JP6826802B2 - 青果物の可食部の機能性色素成分の測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
ここで、「機能性」とは、生体の生理機能を調整する働き(体調調整機能)のことである。
機能性色素成分である、骨量の減少抑制機能を有するβ−クリプトキサンチンを多く含むうんしゅうみかんにおいて、「三ヶ日みかん」(登録商標)が機能性表示食品として消費者庁に受理され(例えば、非特許文献2参照)、2015年11月初旬から機能性表示食品のみかんとして流通している。「三ヶ日みかん」(登録商標)では、みかんを詰める段ボール箱に「骨の健康に役立つ β−クリプトキサンチンが含まれています」と表示している。
よって、「三ヶ日みかん」(登録商標)では、β−クリプトキサンチンは糖度と相関があることに着目し、近赤外光により非破壊的に測定する検出器(いわゆる「光センサ」)で、各個体毎に糖度を測定している(例えば、特許文献1及び2、並びに非特許文献3参照)。それにより、糖度が一定基準より低いうんしゅうみかんを規格外品として除外することにより、機能性表示の対象となるβ−クリプトキサンチンの含有量を担保している(例えば、非特許文献2参照)。
よって、うんしゅうみかんにおけるβ−クリプトキサンチンの含有量をより精度良く推定できる方法が求められている。
各個体毎に光センサでβ−クリプトキサンチンを直接推定する場合、β−クリプトキサンチンを数多く(例えば、最低でも100個程度)分析し、検量線を作成しておく必要がある。また、一般的に、光センサでは、シーズン毎に検量線を作成する必要がある。
なお、各個体毎に光センサで糖度を測定する場合も同様に検量線を作成する必要がある。しかし、糖度の分析は搾汁から測定まで30秒程度で実測できるため、実運用できている。
しかしながら、この方法においても人体に有害な有機溶媒を使用することから、ドラフト内で抽出を行う必要があるので、抽出作業が煩雑である。
青果物の可食部を粉砕又はすり潰して非定形状の測定対象物を作成する工程と、
前記測定対象物に、光源から白色又は複数の波長を有する光を照射して、透過スペクトルを測定する工程と、
前記透過スペクトルの透過光強度と予め測定しておいたリファレンス光の強度を用いて吸光度を算出することにより、所要波長範囲の吸収スペクトルを算出する工程と、
前記吸収スペクトル、又は前記吸収スペクトルを信号処理したスペクトルを用いて所定波長の吸光度を求め、予め作成しておいた、前記所定波長の吸光度と前記可食部の機能性色素成分の換算式から、前記機能性色素成分の成分量を推定する工程と、
を含み、
前記測定対象物は、
前記可食部を粉砕又はすり潰したままの懸濁状態であり、
前記所定波長の吸光度は、
前記測定対象物が懸濁状態のものであるとともに光路長が長いために透過光量が不足して信頼性の高い前記吸光度が得られないデータを除外した波長範囲のものである(請求項1)。
青果物の可食部を粉砕又はすり潰して非定形状の測定対象物を作成する工程と、
前記測定対象物に、光源から白色若しくは複数の波長を有する光を照射して、又は単一波長の複数の光源を切り替えて前記光源から光を照射して、所定波長の透過光強度を測定する工程と、
前記透過光強度と予め測定しておいたリファレンス光の強度を用いて所定波長の吸光度を算出する工程と、
前記所定波長の吸光度、又は前記所定波長の吸光度を信号処理したものを用いて、予め作成しておいた、前記所定波長の吸光度と前記可食部の機能性色素成分の換算式から、前記機能性色素成分の成分量を推定する工程と、
を含み、
前記測定対象物は、
前記可食部を粉砕又はすり潰したままの懸濁状態であり、
前記所定波長の吸光度は、
前記測定対象物が懸濁状態のものであるとともに光路長が長いために透過光量が不足して信頼性の高い前記吸光度が得られないデータを除外した波長範囲のものである(請求項2)。
青果物の可食部を粉砕又はすり潰したままの懸濁状態である非定形状の測定対象物に対し、白色又は複数の波長を有する光を照射する光源と、
前記測定対象物を透過した透過光から透過スペクトルを測定する検出器と、
前記透過スペクトルの透過光強度と予め測定して記憶装置に保存しておいたリファレンス光の強度を用いて吸光度を算出することにより、所要波長範囲の吸収スペクトルを算出し、前記吸収スペクトル、又は前記吸収スペクトルを信号処理したスペクトルを用いて所定波長の吸光度を求め、予め作成して前記記憶装置に保存しておいた、前記所定波長の吸光度と前記可食部の機能性色素成分の換算式を演算する演算装置と、
前記演算装置による前記換算式の演算結果を、前記機能性色素成分の成分量の推定値として表示する表示部と、
を備え、
前記所定波長の吸光度は、
前記測定対象物が懸濁状態のものであるとともに光路長が長いために透過光量が不足して信頼性の高い前記吸光度が得られないデータを除外した波長範囲のものである(請求項6)。
青果物の可食部を粉砕又はすり潰したままの懸濁状態である非定形状の測定対象物に対し、白色若しくは複数の波長を有する光を照射する光源、又は、切り替え可能な、波長の異なる単一波長の光を照射する複数の光源と、
前記測定対象物を透過した所定波長の透過光の強度を測定する検出器と、
前記強度と予め測定して記憶装置に保存しておいたリファレンス光の強度を用いて所定波長の吸光度を算出し、前記所定波長の吸光度、又は前記所定波長の吸光度を信号処理したものを用いて、予め作成して前記記憶装置に保存しておいた、前記所定波長の吸光度と前記可食部の機能性色素成分の換算式を演算する演算装置と、
前記演算装置による前記換算式の演算結果を、前記機能性色素成分の成分量の推定値として表示する表示部と、
を備え、
前記所定波長の吸光度は、
前記測定対象物が懸濁状態のものであるとともに光路長が長いために透過光量が不足して信頼性の高い前記吸光度が得られないデータを除外した波長範囲のものである(請求項7)。
これらの機能性色素成分は、様々な青果物に含まれており、例えば、β−クリプトキサンチンはみかん、リコペンはトマトに含まれている。
ここで、「トマト」は、大玉トマト、中玉トマト、ミニトマト、調理用トマト、及び赤色以外のトマト等のトマト全般を指す。
また、β−クリプトキサンチンが可食部の機能性色素成分である青果物は、みかんに限定されるものではなく、みかん以外の中晩柑類等の柑橘類も含む。
以下、本発明の実施の形態に係る青果物の可食部の機能性色素成分の測定方法及び装置について説明する。
<測定対象物を作成する工程>
先ず、青果物の可食部を粉砕又はすり潰して、非定形状の測定対象物を作成する。この測定対象物は、例えば、ペースト状、ゲル状、又はゾル状である。
搾り果汁(透明液)ではなく、青果物の可食部を粉砕又はすり潰した非定形状の測定対象物を用いるのは、搾り果汁以外の果肉等に多くの機能性成分が含まれているためである。
また、ペースト状、ゲル状、又はゾル状等の測定対象物は懸濁状態であるため、搾り果汁(透明液)と比較して吸光度が高くなる(試料中で光の拡散量が増える)。
図1の概略図に示すように、測定対象物作成工程で作成した非定形状の測定対象物Mを透明の容器2に入れ、青果物の可食部の機能性色素成分測定装置1にセットする。
測定対象物Mに対し、光源3から白色又は複数の波長を有する光Lを照射して、検出器4の受光手段により透過光を受光し、検出器4の透過光を分光処理する分光器等により、図2の実線に示すような所要の波長範囲(例えば450nm〜750nm)で、透過光強度(透過光量)の波長変化である透過スペクトルを測定する。
なお、測定装置1は、図1の概略図のような容器2を測定装置1にセットする構成ではなく、図3の概略図に示すように、測定波長域の光を遮断する色の容器5内に収容した非定形状の測定対象物Mに対し、光源から光ファイバー6により光Lを照射して、光ファイバー6を通して検出器により透過光を検出するようにしてもよい。
あるいは、図4の概略図に示すように、非定形状の測定対象物Mを容器に入れずに、ピペット7等から測定対象物Mを測定装置1内に滴下するように構成してもよい。
図2の実線の透過スペクトルの透過光量(透過光強度)Itnと、図2の一点鎖線の予め測定しておいたリファレンス光の強度I0を用いて、測定装置1内の演算装置が、吸光度anを式(1)により算出し、図5に示す、吸光度の波長変化である吸収スペクトルを求める。
図5に示す吸収スペクトル、又は図5に示す吸収スペクトルを信号処理したスペクトルから、所定波長の吸光度を求め、予め作成しておいた換算式より機能性色素成分を推定する。すなわち、測定対象物には可食部の全色素成分が存在しており、その中に機能性色素成分が含まれている。そこで、所定波長の吸光度a1,a2,…anとHPLC等で分析したターゲットとなる機能性色素成分の成分量より、予め換算式を作成しておくことで、ターゲットとなる機能性色素成分を迅速に推定する。
前記換算式は、例えば式(2)のように記載することができ、係数A1〜Anは、品目・品種毎に予め決定しておく。このような換算式は、品目・品種毎に異なるため、品目・品種毎に複数の換算式が必要になる。
<測定対象物を作成する工程>
実施の形態1と同様の測定対象物を作成する工程を行う。
図1のような青果物の可食部の機能性色素成分測定装置1において、検出器4を、透過スペクトルを測定する構成ではなく、フィルター等の光透過手段及びフォトダイオード等の光検出手段により、所定波長の透過光強度を測定するように構成してもよく、このような構成の検出器により、所定波長の透過光強度を測定する。
このような構成における光源3は、実施の形態1と同様に白色又は複数の波長を有する光を照射するものでもよいが、波長の異なる、単一波長の光を照射する複数の光源を切り替えて光を照射するものであってもよい。
透過光強度を測定する工程で測定した所定波長の透過光強度Itnと、図2の一点鎖線の予め測定しておいたリファレンス光の強度I0を用いて、測定装置1内の演算装置が、所定波長の吸光度anを式(1)により算出する。
吸光度を算出する工程で求めた所定波長の吸光度、又は前記吸光度を信号処理したものから、予め作成しておいた、所定波長の吸光度と機能性色素成分の換算式から、機能性色素成分の成分量を推定する。
図2に示す透過スペクトルにおいて、波長が約500nm以下では、実線で示す測定対象物の透過スペクルは、破線で示すダーク(真っ暗な状態)レベルと同程度であり、透過光量が不足していることが分かる。
よって、図5に示す吸収スペクトルにおいて、波長が約500nm以下では信頼性の低い(精度の悪い)吸収スペクトルのデータしか得られていない。
図7の吸収スペクトルは、ヘキサンにβ−クリプトキサンチンを溶解させた、β−クリプトキサンチンの透明液のスペクトルデータであり、図5に示す吸収スペクトルは、本来であれば図7のような波形になるはずであるが、そのようになっていない。
次に、選択した700nmの波長よりも短波長側の各波長の吸光度と700nmの波長の吸光度との差と、β−クリプトキサンチンとの相関係数を求める。
図8に示す(各波長の吸光度−700nmの波長の吸光度)とβ−クリプトキサンチン分析値との相関を示すグラフから、前記相関係数は、550nm〜600nm付近で最大となり、さらに短波長側では低下している。
図7のβ−クリプトキサンチンの透明液の吸収スペクトルのデータから、β−クリプトキサンチンの吸収ピークは450nmの波長付近にあるので、本来であれば450nmの波長付近までは高い相関係数が得られるはずであるが、そのようになっていない。その理由は、測定対象物が果肉を含む懸濁物であるとともに光路長が長いためであると考えられる。
よって、前記箇所において、前記相関係数として中程度以上の相関がある相関係数が0.5以上の範囲を選択することにより、透過光量が不足して信頼性の高い吸光度が得られないデータを除外できる。
すなわち、図5の吸収スペクトル、及び図6の二次微分吸収スペクトルにおいて、図8における0.5以上の相関係数に対応する、波長が約510nm以上であれば、透過光量が不足して信頼性の高い吸光度が得られないデータを除外した、信頼性の高い吸光度が得られていると言える。
なお、図5の吸収スペクトルの吸収ピークは、図7のβ−クリプトキサンチンの透明液の吸収スペクトルの吸収ピークと波長が大きく異なるが、可視光領域での機能性色素成分の吸収はブロードであるため、510nm以上の波長領域のデータにより計測可能である。
以上の検討は機能性色素成分がβ−クリプトキサンチンである場合についてのものであるが、その他の機能性色素成分であっても、同様の方法により、透過光量が不足して信頼性の高い吸光度が得られないデータを除外できる。
青果物がみかんで、機能性色素成分がβ−クリプトキサンチンである場合について、前記機能性色素成分推定工程の実施例を説明する。
前記のとおり透過光量が不足して信頼性の高い吸光度が得られないデータを除外するために、510nm以上の波長の吸光度を用いる。
図9に示す吸収スペクトルにおいて、510nm以上の波長の吸光度として、特定の吸光度を2点使用し、それら差分値からβ−クリプトキサンチンの成分量を推定する。
2点の前記特定の吸光度は、吸光度が大きく特異的な吸収のある波長範囲から一つの波長を選択し、選択した前記波長以外の一つの波長を選択すればよい。
なお、使用するスペクトルは、吸収スペクトル、及び吸収スペクトルを信号処理したスペクトルのどちらでもよい。
吸光度が大きく特異的な吸収のある波長範囲である510nmないし600nmの波長範囲から一つの波長α1を選択し、波長α1以外の波長β1を選択する。波長α1の吸光度はa1であり、波長β1の吸光度はb1である。
ここで、特異的な吸収のある波長範囲の波長α1の吸光度a1に加え、波長α1と波長が異なる波長β1の吸光度b1を使用する理由は、測定対象物が完全に均一ではないため試料毎や測定毎に変動する吸光度a1の変動をキャンセルするためである。
ここで、A1,B1は、ターゲットとなる機能性色素成分であるβ−クリプトキサンチンの成分量の分析値と、吸光度の差分(a1−b1)との関係から予め求めておいた定数である。
図9に示す吸収スペクトルにおいて、510nm以上の波長の吸光度として、特定の吸光度を3点以上使用し、それらからβ−クリプトキサンチンの成分量を推定する。
3点以上の前記特定の吸光度は、吸光度が大きく特異的な吸収のある波長範囲から一つの波長を選択し、選択した前記波長以外の二つ以上の波長を選択すればよい。
なお、使用するスペクトルは、吸収スペクトル、及び吸収スペクトルを信号処理したスペクトルのどちらでもよい。
ここで、A1,A2,…Am,B1,B2,…,Bn,Cは、ターゲットとなる機能性色素成分であるβ−クリプトキサンチンの成分量の分析値と、吸光度a1,a2,…,am,b1,b2,…,bnとの関係から予め求めておいた定数である。
+B1・b1+B2・b2+・・・+Bn・bn+C (4)
二次微分吸収スペクトルを使用し、吸光度が大きく特異的な吸収のある波長範囲である510nmないし600nmの波長範囲から一つの波長を選択し、その波長の吸光度からβ−クリプトキサンチンの成分量を推定する。
二次微分吸収スペクトルを使用するので、二次微分処理により試料毎や測定毎に変動する吸光度の変化をキャンセルできる。
ここで、A,Bは、ターゲットとなる機能性色素成分であるβ−クリプトキサンチンの成分量の分析値と、吸光度aとの関係から予め求めておいた定数である。
青果物がトマトで、機能性色素成分がリコペンである場合について、前記機能性色素成分推定工程の実施例を説明する。
前記のとおり透過光量が不足して信頼性の高い吸光度が得られないデータを除外するために、490nm以上の波長の吸光度を用いる。
図13に示す吸収スペクトルにおいて、490nm以上の波長の吸光度として、特定の吸光度を2点使用し、それら差分値からリコペンの成分量を推定する。
2点の前記特定の吸光度は、吸光度が大きく特異的な吸収のある波長範囲から一つの波長を選択し、選択した前記波長以外の一つの波長を選択すればよい。
なお、使用するスペクトルは、吸収スペクトル、及び吸収スペクトルを信号処理したスペクトルのどちらでもよい。
吸光度が大きく特異的な吸収のある波長範囲である490nmないし650nmの波長範囲から一つの波長α1を選択し、波長αl以外の波長βlを選択する。波長αlの吸光度はa1であり、波長βlの吸光度はb1である。
ここで、特異的な吸収のある波長範囲の波長α1の吸光度a1に加え、波長α1と波長が異なる波長β1の吸光度b1を使用する理由は、測定対象物が完全に均一ではないため試料毎や測定毎に変動する吸光度a1の変動をキャンセルするためである。
ここで、A1,B1は、ターゲットとなる機能性色素成分であるリコペンの成分量の分析値と、吸光度の差分(a1−b1)との関係から予め求めておいた定数である。
図13に示す吸収スペクトルにおいて、490nm以上の波長の吸光度として、特定の吸光度を3点以上使用し、それらからリコペンの成分量を推定する。
3点以上の前記特定の吸光度は、吸光度が大きく特異的な吸収のある波長範囲から一つの波長を選択し、選択した前記波長以外の二つ以上の波長を選択すればよい。
なお、使用するスペクトルは、吸収スペクトル、及び吸収スペクトルを信号処理したスペクトルのどちらでもよい。
ここで、A1,A2,…Am,B1,B2,…,Bn,Cは、ターゲットとなる機能性色素成分であるリコペンの成分量の分析値と、吸光度a1,a2,…,am,b1,b2,…,bnとの関係から予め求めておいた定数である。
+B1・b1+B2・b2+・・・+Bn・bn+C (7)
二次微分吸収スペクトルを使用し、吸光度が大きく特異的な吸収のある波長範囲である490nmないし650nmの波長範囲から一つの波長を選択し、その波長の吸光度からリコペンの成分量を推定する。
二次微分吸収スペクトルを使用するので、二次微分処理により試料毎や測定毎に変動する吸光度の変化をキャンセルできる。
ここで、A,Bは、ターゲットとなる機能性色素成分であるリコペンの成分量の分析値と、吸光度aとの関係から予め求めておいた定数である。
このような機能性色素成分の成分量の推定に掛かる時間は、非定形状の測定対象物を作成する時間を含めてもせいぜい数分程度である。
なお、測定装置1は、その記憶装置に複数の換算式を登録可能であり、品目や品種等に対応して所要の換算式を選択できる。
2 容器
3 光源
4 検出器
5 容器
6 光ファイバー
7 ピペット
8 表示部
L 白色又は複数の波長を有する光
M 測定対象物
Claims (7)
- 青果物の可食部を粉砕又はすり潰して非定形状の測定対象物を作成する工程と、
前記測定対象物に、光源から白色又は複数の波長を有する光を照射して、透過スペクトルを測定する工程と、
前記透過スペクトルの透過光強度と予め測定しておいたリファレンス光の強度を用いて吸光度を算出することにより、所要波長範囲の吸収スペクトルを算出する工程と、
前記吸収スペクトル、又は前記吸収スペクトルを信号処理したスペクトルを用いて所定波長の吸光度を求め、予め作成しておいた、前記所定波長の吸光度と前記可食部の機能性色素成分の換算式から、前記機能性色素成分の成分量を推定する工程と、
を含み、
前記測定対象物は、
前記可食部を粉砕又はすり潰したままの懸濁状態であり、
前記所定波長の吸光度は、
前記測定対象物が懸濁状態のものであるとともに光路長が長いために透過光量が不足して信頼性の高い前記吸光度が得られないデータを除外した波長範囲のものである、
青果物の可食部の機能性色素成分の測定方法。 - 青果物の可食部を粉砕又はすり潰して非定形状の測定対象物を作成する工程と、
前記測定対象物に、光源から白色若しくは複数の波長を有する光を照射して、又は単一波長の複数の光源を切り替えて前記光源から光を照射して、所定波長の透過光強度を測定する工程と、
前記透過光強度と予め測定しておいたリファレンス光の強度を用いて所定波長の吸光度を算出する工程と、
前記所定波長の吸光度、又は前記所定波長の吸光度を信号処理したものを用いて、予め作成しておいた、前記所定波長の吸光度と前記可食部の機能性色素成分の換算式から、前記機能性色素成分の成分量を推定する工程と、
を含み、
前記測定対象物は、
前記可食部を粉砕又はすり潰したままの懸濁状態であり、
前記所定波長の吸光度は、
前記測定対象物が懸濁状態のものであるとともに光路長が長いために透過光量が不足して信頼性の高い前記吸光度が得られないデータを除外した波長範囲のものである、
青果物の可食部の機能性色素成分の測定方法。 - 青果物の可食部の機能性色素成分を近赤外分光法により定量分析を行うための検量線作成に用いる、
請求項1又は2記載の青果物の可食部の機能性色素成分の測定方法。 - 前記青果物が柑橘類であり、前記機能性色素成分がβ−クリプトキサンチンである、
請求項1〜3の何れか1項に記載の青果物の可食部の機能性色素成分の測定方法。 - 前記青果物がトマトであり、前記機能性色素成分がリコペンである、
請求項1〜3の何れか1項に記載の青果物の可食部の機能性色素成分の測定方法。 - 青果物の可食部を粉砕又はすり潰したままの懸濁状態である非定形状の測定対象物に対し、白色又は複数の波長を有する光を照射する光源と、
前記測定対象物を透過した透過光から透過スペクトルを測定する検出器と、
前記透過スペクトルの透過光強度と予め測定して記憶装置に保存しておいたリファレンス光の強度を用いて吸光度を算出することにより、所要波長範囲の吸収スペクトルを算出し、前記吸収スペクトル、又は前記吸収スペクトルを信号処理したスペクトルを用いて所定波長の吸光度を求め、予め作成して前記記憶装置に保存しておいた、前記所定波長の吸光度と前記可食部の機能性色素成分の換算式を演算する演算装置と、
前記演算装置による前記換算式の演算結果を、前記機能性色素成分の成分量の推定値として表示する表示部と、
を備え、
前記所定波長の吸光度は、
前記測定対象物が懸濁状態のものであるとともに光路長が長いために透過光量が不足して信頼性の高い前記吸光度が得られないデータを除外した波長範囲のものである、
青果物の可食部の機能性色素成分の測定装置。 - 青果物の可食部を粉砕又はすり潰したままの懸濁状態である非定形状の測定対象物に対し、白色若しくは複数の波長を有する光を照射する光源、又は、切り替え可能な、波長の異なる単一波長の光を照射する複数の光源と、
前記測定対象物を透過した所定波長の透過光の強度を測定する検出器と、
前記強度と予め測定して記憶装置に保存しておいたリファレンス光の強度を用いて所定波長の吸光度を算出し、前記所定波長の吸光度、又は前記所定波長の吸光度を信号処理したものを用いて、予め作成して前記記憶装置に保存しておいた、前記所定波長の吸光度と前記可食部の機能性色素成分の換算式を演算する演算装置と、
前記演算装置による前記換算式の演算結果を、前記機能性色素成分の成分量の推定値として表示する表示部と、
を備え、
前記所定波長の吸光度は、
前記測定対象物が懸濁状態のものであるとともに光路長が長いために透過光量が不足して信頼性の高い前記吸光度が得られないデータを除外した波長範囲のものである、
青果物の可食部の機能性色素成分の測定装置。
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