【技術資料】近赤外分光法(NIRS)によるアーモンド中の水分・脂質・タンパク質の測定

Multiparameter determination of moisture, fat, and protein

概要

アーモンドは栄養価の高い食用のナッツで、アーモンドの木から採れ、そのまま食べることも、他の食品に加工して利用することもできます。加工の際には、水分量などの品質管理(QC)パラメータを確認し、次の工程(粉砕や包装など)に進む前に適切な割合に達していることを確認します。アーモンドの品質を判定する際には、破壊的な分析手法が有用ですが、大がかりな試料前処理や溶媒抽出が必要になる場合があります。これらの従来の手法は、時間もコストもかかります。非破壊の近赤外分光法(NIRS)は、迅速かつ簡便で、費用対効果にも優れているため、優れた代替手法です [1]。本研究では、アーモンドの水分含有量(水分量)、タンパク質含有量、脂肪を近赤外分光法(NIRS)で測定しました。近赤外分光法(NIRS)は、サンプル前処理を一切行うことなく、数秒でいくつもの品質パラメータを迅速かつ高い信頼性で測定できます

試験機器

粒アーモンド60サンプルと粉砕アーモンド60サンプルを、Metrohm NIR Analyzerで測定しました。すべての測定は、OMNIS用ラージサンプルカップを使用し、拡散反射モード(1000~2250 nm)で行いました。サンプルカップは回転させながら測定し、さまざまな箇所のスペクトルデータを取得しました。複数の箇所からのデータを平均化することで、サンプルの不均一性を低減しました。データ測定および検量線予測モデルの開発には、すべてMetrohm OMNISソフトウェアを使用しました。

結果

粒アーモンド(図1)および粉砕したアーモンド(図2)で得られたNIRスペクトルを用いて、タンパク質、脂肪、水分含有量を定量するための検量線予測モデルを作成しました。検量線予測モデルの精度は相関図(図3~8)を用いて評価しました。これらの図は、NIRによる予測値と従来分析値との間に非常に高い相関があることを示しています。それぞれの統計(FOM)は、日常分析において予測される期待精度を示しています。

図 1. Metrohm NIR Analyzerで測定した粒アーモンドのNIRスペクトルの重ね合わせ

図 2. Metrohm NIR Analyzerで測定した粉砕アーモンドのNIRスペクトルの重ね合わせ。

結果　粒アーモンドにおけるタンパク質含有量

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of protein content in whole almonds.

図 3. 粒アーモンドにおけるタンパク質含有量の予測に関する相関図およびそれぞれの統計指標(FOM)。

R²	SEC (%)	SECV (%)
0.997	0.23	0.28

結果　粒アーモンドにおける水分含有量

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of moisture content in whole almonds.

図 4. 粒アーモンドにおける水分含有量の予測に関する相関図およびそれぞれの統計指標(FOM)。

R²	SEC (%)	SECV (%)
0.998	0.22	0.25

結果　粒アーモンドにおける脂肪含有量

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of fat content in whole almonds.

結果 5. 粒アーモンドにおける脂肪含有量の予測に関する相関図およびそれぞれの統計指標(FOM)。

R²	SEC (%)	SECV (%)
0.917	1.56	1.84

結果　粉砕したアーモンドにおけるタンパク質含有量

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of protein content in ground almonds.

図 6. 粉砕したアーモンドにおけるタンパク質含有量の予測に関する相関図およびそれぞれの統計指標(FOM)。

R²	SEC (%)	SECV (%)
0.999	0.10	0.14

結果　粉砕したアーモンドにおける水分含有量

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of moisture content in ground almonds.

図 7. 粉砕したアーモンドにおける水分含有量の予測に関する相関図およびそれぞれの統計指標(FOM)。

R²	SEC (%)	SECV (%)
0.999	0.09	0.15

結果　粉砕したアーモンドにおける脂肪含有量

Correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of fat content in ground almonds.

図 8. 粉砕したアーモンドにおける脂肪含有量の予測に関する相関図およびそれぞれの統計指標(FOM)。

R²	SEC (%)	SECV (%)
0.914	1.62	1.67

まとめ

本アプリケーションノートでは、アーモンドのタンパク質含有量分析、アーモンドの脂肪含有量分析、アーモンドの水分含有量(またはアーモンドの水分量)分析が近赤外分光法(NIRS)で行えることを示しました。近赤外分光法(NIRS)は、加工中および最終製品の品質管理における粉砕したアーモンドと粒アーモンドの分析において、標準的な分析法に代わる、より迅速かつ簡便で、精度の高い分析手法をユーザーに提供します(表1)。近赤外分光法(NIRS)を使用することで、これらのパラメータすべてをサンプル前処理なしで同時に測定でき、時間とコストを大幅に節約できます。

**表 1.**アーモンドの従来分析値の測定に使用した標準分析法の概要。
パラメーター	企画	方法
粗タンパク質	AOAC 950.48	ケルダール分解
水分	AOAC 925.40	乾燥減量
脂肪	AOAC 948.22	ソックスレー抽出

参考資料

Duduzile Buthelezi, N. M.; Tesfay, S. Z.; Ncama, K.; et al. Destructive and Non-Destructive Techniques Used for Quality Evaluation of Nuts: A Review. Scientia Horticulturae 2019, 247, 138–146. DOI:10.1016/j.scienta.2018.12.008

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