イチゴの物性・光学的特性・生物的特性に基づく超高品質包装流通技術の創出

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K07957
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 柏嵜 勝 宇都宮大学, 農学部, 准教授 (00282385)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: イチゴ / 高品質化 / 流通技術 / 品質評価法 / 物理的損傷 / 損傷関連遺伝子群 / 非破壊評価技術 / 高品質輸出輸送技術

Outline of Annual Research Achievements

【課題１】イチゴの外観品質に直結する表層部の物理的性質に関し、イチゴ果実の粘弾性測定手法の開発と粘弾性モデルの開発を行った。粘弾性測定解析にはレオメーターを用い、痩果の影響を排除し直接果皮の性質を測るためステンレス製プランジャー(φ1.8)を自作した。イチゴ(品種：栃木i27号)の先端部・赤道部・果底部、包装資材(緩衝材およびフィルム)接触部のクリープ波形把握には、荷重0.02Nがプランジャーをイチゴ果実に貫入させずかつ十分な変形を把握する条件だった。イチゴ果実を低温貯蔵(設定温度6℃)し、1日ごとに粘弾性を測定して６要素または８要素フォークトモデルを作成した。貯蔵０日、最も変形量が大きかったのは赤道部であり、次いで先端部、果底部となった。貯蔵１～７日も同様の順であり、果底部は弾性体として、赤道部は粘性体としての性質が顕著であった。
【課題２】H29も開発したイチゴ包装容器及び輸送資材を用いてベルギー輸出試験を実施し、外観品質及び食味の変化を把握した。また、現地で販売されているイチゴを数種類入手し、同様に品質評価を行った。輸出試験の結果、外観品質及び食味の劣化は殆ど見られなかった。さらに、品質の第三者評価を得るため、EU圏有名シェフが審査員を務める国際味覚審査機構(iTQi：ベルギー)に出品し、青果物としては唯一優秀味覚賞三ツ星を獲得できた。なお、現地で流通しているイチゴは、外観品質が非常に低く、甘味のばらつきが非常に大きく酸味が強い食味を持ち、日本人パネルに依る食味官能評価は非常に低い結果であった。
【課題３】イチゴの物理的損傷部位の分光特性及びスペクトルイメージング特性を継続的に把握し、データの蓄積を進めた。
【課題４】イチゴ果実の物理的損傷関連遺伝子としてスクリーニングした2種類について、果実表面に約1mmの変形でも短時間でダイナミックな発現量の変化が確認できた。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

【課題１】国産イチゴ果実の高品質世界展開技術の基盤となる、イチゴ表層組織の物理的性質の把握を進め、表層組織の破壊を伴わない変形に依る粘弾性測定方法を定め、低温輸送を想定した低温貯蔵時の粘弾性特性を把握した。着色ほぼ100％のイチゴ果実の果底部は弾性体として、赤道部は粘性体としての性質を明らかにし、果底部を保持し可食部非接触状態を保持することができる包装容器はイチゴ果実の物理的性質を有効に利用したものである。
【課題２】着色率100％の国産大型イチゴ輸出試験を継続している。本研究の結果、輸出試験後の外観品質及び内部品質とも非常に高い品質保持状態が確認できた。また、現地における品質の第三者評価に出品し、EU圏(ベルギー)に於いて日本産イチゴとしては初めて優秀味覚賞三ツ星獲得を継続でき、非常に高い評価を得ている。
【課題３】イチゴ表面反射光分光技術およびスペクトルイメージング技術を用い、イチゴの物理的損傷可視化システムを試作し、1果実当たり約10秒で可能にした。さらに、イチゴ表面反射スペクトルと糖度及び内容成分との関係性を精査し、物理的損傷の測定と同時に糖度分布の推定が可能であることを明らかにした。さらに、糖成分(例えばSucroseなど)の含有割合の非破壊推定の可能性を得た。
【課題４】スクリーニングして得られたイチゴの物理的損傷に関連がある遺伝子27種類について、さらに果実表面に変形量約1mm程度の軽微な損傷であっても、短時間でダイナミックに変化する２つの遺伝子を確認できた。
総合的自己評価：設定した課題に於いて、研究計画で想定した研究成果を超える成果が得られつつある。特に、日本産完熟イチゴの食味に関して海外第三者認証機関による高い評価を維持できている点は、予想外の成果と判断している。よって、本研究成果が海外における日本産完熟イチゴの高い評価につながる可能性を明らかにしつつある。

Strategy for Future Research Activity

【課題１】イチゴ果実の輸送品質に関連する物理的性質、すなわち果実表層組織の破壊初期における物理的性質、粘弾性、摩擦係数などの把握を継続する。摩擦係数の測定方法についてはH28研究結果を踏まえ具体的な改善策を講じる。特に、イチゴ果実自体の固定方法が重要であり、果実表層組織が最も堅牢である果底部及び果柄で固定し、果実赤道部で補助的に支持するイチゴ果実固定治具の試作を進める。そして、イチゴ果実の物理的特性の経時的変化や品種による差異について把握する。
【課題２】イチゴ輸出試験を実施し、品質の変化を把握するとともに、輸出先国の第三者味覚評価を実施する。また、イチゴの流通に使用されている包装資材を入手し、その物理的性質を把握し、流通品質要因についてイチゴ表皮系組織との関係性を品質評価要因の観点から把握する。
【課題３】イチゴの表皮系組織の分光特性を継続的に把握し、物理的損傷部位の分光特性及びスペクトルイメージング特性の把握を継続し、特に貯蔵中における分光特性の経時的変化を把握し、品質的観点及び生物的観点から考察する。さらに、イチゴの全面反射光のスペクトル特性と果実硬度の関係を把握するとともに、蓄積したイチゴ表皮系組織の分光特性を用いて物理的損傷の発生難易推定方法の開発、さらに食味推定方法の開発に取り組む。
【課題４】イチゴの損傷を局所レベルで解析し、さらに遺伝子のスクリーニングを継続する。絞り込まれた遺伝子について、特に細胞壁多糖類関連酵素との関連性を検討し、物理的損傷の発生メカニズムについて考察する。
総合検討：本研究成果が日本産完熟イチゴの世界展開技術の創出につながる可能性が見いだされつつあるため、H29年度までの研究成果を総合的に検討し、イチゴの物性・光学的特性・生物的特性に基づく新規な高品質包装技術・超高品質流通技術の創出に向けて具体的検討を進める。