近赤外 を利用 した調 味料の非破壊分析 に 関す る試験研究 (H9-10) 応用技術部生物工学科 奥 村幸広 八 十川大輔 中川 良 二 長 島 浩 二 発酵食 品部調味食 品科 山木 携 本 堂正明 研究の 目的 と概 要 食 品成分 の分析 に関 して注 目されてい る技術 に、 非破壊計測法 を利用 した分析技術 が ある。非破 壊法 の特徴 として迅 速性 、 大量 の化学薬 品が不要、 試料 の前処理が容易 、 測定試料 の 回収 が可能 な どが あげ られ る。この特徴 を利用 して 、 大量試料 の定期 的な分析や 、 製造 プ ロセ ス にお けるオ ン ラ イ ン管理 にお い て非 常 に有効 な技術 として 、そ の活用 が期待 され てい る。 近赤外法は、 食 品 の非破壊分析 の なかで も研 究 の進 め られ てい る技術 のひ とつ である。本研究で は演1定対象 として 醤油 を とりあげ 、 BRIX、食塩 の分析 に関 して予測精度 の 良好な検量線 の 全窒素、 1ヽ 作成 が可 能で あった 今回 はアル コール の測定 につい て検討 を行 った。 実用または予定 され る効果 ・醤泊 の JAS格 付検査 (公定法)へ の適用 ・ 醤油製造 にお けるオ ン ライ ンエ程管理手法 の 開発 2. 試験研究の方法 試料 は北海道味噌醤油技術会 よ り提供 していただいたJAS格付 検 査用の醤油 を使用 した。基準 と な る化 学分析値 はGC法 で測定 した。近赤外 (bTIR)スペ ク トル はNIR Systems社のNIRS 6500型を 使用 して連続 スペ ク トル を測定 した。検量線 の作成 ・ 評価 、お よび スペ ク トル の二 次微分 は、装置 付属 のNSAS kr.3.20を使用 した。GCお よびNIRス ペ ク トル の測 定条件 は表 1に示 した。 JAS格 付検査用試料216点について 、 GC法 によ り基準 とな るエ タノー ル 含 量 を測定 し、それ ぞれ のNIRス ペ ク トル (図2)を 測定 した。この うち検量線作成試料 として 108′ 点を選抜 し、重回帰分 析 (変数増加 法)に よつて 、化学分析値 と相 関 の高 い 波長 を選択 しなが ら、検量線 を作成 し、SEC 点 検量線評価用試料 108′ (検量線標 準誤差)の低 い もの を50個選抜 した。これ らの検量線 を用 いて 、 ー に対 してそれ ぞれ予測 エ タノ ル 含 量 を算 出 し、 既知 の化 学分析値 と照合 した。そ の 中か ら、SEP 予測精度 の高 い検量線 として評価 した。 (予演1標準誤差)の低 い もの を、 実験結 果 一 次微分処理 は、 微少 な ピー クを強調す るために有効であるが、 方で ノイ ズ も同時に強調す (1)二 ー ー 原ス るた め、 検量線 の精度 向上 に寄与す るか どうかはケ スバ イケ ス とい われ てい る。そ こで 、 ペ ク トル お よび 二次微分 スペ ク トル か ら検量線 を試作 し、 そ の結 予測精度 の比較 を行 つた (表2)。 ー 予浪1精度 の 果、 醤 油 中 のアル コ ル 測定 に関 しては、スペ ク トル を二 次微分 処理す る ことによ り、 高 い検量線 を作成す る ことが 可能だ った (図2,3)c 0∼5%に 調製 した エ タノール 水溶 液 のNIRス ペ ク トル を演1定 し (2)選択波長 の帰属 を行 うた め、 ー 成 分 由来 の 吸収 ピ クが確認 しに た。水溶液系 のhIIRスペ ク トル は、 水 に由来す る吸収 が大 き く、 エ タノール 由来 の ピー クを強調 して検討 した (図4)。 くい。そ こで 、 水 との差 スペ ク トル を計算 し、 ー それ以 1700nIIn付 近お よび2200∼2300nln付 近 に見 られ る正 の吸収はエ タノ ル に由来す るもの、 一 外 の負 の吸収 は主 に溶媒 (水)の吸収 の変化 であると考え られ る。第 波長 として選択 された2266nln エ タノール の 吸収 に由来す るもの と考 え 次微分 スペ ク トル )は、 (原スペ ク トル )お よび1688nln(二 られた。 ―-52-― 表 1-b近 赤外 ス ペ ク トル測定条件 表 1-a GC測 定条件 GC本 体 カ ラム 70型世 五263‐ 日二 80mesh) Porapak pe η Q(50‐ 3111m×2m(ガ ラス カ ラム) 検 出器 温度 ガ ス流量 内部標準 FコD カ ラ ム 1 4 5 ℃、注入 部 ・検 出部 2 1 0 ℃ キ ャ リア ー 3 0 皿/ m i n ( H c ) NIR wstems 6500型 透 過 検 出器 装置 検 出器 セル 測 定範 囲 温度 lmm 2 n m ス テ ップ 400∼ 2500nln、 25℃ PrOH 2‐ エタノール、0∼5% 原 スペ ク トル ０ ４ ５ Ю ０ ︱︱︱︱︱ウ ％ ５ ” レ 一 エ ノ タ -01 ● 15 二 次微分ス ペ ク トル 400 800 図 4. 1200 1600 2000 エ タ ノ ー ル の N I R ・差 ス ペ ク トル ( 原ス ペ ク トル ) ( 0 ∼5 % エタノールから水のスペクトルを差し引いたもの) 2400 図2 . 醤油のN I R ス ペ ク トル ( 透過法、光路長 l m m ) 650 0.175 1982 1898 2210 0.218 2266 1982 1402 2212 0225 0228 2266 2208 2266 1982 郷 2266 - “ λ 4 λ 3 432 ＮＩ Ｒ計算 値 ︵％︶ λ2 昴 λl 2266 2208 “ 〈 原 スペク トル) Ｎ Ｉ Ｒ計算 値 ︵％︶ 作検量線の選択波長 と予測精度 “ 表 2.試 1898 2330 0.233 ( 二次微分スペク トル) λl λ 2 λ 3 1864 1688 1314 586 1784 0.138 -―――一一―J> 1580 0.138 470 0.138 0.138 1`88 1382 2290 582 0.139 駒 ” 976 節 472 1688 1382 昴 1688 584 SEP “ 1688 1888 2292 λ 4 050 250 450 650 化学 分析 値 ( % ) 4.要 約 ー 醤 油 中 の ア ル コ ル 分 に関 して 、近 赤 外 法 に よ る非破 壊 分析 を試 み た 。 予測 精 度 の 高 い 検 量 ー 線 を作 成 す る に は ス ペ ク トル の 二 次 微 分 処 理 が 有 効 で 、 エ タ ノ ル 由 来 の 吸 収 波 長 で あ る 1 6 8 8 n m を 含 む 4 波 長 を使 用 した 検 量線 に よ つて 、 S E P = 0 . 1 3 8 の精 度 で 演1 定可能 で あ つた 。 1)食 品加工研究センター 平 成 9 年度事業報告 53-―
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