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青果物ブランチングおよび乾燥へのマイクロ波の利用〈平成17年度〉

青果物ブランチングおよび乾燥へのマイクロ波の利用
田川

彰

男・小川

幸

春

（千葉大学大学院園芸学研究科）

目

Ⅰ 供試材料的

青果物の加工中，あるいは加工後の品質劣化を供試ダイコンは地元の量販店で入手し，実験避けるためには，加工前に青果物のもつ酵素を失に供試するまで10℃の冷蔵庫で保存した。なお，活させる必要があり，ブランチングが行われてい産地および品種は特に限定していない。ケイ藻る。しかし，そのほとんどは熱湯に数分間浸漬す

土フィルム法（食品分析研究会，1973）７）によりる方法であるため，栄養成分等の破壊や熱湯への求めたダイコンの初期含水率は17.6±0.10（d.b.

溶出が起こるなどの問題があり，熱湯以外のブラdecimal）であった。

ンチング方法の開発が望まれている。また，乾燥Ⅱ 乾は青果物の加工方法の一つであり，その乾燥方法

燥として熱風乾燥，真空（減圧）乾燥などが挙げら

1.

はじめにれる。しかし，これらの方法は長時間を要する。

試料にマイクロ波を照射すると，1）水分を選そのため，これらとマイクロ波を併用すること択的に加熱する

2）内部の水分を外部に押し出で，乾燥時間を大幅に短縮することが期待できるす（Maskan，2000）２）。青果物に対するマイクロ波というような特徴を示す（柴田，1986）８）。この乾燥の研究例はいくつかあるものの特定の青果物ような特徴により，マイクロ波照射は試料内部のに対してであり，ほとんど普及していないのが現水分を短時間で加熱，表面へ移動させ，その結果，状である。

表面からの水分蒸発が促進すると考えられ，その

3）表面を軟化させる

4）試料を膨張させる，

本研究はマイクロ波による様々な青果物の乾燥照射は減率乾燥期間または低含水率において効果

特性と適性照射条件，マイクロ波ブランチングに的（Prabhanjan et al., 1995）６）で，熱風，真空乾燥おける青果物個々の対象酵素に対する適性照射条１）などと併用されている（Manskan，1999）。また，件と照射方法の把握を目的として行った。

熱風乾燥における硬化や収縮など試料の物理的変

青果物個々により乾燥特性も異なり，また，ブ化が乾燥速度に影響を及ぼす（折笠ら，2005）５）

ランチングで対象とする酵素も異なるため，照射ことから，マイクロ波における試料の軟化および条件も異なってくる。そのため，ここでは紙面膨張も乾燥速度に影響を及ぼすと考えられる。本の関係上，主にダイコンのマイクロ波乾燥特性お研究ではマイクロ波，熱風，真空乾燥における乾よびブランチングについてのみ報告することにす燥速度，および，物理的性質の変化の違いについる。て比較検討を行った。

102.

浦上財団研究報告書

実験材料および方法

乾燥用試料は切り干し大根を意識して縦，横および厚さを20×１×１（cm）とし，表面積は 82

Vol.15（2007）

ロードセルからの信号は静歪計を介し，15 s間隔でデーターロガに取り込み測定した。なお，減少
質量はすべて蒸発水分とみなした。

cm2，質量は 21.3 g，体積は 20 cm3で，試料繊維

また、表面積、硬度、空隙率変化について，熱方向が長軸方向となるように成形，作成した。

風および真空乾燥では 30 min，マイクロ波乾燥1） 乾燥方法
減率期間におけるマイクロ波乾燥と熱風、真空では４min間隔で測定した。
c

表面積変化

乾燥との乾燥速度の違いを調べるため，初期含目視により，乾燥開始から目標含水率に到達す水率から含水率約1.0（d.b. decimal）までは，試るまで，試料はほぼ直方体の形状を維持し続けた料を60℃に設定した定温送風乾燥器で熱風乾燥しため，設定時間ごとにデジタルノギスで試料の縦，た。その後，熱風，真空およびマイクロ波乾燥を横および厚さを測定し，その値から表面積を算出行った。熱風乾燥は，同装置，同条件で引き続きした。

行い，真空乾燥は60℃の恒温器内のデシケータ中dに設置したロードセルに試料を吊り下げた後，真クリープメータにより試料平面上の任意の3点空ポンプを稼動させ乾燥を行った。マイクロ波乾の硬度を測定した。試料の80％圧縮されたときの燥には電子レンジを用いた。照射条件は，予備実応力が測定され，その平均値にプランジャー断面

験の結果から出力100W，照射時間20 sおよび休積を乗じて荷重を算出し，その値を硬度とした。

硬度変化

止時間220 s，すなわち，照射と休止時間合わせeて４minを１サイクルとし，このサイクルを乾燥

試料の空隙率は以下の式で定義される。

終了まで繰り返し行った。各乾燥において，目標含水率を0.3（d.b. decimal）に設定した。
2） 測定項目
各乾燥過程において，乾燥特性を把握するため空隙率変化

ρεa＝１− ρapt（1）

ここに，ρap：見かけ密度［kg/m3 ］，ρt：真密度［kg/m3 ］。に必要な試料の質量変化および表面積変化，乾燥

ρapは水置換法により求めた体積より算出，ρt速度に影響を及ぼす物理的要因である試料温度変はピクノメータ法により求めた乾物密度の測定結化，硬度変化，および空隙率変化をそれぞれ測定

９）
果より算出（相馬ら，2004）
した。

した。

3.

結果および考察

3） 測定方法

a

温度変化

a

熱風，および真空乾燥における試料温度は約15温度変化

熱風および真空乾燥では素線径 0.3 mmのT型分で乾燥空気温度にほぼ一致した。マイクロ波乾

熱電対，マイクロ波乾燥では光ファイバー温度

燥における試料中心温度は照射後 20 sで約65℃計を用いて試料中心温度を測定した。いずれも，に達し，その後の220秒で約35℃まで低下した（図15s間隔でデーターロガに取り込んだ。

１）。この240 sを１サイクルとして照射と休止をb

質量変化（含水率変化）

熱風乾燥では 30 min間隔，マイクロ波乾燥では４min間隔で質量を測定した。真空乾燥では繰り返し行った。
b

含水率変化

図２に熱風，真空およびマイクロ波乾燥におけ11

青果物ブランチングおよび乾燥へのマイクロ波の利用
乾燥前後における硬度変化

表１
乾燥前硬度［N］

乾燥後硬度［N］
マイクロ波

熱風（60℃）

真空（60℃）

2.3±1.1

41±3.142±0.766±4.3数値は平均値±標準誤差（n=3）を表す

図１ マイクロ波乾燥の試料中心温度の変化

図３

表面積比と含水率理由で硬度が減少したと推察される。
d

表面積変化

熱風，真空およびマイクロ波における乾燥前後
図２

含水率経時変化のダイコンの表面積変化を図３に示す。乾燥の進るダイコンの含水率経時変化示す。目標含水率に行に伴い，熱風および真空乾燥では含水率0.4程到達するまでの時間は，熱風乾燥，真空乾燥，マ度までは直線的に表面積の減少すなわち収縮が起イクロ波乾燥の順に短くなる結果が得られた。なこっており，その後一定となる。一方，マイクロお，実線は後述の式による計算値である。

波乾燥では緩やかな左上がりの直線で表面積の増そこで，乾燥過程に影響を及ぼすと考えられる乾燥中の試料の硬度や表面積変化および空隙率など試料の形状、構造変化を調べた。
c

硬度変化

加すなわち膨張が起こり，これは柴田（1986）８）の説明を裏付けている。
e

空隙率変化

図４に熱風，真空およびマイクロ波乾燥におけ熱風，真空およびマイクロ波における乾燥前後るダイコンの空隙率変化を示す。空隙率は熱風のダイコンの硬度変化を表１に示す。各乾燥法におよび真空乾燥では20％前後でほぼ一定であった

おいて，乾燥後の硬度は乾燥前と較べ明らかに減が，マイクロ波乾燥では乾燥の進行に伴い急激に少しており，特にマイクロ波乾燥においてその減増加した。前項のマイクロ波乾燥時の表面積増加

少は最も著しい。加熱によるダイコンの軟化はペは，空隙率が増加することで試料の組織強度が低クチンのβ−脱離反応に支配されると報告（岡崎下し，マイクロ波による膨張作用の影響を受けた

４）

ら，1997） されており，本研究においても同じと考えられる。

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浦上財団研究報告書

図４Vol.15（2007）

図５

空隙率変化

乾燥速度曲線

表２ 決定された乾燥速度定数 k

乾燥速度曲線乾燥速度定数 k［h−1］設定温度［℃］

収縮を考慮して以下の式より乾燥速度Rを算出した。
�＝�� ��・���

（2）

マイクロ波
熱風真空4.391――――

40506070――
0.0920.106――
0.1560.202――
0.2540.266――
0.2820.304

ここで，Rは乾燥速度［kg・m−2・h−1］，Wdは図には示さなかったが，熱風および真空乾燥に

試料乾物質量［kg］，Aは水分蒸発面積［m2］，Mおけるkには，Arrhenius型の温度依存性が確認

は含水率［d.b. decimal］，tは時間［h］。表面積できた。また，図２より，式（4）による計算値の測定結果を利用して乾燥速度Rを計算し，含水と測定値はよく一致しているのが伺え，1.0（d.b.

率に対してプロットした（図５）。乾燥速度はどdecimal）以降におけるダイコンの乾燥はいずれの乾燥法においても含水率の低下とともに直線的の乾燥方法においても減率乾燥第一段にあることに減少しており，1.0（d.b. decimal）以降の乾燥が示された。

は減率乾燥第一段にあって，以下の式（3）で与えられる。
��＝−�（�−��）��（3）ここで，kは乾燥速度定数［h−1］，Meは平衡含水率［d.b. decimal］。
�−��
＝exp（−��）�０−��

Ⅲ ブランチング
1.

はじめに

一部の果物と野菜の多くは加工の際熱湯で短時間加熱される。この目的は酵素を不活性化させ，加工中あるいは加工後の褐変，異臭，変味を防ぎ，（4）組織内のガス（主に酸素）を膨張排除して成分の損失を防ぐこと，また，付着微生物の除去や殺菌測定データをこの式に非線形最小二乗法を適用の効果もある。本研究は短時間で過熱およびガスして当てはめ、乾燥速度定数kを算出した。表２の膨張排除が可能なマイクロ波照射によって，熱に各乾燥方法におけるkの値を示す。マイクロ波湯によるブランチングの代替の可能性の有無を乾燥のkは他より10倍以上も大きく，熱風および調べる目的で行った。本研究では対象酵素として真空乾燥では乾燥温度が高いほどkは大きくなる。

パーオキシダーゼを選び，その失活状況を測定す青果物ブランチングおよび乾燥へのマイクロ波の利用ることで，ブランチング効果を調べることとした。
2.

ブランチング条件と方法

ブランチング用として，試料のダイコンの上下13定する必要があるが，明確な酵素活性のデータの違いを把握するため，時間の関係で使用した装置の最大出力の1000Wで照射を行うことにした。

10cmをカットし，残りの部分を厚さ１cmのスラ

2）酵素活性と温度イス状にして実験に供試した。

図６にマイクロ波および熱湯による酵素活性お1）ブランチング条件

よび温度の変化を示す。図より，マイクロ波ブラ［熱湯ブランチング］

ンチングは試料温度が80℃を超える30 sから酵素試料を99.2±0.02℃の熱湯に一定時間完全に浸失活効果が認められたが60 s処理しても約52％のした。ブランチング時間は５，10，20および30パーオキシターゼ活性が残った。さらに90s処理minの４段階とした。

後でも約25％の活性が残った。熱湯ブランチング［マイクロ波ブランチング］

は約２minで試料中心温度が80℃に達し，５min電子レンジ（ER-D10，（株）東芝）を用いた。

後には約98℃となった。その際，約23％のパーオ

出力1000W，処理時間は10，20，30，40，50，60キシターゼ活性が残った。10，20および30 minのおよび90 sの７段階とした。

ブランチング処理においてパーオキシターゼ活性ブランチング後，直ちに10℃の冷水により５は認められなかった。

min試料を冷却した。その結果，冷却により試料

3）質量損失中心温度は20〜30℃まで低下した。

冷却終了後，吸水紙で試料表面の余剰水分を除2）測定項目去した後，試料質量を測定した。質量の減少量

パーオキシターゼ活性および質量を測定した。

を初期質量で除すことにより質量損失率を算出し3）測定方法た。図７にマイクロ波および熱湯ブランチング中パーオキシターゼ活性はMuddら（1959）３） のの質量損失率の変化を示す。その結果，マイクロ方法を一部改変して測定した。また，一部の試料

波，熱湯ともに処理時間の進行に伴い質量損失率については，ブランチング処理中の試料中心温度は増加した。熱湯処理10 minで約６％，図にはを光ファイバー温度計で測定した。

示していないが30 minで約12％の質量減少があ3.

結果および考察り，水分以外の試料内成分が溶出しているのが伺

1）マイクロ波出力の決定える。これに対し，マイクロ波処理での質量損失予備実験として出力200および500W，処理時間30 sでブランチングを行い，試料中心温度を測定した。その結果，処理後の試料中心温度は出力200および500Wでそれぞれ25および58.7℃となった。また，出力500W，処理時間30 sにおける酵素活性は5.21Unit/100gFWと活性を示したことから，マイクロ波出力をさらに高く設定して試料温度を上げなければ，パーオキシターゼは失活しないことが示された。本来ならばマイクロ波出力と照射時間について詳細な実験を行い，それらを決図６ マイクロ波ブランチングにおける酵素活性および温度変化

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浦上財団研究報告書

Vol.15（2007）
drying of banana,Journal of Food Engineering, 44（2），71-78, 1999
２）Maskan, M., Kinetics of color change of kiwifruits
during hot air and microwave drying, Journal of FoodEngineering, 48（2），169-175, 2000
３）Mudd, J., Johnson, B., Burris, R., Oxidation ofIndoleacetic Acid by Quackgrass Rhizomes, Plant
Physiology, 34, 144-148, 1959
４）岡崎尚，鈴木寛一，前重静彦，加熱によるダイコンの軟化およびペクチンの分解に関する速度論的解析，日本食
図７

質量損失率とマイクロ波ブランチング時間の関係

品科学工学会誌，44（9），647-652，1997
５）折笠貴寛，田川彰男，相馬真哉，飯本光雄，小川幸春，青果物の熱風乾燥特性と硬化，農業機械学会誌，67（6），率は熱湯より大きく，処理60 sで14％，90 sでは26％の質量減少があり，処理に対し乾燥を伴うことが認められた。
以上の結果から，マイクロ波照射条件をさらに検討する必要があるが，マイクロ波処理により乾燥とブランチングを同時に行うことができる可能性が示唆された。

62-70，2005
６）Prabhanjan, D.G., Ramaswamy, H.S., Raghavan, G.S.V.,
Microwave -assisted convective air drying of thin layer
carrots, Journal of Food Engineering, 25（2），283-293, 1995
７）食品分析研究会，食品分析研究会報告書，37-40，1973
８）柴田長吉朗，工業用マイクロ波応用技術，電気書院，
pp56-57，1986
９）相馬真哉，田川彰男，飯本光雄，乾燥過程における青果物の構造的特性の変化が熱伝導率に及ぼす影響，日本食品科学工学会誌，51（8），428-434，2004

文献１）Maskan, M., Microwave/air and microwave ﬁnish

Application of the Microwave to Blanching and Drying of Vegetables

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Application of the Microwave to Blanching and Drying of Vegetables
Akio Tagawa and Yukiharu Ogawa（Graduate school of Horticulture, Chiba University）

The applicability of the microwave to the blanching and drying of vegetables wasexamined. In drying treatment, the changes of drying rate, hardness, surface area,and porosity in hot air, vacuum, and microwave drying were measured and compared.
Therefore, microwave drying had the largest drying rate and remarkably decreased thehardness of sample. In addition, the increase of surface area and the porosity of samples
were caused by microwave drying. Moreover, changes of temperature, enzymatic activity,and mass during the blanching treatment in boiled water and microwave were examined.
These results suggested the simultaneous applicability of the microwave to the blanchingand drying of vegetables.