JP2016059379A - トランス脂肪酸及びアクリルアミドの消去方法及び消去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な添加剤を加えることなく、食用油又はショートニングからトランス脂肪酸を除去するとともに、食用油又はショートニングを用いた揚げ物にアクリルアミドを生じさせることなく調理可能な方法及び装置の提供。
【解決手段】揚げ物を調理する食用油又はショートニング３を収納する容器２内に、海泥を粒状化した物質を少なくとも２種類混合した焼成体からなる共振波発生体４を浸漬させる、トランス脂肪酸及びアクリルアミドの消去方法および装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、食用油又はショートニング中からトランス脂肪酸を消去し、更に食用油中で揚げ物を調理する際のメイラード反応の過程で生成されるアクリルアミドを消去するためのトランス脂肪酸及びアクリルアミドの消去方法及び消去装置に関する。

近年、食用油脂又は植物油を原料として固形状に加工したショートニングの精製工程又は加工中でトランス脂肪酸が生成され、このトランス脂肪酸が冠状動脈疾患の危険を増し、アレルギーを増悪させると言われて社会問題となっている。

トランス脂肪酸を植物油等の有機溶媒中から除去する方法としは、有機溶媒中にシクロデキストリンを添加する方法が公開され（国際公開WO2011/027885号）また、食用油脂の製造工程において、脱臭処理直前の油脂に対し、遊離脂肪酸の不溶化材と多孔性吸着剤との複合剤を添加し、更に水蒸気蒸留によって脱臭処理することが開示されている（特開2014-12号）。

また、近年加工食品を高温で調理する際に「メイラード反応」と呼ぶ化学反応により生成されるアクリルアミドなる物質が人体に対して発がん性を有しており、特にこの物質が油で揚げるポテトチップス、フライドポテト、フレンチフライ等に多量に含まれていることが厚生労働省、農林水産省の資料として発表されている。アクリルアミドに関しては、接着剤からアクリルアミドを除く方法（特開2000-191996号）あるいは、古紙上の墨中に含まれるアクリルアミドを除去する方法が開示され（特開2002-115191号）、食品中、特に揚げ物からアクリルアミドを除去する方法は見当たらず、厚生労働省の資料には炭水化物の多い食品を焼いたり、揚げたりする場合には、長時間、高温で調理しないよう勧めているのみで具体的な方策は提示されていない。

国際公開WO2011/027885号 特開2014-12号 特開2000-191996号 特開2002-115191号 厚生労働省資料（加工食品中アクリルアミドに関するＱ＆Ａ）http://www.mhlw.go.jp→topics/2002/11tp1101-1.html

上述したように、従来の技術において、トランス脂肪酸を除去しようとすると、特別な添加剤を食用油脂に添加しなければならず、食用油が高価なものとなってしまうし、アクリルアミドを生成することなくポテトチップス、フレンチフライ等を作る具体的方策が存在しなかった。また、ショートニングの製造工程中の水素添加により生じるトランス脂肪酸の消去についても、具体的方策が存在しなかった。

かかる点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、特別な添加剤を加えることなく食用油又はショートニングからトランス脂肪酸を除去するとともに、ポテトチップス、フライドポテト、フレンチフライ等の食用油又はショートニングを用いた揚げ物にアクリルアミドを生じさせることなく調理可能なトランス脂肪酸及びアクリルアミドの消去方法及び消去装置を提供することにある。

そこで、本発明のトランス脂肪酸及びアクリルアミドの消去方法は、食用油又はショートニング中に共振波を生じさせる共振波発生体を浸漬させ、その食用油又はショートニング中で揚げ物を調理するようにした。

本発明のトランス脂肪酸及びアクリルアミドの消去装置は、貝化石を粒状化した物質を固有振動の異なる少なくとも２種類組合せて共振波を発生させる共振波発生体と、この共振波発生体を浸漬させる食用油又はショートニングを保持する容器からなる。

前記共振波発生体は、バインダーにより適宜の大きさに生成されることが好ましい。

また、前記共振波発生体は、開口を有するケーシング内に収納されていることが好ましい。

また、前記共振波発生体は、食用油を保持する容器内壁に形成された被覆材であることが好ましい。

本発明によれば、食用油に含まれるトランス脂肪酸の持つトランス型の二重結合を前記共振波によってシス型の二重結合に戻し、人間の身体に無害なシス型の不飽和脂肪酸に変化させてトランス型脂肪酸を前記食用油中から効果的に消去することができ、同時に共振波の処理によって、食用油中に特別な添加剤を加えることなく食用油又はショートニング中でポテトチップス、フライドポテト、フレンチフライ等の揚げ物の調理をしても揚げ物にアクリルアミドを生じさせることなく調理が可能となる。

食品メーカーでは、現在アクリルアミドの含有量を減らすために
(1)じゃがいも貯蔵時の還元糖の発生しにくい貯蔵管理、
(2)貯蔵中に増加した還元糖を提言する処置の実施、
(3)じゃがいもをフライにする前に湯通ししてアスパラギン・還元糖を低減させる、
(4)還元糖の少ない原料じゃがいもの導入、
(5)フライする時間の短縮及びフライ温度の低下、
(6)フライ調理直後に風を当てて揚げ物の冷却、
(7)アクリルアミド生成を防止する添加物の使用、
(8)アスパラギン・還元糖の少ない原料じゃがいもへの品種転換、
等の手段を講じているが、共振波処理によれば、これら手段に対する負担が減り、大幅なコスト削減が可能となる。

炭素二重結合のシス型構造図である。 炭素二重結合のトランス型構造図である。 アクリルアミドの構造図である。 トランス型脂肪酸及びアクリルアミドの消去装置の概略構成図である。 共振発生体の斜視図である。 容器内での共振波進行方向を示す図である。 焼成体の処理工程図である。 炭素二重結合のシス型構造図である。 炭素二重結合の添加水素の配置図である。 炭素二重結合の添加水素を備えた反転トランス型構造図である。 炭素二重結合のトランス型からシス型に転換する状態図である。 炭素二重結合のシス型構造図である。 炭素二重結合のトランス型構造図である。 炭素二重結合のシス型とトランス型との中間構造図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

動植物の油脂は、グリコロール１分子に３分子の脂肪酸が結合したリアシルグリセロールを主成分とする脂質であり、この脂肪酸の長さや立体構造によって油脂の物理化学特性が変化する。この脂肪酸には、一つ以上の不飽和結合（二重結合）を有するものがあり、炭素同士の不飽和結合の同じ側に二つの水素があるものをシス型（図１）と呼び、二つの水素が反対側にあるものをトランス型（図２）と呼んでいる。このトランス型はシス型よりも安定であり、分解せずに体内に残り、糖尿病などの病の原因の一つと考えられる。

揚げ物をする食用油脂は様々な植物油や動物油を原材料として製造されているが、油脂精製工程の一つの脱臭工程で水蒸気による加熱処理で微量生ずるばかりでなく、油脂を構成する脂肪酸の不飽和結合部分に水素を付加させて硬化油（ショートニング）を製造する際にも生じる。

また、食用油又はショートニング中で揚げ物をした場合にメイラード反応によりポテトチップス、フライドポテト、フレンチフライ、あられ等の揚げ物が褐色に変化し有害な二重結合を有するアクリルアミドが生じる（図３）。

前述の食用油又はショートニング中のトランス型脂肪酸と、揚げ物からアクリルアミドを同時に消去できる方法、装置を図４乃至図６に示している。図４において、食品１の揚げ物を調理するために食用油又はショートニングを保持するフライヤー又は鍋等の容器２内には食用油又はショートニング３が収納され、前記容器２の底には少なくとも２種類以上の物質の固有振動数を組み合わせて共振波を発生する共振波発生体４が浸漬され、容器２内には、その中の食用油又はショートニング３を加熱するための電気ヒータ５、５が配設されている。この電気ヒータ５の代わりに容器２の底を外部加熱するための他の加熱手段を（図示なし）設けてもよい。

前記共振波発生体４は、図５に示すようにステンレスの角形のケーシング６内に数種類の（少なくとも２種類以上）の貝化石を混合し、８００℃程度で焼成して作った共振波発生焼成体７を収納したものであり、この焼成体７からは４〜２４ミクロン（波長）の遠赤外線が共振波８として食用油３中に放射されている。また、前記ケーシング６の上面の左右には、開口９、９が形成され、これら開口９を通して容器２内の食用油又はショートニングが内部の焼成体７に接触しつつ出入する。

なお、貝化石は貝化石鉱床から採集したものであり、カルシュウム（石灰）が主成分で、天然の腐植酸、リン酸、加里、マグネシウム、ケイ酸、鉄、マンガン、ホウ素、モリブデン等のミネラルがバランスよく含まれているが塩分は含まない。

なお、ケーシング６の形状や構造は、必要に応じて適宜変更可能であり、角形（立方体状）や角筒状でもよく、ケーシングの全体又は一部を網状に形成してもよく、ケーシング６内に収められる焼成体７の形状や個数も必要に応じて適宜変更可能である。

なお、前記共振波発生体４の代わりに、前記容器２の内壁を共振波を発生させる物質を含んだ被覆材でコーティングしもよい。すなわち、フッ素樹脂に粉状又は粒状にした共振波発生焼成体を混ぜたものをコーティングしてもよく、内壁表面にバインダーを介して被覆材を付着させてもよい。

次に、焼成体の製造方法について説明する。

図７において、鉱床中の貝化石１０を収集具１２で採集する（７（ａ））。この貝化石は主として古代の貝殻からなり、その種類は数種類存在する。これらの貝化石１０は天日で乾燥され（７（ｂ））。次いで、台１３上でハンマー１４により破砕され、粒子径が整えられる（７（ｃ））。この粒子径は、０．１ｍｍ以下とするのが好ましく、次いで、ボール１５内に２種類以上の粒（粉）状体１６とバインダー１７（粘度）を入れ、混合し（７（ｄ））、その後成形器１８で成形して（７（ｅ））、加熱器１９により約８００℃で焼成して焼成体７とする。

前記焼成体７と食用油又はショートニングを接触させると、精製時の脱臭工程、硬化油製造時での水素添加物工程で生じるトランス脂肪酸が殆どシス型脂肪酸に変化する。この現象は、常温でも起きるし、特に６０℃以上で起き易く、１６０℃以上の温度に加熱中でも起こるし、揚げ物の調理時に油の切れが良くなり、調理品内への食用油又はショートニングの残留が少なくなり、カラッと揚げることができるし、食用油又はショートニングの酸価も小さくなり酸価が２以内で安定化する。この結果、フライヤー本体及び換気扇及びフライヤー周りの掃除がし易くなったためきれいになり、油特有の臭いもなくなり、厨房の環境改善も進むことが期待できる。

また、共振波を食用油又はショートニングに与えつつ、１６０℃以上の温度でポテトチップス、ポテトフライ、フレンチフライ、あられ等のでんぷん等の多い食品を挙げても、メイラード反応によるアクリルアミドの発生は殆どなくなる。

Ａ.実験結果
本件出願人による実験結果と一般に知られている食用油中のトランス脂肪酸の含有量と揚げ物中のアクリルアミドの含有量との比較のために両者の具体的数値を以下に挙げる。

１．食用油中のトランス脂肪酸の一般的含有量
（ａ）食品安全委員会の報告
平成１８年度においては、食用調理油については、２２品目について検査したところ、含有量は１００ｇ当たり平均で１．４０ｇ（１．４％）、最大で２．７８ｇ（２．７８％）との報告がある。
（ｂ）食品総合研究所の報告
（http://www.naro.affrc.go.jp/org/nfri→yakudachi/transwg/kagaku.html)
食総研で十数種類の市販の植物性油脂を調べたところ、０．１〜１．２％のトランス脂肪酸が含まれていたとの報告がある。

２. 揚げ物内のアクリルアミドの含有量
（１）厚生労働省（加工食品中アクリルアミドに関するＱ＆Ａ）
ポテトチップス 0.467mg/kg〜3.5440mg/kg
フレンチフライ 0.512mg/kg〜0.784mg/kg
ビスケット、クラッカー 0.053mg/kg〜0.302mg/kg
海外５ヶ国について
ポテトチップス 0.17mg/kg〜2.287mg/kg
（２）農林水産省資料
ポテトチップス 0.17 mg/kg〜2.287mg/kg

３．本件出願人による実験例
（１）トランス脂肪酸（検査方法ＧＣＭＳ法）
・共振波処理前（常温）
測定油 測定値
昭和キャノーラ油 1.0〜1.5ｇ/100g
日清オイリオリノールキャノーラ油 1.1g/100g
・共振波処理後（共振波処理を常温で行った場合及び共振処理をしながら６０〜１６０℃に加熱した場合（３０分間）
測定油 測定値
昭和キャノーラ油 0.05g/100g未満（検出されず）
日清オイリオリノールキャノーラ油 0.05g/100g未満（検出されず）
実験はトランス脂肪酸のうち、ヘキサデセン酸メチル、オリタデセン酸メチル、エライデン酸メチル、バクセン酸メチル、エイコセン酸メチル、ドコセン酸メチルについて行われ、４回の実験においてもこれらのトランス脂肪酸は検出されなかった。

（２）アクリルアミド（検査方法Ｌｃ／Ｍｓ／Ｍｓ法）
共振波処理をしながら１４０℃でポテトチップスを揚げた場合のポテトチップスに含まれていたアクリルアミドの重量は0.0786mg/kgであった。なお、本検査方法の定量限界は0.01mg/kgである。

Ｂ．実験分析
共振波処理された食用油において、精製工程の水素添加時に生じるトランス脂肪酸は殆どゼロとなるばかりでなく、アクリルアミドについても、厚生労働省および農林水産省発表のポテトチップス内の含有量の最小値よりも著しく低い値となり、例えば一般家庭では、耐熱ガラス容器を使用して褐変をコントロールしながら、ポテトチップス等を揚げれば、アクリルアミドをゼロとすることができ、大量生産する企業の場合には、油の管理やフライヤーの維持管理及び製造環境が整っているため、アクリルアミドの量を定量限界0.01ppm未満も達成可能と考えられる。

次に食用油の製造時に発生したトランス脂肪酸がシス脂肪酸に転換し、食用油内での揚げ物の調理中にアクリルアミドの発生が防止される理論的根拠（仮説）について説明する。

Ｃ．理論的根拠
１．シス型脂肪酸がトランス脂肪酸に転換する理由
食用油の精製工程において、水素が添加されるが、この添加水素ｈ，ｈは図８のシス型の解放位置ＯＰ，ＯＰ位置に入り込む。前記添加水素ｈ，ｈは同極であるので互いに反発し合い、二重結合部分が反転する（図１０）。尚、天然の不飽和脂肪酸の殆どは、図８のシス型であり、水素原子Ｈが炭素の結合Ｗを挟んでそれぞれ同方向についている。シス構造の油は二重結合の部分を中心に折れ曲がり、自由に位置を変えることができ、反転（１８０℃回転）も可能な結合である。これに対してトランス構造は真直に伸びており、シス構造より安定している。したがって、トランス構造に転換した脂肪酸は何らかのエネルギーを加えない限りシス型には戻らない。

２．共振波によるトランス型脂肪酸のシス型脂肪酸への転換理由
前記添加水素ｈ，ｈは水素結合の外部水素であり、この２つの水素ｈは弱い結合であり、共振作用による強い振動が加わると直ちに外れ飛んでしまい、トランス型という励起状態にある二重結合が反転して元の基底状態に戻る（図１１）。

３．二重結合の一般的意義
一般的に二重結合は、それぞれの原子に属する電子のうち２個ずつが、結合に関与しているが、そのうちの１個ずつの電子が結合軸ａ（図１２〜図１４）で相互作用するσ結合を作り、π電子と呼ばれる残りの１個ずつの電子は結合軸上に存在せず、直交軸上に存在してπ結合を作る。π結合は結合軸ａの上ではなく、直交軸ｂ（図１２）上に存在しているπ電子の相互作用によるものであり、π電子は電子軌道ｅに沿って移動する。シス型構造（図１２）からトランス型構造（図１３）に変換するときは、それぞれのπ電子の軸方向は、回転角θ＝０°からθ＝１８０°に変化する。θ＝０°のときには、それぞれのπ電子は最も近づくので、最も大きく相互作用し、軸方向が逆方向のθ＝１８０°の場合も大きく相互作用する。回転角θ＝９０°の場合（図１４）は、π電子は全く相互作用せず、π結合による安定化は生じない。

こうして見るに、食用油の製造時の水素添加により添加水素ｈの反発力はσ結合とπ結合との結合エネルギーより大きいため、結合軸が１８０°回転し、シス型構造からトランス型構造への転換が生じる。共振波の下では、特にトランス構造の直線的な脂肪酸は共振波の進行方向と平行になり、共振波は共振波と直行するπ電子軌道に影響を与え、結合軸を反転させて最も安定した基底状態（θ＝０°）のシス型構造に戻るものと推定される。

４．共振波の下で揚げ物にアクリルアミドが生じない理由
アクリルアミドは、Ｃ₃Ｈ₅ＮＯと表記され、その分子構造は図３に示す如くである。その分子構造のうち、炭素の二重結合部分Ｘの詳細は不明であるが、身体に有害であることからすれば、トランス型構造と考えられ、共振波の下では、トランス型構造が、上述の理由でシス型構造に変換するので、揚げ物からは、アクリルアミドは消去されるものと推定される。

１…揚げ物
２…容器
３…食用油
４…共振波発生体
６…ケーシング
７…焼成体
８…共振波
９…開口
１０…貝化石
ｈ…添加水素
ｅ…π電子軌道

Claims (5)

1. 食用油又はショートニング中に共振波を生じさせる共振波発生体を浸漬させ、その食用油中で揚げ物を調理するようにしたトランス脂肪酸及びアクリルアミドの消去方法。
2. 海泥を粒状化した物質を少なくとも２種類混合した焼成体からなる共振波発生体と、この共振波発生体を浸漬させる食用油及びショートニングを保持する容器とからなるトランス脂肪酸及びアクリルアミドの消去装置。
3. 前記共振波発生体は、バインダーにより適宜の大きさに焼成されている請求項２記載の消去装置。
4. 前記共振波発生体は、開口を有するケーシング内に収納されている請求項２又は３記載の消去装置。
5. 前記共振波発生体は前記容器内壁にコーティングされた被覆材である請求項２記載の消去装置。

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