JP2010167365A - 機能水の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナノバブル水を利用した新規な機能水の製造方法を提供すること。
【解決手段】 電解質イオンを２価の陽イオンの総モル濃度が１価の陽イオンの総モル濃度よりも１．５倍以上高い量で含有する電気伝導度が３００μＳ／ｃｍ以上でｐＨが７〜９の水溶液中に、粒径が１〜５０μｍの微小気泡を発生させた後、微小気泡を含む水溶液に対して物理刺激を加えることによって微小気泡を強制的に縮小させて粒径を５０〜５００ｎｍとし、さらにフィルタを通過させることで圧力刺激を加えることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、飲食料品分野などにおいて有用な機能水の製造方法に関する。

大きさがナノオーダーの気泡（ナノバブル）を含む水（ナノバブル水）は、例えば生物の新陳代謝の亢進といった作用を有することが特許文献１などから公知であり、今日、様々な技術分野において利用可能な機能水として期待されている。しかしながら、ナノバブル水が有する機能性には今だ不明な部分も多い。

特開２００５−２４５８１７号公報

そこで本発明は、ナノバブル水を利用した新規な機能水の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、ナノバブル水に対して圧力刺激を加えると、その特性が変化し、新規な機能水として利用価値を有するものになることを知見した。

上記の知見に基づいてなされた本発明の機能水の製造方法は、請求項１記載の通り、電解質イオンを２価の陽イオンの総モル濃度が１価の陽イオンの総モル濃度よりも１．５倍以上高い量で含有する電気伝導度が３００μＳ／ｃｍ以上でｐＨが７〜９の水溶液中に、粒径が１〜５０μｍの微小気泡を発生させた後、微小気泡を含む水溶液に対して物理刺激を加えることによって微小気泡を強制的に縮小させて粒径を５０〜５００ｎｍとし、さらにフィルタを通過させることで圧力刺激を加えることを特徴とする。
また、請求項２記載の製造方法は、請求項１記載の製造方法において、０．０１〜５ＭＰａの圧力をかけてろ過精度が０．０１〜５μｍのフィルタを通過させることを特徴とする。
また、本発明の機能水は、請求項３記載の通り、請求項１記載の方法によって製造されてなることを特徴とする。
また、本発明の飲食料品の製造方法は、請求項４記載の通り、飲食料品の製造工程中において請求項１記載の方法によって製造されてなる機能水を添加することを特徴とする。
また、本発明の飲食料品は、請求項５記載の通り、請求項４記載の方法によって製造されてなることを特徴とする。

本発明によれば、ナノバブル水を利用した新規な機能水の製造方法を提供することができる。

実施例１におけるフィルタを通過させる前のナノバブルを含む水溶液のＥＳＲスペクトルである。 同、フィルタを通過させた後のＥＳＲスペクトルである。

本発明の機能水の製造方法は、電解質イオンを２価の陽イオンの総モル濃度が１価の陽イオンの総モル濃度よりも１．５倍以上高い量で含有する電気伝導度が３００μＳ／ｃｍ以上でｐＨが７〜９の水溶液中に、粒径が１〜５０μｍの微小気泡を発生させた後、微小気泡を含む水溶液に対して物理刺激を加えることによって微小気泡を強制的に縮小させて粒径を５０〜５００ｎｍとし、さらにフィルタを通過させることで圧力刺激を加えることを特徴とするものである。

本発明の機能水の製造方法において用いる、電解質イオンを２価の陽イオンの総モル濃度が１価の陽イオンの総モル濃度よりも１．５倍以上高い量で含有する電気伝導度が３００μＳ／ｃｍ以上でｐＨが７〜９の水溶液は、例えば、ナトリウム塩やカリウム塩などの１価の陽イオンを生じる電解質と、マグネシウム塩やカルシウム塩などの２価の陽イオンを生じる電解質を、上記のモル濃度条件を満たすような用量で水に溶解して調製することができる。必要に応じて塩酸や水酸化ナトリウムなどで水溶液のｐＨを調整してもよい。

上記のような方法で調製された水溶液中に粒径が１〜５０μｍの微小気泡を発生させる方法は特段限定されるものではなく、二相流旋回方式や加圧溶解方式などに基づく公知の微小気泡発生装置を用いて行うことができる。二相流旋回方式を採用する場合、回転子などを利用して半径が１０ｃｍ以下の渦流を強制的に生じせしめ、壁面などの障害物や相対速度の異なる流体に気（例えば空気）液混合物を打ち当てることにより、渦流中に獲得した気体成分を渦の消失とともに分散させることで、所望の微小気泡を大量に発生させることができる。また、加圧溶解方式を採用する場合、２気圧以上の高圧下で気体を水中に溶解させた後、これを大気圧に開放することにより生じた溶解気体の過飽和条件から気泡を発生させることができる。この場合、圧力の開放部位において、水流と障害物を利用して半径が１ｍｍ以下の渦を多数発生させ、渦流の中心域における水の分子揺動を起因として多量の気相の核（気泡核）を形成させるとともに、過飽和条件に伴ってこれらの気泡核に向かって水中の気体成分を拡散させ、気泡核を成長させることにより、所望の微小気泡を大量に発生させることができる。なお、これらの方法によって発生した気泡は、粒径が５０μｍ以下の微小気泡で（測定は例えばＰＭＳ社製ＬｉＱｕｉｌａｚ−Ｅ２０などのレーザー光遮断方式の液中パーティクルカウンターによる）、その個数は１００個／ｍＬ以上である（必要であれば特開２０００−５１１０７号公報や特開２００３−２６５９３８号公報などを参照のこと）。

微小気泡を含む水溶液に対して物理刺激を加える方法としては、例えば特許文献１に記載の、放電発生装置を用いて溶液を放電させる方法、超音波発信装置を用いて溶液に超音波照射を行う方法、例えば溶液を流動させて多孔板（オリフィス）を通過させることによる圧縮、膨張および渦流を利用する方法などが挙げられる。このような方法による物理刺激の付加によって微小気泡を強制的に縮小させ、粒径を５０〜５００ｎｍにすることで（測定は例えば大塚電子社製ＦＤＬＳ−３０００などのファイバー光学動的光散乱光度計による）、ｐＨが７〜９の条件下において気泡のゼータ電位は−６０ｍＶよりも低い値（マイナス値として大きい値）となり、静電気的な作用によって電解質イオンが気泡の気液界面に濃縮せしめられるが、２価の陽イオンの総モル濃度が１価の陽イオンの総モル濃度よりも１．５倍以上高くすることで、静電気的引力が１価の陽イオンよりも強い２価の陽イオンが高濃度に気泡の気液界面に濃縮せしめられ、当該領域における溶液中に局在化する水酸基イオンなどの陰イオンとの接触性が高まることで気泡が安定化される。

次に、安定化が図られたナノバブルを含む水溶液に対してフィルタを通過させることで圧力刺激を加える。これによって溶液の特性が変化し、新たな機能性が付与される。圧力刺激は、０．０１〜５ＭＰａの圧力をかけてろ過精度が０．０１〜５μｍのフィルタを通過させることで加えることが望ましい。付加する圧力が５ＭＰａを超えたりフィルタのろ過精度が０．０１μｍ未満であったりすると、ナノバブルに対する刺激が強すぎることで溶液の特性変化に悪影響が生じる恐れがある一方、付加する圧力が０．０１ＭＰａ未満であったりフィルタのろ過精度が５μｍを超えたりすると、ナノバブルに対して十分な刺激が加わらないことで溶液の特性が変化しにくくなる恐れがある。なお、付加する圧力は０．１〜０．５ＭＰａがより望ましく、０．２〜０．４ＭＰａがさらに望ましい。また、フィルタのろ過精度は０．０５〜３μｍがより望ましく、０．５〜２μｍがさらに望ましい。フィルタは例えばポリオレフィン製の市販のものを用いればよい。

このようにして製造される本発明の機能水を、例えば飲食料品の製造工程中において添加することにより、飲食料品の味や風味の向上が期待できる。機能水の添加の方法は特段限定されるものではなく、製造原料に混ぜ込んだり噴霧したりする方法などが挙げられる。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。

実施例１：本発明の機能水の製造とその特性
容積が約８０Ｌの水槽中に、ナトリウムイオン濃度が２６．７ｍｇ／Ｌ、カルシウムイオン濃度が６８．２ｍｇ／Ｌ、マグネシウムイオン濃度が４０．４ｍｇ／Ｌとなるように、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カルシウム、塩化マグネシウムを水に溶解し、２価の陽イオンの総モル濃度と１価の陽イオンの総モル濃度の比率が約３：１、電気伝導度が約６６０μＳ／ｃｍ、ｐＨが約７．８の水溶液を調製した。この水溶液中に、５０Ｗのシャフトタイプの微小気泡発生装置を利用して粒径が１〜５０μｍの微小気泡（マイクロバブル：ＰＭＳ社製ＬｉＱｕｉｌａｚ−Ｅ２０による）を発生させた。水槽中に浮遊する微小気泡の個数は約２００個／ｍＬであった。次に、この微小気泡を含む水溶液を４５０Ｗのポンプを利用して循環させ、穴径が５ｍｍ、穴密度が２個／ｃｍ^２、板厚が５ｍｍの多孔板を循環経路中に設置することで、微小気泡を含む水溶液が多孔板を通過する際に発生する圧縮、膨張および渦流を物理刺激として付加し、微小気泡をその粒径が５００ｎｍ以下のナノバブルになるまで強制的に縮小させた（粒径の下限値は５０ｎｍ：大塚電子社製ＦＤＬＳ−３０００による）。その後、４００Ｗのマグネットポンプを利用して水槽中のナノバブルを含む水溶液を吸引し、０．３ＭＰａの圧力で押出側のパイプ中に設置したろ過精度が１μｍの市販のポリオレフィン製フィルタ（セントラルフィルター工業株式会社製の商品名：ジュラクリーンＩＩ（ＤＣＩＩ−Ｖ−００１−７５０））を通過させ、本発明の機能水を得た。
上記のようにして製造した本発明の機能水を１００ｍＬのビーカーに入れた後、スピントラップ剤であるＤＭＰＯ（５，５−ジメチル−１−ピロリン Ｎ−オキサイド）を３０ｍｇ添加し、さらに塩酸を０．３ｍＬ添加した。こうして調製した溶液を電子スピン共鳴法（ＥＳＲ）で測定し、スピンアダクトであるＤＭＰＯ−ＯＨのスペクトル（水酸基ラジカルの発生を意味するスペクトル）を観測した。その結果、フィルタを通過させる前のナノバブルを含む水溶液について同様の観測を行った際に認められたスペクトルが（図１）、フィルタを通過させた後は観測できなかった（図２）。
以上の結果から、ポンプ駆動力を利用してナノバブル水に対してフィルタを通過させることで圧力刺激を加えることにより、ナノバブル水の特性が変化することがわかったが、この現象は、ナノバブル水を圧力を加えてフィルタを通過させたことで、ナノバブル水に急激な圧力上昇が起こることにより、ナノバブルが一時的に縮小過程に導かれて消滅する傾向を示す一方で、２価の陽イオンの総モル濃度が１価の陽イオンの総モル濃度よりも約３倍高いことから、電気二重層の外側に位置する静電気的引力が強い２価の陽イオンが気泡の気液界面において陰イオンとより密接に凝縮された状態で存在するようになり、両者があたかも結晶体を構成して気泡を安定化する殻のごとく作用することに基づくものであると推察された（この作用が水酸基ラジカルの発生を抑制したものと考えられる）。

参考例１：本発明の機能水の特性試験
３０ｍＬのビーカーに擂潰後の魚のすり身を２０ｍＬのラインまで入れ、そこに本発明の機能水を０．０２ｍＬ添加し、よく攪拌した。３０分間常温で放置した後、１８０℃の油に５分間投入したところ、内部に大量の発泡を生じて軽石のような状態になった。この現象はフィルタを通過させる前のナノバブル水でも認められたが、マイクロバブルを発生させる前の水溶液では認められなかったことから、上記の発泡は、高温加熱時における本発明の機能水に含まれるナノバブルの気泡核としての作用に起因すると考えられた。

実施例２：本発明の機能水を利用した飲食料品の製造（その１）
３０ｍＬのビーカーに擂潰後の魚のすり身を２０ｍＬのラインまで入れ、そこに本発明の機能水を０．０２ｍＬ添加し、よく攪拌した。３０分間常温で放置した後、７９℃で４０分間加熱することで蒲鉾とした。加熱後の体積を調べたところ加熱前の体積に比較して１０％以上の増加が認められた。一方、マイクロバブルを発生させる前の水溶液とフィルタを通過させる前のナノバブル水にはこのような効果は認められなかった。

実施例３：本発明の機能水を利用した飲食料品の製造（その２）
小型手動噴霧器を利用して牛タン生肉に本発明の機能水を一切れあたり一吹き噴霧し、５分後に炭火網焼きを行った。その結果、本発明の機能水を噴霧した場合、噴霧しない場合に比較して厚みが２割以上厚くなるにもかかわらず、十分な柔らかさを持った食感であることがわかった。

実施例４：本発明の機能水を利用した飲食料品の製造（その３）
水道水を用いて水洗いした白米４合に対して規定量の炊き水として本発明の機能水を用いて炊飯した。その結果、炊きあがりの御飯は水道水を炊き水として用いた場合に比較して感覚的に明瞭に識別可能なふっくら感と表面光沢を認めることができた。

本発明は、ナノバブル水を利用した新規な機能水の製造方法を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。

Claims (5)

1. 電解質イオンを２価の陽イオンの総モル濃度が１価の陽イオンの総モル濃度よりも１．５倍以上高い量で含有する電気伝導度が３００μＳ／ｃｍ以上でｐＨが７〜９の水溶液中に、粒径が１〜５０μｍの微小気泡を発生させた後、微小気泡を含む水溶液に対して物理刺激を加えることによって微小気泡を強制的に縮小させて粒径を５０〜５００ｎｍとし、さらにフィルタを通過させることで圧力刺激を加えることを特徴とする機能水の製造方法。
2. ０．０１〜５ＭＰａの圧力をかけてろ過精度が０．０１〜５μｍのフィルタを通過させることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 請求項１記載の方法によって製造されてなることを特徴とする機能水。
4. 飲食料品の製造工程中において請求項１記載の方法によって製造されてなる機能水を添加することを特徴とする飲食料品の製造方法。
5. 請求項４記載の方法によって製造されてなることを特徴とする飲食料品。