JPH11142354A

JPH11142354A - 果実の内部品質評価方法

Info

Publication number: JPH11142354A
Application number: JP30458797A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Saito; 一功斉藤; Seiji Hayashi; 征治林; Takashi Miki; 孝史三木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】果実における糖度、酸度および熟成度等の内
部品質を、温度の影響を受けることなく、非破壊的に且
つ迅速に評価できる有用な方法を提供する。【解決手段】果実内の或る１つの領域を選び、核磁気
共鳴法によって当該領域に存在する或る原子の原子核の
縦緩和時間（Ｔ１）および横緩和時間（Ｔ２）を測定
し、これら各緩和時間と、両緩和時間の比に基づいて果
実中の内部品質を非破壊的に評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、西瓜、メロン等の
様に、果肉における糖度や熟成度等の内部品質が外から
判別できない果実の内部品質を、非破壊的に且つ迅速に
評価する方法に関し、殊に本発明方法は、果実生産業者
の出荷ラインや青果流通販売業者の入荷検査ライン等で
適用され、果実の等級分類および熟成度判定による製品
の出荷タイミングの適正化を図る上で有用な内部品質評
価方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】西瓜、メロン等の様に、果肉における糖
度や熟成度等の内部品質が外から判別できない果実で
は、その出荷タイミングの判断は、従来から人間の経験
と勘に頼って行われているのが一般的である。例えば、
西瓜においては、その外皮をこつこつと叩いてその音で
判定したり、蔕の部分の柔らかさで判定する等の方法が
採用されている。しかしながら、これらの判定方法で
は、個人的な能力に依存すると共に、大量の果実を扱う
出入荷ラインにおいては複数の人間が作業をするので、
その個人差によって商品の判定にばらつきが生じ、需要
者側からの不満が発生することが多い。

【０００３】特に、西瓜やメロン等の様に比較的高価な
果実では、消費者は単品買いすることが多く、商品に対
するイメージはたまたま購入した商品で決定されてしま
う傾向にある。上記の様な比較的高価な果実では、需要
者側から価格相応の味が当然に要求されるが、不味い果
実を需要者が購入してしまった場合には、それがたとえ
確率的に極めて低いものであっても、商品全体のイメー
ジは悪化してしまい、生産者に対する信用をなくすばか
りか、販売競争力も失ってしまうことになる。更に、近
年の様に生産者が独自ブランドを付けて、商品への付加
価値を付けることが好まれる状況下では、商品のイメー
ジ悪化は生産者に決定的な打撃を与えかねない。こうし
たことから近年では、各種の測定技術を応用した果実の
各種評価法が検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これまで検討されてい
る果実の内部品質評価方法は、光学的な原理を利用した
方法が主流を占めており、その代表的な方法としては、
林檎に近赤外光を照射し、その反射スペクトルから林檎
の糖度や酸味を判定する方法が提案されている。しかし
ながらこの方法では、林檎の様に外皮が比較的薄くて近
赤外光が果肉に届く果実においては、良好な判定結果が
得られるのであるが、西瓜やメロン等の様に外皮が比較
的厚い果実には適用できないという欠点がある。またこ
の方法では、外皮付近の品質しか測定できず、果実の熟
成度を判定する上で重要な内部の品質は評価できないと
いう欠点もある。

【０００５】また光学的な原理を利用した他の方法とし
て、果実を破壊して果肉を取り出し、これを搾った果汁
の屈折率を光学的に測定する方法が提案されている。こ
の方法は、水の中に溶けている溶質の量が増えると溶液
全体の誘電率が増大し、これによって光の屈折率が大き
くなることを利用したものである。この方法は、屈折式
糖度測定法と呼ばれるものであり、果実の糖度を比較的
容易に測定できる方法として一般的に採用されている。
またこの方法を実施する装置として屈折式糖度計（後記
実施例参照）が市販されており、この装置で測定される
糖度はBrix% の単位で表されている。

【０００６】しかしながら、この方法では、果実の切断
作業に時間を要し、且つオンラインでの適用が困難なこ
と、および評価しようとする果実を破壊する必要がある
等の問題があった。特に、果実を破壊することは、高価
な果実においては最も嫌われる点であり、また全数検査
に適用することは不可能である。

【０００７】一方、非破壊的に果汁の状態を調査する手
段として、従来から化学分析の分野で適用されている核
磁気共鳴分光法（ＭＲＳ法）が注目される様になってき
ている。この方法は、例えば特開昭５９−１３６６４３
号に示されている様に、果汁に含まれるぶどう糖や果糖
等の分子中の水素原子の核磁気共鳴周波数が、分子の種
類によって全て異なること、および各分子の濃度に比例
した核磁気共鳴信号が得られること等を利用して、果汁
中の糖の種類と割合を測定するものである。

【０００８】この方法は、搾り取られた果汁の様に、そ
の中の分子が比較的自由に運動できる試料に対しては、
良好な結果が得られる。しかしながら、果肉中に分散し
た果汁成分の様に、分子が細胞の間隙等の小さな領域に
閉じ込められている場合には分子運動が制限されて核磁
気共鳴信号の半値幅が広がる為に、各成分の信号を分離
することが困難になり、現実に果汁成分比を求めること
はできない。

【０００９】本発明者らは、かねてより上記のような課
題を解決するために様々な角度から検討を重ねてきた。
そしてまず、果汁に含まれる水分子中の水素原子核につ
いて、核磁気共鳴法によって測定される縦緩和時間（Ｔ
１）および横緩和時間（Ｔ２）と、光学的な方法によっ
て測定される果汁の糖度との間には相関々係があること
を見出した（特開平８−３１３４６１号）。この技術
は、果実内の特定領域の縦緩和時間（Ｔ１）と横緩和時
間（Ｔ２）を求め、これらを下記（１）式に適用するこ
とによって、西瓜の糖度を評価するものである。糖度＝Ａ×縦緩和時間（Ｔ１）＋Ｂ×横緩和時間（Ｔ２）＋Ｃ …（１）（但し、Ａ，Ｂ，Ｃは、いずれも定数）

【００１０】しかしながら本発明者が上記技術を適用
し、西瓜の中心部分における糖度の評価について更に検
討したところ、条件によっては希望する精度で糖度を評
価することができないことが判明した。即ち、果実の温
度の違いによっては、その測定精度が大幅に変動するこ
とが分ったのである。こうした理由については、次の様
に考えることができた。

【００１１】上記の発明においては果実の温度変動につ
いては全く考慮しなかったのであるが、例えば「パルス
およびフーリエ変換ＮＭＲ」（ファラー、ベッカー著；
吉岡書店、１９７６年）によれば、縦緩和時間（Ｔ１）
および横緩和時間（Ｔ２）は分子運動と密接に関連して
いることが示されており、一方分子運動は温度に敏感に
反映することが知られているから、温度が縦緩和時間
（Ｔ１）および横緩和時間（Ｔ２）の値に影響を与える
ことが十分に予想される。

【００１２】本発明はこうした状況の下になされたもの
であって、その目的は、果実における糖度、酸度および
熟成度等の内部品質を、果実の温度の影響を受けること
なく、非破壊的に且つ迅速に評価するための有用な方法
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、果実内の或る１つの領域を選び、核磁気共鳴
法によって当該領域に存在する或る原子の原子核の縦緩
和時間（Ｔ１）および横緩和時間（Ｔ２）を測定し、こ
れらの各緩和時間と、両緩和時間の比に基づいて果実の
内部品質を非破壊的に評価する点に要旨を有する果実の
内部品質評価方法である。また本発明方法は、果実が西
瓜であるときに特に効果的であり、また内部品質として
の糖度を評価する方法として最も有効である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者らは、まず西瓜に含まれ
る水分子の縦緩和時間（Ｔ１）と横緩和時間（Ｔ２）の
温度依存性について検討を重ねた。その結果、いずれの
緩和時間（Ｔ１，Ｔ２）も温度依存性を示し、特に縦緩
和時間（Ｔ１）は、強い温度依存性を示すことが判明し
た。図１は、各緩和時間（Ｔ１，Ｔ２）の温度依存性を
示すグラフであるが、この結果から次のことが明らかで
ある。即ち、前記（１）式における定数Ａ，ＢおよびＣ
は、実は温度の関数として表されるのである。このこと
から容易に理解される様に、上記した様な技術では、温
度の影響を強く受けることになる。

【００１５】こうした状況の下では、生産地の近傍に設
けられる選果場の様に、温度制御設備がない場所におい
ては、日毎に（極端な場合には、時間毎に）上記（１）
式における定数Ａ〜Ｃが変動するので、上記した技術は
そのままでは適用できないことになる。もちろん原理的
には、果実の内部の温度を測定できれば、この技術の適
用は可能と考えられる。つまり、縦緩和時間（Ｔ１）お
よび横緩和時間（Ｔ２）と温度の関係を予め求めてお
き、様々な温度下で測定された縦緩和時間（Ｔ１）と横
緩和時間（Ｔ２）の値を、ある基準温度での値に換算す
れば、温度の影響を補正して糖度が正確に求められるこ
とになる。しかしながら、実際問題として果実内部の温
度を正確に測定することは困難であり、またこの温度を
測定する為に用いられる放射温度計等に要する設備コス
トも高くなるという問題がある。

【００１６】そこで本発明者らは、内部温度に影響され
ることなく、果実の内部品質を正確に把握することので
きる技術について更に検討を進めた。その結果、果実内
の或る２つの領域を選び、磁気共鳴法によって該２つの
領域に存在する或る原子の原子核の縦緩和時間（Ｔ１）
および横緩和時間（Ｔ２）を測定し、これら各緩和時間
同士の測定値の比に基づいて果実の内部品質を評価すれ
ば、果実温度の影響が低減できることを見出し、その技
術的意義が認められたので先に出願している（特願平８
−１１３６７９号）。

【００１７】しかしながら、この発明においても若干の
改良すべき余地が認められた。即ち、この方法では１つ
の試料について、２つの領域に存在する或る原子の原子
核の縦緩和時間（Ｔ１）と横緩和時間（Ｔ２）を測定す
るものであるので、オンラインで実用化するに当たって
測定時間が長くなるという問題があった。

【００１８】こうした状況の下で本発明者らは、上記方
法における問題を解決するべく、更に鋭意研究を重ね
た。その結果、果実内の或る１つの領域を選び、核磁気
共鳴法によって当該領域に存在する或る原子の原子核の
縦緩和時間（Ｔ１）および横緩和時間（Ｔ２）を測定
し、これらの各緩和時間と、両緩和時間の比に基づいて
果実の内部品質を非破壊的に評価する様にすれば、測定
時間を短くできると共に、内部温度に影響されることな
く、果実の内部品質を正確に把握することのできること
を見出し、本発明を完成した。

【００１９】ところで本発明では、縦緩和時間（Ｔ１）
と横緩和時間（Ｔ２）の値を測定する対象については、
果実内の或る１つの領域に存在する或る原子の原子核で
あれば良く、特に限定するものではなく、当該原子とし
ては例えば炭素や水素等が挙げられる。但し、測定時間
の短縮を図るという観点からすれば、測定対象は、水素
原子核であることが好ましい。また同じ水素原子核で
も、上記と同じ理由から、水分子に属するものであるこ
とが好ましい。即ち、水は果汁成分中で最大の比率を有
するものであり、そこから得られる核磁気共鳴信号は他
のどの部分からのものより大きくなり、測定時間を短縮
できるのである。また測定対象を水分子の水素原子核と
すれば、他の糖成分等からの信号を相対的に無視するこ
とができ、測定システムを簡略化できるという利点もあ
る。

【００２０】本発明によれば、縦緩和時間（Ｔ１）と横
緩和時間（Ｔ２）を測定する箇所が１つの領域で良いの
で、測定時間が大幅に短縮することができ、オンライン
での実用化に十分対応できることになる。

【００２１】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００２２】

【実施例】図２は、本発明方法を実施するために構成さ
れるＭＲＩ装置例のブロック図、図３は、該装置を適用
したときのタイミングチャートである。尚ここでは、ボ
アの中心軸をｚ軸、この直線に直交する鉛直上向き方向
をｙ軸、同じく水平方向をｘ軸に選んで説明を進める。

【００２３】図２において、１は超電導磁石によって構
成され静磁場を形成する主コイル、２はｚ軸方向、ｙ軸
方向、ｘ軸方向の夫々の方向に磁場勾配を形成するため
の３つの勾配磁場コイル、３は９０度パルスの送信およ
びＮＭＲ信号の検出を行うプローブコイルを夫々示す。
また前記プローブコイル３に関連して、信号の送受信を
効率良く行なうためのマッチングネットワーク４、微小
なＮＭＲ信号を増幅させるためのプリアンプ５、大振幅
の９０度パルスが入るのを防ぐためのデュプレクサ６が
夫々設けられている。

【００２４】受信機７では、プリアンプ５からの信号を
更に増幅して位相検波を行なって、制御信号処理用コン
ピュータ８に送出する。前記３つの勾配磁場コイル２
は、３台の勾配増幅器９を介して、前記制御信号処理用
コンピュータ８によって制御され、図３に示したタイミ
ングチャートに従って所定の磁場勾配を発生する。送信
用増幅器１０、シンセサイザー１１、変調器１２および
波形発生回路１３は、選択性９０度パルスを作るための
ものである。

【００２５】本発明者らは、上記ＭＲＩ装置を用い、前
記主コイル１のボアのほぼ中央に西瓜１５を置き、西瓜
の中心部の領域における水分子に含まれる水素原子核の
縦緩和時間（Ｔ１）および横緩和時間（Ｔ２）を測定し
た。このとき測定には、スティミュレイテッドエコー法
（ＳＴＥＡＭ法）において、エコー時間ＴＥと繰り返し
時間ＴＲを変えながら（図３参照）、ＮＭＲ信号を得る
方法を採用した。この手順は次に示す通りである。

【００２６】西瓜１５はｚ軸方向の静磁場中に置かれて
いるので、西瓜１５の果汁の水素原子核スピンが形成す
るマクロな磁気モーメントは、はじめはｚ軸に平行な軸
の回理に歳差運動をしている。まずｚ軸方向のスライス
領域を限定するために、ｚ軸方向の勾配磁場ａを印加し
ながら、制御信号処理用コンピュータ８の指示を受け
て、シンセサイザー１１、変調器１２、波形発生回路１
３および送信用増幅器１０によって作られる選択性９０
度パルスを印加する。この操作で、ｚ軸に直交する特定
スライス面のスピンのみが９０度向きを変える。続けて
同様の操作をｘ軸方向に勾配磁場ｄおよびｙ軸方向に勾
配磁場ｆを印加しながら行なえば、３つの直交するスラ
イスが重なる立方体の領域の磁気モーメントのみが２７
０度回転し、３つのうちの２つのスライスが重なる領域
のスピンは１８０度回転することになる。

【００２７】こうして３つの軸に対する選択操作を行な
った後、時間Ｔｅ／２が経過すれば、スティミュレーテ
ッドエコー（Stimulated Echo ）と呼ばれるエコー信号
を得ることができる。このとき、１８０度回転した領域
では横磁化が存在しないので、理想的には核磁気共鳴信
号は発生しないことになる。従って、外部で観測された
前記スティミュレーテッドエコー信号は、３つの直交す
るスライスが重なる立方体の領域からのもののみであ
り、この領域が糖度を評価したい領域に一致する様にス
ライス選択を行なえば、特定の領域のみの評価を行うこ
とができる。但し、実際には、スティミュレーテッドエ
コー信号以外のエコー信号が多数発生するので、これを
防止するために、図３における時間Ｔｅ，Ｔｍの部分
に、任意強度の磁場勾配ｂ，ｃ，ｅを加えた。尚上記シ
ーケンスで得られるスティミュレーテッドエコー信号の
強度をＩとすれば、Ｉは下記（２）式の如く記載でき
る。Ｉ∝ｅｘｐ（−Ｔｅ／Ｔ２）・ｅｘｐ（−Ｔｍ／Ｔ１）・［１−ｅｘｐ（−Ｔｒ／Ｔ１） …（２）

【００２８】本発明者らは、温度の影響を調査する為
に、５℃，１０℃，１５℃，２０℃および２５℃の夫々
の温度に予め調整しておいた５個づつ（合計２５個）の
西瓜を試料として用い、該試料の中心部の３×３×３
（ｃｍ）の立方体領域における水分子に含まれる水素原
子核の縦緩和時間（Ｔ１）と横緩和時間（Ｔ２）を測定
した。このとき上記縦緩和時間（Ｔ１）と横緩和時間
（Ｔ２）の測定値の比（Ｔ１／Ｔ２）についても測定し
た。

【００２９】一方、西瓜の糖度は、各緩和時間の測定が
終了した後、試料を破壊して中心部測定領域を取り出
し、屈折式糖度計を用いて測定を行った。２５個の試料
について、屈折式糖度計による測定値（観測値）と、縦
緩和時間（Ｔ１）、横緩和時間（Ｔ２）およびこれら両
緩和時間の比（Ｔ１／Ｔ２）との重回帰直線を求めたと
ころ、下記（３）式に示す様な関係があることが認めら
れた。尚（３）式の右辺における「糖度」は、縦緩和時
間（Ｔ１）、横緩和時間（Ｔ２）および両緩和時間の比
（Ｔ１／Ｔ２）とから求められる予測値である。糖度＝−10.35 ×縦緩和時間（Ｔ１）−5.3 ×横緩和時間（Ｔ２） −8.5 ×緩和時間比＋20.5 …（３）

【００３０】ところで、縦緩和時間（Ｔ１）と横緩和時
間（Ｔ２）とでは、温度依存性が異なっていることは前
述した通りである。即ち、縦緩和時間（Ｔ１）は横緩和
時間（Ｔ２）と比べて特に温度依存性が大きく、１℃当
たり約４０ｍｓから５０ｍｓ程度変化するが、横緩和時
間（Ｔ２）は実質的に温度依存性を示さない（前記図１
参照）。従って、縦緩和時間（Ｔ１）と横緩和時間（Ｔ
２）の比（Ｔ１／Ｔ２）は、温度を示す指標になる。本
発明は、こうした原理を利用し、上記両緩和時間の比
（Ｔ１／Ｔ２）を糖度を予測する式に組み込むことによ
って、温度の影響を除去することに成功したものであ
る。

【００３１】本発明者らは、上記の手順の従って、別途
準備した３０個の試料（西瓜）について、前記（３）式
で予測される糖度の値（予測値）と屈折式糖度計で測定
した糖度の値（観測値）の関係について調査した。その
結果を、図４に示す。そして図４の結果から、予測値と
実測値との相関係数を求めたところ、０．９６という高
い値が得られていることが確認された。

【００３２】一方、同じ試料を用い、前記（１）式に従
って糖度の予測値を測定したところ、観測値と予測値と
の相関係数は０．４８に止まることが確認された。こう
したことから本発明方法によれば、試料の温度に影響さ
れることなく、短時間で非破壊的に西瓜の糖度が測定で
きることが立証された。

【００３３】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
果実の糖度等の内部品質を果実の温度の影響を受けるこ
となく、非破壊的に且つ迅速に評価できる方法が実現で
きた。またこの方法は、果実生産業者の出荷ラインや青
果流通販売業者の入荷検査ライン等で適用されると、果
実の等級分類および熟成度判定による製品の出荷タイミ
ングの適正化を図る上で極めて有用であり、その効果が
大いに期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦緩和時間（Ｔ１）および横緩和時間（Ｔ２）
の温度依存性を示すグラフである。

【図２】本発明方法を実施するために構成されるＭＲＩ
装置例のブロック図である。

【図３】図２に示した装置を適用したときのタイミング
チャートである。

【図４】西瓜について本発明方法で予測した糖度（予測
値）と、実際に絞った果汁から光学式糖度計で測定した
糖度（観測値）との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１主コイル２勾配磁場コイル３プローブコイル４マッチングネットワーク５プリアンプ６デュプレクサ７受信機８制御信号処理用コンピュータ９勾配増幅器１０送信用増幅器１１シンセサイザー１２変調器１３波形発生回路１５西瓜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】果実内の或る１つの領域を選び、核磁気
共鳴法によって当該領域に存在する或る原子の原子核の
縦緩和時間（Ｔ１）および横緩和時間（Ｔ２）を測定
し、これらの各緩和時間と、両緩和時間の比に基づいて
果実の内部品質を非破壊的に評価することを特徴とする
果実の内部品質評価方法。
【請求項２】果実が西瓜である請求項１に記載の評価
方法。
【請求項３】糖度を評価するものである請求項１また
は２に記載の評価方法。