基づいて行った。

２－５ 豆腐加工（
豆腐加工（凝固）凝固）試験及び試験及び官能評価
適正凝固剤濃度範囲は、既報

２）の方法に基づいて測定、算出した。
官能評価は充填豆腐を既報

２）の方法に基づいて作成し、皿に出し、自重による変形の度合を観察した。
表４
３ 実験結果及び実験結果及び考察

系統

３－１ 大豆の大豆の成分分析

豆乳分析
濃度(Ｂｒｉｘ％）

ａ，

ｂ ）

6.58

84.29,- 2.93,+10.31

12.5

6.53

83.91,- 3.33,+12.13

③

13.2

6.43

84.63,- 3.03,+12.52

④

13.6

6.54

83.80,- 3.41,+12.71

⑤

12.7

6.67

82.12,- 3.26,+12.30

⑥

13.1

6.61

81.97,- 2.48,+12.68

⑦

12.6

6.64

83.88,- 2.41,+11.48

⑧

13.2

6.64

81.13,- 2.33,+12.84①

12.6

較してユキホマレは粗蛋白質が低く、粗脂肪が高い値で②あった。特に蛋白質は例年よりも明らかに低く、これは気候条件の影響を受けたものと思われる。他の品種はどの成分も標準的な値３）であり、突出したものはなかった。

表２ 大豆一般成分分析

色調
（ Ｌ，

供試大豆の成分分析結果を表２に示した。他品種と比

系統

ｐＨ

水分

粗蛋白質

粗脂肪

粗灰分

全糖

(%)

(乾物%)

(乾物%)

(乾物%)

(乾物%)

①

14.4

38.3

20.0

5.26

23.8

３－３ 凝固特性

②

14.5

37.1

20.0

5.50

26.5

凝固剤（塩化マグネシウム）の適正な濃度の範囲が広

③

14.5

35.8

23.3

5.26

24.1

く、極端に低濃度または高濃度でない適正濃度範囲（約

④

14.2

41.0

19.9

5.24

23.7

１０ｍＭ前後）を持つ大豆が豆腐加工適性が高いと判断

⑤

13.5

39.0

19.1

5.20

27.1

した。各品種の適正凝固剤濃度範囲を表５に示した。

⑥

14.8

41.7

18.0

4.93

24.6

この中ではリュウホウが最も適正濃度範囲も広く、充填

⑦

14.7

41.1

18.9

5.28

24.6

豆腐を製造する場合に好適であった。他の品種も平均的

⑧

13.8

41.0

18.6

4.99

23.7

な範囲であった。
官能評価のために調製した充填豆腐の物性（表５）は、３－２ 大豆の大豆の吸水性及び吸水性及び豆乳の豆乳の性質

豆乳濃度が高いため、適正凝固剤濃度測定試験結果と一

豆腐加工の第一段階である吸水過程に関わる吸水率お致しないが、これは豆乳が低濃度の場合に凝固しにくい

よび浸漬水のBrix濃度を表３に示した。吸水率はほとんことを示している。

ど差がなかった。浸漬水濃度はいずれも低く、豆腐の品

54岩手県産大 豆の豆腐加 工適性
表５ 凝固特性系統

適正凝固剤濃度表６ 充填豆腐官能評価
a)

物性

b)

系統 甘み･コクa)（ｍＭ）

渋・エグ味b)

色調

表現系

①

＋＋

－

淡黄

中間

①

7.0～12.0

＋＋

②

＋＋＋

－

淡黄

甘・コク

②

8.0～12.0

＋

③

＋＋＋

－

淡黄

甘・コク

③

7.5～12.0

＋

④

＋

－

淡黄

さっぱり

④

8.0～12.0

＋

⑤

＋＋

－

淡黄

中間

⑤

7.0～13.5

＋＋

⑥

＋

＋

淡黄

さっぱり

⑥

7.0～12.0

＋＋

⑦

＋

－

淡黄

さっぱり

⑦

8.0～12.0

－

⑧

＋

－

淡黄

さっぱり

⑧

8.0～11.5＋a) ＋：甘み・コクが弱い。

＋＋：中位。

b) －：渋味・エグ味がほとんどない。

a) Brix10.0の豆乳を用いた試験管凝固試験において未凝固豆＋＋＋：強い。

＋：弱い。

乳あるいは凝縮水「ゆ」が５％以下の状態を与える塩化マグネ

４ 結

シウムの濃度範囲。

言平成１４年度県産大豆８品種について栽培条件別の大b) 大豆100g及び水500mlで調製した豆乳（それぞれBrixは異なる）及び塩化マグネシウム（最終濃度10mM）を用いて、100ml
容ビーカー中で凝固させた充填豆腐を評価。
－：自重により崩壊する。＋：自重により崩壊しないが、大き豆の成分分析、豆乳の分析及び凝固試験などを行った結果、東北１４９号を除いた７品種に充填豆腐の加工適性があることが示された。

く変形する。＋＋：ほとんど変形しない。

平成１４年県産大豆は、夏の長雨や収穫期の降雪の影
響により、収量や等級比率が前年度を大幅に下回った。

３－４ 充填豆腐官能評価

今回の試験でも、一般成分についてはユキホマレを除い

官能評価を表６に示した。豆腐の呈味における重要なて例年並みであるが、充填豆腐の物性にはその影響が見項目として「甘み・コク」と「渋・エグ味」の２点で評られた。

価し、「さっぱり」、「中間」、「甘・コク」の３つの奨励品種は、天候に恵まれない年でも加工適性に影響

表現系で示した。今回は「スズカリ」を標準として相対が少ない、安定した品種が望ましい。そのため、単年度的に評価した。

では判断せず、数年間の試験を経て決定されている。来ナンブシロメとユキホマレは、甘みとコクが強く、エ年度以降も奨励品種候補の加工適性を評価していく予定

グ味が弱い「甘・コク」系の呈味であった。おおすず、であり、より良い品種が選抜されることを期待している。

エンレイ、東北１４９号および東山１９８号は、甘みやコクが弱い「あっさり」系、リュウホウは甘みやエグ味

本研究を実施するにあたり、大豆原材料及び関連資料

がスズカリと同程度の「中間」系の呈味であった。エン等を提供していただきました岩手県農業研究センター園

レイは、他品種よりもやや渋みが強く感じられたが、芸畑作部専門研究員門間剛氏に感謝いたします。

「特徴のある味」と評価するパネラーもいた。
物性がやや弱く、自重で変形したものは４サンプルで文

どれも加工に影響が出るほどではなかったが、東北１４1)９号は自重で崩壊したため豆腐製造には向かないと判断

献

山口佑子、平野高広、岸敦、小浜恵子、山本忠、
大澤純也：岩手県工業技術センター研究報告，10，した。また、今回試験したサンプルは、例年に比較して115-11

物性が弱かった。

2)

今回、パネラーには甘みやコクが強い豆腐が好まれる

9（2003）

伊藤良仁、山本忠、岸敦、小浜恵子、大澤純也：
岩手県工業技術センター研究報告，6，149-152（1

傾向が見られたが、物性の弱いものも多い。プラントレ999）

ベルで製造した場合、豆腐の物性を重視する傾向にある

3)

ため、目的に合わせて品種を選択することや、ブレンド

平春枝：日本食品科学工学会誌, 39(1), 122-133(1992)の工夫も必要である。

4)

大村芳正、武知博憲、島本富明：徳島県食品加工試験場研究報告，34, 33-39 (1987)

55

［
技術報告］

生分解性プラスチックの適正使用のための分解菌データベース作成に関する研究山本 忠*
生分解性プラスチックの土壌中での分解性を的確に予測するために岩手･秋田･宮城の土壌を対象に、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチラート、ポリカプロラクトンの分解菌の定量を行った。各地点の土壌中には、全国の他地域と同等の生分解性プラスチック分解微生物が存在することがわかった。その結果、生分解性プラスチックの分解が遅れる原因は、微生物が少ないためでないことが分かった。
キーワード：生分解性プラスチック、分解菌、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチラート、ポリカプロラクトン

Development on Distribution Map of Degrading Microorganisms
for Suitable Application of Biodegradable Plastic
YAMAMOTO Tadashi
The fixed quantity of bacteria of polylactic acid, poly hydroxy butyrate, poly caprolactone was done forthe soil in Iwate and Akita and Miyagi in order to accurately estimate the degradability in the soil of
biodegradable plastic. It was proven that equivalent biodegradable plastic degrading microorganism in thesoil in the each point with another national region existed. As the result, it was proven that the reason ofretarding the decomposition of the biodegradable plastic was not being accumulated there small.

key words

１緒

biodegradable plastic, degrading microorganisms, poly actic acid, poly hydoroxybutyrate,
caprolactone

言を平成１４年から本格採用している実績がある。また、岩手県

生分解性プラスチック研究会事務局長の大島一史によれば農業研究センターでは、農業資材としての適性試験を実施し生分解性プラスチックの定義 1）は、使用中は従来のプラスチックと同じ機能を保ち、使用後は自然界の土の中や水中に存在

成１４年度から１６年度にかけて、独立行政法人産業技術総合

化合物に分解され、最終的に水や二酸化炭素などの無機物研究所に委託研究として「
生分解性プラスチックの適正使用のに分解される高分子素材と説明されている。 現在、各種の生ための分解菌データベース作成」事業を進めている。当センタ

分解性プラスチックが開発されており、日本国内でも平成１５年

ーも平成１４年度からこの研究に参加しており、今回は、１５年度

度には２万トン以上生産されている２）。しかし、環境中での分解に行ったポリ乳酸、ポリヒドロキシブチラート、ポリカプロラクトンに関与する微生物についてはデータがほとんどなく、その挙動

分解菌の定量結果を報告する。

は体系化されていない。
本県では生分解性プラスチックの袋による家庭生ごみ収集

２ 実験方法のモデル事業を平成１０年に当センターも参加して行い、地域

２−１ 分析用土壌の採取への普及の問題点が検討されている３）。 その際に、生分解性試験に用いた土壌採取地点は、高分子分科会(高分子系公

プラスチックの袋で収集した生ごみの堆肥化の過程と一般細設試グループ)が、１９９９年から２００１年にかけて生分解性プ菌や脂質分解菌等の関係を調べ、ポリバケツで生ごみを収集する従来法と差が見られないことを報告４）している。その経験を踏まえ、金ヶ崎町では生ごみ収集に生分解性プラスチックの袋

食品技術部、現在て、参考事項として農家に情報を提供５）している。
生分解性プラスチック使用の増加を受けて、環境省は、平する微生物の働きによって、環境に悪影響を与えない低分子

＊

poly

ラスチックの埋設試験を行った地点とした。この研究には当センターでも参加しており、岩手県の土壌採取地は、引き続き岩手県農業研究センター（岩手県北上市）の圃場とした。この研

企画情報部

56

岩手県工業技術センター研究報告

究事業の土壌採取マニュアル ８）にしたがって、表面から 5

第１１号（２００４）

３結〜10ｃｍの土壌を採取し、直ちに微生物培養試験に用いた。

果

岩手･秋田･宮城の土壌を対象に、生分解性プラスチック分

同様に、宮城県工業技術センターの敷地内で、秋田県大潟

解菌の定量を行った。培養後,３日目,７日目,１４日目で、培地村の畑地で各県の担当者が採取し、低温で送付した土壌を微にハローを形成したものを分解菌として計測した。当センター

生物分析試料とした。対照とした土壌は、同様にして送付されで分担した培養７日目での土壌1ｇ中の分解菌の数(CFU)と、た独立行政法人産業技術総合研究所関西センター（大阪府

培養７日目の全微生物数、さらに全微生物に対する生分解性池田市）の敷地内土壌を用いた。
２−２ 試料の調製・前処理

プラスチック分解菌の出現割合をまとめて表1に示した。

試料の調製・前処理は、この研究事業の土壌採取マニュ
４考アルにしたがって行った。他の機関から受け取った試料の察

１９９９年から２００１年にかけて全国の公設試験場のメンバ処理までの保存は冷蔵庫（４℃）で行った。袋中で撹拌して均−などからなる産業技術連携推進会議物質工学部会高分子一にした後、乾熱滅菌したアルミホイル上、1mm目のステンレ

表1 生分解性プラスチック分解菌の検出数(培養１
週間後）（
微生物数 ｃｆ
ｕ個×103／g 土壌）（
分解菌出現率 ％）

関連製品名

記号

成分

岩手（
畑地）
秋田（
畑地）
宮城（
敷地内）
全国平均 (畑地）測定時期 分解菌 全微生 分解菌 分解菌 全微生 分解菌 分解菌 全微生 分解菌 分解菌 全微生 分解菌物

バイオポールPHB

ポリヒドロキシブチラート

セルグリーン PCLポリ
カプロラクト
ン

平成１
5
年秋
平成１
5
年秋

ポリヒドロキシブチラート 平成１
5
／バリ
レート
年春
平成１
5
乳酸（
分子量１
万）
PLLA10000 ポリ
年春
平成１
5
乳酸（
分子量２
千）
PLLA2000 ポリ
年春

バイオポールPHB/V
ラクティ
ラクティ

出現率

物

出現率

物

出現率

物

出現率

273

320

85

705

2567

27

171

1307

13

169

875

19

133

320

42

867

2567

34

267

1307

20

126

875

14

940

9150

10

40

4940

1

40

1070

4

90

2300

4

3

4300

0

2

285

1

2

400

1

1

3433

0

27

4300

1

14

285

5

5

400

1

25

3433

1

スふるいを用い、落ち葉・小石・植物の根を除き使用した。

分科会による生分解性プラスチックの物性の変化を中心とした

土壌１０gをフィルターつきストマカー袋に入れ、滅菌した生理全国土壌分解試験(フィールドテスト)が行われた。 その研究

食塩水９０m?を加え、よく懸濁し、超音波処理３分後、最上層を成果６）として、岩手の水田での生分解性プラスチックの埋め込培養試験に用いた。

み２０週後の分解率は、バイオポール（
モンサント社の製品、ポ２−３ 分解菌検出用培地

リヒドロキシブチラートが構成成分）では10％と、水田の全国８

分解菌の一次分離用の培地としては、本事業の実験マニュア

ヶ所の平均値19％に比べ低い結果となっている。また、セルグ

９）ル により平板培地を作成した。ポリヒドロキシブチラート・バリレ

リーン（ダイセル化学工業株式会社の製品、ポリカプロラクトン

ート分解菌培地ではｍパウダー状樹脂を添加して、オートクレ

が構成成分）は、岩手の水田での分解率が 0％、水田の全国ーブ後平板培地にして使用した。ポリヒドロキシブチラート分解

８ヶ所の平均 2.1％とやはり岩手での分解率が低い結果が得菌培地では、パウダー状樹脂（アルドリッチ社製：
分子量不明）られている。この結果から、水田は、数ヶ月間の湛水期間があを添加して、オートクレーブ後平板培地にして使用した。ポリカ

り嫌気状態のとなるため、好気的な条件が続く畑地へは、そのプロラクトン分解菌培地では、 別途ポリカプロラクトン（和光純

まま適用できないが、全国の他の地区に比べ、岩手の土に埋薬：分子量４万）
乳化液を調整し、同様に行った。ポリ乳酸分解

設した生分解性プラスチック分解速度が遅い理由は、分解微菌培地でも、 別途ポリ乳酸（
分子量1万、あるいは分子量２千）

生物が少ないのか温度が低いためなのか明らかにしたかっ乳化液を調整し、同様に行った。

た。

２−４ 土壌水分分析

平成１５年度は、岩手･秋田･宮城の土壌を対象に、ポリ乳酸、

土壌試料から約１0ｇを秤量したアルミ缶に精秤して、１０５℃

ポリヒドロキシブチラート、ポリカプロラクトンの分解菌の定量をの送風乾燥機で２時間乾燥し、水分を計算した。

行った。当センターで測定した各地点の土壌中には、全国の他の地域と同等の生分解性プラスチック分解微生物が存在1０）
することがわかった。また、中山らにより測定された各地の土壌57生分解性プラスチックの適正使用のための分解菌データベース作成に関する研究

抽出液で生分解性プラスチック分解活性の指標の一つとなる

文

献

BODを同一条件で測定した結果でも岩手県の土壌は他の地

1） 株式会社エヌ・ティー・エス編集企画部編：生分解域と同等以上であった。また、平成１４年度に行った岩手・秋

性プラスチックの高機能化とその応用：株式会社エ田・宮城県下の土壌の一般土壌微生物を細菌、糸状菌、放線

ヌ・ティー・エス,p119(2003)

菌に分類して定量した結果、および、ポリ乳酸（
ラクティ）
とポリブ

2） 大島一史：工業材料，49（10）、p18((2001)

チィレンスクシネートアジペート（
ビオノーレ）について分解菌を

3） 岩手県水沢地方振興局保健福祉部：地域発／リサイ

測定した結果でも他の地区と同じレベルの微生物数が観測でき

クル推進事業報告書（2000）

７）た ことと一致した。

4） 山本忠、小向隆志、山本まき子：第 11 回廃棄物学会

温度の影響については、高分子分科会にフィールドテストの研究発表会講演論文集 295‑297 (2000)

まとめの中で、１５〜18℃に最適温度がある素材と温度に影響

5） 岩手県農業研究センター試験研究成果：生分解性プ

11）

されない素材群がある としている。また、夏と冬では分解速

ラスチックマルチの特性と選択の目安（2001）

度に大きな差があるとしている。

6） 産業技術連携推進会議物質工学部会高分子分科会

その報告と今回の分解菌の数が同等に存在するという結果

編：生分解性プラスチック共通試験報告書（2003）

を踏まえて、岩手など東北で埋設済みの生分解性試料の分解

中山敦好、
川崎典起、
山野尚子、
常盤 豊、
7） 相羽誠一、が他の地区に比べ遅く、生分解性プラスチックの残存率が高土井明夫、平栗洋一：生分解性プラスチックの適正

い原因を明らかにするためには、微生物の活動状況を温度帯使用のための分解菌データベース作成に関する研究

別で調べる必要があると考えている。

事業報告書（2004）

本研究は、「
生分解性プラスチックの適正使用のための分解

8） 中山敦好：土壌採取マニュアル（2002）

菌データベース作成」
事業の一部として行った。 実施に当たり、

9） 中山敦好：実験マニュアル 2003（2003）

実施機関の責任者として御指導いただいた独立行政法人産業

10）中山敦好：生分解性プラスチックの適正使用のため

技術総合研究所主任研究員中山敦好氏に感謝いたします。なの分解菌データベース作成事業平成１５年度秋季

お、土壌採取にあたりお世話いただきました岩手県農業研究セ検討会資料（2003）

ンター環境保全研究室長築地邦晃氏、並びにそれぞれの地区

11）産業技術連携推進会議物質工学部会高分子分科会で土壌採取いただいた秋田県工業技術センター鎌田 悟氏、編：生分解性プラスチック共通試験報告書, p79（2

宮城県産業技術総合センター佐藤勳征氏に感謝いたします。

003）

58

［
技術報告］

堆肥の高窒素化のための微生物分離方法の開発
山本 忠*
堆肥の有効利用を進めるためには、肥料に窒素成分を保持する技術を検討した。堆肥を分解する際に菌体内あるいは体外に窒素を保持する微生物を検索することとして、分別方法を検討した。たんぱく質染色方法とソフトアガー重層法を組み合わせることで、簡単な高窒素生産菌の分別方法開発の可能性が見出せた。
キーワード ：
微生物、堆肥、たんぱく質

Development of the Microorganism Separation Method for a
Raise in the Nitrogen of Compost
YAMAMOTO Tadashi
In order to advance effective use of a compost , the technology of holding a nitrogen ingredient was
examined. When disassembling a compost, the judgment method was examined as searching the microbe
which holds nitrogen to the microorganism inside of the body or the outside of the body. By combining theprotein dyeing method and a soft agar multistory method, the possibility of the judgment method
development of an easy high nitrogen production microorganisms was able to be found out.
key words : microorganism,

１ 緒

compost, protein

言ことが出来れば、他の認定肥料との混合が可能となる。そ岩手の農業の方向は、土づくりによる有機農産物・減農薬の結果、肥料製造現場で成分が補完できるので肥料として

１）で差別化を図ろうとしている。そのために、牛糞の堆肥利用しやすいこととなる。

の高窒素化が出来れば有益である。有機農産物の有機表示

また、堆肥を減容化すると、その保管容積が削減できるのには化学肥料ではなく、有機肥料の使用が前提である。まで保管費用の点で有利となる。また、農地への散布作業のた、減農薬農産物と表示するためには、慣行法の１/２の使負荷が軽減されるため、農家での利用の促進につながる。

用量という基準をクリアーしなければならない。その減農堆肥を高窒素化するために、たんぱく質を菌体内に多く薬には、耐病性を上げるための土づくりが重要である。

保持するか培地に多量に分泌する菌の分離方法開発の視点

現在の牛糞堆肥は、窒素が少ないためそのままでは特殊肥で検討したのでその結果を報告する。

料の表示ができない。 家畜排泄物を土づくりの役割から本格的な肥料への利用に転換を図ることが出来れば表示の問

２ 実験方法

題を解決できる。岩手県では、土づくりのみでは、堆肥の２−１ 堆肥化微生物分離試験に用いた土壌充足率が １９７％ となり、大幅な過剰となる。しかし、市販の堆肥と土壌改良材および発酵過程の堆肥を微生物

肥料 としての活用まで利用範囲を広げると充足率９０％の分離源として使用した。

とされている。

２−２ 微生物試験法
衛生試験法・注解

本研究では、農業サイドの要望に対応して堆肥の肥料化を2）に基づいて試験を行った。微生物分目指した高窒素化となる微生物検索技術である。特に、牛離の基本は、ポテトデキストロース寒天培地（日水製薬製）

糞堆肥の窒素濃度を上げて、鶏糞のような特殊肥料の認定

あるいはトリプトソーヤ寒天菌培地を用いて２５℃、3 日間を狙うこととした。それにより、特殊肥料の認定を受ける

培養で測定した。

59＊

食品技術部、 現在

企画情報部

59

岩手県工業技術センター研究報告 第１１号（２００４）

また、放線菌分離用には、Actimomyces Isolation Agar (Difco
製)法の移植先培地での生存率32％に比べ、低融点の電気泳動にシクロヘキシミドとグリセロールを添加して作成用の寒天を用いた重層法では、移植先の培地での生存率がし、２５℃、3 日間培養して測定した。

88％と大幅に改善することができた。

２−３ たんぱく質検出用培地

表1
BCA試薬染色で重層に用いた寒天培地の相違
による微生物生存率の比較

一次分離用としては、微生物を生育させた培地上に微生物がコロニーを形成したプレートへ、たんぱく質検出色素を含む寒天を重層した。重層用寒天としては、培地用寒天を

寒天の種類
培地用の寒天重層法
低融点の寒天重層法

0.3％ でオートクレーブしたもの、あるいは電気泳動用低融点寒天（ＴＡＫＡＲＡ LＯ３ ）を 0.3％ として電子レンジ溶解したものを使用した。
重層培地に用いるたんぱく質検出色素は、BCA法の市販試

植付け菌数

生育菌数

生育率（
％）

50

16

32

50

44

88

薬であるプロテインアッセイ試薬BCA（PIERCE 製）を１０倍希釈して使用した。
３ 結

４ 考

察

本研究の目的は、堆肥製造時に高窒素化となる微生物検

果索技術の開発であり、たんぱく質を菌体内に保持するか培

３−１ 培地用寒天による重層の検討

地に分泌する微生物分離操作の効率化とした。

プロテインアッセイ試薬BCA を用いて試験とした。BCA

微生物分離操作効率化の鍵となるたんぱく質の定量にBC

溶液に ｎａｋａｒａｉ の寒天を0.3％加え、１２１℃、１A法を用いた理由は以下のとおりである。 BCA法はアルカリ

５分オートクレーブ後に寒天培地に重層を試みた。BCA溶液

側では、
Bicinchoninate がCu とコンプレックスを形成してのｐＨが高いいため、重層を試みた寒天はうまく固まらな

紫色を形成することを利用しており、実際の操作では、試かった。

薬のpＨが強いアルカリ性のため堆肥製造時のアンモニア

次に,BCA溶液の濃度や寒天濃度を変えて、混合しないで発生などの条件に耐える微生物選択に有効と考えている。

オートクレーブ後混ぜ合わせて重層するなどの方法を試み

BCA法は、いくつかのあるたんぱく質の定量法の中でも、た。寒天濃度を２％程度にすれば固まるが、この濃度では溶液の場合は培地の温度を低くすると培地に流す前に固まり、高い温度

Lowry

法と比較して妨害物質の影響を受けにくく、感度は0.1〜１ｍｇ／ｍｌといわれており、感度のままで流すと微生物の発現数に問題が生じ、有効な重層が高い点が評価されている。しかし、高濃度のたんぱく質は出来なかった。

3）だけを染色していると言いがたい点もある ので合わせて

３−２ 電気泳動用寒天による重層の検討

検討を進めたい｡

高濃度の寒天では、使用できる温度に下がるまでに凝固

今回の方法では、BCA試薬を10倍希釈していること及び寒するので、その問題を解決するため低融点の寒天を用いて天を加えたことでたんぱく質の定量性の範囲が変動してい重層法を試みることにした。低融点の寒天として、電気泳ると考えられるので、定量性の確認が必要である。 また、

動用低融点寒天（ＴＡＫＡＲＡ ＬＯ３ ）を用いた。寒染色の範囲が、細胞外分泌物と表層だけに留まっているの

天濃度を 0.3％として電子レンジ溶解して、重層平板培地

かなどを含め微生物選択の手段として用いるにはさらに検にして使用した。ＬＯ３ は融点が３７℃と低いため、温度が十分に下がってからコロニーにかぶせることが出来た。
また、コロニーの周辺が強く染まるものとコロニー自体討が必要である。
本研究は、平成1５年度の基盤的先導的研究事業でおこなった。

が強く染まるもの両方染まるものなどの現象が見られた。
３−３ 重層染色コロニーの生存率

文

重層法により染色したコロニー ５０個をトリプトソー

献１） 岩手県農業・農村基本計画：(1999)

ヤ寒天培地の平板培地に竹串で突いて生存率を比較し,表２） 日本薬学会編：
衛生試験法・
注解,金原出版(1990)

１に結果を示した。この結果は、１回の試験によるもので

３） タンパク質実験法、p.27、祥土社(1996)

あり、さらに検討を要するが、培地用の寒天を用いた重層

60［技術報告］針葉樹バーク分解微生物の検索山本

忠*、小野寺和江**

針葉樹バークを堆肥化するため、リグニン分解微生物を検索した。リグニン分解微生物検索試
験は、市販の針葉樹バーク堆肥や漆チップの堆積されている土壌を分離源として行った。ダイオ
キシン分解菌の選択に利用されている色素を用いた方法で、色素を変色させる微生物がいくつか見出された。これらはリグニン分解微生物である可能性が高い。また、針葉樹バークの高速堆肥化について現場規模への準備試験として、10m3 程度の針葉樹バークで添加栄養条件の相違による比較試験を進めている。
キーワード：リグニン、分解、微生物、堆肥、針葉樹、バーク

Screening of Conifer Bark - Degrading Microorganism
YAMAMOTO Tadashi, ONODERA Kazue
The degrading microorganism was examined in order to decompose lignin. The lignindegrading microorganism retrieval test did the soil that conifer bark compost and Japaneselacquer chip of the marketing were piled up with the separation source. Somemicroorganisms were found in the selection which made the decomposition of the pigment
to be an index. And, the comparative test by the difference of addition nutritional factor of
the conifer bark of about 10m3 is advanced on the high-speed composting of the conifer barkas preparation test to the field scale.
key words : lignin, degrading, microorganism, compost, conifer, bark
１ 緒

言

ない。

リグニンは木材に多く含まれ、その構造・強度を支え

岩手県は、多くの杉を生産しており、その際に皮の部る天然高分子成分として知られている。その分解されに分であるバークと呼ばれる部位の利用価値が低いため、くいという性質から、難分解性物質の代表とみなされて多くの製材所で処理に困っている。この杉バークを堆肥いる。生物的リグニン分解については、製紙工程への利に利用するための工夫が有限会社グリーン総業によりな

用などの観点から広く研究されている。特に、ダイオキされてきた。しかし、杉バークの堆肥製造への利用は、シン分解と共通する反応があることから環境の視点での有機性の窒素を多量に添加しないと堆肥化するまでに広検討が進んでいる。1980 年代に白色腐朽菌がダイオキシ

葉樹バークの数倍の時間がかかることから、肥料化としンを分解することが報告 1）されてから急激に研究が進みて扱おうとする場合でも課題が多い。また、針葉樹は燃多くの分解微生物が報告されている。

料用にペレット化した場合でも灰分が多く出るため、灰今まで担子菌でリグニン分解について知られていることを割石は以下のようにまとめているの処理が課題であることから有効な利用方法の開発が期

2）。リグニン分解

待されている。今回、針葉樹バークの堆肥化で、有機性の初期段階に働く主要な酵素は、リグニンパーオキシダ

廃棄物添加の効果をリグニン分解菌の分離源の視点で検ーゼ、マンガンオキシダーゼ、ラッカーゼであることが討したので報告する。

知られている。また、リグニン分解にはセルロース、グ
ルコースのようなエネルギー源が必要で、酸化的に進行

２

し、二次代謝として発現、過酸化水素により促進され、

２−１

実験方法
堆肥化試験に用いたバークおよび微生物

細胞外活性であることが知られている。さらに、複雑な岩手県産の杉由来のバークを原料として使用した。対構造を有する芳香族高分子であるリグニンを分解する担照としてブナを中心とする広葉樹由来のバークを使用し子菌は、優れた芳香族化合物分解酵素群を有すると考えた。また、これらに添加する種菌と呼んでいる微生物は、られている。それに比べて、細菌によるダイオキシン分

有限会社グリーン総業（岩手県藤沢町）で従来菌の市販

解はKlecka ら 3）によって報告されているもののまだ少菌を自社でトウモロコシとふすまベースの培地で拡大培＊＊＊

食品技術部、現在 企画情報部
有限会社グリーン総業

61岩手県工業技術センター研究報告 第１１号（２００４）

養して堆肥製造に使用しているものである。種菌試験区

は、変法 GAM 培地（日水製薬株式会社製）で脱酸素剤をの菌株は、メタン発酵残さ微生物群である。

用い、37℃、48 時間で測定した。

２−２

２−６ リグニン分解菌検出用培地

バーク分解速度に与える栄養条件比較試験

現場での実施につながる規模で、バーク分解速度に与一次分離用の培地としては、橘らの方法 5）に準じてポテえる栄養条件比較試験を行った。窒素源として用いた鶏トデキストロース寒天培地に 0.03％の RBBR を添加して、糞は、養鶏場から分けていただいたものを使用した。窒オートクレーブ後平板培地にして使用した。培地の色素の素を総窒素で 0.5％として、投入鶏糞量を計算した。

変化は、植菌後 25℃で培養したプレートで、 2 日後、7 日
後、14 日後に観察した。また、トリプトソーヤ寒天菌培地

表1 バーク分解速度に与える栄養条件比較試験の配合
バーク(kg)
試験区
名称

記
号

針葉樹 広葉樹

対照区

C1 1,000

従来区

C2 1,000

種菌
試験区

C3 1,000

窒素
添加区

C4 1,000

種菌(kg)

なし

従来
の
種菌

でも 0.03％の RBBR を添加して、同様に行った。
２−７ セルロース分解菌検出用培地

窒素
メタン
発酵
残渣

鶏糞
(kg)

0

合計
(kg)

一次分離用の培地としては、ポテトデキストロース寒天
培地に 1％のセルロースパウダーを添加して、オートクレ
ーブ後平板培地にして使用した。分解菌の存在は、培地の1,000

クリアーゾーンの形成を、植菌後 25℃で培養したプレート
10

1,010
10

0

窒素添加
C5 1,000
従来菌区

10

窒素添加
C6 1,000
新菌区

10

広葉樹
対照区

B1

1,000

広葉樹
従来区

B2

1,000

0

で、2 日後、7 日後、14 日後に観察した。針葉樹バークの堆肥化現場での管理を考えて、栄養源の少ない状況で生育1,010

できる微生物を選択するため、ポテトデキストロース寒天

10

1,010

10

1,020

1.5％になるように調整したセルロース培地も作成した。ま

10

1,020

た、トリプトソーヤ寒天菌培地でも、同様に行った。

培地の量を通常の 1/10、また 1/100 量とし、寒天濃度を２−８ キシラン分解菌検出用培地

1,000
10

セルロース分解菌と同様に行った。 一次分離用の培地としては、ポテトデキストロース寒天培地に 1％のキシラ

1,010

ンパウダーを添加して、オートクレーブ後平板培地にして

平成 14 年 9 月に、有限会社グリーン総業の敷地内の屋外使用した。分解菌の存在は、培地のクリアーゾーンの形成に積み上げ自然条件下で堆肥化を行った。温度は、おんどを、植菌後 25℃で培養したプレートで、2 日後、7 日後、とり Jr.TR52（株式会社ティアンドディ製）のセンサーを

14 日後に観察した。針葉樹バークの堆肥化現場での管理を堆肥の山に 50cm 突き刺し検知・記録した。

考えて、栄養源の少ない状況で生育できる微生物を選択す

２−３ ダイオキシン分解標準微生物

るため、
ポテトデキストロース寒天培地の量を通常の 1/10、標準微生物は、ダイオキシン分解菌として知られている

また 1/100 量とし、寒天濃度を 1.5％になるように調整した

3 株を使用した。白色腐朽菌として NBRC 9791 Coriolus

キシラン培地も作成した。また、トリプトソーヤ寒天菌培

versicolor、NBRC 30340 Coriolus versicolor、細菌として地でも、同様に行った。

は ATCC 13368 Bcillus megaterium de Bary を用いた。

２−９ 成分分析

２−４ 微生物培養液の吸光度測定

分析は次のとおり行った。窒素分析は、TECATOR 社

吸光度の測定は、吸光度計 UV200（島津製作所株式会社

製ケルテックオートサンプラーシステム 1035 を用いて製）を用い、色素レマゾール ブリリアント ブルー−R測定した。試料約 1g を耐熱ビーカーに精秤して、105℃（RBBR）の吸収が大きい波長 595nm で測定した。10mlの送風乾燥機で 2 時間乾燥した。減少した重量を水分と容の L 字試験管に培地を 10ml 分注して、高通気性のシリして計算した。直接還元糖はソモギー変法で、pH は遠心コン栓をしてオートクレーブで 121℃、15 分の滅菌後、別チューブに取った試料 10g に精製水 10ml 加え振とう後途培養した微生物を植菌した。培養条件は、25℃で静置培

ろ過し、pH メーターの電極を直接差し込み読みとった。

養とした。

有機態炭素及び硫黄は LECO SC144DR を用い燃焼法、

２−５ 微生物試験法

脂質はクロホルム・メタノール抽出法によって測定した。

衛生試験法・注解 4）に基づいて試験を行った。一般細菌

木材の高分子成分であるリグニン、セルロースは、木は、標準寒天培地（日水製薬株式会社製）を用いて 37℃、

質科学実験マニュアル 6）に準じて測定した。リグニンの

48 時間で測定した。生酸菌は、BCP 加プレートカウント

うち酸不溶リグニン成分については、硫酸分解、ガラス

アガール（日水製薬製）を用いて、37℃、48 時間で測定しフィルターろ過により重量分析した。酸可溶性リグニン

た。大腸菌群は、デソキシコレート培地を用い（日水製薬

成分は、吸光度法（205nm）により測定した。

株式会社製）を用い、37℃、48 時間で測定した。嫌気性菌

62

針葉樹バーク分解微生物の検索

セルロースは、α-セルロースについては、硫酸分解、
ガラスフィルターろ過により重量分析した。β-セルロー
微生物数 （ｌｏｇ１０ 個／ｇ土壌）

8

スは、α-セルロースのろ液に酢酸を加え加熱して結晶を形成させ、ろ紙で集めて重量測定した。
２−１０ 微生物分離源
リグニン分解菌などの分離源は、漆廃木材など特殊な土壌を含めて岩手県内で収集したものを用いた。
果

３−１ 微生物源の違いによるリグニン分解菌出現度合い

6
5
4
3
2
1
0

別の微生物源の違いによる分析結果を図 1 に示した。
白色腐朽菌標準株のような強い色素変化を示すものは

高
窒
素
高
区
窒
素
従
来
菌
区
高
窒
素
新
菌
区
広
葉
樹
対
照
区
広
葉
樹
従
来
区

(

対
照
区

試験に用いた針葉樹･広葉樹別、接種微生物群、養分添加

従
来
区
種
菌
試
験
区

３ 結

7

試験区

指標とする変色は赤色化するものと、緑色化するものがあ
変色(色素変化）
無変色(色素変化なし）

った。ダイオキシン分解で知られた白色腐朽菌の 2 株は、
ポテトデキストロース培地の色素 RBBR を赤色化させた。
一方、細菌 ATCC 13368 Bcillus megaterium de Bary は、

透明化(色素分解）

図1 針葉樹バーク堆肥製造における分解酵素生産菌の動向

周辺を緑色化した。多くは得られなかったが、色素を変化させる微生物が色を変化させない普通の微生物の数％程とした堆肥のリグニン及びセルロース成分を試験 5 ヶ月後度出現し、かなりの割合で見いだされた。ただし、鶏糞の試料で分析したものを表 2 に示した。

で窒素添加し、メタン発酵残渣を微生物源とした区では、

３−３ 微生物による色素分解の変化

色素を変化させるような微生物を見いだすことはできなカビの培養でよく利用される培地で、窒素があまり高くかった。

ないポテトデキストロース培地で培養した微生物のこの試験のほかに、漆廃木材置き場土壌など県内の幾

RBBR 3-3 色素分解の変化を図 2 に示した。ここでは対つかの土壌から色素変化を指標として微生物の分離を行照とした NBRC 30340 の変化が大きかった。細菌が生育った。そこで得られた色の変化の強い株を経時的なしやすい窒素の多い培地であるトリプトソーヤブイヨン培

RBBR 色素分解試験に用いた。

地での RBBR 色素の吸光度の経時変化を図 3 に示した。こ３−２ 堆肥成分の比較

こでは、選択した Kenkyou b1、Kenkyou b2、Japan a、

試験 5 ヶ月後の堆肥の基本成分及び今回検討の主な対象

表2

Coniffer c の変化が大きかった。

発酵6ヶ月後の肥成分表（乾物あたりの％、

イタリックは各成分の内訳）

酸可溶性 ホロセル
リグニン ロース

a- セル
ロース

ß- セル
ロース

? - セル
ロース

CN比

脂質

Ｓ

a-1 対照区

2.41 36.65 15.20

1.11

0.18

41.32

0.81

45.92

28.43

4.93

12.55

a-2 従来区

3.53 38.69 10.96

2.47

0.21

43.68

0.79

44.88

27.49

5.00

12.39

a-3 種菌試験区

8.74 34.96

4.00

1.18

0.30

37.18

1.05

47.34

27.95

5.07

14.32

a-4 窒素添加区

2.36 37.56 15.95

0.98

0.16

41.27

0.60

47.66

28.77

5.32

13.56

記号

内容

Ｎ

Ｃ

リグニン

a-5 窒素添加従来菌区 10.56 39.36

3.73

1.00

0.25

38.44

1.46

45.40

27.39

5.35

12.66

a-6 窒素添加新菌区

7.61 36.81

4.84

1.27

0.23

39.71

0.90

45.63

30.05

6.00

9.57

b-1 広葉樹対照区

3.08 37.89 12.30

1.62

0.15

39.29

1.54

53.15

28.56

9.26

15.32

b-2 広葉樹従来区

4.93 39.03

7.92

2.51

0.15

40.84

1.64

53.58

26.39

6.28

20.90

t-1 屋外新菌区

7.91 37.13

4.69

0.81

0.20

41.23

1.14

40.68

28.37

5.08

7.23

a-0 針葉樹原料

2.09 41.03 19.62

0.73

0.21

37.08

0.58

47.39

30.35

4.22

12.82

b-0 広葉樹原料

2.65 42.73 16.15

2.76

0.13

32.04

1.33

49.19

30.12

5.17

13.9

63

岩手県工業技術センター研究報告 第１１号（２００４）

0.5

1

0
2

4

6

8

10

0
0

-1

吸光度の変化

吸光度の変化

0
-0.5

-1.5
-2
-2.5
-3

4

6

8

10

-2
-3
-4

日数(日）

-5

bl(PD+RBBR)NBRC 9791

NBRC 30340

Kennkyou b 1

Kennkyou b 2

Ｊａｐａｎ aConiffer c

ATCC 13368

Coniffer C-1

bl(PD+RBBR)

日数(日）
bl(SCD+RBBR)NBRC 30340
Kennkyou b 2
Coniffer c
Coniffer C-1

図2 ポテトデキストロース培地でのRBBR色素の変化
３−４

2

-1

NBRC 9791
Kennkyou b 1
Ｊａｐａｎ aATCC 13368

図3 トリプトソーヤブイヨン培地でのRBBR
色素の変化

セルロース分解菌の選択

ポテトデキストースをベースとした栄養成分の濃度の用いた微生物源の中では、新鮮な抜根材を砕いたものか違いによるセルロース分解菌の検索の結果を表 3 に示し

ら多く検出できた。なお、栄養成分濃度の影響は、標準た。用いた微生物源の中では、新鮮な抜根材を砕いたもで用いられる濃度で分解菌の発現が多く見られた。

のから多く検出できた。なお、栄養成分は、標準で用い４られる濃度での発現が多く見られた。
３−５

考

察

今までに見出されているダイオキシン分解菌は、白色

キシラン分解菌の選択

ポテトデキストースをベースとした栄養成分の濃度の腐朽菌がほとんどであり、生育速度に問題があり、類似違いによるキシラン分解菌の検索の結果は表 4 に示したの分解機構をもっているリグニン分解への微生物によるように、セルロース分解菌の場合と同様な結果となった。

実用化研究の幅を狭めていた。今回、リグニン分解の可能性のある細菌と考えられる微生物が簡単に見出された

表3

意義は大きい。ただし、それらの微生物は指標色素の分微生物分離源のポテトデキストロースをベースとしたセルロース分解菌の出現頻度の比較

解力が弱く、実用化のためには、さらに選択方法の検討を進める必要がある。

（土壌1gあたりの106培地でのコロニー数）

培地条件
微生物源

微生物分離源のポテトデキストロースをベースとしたキシラン分解菌の出現頻度の比較

1％

培地中のセルロース濃度
PDA
標準量
（1/1）

表4

（土壌1gあたりの106培地でのコロニー数）

培地中のキシラン濃度 1％

PDA
PDA
極薄
薄め
（1/100（1/10））

微生物源

培地条件 PDA
標準量
（1/1）

PDA
薄め
（1/10）

PDA
極薄（1/100）針葉樹バーク堆肥
（開始時）

2

0

0

針葉樹バーク堆肥
（開始時）

8

1

0

針葉樹バーク堆肥
（1年後）

1

0

0

針葉樹バーク堆肥
（1年後）

2

0

0

針葉樹バーク堆肥（完熟製品）

100

針葉樹バーク堆肥（完熟製品）

300

抜根材チップ
（開始時）

15

2

1

抜根材チップ
（開始時）

25

5

2

抜根材チップ
（1年後）

2

0

0

抜根材チップ
（1年後）

7

2

0

PDA:ポテトデキストロースアガー

PDA:ポテトデキストロースアガー

64

針葉樹バーク分解微生物の検索

白色腐朽菌は、培地に窒素が多いとダイオキシン分解

本研究は、平成 14 年度の基盤的先導的研究事業でおこ酵素を生産しなくなるとされており、今回の RBBR 色素ない、一部をテクノブリッジ推進事業の研究として、平を指標とする L チューブによる培養試験でも、白色腐朽

成 14〜15 年度に実施した。最後になりましたが、本研究

菌はテトデキストロース培地では、色素分をよく分解すを進めるにあたり、多くの御配慮をいただいた有限会社

るが、窒素の高いトリプトソーヤブイヨンではほとんど

グリーン総業代表取締役熊谷勝氏の御支援に感謝いたし

分解しなかった。このことは、針葉樹バークを畜舎の敷ます。

き藁とした場合、堆肥化過程でリグニンの分解が期待出来ないことになるため、実用化を目指してリグニン分解

文献1）J. A. Bumpus, M. Tien, D. Wright and S. D. Aust：

酵素生産の条件をさらに検討したい。ただし、堆肥の高Science,228,1434-1436（1985）

速製造視点では、リグニン分解にこだわる必要はなく、

2）片山義弘、桑原正章、林隆久編：木材科学講座 11 バ

高窒素で針葉樹バーク堆肥を製造できることを考慮しなければならない。針葉樹バークの堆肥化の際、熟成不十イオテクノロジー：p105、海青社（2002）
3 ） Klecka, G. M. and Gibson, D. T. ： Biochem.

分な針葉樹バークが水をはじくことやテルペン成分が微J.,180,639-645（1979）

生物の生育の阻害因子となる 7）などの問題点が解決されれば土壌改良材としては十分利用できる可能性が高いの

4）日本薬学会編：衛生試験法・注解,金原出版（1990）

で、その面での検討も進めたい。

5）橘燦朗、大川浩樹、伊藤和貴、沖妙、平林達也：

なお、リグニンに比べてはるかに分解速度が速く、ま紙パルプ技術協会誌：50、1806-1815（1996）

たセルロースに比べても微生物に利用されやすく、成分

6）日本木材学会編：木質科学実験マニュアル：p97、文としても含有率の高いヘミセルロースの代表であるキシ

永堂出版（2000）
7）今村博之、岡本

ランの分解菌の選択を試みた。窒素成分の少ない培地で一、後藤輝男、安江保民、横田徳郎、

生育するキシランの高速分解菌を選択することで、針葉善本智知孝編：木材利用の科学：p97、文永堂出版

樹バークの高速堆肥化が可能となると考えている。

（2000）

65

［技術報告］化学発光による米および発芽玄米の品質劣化計測
小浜

恵子 、三浦達夫 、藤井

*

**

雅人

***

玄米および発芽玄米の極微弱光（化学発光）による品質評価について検討した。２年間冷蔵保存した玄米と新米との化学発光パターンを比較すると、古米の方が発光強度が強く、脂質のTB
A（ﾁｵﾊﾞﾙﾋﾞﾂｰﾙ酸）値も古米の方が高かった。一方、発芽玄米については脱酸素剤の有無で比較したところ、６ヶ月後も腐敗などの重大な変化はなかったが、匂いおよび呈味性は脱酸素剤で保存した方が優れていた。包装袋内の酸素濃度は脱酸素剤のないものは３ヶ月後に0となり、６ヶ月後の油脂の酸価も高い価を示した。また、化学発光強度は脱酸素剤なしで保存した方が強度が低く、脂質のほかビタミン、タンパク質などの分解も進み品質劣化が進行していると推測された。
いずれにおいても化学発光の計測は簡便な品質評価方法の１つとして有効と考えられた。
キーワード：化学発光、玄米、発芽玄米、品質評価

Quality Evaluation of Brown or Germinated Rice
Using Chemiluminescence
KOHAMA Keiko, MIURA Tatsuo and FUJII Masato
To evaluation of quality of rice grain, chemiluminescence (CL) production was tested. CL

intensity of brown rice grain that had been stored for two years were higher than that of new
harvested. In addition, TBA value of old grain also higher than that of new grain. Furthermore
we measured quality of germinated rice that was stored at room temperature, with or without
deoxygenating agent. After six months, the agent affects to flavor and taste for quality ofgerminated rice. Acid values of fat were 0.7 and 5.1, with or without the agent respectively.
The lower CL intensity of germinated rice without the agent may be attributed to degradationof lipids, vitamins and proteins. These results suggested CL analysis of rice grains was simple
and useful method to evaluate their quality.
key words：chemiluminescence, brown rice, germinated riceの鮮度を見分ける方法としてペルオキシダーゼなどの酵
１

緒

素活性低下、脂肪の分解による脂肪酸の遊離を pH で目言

農産物の品質評価は、近赤外分光分析法による非破壊視判定できるキットも開発され消費者サイドでも購入し試験が発達し青果物の糖度・酸度などが測定されている。

ている状況となっている。これらは定性的に劣化を測定

特に米については食味計が開発され、普及したことから可能な方法であるが、品質劣化を経時的、定量的には表

良食味を数値化できるようにもなった。一方品質劣化の現できない。品質を数値化して適用管理できるのは従来

評価、たとえば脂肪酸度などは従来の化学分析で実施さの煩雑な化学分析法であり、簡便な測定法が望まれていれている。近年では古米混入なども問題視されており米

る。

＊
＊＊

食品技術部
（株）ニッテツ・ファイン・プロダクツ＊＊＊（株）大潟村あきたこまち生産者協会

66

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

また、米の加工品である発芽玄米は健康食品ブームにのって人気があり、発芽玄米の「定義」はあるものの、品質管理については製造企業が自主的に実施しており、やはり簡単な品質評価方法が望まれている。
今回は簡単な品質評価として米自身の発する極微弱発
光（化学発光）に着目した。発光の解析のために光電子
光
電
子
増
倍
管

増倍管を用いたシングルフォトンカウンティング法による玄米および発芽玄米自身の化学発光を測定した品質評価を試みたので報告する。

２
２−１

実験方法
分析試料

玄米試料としては平成１３年度および１５年度に岩手県内で栽培された「いわてっこ」を用いた。平成１３

試料室
（
暗室）

年産の玄米は４℃で保存されたものを用いた。発芽玄米は「あきたこまち」を３０℃の温水にて２４時間発芽さ

図１

CLD‑100による極微弱光測定せ風乾したドライタイプ２００ｇをガスバリアー性のナ
140000イロンフィルム（スーパーニール：三菱化学（株）製）に入れ、脱酸素剤（サンソカットＧＮ有機系：（株）ニッテツ・ファイン・プロダクツ製）を１個封入あるいは入れずに密封した。
２−２

化学発光の測定試料 1.5 ｇをステンレスシャーレ（50×10mm）にとり、ケミルミネッセンスアナライザー（CLD‑100、東北電子

発光強度（counts/min/g）

120000100000
80000
60000
40000

産業（株）製）で測定した（図１）。玄米の化学発光
20000

量は30,50,70℃の各温度で30秒ごとに、３０分間測定した。発芽玄米の化学発光量は70℃で20分間測定した。
２−３

0

品質の測定

H13
30℃

H15
30℃

H13
50℃

H15
50℃

H13
70℃

H15
70℃

図２

玄米の測定温度と化学発光強度①油脂の酸化度の測定
油脂の過酸化過程で生じる複雑多種な成分を総合測定するため、チオバルビツール酸試験を下記のように行った 。玄米を粉砕し、粉末５ｇよりエーテルで油脂を 抽 出 し た 。 エ ー テ ル を N2 ガ ス で 完 全 に 飛 ば し、
8.1%SDS 溶液 1ml、酢酸緩衝液(pH3.5)7.5ml、 0.8%ジ
ブ チ ル ヒ ド ロ キ シ ト ル エ ン 250µl、 5mmol FeCl3
1.25ml を加えて混合した溶液から 2ml を試験管にとり、0.66%チオバルビツール酸(TBA)溶液を 2ml 加えて混合
後、100 ℃

１時間加熱した。冷却後ピリジン-ブタノ

化学発光強度（count/30sec/1.5g)

1200001)

Ｈ１３産100000
80000

Ｈ１５産

60000
40000
20000
0

ール（ 1:15） 5ml を加えて、生じた赤色色素を抽出し、0532nm の吸光度を測定した。また油脂の酸価について

5

10

15
時間（min)2025は常法1)に従い測定した。
図３②水分およびガス濃度の測定

化学発光発生パターン（測定温度70℃）

発芽玄米の水分は常圧加熱法で測定した 2)。発芽玄米
G‑100)を用い、自動サンプリングして測定した。

包装袋内のO2/CO2濃度は、O2/CO2 analyzer (TORAY製、P

6730

化学発光による米および発芽玄米の品質劣化計測
３３−１

実験結果および考察
0.08

玄米の化学発光量の測定および脂質の酸化

0.07

玄米の３０℃、５０℃、７０℃における極微弱光発光量

0.06
A532nmを３０分間測定した結果を図２に示した。また、図３には７０℃における極微弱光の発生パターンを示した。図３にみられるように極微弱光は測定温度を高くすると強

0.05
0.04
0.03

くなり７０℃では３０℃の約１０倍に増幅された。いず

0.02

れの測定温度においても平成１３年度産の方が発光強

0.01

度は高い値を示した。

0
Ｈ１３産（脂質2.2%)

玄米の脂質の TBA 値は図４の通りで、両試料共に低い値であり、脂質の酸化が顕著にすすんでいることはな
かったが、明らかに平成１３年度産の方が高い値を示し、官能的にはわずかに古米臭が感じられた。
玄米の発する極微弱光については各品種毎の差が調べられており、同年度産の試料においても数倍の差異があ

今回の結果は、異なる年度産の１品種のみであるが、他品種についても興味がもたれる。また、特別な処理を必要とせず、わずかな量で測定できるので、同一の試料を貯蔵したときの品質劣化指標として有望と考えられる。

３−２

図４

玄米のTBA値

表１

発芽玄米の品質変化

O2濃度(%)

り、特に晩生種が高い傾向となる結果が得られている 3)。

発芽玄米の品質と脱酸素剤の効果

発芽玄米はγ -アミノ酪酸（ GABA）が多い、ビタミ

Ｈ１５産(脂質1.8%)

脱酸素剤有り直後（24hr)
２ヶ月後
３ヶ月後
６ヶ月後
脱酸素剤無し直後（24hr)
２ヶ月後
３ヶ月後
６ヶ月後

C02濃度(%) 水分(%)

酸価(KOHmg/g )

0.0
0.0
0.0
0.0

0.1
0.1
0.1
0.1

15.1
14.9
15.0
15.1

0.7

20.0
7.5
0.1
0.3

0.1
2.1
3.0
3.0

15.0
15.1
14.8

5.1

‑ not determined

ン豊富、繊維含量が高い、圧力釜などを使用せずに普通に炊飯できるなどの理由から健康食品として人気がある。

30000

殺菌するウエットタイプ、あるいは発芽させた後、乾燥させて水分 15%前後の製品とするドライタイプがある。
ドライタイプは、通常包装でも流通不可能ではないが、設定したい消費期限と製品の品質保持を明らかにする必要がある。

発光強度（counts/min/mg)

商品としては、水に浸漬して発芽させ密閉した後、加熱
25000
20000
15000
10000

表１にドライタイプ発芽玄米製品の脱酸素剤の有無に

5000

よる O2/CO2 濃度を示した。脱酸素剤を入れないものは0
なし

徐々に袋内の酸素が消費され、３ヶ月後にほぼ０となる。

あり

また、CO2 濃度は徐々に増加する。３ヶ月後の製品では酸敗臭の相違や呈味への影響はほとんど感じられなかっ図５た。常温貯蔵による６ヶ月の保存可能な製品としたいことから、さらに保存試験を継続した結果、脱酸素剤の入らないものは開封時にわずかな匂いの相違が感じられた。
６ヶ月後の製品を炊飯した食味試験では、脱酸素剤の入

脱酸素剤の有無と発芽玄米発光量

果を図５および図６に示した。脱酸素剤の無い方が発光
強度が弱く、脂質、タンパク質、ビタミンなどの分解が進んでいると推測された。極微弱光の測定は前処理などった方が食感・風味で優れる評価が得られた。

が必要なく２０分の測定時間で十分であり、貯蔵中の品

６ヶ月後の製品について油脂を抽出し、酸価を測定し質変化との相関を明らかにすれば指標として有効である。

た結果、脱酸素剤を入れないものが値が高く油脂の分解

脱酸素剤の封入は６ヶ月後における食味の相違のみでなが進んでいるものと思われた（表１）。品質評価の可能

く栄養価に影響を与えていると推測され、常温３ヶ月以性の１つとして６ヶ月後の製品の極微弱光を測定した結68

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）果が得られ、脂質のTBA値も古米の方が高かった。一方、発芽玄米については脱酸素剤の有無で比較したところ、

8000

化学発光強度（count/10sec/1.5g)

脱酸素剤あり消費期限である６ヶ月まで保存しても、腐敗などの重大7000

な変化はなかったが、匂いおよび呈味性は脱酸素剤で保6000

脱酸素剤なし存した方が優れていた。この時の脂質の酸価は脱酸素剤

5000のない方が高い価を示し、化学発光パターンをみると脱4000

酸素剤なしで保存した方が強度が低く、脂質のほかビタ

3000

ミン、タンパク質などの分解も進み品質劣化が進行して2000いると推測された。いずれにおいても化学発光の計測は、

1000

特別な操作なしに短時間、少量の試料で計測できること
から簡便な品質評価方法として有望と考えられた。

0
0

5

10

15

20

時間(min)

本研究は平成１５年度 中小企業開発能力強化推進事
図６

発芽玄米の化学発光パターン

業で実施した。

上の保存に耐えうる製品とするには、必須であると考え

文

られた。

献

１）菅原龍幸編：新食品分析ハンドブック、健帛舎(2000)

４結２）日本食品科学工学会編：新食品分析法、光琳(1996)

言３）須田郁夫、第４回ＣＬ技術研究会講演要旨集、p.12

玄米および発芽玄米の品質を極微弱光（化学発光）に(1996))

よって評価する可能性について検討した。玄米の化学発光パターンを比較すると、古米の方が発光強度が強い結69

[技術報告]県産ヤマブドウを用いた商品開発＊
米倉裕一＊ ＊、山口佑子 ＊＊＊、小浜恵子 ＊＊＊、櫻井廣 ＊＊県産ヤマブドウを原料に酸味を抑えたワイン、皮ペクチンを利用したジャムおよびシードオ
イル、ビネガーの商品化の可能性を検討した。その結果、ワインではマセラシオンカルボニッ
ク（ＭＣ）法で醸造したものが、ジャムはパルパーフィニッシャーによる効率的な裏ごしにより新商品の可能性があった。また、油、酢においてもその可能性が十分にあった。
キーワード：ヤマブドウ、ワイン、酢、油脂

The New Products Made from YAMABUDO
Collected in Iwate Prefecture
YONEKURA Yuichi, YAMAGUCHI Yuko, KOHAMA Keikoand SAKURAI Hiroshi
It was considered the possibility of new products about wine in less sour test, jamwith pectin of this rind, seed oil and vinegar made from YAMABUDO (Vitis coignetiae
Pulliat) collected in Iwate Prefecture. The result was the possibility of the wine byMaceration Carbonic (MC) brewing, the jam strained by Pulperfinisher, seed oil andvinegar.
key words: YAMABUDO (Vitis coignetiae Pulliat), wine, vinegar, seed oil
１緒言

シードオイルの商品化の可能性を検討した。

岩手県では、ヤマブドウの収量や品質の安定化を図り特産品として強化するため、県林業技術センターを中心に県内野生種から優良系統選抜を行い、涼実紫（すずみ

２
２―１

実験方法
試験サンプルむらさき）1 号から 5 号の 5 品種を品種登録し、平成 16
年度から苗木の販売を開始した。当センターでも、ヤマ滝沢試験地に栽培しているものを使用した。これらは優ブドウの果汁成分分析や醸造試験を行いその特性を明ら

良系統育種のため岩手県内から収集した野生株のうち、

かにし、この品種登録に寄与した 1)2)3)4) 。一方、ヤマブ

多収性、高糖度・低酸性に特徴のある株の蔓を挿し木でドウ原料を使った商品は、ジャム、ジュース、ワインな増殖したものである。

どがあり、健康志向の商品として根強い人気がある。今２―２

原料ヤマブドウは、県林業技術センター矢巾試験地と種子からの油の抽出および分析

後、このヤマブドウの栽培が進むに従い、収量の増加がヤマブドウ種子から油脂の商品化の可能性を検討する見込まれ商品化がし易くなることから、新商品の試作試

ため、油分の抽出およびその脂肪酸分析を行った。ソッ

験を行った。

クスレー抽出装置によりヘキサン抽出した。また、油中

本報では、この優良系統のヤマブドウから前報まで行の脂肪酸組成は、Phenylmethylammonium Hydroxideっていた新しいワインの商品開発 1)2)3)4) の他、果汁に加(PTAH)オンカラムメチル化剤（ジーエルサイエンス（株）
製）を用い、表１の条件でガスクロマトグラフィー

えて皮まで入ったジャムの効率的な製造法、ビネガーや*いわて新ブランド食品創生事業

**

醸造技術部

***

食品技術部

70

岩手県工業技術センター研究報告（HP5980 シリーズⅡ：ヒューレットパッカード社製）

第１１号（２００４）

にて分析した。定量は絶対検量線法で行った。参考とし50ppm になるようメタ重亜硫酸カリウムを添加し、乾燥
酵母 EC-1118 を 0.4g/L 加えて品温 20〜25℃でかもし発て市販のグレープシードオイルおよびオリーブオイルの酵を行った。次に、果汁仕込みは、果実を除梗、破砕し、脂肪酸組成分析も行った。

よく撹拌しながら２重釜で 80℃まで加熱後、急冷、圧搾し果汁を得た。この果汁に乾燥酵母 EC-1118 を 0.4g/L

脂肪酸の分析条件

加えて品温 15℃で発酵を行った。もう一つの MC 法は、

HP-INOWax(Cross-Linked PEG)
30 ｍ×250μm×0.5μm
ヘリウム 30cm/sec、
1.5ml/min constant flow
150℃(1min) to 200℃ at 15℃/min,to 250℃(1min) at 2℃/min
スプリット(60:1),0.5μl、インレット 220℃

約 25℃の炭酸ガス中に果房を 8 日間置き、除梗、破砕後、ディテクターFID265℃

サンプル

25g/l in methylen cloride

これら 3 試験区に亜硫酸濃度が 50ppm になるようメ
タ重亜硫酸カリウムを添加し発酵を停止させた。

表１
カラム
キャリアガス
オーブン
インジェクション

圧搾し、果汁仕込み同様に発酵を行った。補糖は、糖度(Brix.) が 11°以下に達した時点で Brix.23°まで結晶
ブドウ糖を添加した。発酵終了は Brix.9 °前後の発酵が鈍った時点としたが、かもしはそのまま 20 日放置し圧搾後、pH3.3 になるよう炭酸カルシウムで除酸した。

２―５−２ ワインおよび原料果汁の一般分析
比重、エキス分、アルコール、pH、直接還元糖、総酸、

２―３

酢の試作

色度の分析は前報 1） に準じて行った。直接還元糖はブド

ヤマブドウビネガーの商品の可能性を検討するため、

ウ糖、総酸は酒石酸として換算した。

酢の試作を行った。試験は、pH2.7 〜4.5 に調整したエタ
ノールを加えたヤマブドウ果汁およびヤマブドウワイン

２―５−３ 官能試験に酢酸菌 Acetobactar aceti IFO3281 を添加し酢酸発酵

10 点満点に換算して評価した。パネラーは岩手県ワイン研究会に出席した県ワインメーカー職員、県試験場及びを行った。酢酸菌の前培養は、増殖培地に植菌後、30℃
130rpm、3 日間振とう培養した。酢酸製造は、振とう培
養法、静置法で行い、振とう培養は表２のとおりに、静ワインの官能評価は、色調 2 点、香り 3 点、味 5 点の県関係者等 18 人で 2004 年 1 月 23 日に行った。

置培養では、ヤマブドウワインをアルコール分 5.5%、
pH3.5 に希釈調整し、必要に応じ酵母エキス、グルコー
スの添加や 60℃加熱およびペクチナーゼ処理を行った。

３
３―１

実験結果
種子の油成分

ヤマブドウを搾汁した際の、果汁や粕および粕の水分等を表３に示す。果汁は平均 55%程度であり、残りが粕

表２

酢酸製造条件（振とう培養）であった。また、粕の重量の半分が水分、残りが乾物でヤマブドウ果汁40mlあった。さらにその乾物の半分が種、残りが皮であった。

エタノール

5.5ml

種酢

10ml
2.7〜4.5

この種を脂肪抽出した結果、果実の 1.2%、種子の約 10%pH 調整が脂肪分であった。

水で 100ml に fill up
30℃、130rpm で振とう培養

２―４

ジャム用ペーストの試作

表３
果汁

55%

粕

45%

ヤマブドウは種と皮の分離が困難なため、通常は果汁果実の構成比

水分

22.5%

乾物

22.5%

にペクチンと砂糖を添加して製造している。そこで、効

皮

11 %

種

11.5%

脂肪

1.2%

率的な種の分離方法を検討した。分離には裏漉機パルパ
ーフィニッシャー（サンフードマシナリ社製）を用いた。

表４

前処理として、ヤマブドウ果実 30kg を破砕後、二重釜ﾔﾏﾌﾞﾄﾞｳｼｰﾄﾞｵｲﾙ

で 80℃、5 分間加熱し急冷した。

mg

２―５

ワインの試作

２―５−１ 醸造試験
ヤマブドウの酸味が強すぎるとの意見があるので、ワインの除酸を目的として醸造試験を行った。試験区は、
3 試験区とし、1 仕込みの原料ヤマブドウは 15kg とした。
対照となる「かもし」試験区は、除梗、破砕後、20L 容

%

脂肪酸組成
ｸﾞﾚｰﾌﾟｼｰﾄﾞｵｲﾙ（白、市販品）mg%

ｵﾘｰﾌﾞｵｲﾙ
（市販品）
mg
%

C14

-

0.2

-

-

-

-

C16
C16=1

0.21
-

16.6
-

0.22
-

7.6
-

0.20
0.01

13.3
1.0

C18

0.09

7.6

0.09

3.2

0.04

2.5

C18=1
C18=2

0.50
0.44

40.0
35.6

0.46
2.12

16.0
73.0

1.10
0.12

74.6
7.9

C18=3

-

-

0.01

0.3

0.01

0.7

ステンレス製ジャケットタンクに入れ、亜硫酸濃度が71

岩手県工業技術センター研究報告
また、このヤマブドウシードオイルおよび市販グレー第１１号（２００４）

３―３

ジャム用ペーストの試作

プシードオイルおよびオリーブオイルの脂肪酸組成組成

パルパーフィニッシャーを用いることにより、効率的を表４に示す。ヤマブドウシードオイルは、オレイン酸

な種子とペーストの分離が可能であった。ただ、2〜3 割程度の皮が種子の方に残った。

(C18=1)とリノール酸（C18=2 ）がほぼ同量存在し全体の 80%弱を占めていた。その他、パルミチン酸(C16)、

このペースト 1 に対し上白糖を 1 を添加して、ジャムをステアリン酸(C18)が含まれていた。また、市販のグレー製造した結果、Brix.60°程度でジャム化した。

プシードオイル、オリーブオイルは、それぞれリノール

３―４酸およびオレイン酸が 8 割占めていた。

３−４−１ ワイン及び原料果汁の分析

３―２

酢の試作

ワインの試作

原料果汁およびワインの成分を表５、表６に示す。原アルコールを添加したヤマブドウ果汁を使った酢酸発

料果汁は、冷夏の影響で酸が抜けきらず、例年より、pH

酵を図１に示す。pH 調製しない pH2.7 の果汁とそれぞが 0.2 〜0.3 程度低かった。この果実を加熱処理あるいはれ pH3.0 、pH3.3 に調整した果汁では、酢酸を生成しなMC 処理することにより、pH がそれぞれ 0.2 、0.4 上昇しかった。それに対し、pH3.5 と 4.5 に調製した果汁は酢た。また、MC 処理により糖が消費され 0.8%のアルコー酸を生成した。

ルが生成された。
表５
還元糖
比重
(%)
無処理 1.069 12.0
加熱処理 1.080 13.0
ＭＣ処理 1.061
9.9

7
pH2.7
pH3.0
pH3.3
pH3.5
pH4.5

6

acetic acid(%)

5
4
3
2

総酸 ｱﾙｺｰﾙ
(%)

(%)

2.10
1.88
1.54

−
−
0.8

ワインの発酵は、かもし仕込は 15 日目の Brix.8.5 °で、加熱処理仕込は 29 日 Brix.9 °で、MC 処理仕込は

1

24 日 Brix.8.3°で発酵を終了した。発酵終了後、かもし
仕込ワインは pH2.78、総酸 1.7%であったが、除酸によ

0
0

2

4

6

8

10

days

図１

り pH3.3 、総酸 1.4%になった。

酢酸生成と pH（振とう培養）＊

ワイン（heat）

5かもし

表６ ワインの一般成分
ｱﾙｺｰﾙ
還元糖
比重 ｴｷｽ分(%)(%)
11.6 1.001
4.4
0.38

3.30

総酸
(%)
1.40

加熱処理

12.4

1.002

4.9

1.09

2.93

1.76

MC 処理

13.4

0.997

3.9

0.35

3.08

1.44

原果汁 pH2.7、Brix.15

6acetic acid(%)

果汁成分
糖度
pH
(Brix)
15.4
2.62
16.6
2.82
14.4
3.00

ﾍﾟｸﾁﾅｰｾﾞ処理ﾜｲﾝ(heat)

4

ワイン(Glc, YE)

3

ﾍﾟｸﾁﾅｰｾﾞ処理ﾜｲﾝ(Glc.YE)

pH

３―４―２ ワインの官能試験醸造したワインの官能試験結果を表７に示す。加熱処

2

理仕込は、総合点 5.44 と 3 つのワインの中で一番評点

1が高く、その内容は、香り、味のバランスが良く、穏や0かであるとの評価であった。次に対照としたかもし仕込
0

2

図２

4

days

6

8

の評点が高く、ヤマブドウらしいとの評価であった。一10

番評価が低かった MC 処理仕込は、香りに対する良否がワインによる酢酸発酵

2 分していた。

次に、pH3.5 、アルコール 5.5%に調製したワインを用い静置培養を行った（図２）。酵母の活性を止めるため加ヤマブドウを使用した油、酢、ジャム、ワインの新し熱殺菌したワインは、いずれも早い段階で酢酸が生成しい商品の可能性を検討し、それぞれ、その可能性がある

た。一方、ワインに酵母エキス、グルコースを添加し酵ことがわかった。

母の活性を促進したものは、酢酸生成が無いもしくは遅ヤマブドウの種子油は、その重量の 10%を含有している

４

い段階からの生成となった。また、ペクチナーゼを添加

考察

ことがわかった。これは、ごま油、なたね油など同じ種したものは、添加しないものに比べ酢酸生成が良かった。

72

県産ヤマブドウを用いた商品開発
表７

ワインの官能試験

色

評
香

点
味

総合

かもし

1.75

1.69

1.94

4.78 酸味強い。ﾔﾏﾌﾞﾄﾞｳらしい香。香マイルド。青臭い。梗臭。干し草臭。

加熱処理

1.88

1.81

2.44

5.44 香おだやか。バランス良好。ﾌﾙｰﾃｨな味。甘香。酸化臭。苦み。

MC 処理

1.69

1.38

2.00

4.50 香独特。味良。薫製様臭。色薄。酸化臭。ジャム様臭。あっさり。

試 験 区

短

評

子油の含有率が 40〜50％に対しかなり低く、大豆油の評価は比較的高かったが、かもし期間を 3 週間と例年の20％に比べても低い値であった。しかし、コーン油の 5%程度に比べれば多いものであった 5) 。また、ヤマブドウ

2〜3 倍取ったためか、口に入れたときに梗や干し草の香りが残り味の評価が低かった。ヤマブドウは種子が大きの種子は通常廃棄されている部分であるので、これを利いことなどから、長期間のかもしは、青草臭などの香味用することは廃棄物利用として有効と思われる。ヤマブが付与しやすくなると思われた。一番評価の低かった MC

ドウが年間 300t 収穫され、その 50%を種子油に加工す

処理仕込みワインは、酸が強いという指摘は無かったが、るとすれば 1.5t 程度出来ることになる。今後、製油方法

薫製様臭など独特な香りが強く良否の評価が分かれた。

を検討し商品価値のあるものにすれば新しい商品の可能

前報 4) の MC 処理では、処理温度が低くその効果は現れな性を見いだすことが出来ると思われる。

かった。これらのことから、さらにこの条件を検討し風酢は、pH が低いと酢酸発酵しなかったが、pH を 3.5以上に調整することにより発酵することがわかった。酢

味を生かすことが出来れば、新しい商品として期待できると思われる。

酸を製造する過程で一度除酸する事は、コスト的に無駄となるので、今後、酸に強い酢酸菌を導入すること、も

５

結

言

しくは、酢酸菌を酸に慣らしていくことも検討していき

ヤマブドウの新たな用途利用を目的として商品開発試たい。さらに、削減のため皮の部分を利用した酢酸製造

験を行った。その結果、油、酢の新商品の可能性、ジャを行い歩留まりの向上を図りたい。

ム、ワインなどの今までとは異なるバリエーションの商

ジャムは、パルパーフィニッシャーによりかなり効率品の可能性が見いだされた。今後、さらに研究を進め企よく裏ごしが出来るようになった。しかし、まだ、皮が業での商品化を目指したい。

種子部分に残るので、その解消法の検討として、今後、最後にサンプルを提供していただいた県林業技術セン

セルラーゼや加熱方法の工夫により裏ごし効率を上げる

ター並びにワインの官能試験をしていただいた企業及びことを試みたい。裏ごしの効率が上がれば、前述の酢酸試験研究機関等の方々に感謝いたします。

製造の原料としても期待できる。
ワインは、従来品より酸を和らげることを目的として

文

献1）平野高広,泉憲裕,畑山誠,中山繁喜 ,作山健, 櫻井廣：岩試験し、炭酸カルシウムによる除酸、MC 処理、加熱処理

手工技セ研報, 7 , 111 (2000)のいずれも pH の上昇がみられた。官能評価においても、

2）米倉裕一,平野高広,泉憲裕,作山健 ,櫻井廣：岩手工技セ研報, 8 , 183 (2001)

例年に比べ酸が和らぎ飲みやすくなったという評価であった。個々の評価としては、総合評価が一番高い加熱処

3）米倉裕一,泉憲裕 , 平野高広,山口佑子,作山健 ,櫻井廣：
岩手工技セ研報, 9 , 209 (2002)

理仕込みワインが、色、香、味の全てにおいても評価が高かった。これは、加熱することによりヤマブドウ独特る。この方法は、既に企業でも一部行われており、今後

4）米倉裕一,泉憲裕 , 平野高広,山口佑子,作山健 ,櫻井廣：
岩手工技セ研報, 1 0 , 86 (2003)

期待できる方法である。次に評価が高かったかもし仕込

5）食用油脂,藤田哲：（株）幸書房(2000)の酸味や青草臭が和らぎ飲みやすくなった結果と思われみワインは、従来のヤマブドウワインに近く、色、香の73［研究報告］

鋳ぐるみ材の研削加工＊
齋藤
高川裕之 ＊ ＊ 、堀田

貫仁 ＊ ＊ ＊ 、勝負澤昌宏 ＊ ＊ 、池浩之 ＊ ＊ ＊善行 ＊ ＊ ＊ ＊ 、飯村崇＊＊＊＊＊

岩手県工業技術センターでは、サーメット粒子を鋳ぐるんだ高温耐摩耗性に優れる新しい複合材料(以下「鋳ぐるみ材」と記す)を開発した。この材料を金型等の機械要素部品に適用することを目的とし、従来、明らかにされていなかった鋳ぐるみ材の高精度加工方法
について検討した。この結果、以下のことが分かった。
(1)表面粗さは Ry0.5μm 以下を達成することができた。
(2)鋳ぐるみ材をプロファイル研削砥石にて研削すると砥石の摩耗は激しい。
(3)砥石表面をレーザー光を用いて測定すると、その輝度値の変化により研削砥石の摩耗状況をある程度把握できる。
キーワード：複合材料、鋳ぐるみ材、研削砥石、レーザー光

Grinding of Insert Material
SAITO Hiroyuki，HOTTA Masahiro，IKE Hiroyuki
TAKAGAWA Takahito，SHOUBUZAWA Yoshiyuki and IIMURA Takashi
Generally, precision machining has used grinding. In this paper, we described
grinding and evaluation of wear on grinding wheel using laser beam for insert
material made in Iwate Industrial Research Institute. From the result, we found that
Ry value of insert material was less than 0.5µm and the value of reflected laser beam
cloud been evaluated wear of grinding wheel .
key words : composite material, insert material, grinding wheel, laser beam
１

緒

言

一方、鋳ぐるみ材を金型部品・射出成形用部品等の

近年、環境問題が盛んに議論され始め、工業製品の精密機械に適用できれば利用範囲はさらに拡大される

リサイクルが推進あるいは義務化されている。しかし、と考えられる。しかし、これらの部品への適用には、切削加工の工具刃先に使用されるスローアウエーチッ

表面粗さが Ry0.5μm 以下であることが要求される。表プは耐摩耗性・耐熱性に優れた超硬合金やサーメット

面粗さの向上は、組織が均一な材料の場合、切削加工が使用されているにもかかわらず、寿命とともに廃棄

後に研削加工を施し、研削砥石や研削条件を変化させされ、リサイクルはほとんどなされていない。

ることで設計値に到達させる。しかし、鋳ぐるみ材料

このため、工業技術センターでは、スローアウエーのように組織が不均一な場合については、研削砥石やチップのリサイクルを目的に、鋳鉄中に、廃棄された研削条件と表面粗さの関係は詳細には調べられていな

スローアウエーチップを粉砕・混合して合金化した鋳い。そこで、鋳ぐるみ材の高精度加工が大きな課題とぐるみ材を開発した。この鋳ぐるみ材は、安価で高温なっている。

耐摩耗性・耐熱性・耐酸化性が必要なクラッシャー用

また、研削作業では、砥石交換時期を作業者が判断

破砕歯や高温用破砕歯、焼結鋼破砕歯への適用には非しており、作業者の技量に大きく左右される。砥石作

常に有効である。

業の自動化には、砥石交換時期を定量化することは非

＊
＊＊
＊＊＊
＊＊＊＊
＊＊＊＊＊

素材再利用による新材料製造技術開発事業
電子機械技術部
材料技術部
材料技術部(現 いわて産業振興センター)
企画情報部(現 電子機械技術部)

81

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

常に重要であり、このためレーザー等の非接触による方法が有効である 1) と考えられている。
そこで、本研究では、(1)鋳ぐるみ材の高精度研削加工、(2)鋳ぐるみ材を用いた実加工品の製作と評価、(3)研削砥石のレーザー計測について調べた。
２

実験方法

２−１

鋳ぐるみ材の高精度研削加工

実験には、CNC 超精密研削盤((株)岡本工作機械製作
所

UPG‑63NC)を使用した。研削剤はソリュブル液を用い、その供給量は、研削中、被削材表面に十分に供給される量とした。鋳ぐるみ材はサーメット粒子を鋳鉄
で「鋳ぐるみ」したものなので、表面は部分的に超硬合金と同様な硬度を有していると考えられるため、研削条件は、一般的にダイヤモンド砥石 (♯1000)を用いて超硬合金を研削する場合に最適とされている条件とした。その研削条件は総切込み量 0.01mm、1 回あたりの切込み量 0.01μm、周速 900rpm、テーブル送り(トラバ ー ス ) 、 左 右 送 り 速 度 25m/min 、 前 後 送 り 速 度
1.5m/min である。

(a)Type A
図1

研削形状

A

研削砥石

C

CCD カメラ砥石は東京ダイヤモンド製(♯1000)を用いた。研削実験後、鋳ぐるみ材表面は接触式表面粗さ計にて測定(b)Type Bした。なお、本実験で用いた鋳ぐるみ材は Ni50vol%、含有サーメット粒子 150μm 以下の条件のものである。
２−２

鋳ぐるみ材を用いた実加工品の製作と評価

実加工品の研削実験には精密研削盤(( 株)ナ ガ セ
SHS‑80)を使用した。研削剤はソリュブル液を用い、その供給量は、研削中、被削材表面に十分に供給されるB レーザー光量とした。砥石はプロファイル研削砥石(SD400MVD(砥E

発信器

石寸法、75D*5W*1*0.04R*15°*31.75H))を用い、砥石

D
D AD ボード

バランスは 0.1μm 以内となるようにした。また、反転
速度は 500 往復/min であった。本実験で用いた鋳ぐる
み材は小西鋳造 (株)にて製造されたもの(含有サーメ

E PC

ット粒子 1000μm)である。本実験では図 1(a)および(a)システム構成(b)に示す、異なる 2 つの形状 Type A および Type B
について研削を行った。
２−３

研削砥石のレーザー計測

実験には、精密平面研削盤((株)長島精工)を使用した。研削剤はソリュブル液を用い、その供給量は、研削中、被削材表面に十分に供給される量とした。 研削
条件は、ドレッシングする場合には，主軸回転数
1200rpm、テーブル送り(左右 30m/min 前後 10m/min)、
切り込み 0.003mm/path、被削材を研削する場合には、
主軸回転数 1200rpm、テーブル送り(左右 30m/min 前
後 10m/min)、切り込み 0.005mm/path とした。被削材はサーメットおよび超硬合金を用い、砥石は三菱マテリアル製ダイヤモンド砥石(♯200) を用いた。
図 2(a)に砥石摩耗評価システム構成、(b)に砥石摩(b)実機

耗評価システムの実機上での様子を示す。(a)において

図2

A は研削砥石、B はレーザー光発信器(発信波長 670nm、82

砥石摩耗評価システム

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

最大出力 1.6mW、ビーム径 1mm、幅 1mm の 30°ラインレーザ)、C は CCD カメラ(測定領域 1/3 インチ

0.5(640×480))、D は A/D ボード、E は PC である。この
計測システムにより、砥石の輝度値を測定する手順を

0.4

Ry，µm

次に示す。B のレーザー発信器よりラインレーザー光を発生させる。そのレーザー光は砥石表面に当り、反射光となり、C の CCD カメラに取り込まれる。測定
データは A/D ボードを介し E の PC にて処理される。

0.3
0.2
0.1

３

実験結果及び考察

３−１

0

鋳ぐるみ材の高精度研削加工

鋳ぐるみ表面1

図 3 に鋳ぐるみ表面と鋳鉄部分の表面あらさを示す。
図3

また、図 4 に鋳ぐるみ表面の粗さ曲線を示す。鋳ぐる

鋳鉄部分
2

鋳ぐるみ表面と鋳鉄部分の表面粗さ

み表面では Ry0.33μm 、鋳鉄部分では Ry0.12μm となり、鋳ぐるみ材料は Ry0.5μm 以下の精度で研削加工が可能であることが分かった。しかし、鋳ぐるみ部
Ry 2.14μmには、図４に示すように一部 Ry2.14μm となる部分

0.5μmもあることが分かった。これは、サーメットと鋳鉄の0.1mm

境界で材料欠陥が生じたためであると考えられる。この材料欠陥は凹形状であるため金型などの機械部品へ

図4

鋳ぐるみ表面の粗さ曲線の使用には問題にならないと考えられる。
３−２

鋳ぐるみ材を用いた実加工品の製作と評価ある。

図 1(a)の形状では、設定加工深さ(0.52mm)に対して

ここで、除去体積と輝度値の変化について考察する。

加工深さは 0.45mm となった。この時、表面粗さは

砥石表面の不良は目つぶれ、目づまり、目こぼれのRy0.82μｍとなり、総加工時間は 12 時間 36 分であっ3 つのいずれかの状態になると考えられる。そこで、た。図 1(b)の形状では、設定加工深さ(0.52mm)に対し本計測システムでは、て加工深さは 0.49mm となった。この時、表面粗さは①目つぶれ状態：砥粒が摩耗して平坦化され、砥石表

Ry0.74μｍとなり加工時間は 13 時間 44 分であった。

面で反射される光の正反射成分が増すため、測定器の二つの形状で最終加工深さは異なるが、いずれの形状

受光量が増加する。

の研削でも、研削砥石は研削とともに激しく摩耗して②目づまり状態：砥粒周辺に加工中の金属が付着し、おり、設定値まで加工できなかった。研削砥石が激し加工ができなくなる状態であり、金属部分でもレーザく摩耗した理由は、鋳ぐるみ材がサーメットを含む硬ー光が反射されるため、全体の受光量が増加する。

度の大きな部分と、硬度がかなり小さい鋳鉄材料の部③目こぼれ状態：砥石表面のうち、光を反射する成分分で構成されている複合 材料であり、均一な硬度を持である砥粒が減少し、砥石面からの反射光量が減少す

つ材料を研削する場合と比べ、厳しい条件であったかる、と仮定した。

らである。
３−３

今回の実験では砥石はダイヤモンド砥粒(♯200)、被研削砥石のレーザー計測

削材としてサーメットもしくは超硬合金を用いたので

図 5 に被削材の除去体積と輝度値の関係を示す。そ砥石表面に発生する不良は目つぶれ状態になると考え

れぞれ初期の輝度値を 100%として、除去体積に対するられる。

輝度値の変化を記録した。□、△、○は超硬合金を研その結果、測定器の受光量が増加し輝度値は上昇す

削したもので、■はサーメットを研削したものである。

るものと考えられる。

光源の比較のため、ラインレーザー光のみ、さらに光被削材がサーメットの場合、除去体積 1000mm3 まで量を補うことを目的としてラインレーザー光にファイ

は、目こぼれ状態であったものが、除去体積 1000mm3

バースコープの光を付加したものと光量可変スポット

を超えると、目つぶれ状態になったと考えられる。

レーザーを用いた。被削材がサーメットの場合、輝度被削材が超硬合金の場合、ラインレーザー光(□)お3

値は除去体積 1000mm で最小値をとり、その後、増加

よびラインレーザー光 +ファイバースコープ(△)ではしている。被削材が超硬合金の場合、ラインレーザー

輝度値が下降傾向になっている。これは砥石の摩耗状およびラインレーザー +ファイバースコープを用いた態が加工が進行しても常に目こぼれ状態になっていた

時、輝度値は常に下降傾向にある。しかし、光量可変ことを意味している。しかし、光量可変スポットレー

スポットレーザーを用いると輝度値は常に上昇傾向に

ザー光(○)を用いると上昇傾向になっている。光量可83岩手県工業技術センター研究報告

ﾗｲﾝﾚｰｻﾞ (vs WC)

180
170
160
150
140
輝度値(%)

第１１号（２００４）

ﾗｲﾝﾚｰｻﾞ +ﾌｧｲﾊﾞｰｽｺｰﾌﾟ (vs WC)
光量可変ｽﾎﾟｯﾄﾚｰｻﾞ(vs WC)
ﾗｲﾝﾚｰｻﾞ (vs ｻｰﾒｯﾄ)

130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

3

除去体積(mm )
図5

除去体積と輝度値の関係

変スポットレーザー光では砥石表面のある一点の情報

石のレーザー計測について調べた。この結果、以下のが強調されすぎたためこのよう な結果になったと思わことが分かった。

れる。

鋳ぐるみ材の高精度研削加工では、以上の結果から、ラインレーザー光もしくはライン(1)表面あらさ Ry0.5μm 以下を達成することができた。

レーザー光 +ファイバースコープによる光量で砥石表

鋳ぐるみ材を用いた実加工品の製作と評価では、面の情報は得られることが可能であることが分かった。

(1)異なる 2 つの形状でも、表面粗さは Ry0.5μm 以下

しかし、これらの結果だけでは砥石摩耗状態を把握しとはならなかった。

寿命を判断することは難しい。砥石摩耗状態を把握し(2)鋳ぐるみ材を研削すると砥石の摩耗は激しい。

寿命を判断するには、AE センサー、切削動力計および研削砥石のレーザー計測では、主軸の負荷などを計測することにより、研削状態を複(1)輝度値の変化により、砥石の摩耗状況をある程度把合的に把握する必要があると考えられる。
４

結

握できる。

言

文

耐摩耗性に優れた鋳ぐるみ材を金型などの機械要

1)飯村

素部品として用いるには、実際に研削加工 を施してそ献
崇：一般砥石の摩耗評価法確立、岩手県工業

技術センター研究報告の製作精度を検討する必要があると考えられる。そこ
で、本研究では、(1)鋳ぐるみ材の高精度研削加工、(2)
鋳ぐるみ材を用いた実加工品の製作と評価、(3)研削砥

84

第９号(2002)8

［研究報告］難削新素材に対する振動切削加工技術の適用 ＊堀田

昌宏 ＊ ＊ 、池高川

浩之 ＊ ＊ ＊ 、勝負澤貫仁 ＊ ＊ ＊ 、齋藤善行 ＊＊＊＊

裕之 ＊ ＊

新たに開発された耐摩耗性に優れる新素材を加工するため、工具刃先に超音波振動を付加する振動切削方法の適応について検討した。その結果、切削速度をある程度早めに、送り速度を遅く設定した方が面粗さを向上させる可能性があることがわかった。
キーワード：振動切削、超音波振動

Application of the Vibration Cutting for New Materials that Are
Difficult-to-Machine
HOTTA Masahiro、IKE Hiroyuki、SHOUBUZAWA Yoshiyuki、
TAKAGAWA Takahito、and HIROYUKI Saito
We examined application by using the vibration cutting way of giving ultrasonicvibration to tool edge, in order to work a new material that have the anti-wearing. As aresult, we knew that speeding up the cutting speed a little and slowing feed rate canmake the surface better roughness.
key words : vibration cutting、 ultrasonic vibration
１

緒言

新たに鋳ぐるみ手法で開発された耐摩耗性に優れる
新素材材料を加工するために、新規加工法として、工具
刃先を超音波域の振動数で切削方向に規則的に振動させて、加工機に取り付けた状態で触針式表面粗さ測定機（サーフテスト、ミツトヨ（株）製）を用いて加工面の表面粗さを測定した。
なお、実験では、工具刃先に超音波振動を付加する装断続的に切削する超音波振動切削法（以下、振動切削）の適用を試みた。この方法は、工具刃先が連続接触することがない一種の断続切削であるために切削力の低減が期待でき １）、刃先が欠損することなく安定して加工できるのではないかと考えられる。
本報では、新素材を被削材として振動切削に関する加工条件を検討し、併せて試作加工を行ったので、その経過について報告する。
２

実験方法

無断変速機能を有する汎用旋盤（昌運製作所（株）製ＳＴ−５）を用い、新素材を被削材として、端面切削を実施した。工具は超硬工具及びｃＢＮ工具を用い、切削液として、水溶性切削液（30 倍希釈）を使用した。そし
＊
＊＊
＊＊＊
＊＊＊＊

素材再利用による新材料製造技術開発事業
電子機械技術部
材料技術部
材料技術部（現 いわて産業振興センター）

図１

超音波振動切削装置

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

置として、図１に示す市販の超音波振動切削装置（FUM1、粒子の一部が切削されている部分と破損している部分の冨士工業（株）製）を用いた。この装置は振動周波数

両方が確認された。そのため、表面粗さが大きくなった

27kHz、最大片振幅 12.5μm の性能を有し、切削工具と原因は、振動切削がもたらす加工衝撃によるサーメット

して振動用ホーンへの取り付けが容易な市販のスローア

粒子破損、工具刃先欠損による加工面への転写等が考え

ウェイチップを用いている。表１、表２に切削条件を示られるが、どちらが大きく影響しているかは現時点ではす。なお、本文中に用いる記号は下記のとおりである。

不明である。

Ｖ：

切削速度（ｍ／ｍｉｎ）

当初、新素材に含むサーメット粒子の硬度は HV3000ｆ：

送り速度（ｍｍ／ｒｅｖ）

程度のため、超硬工具（JIS：K 種相当、HV2000）ではａ：

切り込み(mm)

加工困難な切削条件であると考えたが、鋳ぐるみにより、

縦方向の最大高さ（μm）

サーメット粒子の硬度が低くなると予想した。そのため、Ｒｙ：切削条件を変更しながら振動切削したが、欠損が発生す切削条件（１）

切削速度

Ｖ

鋳ぐるみ材(素地：高Ｃｒ白鋳鉄、Ni50%vol添加，含有サーメット粒
子0.15mm以下）
10,20,30m/min

送り速度

ｆ

0.05,0.1mm/rev

切り込み

ａ

0.025mm/pass

被削材

切削液

無し
水溶性切削液(30倍希釈)
超硬(JIS:K種相当、刃先半径0.4)

工具

表２

切削条件（２）
鋳ぐるみ材(素地：高Ｃｒ白鋳鉄、Ni50%vol添加，含有サーメット粒
子0.15mm以下）

被削材
切削速度

Ｖ

送り速度

ｆ

10,30,60,80m/min
0.05mm/rev

切り込み

ａ

0.025mm/pass

切削液
工具

３
３−１

無し
ｃBN（メーカＡ、メーカＢ、どちらも刃先
半径0.4）

るため、工具材種に関して再検討する必要が生じた。
f=0.05mm/rev

表面粗さRy(μm)

表１

f=0.1mm/rev

8
6
4
2
0

10

20
30
切削速度ｖ(m/min)

a=0.025mm、超硬工具、乾式切削、振動切削
図２

切削条件（１）における表面粗さ

サーメット
粒子
削れている

実験結果及び考察
超硬工具における表面粗さ

破損欠落

切削速度と送り速度が表面粗さに及ぼす影響を確認するため、切削条件（１）で端面切削した。この場合の表面粗さ Ry の実験結果を図に示す。Ｒｙは切削速度に

10μm

加工表面

10μm

元素可視化（Ｔｉ）

よる変化はないが、送り速度が遅いと値が小さくなった。

Ｖ＝40m/min、ｆ＝0.05mm/rev、a＝0.01mm、

また、切削液の影響を検討したところ、湿式切削（水溶

超硬工具、乾式切削、振動切削性切削液供給）よりも乾式切削（切削液無し）の方が表

図３

加工面の EPMA 分析

面粗さが小さくなった。この結果はｃBN 工具を用いて超硬を振動切削した場合と同様であり ２）、通常加工の場

３−２

ｃBN 工具における表面粗さ

合とは異なっている。また、加工後の工具刃先を観察す

超硬工具では切削できなかったため、より耐欠損性がると、乾式切削、湿式切削いずれの場合も欠損が確認さ高い工具材種としてｃＢＮ工具を選択した。振動切削にれた。そのため、より耐欠損性の高い超硬工具に変更し、よる効果は、振動切削速度（＝２π×平均片振幅

加 工 負 荷 が 小 さ い 切 削 条 件 （ V ＝ 40m/min 、 ｆ ＝0.0125mm×振動周波数 27kHz≒127m/min）が通常切

0.05mm/rev、ａ＝0.01mm、超硬工具）で加工したが、削速度（工具が振動しない場合の切削速度）より速けれ

表面粗さは小さくならず、かつ、刃先欠損も確認された。

ば効果が現れる３）といわれており、故に切削速度が低速

この切削条件で加工した表面を電界放射型電子顕微鏡

であればより効果が発揮されると考える。しかし、図２（ERA-8800FE、エリオニクス（株）製）でＥＰＭＡ分の結果から、今回はその条件に該当しないのではないか

析した結果を図３に示す。元素可視化（Ti）イメージかと考え、更に切削速度を速く設定することで、切削速度

らサーメット粒子（Tic）が素地内に存在することがはっと工具形状による影響を確認することとした。送り速度

きりと観察され、その部分に相当する加工面を見ると、は図２の結果からｆ＝0.05mm/rev に固定し、表２の切難削新素材に対する振動切削加工技術の適用
削条件（２）で端面切削した。この場合の表面粗さ Ry

３−３

エジェクターピンの試作加工の実験結果を図４に示す。Ｒｙは切削速度が速くなるに

共同研究企業（小西鋳造（株）、宮古市）から支給さ従って小さくなり、Ｖ＝40m/min 付近を超えると逆に大れた新素材（含有サーメット粒径：3.4mm 以下、素地：きくなった。この原因は不明であるが、原因の一つとし

耐熱鋳鋼）をプレス金型のエジェクターピン形状に試作て被削材に含まれるサーメット粒子をｃＢＮ工具で削る加工した。その結果、振動切削で鋳ぐるみ部分を切削し場合、その衝撃に耐えきれず工具刃先の欠損が生じそのたところ、表面粗さＲｙは 2.22μｍとなった。

面が加工面に転写されるのではないかと思われる。

図６、図７に、試作品の形状及び振動切削された加工

また、メーカ B のｃBN 工具に変更し切削したところ、表面を示す。当初、検討した通常加工条件で切削を試み

V=10m/min では加工開始後にすぐ欠損したために測定たが、被削材の逃げが発生し正常加工ができなかった。

できず、V=60m/min において測定可能であったが、刃原因として、支給材料の鋳ぐるみ部分に含むサーメット

先の状態を顕微鏡観察すると欠損がみられた。

粒子が大きくて工具が切り込めず加工表面をこすってい

表面粗さRy(μm)

る状態になってしまったこと、対象形状に加工する際

10

メーカＡ

メーカＢ

8

work の逃げが発生してしまったことが上げられ、その相乗効果により加工ができなかったと考えられる。
そのため、加工負荷が小さければ work の逃げも発生

6
4

しないと考え、その条件に適合する振動切削 4）で加工を

2

度はある程度早めに、送り速度は遅い方が面粗さを向上試みたところ、正常に加工することができた。
以上のことから、新素材を振動切削した場合、切削速させる可能性があることが判った。また工具材種を選定

020
40 60 80
切削速度V(m/min)

する場合、新素材に含まれるサーメットよりも硬いｃＢ

f=0.05mm/rev、a=0.025mm、ｃBN 工具
図４

切削条件（２）における表面粗さ

図５にメーカ別による加工後の工具刃先形状を示す
が、メーカ B はメーカ A に比較して多く欠損している。
このように欠損の大きさに相違が生じる理由は、メーカによってチャンファー角度（刃先欠損防止として刃先に面取り処理を施す処理）が異なるため、それが耐欠損性に影響しているのでないかと思われる。今回の加工は一種の断続切削であるため、チャンファー角度が大きい工具を使用した方が有効であると思われる。以上、今回設

図６

試作エジェクターピン

定 し た 加 工 条 件 に お い て 、 Ｖ ＝ 60m/min 、 ｆ ＝0.05mm/rev、チャンファー角度が大きいｃBN 工具とした切削条件で切削した場合、Ｒｙが小さくなる可能性があることが判った。

メーカＡ

100μm

メーカＢ 100μm

ｖ＝60m/min，ｆ＝0.05mm/rev、a＝0.025mm

Ｖ＝20m/min、ｆ＝0.025mm/rev、ａ＝0.005mm、

ｃＢＮ工具、乾式切削、振動切削、

ダイヤモンド工具、乾式切削、振動切削

図５

加工後の工具刃先形状

図７

加工面写真

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）Ｎあるいはダイヤモンドにした方がよいが、加工コスト

0.05mm/rev、チャンファー角度が大きいｃBN 工具としの比較及び刃先の健全性から考えてｃＢＮでも十分切削た切削条件で切削した場合、表面粗さＲｙの値が小さく可能であると考える。また、加工能率から考えて、送りなる可能性があることが判った。

速度を小さくする分切削速度を大きくしたいが、切削速・新素材をプレス金型のエジェクターピンのような形状

度を大きくすると工具欠損が発生する。しかし、実験結（径が小さくかつ片方持ち支持で加工しなければならな果から最適切削速度が存在する可能性が推測できるので、 い形状）に加工する場合には振動切削が有効である
切削速度毎の加工面の SEM 観察を実施するなどして、振動切削の特性について更に考察する必要があると考え文る。

1)森脇俊道他：超精密生産技術体系第２巻実用技術、フ献
ジテクノシステム、910(1994)

４

結

言

今回、新素材を被削材として振動切削に関する加工条

2)堀田他：岩手工技セ報告、10、21(2002)3)隈部淳一郎：精密加工

件を検討し、併せて試作加工を行ったところ、以下のこ

教出版、58(1979)とが判った。

4) 隈部淳一郎：精密加工

１）今回設定した加工条件のうち、Ｖ＝60m/min、ｆ＝

教出版、21(1979)

振動切削―基礎と応用―、実振動切削―基礎と応用―、実［研究報告］画像処理による土壌品質検査に関する研究
長谷川

辰雄＊、高橋良学＊＊、大和田功***

食の安全に対する関心の高まりから、農産物の生産過程のみならず、その農産物が生産される土壌の健全性に関心を示す消費者が増えてきている。そこで、当センターと岩手県農業研究センターは共同で、容易に土壌の品質を検査する研究を実施した。従来の方法は、高精度であるが、検査装置が高額で検査時間が長く手間がかかるという問題を抱えている。これに対して、本手法は土壌の色をスキャナで画像化し、その色か
ら全炭素含有量を推定し品質を判定する。パソコンとスキャナさえあれば、簡易に土壌の品質を推定することが可能となる。
キーワード：土壌品質、スキャナ、画像処理

The Soil Quality Inspection by the Image Processing
HASEGAWA Tatsuo, TAKAHASHI Yoshinori and OOWADA Isao
The consumers who show concern in soundness of the soil where agricultural produce is produced
have been increasing by the reason of the safety of food. The joint research to examine the quality of thesoil easily was conducted between our Center and Iwate Agricultural Research Center. Though theusual method is high precision, the soil inspection device has the problem that is high price andinspection time are long. By the color of the soil acquired with scanner, all carbon content in the soil isestimated and it judges soil quality. If only there are a personal computer and a scanner, it becomes
possible that the quality of the soil is estimated simply.
key words: soil quality, scanner, image processing
１

緒

言

パソコン用のスキャナは、主に写真などの画像を得る目的で使健全な土壌は、たい肥等の有機物を適切に使用することで用されるため、厳密な色の再現は行われていない。また、機種維持される。一般的に有機物量が増えると土壌中の全炭素量ごとに色の値が異なるため、同一の方法では評価できない問題が増加することが知られており、全炭素含量は土壌の健全性がある。そのため、均一的な色計測を行うために色補正が必要を評価する重要指標の１つと考えられるが、現在の分析手法となる。コンピュータで色を扱う場合、モニタ RGB 単位(sRGB)

が煩雑であるため農業生産現場での評価は難しいという問題で管理する仕様となっている。

がある。このような背景から、より簡易な全炭素量の分析手

RGB 値の取得法が必要となっている。
本研究では、土壌の色と全炭素含量との間に相関関係があることを確認し、土壌全炭素含量推定手法を考案した。この手法では、パソコンとスキャナがあれば、簡易に土壌の全炭

RGB→XYZ 変換

素含量を推定することが可能となる。スキャナ画像から土壌X = 0.412391*R + 0.357584*G + 0.180481*B;
Y = 0.212639*R + 0.715169*G + 0.072192*B;
Z = 0.019331*R + 0.119195*G + 0.950532*B;の色を取得する場合の問題は、異機種ごとに取得される色の値が異なるため、判定基準が一定化しないことにある。この問題に対し、本研究では判定基準を一定化するために、基準色となるカラーチャートを使って色補正を行う実験を行った。
その結果、異機種ごとに、画素値の違いや読みとり面のムラ、

XYZ→Lab 変換
L = 116(Y/Y0) 1/3 ‑ 16 (Y/Y0>0.008856)

画質の安定時間に差があることが判明した。また、ユーザの操作性を向上させるための画像取り込みソフトウェアと土壌

a = 500[(X/X0) 1/3 ‑ (Y/Y0) 1/3]
b = 200[(Y/Y0) 1/3 ‑ (Z/Z0) 1/3]
X0=0.95045,Y0=1.0,Z0=1.08892を設置するための専用トレーを試作した。本報告書では、これらの開発内容について報告する。
２
２−１
＊

実

験

方

法
図１

色の取り扱い電子機械技術部＊＊岩手県農業研究センター＊＊＊（有）イグノス

89

モニタＲＧＢのＬａｂ変換方法

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

しかし、人間の視覚はこの RGB とは異なる色空間認識であるるドライバソフトによって画像を取り込む。しかし、これをことが知られている。人間の視覚に最も近い色表現として Lab

利用する場合、一旦ファイルに保存する必要がある。ユーザ

1)単位が知られており 、人間の視覚に関する分析などに用いの操作性から見ると、「画像取り込み」と「画像保存」の２られている。L は明度、a、b は L における色度を２次元で表つの操作をしなければならず、多数の土壌検査を連続して行している。そこで本研究では、色補正を色彩計で計測した Lab

う場合、操作が煩雑となる。そこで、図３に示すように、ス単位または XYZ 単位で行うこととした。このためには、スキ

キャナのドライバソフトをアプリケーションプログラムからャナ画像の RGB 値から Lab または XYZ 単位へ変換する必要が自由に制御するソフトウェアを作成した。これには TWAINある。この変換プログラムを図１の変換方法 2)により作成し（Tool Without An Interesting Name）と呼ばれるソフトウ

た。

ェア仕様を元に作成した。
TWAINとはスキャナやデジタルカメ
ラなどの画像入力機器とパソコンを接続するための技術仕様

２−２ 色の再現性試験である。 TWAINドライバはスキャナメーカが提供するソフト

スキャナの色の再現性は、スキャン回数や場所（スキャン

ウェアで、画像取り込みなどの実際のスキャナ制御を行う。

位置）によって異なる。通常、色のバラツキなどはメーカご

今回作成したアプリケーションは、
TWAINドライバ自体を起動とに独自に調整され、その補正データが推奨値としてプロフ

し、画像を取り込む機能として実現した。これはTWAINドライ

ァイルに記録され自動的に色の調整を行っている。この補正

バが提供されている装置であれば、たとえ異機種でも対応ではユーザが独自に調整することも可能であるが、スキャナのきることを意味する。

専門知識が必要となり簡単に設定することが困難である。そのため、本研究ではメーカ推奨のプロファイル値（ディフォ

アプリケーション・プログラム

ルト値）を用いて、スキャン回数とスキャン位置の変化による色の再現性を試験した。この試験に使用したチャート紙を品質判定処理図２に示す。試験する色を１５種類にサンプリングし、スキャナ読み込み位置は、縦方向を上段、中断、下段に分け、横画像

方向を９列とした配置とした。また、試験したスキャナは３

画像取込・RGB →Lab 処理

種類であり、連続スキャンによる時経変化による色再現性及画像

び、１ページ内の位置変化による色再現性の評価を行った。
TWAIN ドライバ起動プログラム
９列(スキャナの横方向 X 軸)TWAIN ﾄﾞﾗｲﾊﾞ起動命令

画像

TWAIN ドライバ

A

画像

画像取込命令スキャナ装置

3行
(スキャ
ナの縦

図３

方向 Y

ソフトウェアの処理の流れ

B

軸)

３
３−１

実

験

結

果

色の取り扱い安定した色計測を行うために、スキャナの特性を考慮した色補正が必要となる。これには、カラーパッチが印刷されている

C

チャート紙を色彩計で計測し、XYZ 単位系または Lab 単位系で統一して補正を行うのが一般的である 3)。しかし、パソコンの色は

15 種類
図２

RGB 単位であるため単位系の相互変換が必要となる。そこで、ス
キャナ画像の RGB 単位系を、Lab 系で表されるカラーチャート紙

試験チャート紙との単位を合わせるためにRGB→Lab変換プログラムを作成した。
図４に自作プログラムと PhotoShop の RGB→Lab 変換を行った比２−３ スキャナ画像取り込み制御ソフトウェア
装置の低価格性を実現するために使用するスキャナは、較を示す。この実験結果から、変換がほぼ同じく行われること

一般向け低価格スキャナ（実売価格１〜２万円）を対象とすが確認でき、カラーチャート紙による色補正プログラムの一部る。通常、スキャナの画像を取り込むには、メーカが提供す分が実現できた。

90

画像処理による土壌品質検査に関する研究

左側が低い傾向にあることが分かった。これは、ラインスキャナーの特性に起因すると考えられ、一般的には中央部が高くなる左右対称に現れるが、機種Bのように左右非対称のものも存在する。左右非対称の原因は、光源の配置やラインスキャナーの特性が他と異なるためと予想される。

(a)開発プログラムによる RGB→Lab 変換
図２C

図２B

図２A

輝
度
値

X軸

(b)

Photoshop による RGB→Lab 変換

図４

RGB 単位から Lab 単位への変換結果

３−２(a) 機種Ａ

色の再現性実験

連続スキャンによる時経列変化と、１ページ内の位置を変えることによる色再現性の評価を行った。色再現性試験の仕様を表１に示す。 図２の試験チャート紙を、３機種ごとに連輝

続５０回のスキャンを行い、１０回目ごとの画像を評価対象

度

データ（５サンプル）とした。チャートに印刷した色は１５値

色で、位置の特定をするため等間隔（ブロック単位）に配置
してある。
X軸

表１
試験項目
スキャン回数（回）
サンプリング数
サンプリング色（色）
スキャン位置（ブロック）
スキャン画像
(DPI)
機種（台）

数
50
5
15
27
300
3

試

験

仕

様

Y軸

(b) 機種Ｂ仕様
連続スキャン
１０回ごと
パッチサイズ：4x4mm
色：白，黒，灰，RGBx2，CMYKx2
３行x９列

輝
度

サイズ：2552x3508pixel

値

機種A，機種B，機種C
X軸

Y軸(c) 機種Ｃ

表１の試験仕様によって、１ページ内における輝度値

図５の分布測定を行った。取り込んだRGBの実測値を輝度値(GRAY:0〜255)へ変換し、ブロック位置ごとの輝度値をグラフ化した。図５に機種A,B,Cの輝度値分布を

３−３

３機種の輝度値分布

経時変化による輝度値測定

連続スキャンによる輝度の変化を表したグラフを図６に示す。

示す。この結果から全体的に、スキャナの上方の輝度値が高いことが分かった。また、機種Aと機種Cは左右

この結果から機種 A と機種 C では明らかに１回目と１０回目にの端に近づくほど輝度値が低く、機種Bは右側が高く、これは蛍光管の暖まり具合によるもので、スタート時光量が少輝度の変化が見られる。一方、機種 B は安定の傾向が見られる。

91

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

なく、連続スキャンにより蛍光管が温まると光量が増加する
影響と推測される。この結果から、安定した測定を行うためには、蛍光管の光量を安定化させるための準備スキャンが必
要となることが分かった。この準備スキャンの回数や方法は機種ごとに異なると考えられるが、今後行う実験値から推定

Gray輝度値変換値できると思われる。

125
120
115
110
105
100
95
90

図７
４

考

察

安定した色の管理を行うために、RGB 値を Lab 値に統一して行
10

10

20

30

40

50

う必要があるが、パソコンで取り扱う RGB はモニタ RGB（sRGB）と呼ばれ、CIE（国際照明委員会）の三刺激値 XYZ の前身となっスキャン回数ている CIERGB 値とは異なっている 4)。モニタ RGB は、0〜255 の(a) 機種 A

デジタル値の組み合わせで色を表しているのに対し、CIERGB は

連続スキャン特性(EPSON GT7400)

実際の可視スペクトル光から特定の波長を３つ選んで RGB 値を125決定している。しかし、CIERGB 値を Lab 値へ変換する式は一般

120
Gray輝度変換値

スキャナ画像の自動取り込みの結果

115的であるが、モニタ RGB 値を Lab 値へ変換する式は、幾つか提110案されているがあまり明確ではない。本研究では、モニタ RGB

105

を XYZ 値へ一度変換する方法で Lab 変換を行った。また、色補100

正用のカラーチャートとして、ISO 12647‑2 に準拠した画像電子

95
90
0

1

10

20

30

40

学会が提供しているカラーチャート(No.22)を検討したが、チャ50

ート上の色はインキで印刷されており紫外線などによる劣化でスキャン回数値が変化する問題がある。厳密に計測するには、その都度、色(b) 機種 B

度計によって計測する必要がある。

連続スキャン特性(EPSON GT9300)
125５Gray輝度変換値

120
115

結

言

本年度の実験により、異機種スキャナの連続スキャン特性と

110
105

１ページ内の色ムラの分布を評価することができた。この結果、

100

スキャナ中央が比較的安定した画像が得られることがわかり、

95

土壌品質検査専用トレーの試料配置位置設計の参考となった。

90
0

1

10

20
30
スキャン回数4050

また、土壌品質判定ソフトウェアの部品として、自動的にスキャナ画像を取り込む機能を実現した。これによって、今後ユー(c) 機種 C
図６３−４

ザの操作性を向上することが可能となった。来年度は、スキャ

連続スキャンによる輝度の変化

ナの色補正方式の確立、試料トレーの製作及び、色と全炭素量の関係式から全炭素量を求めるプログラムを開発する予定であ

スキャナ画像取り込み制御ソフトウェア

る。

TWAIN 仕様に従ってスキャナから自動的に画像を取り込む
ソフトウェアを開発した。開発言語は Microsoft

Visual文

C++で、OS は Windows98/2000/XP に対応するように設計した。

1)

試作トレーは、A4 サイズ(横 210×縦 297×厚さ 5mm)の白色ア

献

三宅 洋一：ディジタルカラー画像の解析・評価、東京大学出版会(2002)

クリル板を直径 30mm の円形に切り抜き、ガラスを下面に張り2)合わせた形状となっている。このソフトを使って、土壌サン

岡野邦彦：http://www.asahi‑net.or.jp/ rt6k‑okn/canp98/resume/Makita.htm

プルを入れる試作トレーをスキャンした結果を図７に示す。

3)

開発した本ソフトによって、自動的に土壌サンプルの画像を

山内 二郎、金沢 寿吉：新編色彩科学ハンドブック、日本色彩学会、東京大学出版会(1985)

取り込むことが可能となった。

4)

92

日下

秀夫：カラー画像工学、オーム社(1997)

［研究報告］可搬性の高い小型計測装置の研究
長谷川

辰雄＊、田中愼造＊＊

岩手県と青森県にまたがる国内最大級の不法投棄の全量撤去には、５７５億円の膨大な費用が推定され、環境面と経済面の両方で国民への負担が大きくなっている。この原因について、行政の管理責任が問われる
中、他の都道府県において、廃棄物監視予算が膨らんでいる現状にある（数千万円〜１億円）。不法投棄の未然防止は、発見後に対処するよりも、環境面・経済面の両方に効果的がある。このことから、環境監視用の空撮に搭載可能な小型画像計測装置を開発した。本装置は、空撮対象物の３次元計測を実現する基盤技術を確立するための試作装置として開発した。この基盤技術には２台の画像センサによるステレオビジョン法を用いたソフトウェアとして実現した。
キーワード：環境監視、３次元計測、空撮

The Development of Portable 3D Measurement Device
HASEGAWA Tatsuo and TANAKA Shinzo
Unauthorized dumping of domestic maximum in Iwate and Aomori is very huge and the removal
cost is estimated at 57.5 billion yen. The national burden becomes large in the natural environment andthe economy. The budget of the unauthorized dumping watch in each all prefectures is very large. The
prevention of illegal throwing away is more effective than to deal with it after the occurrence in thenatural environment and the economy. We developed the miniature measurement device which could
take pictures of aerial photograph for the natural environment watch. This device was developed as atrial device to establish the base technology for which to realize the three-dimensional measurement of
the aerial photograph. This technology was realized as software, which used stereophonic vision.
key words: environment monitoring, 3 -D measurement, aerial photograph１

緒言

右画像の対応点の正確さであり、これをいかに自動的に特定す廃棄物の不法投棄による環境への悪影響を未然に防ぐためるかが本研究のテーマである。

に、不法投棄の監視パトロールが急務となっている。現状で

２

実験方法

は、自治体が主体となった人海戦術による監視が多く、監視対象物が建物、自動車などの明瞭な特徴を持つ人工物は、ス

カメラによる自動化など、作業の効率化が求められている。

テレオの対応点を特定しやすいが、廃棄物監視のように自然界

本研究は、上空からの広域的な監視を目的に、低価格でメにある山林・野原などの非人工物の特徴は捉えにくい。特に屋ンテナンスが容易なラジコン飛行体(カイト型、飛行船型な外の画像は天候（太陽光）の影響に左右されやすい。そこで、

ど）に搭載可能な画像センサ装置の開発が目的である。この

自動化が難しい左右対応点の決定を、手作業で行っている現状

画像センサは、ステレオ画像計測による不法投棄箇所の高さがある。これには、対象物の種類によって明確に判断がつかなの計測や、広範囲な土木測量を可能とする。現状では実機飛く、作業時間を要している。そこで、本研究ではこの作業を容行機の航空写真が主流であるが、コスト高や上空３００ｍ以易化するために図１に示す手順によって対応点決定の特徴づけ

下での撮影が困難という問題点がある。そこで、本研究では、を行った。

土木建築用の３次元計測を目的に，上空１５０ｍ程度の空撮

輪郭線抽出を前提とした小型３次元計測装置の要素技術を開発した。空撮の画像計測の問題は、自然光による画像ノイズの影響にあ

エピポーラ線計算

る。太陽光の直射や反射によって画像の品質が安定せず、計測精度を不安定にさせている。３次元計測で一般的なレーザ

ステレオ対応点の決定

光線を用いたスリット光投影法においても、太陽光の外乱によって、レーザ光を捉えにくい箇所があり、安定した計測ができない。これに対して、ステレオ画像計測では、画像のみ

３次元計測で計測するため、画像自体の品質を向上させる必要がある。
ここで定義する画像品質とは、ステレオ画像計測に必要な左＊

図１

電子機械技術部＊＊電子機械技術部（現

岩手県立産業技術短大学校水沢校）

93

全体処理手順岩手県工業技術センター研究報告
２−１

輪郭線の抽出

第１１号（２００４）に、その対応する点が存在する。エピポーラ線を求めるには、物体の特徴を捉える手法として、対象物の輪郭線を使用する

図３に示すエピポーラ幾何を図４に示すベクトル図へ展開して場合が多い。これは背景と対象物との境界が、比較的に明確考えると、式(2)で表すことができる。

であり画像処理しやすいという理由からである。輪郭線の抽
出アルゴリズムに、代表的なソーベル空間フィルタ 1)を用いX1た。この特徴は画像の縦・横方向の画素勾配を強調するため

λ'x'

λRx

に、建物などの人工物の輪郭線を捉えやすい特徴がある。ソーベル空間フィルタを図２に示す。
Rx

‑1

0

1

‑1

‑2

‑1

‑2

0

2

0

0

0

‑1

0

1

1

2

1

(a)

横方向

図２

(b)

C

x'

aT

図４

T

C

エピポーラ幾何のベクトル図? ?x? ? ? Rx ? aT ・・・(2)縦方向

ソーベル・空間フィルタ
これは、３つのベクトルｘ 、Rx、T が同一平面上にあること

ソーベルフィルタによる微分の大きさを示すフィルタを式を示している。したがって式(3)が成り立つ。

(1)に示すg (i , j ) ?

x??(T ? Rx ) ? 0 ・・・(3)22( g H (i , j ) ? gV (i , j ) ) ・・・(1)

２つのカメラの画像座標をそれぞれ m、m’ とし、式(3)に代入

ただし、

すると式(4)で表される。これがエピポーラ方程式であり、Ｆをg H (i , j ) は i 方向のソーベルフィルタ
g V (i, j ) は j方向のソーベルフィルタ
２−２

基礎行列(Fundamental Matrix)と呼ぶ。

~ ?T Fm~ ? 0 ・・・
m(4)

エピポーラ線の計算

物体の輪郭線が得られると、その輪郭線を元に左右画像の?T?1
ただし、 F ? A? [T ]? RA

対応点を決定できる。しかし、特徴が明確な箇所を多く含む
建物や自動車などの人工物に対して、山林・野原などは、輪A、Aは２台のカメラパラメータである。

郭線が得られても明確に対応点となる特徴が少ない。そこで、この不明瞭な対応点を決定するためにエピポーラ線 2)の計算

２つのカメラに撮影された同一点は、必ず式(4)のエピポーラ方を行った。エピポーラ線とは、図３に示すように、３次元空程式を満たすことになる。基礎行列Fの自由度は７であるので、間点 X1 と２台のカメラの焦点 C、C を結ぶ三角形によって得８点以上の対応点が得られれば線形解法によって F を求めるこられる画像上の線分 L,Lとができる。この手法は８ポイントアルゴリズムと呼ばれ、基である。

礎行列を求める一般的手法であり、本研究で実装を試みた。
２−３

小型計測装置

本研究は、低価格・メンテナンスが容易なラジコン飛行体（カイト型、飛行船型など）に搭載可能な画像センサ装置の開発が目的である。ラジコン飛行体は小型であるため積載可能重量はかなり制限されるが、必要最低限の空撮機材の重量を５ｋｇ以内とした。これに伴って、開発装置は小型・軽量化を実現する
ために、個々の部品の小型化を工夫した。また、製造コストの低価格化を目指し、構成部品はすべて汎用品を用いて製作した。
特に制御ボードに Micro‑ATX 規格である 170x170mm の小型オ
図３

エピポーラ線

ールインワンボードの採用と、15mm 角のユニバーサルアルミフ

カメラ C の画像点ｘが観測されたとき、ｘは直線 L 上に存

レームを用いたことで小型化と、組み立ての柔軟性を図った。

在し、同様にｘ は直線 L 上に存在する。このように、エピ

また、IEEE1394 規格の小型 CCD(30x31x29m、45g,60f/s)を採用

ポーラ線は点同士の対応関係を表している。つまり、画像平したことによって、軽量化と高速撮影を実現した。空撮時は、面π上の点を決定すると、画像平面π 上のエピポーラ線上

風や飛行体姿勢制御の影響による振動が原因で画像がみだれる

94

可搬性の高い小型計測装置の開発場合が多い。この振動の影響をできるだけ少なくするため、輪郭線を抽出する実験を行った。空撮を想定し撮影は工技セン

60f/s のシャッタースピードの機種を選定した。表１に詳細な

ターの東側３階から地表面に向かって行った。左右２つの画像

小型計測装置の仕様を示す。

の処理結果は同様なので、左画像の実験結果を図６(a)(b)(c)に示す。

表１

小型計測装置仕様
項目
仕様
CPU
800MHz
メモリ
256MB
制御ボード
Micro‑ATX VIA‑EPIA‑C800
HDD
3.5 型,5400rpm
IEEE1394 ボード 2 ポート
IEEE1394 カメラ PGR 社製 Flea 2 台,
640x480,60f/s,8bit‑mono
電源
200W
重量
4Kg
サイズ
アルミフレーム
250×250×280mm
OS
Windows2000
開発言語
Microsoft Visual C++ V6.0(a) 入力画像（左）640x480 画像、8bit モノクロ

開発した小型計測装置の図面と実物写真を図５(a)、(b)、(c)に示す。強度を保つために立方体形状とし、軽量化のためにカバーは付けず、制御ボードやカメラなどの構成部品をフレームに直接取り付けた。また、重心バランスが装置中央となるような部品配置となっている。総重量が４ｋｇとなり目標の５ｋｇ以下を達成した。

(b) ソーベル＋２値化処理結果(a) ＣＧモデル(b) 設計図面(c)
図６

入力画像＋輪郭線

ソーベル空間フィルタによる輪郭線強調

図６(b)はソーベルと２値化の２つの処理を行った結果であり、輪郭線が明確に得られていることが分かる。ソーベル処理だけ
図５
３
３−１

(b) 実物写真

では見た目で分かりにくいため、さらに閾値法による２値化 3)

小型計測装置の設計図面と実物写真を行った。図(c)は入力画像と輪郭線を重ね合わせることによって、目視で対象物の特徴を捉えやすくした結果である。

実験結果
ソーベル空間フィルタ処理

開発した小型計測装置を用いて左右２つの画像を取得し、95

岩手県工業技術センター研究報告
３−２

基礎行列Ｆの計算結果第１１号（２００４）

３−２

エピポーラ線による対応点の決定

輪郭線が得られると画像の特徴が明確となるため、左右画対応点入力プログラムによって基礎行列 F を得ることができ像の対応点を目視によって特定しやすくなる。そこで、基礎たので、左右どちらか一点が決まると、相対する画像のエピポ行列を得るために輪郭線画像を元に、マウス入力で対応点をーラ線を求めることが可能となる。 図８に左右画像を上下に表決定するソフトウェア・プログラムを作成し実験を行った。

示し、エピポーラ線を求めた結果を示す。図８(a)は上の画像の図７はそのプログラムによって、８つの対応点を決定した実丸印で示した点をマウス選択し、下の画像にその対応するエピ

行結果である。画面上に輪郭線処理された左右画像が上下に

ポーラ線が表示された結果を示している。図８(b)は逆に下の画像の丸印に対応したエピポーラ線を表示した結果である。

表示され、マウスで選択した時点で、ダイヤログボックスに
対応点座標が自動的に入力される。マウス選択した座標は丸い印が表示され、操作者が既に対応点として入力されていることが分かるように工夫した。エピポーラ線を得るための基礎行列 F を求めるためには最低８つの対応点を決める必要がある 4)が、本プログラムは８つ以上の入力点に対応している。
この理由は、基礎行列 F は最小二乗解を用いて計算している
ため、精度の良い対応点を多数入力するほど、エピポーラ線の精度が良くなるためである。
今回の実験では、必要最小限の８箇所の入力で基礎行列を求めた。表２はマウス選択した対応点座標値であり、それを元に基礎行列を計算した結果が表３である

対応点

エピポーラ

(a) 上画像の点に対応したエピポーラ線

図７ 左右画像の対応点入力プログラム
エピポーラ線

表２
対応点番号
1
2
3
4
5
6
7
8
表３

対応点座標値
左画像座標値(x, y)
88, 384
49, 391
209,338
338,191
366, 93364,349444,378
421,431

右画像座標値(x, y)
71, 358
33, 401
191,344
319,196353, 98
349,356
431,383
404,436

対応点

基礎行列 F（３×３）‑0.000001

0.000035‑0.000035‑0.000035

0.000001

0.008880

0.007060‑0.008815‑0.155435(b) 下画像の点に対応したエピポーラ線
図８

エピポーラ線の表示

このようにエピポーラ線表示結果から、両画像の対応点がエ
ポーラ線上にあることが確認できた。操作者が左右の対応点を96

可搬性の高い小型計測装置の開発決めるとき、一方の点が、他方のどの点に対応するかというソフトウェアの試作では、山林や野原など、屋外撮影の困難さ

問題は、エピポーラ線上を追跡することで対応可能となる。

が分かった。特に日陰となる部分は実際の対象物の輪郭に添う

ただし、エピポーラ線と輪郭線との交点は多数求まる場合がようにできるため、輪郭線の抽出は、日陰の大きさに影響を受

5)

多く、自動的に交点を検出することは難しい 。特に山林・けてしまう。太陽の角度、撮影の角度によって入力画像が異な野原などの自然画像の場合、輪郭線抽出を行っても特徴を捉るという問題は、ステレオ画像計測の誤差に影響を及ぼすため、えにくいケースがある。今回の実験では２台のカメラ間隔が計測の誤差をどのように解消するかが問題となる。単なる航空

７．５㎝と狭かったため視差による影響が少なく、エピポー

写真だけでなく、計測を行うには高品質な画像が必要となる。

ラ線が精度良く求めることができた。視差とは、ある計測対実験のカメラは小型化を重視して６４０×４８０画素であるが、象となる基準点において、2 台のカメラの視線がなす角度(輻

計測の精度を向上させるには最低でも１０２４×７６８画素は輳角)の変化量として定義される。しかし、対象物とカメラの必要と思われる。今後は振動対策など、具体的な飛行体への搭距離に比べ、カメラの間隔が狭いと、左右画像のピクセルの載を検討し、実用化を目指す予定である。

ずれ幅が小さくなり、計測誤差が大きくなる。つまり、ある程度の視差がないと計測誤差が大きくなる。視差を大きくと文るためには、１台のカメラで場所を移動しながら撮影する方1)が現実的である。
結

安居院 猛、長尾 智晴：画像の処理と認識、pp.35‑37、
昭晃堂(2000)

2)
４

献

言

佐藤

淳：コンピュータビジョン、pp.81‑96、コロナ社(1999)

今回の実験では、小型計測装置のハードウェアの試作及び

3)

その動作確認と、ステレオ画像計測の対応点入力ソフトウェ

田村 秀行：コンピュータ画像処理、pp.138‑140、オーム
社(2002)

アの試作及び評価を行った。ハードウェアの試作では、アル4)

ミフレーム材の軽量化、ハードディスクをシリコンディスク

R. Hartley:In defense of the eight‑point algorithm.
IEEE Trans. PAMI、 19(6)、 pp.580‑593、 1997.

化、電源を小型リチウム電池にするなど、更に小型・軽量化

5)するための改良点が明確になった。ラジコン飛行体に搭載さ佐藤 淳、木下 敬介、ロベルト チポラ：曲面上のエピ
ポーラ幾何と未校正カメラによる視覚誘導、電子情報通信れる小型計測装置は、揺れや振動する状態にさらされること

学会、Vol. J82‑D‑Ⅱ、 No.9、 pp.1401‑1410(1999)

が容易に予想できるため、単純に小型・軽量化を進めること

6)

津邑 公暁、清水 雄歩、中島 康彦、五島 正裕、森眞は難しく、耐久性を考慮した装置設計が必要と考える。同様

一郎、北村 俊明、富田 眞治：ステレオ画像処理を用いに画像センサについても、撮影時に姿勢が安定しなければ画た曖昧再利用の評価、情報処理学会、トランザクション、像がブレてしまうため、今後、安定化の工夫が必要である。

コンピューティングシステム、Vol. 44、 No. SIG11‑024、
pp.1‑8(2003)97［研究報告］ＣＭＭ性能評価ゲージの不確かさ算出
和合

健 、米倉
＊＊

＊

勇雄

＊＊

我々は、使用者が現場においてISO10360‑2及びJIS Z 9090:1991に基づいてCMMを校正することの出来るゲージを考案・試作した。それは、くさび形の斜面に大小の複数球を配置した三角形型である。ゲージは形状が単純で、測定が容易でかつ経年変化が少ないという設計理念を満足させた。
試作したゲージの不確かさについて算出した結果，その拡張不確かさU(k=2)は1.72μmであった。
キーワード：CMM、ゲージ、校正、性能評価、不確かさ

Calculation of Uncertainty of CMM Gauge
for Performance Evaluation
WAGO Takeshi and YONEKURA Isao
The newly designed wedge-shaped gauge was manufactured experimentallyaccording to ISO 10360-2 and JIS Z 9090 :1991 for CMM calibration at a working
place. Spheres of several sizes are situated on the slanted surface of the gauge.
Design concepts included simplicity, ease of measurement, and small secularchange. We assessed the precision of the experimentally manufactured gauge: its
expandeduncertainty U (k=2) was 1.72 µm.
keywords:CMM,gauge,calibration,evaluationofperformance,uncertainty
１

緒言

製品の高機能化に伴い、それらを構成する部品には２高い寸法精度が要求されている。これらの部品製造に使２−１

ゲージの要素設計
ゲージの特徴用される工作機械の加工精度の進歩は著しく、現状では新たに試作したゲージは図１に示すとおり頂角を±2µ ｍ台の寸法公差を高い確度で達成できる。しかし、加工精度が向上している反面、その値を保証する測定技

30°、60°、90° としたくさび型であり W.A.ゲージ（和合−阿部ゲージの略、以下単にゲージ）という。くさび術が加工精度に追いつかない状況が多々見られる。
特に、型の斜辺に球を配置したことで大きな測定長さを確保

三次元測定機（以下、 CMM）は容易に立体形状の寸法

し、球の空間配置が容易に出来る。くさび型の長辺・短測定が行える反面、その融通性による測定誤差の影響が辺を接地面として使い分けることでゲージの Z 高さが大きい。通常の製造現場で使用されている汎用 CMM
では測定精度が ±5µ ｍ程度であり、精密金型など高精300mm 及び 460mm となり、測定範囲の異なる CMMに対応できる。材質の選定により小型軽量化となりシン

度機械加工品の加工公差を下回る。また 、測定精度が ±1µ

プルで作業性が良く、可搬用取手により CMM への積

ｍ以下の高精度 CMM は装置価格が高額になり一般企

載性及び測定中のゲージ姿勢変更での操作性にも優れて業への導入は難しい。そこで現有 CMM を使用してよいる。塊型（ ブロック型）としたことで図２に示す CMM

り正確な測定を行うために校正、誤差分離、補正の方法の空間軸とゲージの空間軸の為す角度により反転法を利について開発を進めている。

用し案内軸の直角度評価に使用できる。ゲージの基準面

ここでは CMM の使用者校正による性能評価 を容易かつ正確に行うため、そこで使用されるゲージの製作は表１に示すとおり長辺で 1.4µ ｍ、短辺で 1.0µm の平において有効な設計データを構築し、ゲージ製作指針とる。高精度 CMM の直角度評価を行った結果、表２のして提示することを目的とした。

とおり CMM の XZ 面で 0.0001°、YZ 面で 0.0004° の

1)2)

面度に仕上げられており反転法の使用に十分対応でき＊

超高精度金型測定技術（第１報）（地域新生コンソーシアム研究開発事業）＊＊

電子機械技術部98

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

値は十分小さくゲージの製作精度の高さが検証された。

表２

反転法による直角度測定結果

ゲージは斜面に球径の異なる 2 種類の球を配置したこ
CMMの座標 ゲージを置く向き ゲージとＣＭＭの
平面
為す角度
X+ 方向
-30.0052
XZ座標面
X- 方向
-30.0051
Y+ 方向-30.0057
YZ座標面
Y- 方向
-30.0053とで、ISO10360-2 で規定する接触角の違いによるスタ
イラスチップの接触安定性及び曲面接触でのプロービン
グ誤差が評価できる。図３に示す方法で実験を行った結果、表３に示すとおりプローブ機構が 3 軸開放プロー(単位：度)
直角度
0.00010.0004

ビング方式の場合では標準値からの偏差は 1.1µm と小さい。しかし、2 軸固定 1 軸開放プロービング方式の場

SΦ1インチゲージ球SΦ1/2インチゲージ球

合では接触角が小さくなる 1/2inch 球の場合で標準値からの偏差は 12.5µm と大きい。2 種類の球を配置したゲージ設計の目的が実験により検証された。

Y

5-SΦ1インチ

30°
90°

57°
90°プロービング方向

30°

57°

X

4-SΦ1/2インチ

図３

500

ボディ

スタイラスチップ

プロービング時に球とスタイラスチップが為す
接触角

表３

プローブの種類 球径の種類

60゜

3軸フリー
プローブ

300

150

プロービングに起因するＣＭＭ測定誤差30 ゜

2軸固定1フリープローブ(単位：mm)
球径の測定値 球径の標準値 測定値と標準 測定値のばら
：
A
：B
値の差：
B-A
つき：σ

Sφ1インチ25.401425.40030.00110.0012

Sφ1/2インチ

12.6989

12.6995-0.0006

0.0006

Sφ1インチ

25.3935

25.4003-0.00690.0013

Sφ1/2インチ

12.6870

12.6995-0.01260.0019

90°

460

２−２

図１

球の選定

ゲージの球は真球度 0.08µm を使用した。球の材質(単位:mm)は高炭素クロム軸受鋼鋼材で線膨張係数 11.5×10-6/ ℃、ゲージの設計形状

硬さは 1inch 球、1/2inch 球とも HRC62 以上である。
２−３

CMMの空間軸

本体の設計

ISO 10360-2 では測定長さに起因する累積誤差を抽出するため大きな測定長さを要求している。ゲージの大

ゲージの空間軸型化に伴う操作性向上のために、ゲージ本体は密度

θ

60 ゜

３

2.7g/cm の花崗岩（御影石）を使用し鉄と比較して 1/3の軽量化ができた。
２−４

シャフトの設計30゜

図４に示すシャフトによる保持は、広角範囲のプロ
ービングを実現した。シャフトの材質はグラファイトと90°した。グラファイトの線膨張係数は 3.1×10-6/℃、ヤン
グ率は 106×1010Pa であり鉄（線膨張係数 11.5×10-6/℃ 、CMM測定台
ゲージ長辺の基準面
ゲージ短辺の基準面
図２

反転法による直角度測定

表１

ゲージ基準面の平面度

ヤング率 20.1×1010Pa）と比較して熱的、機械的特性に優れている。
２−５

シャフトの本体への固定

シャフトを本体へ固定する方法は、図５に示す円筒
ブシュを本体に埋設しネジ締めにより接合する。ブシュの材質は SUS303 で線膨張係数 11.4×10-6/℃である。本体とブシュの接合は球とシャフトの接合で使用したエポ(単位：mm)
測定値のばら 基準面の広さ
つき：σゲージの基準面

平面度

ゲージの長辺0.00140.0002

460×150ゲージの短辺0.00100.0001

300×150

キシ系接着剤により 0.1mm の厚みで接着した。

99

ＣＭＭ性能評価ゲージの不確かさ算出
表４

SΦ1インチ
M8

構成要素

球

M8

SΦ1インチの場合(単位:mm)(単位:mm)

２−６

σ(G)

B

CMMスケール

熱膨張係数

σ(Cα)

B

真球度

σ(Ph)

A

σ(P α)B

σ(A 1α)Bσ(F α)B

σ(F D)A

ブロックゲージと構成要素の熱膨張係数の差球とシャフトの接 ブロックゲージと構成要素の熱膨張
合係数の差
ブロックゲージと構成要素の熱膨張
係数の差
シャフト
応力たわみ量φ16.8

図４

要因記号 評価タイプ

比較校正

球

17

33

45.7

φ1 5

不確かさの要因

ブロックゲージブシュ

シャフト

バジェット表3)シャフトの設計

図５

シャフトとブシュ
ひずみ量
σ(R)
の接合
構成要素とブロックゲージとの熱膨
ブシュσ(B α)
張係数の差
ブシュと本体の ブロックゲージと構成要素の熱膨張σ(A 2α)接合
係数の差ブロックゲージと構成要素の熱膨張
σ(Dα)
本体
係数の差
W.A.ゲージ測定でのCMMの測定誤
CMM
σ(E CMM)
差
W.A.ゲージの全
経年変化量
σ(Y)
構成要素

ブシュの設計球の固定

熱応力による球の変形を防止するためにエポキシ系
接着剤により球を固定した。接着強度は実験を行った結果、引張強さの平均値が 1inch 球で 1519N 、1/2inch 球

A
B
B
B
A
A

で 515N を示し十分に大きい。この接着剤の線膨張係数は 60×10-6/℃である。
３−２
３

ゲージの値付けの不確かさの算出

各成分の標準不確かさの評価

３−２−１

指示精度の優れた CMM を標準機として、開発した

ブロックゲージの標準不確かさ

ゲージを校正する場合のゼロ点球と各球との中心間距離

CMM の校正に用いたブロックゲージの標準不確かさを式(3)により求める。ブロックゲージの比較校正での値付けの不確かさを求めた 3 )。校正室の温度環境は、の不確かさの要因は、標準器の校正値の不確かさ校正作業での 8 回の平均値から 20.25 ℃ ±0.16 ℃である。使用した CMM は Zeiss 製 UPMC550-CARAT でs(LsGB)、寸法差測定での不確かさ s(dGB)（平均値での不確かさ・ランダム効果での不確かさ・系統効果での不確ある。

かさ ）、 両 ゲ ー ジ の 熱 膨 張 係 数 の 差 に よ る 不 確 か さ

３−１s(daGB)、両ゲージの温度差による不確かさ s(d?GB)、標準
器の経年変化による不確かさ s(Y GB)からなる。ここでは、

関数モデル

表４のバジェット表により抽出した不確かさ成分からゲージの校正に関するモデル式は式(1)で示される。Lはゲージの値、M は CMM の測定値、s(E)は合成標準
c

ゲージの最大測定長さからブロックゲージの長さ

不確かさである。

より 20 ℃からの温度差 0.14 ℃として標準不確かさを

L=M±2s(E)c
また、合成標準不確かさは式(2) で示される。

414mm、 JCSS 認定事業者での校正室温度環境の一例

(1)

求めた。
2
2
2
2
2
s 2(G)=s(LsGB )+s(dGB)+s (daGB)+s (d?GB)+s (YGB)s c2(E)=s 2(G)+s (2 Ca) + s 2( Ph) + s 2( Pa) + s2( A1a)
2

2

2

2

=2.25×10-4 +7.569×10-5+1.129×10-3+5.991

2+ s ( Fa) + s ( FD) + s ( R ) + s ( Ba) + s ( A2a)×10-3+1.00×10-4+ s2( Da) + s2( ECMM )+s 2 (Y)(2)
ここで、G は標準器の誤差、Ca は CMM スケールの線=7.520×10-3µm2(3)s(G)=0.087µm
３−２−２ CMM スケールの線膨張係数の標準不確かさ

膨張係数に起因する誤差、 Ph は球の真球度の誤差、 Pa
は球の線膨張係数に起因する誤差、A1a は球とシャフトの接着剤の線膨張係数に起因する誤差、 Fa はシャフト

校正室の温度環境は 20 ℃からの偏差が 0.25 ℃、分の線膨張係数に起因する誤差、 FD はシャフトの弾性変布範囲が ±0.16 ℃であり、中心値 0.25 ℃ ±0.16 ℃を限形量による誤差、R はシャフトとブシュの接合での応力界とする矩形分布とし式 (4)により標準不確かさ s(?)を歪み量による誤差、Ba はブシュの線膨張係数に起因する誤差、 A2a はブシュと本体の接着剤の線膨張係数に起求める。ここで、 ? は 20 ℃からの温度差、d? は温度変因する誤差、 Da は本体の線膨張係数に起因する誤差、

21/2
2√ 3)2］ 1/2s(?)=［? 2+(d/? √ 3) ］=［0.25+(0.16/=0.267 ℃(4)
CMM スケールの材質はゼロデュアで線膨張係数による動幅とする。

ECMM は CMM の測定誤差、Y は経年変化による誤差である。

標準不確かさは ±0.05×10-6/℃を分布幅とする矩形分布として式(5)、式(6)により求める。ここで、 aC は CMM

100

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）スケールの線膨張係数の分布幅、D はゲージの最大測合計 120 個のゼロ点球から各球までの中心間距離を得

定長さとする。

た。ここで反復は CMM 測定台上のゲージの設置位置

s(aC)= 0.05×10-6 /√ 3 =2.886×10-8
・s(?)・s(a)=0.414×0.267×2.886
s(C)=DaC(5)

を移動させ、時間を隔てた場合とした。その結果を図６に示す。図中の点は各球毎の任意の基準値からの偏差の×10 =0.003µm(6)３−２−３ 球とブロックゲージの線膨張係数の差によ平均値で、点の分布幅はゼロ点球から各球までの中心間-8距離の標準偏差である。CMM の測定による標準不確かさは、式 (13)に示すとおりゼロ点球から各球までの中心る標準不確かさCMM はブロックゲージにより校正されており、かつスケールの線膨張係数が 0 に等しいと見なせること間距離の標準偏差の平均値とした。平均値は各球の標準から直接ブロックゲージとの線膨張係数の差が不確かさとした。

偏差の 2 乗を加算し、球の個数で除算した後の平方根に現れると推測した。 P は球径、dap は球とブロックゲs(ECMM ) = ( a 球の標準偏差+b 球の標準偏差+･･･+h 球の標準偏差の平均値)

ージの線膨張係数の差としてブロックゲージの線膨張係数の不確かさ 1×10-6 /℃を加えた値を最大幅とする矩形

22
2･･･+0.46)/8］1/2]=［ (0.22+0.25+分布とし式(7)、式(8)より求める。

=0.37µm(13)［(11.5×10-6 − 11.5×10-6)/2+1×10-6］/ √ 3s(da)=
p=5.773×10-7
・s(?)・s ( d ap )s(P)=Pa

CMMの測定誤差( μm)(7)=0.0254×0.267×5.773×10-7=0.004µm(8)３−２−４ シャフトのプロービング圧による弾性変形の標準不確かさシャフトのプロービング圧による弾性変形の標準不確かさを式(9)、式(10) より求める。プロービング圧の不

2
1

2σ

0
-1
-2

-2σ
a

b

確かさは電子天秤にプロービングしその測定値から標準

c

e
d
球の位置

f

g

h

偏差を求めた結果、9.24×10-4N と算出された。片持ち梁構造で 1inch 球ではシャフト末端から球中心までの

図６

ゲージ測定によるＣＭＭの測定誤差

梁の長さは 45.7mm、梁の外径は 15.0mm となる。
3
・ E1 ・I z)s(FD)=(W・ l)/(3３−２−７=(0.000924×0.0457)/(3×1.06×10 ×2.48
3

×10-9) =1.116×10-5 µm
4
ここで、Iz= p・d1 4/64 =3.14×0.015/64=2.48×10-9

経年変化による標準不確かさ

ゲージの経年変化による標準不確かさは、1 年間のゼロ点球から各球までの中心間距離の標準偏差の 2 乗

12

(9)

から 3-2-6 による CMM の測定による標準不確かさの 2(10)乗を減算し、球の個数で除算した後の平方根とした。図FD は弾性変形量、W は加重、l は梁の長さ、E1 はヤン
グ率、Iz は断面二次モーメント、d1 は梁の直径である。

７はゲージの経年変化を示したもので、図中の点は任意

３−２−５による標準不確かさを式(14)に示す。

の基準値からの偏差の平均値である。以上から経年変化

本体とブロックゲージの線膨張係数の差にs(Y)=(a 球の経年変化+b 球の経年変化+･･･ +h 球の
経年変化の平均値)

よる標準不確かさ
本体とブロックゲージの線膨張係数の差による標準

22
2− 0.25)+･･･=［｛ (0.872 − 0.22)+(0.85
2
2
1/2
−
｝
］
+(0.640.46) /8
=0.71µm(14)

不確かさを式(11)、式(12) より求める。ゲージの最大測-6

定長さは 414mm、本体の線膨張係数は 4 − 10×10 / ℃の幅があり、ブロックゲージからの差の大きい値を用い
経年変化の大きさ( μm)る。ここで D はゲージの最大測定長さ、daD は本体とブロックゲージの線膨張係数の差とし矩形分布とする。
s(daD)=［(11.5×10-6 − 4×10-6 )/2+1×10-6］/ √ 3=2.742×10-6
・s(?)・s(daD)s(D)=Da=0.414×0.267×2.742×10-6 =0.30µm
３−２−６ CMM の測定による標準不確かさ

(11)
(12)

4
3
2
1
0
-1
-2
-3

2σ

-2 σ

a

b

ゼロ点球と各球との中心間距離の値付けの不確かさに対する CMM の測定による標準不確かさを求める。

図７

球測定は、CNC 自動測定による極 3 点赤道軸方向 4 点
×2 回の計 11 点とし、繰り返し 3 回、反復 5 回を行い

101

c

d
e
球の位置

f

１年間の経年変化の大きさghＣＭＭ性能評価ゲージの不確かさ算出
４

合成標準不確かさ

たは機械的な応力による球の形状精度低下への影響は無以上の結果から表５に示す不確かさ成分ごとの標準い。
CMM の測定による不確かさは、CMM によりゲージを多数回測定した時の標準偏差として求めた。アーティ

不確かさが得られる。
表５
要因記号

σ(G)
σ(Cα)

不確かさ成分の結果

標準不確かさ

感度係数

u(xi)

二乗項

として測定した場合の測定機器の誤差がアーティファクf／∂xi≡ciui(y)^2

1

0.087

0.007569

D・σ(θ)

0.003

0.000009

トの不確かさに含まれる。ここでは、2 種類 9 個の球を立方空間の対角線に配置したことで、最大長さ 414mm

1

0.041

0.001681

時の CMM の測定による不確かさが求められた。つまP・σ(θ)
A 1・σ(θ)

0.004

0.000016

りアーティファクトの校正で信頼性の高い不確かさを求F・σ(θ)

0.019
0.026

0.000358
0.000700

めるためには、CMM の校正も同様のアーティファクト

1

0.000

0.000000を用いて校正を行い CMM の測定誤差を求めることが0.087μm-8σ(Ph)2.886×10 /℃
0.041μmσ(P α)

5.773×10 /℃

σ(A1 α)1.457×10 /℃-63.002×10 /℃-7-5σ(F α)-5σ(F D)

1.116×10 μm-σ(R)σ(B α)

ファクトの校正ではアーティファクト自体を測定対象物

長さへの変換(μm）
ui(y)≡¦c¦u(xi)

-

-

-

-7

B・σ(θ)

0.003

0.000008-5-6

6.062×10 /℃

σ(A2 α)1.457×10 /℃

A 2・σ(θ)

0.00040.00000015σ(Dα)σ(ECMM )2.742×10 /℃
0.37μmD・σ(θ)

0.30

0.09001

0.37

0.1369σ(Y)0.71μm1

0.71

0.50412

重要である。
経年変化による不確かさは高精度ＣＭＭによる値付
け校正を定期的に行うことにより排除できる。その場合
拡張不確かさは U(k=2)=2×0.487 =0.97µm と求められ1µ ｍ以下の良好な値となった。

2

二乗和 σ c (E)=0.7413μm
合成不確かさ σ c(E)=0.861μm
拡張不確かさ U(K=2)=1.72μm

６※）σ(R)はσ(Y)に含まれることとした

(1)

結

言

ゲージの拡張不確かさは U(k=2)=1.72µm となった。

得られた合成標準不確かさに包含係数 k=2 を乗じて1 年間における経年変化の不確かさが 0.71µm と算出され十分小さい。

CMM を標準とするゲージの校正における拡張不確かさを式(15)に示す。

(3) ゲージはくさび型にしたことでゲージの Z 高さが300mm または 460mm の 2 種類が設定できる。

４−１

(2)

拡張不確かさの決定U(k=2)=2×s(E)c=2×0.861 =1.72µm
５

考

(15)

(4) 2 種類の球径によりプロービング時の接触角による誤差が求められる。
(5) 高精度 CMM による校正を定期的に行う場合は経年変化による不確かさは排除され、ゲージの拡張不察

CMM の性能評価に使用するゲージは、CMM の測定長さに起因する累積誤差を評価するためにゲージの大型化が要求される。本体の材質に鉄を用いた場合は、ブロ

確かさは U(k=2)=0.97µm となる。
今後は、試作したゲージの信頼性を更に高めるため、

ックゲージとの線膨張係数の差が小さくその不確かさは標準値を与えるとともに経年変化を追跡調査することが3小さくなる、一方、鉄の密度は 7.8g/cm で重量は 80.7kg

課題である。

となり可搬性が悪くなる。そこで、ゲージの目的が使用者校正での活用なので材質を密度 2.7g/cm 3 で重量が文

献

28.2kg の花崗岩として取扱容易性を重視した。
球を支持するシャフトに使用したグラファイトは熱1)ISO10360-2 :1994 (Coordinate metrology -的、機械的性質に優れており、プロービング圧によるた

measuringmachines)、 ISO(1994)、日本規2) JIS Z 9090:1991（測定−校正方式通則 ）Part2: Performance assessment of coordinate

わみ量を小さくすることができる。また球の材質をブロ
ックゲージと同一としたことにより、ブロックゲージと格協会の線膨張係数の差による不確かさが小さくなる。球とシ

3) BIPM ， IEC ， IFCC ， ISO ， IUPAC， IUPAP，
OIML ，Guide to theexpression of uncertainty

ャフトの接合をエポキシ系接着剤による接着としたことで、接合強さは十分目的を満たし、接合原理による熱まin measurement， ISO(1993)102

[研究報告]銀添加(Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O 超電導体の微構造と超電導特性
齋藤 貴 *、 桑嶋 孝幸 *、 ミリアラ ムラリダ**、
坂井 直道 **、 村上 雅人 **溶融凝固法で作成した(Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O バルク超電導体の微構造と超電導特性について検討を行った。(Nd,Eu,Gd)Ba 2 Cu 3 Oy (NEG123)に (Nd,Eu,Gd) 2 BaCuOx (NEG211)と白金を添加量それぞれ 10mole% ・0.5mole% で混合し、銀添加量を0 〜 50wt% に変化させた原料を作成し、酸素分圧制御型溶融凝固法(OCMG法)にて直径 22mm 厚さ9mm の超電導体を得た。 その試料の不可逆磁場は銀添加量増大につれて上昇し30wt% 以上の試料においては 77K、7T の条件でも磁化曲線が閉じなかった。また、銀添加量 30wt% の試料は非常に大きな臨界電流密度を持ち、77K,7T の条件でc 軸に平行な向きで8000A/cm2 となった。
キーワード：(Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O、 超電導体、 溶融法

Microstructures and Superconducting Properties of Silver-Doped(Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O Superconductor
SAITOH Takashi, KUWASHIMA Takayuki, MIRYALA Muralidhar,
SAKAI Naomichi and MURAKAMI Masato
We examined microstructure and superconducting properties of melt-processed (Nd,Eu,Gd)-BaCu-O composite bulks. We prepared (Nd,Eu,Gd)Ba2Cu3Oy (NEG123) pellets of 22mm diameter and
9mm thickness with 10 mole% (Nd,Eu,Gd)2BaCuOx (NEG211), 0.5 mole% Pt, and various amountsof Ag ranging from 0 to 50 wt% using the oxygen-controlled-melt-growth (OCMG) process. The
irreversibillity field increased with Ag content up to 30 wt%, the magnetization loop was open at 77K
and 7T. In the sample with 30 wt% Ag, a large critical current density of 8000 A/cm2 was recorded
even at 7T and 77K for fields applied parallel to the c-axis.
key words: (Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O, Superconductor, Melt-processing

１ 緒

言いる。 永久磁石材料として最高性能を有するネオジム磁石

液体窒素温度で使用可能な超電導バルク体は、熱容量が小さく値段の高い液体ヘリウム （4.2K）で冷却することが必（Nd-Fe-B）の大型で良質なものでも、 表面の磁束密度が0.5T 程度である。 あるいは、 重量 2t を超える大型の電磁石

要な従来の超電導体に比べ、熱的安定性やコストが大幅に改善されることが期待され、 電力貯蔵用フライホイールなど

でも1.5 〜 2.0T しか発生し得ないなど、その要求性能は高レベルであり、小型軽量の超電導バルク体で実現可能となればのエネルギー関係の応用や磁気分離システムなどの環境面での応用に実用化が期待されている。なかでも、磁気浮上応用装置の飛躍的な性能向上や、全く新たなアプリケーションの開発が期待される。

や磁気分離などの用途では、 今までの永久磁石 ・電磁石で実現可能な性能を遙かに超える強力な磁石材料が必要と現在特性が明らかになっている軽希土類系超電導バルク体
を用いれば3〜4Tのスーパーマグネットが理論的に実現可能されている。 その性能を実現可能な超電導バルク体はスーパーマグネットと呼ばれている。 具体的にスーパーマグネッ

であるが、 その実用化のためには良好な特性を持つ超電導結晶を合成し、 さらに結晶軸のそろった大型のバルク体を作ト材料として要求される性能は、温度 77K ・磁界 3T 中で臨界電流密度(Jc)が 105A ／ cm2 以上、 または 3T 以上の磁界製することが必要である。しかしながら溶融凝固法によるバル
ク体の大型化は、 物理的な結晶成長速度の遅さによる限界を捕捉することが可能であるということが一般的に言われて

＊
材料技術部
＊＊ （
財）国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所

103岩手県工業技術センター研究報告 第１１号

（
２００４）

や、結晶成長に要する多大な時間 ・装置及び材料コスト等、数々の課題を抱えている。
そこで、 筆者らは小型で良質なバルク体を接合することによって良質の大型バルクを得ることを目標に、RE-Ba2-Cu3-Ox(RE123)超電導バルク体の接合手法について基礎的な研究を行ってきた。RE123 バルクを接合するためには RE123 と同等の超電導特性を持ちながら、より低い熱分解温度を有する接合用超電導材料 （RE'123）が必要であり、 さらにその接合用材料が、 RE123 との接合界面で反応部分の特性を劣化させないことが必要である。 過去の報告で筆者らは、 酸素分
圧制御半溶融結晶成長 （OCMG）法 1,2 によるNd-Ba2-Cu3Ox （Nd123）バルク超電導体の Nd サイトを、 他の複数の希土類元素(Nd,Sm,Eu,Gd)に置き換えた混合希土類系超電導体（（
RE-RE )-Ba2-Cu3-Ox）
が良好な超電導特性を示すこと、これら希土類元素の選択によって （RE-RE )-Ba2-Cu3-Ox 超電

図1 超電導体合成熱処理条件（酸素分圧制御型半溶融凝固処理）

導体の熱分解温度(融点)を制御可能であることを報告した3,4。
そこで、本実験ではバルク超電導材料として世界最高性能を
２−３ 組織観察・定性分析・面分析有する （Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O 超電導体 5-7 をベース組成として選択し、 この超電導体に多量の銀を添加することにより熱結晶成長後の試料は、表面を鏡面研磨後、光学顕微鏡を用いて組織観察を行った。またEPMA （電子線プローブマイ

分解温度を低下させ、（
Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O 超電導体の接合に適応しうる材料を開発することを目的として検討を行った。

クロアナライザ）を用いて反射電子線像観察、定性分析、面分析を行い、 各相の同定及び構成元素について分析した。
また、面分析ではマトリクス相 ・第２相中の組成分析結果を２次元マップで表示し、 構成元素の分布を明らかにした。

２ 実験方法
２−１ N E G 原料粉末の合成原材料としてNdBa2Cu3Oy (Nd123), EuBa2Cu 3Oy (Eu123),２−４ 磁気特性測定
酸素アニール後の試料は、 超電導量子干渉素子磁力計

GdBa2Cu3Oy (Gd123)合成粉末 （各粉末とも平均粒径 3 ミクロ（
SQUID:米 Quantum Design 社製）によるTc （超電導転移温度）、Jc-B （臨界電流密度の磁場依存性）測定を行った。Tc

ン以 下 ：同 和 鉱 業 株 式 会 社 製） を用 い、 化 学 組 成が(Nd0.33,Eu0.33,Gd0.33)Ba2Cu3Oy （NEG123)となるように秤量し瑪瑙製自動乳鉢で４時間混合した。 混合後の粉末は金型で50MPa の圧力で成形した後、 温度 890℃-920℃ ・雰囲気

測定は試料のゼロ磁場冷却 ・微少磁場中冷却を行い、磁化率の温度依存性として求め、Jc-B 測定は磁化率の磁場依存0.1%O2-Ar 中で 24 時間仮焼を行った。未反応相が残存しないように粉砕、 仮焼を3 回繰り返し、 NEG123 粉末を得た。

性を求めた後、 Bean モデルを用いて算出した。

同様に合成粉末 Nd4Ba2Cu2Ox (Nd422), Eu2BaCuOx (Eu211),
Gd2BaCuOx (Gd211)（
各粉末とも平均粒径 3 ミクロン以下 ：同

３ 実験結果と考察
３−１ A g 添加量と熱分解温度
Ag 添加量を変化させたNEG123 のTm を図２に示す。Ag添
加量の増加にともない Tm は低下する事がわかった。Ag 添加

和鉱業 （株）製）を用い、 化学組成が(Nd0.66,Eu0.66,Gd0.66)
BaCuO x （NEG-211)となるよう秤量混合し、 温度 920℃ ・0.1%O2-Ar 雰囲気中で仮焼を行い、 NEG211 粉末を得た。
NEG123 粉末に 10mole% の NEG211 粉末、 0.5mole% の白量 10wt% で Tm が無添加時よりも20℃低下し、 目標とする接合熱処理に十分な融点差を得られる。 しかしながら、 Ag 添

金(Pt)粉末を混合し、銀(Ag)を0-50wt% 混合して結晶成長用試料を作成した。 作成した試料の熱分解温度(Tm)は、 示差加量をそれ以上に増やしてもTm の変化はほとんど無いことか
ら、実際の接合を行う場合には母材側にTm の高い材料、例

熱天秤(DTA)にて測定した。
２−２ 半溶融凝固熱処理による結晶成長

えば Ag 無添加のNEG123 超電導体や Eu、Gd 配合比の小さ
い NEG123 を使用することが望ましいと考えられる。

各試料粉末を直径 25mm の金型で予備成形し、取り出し後
冷間等方圧プレス(CIP)にて圧力 200MPa で本成形を行い、３−２ 結晶成長状態
図3にOCMG処理後のNEG123バルク体外観写真を示す。

圧粉体を得た。圧粉体はOCMG 法を用いて、図 1 に示す条
件で Nd123 種結晶から結晶成長させた。 ここで Tmax は各試

図中(a)は Ag 添加量 0wt%、(b)は30wt%、(c)は 40wt% の試料である。Ag 添加量 30wt% までの試料では、良好な結晶成長が料の熱分解温度 Tm+10℃である。半溶融凝固処理中に試料中の液相が基板と反応することによる試料の汚染や化学組成

起こり、バルク全体がシングルドメインとなったが、40wt%添加
試料では Nd123 種結晶の融解が起こり、マルチドメインの結のずれを防ぐために精研磨 （エピ研磨）MgO 基板上で熱処理を行った。取り出し後、試料を5mm × 5mm × 1mm の大き晶となった。Ag 添加量が増えるにつれ、凝固時に試料表面へ液相の Ag が押し出されてくる量が増えるため、種結晶がさに切り出し、 純酸素気流中で 550℃から250℃まで -0.33℃/hourの条件で酸素アニール処理を行い超電導特性を持た

Ag と反応 ・溶融したものと考えられる。 従って機械的強度を向上させるなどの Tm 制御以外の理由で、 更に Ag 添加量をせた。

増やす場合には、 種結晶の融解が起こらないように MgO を104

銀添加(Nd,Eu,Gd)-Ba-Cu-O 超電導体の微構造と超電導特性用いるなどの対策が必要である。
３−３ 超電導特性評価
図 4 に、良好な結晶成長を得られたAg 添加量 30wt% までの各試料の T c を示す。 どの試料も超電導転移開始温度は90K 付近で、 転移幅が 1 〜 2K 程度と狭い。 すなわち、 Ag
添加量を30wt% 程度まで増加させても、 OCMG 処理の温度を最適化し、 211 相や Ag の凝集を起こさないようにすれば、良好な超電導特性を得られることがわかった。
図 5 にAg 添加量 0 及び 30wt% 試料の臨界電流密度の磁場依存性のグラフを示す。 Ag 添加量 30wt% の試料において、非常に興味深い結果が得られた。 Ag 無添加試料で 2.5T 付
近にあったJc のピークが3T 付近へと高磁場側にシフトし、4T以上の高磁場において著しい Jc の向上が見られる。 一般に高磁場でのJc や不可逆磁場は、試料中の組織欠陥によって低下することから、 Ag 添加が試料中のマイクロクラックなどの組織欠陥発生を抑制し、結果としてこれた特性の向上につながったものと推察する。
図 2 Ag 添加量と NEG123 熱分解温度の関係

図4

Ag添加量と超電導転移温度の関係

図5 臨界電流密度の磁場依存性
図3 結晶成長後のバルク外観写真

105

岩手県工業技術センター研究報告 第１１号

（
２００４）

図6 Ag20wt%添加試料の面分析結果

３− 4 E P M A による面分析結果

全体の Jc に悪影響を及ぼさない接合が可能である。

図 6 に Ag20wt% 添加試料の EPMA による面分析結果を示す。 各希土類元素に偏析は見られず、 均一に結晶が生成

今後、この材料を活用して良好な超電導体同士の接合を行うことで、優れた特性を持った大型バルク超電導体が製造されたことがわかる。Ag の分布に着目すると、マトリクス中に存在する物の他に、各希土類元素や Ba ・Cu とは結合せず、可能であると考えられる。

単独で析出しているものが多数存在する。 OCMG 処理した
希土類 123 バルク超電導体では不可避である結晶成長中に文
献1) S.I. Yoo, N. Sakai, H. Takaichi, T. Higuchi and生じる試料中の空孔部分に、優先してAgが析出することは、
クラックの抑制や機械的強度の向上に有効であると考えられ

M. Murakami, Appl. Phys. Lett 65 (1994) 633.
2) M. Murakami, S.I. Yoo, T. Higuchi, N. Sakai, J. Weltz,

る。 またこの観察結果は、 Jc の高磁場側での良好な特性を

N. Koshizuka and S. Tanaka, Jpn. J. Appl. Phys. 33(1994) L715

裏付ける一因となると考えられる。
４ 結3) T. Saitoh, K. Segawa, K. Kamada, N. Sakai, T. Segawa,
S.I. Yoo and M. Murakami, Physica C 288 (1997) 141-

言147
4) T. Saitoh, K. Kamada, K. Iida, N. Sakai and M.

Ag 添加 NEG123 超電導体は、 Ag 添加量 10wt% 以上においてTm が無添加試料よりも20℃以上低下し、 接合プロセス

Murakami, Advances in Superconductivity XII,(1999)
461

開発に利用可能な材料であることがわかった。 A g 添加量
30wt% までの範囲では結晶成長性も良好であり、 その Tc はAg 無添加試料と同等であることがわかった。また、Jc の磁場依存性においては、Ag 30wt%添加試料において特に高磁場

5) Murakami M, Sakai N, Higuchi T and Yoo S.I.,
Supercond. Sci. Tec. 9(1996) 1015-1032

側で Ag 無添加試料よりも改善が見られ、 77K ・7T において磁化曲線が閉じないなど、非常に大きな不可逆磁場を持ち、

6) M. Muralidhar and M. Murakami, Physica C357
(2001) 657

そのときの Jc 値は 8000A/cm2 となった。したがって、接合相に本開発材料を使用してバルク体同士の接合を行った場合、

7) M. Muralidhar, T. Miyamoto and M. Murakami,
Supercond. Sci. Tec. 13 (2000) 756

106

［研究報告］食器へのユニバーサルデザインの導入 *町田俊一 **、小林

正信 **、東矢恭明 **、長嶋宏之 **平成 13 年度から、岩手県で生産されている各種日用品を対象に、ユニバーサルデザイン（以下ＵＤ）の導入を目的とする、ユニバーサルデザイン推進事業を実施している。平成 15 年度は食器をテーマに、漆器、磁器、木製品 27 点の事例開発を行い、併せて、ノウハウを記載したハンドブックを作成した。
キーワード：ユニバーサルデザイン、食器

Introduction of Universal Design to Table ware
MACHIDA Toshikazu, KOBAYASHI Masanobu, TOYA Yasuaki,
and NAGASHIMA Hiroyuki"Universal design promotion enterprise" is carried out since 2001, which contains the example
development and making handbooks for the universal design, in order to introduce the universal design into
various daily necessities produced in Iwate. In 2003, 27 examples of table wares were developed, and thehandbook of introducing universal design was published.
key words: universaldesign, table ware

1

緒

言

全国には食器、厨房用品、家具などの生活用品を製造しるために、ユニバーサルデザインの考え、手法を活用し、ている多くの地域に根ざした産業（地場産業）がある。地

県内工芸品製造業へ普及することを大きな目的としてい場産業の中には伝統的な素材や技術を使用して作られ、る。

審美性の高い工芸品として位置づけられているものも多事業の主たる内容は、県産品へのユニバーサルデザイ

く、これらの工芸品は伝統的工芸品と呼ばれている。

ンの導入促進を目的とした、事例デザインの開発と導入

岩手県にも鉄器、漆器、家具等の伝統的工芸品産業が息のためのハンドブックの製作である。事業は３カ年の各づいているが、その多くは構造的な不況・衰退に陥ってい年度で３つの製品種をテーマに実施した。各年のテーマ

る。この不況は全国の伝統的工芸品産業に共通して見らには平成13年度に鉄器厨房用品を、14年度は家具、15年

れ、平成10年度に財団法人伝統的工芸品産業振興協会が度は食器を選定した。この事業の実施により、現在の県内実施した伝統的工芸品製造業に関する調査では昭和54年で生産されている工芸品の機能性、安全性等を高めるこ

をピークに15年間で企業数、生産額、従事者ともに約半とによって、従来にはない付加価値を付与できることが分に減少している。

期待される。特に、高齢者や非健常者の使用に対する配慮

この工芸品産業を取り巻く衰退の原因は、景気の低迷

は現在の市場・生活環境にとって必要であり、伝統的な県だけで説明できるものではなく、嗜好性を強調した情緒

産生活用品を日常生活に引き戻すために大きく寄与する的な面を使用者に訴求するあまり、機能性や経済性を考ことが予想された。

慮した一般的な生活用品の範疇から逸脱したことに大き2な原因があると考えられている。現在、伝統的工芸品産業

研究方法が陥っている構造的な衰退を食い止めるために重要なこ

2 − 1 事例デザインの開発とは、生活のなかで機能する生活用品として、生活者のニ

2−1−1

参加企業の募集

事業は製造業との共同開発として実施することとし、ーズに適合させることであると考えられている。
当センターではこのような工芸品産業を取り巻く状況

共同開発に参加する食器製造業の募集を行った結果、浄に鑑み、岩手県に多くある工芸品を生活用品として、日常

法寺漆器工芸企業組合、安代町漆器センター、有限会社丸生活に引き戻すことを目的に、ユニバーサルデザイン開三漆器（以上漆器製造業）、杏工房、蘇泥工房（以上磁器発技術普及推進事業を平成 13 年度から３カ年実施した。

製造業）、大野村産業デザインセンター（木製品製造業）の６社が参加した。

この事業は、誰にでも使いやすく、安全な製品を開発す＊

平成 15 年度ユニバーサルデザイン開発技術普及推進事業＊＊

特産開発デザイン部

107岩手県工業技術センター研究報告

第１ 1 号（２００ 4)

食器に求められる要件の検討

表３

誰にでも使いやすく、安全な食器に求められる要件を

項

2−1−2

ＵＤ製品販売担当者からのアドバイス

2

両手の
使用

・両手で持って口につけるときに中のものが飲み切りやすいこと。
・食べるとき以外（片づけるときなど）にも持ちやすいこと。

岩手県立盛岡盲学校の昼食調査結果

3

形状の
方向性

・目の不自由な使用者に判りやすいように、
形状に方向性があること。

目

特徴的な事項4

断熱性

・手で持ったとき、口につけたときに熱くないこと。

器 をさわって 器 の 形から食べ物を5

重さ・ 持 ち 運 びしやすいように軽量であると同時に、おいたときに安定していること。

6

審美性・合成樹脂より、天然素材が良い、模様、
色彩による楽しさの表現が欲しい。

特殊な状況下での食器の使用方法について、現状を把握するために、県立盲学校における給食の食事を観察し、通常の使用方法とは異なる食器使用上の留意点の調査を行った。結果の概略を表１に記す。

認識している。
１

形状による
認識

普通 の 汁碗 は 、さわったときに倒れる可能性がある。

⑶

片 づけ 時 も 形状で認識。食器相互参加企業の事情による、開発製品への要望の把握

ユニバーサルデザインを取り入れた製品の開発に際しの 位置関係、大 きさの 関係 が常にて、素材、使用する技術、他の製品との兼ね合い、販売一定。

方法、場所等、参加企業個々の事情を聴取し、参加企業

食器 を 口 に 近づけて食べるため、の製品に対する要望を把握した。（表４）

２ 持って食べる 片手・両手で持って食べる。
持ち手の位置はさわって認識。

表４
問題点

３ 介助作業場合 によっては 介助者 が 料理を口

４ その他１に運んで食べさせる場合もある。

めの食器が必要。
同様にトレイ等も必要。

５ その他２

参加企業の問題点と要望
要

望

方

向

・新商品ができない。 ・現代生活で使・機能の向上が見た・アイデアを出せない。
用する新しい目にも理解し易い・製品全体の売上げが漆器の開発を規範事例の開発。
漆
落ちている。
行いたい。
・多用途に対応でき
器 ・製品が限られている ・多用途な製品
る漆器の開発。
・持つと滑りやすいを開発したい。 ・和食、洋食、中華・種類は多いが、枠組 ・子供用の食器を料理等に使える漆みが限られている
開発したい。
器の開発。

料理 が 食器 からこぼれやすく、 深

⑵

項

片手の
使用

県立盲学校での食事観察による状況調査

項

事

1

バーサルデザインに必要な要件の検討を行った。

表１

意・ スプ ー ン 等を使用する際に片手で食器を安定して保持できること。
・片手で口に持っていったときに完全に飲み干せること。
・片手で持ったときに滑ったりしないこと。
・倒れたりせずにきちんと持てること。
・おいたときに滑らないこと。

洗い出すために、下記の各調査・検討作業を行い、ユニ⑴

留目・ 販売額が減少してい ・新しいデザイン ・学校給食器として木る。
の給食器を要望の新しいデザイン
工・木工品だけだと用途 ・漆を使った製品の食器を開発する。
品が限定される。
を開発したい背の高いものは安定性が必要。

・ろくろ加工なので、 ・現在の絵付け技 ・機能の向上が見た形状が限定される。
術を活用した製目にも理解し易い
陶・ 手加工生産なのでバ 品開発をしたい。
規範事例の開発。
磁
ラつきが大きい。
・自由形状の製品 ・機能向上のために、
器・ 滑りやすく、倒したを開発したい
自由形状 を 取り入りして壊れやすい
れた製品の開発。

ユニバーサルデザイン製品売り場からの意見聴取

ユニバーサルデザインを主眼に作られた各種製品を取り扱っている専門売り場の販売担当者から、現在の製品の評価、使用者のユニバーサルデザインに対するニーズに関する情報を聴取し、現在の県産品に対する意見の聴

２−１−３

ユニバーサルデザインの要件を具体化取を行い、具体的なユニバーサルデザインの製品とはどするための問題の把握と留意点の検討
ユニバーサルデザインに必要とされる具体的な配慮をのようなものか、概略の把握を行った。（表２、３）

把握するために、参加企業で通常生産を行っている製品
表２

ＵＤ製品販売担当者からの意見聴取の使用試験をデザイン担当職員とその家族で行い、①持日時 平成 15 年 10 月 15 日

ちやすさ、②動かしやすさ、③食べやすさ、④安定性、場

所 岩手県立産業デザインセンター会議室⑤その他の食卓用品としての機能の５項目について評価

講師 （株）松屋百貨店銀座店ユニバーサルデザイン
スクエア販売責任者 山本幸代氏を行った。その結果から使用上の問題点を抽出し、問題

参加者 事業参加企業、工業技術センター職員

内

容

点の解決の観点からデザイン上特に考慮を必要とする点

計 16 名（デザインの条件）をまとめた。試験に使用した製品と参加企業の製品に対するユニバーサルデザインの観点からの評価
使用者のユニバーサルデザインに対するニーズ
ユニバーサルデザインの観点からのデザインに対する留意点結果の概要を表５、６に記す。また、使用試験の際に評価項目として使用した、使いやすさに関するチェック項
目の一覧と、試験結果から得られたデザイン上の留意点
を文末に記す（表８、９）。

108

食器へのユニバーサルデザインの導入
表５

使用試験に用いた食器の概要

湯飲み

品 名

皿

汁椀

飯碗

大 鉢

丼

小鉢

カップ
種 類

磁器

木製

漆

漆

磁器

漆

磁器

磁器

磁器

数 量

７

4

１

３

３

１

２

２

２

表６

使用試験結果の概要
原

因

項

目

問 題 点

保持に関するもの ・滑りやすい、手で握るときの違和感

形状・素材による問題

・持ったときに熱くて握れない
湯飲み 飲む時の問題
カップ

その他

・形状が不安定で倒れやすい形状による問題

・深くて飲みきりにくい・指がはいらず、洗いにくい形状による問題・洗い終わったときに重ねにくい
皿 類

保持に関するもの ・保持部分の未確保（持つ部分がない）

形状による問題その他

形状による問題・スプーンですくいにくい、重ねが悪い

表面状態による問題

保持に関するもの ・滑りやすい、持ちにくい素材による問題

椀 類
その他

３
３−１

結

・重ねにくい・形状による問題

果

基本コンセプトの立案

食器の開発にあたって、業界の規模、使用する材料やこのコンセプトによって、伝統的な素材と技術を使用技術などの製造業の事情を基盤に、岩手県の伝統的工芸

して作られる製品が、嗜好性や審美性、加工技術の精緻品の特徴を活かしながらユニバーサルデザインを付与す

さなどの従来の価値と異なる新しい付加価値を持つことる方向で製品のコンセプトを立案した。このコンセプトができると考えられる。

は、以下の３点にまとめることができる。①手仕事（融３−２

通がきく、丁寧な作り、多品種少量）による使用者の要

開発品目とデザインコンセプトの決定

求に柔軟に対応し、製品のバリエーションを無理なく展使用試験の結果、ユーザーの状況に適合させるための開すること。②一般生活者をはじめ、ある程度使用能力

個々の製品に取り入れるべきデザインの留意点の検討をが低下した使用者でも楽に使うことができる配慮を加え行った。得られたデザイン上の留意点をもとに、開発製ること。③木、漆などの天然素材を使用した安全性の確品を決定し、それぞれのデザインコンセプトを作成した

保と生産や廃棄の際に環境に負荷を与えないことの 3 点

（表７）。

である。
表７
基 本
コンセプト

１．手仕事の特性を活かした使用者の要求への対応強化
２．一般生活者＋ある程度使用能力が低下したユーザにも対応
３．天然素材の使用による安全性の確保と環境負荷の低減● 暖かいものを暖かく
冷たいものを冷たく● 軽くて持ちやすい

汁碗 ２種
飯椀 ２種
カップ２種
子供椀２種

陶
磁
器

● 磁器の欠点（重さ、熱伝導性の良さ）により● 使いやすさを追求
生じる問題を改善したデザイン● ある程度の使用能力の低下にも対応● シンプル・クリーン● 家庭、施設等、広範囲での使用

カップ６種
皿大 ２種
皿中 ２種
深皿 ２種
ボウル２種

木
製
品

● 多少の乱暴な取り扱いにも対応● 学校、施設等での使用● 子供向け、高齢者向け

ボウル１種
中皿 ２種
大皿 ２種

漆
器

デザイン
コンセプト

開発のコンセプトと開発製品● 漆器の欠点（滑りやすさ）を改善● ある程度の使用能力の低下にも対応● 家庭内の使用を中心にデザイン

109● 木目の暖かさが魅力岩手県工業技術センター研究報告３−３

第１ 1 号（２００ 4)

デザイン案の作成

作成したデザインコンセプトに従い、それぞれの製品とユーザーの身体的条件の関連を検討して、個々の製品のデザイン開発を行った。今回は 27 製品を合計で 27 点
点の製品を開発したが、主なものについて、デザイン案を紹介し、それぞれの特徴を記す。
開発した製品のデザインは、通常の食器の形状とそれほど異ならないようになっている。これは、身体機能が低い人だけでなく、健常者でも使いやすいものにすることが基本的なコンセプトであり、通常の食器との違和感を避けることが必要であったためと、県内製造業にとって既存の商品構成の一部として商品の販売を行いやすくする必要があったためである。例えば、漆の椀では伝統的な形状における、持ちにくさの大きな要因が高台上部

図３

凹凸をつけて持ちやすくした漆カップ

図４

丈夫で積み重ねがきく給食器用木製食器の丸みであり、指がかかりにくいことであったので、この部分に突起をつけることで、持ちにくさの解消を図った。また、皿類は木製品、陶磁器を通じて収納姓の問題が多く見られることから、積み重ねやすさを配慮し、特に、重量がある磁器については持ちやすさを考慮してある。また、身体機能の低下が見られる場合は、食器を口につけて食物の摂取を行う状況が多く観察されたため、口につけてにスムーズに食物を食べられるように、いわゆる、「飲み口」的な機能を果たせる部分を設けた。

図１

図4

指の掛かりを改善した汁椀

すくいやすさを向上した子供椀

図５

110

二重構造により熱が伝わりにくくしたカップ食器へのユニバーサルデザインの導入
評価方法等、開発に必要とされるソフトな領域の作業に関する説明を中心に記載した。
このハンドブックは工業技術センターのホームペーからＰＤＦ版を入手できるようになっている。

図６

フチを四角にして飲みやすくしたカップ

図８
４

結

作成したハンドブック
言

ユニバーサルデザイン開発技術普及推進事業は平成
15 年度で終了するが、事業の中で開発された製品は次年度に、企業によって試作を行い、デザインの妥当性を検証し、改善を行う。試作・試用によって使いやすさと、製品としての生産性の検証を行い、順次製品化を行っていく予定である。今後の課題としては製品の市場化を推進するための展示会への出品や、製品情報を訴求するためのパンフレットの作成やパッケージデザイン等の整備等、製品の周辺を取り巻く事項の整備が必要になると考えられ、同時にユニバーサルデザインの商品品種をふやし、新しい地場産業製品としての位置づけを確立することが重要な課題であると考える。
図７

３−４

最後に、本事業に参加していただいた製造業の皆様にすくいやすく、口をつけて食べやすい食器

謹んで感謝申し上げる。

ユニバーサルデザインハンドブックの作成

企業が自社の製品にユニバーサルデザインを活用する
際の参考に資することを目的として、下記の内容による
ハンドブックを作成した（図８）。
今年度作成したハンドブックは平成 13 年度、14 年度に引き続く３号目である。従来のハンドブックがユニ
バーサルデザインの理念やユニバーサルデザインに関するユーザ要求の紹介を行ってきたことに対して、本号ではユーザーの要求を把握するための調査手法や、製品の111

岩手県工業技術センター研究報告
表８

持

握りやすい

ち 掴みやすいや 摘みやすいす第１ 1 号（２００ 4)

ＵＤ製品の機能チェックリスト

滑り

片手で持てるか

適切な大きさかにくい 指等の引っかかりあるかか
楽につまめるか

温度が適切楽に掴めるか食品に手が触れないか

指だけで持てるか持つところが熱くならないか

さ
重さが適切
動
か

楽に持てる重さか

重過ぎるデメリット

指で動かす
手首で動かす少ない本数でもできるか 指のかかりは良いか
少ない力 他の動作 左右をし 肘で動かすで動かせ でも動か 問わや 肩で動かすす上半身で動かす
さ
重さが適切

るか

せるか

べ

少ない角度、 距離で動か 動 かすと き 安 定 し てないか せるか
るか

垂直方向に持ち上げやすいか

水平方向に動かしやすいか

容器 を持たなくても 容器を楽に口まで 食物を楽に口に口に食べ物を入れやすい食

軽過ぎるデメリット

楽にできるか

持っていけるか入れられるか

食べ物を口に運ぶ道具を片手で食べ 入 っているものを最 取 るときに 楽 にで 中のものを取り

使いやすい

られるか

後まで取れるか

きるかやすいか

口に入れやすい適量 を口に入れられ 食 べ 物 を最後まで 口に当てて食べ（直接口につけるもの）

るか

入れやすいかや 食べ物の温度や状態をす 認識し易い

熱いか冷たいかさ 使い方に方向があるものを上下、左右が定 められた 方向 に 変更 し や

認識しやすいかすいか

置いたときに安定

置 くときに 安定 して 置 き や

しているか

すいか

判りやすい
転びにくい
こぼれにくい安 置きやすいわかりやすいか予想外の状態にならないか

動かすときにこぼれにくいか
注意しなくてもやすいか
入 っているものが 見 えや すいか変更を片手でできるか

倒れにくいか食べるときこぼれにくいか

カタカタしたり 多少凸凹でも安定

きちんとおけるか しないかして置けるか

滑りにくいか定
性 食事空間に適した大きさ
使用者に適した内容量
洗いやすさ
食
卓
用

しまいやすさ品と 多用途性して 丈夫さ（頑丈さ、耐久性）の機 食事の場の雰囲気を重視
能
情緒性（美しさ、精緻さ等）

使用者に適した大きさか使用者に適した内容量であるか洗うときに持ち全ての部分に指が

やすいか

届くか

しまうときに重ねやすいか重ねられるか

内容量の多少に柔軟性があるか
水切りが良いかばらしやすいか拭きやすいか
乾燥し易いか
重ねたまま持ちやすいか

様々な食事の環境 身 体 条 件 が 異 な る 様 々 な 温 度 の 物 様々な食べ物も使でも使用できるか 人も使用できるかぶつかっても割れにくい形状かにも使えるかえるか

繊細なところがぶつかりにくいか

他の食器と違和感がないか（デザイン）
機 能 性 だ け が 前 面 に さりげ な い 処 理 に な っ て 食事にマッチした色、出ていないか

いるか

112

デザインか

食器へのユニバーサルデザインの導入
表９
品 目

考慮項目

コップ

ユニバーサルデザインのためのデザインの留意点
カップ

性 ・男性
別 ・女性

中皿

大皿

小ボウル（椀）深皿

直径 60〜70mm
飲み口が必要。ストロー等を使いやすい。
寝ながら傾けても横にこぼれにくい。

・起きあがれない体力

湯飲み

直径 65〜75mm

指の引っかかりにな 手の甲がはいる大きめの
る凹凸。
ハンドル。

・力が弱い

・ 体力がない
・まったく見えない
目 ・見えにくい・片目が見えない
・視界が狭い口のそばに持っていくた
めに持ちやすい。

ハンドルを付ける。
持つところが細い。

滑りにくく軽く持やすい。

片手で摘める。
断熱性。
様々な持ち方ができる。

口のそばに持っていくために持ちやすい。
食べさせるためにスプーンですくいやすい。

滑りにくい。
軽く持ちやすい。

軽くて小さい。

滑りにくく軽く持ちやすい。片手で摘める。

滑りにくい。軽く持ちやすい。

手をハンドルに入れやすい。 倒れにくい。
片手で持って口に運びやすい口につけて食べやすい。スプーンやフォークですくいやすい。
倒れにくい安定感。
ハンドルを持ちやすい。
トレイや机に固定できる。 箸やスプーンを乱暴に入れても安定している。口に付ける部分を持った時に認識できる。
背景と色彩の差
倒れにくい安定感。 手をハンドルに入れやすい。
を持たせる。
強い色彩。
認識し易い（色彩）。

分かりやすい。
他と区別しやすい。

・食べ物を噛めない

粘度の高い流動食でも飲み込みやすい形状。

口・味覚が鈍い一度に大量に口に入らない。

・両手を使えない・片手を使えない

机に固定できる。

熱さを触覚で確認できる

机に固定できる。断熱性。ストロー等の使用。

指等の引っかかり、 ハンドル等、指以外でもハンドル等。
移動できる工夫。
ストローを固定でき 断熱性。
る。
ストロー等を固定できる。

断熱性。

スプーン、フォーク、箸で掴んだり掬うときに滑ったり、ぐらついたりしない。

手の平、甲等で保持できる。

手の平や甲を使って動かし易い。

・指を使えない

ハンドル等、指以外でも移動できる工夫。

・手が小さい

直径 65〜70mm。
持つところが細い。
指の引っかかりにな 掴みやすいハンドルの形状。 直径 60〜65mm。
る凹凸。
滑りにくい表面。

手・手が大きい他人が持って食べさせるときに持ちやすく、スプーン等を使いやすい。
直接口に食物を入れられる。

スプーン、フォーク、箸で掴んだりすくうとスプーン等で中身をすくいやすい。

きに滑ったり、ぐらつ
いたりしない。

持つときの手がかりがある。

持つときの手がかりが 持つときの手がかりがある。小さめの高台。 ある。

掴みやすいように縁などがある。

大きめのハンドル
ハンドル等、指以外 軽く小さめのカップ。
でも移動できる工夫。 手の甲が入るハンドル。

・握力がない持つところが細い。
指がひっかかなる凹凸。

指のひっかかりになる凹凸。
掴みやすいようにフチなどがある。
細かい凹凸、テクスチャー。 掴みやすいようにフ壊れにくい形状。
チなどがある。

細かい凹凸、テクスチャー。壊れにくい形状。

・腕が上がらない

机に固定できる。

断熱性。机に固定。

机に固定できる。

・腕が上げにくい

机に固定できる。
ハンドル等の利用。
ハンドル等の利用。

重くない。
滑らせて移動しやすい（倒れない）。

滑りにくい。

傾けなくても飲みやすい。

持ち上げやすいように、 スプーンやフォークで 口に付けて飲む時わずかな角度でも口に入れや指で摘めるフチがある。 すくいやすい。
すい。

腕・首が動かない
首・首が 動かしにくい
食事空間に適した大きさ

あまり傾けなくても飲み干せる。
ストロー等を固定しやすい。
直径 66mm使用者に適した内容量

直径 65〜75mm

直径 60〜70mm重ねられる。

直径 150〜165mm

２個重ねても安定している。

洗うときに滑りにくい。
油汚れを取りやすい。

直径 120〜130mm

直径 150〜165mm

たくさん重ねてもぐらつ たくさん重ねても場所

あまり背が高くない。

かない。

を取らない。

逆さに伏せた時に水が 縦にしたとき水が完全切れやすい。
に切れる。
洗うときに滑りにくい。 洗うときに滑りにくい。
油汚れを取りやすい。 油汚れを取りやすい

重ねられる。

重ねてもぐらつかない。
重ねたときに高台が底につく。

たくさん重ねても場所を取らない。

取り皿として使用。
盛り皿、主食的な固形、 固形＋液体の食物、小固形＋液体の食物
小量の固形食物を乗せる。
半固形食物を乗せる。 量の液体。
置きやすく、取りやすい。
落としても壊れにくい。

丈夫さ（頑丈さ、耐久性）

他のものとぶつかっても壊れにくい（フチ）。

食事の場の雰囲気を重視 中性的なデザイン。
情緒性（美しさ、表情等）

文

立てたとき水が完全に切れる。

安定感。
洗うときに滑りにくい。

粘度の高い食物にも使える形分は必要。
用途が不明確なも 態。
のは混乱を招く。

多用途性

直径 220mm

150〜200cc

ある程度の使用区

事

な角度でも口に入れやす 口に付けて飲む時わい。高い高台。
ずかな角度でも口に180〜200cc

逆さにして重ねら が邪魔にならない。
れる。

一
しまいやすさ般的中のものを別の容器に机に固定できる。
移し替えやすい。
口に付けて飲む時わずか入れやすい。

底に人差し指、中湯飲みに指が入る。
指が届く深さ。
逆さに重ねたときにハンドル 逆さにして重ねたときの

洗いやすさ

項

細かい凹凸、テクスチャー。
壊れにくい形状。

・手のひらがすべる

他の食器とのバランスのとれた形。
デザインを兼ねた滑りどめ。

統一的な文様。

献5)

1)

共用品白書 財団法人共用品推進機構編（株）ぎょうせい（2003）
2) バリアフリー時代を切り開く—共用品ビジネスを進めるための本 財団法人共用品推進機構編著
日刊工業新聞社（2002）
3) 看護動作を助ける基礎人間工学 小川鑛一著
東京電気大学出版局（1999）
4) ユーザー優先のデザイン・設計 山岡俊樹他編著
共立出版（株）（2000）

6)7)113

食をすこやか暮らしのグッズ 財団法人すこやか食
生活協会発行（株）ゆみる出版（2001）
食器の選び方 秋岡芳夫著 （株）新潮社（1987）
五感を刺激する環境デザイン 田中直人・保志場国夫著 （株）彰国社（2002）

［研究報告］成分均質化処理による漆の力学的特性の改善 *小林

正信 **、東矢恭明 **、町田俊一 **成分均質化処理が漆の力学的特性に及ぼす影響を調べた。国産と中国産の 4 種類の漆の均質化
処理前後の成分組成、硬化時間、付着性および引張強度を測定し、次の結果を得た。
⑴全ての試料について硬化時間の短縮効果は認められなかった。
⑵生漆は力学的特性の向上が期待できるが、精製漆は強度低下の傾向が見られた。
キーワード：漆、均質化処理、力学的特性

Improvement of Dynamic Characteristics of Japanese Lacquer
by Ingredient Homogenizing Processing
KOBAYASHI Masanobu, TOYA Yasuaki and MACHIDA Toshikazu
The influences of ingredient homogenizing processing to dynamic characteristics of Japanese lacquer
were examined. About four kind of Japanese lacquer before and after processing, the ingredientcomposition, hardening time, adhesion and tensile strength were compared. The results are as follows:(1) The shortening of hardening time was not recognized about all samples.
(2) Dynamic characteristics of raw lacquer improves by processing, but, as for the refined lacquer, strength
tends to deteriorate.
key words : japanese laquer, homogenizing processing, dynamic characteristic

１

緒

言

学的特性における天然材料固有の個体差の解消ができれ

古来より漆は優れた天然高分子材料として日用品やば、漆材料の規格化や塗装方法の画一化が可能となる。

美術工芸品に塗装されてきた。今日、機能性材料としての漆の新たな側面も明らかになってきている。人体や環

２

実験方法

境への有害物の危険性が社会的問題として注目される現

浄法寺産漆の優位性と成分均質化処理の効果を検証す

在、工業製品塗装をはじめとする新分野で低環境負荷でるため、成分均質化処理前後の試料について、成分分析

人体にも害のない漆塗装の活用が期待される。これまでと硬化時間および塗膜強度を測定し、比較検討した。

にも漆塗装が車やコンピュータなどの工業製品へ行われ

２－１

試料

た事例はあるが、いずれも漆を含有する合成化学塗料に実験に用いる試料を文献 1)2) を参考に図 1 に示す装置

よる塗装が多く、天然漆だけによる塗装は行われていな

で均質化処理した。装置右側の 3 本のロールが試料混い。その理由は、塗膜強度や硬化特性に天然材料固有の練部である。回転するロール上に装置奥から試料を投入

個体差が大きいこと、製作工程の複雑さと硬化時間が長し、手前側のロール部で均質化された試料を採取する仕いこと、などである。量産品への純漆工業塗装が可能に組みである。

なれば、漆本来の特性を最大限に生かした付加価値の高い塗装を実現することができる。
本研究は、平成 15 年～ 16 年度の 2 ケ年で、工業分野
をターゲットとする量産向け純漆塗装法の確立と製品応用を検討する。初年度目は、全国第一位の生産高を誇る
本県浄法寺町産漆の優位性を力学的特性の面から中国産
漆と比較検討した。また、工業塗装に適する漆に調整するための均質化処理の効果を検証した。漆の成分均質化
処理とは、ロールミル精製法に代表される漆成分を高度に分散させる処理を指し、漆の硬化時間や塗膜特性の改善に効果があると言われている 1)2)。漆の硬化特性や力

図１

均質化処理に用いたロールミル装置*���県産漆液の物理特性評価に基づく工業材料化の検討（基盤的・先導的技術研究開発事業）**��特産開発デザイン部

114

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

表 1 に装置の仕様と今回行なった処理条件を示す。予表３

備実験として 5 回処理した試料の硬化時間等の特性変化

加熱減量法（水分の測定）を測定したが、処理前後の差が見られなかったため、表1 の処理回数を設定した。
表１
装

置

名

ロール寸法
ロール材質
ロール回転数処 理 回 数処理
量処 理 環 境

成分分析法

1.アルミ箔
（約5cm角）の乾燥重量を測定。
2.アルミ箔に漆（約1～2g）を乗せ重量測定。
3.約120℃のホットプレートで20分程度加熱。
4.水分蒸発後の総重量を測定。
5.水分量は下式で求める。
水分（％）＝減少重量（g）／漆重量（g）×100

均質化処理条件

卓上型3本ロールミル RMA-1M（株式会社入江商会製）
φ63.5mm（径）×150mm（長さ）アルミナ
15.1/36.5/89rpm
10回
100g
20℃、40%RHの室内で処理

重量法（ウルシオール、
ゴム質、含窒素物の測定）
1.ビーカーに漆（約1～2g）を入れ重量測定。
2.エタノールを適量加えて静かに撹拌。
3.乾燥ろ紙の重量測定。
4.エタノールでろ過（溶解物＝ウルシオール）。
5.残留物が残るろ紙の乾燥重量測定。
6.ろ紙を熱湯ろ過（溶解物＝ゴム質）。
7.残留物の乾燥重量測定（残留物＝含窒素物）。
8.別途測定した水分量より、各成分は下式で求める。
ウルシオール（％）＝エタノールろ過減少量（g）／漆
重量（g）×100－水分（％）
ゴム質（％）＝熱湯ろ過減少量（g）／漆重量（g）×100
含窒素物（％）＝残留物（g）／漆重量（g）×100

均質化処理は 2 産地（浄法寺産、中国産）の生漆（キウルシ）および素黒目（スグロメ）漆の計 4 種類について行い、表 2 に示す均質化処理前後の 8 試料により実験を進めた。以下、本報告中では表 2 の分類記号で試料表記する。
なお、生漆とは採取した漆からゴミを取り除いたものであり、素黒目漆はナヤシ（撹拌）とクロメ（加熱撹拌）の精製工程を経て、漆成分の酸化重合反応を促進し、水分含有量を調整した漆である。本実験では漆の個体差が処理によりどのように特性変化するのかを比較検討する
ため、試料に用いた生漆とは異なる漆から精製した素黒目漆を用いた。
表２
No.
1
2
3
4
5
6
7
8

産地
浄法寺
浄法寺
浄法寺
浄法寺
中 国
中 国
中 国
中 国

実験に用いた試料
種類
生 漆
生 漆
素黒目
素黒目
生 漆
生 漆
素黒目
素黒目

均質化処理 分類記号
無
jk
有
jkr
無
js
有
jsr
無
ck
有
ckr
無
cs
有
csr

図２

ドライングレコーダ

動く針の軌跡から試料の状態変化を読み取る仕組みである。漆を本装置で計測した場合、硬化が進むと徐々に針の軌跡が試料上に残りはじめる（初期硬化点）。その後
試料表面が硬化すると、針により表面の薄膜が剥がれる現象が起こる（表面硬化点）。さらに内部硬化が進むと針は塗膜上に乗り（内部硬化点）、硬化が進むにしたが

２－２

成分分析

い軌跡は消える。以上の各変化点について、試料上の発漆の定量的評価を進めるうえで、試料の成分組成を

生位置から時間を算出したものを硬化特性とした。

特定する必要性があることから、成分分析によりウルシ
オール、水分、ゴム質、含窒素物の各成分含有量を測定２－４した。分析方法は、水分量を加熱減量法により、他の成塗膜付着力測定

塗膜強度を評価する一つの指標として、他材料への分を重量法により測定した（表 3）。

付着力を図 3 のエルコメータ 106（太平理化工業株式会
社製）により測定した。基盤には表面粗さが均一な厚さ

２－３

硬化実験

20mm の鋼板を用いた。試料を均一に塗布するため、ガ試料の硬化現象を図 2 のＲＣ型ドライングレコーダ

イドとなる 2 本のセロハンテープ（厚さ 0.05mm）を鋼（太佑機材株式会社製）で 24 時間連続測定した。ガラス

板上に約 10cm 幅で平行に貼り、ガラス製スクイージー

板（25mm × 350mm）に試料をアプリケータで 0.2mm 厚で試料を塗布した。試料は 25℃ 75％ RH の雰囲気で硬化に均一に塗布したものを、25℃ 75％ RH の雰囲気で硬化させ、塗布後 100 時間経過後にドリー（アルミ製、直径させた。本装置は、ガラス板上の試料の上を一定速度で20mm）と試料を 2 液性エポキシ接着剤で接着し、さらに115

成分均質化処理による漆の力学的特性の改善
24 時間の室温放置後に実験した。15℃の室内で各試料 6３回測定した平均値を求め、試料の付着力として評価した。

実験結果及び考察

３－１

成分組成

試料の成分分析結果を表5に示す。表中の網掛けが均質化した試料である。均質化処理は漆の成分組成に関わらず水分を約1％台にまで揮発させ、成分の個体差を減らす効果があることがわかった。なお、目視では処理前後の粘度変化はほとんどなく、色は精製漆に近い茶褐色に変化した。
表５

図３２－５

成分分析結果試料 ウルシオール 水分
jk
75.1
16.9
jkr
90.2
1.4
js
90.3
1.8
jsr
92.3
1.1
ck
82.4
6.8
ckr
86.6
1.8
cs
96.2
1.3
csr
94.0
1.3

エルコメータによる付着力測定
塗膜引張試験

塗膜引張強度と伸度を引張試験機（図 4）で測定した。
試験片はガラス板に試料を塗布して 25℃ 75％ RH の雰囲
気で硬化させ作成した。膜厚を均一にするためには 2 －ゴム質 含窒素物
6.7
1.3
6.7
1.6
5.3
2.6
3.6
3.1
8.6
2.2
9.2
2.4
1.5
0.9
2.8
1.9 （％）

4 と同様の方法を行い、一度の塗装膜厚では試料取り扱
い時の破損が予想されたことから 24 時間毎に計 3 回塗

３－２

硬化時間

り重ねた。得られた塗膜（厚さ約 0.1 ～ 0.15mm）は最

ドライングレコーダの軌跡から硬化過程を読み取った

終塗布から 48 時間経過後にガラス板から剥離し、試験結果が図5である。均質化処理で硬化時間が短縮したも寸法に切断加工した。さらに 100 時間経過した時点で塗のはなかった。特に国産生漆では処理による硬化遅延が膜引張試験した。各試料 5 回試験し、破断までの最大点

著しく、完全硬化までに100時間以上を要した。結論と応力と破断点伸度の平均値を求め、試料の引張強度としして均質化処理による硬化特性の改善効果はなく、逆にた。装置の仕様と試験条件を表 4 に示す。

硬化遅延を引き起こす場合もあるといえる。
この結果について、漆の硬化メカニズムを踏まえて原因を考察したい。まず、均質化処理による水分量の減少が考えられる。水分量の少ない漆は一般的に硬化が遅い傾向があるためである。次に、漆の硬化特性を左右する
酵素ラッカーゼの性質を考慮すると熱による変性の可能性が考えられる。ラッカーゼの活性は約50℃以上で低下し始めるため、約50℃以上の温度に曝した漆は硬化しにくくなる性質がある。ロール混練時に何らかの局所的な発熱が起こり、それによりラッカーゼが失活した可能性が考えられる。さらに、均質化処理工程を一種の精製工程と考えると、通常の精製直後にも硬化特性の悪化

装

図４

引張試験装置表４

引張試験条件
jk
jkr
js
jsr
ck
ckr
cs
csr

置

名 テンシロン万能試験機 RTC-1210A（株式会社オリエンテック製）
ロ ー ド セ ル 500N（UR-500N-D）ジョ
ウ 500Nエアジョウ(OJ-JFAS-500N)
試 料 寸 法 8mm×100mm
ジョウ間距離 30mm
引 張 測 度 2mm／min
雰囲
気 20℃、40％RH
デ ー タ 処 理 引張試験用解析ソフト MSAT0002（株式会社エー・アンド・デイ製）

a･･･初期硬化点（軌跡が残り始める）
b･･･表面硬化点（表面が膜状硬化）c･･･内部硬化点（針が塗膜上に乗る）
a b
c

0

10
図５

116

20

漆の硬化時間の比較

24 100（時間）

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）を示す場合があり、それと同様の現象と捉えることもで

３－４

均質化処理の効果

きる。いずれにしても、これらの相互作用による現象と今回の実験より、均質化処理は漆の種類によってその考えるが、現時点で原因究明するまでは至っていない。

効果が異なり、場合によって硬化時間を遅延させ強度低３－３

漆塗膜の強度下を引き起こす可能性があるといえる。均質化処理によ漆塗膜の強度は、図6および図7の結果であった。グ

り水分量が大幅に減ることで、成分組成の個体差を減少

ラフはそれぞれの実験結果を平均値で表したものであすることは可能であるが、硬化時間や強度特性についてる。傾向としては、生漆が素黒目漆より強く、国産漆がの個体差の減少傾向は確認できなかった。この結果は漆

中国産漆より強い。一般的には素黒目漆のほうが生漆よの成分組成を調整するだけでは硬化特性や力学的特性のりも強いと言われており、この結果は一般的認識と相反向上を図ることが困難であることを示唆している。漆のするものであるが、今回の試料がそれぞれが全く素性の諸特性の改善には、漆の主成分であるウルシオールの重異なる漆であるため、その特性差によるものと考える。

合度や酵素ラッカーゼの活性度合などの化学的特性も踏

均質化処理の効果については、全試料ともに元々のまえた処理方法を検討する必要がある。

個体差を凌駕するほどの処理前後の変化は見られなかっ均質化処理の条件についても、今回は一通りの条件た。生漆では強度向上する傾向が見られたが、素黒目漆しか検討していないため言及できないが、回数、処理速では逆に強度が低下した。素黒目漆では破断点伸度の変度、温度などの条件により効果が異なることが考えられ化も大きく、生漆よりも伸びやすい性質に変化した。こる。均質化処理の有効性について結論づけるためには、

れは、分子間結合力が低下していることを示している。

これらの様々な処理条件での実験に基づく比較検討を行

この結果から、素黒目漆には均質化処理が過度の精製処なったうえでの判断が必要である。

理となり、すでに促進されている酸化重合反応に悪影響

３－２、３－３でも触れたが、均質化処理は一種の精を及ぼしてしまい、逆に生漆にとっては通常の精製と同製工程と捉えることができる。化学的な裏付けを取るに様の効果があるのではないかと考える。

は至っていないが、今回の実験結果からは、特に生漆に対して有効な処理で、精製漆については強度低下などの

jk
jkr
js
jsr
ck
ckr
cs
csr

悪影響を及ぼす可能性があると結論づけたい。
４

結言本研究で得られた知見は以下のようにまとめられる。
⑴国産漆は強度に優れるといわれているが、本実験からも同様の結果が得られた。

0

1

2

3

図６

4

5

⑵均質化前後の大幅な漆の硬化時間や力学的特性の改善

67（N/mm2）

効果は確認できなかった。

漆の付着力の比較⑶生漆は均質化処理を行うことで力学的特性の向上が期待できるが、素黒目漆などの精製漆には強度低下をも

0

10

最大点応力
20
30
40

たらす。
50 （N/mm2）

平成 16 年度は具体的な量産塗装技術の開発と製品への応用を検討する予定である。特に工程数や硬化時間のjk

面で他の塗装と比較して効率の悪い点が漆塗装を工業化

jkr

する場合の問題点と考える。均質化処理によるこれらの改善も引き続き検討していくが、硬化時間の短縮に重点

最大点応力

js

を置き、新しい視点からの技術開発についても取り組ん
破断点伸度

jsr

でいきたい。
本研究を進めるにあたり、材料技術部佐々木英幸部

ck

長には、引張試験に関する実験方法並びに結果の評価に関する助言をいただいた。この場を借りて謝意を表した

ckr

い。

184.5％

cs

233.5％csr

文献1) 大藪泰、阿佐見徹、山本修、田嶋秀起：色材、65、�
0

図７

10

20

30
40
破断点伸度

50

（％）

349(1992)
2) 特公平 4-359077

引張試験での漆の最大点応力と破断点伸度

117［技術報告］カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の材質と表面処理の影響
米倉

勇雄＊、齋藤裕之＊

カラー琺瑯被膜に発生する「泡欠陥」の原因について検討した。その結果、泡の発生には、釉薬の塗布厚さ、乾燥速度、焼成温度および時間などが関与していること、さらには基地である鋳物の材質と熱処理および表面処理の影響が極めて大きいことなどが明らかになった。
キーワード ： 鋳鉄製厨房用品、カラー琺瑯、表面処理

Influence of the Property of Bacic Castings and Surface Treatment
on the Quality of Colored Enamel Coating Film
YONEKURA Isao and SAITOH Hiroyuki
We investigated the causes of the blistering appear on colored enamel coating film.
Consequently, we recognized that the thickness of enamel spray, drying velocity,porcelaintemperature and the time,are concern in appearance of the blisters. And we reached to theconclusion that the property of basic castings, heat treatment and surface treatment are
greatly influence to the blisters.
key words : kitchenware made of gray cast iron, colored enamel coating, surface treatment
１

緒いを売り物にしてきた。しかし、ここに来て古来からの言

岩手県の特産品である「南部鉄器」は、1975年制定の手法による鉄器の売り上げが落ち込み、替わるようにカ

時限立法「伝統的工芸品産業の振興に関する法律（通商ラフルな琺瑯仕上げの鋳鉄厨房用品が売れている。この

産業省告示第44号）」の第１号指定などから明らかであ

結果は、派手な色彩の厨房用品を嫌う日本人の好みが、るように、全国的にも極めて知名度が高い。しかし、そ若い世代を中心に変わりつつあると見て間違いない。

の売上額は、平成9年の61.3億円をピークに下降を続け、このことは、県内の厨房用品メーカーでも熟知してお現在では約37.5億円と最盛期の60％近くまで落ち込んだ

り、昨年のニーズ調査で複数の厨房用品メーカーがカラ状態が続いている。これは、消費者の鉄器離れが原因でー琺瑯技術を挙げている。そのニーズ内容は、自社でカあるが、平成不況の深刻化に伴って外食をやめて家庭内

ラー琺瑯に挑戦してみたが「泡欠陥」が多発して売り物で鍋を囲む機会が増えたことから、一時期鍋類の売り上にならず、その原因と対策について検討してもらいたい

げが上昇に転じた時期もあった。しかし量販店が取り扱というものが殆どであった。本研究は、この要望に応え

う温調ヒーター付きのテフロンコート鉄板鍋に凌駕されるべく、カラー琺瑯被膜に発生する「泡欠陥」の原因とた為に再び売り上げの低迷が深刻化している。このようそれを抑止するための方法について、基地鋳物の材質、な状況の中で、現在盛岡市内のデパートでは、ヨーロッ

熱処理、表面処理そして琺瑯被膜の施工技術について検パ製のカラー琺瑯仕上げの鋳鉄厨房用品が売られており、討したものである。

全国的にも料理教室などが発端となって静かなブームになっていると言われている。南部鉄器は、古くから漆や

２
２−１

カシュー、ポリサイトなどの塗料によって、黒や茶色な

琺瑯釉薬を焼き付け、欠陥の発生程度を比較検討する

どの地味な色合いに仕上げられ、落ち着いた素朴な味わ＊

実験方法
琺瑯施工試験片の溶製

電子機械技術部118

岩手県工業技術センター研究報告ための基地鋳物試験片には、110 × 83 ×厚さ 4mm の板

第１１号（２００４）製の鋳鉄用湿式琺瑯釉薬を使用した。

状試験片と、図１に示す実製品に近い形状の小型フライ
パンを使用した。

表２２−４

供試釉薬の種類

釉 薬 の 種 類

製 品 記 号

下釉薬（白）

CIG − 3135

上釉薬（白）

CIW − 34123

カラー釉薬（赤）CIR − 045911

カラー釉薬（黄）CIYR − 055911

カラー釉薬（青）CIB − 42136

カラー釉薬（緑）CIG − 43136

釉薬の塗布、乾燥および焼成

釉薬の塗布は、ノズル径 2.0mm の重力式スプレーガンを使用し、上・下釉薬ともに湿態での塗膜厚さ 300 μm を目標に、約 0.24MPa の空気圧で吹き付けした。
釉薬塗布後、大和科学工業（株）製の定温乾燥器を用いて 150 ± 5 ℃で 30 分間乾燥し、直ちに脱ガス熱処理に使用したマッフル炉に投入して、下釉薬を 720 ℃で20 分、上釉薬（白）を 700 ℃で 20 分、カラー釉薬を700 ℃で 18 分間焼成した。
図１

基地鋳物試験片

２−５琺瑯被膜の健全性評価方法

琺瑯被膜の健全性は、泡を中心とする欠陥の発生程度と発生個数などを総合して、目視により表３に示す４段

試験片の材質は、表１に示すように県内の厨房用品メ

階の記号で評価することとした。

ーカーで製造されている通常の工芸品組成に近いもの（以下、工芸品）と、炭素飽和度（Sc）を下げて FC200程度の硬い材質に調整したもの（以下、低 Sc)、さらに

表３

リン（Ｐ）を通常の厨房用品より多めに添加したもの

被（以下、高 P）の３種類とした。
表１

基地鋳物験片の化学組成（mass％）

琺瑯被膜の健全程度と評価記号
膜

の

状

態

記号

欠陥が殆ど無く、商品として充分に通用する◎

軽微な膨れや毛筋はあるが、使用上は問題ない○

欠陥が目立ち、商品としての価値は低い△

著しい発泡があり、全く商品にはなり得ない

×

成 分 名

T.C

Si

Mn

P

S

工 芸 品

3.78

2.42

0.38

0.038

0.042

低

Sc

3.52

2.19

0.61

0.038

0.031

釉薬の塗布から乾燥、焼成、被膜評価までの順序は、

高

P

3.50

2.13

0.67

0.390

0.034

特別の場合を除いて、最初に全ての試験片に下釉薬を焼き付け、この時点で発泡が認められない試験片のみ、次それぞれの試験片は、マッチプレートにして、粒度指の上釉薬施工工程に進むこととし、同様に欠陥の無い上数（F.N） 154 のけい砂生型で造型し、高周波溶解炉で釉薬が施工された試験片について、必要に応じてカラー

溶解した溶湯を約 1,400 ℃で注湯した。

釉薬を施工することとした。

２−２

試験片の熱処理および前処理
３

脱ガス熱処理の効果を検証する試験片は、星和理工
３−１（株）製の高温マッフル炉により 800 ℃で１時間加熱し実験結果および考察
欠陥発生に及ぼす基地鋳物材質の影響た後、300 ℃まで炉冷してから空中放冷した。熱処理お表４に、３種類の材質の板状試験片それぞれ５枚に、よびこれを行わない鋳放し試験片の表面仕上げは、粒度標準条件で琺瑯を施工した場合の被膜の健全性を示す。

500 μm のアルミナグリッドを研磨剤とする不二製作所
表４製のニューマブラスターで、表面の酸化皮膜が完全に剥離するまでブラスト処理し、その後乾燥空気によって表基地鋳物面に付着しているホコリや黒鉛屑および研磨剤屑などをの 材吹き払った。
２−３

釉薬の選定

釉薬には、表２に製品記号を示す関東琺瑯釉薬（株）

119

質

鋳物材質と琺瑯被膜の健全性
試

験

片

番

号

１

２

３

４

５

工芸品

△

○

×

△

×

低

Sc

○

○

×

△

○

高

P

◎

△

○

○

○

カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の材質と表面処理の影響
表４から判るように、通常の工芸品組成の厨房用品に組成の組織はステダイトが多いものとなり、材質的に脆

カラー琺瑯を施工して、欠陥のない被膜が形成される確弱であることは明白である。しかし、琺瑯の密着性が良率は極めて低く、この組成での製品化は難しい。図２は、く、被膜中の気泡も極めて小さいので、殆ど欠陥としてその工芸品の試験片の下釉薬層に発生した欠陥の状況を目立たない。この P による欠陥抑止作用には、２つの示したもので、大きく発達し鋳肌表面に開口した黒鉛直理由が考えられる。１つは、P の添加で溶湯の湯流れ性

上の釉薬層にブローホールが生じている。

が改善され、溶湯が高温のまま試験片の端部に達するためにレデブライトの生成が避けられることが挙げられる。
もう１つは、この組成の場合、下釉薬、上釉薬そしてカ
ラー釉薬までの、３回に及ぶ焼成の熱影響を受けても、低 Sc 組成の試験片に多く見られるテンパーカーボンの生成が少ないことから、P にパーライト中のセメンタイトの分解抑制効果があると考えられる。

図２

琺瑯被膜に発生した欠陥（工芸品）

粗大黒鉛の晶出を避けるために炭素飽和度を低くした
低 Sc 試験片に施工した下釉薬被膜には、表４から判る
ように工芸品と比較すると明らかに欠陥の発生数が少い。
しかし、薄肉鋳物であることから、図３に示すように
図４

試験片の端部にレデブライトが晶出しやすく、その部分

試験片の組織と琺瑯被膜の状況（高P組成）に施工された琺瑯被膜に発泡が多くなる。また、これと３−２は別に、レデブライトの晶出のない試験片中央部分で、脱ガス熱処理の効果

琺瑯焼成時の加熱によってパーライト中のセメンタイト

琺瑯焼成時に基地鋳物から発生する微量のガスによっが分解したものと考えられる塊状のテンパーカーボンのて、溶融状態にある釉薬層が発泡して形成する泡欠陥を晶出があり、その部分に発泡が多くなった。従って、基防止するために、釉薬塗布前の試験片の脱ガス熱処理を地の炭素飽和度を低くすることのみで無欠陥の琺瑯被膜試みた。表５に、脱ガス処理をした３種類の材質の板状を形成させることも、工芸品と同様に難しい。

試験片それぞれ５枚について、琺瑯処理した場合の被膜の健全性評価結果を示す。
表５

鋳物材質と琺瑯被膜の健全性（熱処理済）

基地鋳物
の 材

試

験

片

番

号

質

１

２

３

４

５

工芸品

×

○

△

△

○

低

Sc

◎

○

○

△

○

高

P

○

◎

◎

○

◎

表５から判るように、３種類の材質とも、熱処理を施さない場合（表３）と比較して被膜の健全性がかなり改善されており、明らかに脱ガスの効果が認められる。組図３

試験片端部の組織と被膜中の気泡（低Sc）

織内のミクロポロシティの他に黒鉛の脱落跡など、元々鋳肌表面に空洞の多い工芸品組成の試験片については、

これに対して高 P の試験片では、炭素飽和度が低 Sc

あまり大きな改善効果が見られない。しかし、低 Sc のと同じであるにもかかわらず、端部にレデブライトを生試験片への改善効果は特に顕著であり、未熱処理の試験

じることが少なく、図４に示すように比較的容易に欠陥片に出現した広い面積を有する欠陥は全く発生しなかっのない琺瑯被膜が得られる。図４から判るように、このた。この低 Sc 組成の試験片には、熱処理によって琺瑯

120

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

焼成前にテンパーカーボンが晶出することが多く、それ鋳物表面の酸化が進行することによるものと考えられ、が焼成加熱によって成長する形態が多く見られる。

乾燥炉から取り出した鋳物を大気中に長時間放置した後しに焼成した場合にも全く同様の欠陥が多発する。

かし、この時被膜内に生じる気泡は、未熱処理の場合と比較して小さく、決定的な欠陥にはならない場合が多か

４った。このことは、軟化溶融している琺瑯被膜の下で生結言カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の材質と表成するテンパーカーボンは重大な欠陥発生の原因になるが、琺瑯塗布前に、予めテンパーカーボンを晶出させて面処理の影響に関して、次のような知見が得られた。

しまうことで泡欠陥の抑制が可能であることを示してい

１）カラー琺瑯を施工する厨房用品の材質は、通常の工る。また、高 P の材質の試験片に脱ガス熱処理を施し芸品よりも炭素飽和度を低めにしたほうが「泡欠陥」

たものには、目立った泡欠陥が殆ど発生しなくなることの発生が少なくなり、これに P（リン）を添加するこが判り、これが琺瑯用の基地鋳物として最適に近い材質、
３−３

るチル生成防止およびパーライト中のセメンタイトの琺瑯被膜の健全性に及ぼすその他の要因

３−３−１とでさらに安定した欠陥抑止効果が得られる。
２）P の欠陥抑止効果は、薄肉鋳物の湯流れ性改善によ

そして前処理方法であるものと考えられる。

分解を抑制する２つ作用によるものと考えられる。

表面処理

釉薬を塗布する前の基地鋳物の表面処理は、極力丁寧

３）琺瑯施工前の脱ガス熱処理は、泡欠陥を少なくするに行う必要がある。砂噛みや珪酸鉄（ファイヤライト）

効果があり、それは低炭素飽和度の基地鋳物の場合にの巻き込みがある部分には、泡欠陥が集中発生すること特に顕著である。
４）釉薬塗布前の基地鋳物の表面処理は、砂や珪酸鉄から、これを完全に除去する必要があり、それが不可能
な鋳物は琺瑯用の基地としては使用できない。サンドブ（ファイヤライト）などの付着物のみならず、鋳肌表

ラスト後、基地表面に付着しているホコリや黒鉛屑は、面の全ての酸化皮膜が除去されるまで丁寧に行う必要がある。

乾燥空気で吹き飛ばす処理が最善で、アルコール、熱湯

５）下釉薬の厚さムラは、生焼けや焼き切れの原因にな

および酸などによる洗浄は、鋳物の場合好ましくない。
３−３−２

り、それが次に重ねて施工される上琺瑯およびカラー

釉薬の塗布厚さ

琺瑯層の欠陥発生に強く関与する。

基地の角部分の釉薬は、平らな部分と比較して薄く塗布されやすく、その部分の下釉薬が焼き切れて炭化する

６）釉薬の塗布から乾燥開始までの時間と乾燥時間およと上釉薬の発泡原因になることから、他の部分よりも角び乾燥終了から焼成までの時間は、できるだけ短くしが少し厚めになるように２度塗りするなど現場的なテクて、釉薬層と鋳物基地表面との境界に発生する錆び

ニックが重要である。また、逆にコーナーの部分の釉薬（酸化鉄）の進行を少なく抑える必要がある。

は厚くなりやすく、「たまり」や「ひび割れ」が生じや以上のように、欠陥の無いカラー琺瑯被膜施工のためすいので、重ね塗りにならないように注意が必要である。

には、多くの作業工程において厳重な品質管理と細心の

３−３−３

現場テクニックが必要であり、その全てが達成されるこ

釉薬塗布後の乾燥速度

多数の基地鋳物に対して順番に釉薬を塗布し、バッチとによって、図５に示したような無欠陥の製品が得られ式の炉で乾燥した後に焼成すると、明らかに先に釉薬をる。これまでの塗装製品に加え、全面カラー琺瑯仕上げ

塗布した鋳物の泡欠陥発生率が高くなる。この原因は湿による新しい形の南部鉄器が生産されることで、産地のった釉薬が乗った状態で長時間放置されることによって、隆盛が取り戻されることを心から願うものである。

図５

全面カラー琺瑯仕上げの試作品

121［技術報告］ZnO 単結晶基板の応用に関する研究*遠藤

治之＊＊、泉田 福典＊＊、菊地 利雄＊＊＊、田中 槇造＊＊＊＊、
新倉 郁生＊＊＊＊＊、柏葉 安兵衛＊＊＊＊＊＊

近年次世代照明や大容量記録用デバイスとして、GaN 系材料を用いた白色発光ダイオードや青紫色レーザーダイオードが脚光を浴びているが、これらのデバイスの材料として酸化亜鉛（ZnO）が注目を集めている。ZnO は結晶成長が難しく今まで高純度な ZnO 単結晶は得られていなかったが、岩手県内に立地する東京電波㈱が、水晶の結晶育成技術を応用することにより高純度な直径 2 インチサイズ ZnO 単結晶基板の開発に成功した。岩手県工業技術センターではこの ZnO 単結晶基板の特性評価及び開発支援を行なうとともに、新たな応用製品の開発に着手した。本報告では、ZnO 単結晶基板の特性について述べた後、ZnO オープンラボについて紹介する。
キーワード：酸化亜鉛（ZnO）、単結晶、白色 LED、青紫色レーザーダイオード

Development of New Applications Using ZnO Single Crystal
ENDO Haruyuki, IZUMIDA Fukunori, KIKUCHI Toshio, TANAKA Shinzo
NIIKURA Ikuo and KASHIWABA Yasube
In recent years, white Light Emitted Diode (LED) and blue violet Laser Diode (LD) using gallium
nitride semiconductor have become attractive for next generation lighting and large capacity media
devices. It appears that zinc oxide is useful as material for these devices.
A 2inch diameter single crystal of highly pure zinc oxide (ZnO) was developed by TOKYO DENPA
CO. LTD. for the first time. Iwate Industrial Research Institute has started to researchcharacteristics of ZnO and develop new applications. In this paper, characteristics of ZnO andintroduction to the ZnO Open Laboratory are described.
key words: zinc oxide
１ 緒single crystal, white light emitted diode, blue violet laser diode言

単結晶基板の作製に成功した。ZnO 単結晶基板はバンドギャ

近年、次世代照明や大容量記録用デバイスとして、白色発

ップが 3.2eV と広いワイドギャップ半導体で、GaN との格子

光ダイオードや青紫色レーザーダイオードが注目されている。

定数のミスマッチが小さく、且つ束縛励起子の結合エネルギ

これらのデバイスは発光層としてGaN 系薄膜材料が用いらーが 60meV と大きく、高効率の発光ダイオードや紫外レーザ

れており、その基板としてサファイア基板が使用されているーとして期待される材料である。当センターでは、この ZnO

が、GaN とサファイア基板は格子定数のミスマッチが大きい

単結晶基板の特性評価を行なうとともに、新たな応用製品の為、GaN 薄膜に欠陥が多く、よりミスマッチの少ない基板が開発事業に着手した。本報告では、ZnO 単結晶基板特性の紹求められている。この状況下にあって、岩手県内に立地する介ならびに評価・試作を行なう ZnO オープンラボの整備状況

東京電波㈱が、高純度な直径 2 インチサイズ酸化亜鉛（ZnO）

について報告する。

＊
＊＊
＊＊＊
＊＊＊＊
＊＊＊＊＊
＊＊＊＊＊＊

戦略的技術開発推進事業
電子機械技術部
電子機械技術部（現在 岩手県商工労働観光部科学技術課）
電子機械技術部（現在 岩手県立産業技術短期大学校）
東京電波㈱岩手大学工学部電気電子工学科

122

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）
判別をする目的で基板の一角のみ、斜めに加工がされてい

２ ZnO 単結晶基板の紹介
2) また、図 1 及び図る。図 4 には、従来からある CVT （Chemical Vapor

2 には、東京電波㈱が開発した ZnO 単結晶のインゴット及びTransport ）法によって成長された ZnO 単結晶基板との X

直径 2 インチ基板を示す。ZnO 単結晶の育成は、従来から水線回折（XRD）評価結果の比較を示す。3)晶の育成方法として広く知られている水熱育成法により行熱育成法によって成長した ZnO 単結晶は XRD の半値幅が狭っている。

く、結晶性が優れていることが判る。図 5 には、基板表面の粗さを原子間力顕微鏡（AFM）によって測定した一例を

表１ ZnO の主な特性

格子定数

単位

a
c

融点
バンドギャップ
色
硬度

Å
Å
℃
eV
Mohs

特性値
六方晶 ウルツァイト（6ｍｍ）
3.24265
5.19481975
3.2
無色透明、黄着色4示す。測定領域 10μm×10μm、縦軸フルスケール 2.5nm において、Rms=0.13nm を示しており、非常にフラットな基板表面になっていることが分かった。
2.0

単位：[mm]

1.0

項目
結晶対称性

この結果から水

1 0 . 0 ±0 . 2

表 1 に ZnO の主な特性を示す。1)face

10.0 ±0.2（0001）

c軸

ZnO

0.50 ±0.1

a軸

face

（000-1）

図１ ZnO 単結晶インゴット

図３ 10mm×10mmZnO 単結晶基板寸法

2 インチ

ZnO(101) ω
1.2
規格化強度

1.0
0.8
0.6

FWHM：

水熱育成法
CVT法

FWHM：

25 arcsec

370 arcsec

0.4
0.2

図２ 直径 2 インチ ZnO 単結晶基板

0.0
-0.20

図 1 に示すインゴット状態の ZnO 単結晶は、緑黄色に着

-0.10

0.00

0.10

規格化ω [degree]

色しているが、これは主に種結晶を中心として、O 面側に
図４ XRD 評価結果

成長した部分に含まれる不純物に起因するものである。Zn
面側に成長した ZnO 単結晶は、図 2 に示すように無色透明
で、可視光領域では80％程度の高い透過率を示す。
図3 に、10mm×10mm サイズの ZnO 単結晶基板の寸法を示す。基板表
面には、Zn 面（+C 面）と、O 面（‑C 面）がある為、表裏

123

0.20

ZnO 単結晶基板の応用に関する研究
所は、分子線エピタキシー装置や三元スパッタ装置が設置さ

試料：□10mm Zn面
測定領域：
1μm ×1μm
RMS=0.13nm

れた薄膜の成膜や微細加工を行う実験室となっている。また、縦軸その他の評価用装置は電子計測室に設置されている。

2.5nm

ZnO オープンラボの開設に当たり、評価用装置に関しては
LED 等の応用製品の開発を主目的とし、今まで当センターに無かった半導体特性や光学的特性の評価装置を充実させた。
試作用装置に関しては、半導体微細加工からパッケージング
までの一連の試作工程を、全て当ラボにて行えるように設備を整備中である。これらの装置は、当センターと共同研究契図５ AFM による基板粗さ測定結果

約を締結した県内企業の研究員に自由に使用して頂き、ZnO
単結晶基板の応用研究を共同で行うものである。

３ ZnO オープンラボ

以下に平成１５年度までに整備した装置の概略仕様を示す。

ZnO 単結晶基板の応用としては、現在白色 LED や青紫色レーザーダイオードに使用されているサファイア基板の代替が３−１ 評価用装置

最も有望視されている。当センターではこれらの応用に加え、

３−１−１ 水銀プローブ式キャリア密度測定装置

県内企業と共同で半導体特性及び圧電性や光の透過性等バル

本装置（図６、表４）は､半導体と水銀電極とのショット

ク単結晶の未評価特性をいち早く評価し、新たな応用を検討

キー接合により半導体のキャリア密度測定を非破壊で行うすることにしている。これらの評価及び試作を行う施設とし装置である。

て、センター内に ZnO オープンラボを開設設置したので以下に紹介する。

表２ クリーンルームの概要

広さ
クリーン度

クリーンルーム１（暗室）
20m2
クラス 1000

クリーンルーム２
65m2
クラス 1000

表３ ZnO オープンラボ装置の一覧
評
価
用
装
置
試
作
用
装
置

装 置 名
水銀プローブ式キャリア密度測定装置
非接触シート抵抗測定装置
ホール効果測定装置
フォトルミネッセンス測定装置
分光光度計
半導体パラメータアナライザ
電子線描画装置
両面マスクアライナー装置
分子線エピタキシー装置
三元スパッタ装置
マニュアルワイヤーボンダー装置

図６ 水銀プローブ式キャリア密度測定装置

表４ 水銀プローブ式キャリア密度測定装置の主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式
測定方式
キャリア密度 測
定範囲
試料ｻｲｽﾞLCR メータ

表２及び表３にクリーンルームの概要及び平成１５年度ま内 容㈱堀場製作所AP‑2000
水銀ﾌﾟﾛｰﾌﾞ式
1×1014〜2×1018/cm‑3（材料に依存）φ15mm〜φ150mm
ｱｼﾞﾚﾝﾄﾃｸﾉﾛｼﾞｰ 4284A

３−１−２ 非接触シート抵抗測定装置

でに整備した設備一覧を示す。クリーンルームは２箇所あり、１箇所は電子線描画装置や両面マスクアライナーが設置され、フォトリソグラフィ工程を行う暗室となっている。他の 1 箇

124本装置（図７、表５）は､高周波渦電流法により酸化物や各種金属薄膜等の抵抗率測定を非接触で行う装置である。

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）
３−１−４ フォトルミネッセンス測定装置
本装置（図９、表７）はフォトルミネッセンス効果により、半導体単結晶や薄膜の結晶欠陥や発光プロセスの評価を行う装置である。

図７ 非接触シート抵抗測定装置

表５ 非接触シート抵抗測定装置の主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式内 容
ﾅﾌﾟｿﾝ㈱

測定方式
抵抗率測定範囲
試料ｻｲｽﾞ

渦電流方式
0.001Ω･㎝〜100Ω･㎝
φ20mm〜φ200mm

図９ フォトルミネッセンス測定装置

表７ フォトルミネッセンス測定装置の主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式

３−１−３ ホール効果測定装置

検出器
波長範囲
波長分解能

内 容
㈱堀場製作所
Photopuminor‑U
He‑Cd ﾚｰｻﾞ
発振波長 325nm
ｽﾎﾟｯﾄ径 φ100μm 以下
CCD 検出器
300nm〜1000nm
0.06nm 以下

温度範囲
ﾏｯﾋﾟﾝｸﾞｽﾃｰｼﾞ

4K〜300K
試料ｻｲｽﾞ φ3 以内

本装置（図８、表６）は、半導体単結晶や薄膜の抵抗率
励起光源

測定、キャリア密度や移動度の測定、キャリアタイプの判定を行い、電気的特性評価を行う装置である。

３−１−５ 分光光度計
本装置（図１０、表８）は、基板や薄膜材料の透過率、反射率及び発光スペクトル測定などの光学的特性評価に使用する装置である。
図８ ホール効果測定装置

表６ ホール効果測定装置の主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式
測定方式

抵抗測定範囲
磁界発生部
試料ｻｲｽﾞ

内 容㈱東陽ﾃｸﾆｶ
RESITEST 8310
ﾌｧﾝﾃﾞﾙﾎﾟｰ法
DC 磁場及び AC 磁場
温度範囲 15K〜300K
10‑1Ω〜1013Ω
電磁石方式
DC ‑0.8T〜+0.8T
10mm×10mm

図１０ 分光光度計

125

ZnO 単結晶基板の応用に関する研究
表８ 分光光度計の主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式
波長範囲
波長精度
試料ｻｲｽﾞ

１２ 電子線描画装置

内 容
日本分光㈱
V‑550
190nm〜900nm±0.3nm 以下
10mm×10mm

本装置（図１２、表１０）は電子線をスキャンすること
により、サブミクロンオーダーでレジストをパターン化する装置である。

表１０ 電子線描画装置の主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式

３−１−６ 半導体パラメータアナライザ
本装置（図１１、表９）は､高精度大容量電流電圧源と高精度測定部により半導体や各種電子部品の電気的測定を行

電子線走査領域なう装置である。

最小線幅
ｽﾃｰｼﾞ移動範囲

内 容㈱ｴﾘｵﾆｸｽ
ELS‑3700S
0.2mm×0.2mm、0.5mm×0.5mm
1.0mm×1.0mm
100nm
X：60mm
Y：90mm３−２−２ 両面マスクアライナー装置
本装置（図１３、表１１）は､フォトリソグラフィ法により、フォトレジストの露光を行う装置で､ZnO や他の薄膜材料等の微細加工（パターン形成）を行う為に使用する。

図１１ 半導体パラメータアナライザ

表９ 半導体パラメータアナライザの主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式
電圧測定ﾚﾝｼﾞ
電圧分解能
電流測定ﾚﾝｼﾞ
電流最小分解能
電流印加分解能
最大電流印加内 容
ｹｰｽﾚｰｲﾝｽﾂﾙﾒﾝﾂ㈱4200‑SCS
1μV/200V
1μV
0.1fA/1A
0.1fA
1.5fA
1A（at 20V）

図１３ 両面マスクアライナー装置

表１１ 両面マスクアライナー装置の主な仕様
３−２ 試作用装置

項 目
ﾒｰｶ名･型式

３−２−１ 電子線描画装置

試料ｻｲｽﾞ
ｱﾗｲﾒﾝﾄ誤差
解像度

内 容
ﾕﾆｵﾝ光学PEM‑800
最大φ4 ｲﾝﾁ±5μm
3μm（ﾗｲﾝｱﾝﾄﾞｽﾍﾟｰｽ）３−２−３ 分子線エピタキシー装置
本装置（図１４、表１２）は、固体蒸発源（K セル）とRF ラジカル源により、基板上に ZnO 薄膜や GaN 薄膜を分子図

層レベルで制御しながら成膜が可能な装置である。

126

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）
試料ｻｲｽﾞ
ｽﾊﾟｯﾀｶｿｰﾄﾞ

最大□2 ｲﾝﾁ
直径 5 ｲﾝﾁ×1
直径 4 ｲﾝﾁ×1
直径 2 ｲﾝﾁ×1
最高 800℃

基板加熱温度

３−２−５ マニュアルワイヤーボンダー装置
本装置（図１６、表１４）は､電子デバイス等のチップ上に形成された電極へ電線を接続する装置である。

図１４ 分子線エピタキシー装置

表１２ 分子線エピタキシー装置の主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式
試料ｻｲｽﾞ
最高到達真空度
K ｾﾙ数
RF ﾗｼﾞｶﾙ源
EB ｶﾞﾝ内 容
ﾕﾆﾊﾞｰｻﾙｼｽﾃﾑ
UMB‑200
最大直径 2 ｲﾝﾁ
6.65×10‑8Pa 以下
5式
1式
1式

図１６ マニュアルワイヤーボンダー装置

表１４ マニュアルワイヤーボンダー装置の主な仕様

３−２−４ 三元スパッタ装置

項 目
ﾒｰｶ名･型式

本装置（図１５、表１３）は､三種類のターゲットの同時放電が可能なマグネトロンスパッタ装置で、酸化物薄膜やﾎﾞﾝﾃﾞｨﾝｸﾞ方式

各種金属の成膜を行う装置である。

ﾜｲﾔｰ材質
ﾜｲﾔｰ直径４ 結

内 容
WESTBOND
MODEL‑7456
超音波及び超音波熱圧着方式
Au、Al
φ18μm〜φ50μm

言

東京電波㈱が開発した ZnO 単結晶基板の特性評価を進め、従来の CVT 法により成長した基板に比較し優れた結晶性を持つことが分かった。今後は基板特性の評価を進めると共に、新たな応用製品の研究開発を行う予定である。
本研究は、岩手県戦略的技術開発推進事業（事業期間：平成 15 年度〜17 年度）により実施しているものである。
図１５ 三元スパッタ装置
文1) 塩嵜忠監修：圧電材料とその応用、シーエムシー出版、

表１３ 三元スパッタ装置の主な仕様
項 目
ﾒｰｶ名･型式
ｽﾊﾟｯﾀ方式
最高到達真空度

献（2002）

内 容㈱ｱﾙﾊﾞｯｸ
MPS‑3000
斜入射三元同時
ﾏｸﾞﾈﾄﾛﾝｽﾊﾟｯﾀ
6.7×10‑6Pa 以下2) 鯉沼秀臣編著：酸化物エレクトロニクス、培風館（2001）
3) 前田克己、佐藤充、新倉郁生：応用物理学会結晶工学分科会第 120 回研究会テキスト p11 (2004)127

［技術報告］ワイヤ放電研削法による小径精密リーマ製作
和合

健 、中屋
＊＊

敷利幸

、大石

＊＊＊

敦彦

＊＊＊

、石川

＊

友永

＊＊＊＊

精密部品の内径を高精度寸法に加工する小径精密リーマの刃形成形をワイヤ放電研削法（ WEDG ）により行った。この方法で製作した小径精密リーマを使用し、製品の内径仕上げ加工を行った結果、良好な結果が得られ十分に実用加工として適応できることを確認した。
キーワード：WEDG、小径精密リーマ、内径仕上げ加工、高精度

Manufacturing of Micro Precision Reamer
by Wire Electrode Discharge Grinding
WAGO Takeshi, NAKAYASHIKI Toshiyuki,OOISHI Atsuhikoand ISHIKAWA Tomonaga
Micro precision reamer which could machine inner diameter of precision mechanicalpartwithhighprecisionwasmanufacturedbyWireElectrodeDischargeGrinding(WEDG).
Precision mechanical products was machined on manufacturing line a part of finish
processing of inner using manufactured micro precision reamer by WEDG. As a resultthis
machining process were obtained good conditions and we found to adapt enough for
manufacturingdivision.
key words:WEDG,microprecisionreamer,finishprocessingofinner,highprecision１

緒

言は、液体流路を高精度に加工する小径精密リーマの刃形

精密機械の液体流路はφ 1mm 以下の内径寸法におい成形を放電加工により行い良好な結果が得られた内容にて高い寸法精度が要求される。液体流路の内径加工は、ついて報告する。

小径精密リーマを使用した切削加工により行われる。小径精密リーマは高額な高精度研削加工機を使用し特定作

２

実験内容

業員の高度熟練技能により刃形成形加工が行われてい

２−１

実験１

る。この刃形成形加工では、φ 1mm 以下の径になると２−１−１

丸棒からの成形の場合

実験方法

切削力による曲げや歪みが生じるため特別な機械や技能

刃物成形に使用する放電加工機は三菱電機製微細放が必要とされるためである。小径精密リーマの刃形成形

電加工機 EDSCAN8E を使用した。微細放電加工機のを汎用工作機械を使用し、ＮＣプログラムで行うことが主な仕様を表１に示す。微細放電加工機は、微細加工にできれば熟練技能には頼らない工程が実現できる。そこ

適した付加装置を有しておりワイヤ放電研削法（以下、では、在庫に依存しないジャストインタイムによる目的
径の小径精密リーマの調達、ばらつきの小さい生産管理

WEDG）、微細加工用電源であるマイクロ SF 電源、微細形状加工パスを生成する創成放電 CAM を備えていや製造スピードの向上が図られる。研削加工とは異なる

る。WEDG は図１、図２に示すとおりワイヤ電極で棒

精密リーマの刃形成形を行う方法として放電加工があげ状電極を回転させ Y 軸及び Z 軸の移動制御を行うことられる 1)。放電加工方法は、加工物を放電現象により熔により微細径電極が成形される。

解加工する非接触加工方式のため加工力による刃物の曲
げや歪みは生じない。さらに、加工電極を小さくするこ

φ 1 ｍｍ丸棒を WEDG で半月形状に成形し、先端角と逃げ面は研削加工によりブランク加工してある。研削とが容易であるため微細形状成形に適している。ここで成形でも同一形状に成形し両者の成形状況及び刃物工具＊

マイクロマシニングによる高機能製品開発（第１報）（特定産業集積中小企業等活性化補助事業）＊＊

電子機械技術部＊＊＊（株）ミクニ＊＊＊＊

岩手大学工学部128

岩手県工業技術センター研究報告
研削成形品

としての切削性能を求める。
２−１−２

第１１号（２００４）

実験結果及び考察

Ｗ Ｅ Ｄ Ｇ成 形 品

WEDG 成形品と研削成形品を図３に示す。図３に示すとおり研削成形品と同等の半月形状に WEDG により成形することができた。WEDG 成形と研削成形の成形時間を比較すると加工能率は研削成形が 5 倍以上高い 。
WEDG 成形の加工時間は 2/3 が仕上げ工程であり加工面粗さの低減に多くの加工時間を費やしている。WEDG

砥石研削による面取り

加工と研削加工の加工面粗さを図４に示す。グラフの倍

図３

研削成形品とＷＥＤＧ成形品の比較率は同等である。 WEDG 成形は、研削成形に比べてやや大きな振幅を示しているが異常ピークは見られず規則

WEDG加工的な波形となっている。それぞれの表面粗さは同等であ
る。

1μm

100μm

表１ EDSCAN8E の主な仕様
項目
仕様
XYZストローク
300×250×250(mm)XYZ軸制御方式
リニアスケールフィードバック
XYZ軸駆動単位
0.1(μm)
特殊機能
WEDG（ワイヤ放電研削法）
μSF電源
創成放電ＣＡＭ
加工面粗さ
0.3μmRy
加工面真直度1.0μm以下

砥石研削加工
1μm

100μm

図４
２−２

ＷＥＤＧ成形と研削成形の刃物の表面粗さ
実験２

半月ドリルに対して径調整量が小さい

場合
２−２−１

Φ0.2ｍｍワイヤ電極

実験方法

WEDG 成形により丸棒から半月形状に成形する場合
は除去量が多いため加工時間が長くなる。そこで、既製品である研削加工により成形した半月ドリルを WEDG

微細成形軸
Ｘ

加工により径調整を目的に成形する場合の加工時間と表面粗さを求めた。実験装置は完全丸棒での場合と同等装Ｙ置を使用し、通常の小径成形する場合のプログラムを使Ｚ用して径調整をした。
２−２−２

図１

実験結果及び考察

WEDG 加工による加工後の形状を図５に示す。図５に示す２つの写真は同じ製品で見る方向が異なる。加工ＷＥＤＧの原理

時間は、完全丸棒からの場合と比べると 1/2 程度に加工時間が短縮された。しかし、刃物形状で削り残しと見られる加工異常部が確認された。これは小さい径調整量では芯ズレ誤差が径方向の加工範囲より大きいため削り残しが生じたものと推測した。

ワイヤーガイド

図２

EDSCAN8E の WEDG 装置
図５129

半月ドリルに対して径調整量が小さい場合

ワイヤ放電研削法による小径精密リーマ製作
２−３

実験３

半月ドリルに対して径調整量が大きい

砥石研削

WEDG （丸→半月）

WEDG （
半月径落とし）

場合
２−３−１

実験方法

径調整量が小さい場合は、芯ズレ誤差が大きく影響

加工方向することが予想されるので径調整量を大きくして径調整加工を行った。プログラムは径調整量が小さい場合と同

図７

ＷＥＤＧ刃物による実製品加工等の動きのものを使用した。
２−３−２

(2)

実験結果及び考察

加工後の WEDG 刃物表面

WEDG 加工による加工後の形状を図６に示す。加工時間は実験２の場合とほぼ同等となった。形状は実験２

製品加工後の WEDG 刃物の表面状態と加工面粗さの断面曲線を図８に示す。加工面粗さの断面曲線では、製の場合よりも改善され削り残しは無いが、真円とは異な品材質のアルミニウムが付着している箇所の粗さが大きる不良加工部が見られる。半月形状の場合は放電ギャッ

くなっており、特に大きい箇所ではアルミニウムが付着

プが切り欠け部と円周部では異なる。真円形状の場合放していない箇所の 3 倍程度大きくなっている。表面状

電ギャップは一定であり正常放電となるが、半月形状で態からもアルミニウムが点在して付着している様子が分は放電ギャップが変化する箇所で異常放電となり正常放かる。刃物のすくい面へのアルミニウムの付着は少ない。

電が行われないために不良加工部が形成されると推測した。

すくい面
アルミ付着部位
面粗度測定

図６

半月ドリルに対して径調整が大きい場合
図８

２−４

実験４

製品加工後の表面状態

実製品に対する加工実験

精密機械の液体流路を WEDG 成形により成形した刃(3) SEM による WEDG 刃物表面
図９に研削刃物と WEDG 刃物の製品加工後の SEM物を使用して加工した。現在生産工程で使用している研による表面状態（×2000）を示す。研削刃物の表面は均削加工により成形した刃物で加工した製品を参照品とし

一で緻密な平坦面になっている。一方 WEDG 刃物は魚て WEDG 加工による刃物で加工した製品と比較した。

の鱗のようなでこぼこした表面で放電加工特有の梨地面実験装置は生産工程で使用しているインライン加工装置になっている。切刃部は、研削刃物では稜線部が鋭利なを使用した。

直線を形成して３平面の接点は点となっている。一方

２−４−２

WEDG 刃物の稜線は魚の鱗状に覆われ鋭いエッジを形成していない。３平面の接点は点にはならず鱗表面によ

２−４−１

実験方法

実験結果及び考察(1) 加工後の製品表面
図７に加工後の製品の表面状態を示す。加工面粗さは、研削加工と WEDG：（丸から半月）でほぼ同等の数値とる曲面となっている。WEDG 刃物ではアルミニウムが点在して付着しているのが確認できる。図１０に倍率をなっている。WEDG：（半月径落とし）は他の２つの方法と比較して Ra、Ry ともほぼ 2 倍の数値となってい1000 倍と低くした研削刃物と WEDG 刃物の SEM による表面性状を示す。図から研削刃物では表面は一定方る。WEDG：（半月径落とし）では WEDG 加工による向への研削筋規則的に配列されており刃物に適した面性

半月刃形成形の時に不良形状加工となっており加工面粗状となっている。一方 WEDG 刃物は、梨地面となってさの原因になったものと推測される。製品の表面状態は、

おり細かいへこみが点在している。このへこみにアルミ研削刃物では入口から出口まで均一の表面状態となり正ニウムの切りくずが入り込み刃物表面に付着しているこ常加工されている。一方 WEDG 刃物による表面状態は、とが確認できた。

入口部は正常な加工面となっているが製品加工数が増加するに従い出口付近で表面状態が悪化する傾向が見られる。これは、WEDG 刃物による刃物表面の表面性状による影響と推測される。

130

岩手県工業技術センター研究報告研削砥石

第１１号（２００４）
３

ＷＥＤＧ
(1)

結

言

半月ドリルを径調整することは、WEDG 成形加工では不向きである。丸形状から半月ドリル形状に成形加工すべきである。

(2) WEDG では、芯振れを無くすることが要点となる。
芯振れの影響から径調整量／径 が小さい削り代では削り残しが発生する。
(3) WEDG による刃物成形時間は、研削加工の 5 倍以
上の時間を要しその 2/3 は仕上げ加工工程である。
(4) WEDG 刃物では研削刃物に比べて製品加工での工具寿命が短い。これは、放電加工特有の梨地面による表面性状によりアルミニウム付着が著しく生じるためである。
図９

ＳＥＭによるＷＥＤＧ刃物の表面その１(5) WEDG 刃物成形では研削成形のような熟練した技
能は不必要であり、標準化推進に有利である。

研削砥石

以上のとおり、 WEDG 成形刃物は研削刃物に比べて工具寿命は短いが刃物製作において熟練した技能は必要

ＷＥＤＧ
矢印アルミニウムの付着部としない。成形能率の問題は ATC や NC プログラム制
御により回避され、工具寿命の問題は目的に応じた研削刃物との使い分けによる適材適所への登用により避けられる。WEDG 刃物はその特性に応じた使用方法により実用的な生産工程で活用できる。
文1)

増沢隆久：やさしいマイクロ加工技術，日刊工業新聞社

図１０

ＳＥＭによるＷＥＤＧ刃物の表面その２131

献［技術報告］鋳鉄溶湯からの脱マンガン・脱クロム技術の開発
高川

貫仁＊、勝負澤茨島

善行＊＊、池浩之＊、明＊＊＊

酸化鉄添加による鋳鉄溶湯からの脱マンガン及び脱クロムの効果について検討を行った。その結果、酸化鉄を添加することによりマンガンとクロムは減少した。ただし、シリコンも同様に減少することから、今後、シリコン損耗の抑制についてさらに検討が必要である。
キーワード：脱マンガン、脱クロム、鋳鉄、酸化鉄、鉄スクラップ

Development of the Removal Technique of Manganese andChromium from Molten Cast Iron
TAKAGAWA Takahito, SHOUBUZAWA Yoshiyuki, IKE Hiroyuki
and BARAJIMA Akira
The effect of the iron oxide addition on removal of the manganese and chromiumfrom molten cast iron was examined. As a result, Manganese and chromium have decreased
as the amount of the iron oxide addition increases. However, the control of the silicondecrease should be examined more in the future because silicon decreases similarly, too.
key words: manganese removal, chrome removal, cast iron, iron oxide, steel scrap
１

緒除去の目標値は、県内企業の要望等を考慮し、以下のと言おりとした。

マンガンやクロムは銑鉄鋳物製品の耐衝撃性を大きく①

低下させる元素である。銑鉄鋳物の主原料に、鉄スクラ

脱マンガン率６０％以上。
（溶湯中マンガン含有量 1.0％→0.4％以下）ップが用いられているが、現在、鉄鋼材料の合金化に伴い、鉄スクラップ中のマンガンやクロムの含有量は増加②

してきており、銑鉄鋳物製品の品質に影響を及ぼすこれ

脱クロム率７０％以上。
（溶湯中クロム含有量 0.1％→0.03％以下）

らの元素を除去する技術が必要になっている。

なお、マンガンやクロムよりも酸化されやすい炭素

マンガンの除去技術については、マンガンが硫化物やシリコンが優先酸化される可能性がある(図１においをつくりやすいことから、硫化物フラックス添加によるて、縦軸の標準生成自由エネルギーΔG0 がマイナスに大脱マンガン技術が研究されたがきい元素ほど酸化物を生成しやすい元素である)ことか

1)2)、発生する硫黄ガスなど作業環境上の問題があり実用化には至っていない。

ら、これらの元素の挙動についても併せて検討を行った。

そこで本研究では、酸化物添加による脱マンガン・脱ク
ロム技術について検討を行った。

２

この方法は、マンガンやクロムが酸化しやすいこと

２−１

脱マンガン技術についての検討
実験方法に着目し、鋳鉄溶湯中に酸化鉄を添加して、それにより鋳鉄(4.0%C−0.6〜1.8%Si−1.0%Mn)を黒鉛ルツボに

マンガンとクロムを酸化物にして湯面にスラグとして浮入れて高周波溶解炉を用いて溶解した。溶湯温度が所定上させ、溶湯から分離除去するという方法である。酸化温度に達した後、酸化鉄(FeO 又は Fe2O3)を添加し、所

＊
＊＊
＊＊＊

材料技術部
材料技術部（現企画情報部(財)いわて産業振興センター）132

岩手県工業技術センター研究報告

図１

酸化物の標準生成自由エネルギー温度図

第１１号（２００４）

図２酸化鉄を添加したときの鋳鉄溶湯中マンガンとシリコン含有量の経時変化

定時間保持した後、分析試料を採取した。また、脱マン
ガン率の向上やシリコンの酸化抑制を目的として、FeOと同時に酸化シリコン(SiO2)や酸化アルミニウム(Al2O3)なども添加し実験を行った。得られた鋳鉄分析試料について、固体発光分光分析装置により諸元素の定量分析を行った。実験終了後のスラグについては、粉砕してプレス機で固めた後、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置により、半定量分析を行った。
２−２

実験結果および考察

図２に、1450℃において、FeO を 2〜6％添加したときの鋳鉄溶湯中のマンガン含有量[%Mn]及びシリコン含
有量[%Si]の経時変化を示す。[%Mn]と[%Si]は、FeO 添
加後すぐに大きく減少し、約５分後から緩やかに減少した。また、FeO 添加量を増やすことにより、その減少量
は大きくなり、FeO を 4%以上添加することにより約５分でマンガン含有量を 0.91％から 0.34％まで下げることができ(脱マンガン率：63%)、目標は達成された。シリコンについては、図１から予想されたとおり、マンガンよりも優先的に酸化された。炭素については、グラフ上には載せなかったが、脱炭率は 10 分保持で 3％〜5％で

図３

脱マンガン率、脱シリコン率、脱炭率およびス
ラグ組成に及ぼす溶湯温度の影響ありほとんど脱炭はなかった。これは、炭素は酸化されやすい元素ではあるが、酸化速度が遅いためと考えられる。図３に脱マンガン率、脱シリコン率、脱炭率およびマンガン率よりも脱シリコン率の方が高いが、高温になスラグ組成に及ぼす溶湯温度の影響を示す。脱マンガンるに従い、その差は縮まり、1550℃では同程度になった。

率および脱シリコン率は、1300℃ではそれぞれ 35%お脱炭率は、温度の上昇に伴い高くなり、特に 1450℃かよび 38%であったが、温度の上昇に伴い低下していき、らその勾配はやや急になった。図１からマンガンとシリ

1400℃で約 30%と一定になった。また、低温側では脱133

鋳鉄溶湯からの脱マンガン･脱クロム技術の開発

図５
図４

脱マンガン率、脱シリコン率およびスラグ組成に及ぼす酸化アルミニウム添加量の影響

脱マンガン率、脱シリコン率およびスラグ組成に及ぼす酸化鉄の種類と添加量の影響

0.5%、1.0%と４レベル変化させて、FeO と共に添加しコンの酸化反応は低温ほど起こりやすく、また炭素の酸た。結果を図５に示す。SiO2 と FeO のみの添加により、化反応は高温ほど起こりやすいことが分かる。これより、脱マンガン率および脱シリコン率は低下したが、脱マン

1400℃付近までは温度の上昇に伴いマンガンとシリコンガン率よりも脱シリコン率を若干低くすることができた。

は酸化しづらくなるために除去率は低下したものと考え

さらに Al2O3 を 0.1%添加することにより、脱マンガンられる。さらに 1450℃以上においては脱炭反応が優先

率は FeO のみを 2%添加したときと同じままで(図３参的に起こるようになり、また(%FeO)が温度の上昇に伴照)、脱シリコン率を抑制することができた。Al2O3 添加

い低下し、酸化性雰囲気の度合いが若干低下したが、相量の増加に従い脱マンガン率は向上したが、脱シリコン

対的に(%SiO2)が上昇し、脱マンガン率はほぼ一定に率も上昇し、Al2O3 添加量 1.0%では脱マンガン率と脱なったと考えられる。

シリコン率が逆転し、シリコンが優先的に酸化されるよ

次に、酸化鉄の種類を Fe2O3 にして検討を行った。図うになった。これより、0.5%以下の Al2O3 の添加が、４に脱マンガン率、脱シリコン率およびスラグ組成に及シリコン酸化の抑制と脱マンガンの向上に有効であるこぼす酸化鉄の種類とその添加した酸化鉄中の酸素量の影とが分かった。これは、SiO2 と Al2O3 の二元系状態図

響を示す。Fe2O3 および FeO の添加量は、2%, 4%, 6%のにおいて、Al2O3 が 9％で共晶温度約 1550℃をとること

３レベルで添加している。横軸は、その添加量と元素組から、低 Al2O3 側でスラグの粘性が下がり、それにより成から酸素量を算出した値である。図より、それぞれのスラグ中の SiO2 がシリコン酸化の抑制に有効に効いた

添加量により同程度の脱マンガン率および脱クロム率にものと考えられる。

なり、添加した酸化鉄中の酸素量で、一つの線としては

次に、初期シリコン含有量を 0.6%、1.0%、1.4%、

まとまらなかった。これより、一度に酸化鉄を添加する

1.8%の４レベルに変化させて、マンガン減少量及びシ場合は、酸化鉄の種類の影響はほとんど無いことがわ

リコン減少量に及ぼす初期シリコン含有量の影響を調べかった。たたし、Fe2O3 は FeO に比較して比重が軽いのた。その結果を図６に示す。マンガン減少量は、初期シで、炉に投入する体積が増える。そのため、作業性やス

リコン量の増加に伴い大きく減少した。また、シリコン

ペース、運搬のことなどを考慮すると、FeO の方が良い

減少量は、初期シリコン量の増加に伴い上昇した。これと考えられる。

は溶湯中のシリコン含有量の増加に伴い溶湯中のシリコ

次に、シリコンの酸化損耗を抑制するために、予めンの活量が大きくなり、シリコンが酸化されやすい状態

SiO2 を 1%(30g)添加し、さらにスラグの粘性を下げるになると共に、酸化鉄の活量が小さくなったためと考えために溶解温度を 1550℃とし、Al2O3 を 0.1%、0.2%、

られる。

134

岩手県工業技術センター研究報告

図６

マンガン減少量、シリコン減少量およびスラグ組第１１号（２００４）

図７

成に及ぼす鋳鉄溶湯中初期シリコン含有量の影響

３

酸化鉄を添加したときの鋳鉄溶湯中クロムとシ
リコン量の経時変化

脱クロム技術についての検討

３−１

実験方法

鋳鉄溶湯(4.0%C-1.0%Si-0.1%Cr)を 1450℃で溶解し、酸化鉄(FeO)を所定量添加して、所定時間保持した後、分析試料を採取した。また、FeO と同時に、酸化カルシウム(CaO)を添加し塩基度(=(%CaO)/(%SiO2))を変化させ、塩基度の影響について検討を行った。得られた鋳鉄分析
試料について、固体発光分光分析装置により諸元素の定量分析を行った。
３−２

実験結果および考察

図７に、FeO を添加したときの鋳鉄溶湯中のクロム含有量[%Cr]及び[%Si]の経時変化を示す。[%Si]は、FeOを添加後すぐに大きく減少したが、[％Cr]は僅かに減少しただけで、逆に時間の経過に伴い復クロム現象が起こった。[%Cr]は FeO 添加量 6％でも 0.06%付近までしか下がらず、脱クロム率にすると 40％にとどまった。
Cr の標準生成自由エネルギーは Mn と大きな差がある

図８

わけではないが、シリコンの含有量に対してクロムの含脱クロム率、脱シリコン率およびスラグ組成に及ぼす塩基度の影響

有量が 1/10 とかなり低いことが、クロムの酸化を難しくしていると思われた。FeO 添加量を増やすことにより更なる脱クロム率の向上は望めるが、これ以上 FeO をら、塩基性酸化物である CaO を添加し塩基度を変化さ添加することはスラグの問題やシリコンの酸化減少の問

せて、クロムの酸化除去について検討を行った。図８に、題を大きくしてしまうので、FeO の添加はここまでとし

FeO 添加量 2%のときの、脱クロム率及び脱シリコン率た。

におよぼす塩基度の影響を示す。また、塩基度は、次に、酸化クロム(Cr2O3)が中性酸化物であることか

CaO 添加量を 0.3%〜1.0%まで変化させた。塩基度

135鋳鉄溶湯からの脱マンガン･脱クロム技術の開発
1.0%以下の範囲では、脱クロム率は塩基度の上昇に伴

脱マンガン率を脱シリコン率よりも高められたことは、い低下した。また脱シリコン率は僅かに上がった。塩基酸化法を進めていく上で、前向きに取り組める第一歩と度を上げることにより、酸性酸化物となるシリコンだけなった。さらに、その条件として、スラグ中の酸化シリが酸化減少していき、同時にクロムを下げるまでには塩

コンや酸化アルミニウムの存在がシリコンの酸化抑制な基度の効果はおよばなかった。今回塩基度の検討を行っ

らびに脱マンガン率の向上に有効に働くことは、工場かた実験条件では、酸化鉄の添加量が 2％と少なく、うまら廃棄されている酸化鉄等のリサイクルにもつながり、くスラグが形成されなかったので、今後、スラグが形成

好結果となった。

しやすいように、酸化鉄の添加量を 4％に増やすなどしスラグの発生量は、添加した酸化物以上のスラグが発生するわけではなく、添加量の 1/2〜2/3 程度であるこてさらに検討を行うこととした。

とが分かった。
４

結言
本研究を遂行するにあたり、御指導・御助言をいただ

１）脱マンガン及び脱クロム反応は、酸化剤添加後すぐいた室蘭工業大学 片山博名誉教授および桃野正教授にに起こり、約５分で落ち着いた。

深く感謝いたします｡

２）マンガン除去について、鋳鉄溶湯に酸化鉄を 4％添加することによりマンガン含有量は 0.34％まで減

本研究は、平成 15 年度特定地域産業集積活性化機関

少し、目標を達成することができた。

支援強化事業において実施したものである。

３）鋳鉄溶湯に酸化鉄を添加したとき、マンガンやクロ

また、本研究に使用した高周波溶解炉は、日本自転車

ムよりもシリコンのほうが優先的に酸化除去された。

振興会の補助金により導入したものです。

４）酸化鉄以外に酸化シリコンや酸化アルミニウムを添加することにより、マンガンをシリコンよりも優先酸化させることができた。

文５）クロム除去については、酸化鉄を添加したり、スラ

献１）高川貫仁、勝負澤善行、茨島明、池浩之：岩手県工業技術センター研究報告 5(1998)181

グの塩基度を変化させたりしたが、今回の実験範囲
では 0.06％までしか減少させることができず、目２）堀江皓、小綿利憲、福井克彦、石川佳樹：鋳物
62(1990)643

標は達成できなかった。

136

［技術報告］未利用資源の活用による試作開発*
浪崎 安治**、有賀 康弘***
岩手県工業技術センターに企業から寄せられた技術相談内容にはこれまで、未利用木材・廃材の活用、農業
用廃プラスチックフィルムの再利用、タバコ用不良フィルターの再利用などがあり、これらの材料を未利用資源として見直してその活用方法、用途開発を検討した。そして、未利用資源を活用するために、木材炭化チッ
プなどを利用した環境資材を試作開発した。
キーワード：技術相談、未利用資源、環境資材

Trial Production by the Utilization of the Unapplication
Resources
NAMIZAKI Yasuji and ARUGA Yasuhiro
The Iwate Industrial Research Institute came following technical consultation from the enterprises
about application etc, of unapplication wood, the wood that was discarded and the plastic films for the
agriculture that got worse. We reviewed it as the resources that are not utilized the material to solve theproblem that those materials have technically. We examined such a technical method that we use as thatbiomaterial about resources. In order that the there are few cases it is used for the product is utilized
developing the environment capital assets that used carbonization etc, of wood, we experimentally
produced the product.
key words : technical consultation, unapplication resources, environment capital assets
１緒言

岩手県工業技術センターに企業から寄せられた技術相

国内各地の地域木材産業は安価な外国産木材に押され談内容にはこれまで、未利用木材・廃材の活用、農業用ている。特に県産木材チップは出口が見えない壊滅的な

廃プラスチックフィルムの再利用、タバコ用不良フィル

状況にある。そのような中で、岩手県チップ協同組合はターの再利用などがあり、これらの材料を未利用資源とチップ産業基盤を生かし未利用森林資源の用途の多角化

して見直し、その活用方法、及び用途開発を検討した。

が急務だとして「県内木質資源を原料とする炭化物の用その中でバイオマテリアルである木材を環境資材として途開発」1) の中で木材チップの現状を打開するには炭化製品に活かすべく「炭化」、「未利用木材」をキーワード

は有効な手段であると述べている。また、環境を切り口にしながら炭化チップボード、間伐材利用木製発酵槽のに岩手県をフィールドとして資源循環型社会のモデル作試作開発を行ったので報告する。

りをする「いわて銀河系環境ネットワーク」が平成 14
年に設立され、その活動の中で提案している環境ビジネ

２

技術相談に見られる未利用資源

スの核となるものの一つは木材チップの炭化物である。

未利用資源と位置づけられる材料の再利用などの相談

このように環境問題・資源の循環利用が重要視される情が寄せられてきた。その概略はつぎのとおりで、これら勢の中で、木材加工産業においては木材（端材）の焼却の複合化によって未利用資源を有効に活用できる環境資

処理や木質廃棄物量の抑制、資源の循環利用に取り組ん

材の開発と試作を検討した。

でいくことが求められている。県内の未利用木材等の未(1) 未利用森林資源

利用資源の用途開発は低迷する木材加工産業の発展に不岩手県の間伐材の未利用率は 48％（平成 12 年度）

可欠な重要な課題となっている。
＊

基盤的先導的技術研究事業＊＊

特産開発デザイン部＊＊＊

特産開発デザイン部（現在 企画情報部）である。また、木材チップの生産量は北海道についで137

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

第２位を占めるものの、昭和 63 年を 100 とすると平成
13 年度は 53 になっている。
(2) 農業用廃プラスチックフィルム
岩手県の年間排出量は 2,352t（平成 12 年度推計）
で、内訳はポリエチレン、塩化ビニールがほぼ９割を占めている。このうち再生利用されたものは 26％であり、大半は産業廃棄物として処分されている。
(3) タバコ用不良フィルター
タバコ用フィルターの原料はパルプから溶解したセルロースで、一般にはアセテート・トウと呼ばれている。１日あたり約 100kg の不良品が発生し、焼却処分となっている。
図３ ソリッド３

図4 フラット

未利用資源の活用

木材炭化チップをメインに未利用資源を使った複合材

３−１

木材炭化チップボードの試作を試作し、いわて銀河系環境ネットワーク拡大環境資材

先の案から、より多く木材炭化チップを使用し、多用分科会において提案した。さらに分科会参加企業各社と途に利用が可能と考えられるブロック（板状成形品）のともに具体的な用途、製品案について検討した。これら試作を行った。バインダーには農業用廃プラスチックフ

はつぎのとおりである。

ィルム（ポリエチレン：農ポリ）を再利用した。これを(1) ブロックバインダーとして使用するために破砕試験機（西川鉄工

木材炭化チップを主材に農業用廃プラスチックフ

KK スーパークラッシャーSP‑10 型：回転刃２枚、固定刃

ィルムの破砕片をバインダーとした板状成形品（図１）。

６枚、回転数 1440r.p.m）で破砕して粒状とした（図５）。
試作は「廃プラスチック担持体及び製造方法」2) （特許

用途：例えば、水質浄化用流動床担体など。
(2) ロープ

出願済）に基づいて進めた。仕上がり寸法は 300mm ×

不良フィルターを解きほぐし、縄製作のような伝統

300mm×10mm とした。

技術を応用しながら木材炭化チップを編み込んだ、三つ撚りにしたロープ状の製品（図２）。
用途：例えば、水質浄化用バイオコード、畜産糞尿分離用材など。
(3) ソリッド
不良フィルターを解きほぐし、木材炭化チップと交互に同心円状にした立体物（図３）。
用途：例えば、プレイグランド用材、屋上緑化用材など。
(4) フラット
図５不良フィルターを解きほぐし、木材炭化チップと交破砕片（細粒状）

互に積層した布団状の製品（図４）３−１−１ 製板試験

用途：例えば、水質浄化用流動床担体など。

適切な木材炭化チップボードの試作条件を得るために製板試験を行った。試験は内法 300mm×300mm のアルミ製成型枠に、木材炭化チップとバインダーをミキサーで混合したものを投入し、熱圧締することによった（図６）。
その結果、炭化広葉樹チップ（＃14＜Ｘ＜＃６）180gと破砕した農ポリ（バインダー）（Ｘ＜＃12）180g を混合したものを成形枠に投入し、圧締盤温度 170℃、ゲー
ジ圧 10kg/cm2 で 5 分間圧締する製板条件において製板が可能となった。これにより得られた炭化チップボードを
図７に示した。

図１ ブロック

図２ ロープ138

未利用資源の活用による試作開発
ステンレス板・醗酵槽の容量は50cm3 とする。

アルミ板

・醗酵槽とメタンガスホルダーの一体型（着脱可能）とす
る。

30

15

アルミ板

・製材所等の加工技術で可能な加工方法であること。材料

ステンレス板の幅矧ぎは雇い核継ぎ手とする。
・ガスホルダーはドーム型でドームの梁はブナ材とする。

300

試作した木製醗酵槽の外観を図８に、木製醗酵槽内部を内枠

図９に示した。

外枠

３−２−１ メタンガス発生試験
木製醗酵槽に乳牛の糞尿スラリーを投入し中温醗酵

330

300

（38℃）でメタンガスの発生試験を行った。図 10 に示

粒状 P.E

すようにメタンガスの発生が認められた。なお、木製醗
酵槽壁材の節部分、及び底板の接合部分から漏れがあっ

炭化チップ

た。
図６

成型方法

図８
図７
３−２

木製醗酵槽の外観試作した炭化チップボード

木製醗酵槽の試作

有機性廃棄物、主にスラリー状の家畜糞尿を嫌気発酵（メタン発酵）し、発生するメタンガスをエネルギー化する施設全体をバイオガスプラントと呼んでいる。
間伐材をはじめとする未利用森林資源の用途多角化の一案として家畜糞尿バイオガスプラントでのメタン醗酵
槽の木製化を試みた。醗酵槽に木材を使用することで、従来の金属やコンクリート製醗酵槽に比べ軽量で、保温性に優れ、温度管理、施工、解体、処分等々が容易で、

図９

木製醗酵槽内部

従前に比べ少ない消費エネルギーであり、なおかつ地域
で産出する間伐材を地域で活用することができる。岩手
県内の平均的畜産農家の乳牛数は 30〜60 頭で小規模のバイオガスプラントが適当であることから、コンパクト
サイズの木製醗酵槽を試作開発した。なお、これは（株）
コーンズ・エージー東北営業所との中小企業開発能力強化推進事業共同研究によって実施した。
試作品の設計の要点は次のとおりである。
・県産赤松材（７齢級の間伐材）を使用する。
・縦型の醗酵槽とする。

図 10

139

メタンガス発生確認状況

岩手県工業技術センター研究報告４

結言

環境資材の試作開発。
(4) 試作開発した製品の実証試験
４−２ 試作木製醗酵槽の展開

本報告で試作した木材炭化チップボード、木製醗酵槽
により、それぞれ未利用資源の新しい用途展開の可能性を見いだすことができた。
４−１

第１１号（２００４）

試作した木製醗酵槽の接合部や節の処理等の問題が残木材炭化チップボードの展開った。これらを再度検討し、木製醗酵槽への間伐材の用製品として実証試験に使用できるサイズの木材炭化チ

途展開を図るため、以下のことを検討していきたい。

ップボードの製板が可能になった。農業用廃プラスチッ(1)

設計を見直して接合部の問題を解決する。

クを再利用するためにバインダーとして利用したが、こ(2)

製品選択のバリエーションを増やすために横型醗

の他にも、植物由来等の天然バインダーの導入も検討が酵槽の試作を検討する。
(3)

必要と考えている。また、さらに実証による製品化を進いわて銀河系環境ネットワーク（次世代エコファー

めるには単層の木材炭化チップボードの多層化などの構ム分科会）は、畜産糞尿有機物複合新エネルギープ

造や、他の資材との複合化の検討も必要と考えている。

ラントの県内での実証を支援しているので、これと今後はさらに実用化に向け、以下のことを検討する計画

連携するような製品化の展開方法を検討する。

である。
(1) ３層構造木材炭化チップボードの試作開発。
(2) 植物由来のバインダーによる 木材炭化チップボー

文献1 ) 岩手県チップ協同組合：中小企業活路開拓調査・実現化事業（平成 12 年度）

ドの試作。
(3) 木材炭化チップボードと他素材との複合化による

2)

140

特願 2001-330360(登録査定 2004/04/02)

［技術報告］伝統的南部鉄器の自由形状製作研究長嶋宏之 *、町田俊一 *、池浩之 **伝統的な製法（通称：焼型製法）で製造される南部鉄瓶は技術的な制限から、回転形状のものが多く、デザインも画一的なものになりがちであった。そこで、新しいニーズに対応したデザイ

ンの鉄瓶を製造するため、過去の製法にとらわれない、新しい技術を使った鋳型の製作法を検討した。本研究ではコンピュータによって正確な外形と内形の鋳型原型を作製し、鋳型をおこすことで、鉄瓶（銚子）の試作に成功した。その結果、回転形状製品とほぼ同じ時間（２週間程度）で、形状が正確で肉厚の均一な製品を製作することができた。
キーワード：南部鉄器、鋳型、CAD

Study of Making Free Form for Traditional Nanbu Iron Casting
NAGASHIMA Hiroyuki, MACHIDA Toshikazu and IKE Hiroyuki
The Nanbu iron kettle which is produced with traditional making method, those of rotary form aremany from technical restriction, and, design was tend to become uniform ones. Then, in order to produce theiron kettle of new designs, the method of the making mold which used new ideas where it is not restrictedby past making method, was examined. In this study, the iron kettle were succeeded in trial manufacture bymaking the mold prototype of the accurate shape with the computer. As a result, the almost same time as the
traditional making method, it was possible to produce the uniform iron kettle of form being accurate andwall thickness.
key words : Nanbu Iron Casting, Molding, CAD

１

緒

言

一般的な分類２）では別の鋳型製作法を指すが、ここでは南部鉄器は江戸時代、南部盛岡藩の庇護育成を起源と南部鉄器業界の呼称に合わせ「焼型製法」と呼ぶ。
さねがた

し、その重厚かつ繊細な造形の魅力から、現在でも盛岡

この「焼型製法」は、素焼きの型枠（実型）に鋳物砂
まねと粘土水（はじろ）を混入した泥状の真土をつけ、製品を代表する特産品である。
盛岡近郊に点在する南部鉄器の工房は、伝統的な惣型の断面形状をした鉄板（木型）を回転させて型を整形し、製作法によって鋳型を製作しており、これを通称「焼型

焼いて乾燥させる鋳型の製法である。

製法」と呼んでいる（図１）。「焼型製法」という呼称は

この方法は薄肉で精密な鋳造品が得られる反面、基本形状が回転形に制限され、自由な形状の製作が困難である。これでは製品のデザインが画一的なものになり、昨今の価値観や嗜好の多様化に対応できず、使用者・購買者の拡大を阻害する。
そこで、従来方法にとらわれない簡便な自由形状の鉄器鋳型の製作方法を検討した。
２

方法「焼型製法」で回転形状でない鉄器を製作する場合の問題点は、木型が使えず、鋳型製作のほとんどが手作業
図１のため、正確性を要する形状（幾何学形状や対称な形状）

伝統的南部鉄器の製作の様子＊

特産開発デザイン部

＊＊

材料技術部

１）

を製作することが難しく、作れる数が少ないことである。

141

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）せ、立体を積層造形する装置である。切削式の造形装置

そこで、正確なプロポーションの鉄瓶が得られる簡便な方法を検討するために、３次元 CAD システムの特徴に比べ治具などの前準備の必要がなく、複雑な形状でもである設計の正確性を用い、かつ、伝統製法にとらわれ短時間で成果物を得ることが可能である。

ない方法によって、回転形ではない形状の鉄瓶（銚子）

２­４

鋳型の製作

鋳型には外型、中子取り型ともに炭酸ガス硬化鋳型をの試作を行った。今回の検討項目は以下の２点である。

選択した。炭酸ガスによって鋳物砂を硬化させるこの鋳

１）プロポーションの正確さ
試作品の任意各部分の寸法測定値を設計寸法値と比型製作法は、特別な下準備や後処理が不必要で、製作時較し、誤差 0.5mm 以内を目指す。

間も早く、鋳肌も工芸鉄器として良好等の利点がある。
２­５２）作業工程の複雑さと作業時間
工程の簡便さは作業時間の短縮と考え、原型製作か

注湯

注湯材料は FC250 を使用し、溶解には高周波溶解炉

ら型ばらしまでの作業時間を、現状の回転形状の鉄瓶を用いた。注湯温度は 1,450℃〜 1,470℃の間を保った。

並み（約２週間）以下を目指す。

２­６

２­１

試作のデザイン仕上げ

今回は鋳造法の試作であるので、仕上げは簡易的に行

今回は試作に銚子を選択した。銚子は鉄瓶の中でも価うこととし熱処理や塗装は省略した。湯口を切り落とし、格帯が高く、審美性の要求から高度な技法の必要性が多

セキ、バリなどをグラインダー、ヤスリで仕上げた後にいために、試作に最適と判断した。

サンドブラスターで表面の汚れを落とした。

胴の形状は上面から見て正８角形を縦方向のみ縮小
３

結果及び考察３­１­１

３次元データし、長手方向の頂点の一方を、口と同じ幅の面で切り落とした変形９角形とした。
また、上面が薄い円錐状のため、型の分割線（毛合せ）が直線ではなく、9 角形の各辺がアーチを描いている。

３­ 1

結果

データ作成は、まず図面通りに銚子の形状データを作

通常「焼型製法」ではこのような胴の形状を正確に製作成し、次にそれを鏡面反転、それぞれの型の分割線で分するのは至難の業と言える。

け、中子を保持する部分（はばき）と上・下型を合わせ

口は銚子口と呼ばれるオーソドックスな形状に、鐶付る段差（まな）を追加して原型データとした（図３）。

きは装飾のないシンプルな形状とした。各部の厚みは原型データの作製に要した時間はのべ 2 日間である。

2.7mm とした（図２）。
胴［単位：mm］

口

左：面データ、右：原型データ

鐶付

2.7

図３
３­１­２

試作の３次元データ

鋳型原型

光造形装置による鋳型原型の造形に要した時間は 22

図２２­２

時間 0 分 20 秒であった。しかしながら、造形物には光検討試作の２次元図面

造形装置の原理上、表面に階段状の段差が現れる。そこ

３次元データの製作

で、なめらかな鋳肌を得るために積層段差に、パテ埋め、

２次元図面を元に、鋳型原型の３次元データを作成し目止め材（自動車塗装用サーフェーサ）の塗装、ペーパーた。データは銚子の形状、型の分割線等を踏まえ、上型、掛け等の下地処理を何度か繰り返した（図４）。よって

下型、中子取り用上・下型、口の中子取り用左・右型の原型の完成までにのべ 3 日間が必要であった。。

計６個を作成した。

３­１­３

使用ソフトは形状データと STL データの作成に Alias

鋳型

鋳物砂には外型、中子ともにムライト質人工砂「セラ社製 AutoStudio 9.7、STL データの編集に Materialise

ビーズ 60」の 650 メッシュに水ガラス 7% 配合したも社製 Magics 8.0 を使用した。

のを十分に混練して使用した。完成した各鋳型（図５）は、

２­３

一昼夜以上自然乾燥させた後、それぞれの摺り合わせを

鋳型原型の製作

原 型 デ ー タ を 使 用 し 光 造 形 装 置（ シ ー メ ッ ト 社 製

確認し、注湯直前に型合わせを行った。

SOUP600IIGS）を用いて鋳型原型を製作した。光造形

鋳型は合計 3 組制作し、1 組の製作時間は約１〜２時

装置は液状の紫外線硬化性樹脂をレーザー光線で硬化さ間程度であった。

142

伝統的南部鉄器の自由形状製作研究

図６

左上；外型原型、左下：口中子取り型、右上：中子取り型

図４完成した鋳型原型

完成品

以下に起きた不良と改良の結果を述べる。
１）型の分割線
型合わせを行った時、上型と下型が分割線面で接しない状態であった。これは上型と下型の位置合わせの段差（まな）が途中でぶつかっていたためであった。
型合わせ時の原型の誤差を考え、データ作成時に段差に余裕として 0.5mm の隙間を持たせてはおいたが、原型のサーフェイサの塗膜厚や鋳型の塗型材の厚みで合わなくなった。
型合わせ時に下型の段差の外側を削って、上型のまなが収まるように段差の角度を浅くし、パーティング
ラインの面で合うように型の修正加工を行った。
２）口

左上：上型、左下：下型、右上：中子、右上：上型

１）外型の製作

図５

一回目の注湯時に口の下面部に大きな穴が生じた。

完成した鋳型

注湯時に口の中子が浮力で浮いたためと思われる。

破損防止のため裏側から油土のバックアップを行っ

そこで口の中子に針金（芯金）を入れ、中子と接すた原型を定盤上に配置し、型枠を合わせ、離形材をる部分で針金の先を飛び出させた。また中子にも針金ふり、砂を込めた。硬化には型の表裏にそれぞれ７〜が入る穴を空け、注湯時に針金が引っかかり口の中子

10 分程まんべんなく炭酸ガスを散布した。

が浮かないよう改良を行った。

硬化後、鋳肌面に湯流れと鋳肌表面の向上のため、

３）型持ち

エタノールで溶いたジルコン系塗型材を塗布し乾燥さ「焼型製法」では注湯時に中子が浮力で浮かないよ

せた。

う、底の部分に型持ちといわれる鉄片を２〜３枚配置
する。その部分で穴が生じた。型持ちの固定のために

２）中子の製作
胴の中子製作は、中子取り用の上型、下型にそれぞは通常、粘土（真土）を使用する。この真土に含まれれ砂を込め、両型を合わせて型込めした。その後、そっる水分が注湯時に蒸発し、ガスとなって欠陥を引き起と上型をはずし炭酸ガスを散布して、ある程度硬化しこしたと思われる。真土をよく乾燥させ使用したとこ

たあと、下型をはずしもう一度炭酸ガスを散布した。

ろ穴は見られなくなった。

また口の中子の製作は、離型材を散布した口の中子

４）中子取り型左右それぞれに砂を込め、左右を擦り合わせて

２回目の注湯時に胴の半分近くに「割れ」が入った。

押さえながら口の中子を製作した。次に炭酸ガスを１

注湯後の鋳鉄の冷却収縮時に何らかの原因で「割れ」

分程度、型の上から散布し、さらに型からはずしてもが入り、多角形を構成している辺の部分に沿って割れ

う一度炭酸ガスを散布した。

たと思われる。

両中子共に、外型同様、塗型材を塗布し乾燥させた。
３­１­４

試作完成品

そこで内側からの応力に鉄瓶が耐えられるように中子の角を丸く削り落とした。また、中子の強度が高く、注湯は合計で３回行った。一回の注湯毎に一組の型を収縮する鋳鉄が耐えられなかった可能性もあり、中子

使用し、穴等の不良部分の発生具合を確認、鋳型の改良

製作時に砂をあまり込め過ぎないように注意し、またを行った。その結果、３回目の注湯で、視認上の不良に

鋳物砂の節約と軽量化も兼ね、中心部を空洞化した。

ついては現状鉄器製品と変わらないレベルの試作品（図６）を得ることができた。

143

岩手県工業技術センター研究報告
３­２

考察

３­２­１

第１１号（２００４）

２）鋳型の製作

プロポーションの正確性

今回使用した炭酸ガス硬化鋳型は、機械鋳物では一設計寸法と完成品の寸法との差を検証すべく、任意の般的な鋳型製作法であり、危険な化学物質等も使用せ

各部位、厚みについて 4 箇所、外形寸法について 5 箇所

ず、材料も安価で、取り扱いに技能を要するものでもの任意の各部位について計測を行った。その結果、計測ない。しかし、伝統的な製法を守り続けている南部鉄

した各部厚み、外形寸法の 7 箇所は目標の 0.5mm 以器工房が炭酸ガス硬化鋳型の技術を取り入れるかは課内に収まった。ただし輪口の直径 D、E ついては 1.2mm

題となるだろう。

（中心からの半径としても 0.6mm) 収縮している（表１）。

また、「焼型製法」は１つの型で複数個製品が製作直交する D、E の収縮差が同値ということから均等に収できるが、炭酸ガス硬化鋳型は１つの型で１製品しか縮し、大きなプロポーションの崩れはないと考えるが、製作できない。ただし、これには時間的、経済的コス

鋳物の収縮率（鋳鉄は 8/1000 程度）等も考慮し、原因トに関する利点の検証が必要で、鋳型の製作時間が圧を追求する必要性はある。

倒的に短いガス型の利点は大きいと予想する。

表１

また、中子に関しては手法はほぼ伝統的「焼型製法」

各部寸法比較表

と同様で、「焼型製法」で使用している鋳物砂を利用できる可能性もある。
３）試作完成品
完成品の不良とはいえない多少の湯じわやヒケ、ピンホールは方案を含めた鋳型の改良の必要がある。こ
の課題は現在の伝統的南部鉄器業界が日々抱えている問題であるが、材質や注湯条件等の様々な要因が関係する溶解法の課題でもあるので今回はあまり言及しな
い。

３­２­２

作業時間

４

原データ作成から約３週間、実質作業時間約 12 日間

で、形状が正確で肉厚の均一な製品を試作することがで結言

今回の試作により、３次元 CAD システムによる設計きた。ただし、鋳型の改良を考えなければ、ほぼ従来法の正確性と伝統製法にとらわれない方法で、以下のようと変わらない時間、約２週間弱で完成品を得ることがでな結果を得ることができた。

きると考える（表２）。特に従来法では困難な削り出し

１）試作品の各部分の寸法測定値を設計寸法値と比較による中子の製作も、中子取り型の製作が可能な今回のし、各部厚みと外形寸法 5 箇所中、３箇所で誤差0.5mm 以内を達成できた。

技法は時間的短縮を図れる。
表２
木型

種原型

10

鋳型
原型

20

30

２）データ作成から原型・試作品製作まで実質作業時

乾燥・型焼
鋳型

データ
0

鋳型製作予想時間比較表

40

乾燥
50

間約 12 日間（約 2 週間弱）を達成できた。

従来法（64 時間）

現状でこの技術を生産品へ応用するには、鋳型製作法

新技法（54 時間）60の改良、原型の製作、割り型への応用、コスト等、まだ課題も多い。しかしながら、この技法を使用すれば、今

70
（時間）

容量 1.2L 程の鉄瓶の胴型製作とし、蓋、絵付・文様は考えないものとする。
1 日の作業時間を 8 時間とし、作業に要する時間だけを計上する。

回のような幾何学形状や３次元自由曲面のつながった形

３­２­３

な南部鉄器に新しい形の商品が誕生する可能性が期待で状など、鉄器のデザインが広がる可能性は高く、伝統的課題

１）原型の製作

き、新しい使用者、購買層を獲得できると考える。

３次元 CAD による原型の設計は、CAD 等になじみの低い鉄器業界では導入が困難と思われる。しかし、工芸品鋳物は、工業用鋳物程の高精度は必要なく、簡文

献1) 南部鉄器協同組合編 : 南部鉄器

単な技能と低価格な 3D モデリングソフトウェアで対

その美と技 ,

1990.3.30 , 岩手県南部鉄器協同組合連合会
2) 鋳物データブック , 株式会社岡本 , http://www.nbk-

応できると考える。
原型製作には特殊な装置を使用したが、公設機関のokamoto.co.jp/data/d000.htm

装置貸付制度を利用すれば 6 万円前後（岩手県の場合）で製作できる。伝統的南部鉄器の商品開発コストとし

3) 造形技術教本編集部会編 : 鋳型技術シリーズ２ 鋳型の生産技術 , 1995.1.20 ,（財）素形材センターては高価であるが、原型が一つあれば型の量産が可能

4) 堀江皓 : 伝統的工芸品シリーズとなり、鉄瓶一つあたりのコストはそれほど高価では

2000.6.30 , 理工学社

ない。また、低価格のの造形装置でも製作可能である。

144

南部鉄器 ,

［外部発表論文要旨］
素材物性学雑誌 Vol.16

No.1

pp.7〜12 (2003)

Study on Microstructure of Cermet Powder Layer Inserted
by Molten White Cast Iron
Hiroyuki Ike*, Shoji Goto**, Yoshiyuki Shobuzawa*, Setsuo Aso**, Yoshinari Komatsu** andNobuo Konishi***
In order to improve wear resistance of white cast iron, cermet powder layer only and cermet
powder layer mixed with some metallic powder were inserted by molten 27 mass % Cr white cast ironat 1773K. Various sizes of the cermet powder were adopted for the insertation. The microstructure ofsurface and vertical cross-section of the inserted layer was examined to investigate castability of themolten cast iron for this powder layer. The results obtained are as follows. (1) For the cermet powder
size of more than 3.4 mm, the inserted layer shows satisfactory metallographic structure. (2) For the
cermet powder size of less than 3.4 mm, many voids are located in the inserted layer and cermet
powder remain, but good metallographic structure is obtained by the addition of Ni powder or Cr
powder. (3) For the mixed cermet powder added 50 vol.% Ni powder, a compression method to make acompact is available to obtain a good microstructure of inserted layer. (4) A suspension method for the
cermet powder in the mold is also effective to obtain the good microstructure because it is easy toobtain a good admission of the molten cast iron into the cermet powder.

白鋳鉄による粉砕サーメット粒子の鋳ぐるみ性評価
池浩之*、後藤正治**、勝負澤善行*、麻生節夫**、小松芳成**、小西信夫***

白鋳鉄の耐摩耗性を向上させるために，サーメット粉砕粉のみ，又はサーメット粉砕粉に他の金属粉末を添加した混合粉末を強化材として，1773K の温度で溶解した 27%Cr 白鋳鉄溶湯で鋳ぐるみを行った．粉
砕したサーメットの粒度は種々変化させた．そして強化材と白鋳鉄溶湯との鋳ぐるみ特性を調べるために鋳ぐるみ層表面および断面組織観察を行った．その結果以下の結論が得られた．(1)粒径が 3.4mm 以上のサーメット粒子はほぼ鋳ぐるみ可能である．(2)3.4mm 以下のサーメット粒子の場合は，ボイドが多くそのままでは鋳ぐるむことが出来ないが，Ni や Cr 粉末を添加することによりほぼ鋳ぐるむことが可能になる．
(3)50vol％Ni を添加した強化材を加圧成形したものは、完全に鋳ぐるむことが可能であり良好な鋳ぐるみ
組織を示した．(4)鋳型内でサーメット粒子を中空で保持すると良好な鋳ぐるみ層が得られた．その理由は，溶湯がサーメット粒子を覆うことが可能となるからである．
*

岩手県工業技術センター材料技術部** 秋田大学工学資源学部*** ㈱小西鋳造

145

［外部発表論文要旨］
素材物性学雑誌 Vol.16

No.2

pp.67〜73 (2003)

High-temperature Compressive-impact Fatigue Strength of Cermet Powder
Layer Inserted by Molten White Cast Iron
Hiroyuki Ike*, Shoji Goto**, Yoshiyuki Shobuzawa*, Setsuo Aso**, Yoshinari Komatsu** andNobuo Konishi***
In order to improve the high-temperature wear resistance of white cast iron, a cermet powder
layer mixed with Ni and/or Cr powder was inserted by molten 27mass% Cr white cast iron. The
microstructures of surface and vertical cross-section of the inserted layer were examined to investigate
castability of the molten cast iron. High-temperature wear resistance of the inserted layer was
examined by means of a high-temperature compressive impact fatigue test. The results obtained are as
follows. (1) The inserted layer with 50vol.% Ni powder or 25vol.% Ni and 25vol.% Cr powder showssatisfactory metallographic structure, though the inserted layer with 50vol.% Cr powder includes somemicro pores and voids. (2) The wear resistance decreases with increasing temperature for whole theinserted layers. The impact fatigue strength of the layer with 50vol.% Cr powder is highest in whole
the inserted layers at higher temperature side. (3) However, the inserted layer with 50vol.% Cr powder
shows many cracks connecting with the micro pores and voids after the impact fatigue test. Therefore,
it is important to make an inserted layer without any micro pores and voids by using smaller sized
cermet powder.

高 Cr 白鋳鉄溶湯によるサーメット鋳ぐるみ材料の高温圧縮衝撃疲労特性
池浩之*、後藤正治**、勝負澤善行*、麻生節夫**、小松芳成**、小西信夫***

白鋳鉄の高温耐摩耗性向上を図るために，サーメット粉末に Ni や Cr を添加した粉末を 27mass%Cr 白
鋳鉄で鋳ぐるみ表面硬化処理を行った．そして強化材と白鋳鉄溶湯との鋳ぐるみ特性を調べるために鋳ぐ
るみ層表面および断面組織観察を行った．さらに高温表面圧縮衝撃疲労試験により高温の耐摩耗性を評価し た ． そ の 結 果 以 下 の 結 論 が 得 ら れ た ． (1) 各 強 化 材 を 鋳 ぐ る ん だ 試 験 に お い て ， 50vol.%Ni と25vol.%Ni-25vol.%Cr を用いた場合は，健全な鋳ぐるみ層が得られた．しかし，50vol.%Cr を添加した粉末の場合はボイドやミクロポアが観察された．(2)表面圧縮衝撃疲労試験において，いずれの鋳ぐるみ層でも，耐摩耗性は温度が高くなると低下した．50vol.%Cr を添加したサーメット鋳ぐるみ層の衝撃疲労強度
は全試験範囲において最も強かった．(3)しかし 50vol.%Cr を添加したサーメット鋳ぐるみ層には，圧縮衝撃疲労試験後にボイドやミクロポアを介して多数のクラックが発生した．したがって鋳ぐるみ層の圧縮疲
労強度を高めるためには，サーメット粒子のサイズや形状を制御して，ボイドやミクロポアなどを含まない健全な鋳ぐるみ層を作ることが重要と考えられた．
*

岩手県工業技術センター材料技術部** 秋田大学工学資源学部*** ㈱小西鋳造
146岩手県工業技術センター研究報告

発 行 岩手県工業技術センター〒020-0852 岩手県盛岡市飯岡新田 3-35-2
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２００４年

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