果実類の酵素剥皮法

－刃物を使わない皮むき加工－

第4回 農研機構新技術説明会 2014年03月04日(火) 於：科学技術振興機構（JST）東京本部

農研機構 果樹研究所 栽培・流通利用研究領域 主任研究員 野口真己

本日、お話しする内容

• 各種剥皮方法の特徴・問題点 • 酵素による食品加工 • カンキツの酵素剥皮の工程 • カンキツ以外での新たな剥皮工程

I. 特開2013-243959：カキの酵素剥皮の工程 II. 特開2014-008039：改良湯剥きの工程 III. 特願2013-184619：ビワの酵素剥皮の工程

• 想定される用途 • 各種果実加工品（カットフルーツ、ドライフルーツ、果肉入りゼリー） • 剥皮残渣の有効利用（単細胞状果皮細胞、クチクラ膜）

• 実用化に向けた課題 • 企業への期待

各種剥皮方法の特徴・問題点（1）

利用範囲が限定的な方法 利用範囲が幅広い方法

手剥き 温州ミカン、バナナ

＋細かい作業が可能 ー処理能力の限界

ー人件費

加熱剥皮（湯剥き） キウイフルーツ、セイヨウナシ

＋短時間、低コスト ー熟度に影響されやすい

フライ剥皮 クリの一部品種

＋短時間 ー油の処理の手間

凍結擦過剥皮 モモ、シマサルナシ

＋加熱の影響が無い ー解凍後のドリップ発生

化学剥皮 シラップ漬け加工品の前処理

＋熟度に影響されない ー劇物使用

ー安全・排水対策 ー消費者に負のイメージ

ナイフ剥皮 最も一般的、機械化が進歩

＋熟度に影響されない ー剥皮面の果肉細胞が損傷

各種剥皮方法の特徴・問題点（2）

＜果肉細胞＞

＜液胞＞ ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙ

（酸化基質）

＜色素体＞ ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙｵｷｼﾀﾞｰｾﾞ

（酸化酵素）

＜果肉細胞（損傷時）＞

＜液胞＞ ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙ

（酸化基質）

＜色素体＞ ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙｵｷｼﾀﾞｰｾﾞ

（酸化酵素）

酸化

• ナイフ剥き 剥皮面の果肉細胞が破断・損傷→品質劣化が進行。 細胞壁・細胞膜が破壊され、ドリップ（果汁漏出）・重量減少が発生。 細胞内膜構造が破壊され、酸化酵素と酸化基質が共存し、酸化反応が始まる。→褐変、栄養成分の劣化が進行。

酵素による食品加工

• 酵素：化学反応の反応速度を速める物質（主にタンパク質） • 古来は発酵により利用。近年、食品加工以外に化学工業、医療での利用にも

拡大。 • 長所：化学反応をゆるやかな条件で促進→素材の変質を最小限に抑制。

＜粉砕・均質化した液体、流体＞ • 糖類、油脂、エキス、香料、色素 • チーズ • パン、麺、豆腐、すり身 • 醸造（酒、酢、味噌、醤油）

• 果汁の透明化（清澄化） • 果汁の搾汁率向上 • 果実酒醸造の発酵助剤

＜形を維持した固体＞ • 食肉の軟化 • 嚥下困難者用硬さ制御食品

• ナツメヤシ乾果の硬化防止 • 加工用モモ果肉の軟化防止 • カンキツ缶詰の苦味除去・白濁防止 • カンキツの果皮の剥皮

カンキツの酵素剥皮

【発明の名称】 生のカンキツ類果実の酵素的皮むき方法

特許第2572476号 出願日：1990年4月19日 特許権者：ブルースら、サンキスト社 （ｱﾒﾘｶ、ｶﾘﾌｫﾙﾆｱ）

紅まどんな 天草 ありあけ

ブラッドオレンジ モロ

シークヮーサー 仲本シードレス

酵素剥皮カンキツ果実

発明当時は、缶詰（シロップ漬け）加工の一次剥皮加工しか普及利用の場が無かった。 加熱殺菌処理の最終工程で、剥皮果肉が熱の影響で変質してしまい、従来の酸アルカリ剥皮との品質面での差別化ができなかった。 近年のカットフルーツ市場拡大に伴い、高品質化・差別化に寄与しうる技術として注目。

カンキツの外皮の酵素剥皮の工程

外皮が手剥き困難な品種（酵素液を外皮に強制的に導入）

擦過洗浄処理 外皮の 傷付け処理 酵素液含浸処理 酵素処理

手作業 外皮に酵素液導入 外皮の分解 外皮の分離除去

真空ポンプ

密閉容器

含浸前 含浸後

カンキツ以外の果実では？ • 果皮と果肉の境界が曖昧。 • 果皮最外層のクチクラの撥水性が高いため、果皮組織への酵素液の導入が困難。 • クチクラを酵素的に分解できる食品加工剤が無い。

酵素処理の前処理として果皮成分への化学的処理を組み合わせることで、 カンキツ以外の酵素剥皮を実現

クチクラ cuticle

ワックス wax

クチン cutin

クタン cutan

高級アルカン・高級エステル 有機溶剤で可溶化・抽出

ヒドロキシ脂肪酸の多量体 アルカリで分解可溶化

アルカリと有機溶剤の両方に 不溶の画分の総称

Ⅰ．特開2013-243959（カキの酵素剥皮）

擦過洗浄処理 食品用乳化剤 処理

弱アルカリ沸騰水 加熱処理 酵素処理

果皮の強度低下 ワックスへの処理

果皮に亀裂生成 酵素阻害因子の失活

酵素液の導入 果皮組織の分解

果皮の分離除去

太秋（加熱後） 太秋（剥皮後）

平核無

市田柿

太秋

改良後の工程によるカキ酵素剥皮果実

平核無 四角い形状

市田柿 同心円状

甲州百目 400g超の大果

西条 溝が4本

愛宕 縦長で尖った形状

上段：剥皮前、下段：剥皮後

カキは形や大きさが様々

• 溶液での処理なので、形状に影響されることなく、皮の除去が可能。 • 表面が平滑で丸ごとの形状を維持した剥き身を作成可能。 • 干し柿・カットフルーツ加工の前処理としての普及利用が期待される。

Ⅱ．特開2014-008039（改良湯剥き）

• 弱アルカリ沸騰水による加熱処理の利点 – 通常の沸騰水から弱アルカリ沸騰水に改良することで果皮への作用を強化。 – 強アルカリ沸騰水は作用が強すぎて果肉に悪影響。排水や作業の安全性で難有り。 – 食品添加物。食品へ利用可能。 – 接触時間は短時間、さらに、洗浄するので残存しない。

弱アルカリ沸騰水 加熱処理 擦過洗浄処理

果皮に亀裂生成 果皮の分離除去

100μm 100μm

可能な品種 困難な品種

• カキの酵素剥皮工程の適用可能範囲の拡大を検討する過程で、加熱処理後、酵素処理することなく、擦過処理で果皮の除去が可能な品種が存在。

• 留意事項：可能な品種が限定的 – 果皮クチクラの層が薄く、分布が比較的単純な品種で可能

改良湯剥きによるリンゴ剥皮果実

酵素処理の前処理の問題点 カンキツの外皮

擦過洗浄処理 外皮の 傷付け処理 酵素液含浸処理 酵素処理

手作業 外皮に酵素液導入 外皮の分解 外皮の分離除去

擦過洗浄処理 食品用乳化剤 処理

弱アルカリ沸騰水 加熱処理 酵素処理

果皮の強度低下 ワックスへの処理

果皮に亀裂生成 酵素阻害因子の失活

酵素液の導入 果皮組織の分解

果皮の分離除去

カキ

酵素剥皮の成否＝酵素液の果皮組織への導入の成否

傷付けや加熱の前処理

ー果肉障害（剔れ・変色）が生じる品目 （例：ビワ果実）では使えない。

＋剥皮可能な品目の拡大 ＋剥皮果肉の外観品質向上

Ⅲ．特願2013-184619（ビワの酵素剥皮）

酵素処理 擦過洗浄処理

ビワ用改良組成 酵素液浸漬処理

果皮の分離除去

50μm

ビワ果皮のクチクラの分布

ビワ果皮の気孔 コルク等で塞がれていない→酵素液の導入経路

ビワ酵素剥皮果実

二つの改良点 • 気孔からの酵素液導入を促進 • 酵素による作用を強化（従来はポリガラク

チュロナーゼ活性主体）

酵素剥皮の技術の特徴

• 生の果実の食感を維持した剥き身を製造できる。 • ゆるやかな条件での処理。素材の持ち味を生かした加工が可能。 • 刃物による細胞の破断・損傷が無い。剥皮面の細胞の損傷を抑制できる。褐

変、ドリップ、栄養成分劣化を抑制。 • 丸ごとの形を維持し、表面が平滑な剥き身を製造できる。 • 溶液での処理なので果実形状に影響されない。機械剥皮に対して歩留りで

優位性。 • 現場の実態に応じて酵素処理条件を最適化できる。

– 事業所規模や重要視するコスト（材料費、加工剤費、人件費、稼働経費、設備投資費）が個別に異なる。

– 加温短時間処理→人件費削減、稼働経費低減 – 低温長時間処理→小規模加工での労力分散

想定される用途・業界、①果実加工

果実加工・食品加工 • 皮むきはほとんどの加工品での最初の工程 • 酵素剥きはほぼ全ての加工品の剥皮工程に導入可 • カットフルーツ・ピールドフルーツ

– 新鮮さ。 – 表面が平滑な外観形状。

• 果肉入りゼリー – 半保存食品的、利用期間延長。 – 従来は加熱殺菌済みシラップ漬け果実。 – 加熱履歴の少ない果肉を使うことによる高品質化と他商品との差別化。

販売事例有り。 • ドライフルーツ

– 丸ごとの形状で加工可能。 – スライス状の製品との差別化。

想定される用途・業界、②剥皮残渣の利用

果皮最外層がクチクラの代表的作物 果樹：リンゴ、カキ、ビワ 野菜：トマト、ピーマン

50μm

ナイフ剥皮の残渣

クチクラの層に果皮や果肉の細胞が付着

果皮組織切片のズダンⅢ染色による断面観察 ワックスを含むクチクラの存在部位が赤く染色される。 カキ「平核無」

酵素剥皮の残渣

分離した状態

クチクラ膜

単細胞状態の果皮細胞

細胞間の接着物質のペクチンが酵素分解

②剥皮残渣の利用（果皮細胞）

• 単細胞化した果皮細胞が得られる。 • 剥皮残渣に含まれ、単細胞様になった果皮組織細胞を機能性成分・栄養

成分のマイクロカプセルとして利用可能。 • カキの果皮細胞：βｰクリプトキサンチン高含有。 • 単離精製したものより安定。 • ペクチンを分解しているので吸湿が少なく、粉末化しやすい。

図２ 柿果皮粉末 左：酵素処理，右：機械粉砕

図１ 酵素処理後の 柿果皮細胞

図３ 柿果皮粉末のSEM観察像 左：酵素処理，右：機械粉砕

図４ 柿果皮粉末を添加した食パンの断面

(a) 無添加 1953±64ml

(b) 1%添加 1815±35ml

(c) 3%添加 1808±47ml

(d) 5%添加 1710±42ml

図５ 柿果皮粉末を添加した製品例 (a)練りきり (b)米粉クッキー 左：無添加，右：添加

(a) (b)

データー提供：和歌山大学・山本奈美

②剥皮残渣の利用（クチクラ膜）

参考文献 Tsubaki, S., Ozaki, Y., Yonemori, K. and Azuma, J., Mechanical properties of fruit-cuticular membranes isolated from 27 cultivars of Diospyros kaki Thunb., Food Chem., 132, 2135-2139（2012）． E. J. Johnson, O. Dorot, J. Liu, B. Chefetz and B. Xing, Spectroscopic Characterization of Aliphatic Moieties in Four Plant Cuticles, Comms. Soil Sci. Plant Anal., 38, 2461-2478 （2007）.

リンゴ カキ トマト ピーマン

ワックス 40-45% 20-40% 10-15% 5-10%

クチン 40-45% 30-60% 65-75%

クタン 10-15% 3-20% 20-25%

果皮最外層がクチクラで構成される代表的作物の クチクラの組成の比較

天然ワックスの抽出源 天然の膜素材

• クチクラ中のワックスの含有率が高い。 • ワックスは有機溶剤で抽出可能。 • 天然物由来ワックスとして合成品との差別化。

クチクラ膜

カキ リンゴ

リンゴクチクラ膜からの有機溶剤抽出物

実用化に向けた課題 • 酵素剥皮加工品の表示

– 生鮮食品の扱いでなく加工食品に該当（消費者庁の回答）。 – 酵素は加工助剤とみなせる。安全であることの認知。

• 普及拡大のための情報提供 – 酵素剤・加工剤の使用量低減による低コスト化。 – 酵素剥皮加工に適した品種情報。

• 剥皮後果実の保存期間の延長 – ガス置換包装（active Modified Atmosphere Package）･･･保

存期間は最長一週間。包装経費。 – 真空包装･･･酸化による変色防止に有効。常温では内在酵素の活性に

よる呼吸・発酵が発生。→冷凍・加熱の併用が必須。 – 冷凍･･･解凍時にドリップの出ない冷凍方法。技術的には可能だが、冷

凍処理の設備・コストが難点。 – 加熱･･･保存性は高まるが、非加熱からの品質変化は不可避。なるべく

弱い処理で酵素失活し、熱の影響を最小限にする必要有り。固形物への均一な加熱が課題（液体・流体は容易）。

企業のみなさまへの期待

果実 加工形態 販売状況

グレープフルーツ 果肉入りカップゼリー （チルドタイプ）

コンビニエンスストア （全国、期間・数量限定） 2010、2012、2013の3回

カキ「突核無」 （とつたねなし） 新潟県産

食べきり一口サイズフルーツ （ミニ柿の丸ごと剥き身）

試験販売実施予定 2013年10月に二回 スーパー（福島） カンキツ以外では国内初

ブラッドオレンジ「モロ」 愛媛県産

果肉入り和洋菓子 加工品試作の段階 業者4件・試作品12種 愛媛県

酵素剥皮加工を行っている例はごくわずか！ ・高品質な国産果実と酵素剥皮技術の組合せによる新規加工需要の創出 ・国産果実（農産物）の生産と消費の拡大への寄与が期待できる技術

本技術に関する知的財産権

• 発明の名称 ：カキ果実の剥皮方法及び剥皮カキ果実 • 公開番号 ：特開2013-243959 • 出願人 ：農研機構 • 発明者 ：野口真己、尾﨑嘉彦、東順一 • 発明の名称 ：バラ科に属する植物の果実の剥皮方法 • 出願番号 ：特開2014-008039 • 出願人 ：農研機構 • 発明者 ：野口真己、尾﨑嘉彦、東順一 • 発明の名称 ：ビワ果実の剥皮方法及び剥皮ビワ果実 • 出願番号 ：特願2013-184619 • 出願人 ：農研機構 • 発明者 ：野口真己、尾﨑嘉彦

お問い合わせ先

• 農研機構 果樹研究所 • 企画管理部 業務推進室 運営チーム 知財担当 • 武川 真大

• ＴＥＬ 029-838-6438 • ＦＡＸ 029-838-6440 • E-mail takekawa@affrc.go.jp

特開2013-243959および特開2014-008039は、 文部科学省地域イノベーション戦略支援プログラム都市エリア型（一般） 【和歌山紀北紀中エリア】「和歌山の特産果実と独自技術を活用した新機能性食品・素材の開発」（2009-2011年度）で実施した研究による成果である。