JP2010246509A

JP2010246509A - 水蒸気プラズマを用いた抗酸化処理方法

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Publication number: JP2010246509A
Application number: JP2009102269A
Authority: JP
Inventors: Chokichi Sato; 長吉佐藤; Kenkichi Sato; 憲吉佐藤; Kunio Sato; 邦生佐藤; Hisaharu Oki; 久治大木; Akio Koga; 昭男古賀; Akira Yamamoto; 璋山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-20
Also published as: JP5567289B2

Abstract

【課題】油性成分含有物質に対する新たな抗酸化処理の方法を提供することを課題とする。
【解決手段】水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射することで、課題を解決する。
【選択図】なし

Description

本発明は水蒸気プラズマを用いた油性成分含有物質の抗酸化処理方法に関し、該抗酸化処理をする工程を含む、食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料及び飼料の製造方法に関する。

食用油脂、不飽和脂肪酸、リン脂質、脂溶性ビタミン等の油性成分を含む加工食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料、飼料等の分野においては、油性成分の酸化を制御するために、種々の抗酸化物質を使用する、製造過程や包装などでの酸化防止策が検討されている。これらの抗酸化の手法としては、例えば、オキシ酸を添加する方法（特許文献１参照）、しょうゆ醸造の過程において副産物として生ずるしょう油を添加する方法（特許文献２参照）、α−リポ酸の添加により抗酸化性を付与する方法（特許文献３参照）などが検討されている。

一方プラズマについては、酸素ガスを用いたプラズマを食品素材の殺菌に用いることが検討され（特許文献４参照）、水蒸気プラズマについては医療器具などの殺菌に用いることが検討されているものの（特許文献５参照）、油性成分の抗酸化という観点から用いることについてはこれまでには提案されていない。

特開平０７−２５８６８２号公報特開平１１−０１２５９２号公報特開２００８−０１３６３０号公報特開２００６−３３３８２４号公報特開２００８−１８８０３２号公報

本発明の課題は、油性成分含有物質の新たな抗酸化処理の方法を提供することであり、非常に短時間で大量の抗酸化処理を簡易に行うことができ、しかも低コストを達成できる抗酸化処理方法を提供するものである。

本発明者らは、プラズマが有する非常に活性の高い原子や分子に着目して研究を重ね、水蒸気プラズマを用いて食品を処理することで、短時間の処理で滅菌、殺菌効果を得ることを見出し、特許出願を行った（特願２００９−０３４６３５）。さらに、このような水蒸気プラズマを用いて油性成分を含有する食品等を処理した場合に、空気中で酸化しやすい不飽和脂肪酸等の酸化が防止できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は以下に示す通りである。
（１）水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射する工程を含む、油性成分の抗酸化処理方法。
（２）前記水蒸気プラズマが、３０ｋＷ以上の出力で供給された高周波誘導加熱により発生したものであることを特徴とする、（１）に記載の抗酸化処理方法。
（３）前記水蒸気プラズマが、２５０℃〜８５０℃の低温プラズマであることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の抗酸化処理方法。
（４）（１）〜（３）のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、食品の製造方法。
（５）（１）〜（３）のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、サプリメントの製造方法。
（６）（１）〜（３）のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、医薬の製造方法。
（７）（１）〜（３）のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、医薬部外品の製造方法。
（８）（１）〜（３）のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、化粧料の製造方法。
（９）（１）〜（３）のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、飼料の製造方法。

本発明の抗酸化処理方法により、非常に短時間で簡易な方法により、大量の抗酸化処理を行うことができ、油性成分を含む食品やサプリメント、医薬等の保存期間を大幅に伸ばすことができる。また、抗酸化処理がうまくいかず上市が難しい食品などについても、簡易な方法で上市することができる。

本発明に用いるプラズマ水蒸気発生装置の例（Ａ）は蒸気ボイラから水蒸気が流入する側の一番端に位置する被加熱円盤部材の一例の側面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）に示した被加熱円盤部材の正面図である。（Ａ）は水蒸気プラズマを流出させる側の一番端に位置する被加熱円盤部材の一例の側面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）に示した被加熱円盤部材の正面図である。

本発明の抗酸化処理方法は、水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射する工程を含む。本発明において油性成分含有物質とは、食用油脂、不飽和脂肪酸、カロテノイド、リン脂質及び油溶性ビタミンなどの油性成分を含有する食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料、飼料等の油性成分含有物質を表し、加えて、油性成分を含有する組成物など、製品の製造過程において油性成分を含んでいる状態の物質も含む概念である。

プラズマとは気体が電離した状態をいい、本発明の水蒸気プラズマ中では正と負の荷電粒子が高速で飛び回っており、且つ荷電粒子の間に大きなクーロン力が働くために加熱水蒸気のような中性気体よりも粒子の持つ運動エネルギーは大きくなる。このため、高エネルギーの粒子によって結合を切られた原子や分子の存在により、プラズマ化した水蒸気は非常に強い酸化力や還元力を有する。

このような水蒸気プラズマは、その発生手法や発生装置などにより限定されるものではないが、高周波誘導加熱により生じた水蒸気プラズマであることが好ましく、上記高周波の出力が３０ｋＷ以上〜５００ｋＷであることが、安定した水蒸気プラズマの供給には好ましい。また、周波数は１０〜２０ｋＨｚとすることが好ましい。

また、上記水蒸気プラズマの温度は処理の汎用性の観点とエネルギーコストの観点から、下限値で２５０℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることがより好ましく、３５０℃以上であることが更に好ましい。一方上限値は、８５０℃以下であることが好ましく、７００℃以下であることがより好ましく、６００℃以下であることが更に好ましい。一般に２５０℃〜８５０℃程度のプラズマは低温プラズマと呼ばれており、電子のみが高いエネルギーを有している状態であると考えられている。本発明においては、このような低温水蒸気プラズマを用いることが好ましい。

本発明の処理方法では、上記発生した水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射する。本発明の方法は、非常に短時間の処理で抗酸化処理効果を発揮するものであり、その処理時間は油性成分含有物質の種別により最適な時間を設定することができるが、通常３０秒以内の照射、場合によっては１０秒以内、５秒以内の照射で抗酸化作用を発揮する。処理時間の下限値は、油性成分含有物質の種別によるが、ほとんどの場合油性成分含有物質がプラズマに一瞬でも照射されることで本発明の効果を奏するため、特段限定されない。好ましくは０．０１秒以上、より好ましくは０．１秒以上の照射時間である。本発明では、このような極めて短い処理時間であっても、抗酸化効果を発揮する。また、このような短い処理時間であることから、油性成分含有物質に含まれる油性成分以外の成分等の変性・分解を抑えることができるという極めて優れた効果を奏する。
例えば、食用油の原料である菜種やアマニなどであれば、１〜５秒程度の照射で本発明の抗酸化効果を発揮する。

本発明で処理する油性成分含有物質は、油性成分を含有しているものであれば特段限定されるものではないが、食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料、飼料等が挙げられる。また、油性成分が含まれる組成物等のそのものも含まれ、製品の製造過程において油性成分を含んでいる状態の物質も含む。
これらに含有される油性成分は、食用油脂、不飽和脂肪酸、カロテノイド、リン脂質及び油溶性ビタミンなどである。

本発明の油性成分含有物質の抗酸化処理は、食品であれば、原料に水蒸気プラズマを照射することでも良く、加工品とした後に水蒸気プラズマを照射することでも良い。例えば食品である植物油を例にあげると、その原料である菜種やアマニを生の状態で水蒸気プラズマ照射を行い、その後搾油しても良く、先に搾油してその後水蒸気プラズマを照射しても良い。また、先にローストした原料を用いることもできる。動物油の場合には、牛や豚などの肉片に直接水蒸気プラズマを照射し油を溶解して油を調製することもできるし、煮取り法などにより調製された油について水蒸気プラズマを照射することもできる。
サプリメントや医薬、医薬部外品、化粧料であれば、油性成分を含有する組成物のみ先に水蒸気プラズマを照射した後に目的物を調製することもでき、目的物を調製した後に水蒸気プラズマを照射することもできる。

食用油脂としては、例えば、植物油（小麦胚芽油、しその実油、月見草油、アボガド油、アーモンド油、アマニ油、エゴマ油、キョウニン油、クルミ油、精製オリーブ油、ゴマ油、精製ツバキ油、茶実油、はと麦油、ホホバ油、ボラージシード油、ユズ種子油、ユチャ油、ローズヒップ油、馬油、ヤツメウナギ油、スッポン油、カカオ脂、コメヌカ油、玄米胚芽油、大豆油、綿実油、菜種油、パーム油、パーム核油、やし油、とうもろこし油、落花生油、ベニバナ油、ひまし油、きり油、等）、動物油（例、牛脂、豚脂、鶏脂、乳脂、卵黄油など）、魚油（例、イワシ油、さば油、肝油、鯨油など）、またはこれらの加工油（例えば、分別油、水素添加油、エステル交換油等）等が挙げられる。

不飽和脂肪酸としては、分子中に１つ以上の不飽和結合を有するものが挙げられ、炭素数は特に限定するのもではなく、例えば、リノレン酸、リノール酸、ドコサヘキサエン酸（以下、ＤＨＡと略す）、エイコペンタエン酸（以下、ＥＰＡと略す）、アラキドン酸およびこれらの誘導体、異性体等が挙げられる。

カロテノイドとしては、例えば、α−、β−、γ−等のカロテン、カプサキサンチン、アスタキサンチン、ルテイン、ゼアキサンチン、リコピン、クロシン、アナトーの成分およびこれらの成分を含む藻類、微生物、植物、動物等の抽出物等が挙げられる。

リン脂質としては、例えば、大豆レシチン、卵黄レシチン、ホスファチジルコリン、スフィンゴシン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルクリセロール、酵素処理レシチン、分画レシチン等が挙げられる。

油溶性ビタミンとしては、ビタミンＡ、例えば、ビタミンＡアセテート、ビタミンＡパルミテート等の脂肪酸エステルやビタミンＡ油等が挙げられる。

本発明において、抗酸化がされたとの効果は、例えばＡＶ（酸価）値やＰＯＶ（過酸化物価）値を測定することにより判断できる。具体的には、食品であればＡＶ値２以上、ＰＯＶ値２０以上となると酸化が進みかけていると判断することができる。また、油成分が酸化すると、「戻り臭」や「変敗臭」と呼ばれる臭いが発生するため、臭いを確認することでも抗酸化の効果を判断することは可能である。

上記の水蒸気プラズマの照射を行うためには、例えば以下のような水蒸気プラズマ処理装置を用いることができる。以下図１〜３に基づき説明する。

図１に示す水蒸気プラズマ処理装置１は、水蒸気プラズマ生成装置１０と、処理室２０と、インバータ３０と、蒸気ボイラ４０と、冷却水タンク５０とを備えている。

水蒸気プラズマ生成装置１０は、被処理体に照射する水蒸気プラズマを生成する装置である。水蒸気プラズマ生成装置１０は、被加熱体１１と、被加熱体１１を電磁誘導加熱するためのコイル１２と、被加熱体１１を覆って保温する断熱材１３と、被加熱体１１に蒸気ボイラ４０で生成した水蒸気を流入するための水蒸気流入部７１と、被加熱体１１から生成した水蒸気プラズマを流出するための水蒸気プラズマ流出部７２と、水蒸気プラズマを処理室２０へと噴射するための噴射ノズル７３とを備えている。なお、水蒸気プラズマ生成装置１０は、図示しないプラスチック製の絶縁カバーで保護されている。

被加熱体１１は、インバータ３０からの高周波電流が供給されたコイル１２により電磁誘導加熱される。被加熱体１１は、導電性を有する複数の被加熱円盤部材１１ａにより構成される。被加熱円盤部材１１ａには、導電性材料が用いられ、例えば鉄、ステンレス鋼、ニッケル、チタン等の金属やカーボンセラミック等の導電性セラミック材料等が用いられる。複数の被加熱円盤部材１１ａは、図１に示すように、蒸気ボイラ４０から水蒸気を流入させる側から水蒸気プラズマを流出させる側に向かって、一連に連設される。

被加熱円盤部材１１ａには、図２及び図３に示すように、複数の貫通孔１１１ａが形成され、被加熱円盤部材１１ａの表面、裏面にはそれぞれ複数の溝１１２ａが形成されている。図２は蒸気ボイラ４０から水蒸気を流入させる側の一番端に位置する被加熱円盤部材１１ａを示し、図３は水蒸気プラズマを流出させる側の一番端に位置する被加熱円盤部材１１ａを示す。

被加熱円盤部材１１ａに形成される貫通孔１１１ａは、蒸気ボイラ４０から水蒸気を流入させる側から水蒸気プラズマを流出させる側に向かうにつれて、その数が徐々に減るように形成されている。また、被加熱円盤部材１１ａの水１１２ａは不規則に形成されているので、複数の被加熱円盤部材１１ａには空間１１３ａが形成される。

被加熱体１１に流入した水蒸気は、電磁誘導加熱された被加熱体１１により温度が上昇し、流出側に向かって徐々に数が減っていく貫通孔１１１ａ、および空間１１３ａ内のみを通過し、流出側に向かって通過域が徐々に制限される。このため、水蒸気は、被加熱円盤部材１１ａにぶつかりながら徐々に膨張するとともに貫通孔１１１ａを通り抜け出る力が徐々に増していき、その結果、電離した状態となり、水蒸気プラズマとして流出される。

インバータ３０は、コイル１２を介して被加熱体１１に高周波誘導加熱を施す装置である。インバータ３０は、高周波インバータが用いられ、高周波の出力は３０〜５００ｋＷ程度であり、周波数は１０〜２０ｋＨｚである。

蒸気ボイラ４０は、導管６０により水蒸気流入部７１を介して水蒸気プラズマ生成装置１０に接続されている。なお、導管６０には、蒸気ボイラ４０により発生させた水蒸気の開閉弁６１と逆止弁６２が設けられている。

冷却水タンク５０は、冷却水をコイル１２の一端に流入させるとともにインバータ３０内部を除熱するための流入ホース５１と、冷却水をコイル１２の他端から流出させるための流出ホース５２とを有する。

処理室２０は、円筒状の本体２１と、本体の上方に配置された被処理物投入口２２と、被処理物投入調整部２３と、本体２１の側壁に形成された水蒸気プラズマ照射開口部２４と、本体２１を指示する設置台２５とを備えている。水蒸気プラズマ照射開口部２４には、水蒸気プラズマ導入管７４が接続されている。

水蒸気プラズマ生成装置１０の噴射ノズル７３から噴射された水蒸気プラズマを、水蒸気プラズマ導入管７４を介して、水蒸気プラズマ照射開口部２４から噴射させた状態で、被処理物を被処理物投入口２２から投入すると、被処理物に水蒸気プラズマが照射される。

処理室２０は、油性成分含有物質の種類に応じて適宜設計変更することが可能である。図１は処理室の上方から投入し、重力により落下する途中で瞬時に水蒸気プラズマが照射される構造になっているが、処理室を水平方向に長く設計し、ベルトコンベアなどを用いることで比較的長い時間プラズマを照射することができる設計とすることも可能である。また、動物油などの場合には、処理室中のプラズマ投入口部分に肉片を保持するための網などを用い、下方部分に溶解した油の受け皿を設置するなど、適宜その設計を変更することが可能である。

以下に、実施例を挙げて本発明について更に詳細に説明を加えるが、本発明がかかる実施例にのみに限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
図１に示す水蒸気プラズマ処理装置を用いて、高周波の出力を３０ｋＷ、周波数を２０ｋＨｚ、プラズマの温度を３００℃に設定し、生の菜種３０ｋｇを被処理物投入口２２から投入し、水蒸気プラズマ照射開口部２４からのプラズマが照射される位置で５秒間保持し、抗酸化処理を行った。
次に抗酸化処理を行った菜種を搾油し、菜種油約２０Ｌを得た。その後、得られた菜種油を透明のポリプロピレン容器に封入し、そのまま３６ヶ月間常温で冷暗所に保管した。

＜試験例１＞
（１）容器を目視にて色の変化を確認したところ、色の変化はなかった。
（２）容器の蓋を開け、油の臭いを確認したところ、戻り臭や変敗臭はなかった。
（３）油の酸化の程度を測定するために、ＡＶ（酸価）テスト及びＰＯＶ（過酸化物価）テストを行った。ＡＶテストは、ＡＶ−ＣＨＥＣＨ紙（東洋濾紙株式会社製）を用いて測定し、ＰＯＶテストは、ＰＯＶ試験紙（柴田科学株式会社製）を用いて測定した。ＡＶテストの結果、０．５〜１．０の間のＡＶ値を示した。また、ＰＯＶテストの結果、０〜１０の間のＰＯＶ値を示した。なお、ＡＶ値による測定では、２以下の値であれば油の酸化は殆どみられないと判断できる。また、ＰＯＶ値による測定では、２０以下の値であれば油の酸化は殆どみられないと判断できる。
これらの結果から、本発明の抗酸化処理を施した菜種油は、３６月経過しても酸化していないことがわかる。

＜実施例２＞
図１に示す水蒸気プラズマ処理装置の処理室２０中に鉄製の網を設置することで、水蒸気プラズマ照射開口部２４に鶏肉、牛肉、豚肉を保持し、３００℃の水蒸気プラズマを照射して鶏肉、牛肉、豚肉を溶解させて油を調製した。水蒸気プラズマが照射された肉片は瞬時に溶解し油となって落下し、図示されていない受容器に生成した油が溜まる。このように生成した鶏油を試料１、牛油を試料３、豚油を試料５とした。

＜比較例１＞
通常の動物性油の調製に用いられる煮取り法により鶏肉、牛肉、豚肉から油を調製した。このように生成した鶏油を試料２、牛油を試料４、豚油を試料６とした。

＜試験例２＞
上記実施例２で得られた油と、比較例１で得られた油のそれぞれについて、４０℃暗所保管でのＡＶ値及びＰＯＶ値の経時変化の測定を実施した。
上記試料１〜６を１００ｇバイアル瓶に各２０ｇづつ、６本に小分けして密閉し、４０℃暗所で保存した。保存を始めた開始時を０週とし、１〜４週のＡＶ値及びＰＯＶ値を測定した。結果を表１及び２に示す。

水蒸気プラズマを照射し調製した油は、通常の方法により調製した油よりも酸化していないことがわかる。

＜試験例３＞
実施例１で得られた菜種油（３６ヶ月保管後）を用いて、天ぷらを揚げた。揚げた天ぷらを透明なポリプロピレン製食品用封入袋に入れ、袋内に空気が入った状態で密閉保管した。保管は４０℃にて直射日光があたる明所にて保管した。
２３日経過したところで、目視にて色の変化を確認したところ、色の変化はなく、カビなども全く見られなかった。また、袋を開封し、天ぷらの臭いを確認したところ、戻り臭や変敗臭はなかった。

本発明の抗酸化処理方法により、新たな簡便な抗酸化処理方法が提供される。本発明は、酸化し易い油成分に対し適用できるため、そのような油成分を含む食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料及び飼料など、様々な産業分野に適用が可能である。また、酸化の進行が原因で消費の期限が短く設定してある製品については、消費の期限が著しく伸びることとなり、産業上の有用性は極めて大きい。

１水蒸気プラズマ処理装置
１０水蒸気生成装置
１１被加熱体
１１ａ被加熱円盤部材
１２コイル
１３断熱材
２０処理室
２１処理室本体
２２被処理物投入口
２３被処理物投入量調整部
２４水蒸気プラズマ照射開口部
２５設置台
３０インバータ
３１導電線
４０蒸気ボイラ
５０冷却水タンク
５１流入ホース
５２流出ホース
６０導管
６１開閉弁
６２逆止弁
７１水蒸気流入部
７２水蒸気プラズマ排出部
７３噴射ノズル
７４水蒸気プラズマ導入管
１１１ａ貫通孔
１１２ａ溝
１１３ａ空間

Claims

水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射する工程を含む、油性成分の抗酸化処理方法。
前記水蒸気プラズマが、３０ｋＷ以上の出力で供給された高周波誘導加熱により発生したものであることを特徴とする、請求項１に記載の抗酸化処理方法。
前記水蒸気プラズマが、２５０℃〜８５０℃の低温プラズマであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の抗酸化処理方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、食品の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、サプリメントの製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、医薬の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、医薬部外品の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、化粧料の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法により油性成分含有物質を抗酸化処理する工程を含む、飼料の製造方法。