ファインバブルの食品・農水産分野への利用

近年、ファインバブル、マイクロバブル、ウルトラファインバブル、ナノバブルなどと呼ばれる微細気泡は、その特異な物理化学的性質により注目を集め、さまざまな分野で研究・利用が進められている。

これに伴い、関連する基礎研究や応用技術の開発は急速に進展し、その成果は環境、医療、工業、さらには食品および農水産分野に至るまで幅広く蓄積されつつある。

しかしながら、これまで刊行されてきたファインバブル関連の書籍は、化学工学や装置技術を中心とした内容が多く、食品および農水産分野への応用を体系的にまとめた書籍はほとんど見られなかった。

食品と泡は古くから関係が深く、製パンにおける気泡構造の形成、炭酸飲料の爽快感、アイスクリームの滑らかな食感など、泡は品質や嗜好性を左右する重要な要素として機能してきた。

近年では、これら従来の気泡に加え、ファインバブルを食品分野へ積極的に活用しようとする試みが広がっている。

さらに農水産分野においても、養液栽培や養殖といった水を主体とする生産システムにおいて、溶存酸素の供給効率の向上や生育促進、衛生管理の高度化を目的として導入が進んでいる。ファインバブルは気体の種類や生成条件によってその挙動や作用が異なるため、今後も食品および農水産分野での多様な利用方法の開発が期待される。

このような背景のもと、本書は、ファインバブルの基礎的な原理や特性を平易に解説するとともに、食品の洗浄・殺菌・調理・加工への応用事例、さらには農業・水産業における生産技術への展開まで、最新の研究動向を総合的に整理した。

初めてこの分野に触れる学生にも理解しやすい構成としつつ、研究者や技術者にとっても有用な実践的知見を提供することを目指している。

本書が、研究者、技術者、学生のみならず、教育機関、行政、産業界など幅広い関係者に活用され、ファインバブルの理解と応用の深化を通じて、食品および農水産分野の持続的な発展に寄与することを心より期待する。

編　者　　玉置雅彦、小林史幸

【目　次】

序論　食品と泡

　１．はじめに

　２．固形食品の泡

　３．液体食品の泡

　４．エスプーマ調理

　５．ファインバブルの食品・農業分野での利用

　６．おわりに

第１部　ファインバブル入門

第１章　ファインバブルの歴史・測定方法・国際標準化

　１．はじめに

　２．ファインバブルとは

　３．日本におけるファインバブル研究の歴史

　４．ファインバブルの測定方法

　５．ファインバブルとISO規格

　６．おわりに

第２章　ファインバブルの作り方のいろいろ

　１．はじめに

　２．加圧溶解型

　３．旋回液流型

　４．インラインで組み込みやすい発生装置

　　4.1 エゼクター型

　　4.2 ベンチュリー型

　　4.3 微細孔型

　５．おわりに

第３章　ファインバブルの特性

　１．気体の溶解効果

　２．帯 電　性

　３．pH変化

　４．表面張力の低下

　５．ラジカルの発生

　６．おわりに

第２部　ファインバブルと食品の洗浄・殺菌

第１章　オゾンファインバブルと野菜の洗浄・農薬除去

　１．はじめに

　　1.1 農業と農薬

　　1.2 オゾン（O3）の利用

　　1.3 マイクロバブルとオゾンの組み合わせ

　２．オゾンマイクロバブルを用いた野菜の残留農薬除去

　　2.1 農薬の処理方法

　　2.2 オゾン処理方法

　　2.3 オゾン処理した水中のオゾン濃度の経時的変化

　　2.4 オゾン処理した野菜の残留農薬率の変化

　　2.5 オゾンマイクロバブル処理に関する研究のまとめ

　　2.6 本節のまとめと今後の展望

　３．オゾンマイクロバブルの発生方法の違いによる野菜の残留農薬除去

　　3.1 農薬の処理方法

　　3.2 オゾンマイクロバブル処理

　　3.3 2 種類のオゾン発生方法による水中の溶存オゾン濃度の経時的変化

　　3.4 2 種類の発生方法でオゾン処理した野菜の残留農薬率の変化

　　3.5 2 種類の発生方法でオゾン処理した野菜の残留農薬除去効果のまとめ

第２章　CO2ファインバブルの食品・飲料の殺菌

　１．はじめに

　２．CO2ファインバブル装置

　　2.1 CO2を使った殺菌技術

　　2.2 CO2ファインバブル装置の仕組み

　３．食品別の殺菌効果

　　3.1 微生物に対する効果

　　3.2 ビールの殺菌への応用

　　3.3 牛乳の殺菌への応用

　　3.4 カット野菜（ネギ）への応用

　４． CO2ファインバブルの殺菌メカニズム

　　4.1 pHによる影響だけではない

　　4.2 生命活動に関わる膜損傷

　　4.3 代謝異常と酸化ストレス

　　4.4 作用の流れ

　５． 　おわりに

第３章　CO2ファインバブルの酵素失活

　１．食品における酵素失活の意義

　２．CO2ファインバブルによる酵素失活の特性

　３．日本酒における酵素失活への応用

　　3.1 日本酒に残存する酵素

　　3.2 CO2ファインバブルの導入

　４．CO2ファインバブルによる酵素失活のメカニズム

　　4.1 SDS-PAGEによる変性の確認

　　4.2 三次構造の変化

　　4.3 推定される失活メカニズム

　５．まとめ

第３部　ファインバブルの食品・農水産分野への利用

第１章　窒素ナノバブルの利用について

　１．はじめに

　２．窒素という気体

　３．酸素と窒素のトレードオフ

　４．私が感じるナノバブル技術のすごさ

　５．窒素ナノバブルの利用について

　　5.1 農業における酸素ナノバブルと窒素ナノバブルの使い分けについて

　　5.2 金属表面や配管など，酸化防止・腐食抑制効果について

　　5.3 食品での窒素ナノバブル利用について

　６．おわりに

第２章　ナノバブルに香気成分を封入する試み

　１．はじめに

　２．香りについて想うこと

　　2.1 研究者として（山﨑正幸）

　　2.2 京料理人の一人として（才木 充）

　３．ナノバブルに香気成分を導入するための技術

　４．食品で特徴的な香気成分をナノバブルに導入する試み

　５．山椒の香気成分をナノバブルに導入する

　６．山椒からナノバブルに導入されやすい香気成分の特徴について

第３章　ファインバブルを使った加工食品・調理の質向上と可能性

　１．加工食品製造の場面でのファインバブル利用の可能性

　２．食品加工分野でのファインバブル利用の提案

　３．これまでの事例

　４．三重県工業研究所などでの検証事例

　　4.1 アイスクリーム　

　　4.2 水中の植物性脂肪の分散挙動

　　4.3 大豆飲料

　　4.4 カンキツ果汁飲料など

　　4.5 食用油脂

　５．調理への利用の可能性

　６．おわりに

第４章　養液栽培での殺菌

　1. はじめに―マイクロバブル（MB）とオゾン（O3）殺菌―

　　1.1 養液栽培の普及と拡大

　　1.2 従来の培養液の殺菌方法

　　1.3 マイクロバブル（MB）の可能性

　２．オゾンマイクロバブル（O3MB）を用いたフザリウム属菌および軟腐病菌の

　　　殺菌

　　2.1 病原菌懸濁液の調整

　　2.2 溶存オゾン（dO3）濃度の測定

　　2.3 初期溶存オゾン（dO3）濃度が異なるオゾンマイクロバブル（O3MB）水

　　　　およびオゾンミリバブル（O3MMB）水の殺菌効果および殺菌効果持続性の

　　　　検討

　　2.4 生存菌数の測定

　　2.5 異なる水温におけるオゾンマイクロバブル（O3MB）およびオゾンミリバブル

　　　 （O3MMB）による水中の溶存オゾン（dO3）濃度の経時的変化

　　2.6オゾンマイクロバブル（Ｏ３ＭＢ）オヨビオゾンミリバブル（Ｏ３ＭＭＢ）ニヨル植物病原菌の殺菌効果

　３．オゾンマイクロバブルの発生方法の違いによる培養液中のフザリウム属菌および

　　　　軟腐病菌の殺菌

　　3.1 病原菌懸濁液の調整

　　3.2 溶存オゾン（dO3）濃度の測定

　　3.3 オゾンマイクロバブル（O3MB）およびオゾンミリバブル（O3MMB）の

　　　　殺菌効果の検討

　　3.4 加圧溶解法と旋回液流法により発生させたオゾンマイクロバブル（O3MB）

　　 　およびオゾンミリバブル（O3MMB）の水中の溶存オゾン（dO3）濃度の

　　　 経時的変化

　　3.5 加圧溶解法と旋回液流法で発生させたオゾンマイクロバブル（O3MB）およびオ

　　　 ゾンミリバブル（O3MMB）による植物病原菌の殺菌効果

　４．オゾンマイクロバブル（O3MB）で殺菌したフザリウム属菌胞子の形態的変化

　　4.1 フザリウム属菌胞子懸濁液の調整

　　4.2 オゾンマイクロバブル（O3MB）およびオゾンミリバブル（O3MMB）によるフザリウム属菌胞子の殺菌

　　4.3 電子顕微鏡（SEM）観察

　　4.4 オゾンマイクロバブル（O3MB）およびオゾンミリバブル（O3MMB）処理後のフザリウム属菌胞子の電子顕微鏡（SEM）観察

　　4.5 オゾンマイクロバブル（O3MB）のフザリウム属菌胞子の殺菌メカニズム

第５章　農作物栽培における成長促進

　１．農作物における光合成と呼吸および夜間酸素供給の可能性

　　1.1 昼間の光合成と呼吸

　　1.2 夜間の呼吸

　　1.3 夜間における農作物の酸素摂取と高濃度酸素水利用

　２．マイクロバブルを用いた高濃度酸素水作成

　　2.1 酸素ガス使用量の大幅削減

　　2.2 酸素濃縮器の利用によるコストの大幅削減

　３．高濃度酸素水の農作物栽培への利用

　　3.1 葉菜類のDFT方式水耕栽培

　　3.2 シクラメンの鉢植え土耕栽培の例

　４．高濃度酸素水の農作物栽培への展望

　５．まとめ

第６章　水産養殖への利用

　１．海面養殖業の現状と課題

　２．魚介類の養殖場におけるDOの変化

　　2.1 マダイ養殖生け簀の例

　　2.2 エビ養殖場の例

　３．水産養殖へのマイクロバブル発生装置の利用

　　3.1 魚類養殖生け簀における利用と効果

　　3.2 魚類養殖生け簀のDO環境改善による生産性・収益性の向上

　　3.3 魚類養殖生け簀へのマイクロバブル発生装置の普及への展望

　　3.4 エビ養殖池における利用と効果

　　3.5 エビ養殖池のDO環境改善による生産性・収益性の向上

　4. まとめ