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浦上財団研究報告書

Vol.28（2021）＜平成 30 年度助成＞

電気的処理による新しい食品のブランチング技術の開発
折笠貴 寛 1) ・ 高 橋

克 幸 2)（ 1) 岩手大学 農学部、 2) 岩手大学 理工学部）

1．緒言

2．材料および方法

青果物は生鮮物としての長期保存が困難なため（1）供試材料に、相当量の青果物が規格外および余剰産物として

供 試 材 料 は 岩 手 県 産 の ホ ウ レ ン ソ ウ（Spinacia

廃棄されており 、中でもホウレンソウは、収穫量oleracea L. ）を量販店から入手した。ホウレンソウの約 16% が廃棄処分されていると推察される。乾燥は入手後 4℃の冷蔵庫に保管し、鮮度による品質劣は農産物加工操作の 1 つであり、貯蔵安定性の向上化を考慮し 1 日以内に使用した。ホウレンソウの葉や輸送コストの減少などを目的として行われる 。

を一辺 60mm に成形したものを試料とした。なお、そのため、廃棄処分せずに乾燥食品として有効利用

105℃ -24 時間法で測定した試料の初期含水率は、することが可能となれば、廃棄量の削減効果が期待10.8 ± 0.8（乾量基準含水率（D.B.））（n ＝ 16）であっできる。青果物の乾燥工程では、操作が簡便であり、た。

1)2)

かつ汎用性も高いことから熱風乾燥が広く用いられているが、乾燥速度が遅いという欠点を持つ。熱湯（2）処理条件との無処理（Control, CONT）、パルス電界処理（Pulsed

報告は存在するものの、浸漬操作に伴う水溶性成分

Electric Field, PEF）および熱湯浸漬処理（Hot Water,の溶脱などが問題視されている。そこで、水を用いHW）の 3 条件とした。

ない乾燥前処理として液体食品の殺菌などに用いらⅰ）PEF 図 1 に、SiC-MOSFET を使用した容量エネれているパルス電界処理の適用を試みた。パルス電ルギー蓄積型パルス生成回路の回路図を示す。この界処理の特徴として、瞬時に高エネルギーを対象物回路では直流電源（Pulse Electronic Engineering Co.,に与え、細胞膜に微細な穴が生じることに伴って微Ltd. MODEL-600F）を用いてコンデンサ C にエネル

生物の死滅を誘引すること、また、温度上昇が小さギーを蓄積させる。その後、パルス信号を周期的にく 、品質変化が少ないことなどが挙げられる。パ発信できるようにプログラムしたマイコン（Atmel

ルス電界処理を乾燥前に施すことで、細胞膜に微細社，Atmega1248P）を使用し、Gate Driver を通しな穴が生じることに伴う乾燥速度の増加、および浸て SiC-MOSFET（TPEC）のゲートに信号を送り、ス漬操作を用いないことに伴う品質保持が期待されイッチングを行う。ゲートが ON 状態の時に、コンる。しかし、パルス電界処理が青果物の乾燥速度やデンサに蓄積されていたエネルギーがリアクタに移乾燥後の品質変化に与える影響について検討した例

行し、リアクタ内の試料に対しパルス電界が印加さは見当たらない。そこで本研究では、ホウレンソウれる。使用した各素子の値は充電抵抗 R が 50kΩおにパルス電界処理を施し、熱風乾燥における乾燥速よび 200kΩ、コンデンサ C が 0.218µF、ゲート抵度および乾燥後の品質変化に及ぼす影響について、

抗 RG が 1Ωとなっている。電極内に成形したホウ熱湯浸漬処理との比較により評価したので報告する。

レンソウを隙間がないように 8 枚重ねてパルス電界浸漬処理によりその後の乾燥速度が増加する

3)4)

電気的処理による新しい食品のブランチング技術の開発

図1

図2

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実験で使用した MOSFET 回路図

リアクタ内に配置されたホウレンソウの写真

図3

含水率の経時変化を印加した（図 2）。印加条件は電圧 2.8kV、パルスおける L- アスコルビン酸残存比およびカリウム残存

幅 1µs、周波数 30Hz、処理時間 15min とした。

比をそれぞれ測定した。

ⅱ）HW

試料を 90℃以上の熱湯に 60s 浸漬させた

後、0 ～ 4℃で 30s 空冷した。

3．結果および考察（3）乾燥方法（1）含水率変化

熱風乾燥を行った。定温送風乾燥器内に試料を静含水率変化が平衡に達したのは PEF および HW で置し、乾燥器内温度を 50℃に設定した。30 分当たは 3.5h、CONT では 5h となり、パルス電界処理にりの質量変化が 0.01g 以下となったとき乾燥終了とよって乾燥時間が短縮した（図 3）。また、この乾燥した。

期間を減率乾燥第一段と仮定して、乾燥モデルに当てはめた際の乾燥速度定数比は PEF および HW でそ（4）測定項目

れぞれ 1.70 および 1.10 となり、PEF および HW に

乾燥中、初めの 60 分は 10 分間隔、その後 30 分おいて乾燥速度が増加する傾向が確認され、さらに、間隔で取り出し、電子天秤を用いて質量を測定した。

PEF でより顕著に大きい結果が得られた。PEF 処理

なお、減少した質量を蒸発水分量とみなし、乾量基によって乾燥過程における乾燥速度が向上した考察

準含水率（W dry）に換算した。また、乾燥後試料にとして、葉の水分透過性の向上と乾燥表面積の保持

14浦上財団研究報告書が挙げられる。まず、水分透過性について考察する。

Vol.28（2021）

4．まとめ

高い水分透過性は葉の軟化等で水分が移動しやすい状態のことを示し、先行研究ではその状態が乾燥時

PEF および HW は CONT と比較して乾燥時間が 1.5の水分蒸散速度を向上させる要因のひとつであると

h 短縮された。また、PEF における乾燥速度定数比。パルス高電界を生体細胞に印加は HW のそれよりも大きな値となったことから、することで、細胞膜内外に電位差が生じ、マクスPEF によって乾燥速度が増加する傾向が確認された。

ウェル応力により細胞膜が圧縮することで不可逆的

さらに、乾燥後試料の品質変化について測定したとな孔が生じ 、細胞質の水分が外に漏出する。PEF

ころ、PEF は HW と比較して水溶性成分の減少が抑処理後の葉の表面には水分が付着していることを目制される傾向となった。これらのことから、パルス視で確認した。すなわち、PEF 処理により細胞膜が電界処理は新たな乾燥前処理として有効である可能

壊れ、葉の表面へと水分が移動したことで、乾燥時性が示された。

報告されている3, 5)

6)の水の蒸散が容易になり乾燥時間が短縮したと考えられる。

謝

辞本研究の遂行にあたり、研究助成を賜りました公（2）品質変化L- アスコルビン酸残存比およびカリウム残存比に益財団法人 浦上食品・食文化振興財団に厚く御礼を申し上げます。

おいて、HW では CONT に対して有意に残存比が低い値となったものの、PEF においては有意な差はみ

参考文献られず、PEF は HW と比較して L- アスコルビン酸

1) 玉木由佳莉，折笠貴寛，村松良樹，田川彰男，2012.
マイクロ波乾燥によって得られた乾燥野菜の空隙率が 吸 水 性 に 及 ぼ す 影 響． 日 本 食 品 科 学 工 学 会 誌，59(8), 401-408.
2) 林 弘通，1991．講座 食品の乾燥（第 1 回）−その歴史と製造技術−．調理科学，24(4), 333-338.
3) 渡邊高志，折笠貴寛，佐々木邦明，小出章二，椎名武夫，田川彰男，2014．ブランチング処理がカット
キャベツの遠赤外線乾燥過程における水分蒸散速度
および品質変化に及ぼす影響，農業食料工学会誌，
76 (5), 387-394.
4) Zhang, Z.H., Wang, L.H., Zeng, X.A., Han, Z., Wang,M.S., 2017. Effect of pulsed electric fields (PEFs) on
the pigments extracted from spinach (Spinacia
oleracea L.). Innovative Food Science and Emerging
Technologies , 43, 26-34.
5) Nilnakara, S., Chiewchan, N., Devahastin, S., 2009.
Production of antioxidant dietary fibre powder fromcabbage outer leaves. Food and Bioproducts
Processing , 87, 301-307.
6) Zimmermann, U., Pilwat, G., Riemann, F., 1974.
Dielectric breakdown of cell membranes. BiophysicalJournal , 14(11), 881-899.

およびカリウムの保持効果が高いことがうかがえる（図 4）。これは PEF において、浸漬操作を用いなかったことに伴い、L- アスコルビン酸およびカリウムの溶脱が起こらなかったために、HW よりも高い値になったと考える。ただし、上述した通り、細胞膜破壊により水分が表面に移動するため、移動した分の栄養素が漏出し、栄養素の低下を誘起する可能性があるため更なる詳しい検討が必要である。

図 4 各試料の L- アスコルビン酸残存比およびカリウム残存比
図中のエラーバーは標準誤差を示す（n=3-6）。異なる英小文字間には Tukey-Kramer 法による有意差あり（p<0.05）。

Development of a novel blanching method by electrical treatment

15Development of a novel blanching methodby electrical treatment
Takahiro ORIKASA1), and Katsuyuki TAKAHASHI2)
1)
Faculty of Agriculture, Iwate University
2)
Faculty of Science and Engineering, Iwate University
In this study, the influence of a pulsed electric field (PEF) on the drying rate
and quality changes of spinach during the hot air drying process wasinvestigated. Eight spinach leaves, each cut to a square shape with an area of
3,600 mm 2 were used as samples. A PEF was generated using a capacitiveenerg y-type pulse generat ion circuit consist ing of a capacitor and a SiCMOSFET. Parallel plate electrodes with a gap length of 10 mm were used toapply the PEF to each sample. The samples were dehydrated using a hot air
dryer after PEF treatment. The moisture content of the samples decreased withincreasing drying time, reaching a constant value after 3.5 hours and 5 hours
for the PEF treatment group and control group, respectively. The drying rate
constant for the PEF treatment group was 1.7 times higher than that of thecontrol group. These results show that the moisture permeability of the leaves
could be improved by destroying the cell membranes via the PEF. In addition,
the influence of PEF treatment on quality changes in the dehydrated samples
after the hot air drying process was limited.