JP7645767B2

JP7645767B2 - 消化性判定システム及び消化性判定方法

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Publication number: JP7645767B2
Application number: JP2021172663A
Authority: JP
Inventors: 理奈中嶋; 晴雄冨田; 章宮藤
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2025-03-14
Anticipated expiration: 2041-10-21
Also published as: JP2023062600A

Description

特許法第３０条第２項適用１．刊行物名日本醸造学会大会一般講演要旨掲載日令和３年９月１日掲載アドレス集会の会期が終了したためリンクは削除されている。（リンク元：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｏｚｏ．ｏｒ．ｊｐ／ｇａｋｋａｉ／ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ／ｙ２０２１／）２．開催日令和３年１０月１日集会名「令和３年度日本醸造学会大会」開催場所オンライン開催集会の会期が終了したためリンクは削除されている。（リンク元：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｏｚｏ．ｏｒ．ｊｐ／ｇａｋｋａｉ／ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ／ｙ２０２１／）

本発明は、米の消化性を判定するシステム及び方法に関し、特に、アルカリ崩壊法を用いて、米の消化性を判定するシステム及び方法に関する。

日本酒の製造において、米の老化は製品の品質を決める重要な要因である。日本酒の製造工程では、原料となる酒米を蒸した米（蒸米）が酵素に分解されることにより生成した糖を利用して、アルコール発酵が進行する。ここで、酵素による蒸米の分解され易さを消化性と呼ぶが、この消化性は、アルコール発酵の程度や最終的な酒質にも影響を及ぼすことが知られている。また、蒸した米をある程度放置することで、蒸米の結晶構造が変化していき蒸米が硬くなる現象を米の老化と呼ぶが、発酵工程で酵素により分解される蒸米は、発酵前にある程度老化させることで、蒸米の消化性を制御している。したがって、蒸米の消化性（Ｂｒｉｘ値や老化速度）を評価することは、酒の品質管理を行う上で重要である。そのため、現在は、日本酒を製造する前に、３時間老化させた蒸米の消化性を酒造用原料米全国統一分析法にしたがって分析している。しかしながら、当該分析法は、測定前の準備が必要であること、測定時間が長いこと、通常２０日程度を要する発酵工程での米の消化性を正確に反映できていないことが知られている。

そこで、米の消化性を評価する別の手法として、米を水に浸漬した後に蒸すという工程を、米をアルカリ溶液や尿素溶液に浸漬するという工程に置き換え、測定時間を短縮する手法が提案されている。このような手法として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載された手法がある。

特許文献１に記載された手法は、評価対象米を尿素水溶液又はアルカリ水溶液に浸漬し、これら水溶液中での崩壊性を評価し、この評価した崩壊性を指標として、蒸米の酵素消化性等の特性を評価するものである。

また、特許文献２に記載された手法は、米類をアルカリ溶液や尿素溶液に浸漬して米類を糊化させる糊化工程や、糊化工程後に溶液と未溶解の米類とを分離する分離工程、分離工程で得られる溶液中のヨウ素デンプン呈色反応を利用して溶出デンプン量を検出したり、当該反応後の溶液の吸光度を検出する検出工程、検出工程で検出した溶出デンプン量や吸光度と、米類の物性値（蒸米消化性等）との相関関係に基づき米類の評価する評価工程とを行うものである。

特開２０１７－１６１３９９号公報特許第６４７２００１号公報

ところで、日本酒の製造現場においては、作業者の負担軽減や評価のばらつき抑制という観点から、米の消化性を評価する手法に対して、（１）複雑な操作を要さない、（２）測定に要する時間が短い、（３）消化性を数値化できる、（４）高度に精米されている米（精米歩合の低い米）でも消化性を評価できるという４つの条件を満たすことが求められるようになっている。

ところが、上記特許文献１記載の手法では、評価対象米の崩壊性を評価するために、少なくとも３時間程度は各種溶液に浸漬させる必要がある。そのため、上記（２）の条件に関して十分であるとは言えない。また、特許文献１記載の手法では、水溶液中の評価対象米の崩壊性を評価する際に、崩壊の程度を目視で判断したり、溶出したデンプンを染色して染色された溶液の色を目視で判断したりしている。そのため、評価した崩壊性を指標として蒸米の酵素消化性を評価すると、数値化できたとしても精度の面で問題がある。

また、上記特許文献２記載の手法では、分離工程を行ったり、検出工程においてヨウ素デンプン呈色反応を利用する必要があるため、複雑な操作が必要になる。

更に、日本酒の製造においては、精米歩合の低い米を使用する機会も多いが、精米歩合の低い米を各種溶液に浸漬し、米の状態を観察することで消化性を評価する場合においては、米に亀裂が生じることや、米が割れたり砕けたりすることで二以上の細粒に分裂することに起因して、消化性を精度よく評価できない場合がある。

即ち、特許文献１や特許文献２に記載された従来の手法は、上記４つの条件を全て満たす手法としては不十分である。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、煩雑な操作を要せず、比較的短時間で消化性を数値評価可能な消化性判定システムの提供を、その目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る消化性判定システムの特徴構成は、
米の消化性を判定するシステムであって、
生米を少なくとも糊化溶液に浸漬する浸漬手段と、
前記糊化溶液に浸漬された前記生米の画像を所定の撮影タイミングで撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影した画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データを基に、前記米の消化性を判定するための前記糊化溶液に浸漬させた前記生米の変化に基づいた指標値を算出する指標値算出手段と、
前記指標値算出手段で算出した指標値と、予め定められた前記指標値と前記消化性との相関関係とを基に、前記米の消化性を判定する消化性判定手段と、
前記画像データから少なくとも前記生米に対応する箇所の輝度データを取得する輝度データ取得手段と、を備え、
前記指標値算出手段は、所定の時点を起点とする、前記所定の撮影タイミングでの前記輝度データから得られる輝度増加量及び輝度増加率の少なくともいずれか一方を前記指標値として算出し、
前記相関関係は、予め定められた前記指標値と、前記消化性としてのＢｒｉｘ値又は蒸米を放置し、結晶構造が変化して蒸米が固くなる時間速度である老化速度との相関関係であり、
予め定められた前記指標値は、前記糊化溶液に浸漬させた前記生米の変化に基づいて予め定められた値であり、
前記消化性は、酒造用原料米全国統一分析法に基づいて測定された前記生米を蒸した状態のＢｒｉｘ値又は老化速度であり、
前記輝度データを基に輝度変化点を算出する変化点算出手段を備え、
前記撮影手段は、前記生米の画像を連続的に複数の撮影タイミングで撮影し、
前記変化点算出手段は、前記撮影手段が撮影した複数の撮影タイミングにおける画像データの輝度データを基に輝度の平均値が極小となる前記輝度変化点を算出し、
前記指標値算出手段は、前記輝度変化点を起点として、前記輝度増加量及び前記輝度増加率の少なくともいずれか一方を前記指標値として算出し、
前記糊化溶液は、アルカリ溶液である点にある。

また、上記目的を達成するための本発明に係る消化性判定方法の特徴構成は、
米の消化性を判定する方法であって、
生米を少なくとも糊化溶液に浸漬する浸漬工程と、
前記糊化溶液に浸漬された前記生米の画像を所定の撮影タイミングで撮影する撮影工程と、
前記撮影工程で撮影した画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データを基に、前記米の消化性を判定するための前記糊化溶液に浸漬させた前記生米の変化に基づいた指標値を算出する指標値算出工程と、
前記指標値算出工程で算出した指標値と、予め定められた前記指標値と前記消化性との相関関係とを基に、前記米の消化性を判定する消化性判定工程と、
前記画像データから少なくとも前記生米に対応する箇所の輝度データを取得する輝度データ取得工程と、を実行し、
前記指標値算出工程は、所定の時点を起点とする、前記所定の撮影タイミングでの前記輝度データから得られる輝度増加量及び輝度増加率の少なくともいずれか一方を前記指標値として算出する工程であり、
前記相関関係は、予め定められた前記指標値と、前記消化性としてのＢｒｉｘ値又は蒸米を放置し、結晶構造が変化して蒸米が固くなる時間速度である老化速度との相関関係であり、
予め定められた前記指標値は、前記糊化溶液に浸漬させた前記生米の変化に基づいて予め定められた値であり、
前記消化性は、酒造用原料米全国統一分析法に基づいて測定された前記生米を蒸した状態のＢｒｉｘ値又は老化速度であり、
前記輝度データを基に輝度変化点を算出する変化点算出工程を備え、
前記撮影工程は、前記生米の画像を連続的に複数の撮影タイミングで撮影し、
前記変化点算出工程は、前記撮影工程が撮影した複数の撮影タイミングにおける画像データの輝度データを基に輝度の平均値が極小となる前記輝度変化点を算出し、
前記指標値算出工程は、前記輝度変化点を起点として、前記輝度増加量及び前記輝度増加率の少なくともいずれか一方を前記指標値として算出し、
前記糊化溶液は、アルカリ溶液である消化性判定方法である点にある。

上記特徴構成によれば、糊化溶液としてのアルカリ溶液に浸漬させた生米を撮影し、所定の時点を起点とする、所定の撮影タイミングでの輝度データから得られる輝度増加量や輝度増加率を指標値として算出する。

ここで、本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、所定の時点を起点とする、所定の撮影タイミングで撮影した画像データの輝度データから得られる輝度増加量や輝度増加率と、米の消化性との間に相関関係があり。この相関関係を利用することで米の消化性を判定できるという知見を得て、本発明を完成させた。
また、予め定められた指標値が、生米を糊化溶液に浸漬させた際の当該生米の変化に基づいて予め定められたものであり、指標値が、酒造用原料米全国統一分析法に基づいて測定された前記生米を蒸した状態のＢｒｉｘ値又は老化速度である場合に、両者の間に相関関係があることを見出し、予め定められた指標値としての輝度増加量及び輝度変化点に関して、輝度変化点を起点としてこれらを算出した際に、算出した指標値を基に、米の消化性を精度よく判定できることを見出した。更に、糊化溶液としてアルカリ溶液を使用した場合、指標値と消化性との関係が高い相関を有することを実験により確認している。

即ち、上記特徴構成では、消化性判定手段（消化性判定工程）によって、指標値算出手段（指標値算出工程）で、生米の画像を連続的に複数の撮影タイミングで撮影した画像データを基に算出された輝度変化点を起点として算出した指標値としての輝度増加量や輝度増加率と、予め定められた指標値としての輝度増加量や輝度増加率と消化性との相関関係とを基に、米の消化性を判定できる。尚、「消化性」とは、Ｂｒｉｘ値や蒸米を放置し、結晶構造が変化して蒸米が固くなる時間速度である老化速度であって数値化できるものである。

このように、上記特徴構成によれば、生米を糊化溶液に浸漬させて糊化させながら、生米を撮影して、撮影した画像を基に指標値を算出でき、更に、算出した指標値と上記相関関係とから容易に米の消化性を数値化して判定できる。

また、例えば、指標値として一粒の米の膨張率や面積増加量などの画像データ中の一粒の米の面積から得られるものを使用する場合、観察途中で米が割れたり砕けたりすることで二以上の細粒に分裂し、指標値を算出できない、或いは算出できたとしても適当でない場合があり、結果的に消化性を精度よく評価できない場合がある。しかしながら、上記特徴構成では、指標値として輝度増加量や輝度増加率といった輝度に関するものを使用しており、米が細粒に分裂するような場合であっても、適当な指標値を算出でき、消化性を精度よく評価できる。観察途中における米の分裂は、とりわけ精米歩合が低い米の場合に生じ易いが、上記特徴構成によれば、そのような精米歩合が低い米であっても消化性を精度よく評価できる。

このように、上記特徴構成によれば、酒造用原料米全国統一分析法と比較して、酒米を水に長時間浸漬させたり、浸漬後の酒米を蒸すといった煩雑な操作を行ったりする必要がなく、特許文献２記載の手法と比較して操作が簡単という利点がある。更に、上記特徴構成では、生米を撮影した画像を基に指標値を算出し、この指標値を使って消化性を数値化する。そのため、消化性を評価するための指標を目視で判断する特許文献１記載の手法よりも精度を高めやすいという利点がある。加えて、指標値として輝度に関するものを使用しているため、精米歩合が低い米であっても消化性を精度よく評価できるという利点がある。

以上のように、上記特徴構成を備えた消化性判定システム及び消化性判定方法によれば、煩雑な操作を要せず、比較的短時間で消化性を数値評価できる。また、精米歩合の低い米でもあっても消化性を精度よく評価できる。

また、本発明に係る消化性判定システムの更なる特徴構成は、
前記消化性判定手段は、前記輝度変化点を前記起点とする予め定められた前記指標値としての前記輝度増加量又は前記輝度増加率と所定時間老化時のＢｒｉｘ値又は老化速度との相関関係、及び前記指標値算出手段で算出した前記指標値を基に、前記米の消化性を判定する点にある。

本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、輝度変化点を起点とする予め定められた輝度増加量又は輝度増加率（指標値）と所定時間老化時の米のＢｒｉｘ値又は老化速度との間に特に強い相関があるという知見を得ることに成功し、当該相関関係を基にして米の消化性を判定できることを見出した。

即ち、上記特徴構成によれば、輝度変化点を起点とする予め定められた指標値としての輝度増加量又は輝度増加率と所定時間老化時のＢｒｉｘ値又は老化時間との相関関係と、算出した輝度増加量又は輝度増加率とを基にして、米の消化性を所定時間老化後のＢｒｉｘ値又は老化速度として数値化できる。

実施形態に係る消化性判定システムの概略構成を示す図である。制御装置を示す機能ブロック図である。輝度と反応開始時からの経過時間との関係をまとめたグラフである。輝度増加量と輝度変化点からの経過時間との関係をまとめたグラフである。輝度増加率と輝度変化点からの経過時間との関係をまとめたグラフである。Ｂｒｉｘ値と老化時間との関係をまとめたグラフである。輝度変化点から１５分経過した時点での輝度増加量とＢｒｉｘ－０ｈとの関係を示すグラフである。輝度変化点から３０分経過した時点での輝度増加率とＢｒｉｘ－３ｈとの関係を示すグラフである。輝度変化点から４５分経過した時点での輝度増加量とＢｒｉｘ－６ｈとの関係を示すグラフである。輝度変化点から５分経過した時点での輝度増加量と老化速度との関係を示すグラフである。Ｂｒｉｘ－０ｈに関する予測値と実測値との関係を示すグラフである。Ｂｒｉｘ－３ｈに関する予測値と実測値との関係を示すグラフである。Ｂｒｉｘ－６ｈに関する予測値と実測値との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る消化性判定システム及び消化性判定方法について説明する。

図１は、本実施形態に係る消化性判定システム１の概略構成である。図１に示すように、消化性判定システム１は、生米Ｒを糊化溶液に浸漬する浸漬装置２（浸漬手段）と、糊化溶液に浸漬された生米Ｒの画像を所定の撮影タイミングで撮影する撮影装置５（撮影手段）と、後述する各種機能部で構成される制御装置１０とを備えている。尚、本実施形態において、消化性の判定対象となる生米Ｒは、酒造用原料米である。

本実施形態において、浸漬装置２は、測定ボックスＢ内に配設した載置台３や、この載置台３上に載置した容器４などから構成される。したがって、浸漬装置２は、容器４内に生米Ｒ及び糊化溶液を投入することで、生米Ｒを糊化溶液に浸漬することができるようになっている。具体的に、本実施形態においては、糊化溶液としてアルカリ溶液を使用し、より具体的には、水酸化カリウム溶液を使用する。尚、糊化溶液としてアルカリ溶液を使用する場合、当該アルカリ溶液の濃度は、０．１Ｍ～３Ｍが好ましく、０．１Ｍ～０．６Ｍがより好ましく、本実施形態において使用する水酸化カリウム溶液の濃度は、０．３５Ｍである。また、生米Ｒを糊化溶液に浸漬する際の温度は、１０℃～５０℃が好ましく、２０℃～４０℃がより好ましく、本実施形態では３０℃である。

撮影装置５は、載置台３の上方に配置されており、容器４内の生米Ｒを所定の撮影タイミングで撮影する。尚、本実施形態において、撮影装置５は、カメラであり、生米Ｒの画像を連続的に複数の撮影タイミングで撮影するように構成されている。また、当該撮影装置５が生米Ｒを撮影する撮影タイミングは、容器４内に生米Ｒと水酸化カリウム溶液とを投入して浸漬を開始した時点から所定時間経過するまでの３０秒おきのタイミング（浸漬開始時、浸漬開始後３０秒、浸漬開始後１分、浸漬開始後１分３０秒・・・）である。

制御装置１０は、図２に示すように、画像データ取得部１１（画像データ取得手段）と、指標値算出部１５（指標値算出手段）と、消化性判定部１６（消化性判定手段）とを備えている。また、本実施形態における制御装置１０は、輝度データ取得部１３（輝度データ取得手段）と、変化点算出部１４（変化点算出手段）とを備えている。更に、本実施形態における制御装置１０は、画像処理部１２や、予め定められた指標値と消化性との相関関係（以下、「指標値－消化性相関関係」ともいう）や取り扱う各種情報等が記憶される記憶部１７を備えている。

画像データ取得部１１は、撮影装置５によって撮影された生米Ｒの画像データを取得する機能部である。具体的に、本実施形態においては、撮影装置５から送信される画像データに係る信号を受信して、生米Ｒの画像データを取得する。尚、画像データ取得部１１が取得した画像データは、記憶部１７に適宜記憶される。

画像処理部１２は、画像データ取得部１１で取得した画像データを処理する機能部である。具体的に、本実施形態における画像処理部１２は、画像データ取得部１１が取得した画像データを、明領域を２５５、暗領域を０とする２５６階調の画像データ（グレースケール化画像データ）に変換する処理を行う。

輝度データ取得部１３は、画像データから少なくとも生米Ｒに対応する箇所の輝度データを取得する機能部である。本実施形態においては、上記画像処理部１２での処理により、撮影装置５によって撮影された画像データがグレースケール化画像データに変換される。したがって、本実施形態における輝度データ取得部１３は、上記画像処理部１２における処理により得られるグレースケール化画像データ中の生米Ｒに対応する箇所の輝度データを取得する。

変化点算出部１４は、輝度データ取得部１３で取得した輝度データを基に、輝度変化点を算出する機能部である。本実施形態では、複数の撮影タイミングで撮影された生米Ｒの画像データを変換することで得られたグレースケール化画像データ中の生米Ｒのみを含む領域の輝度データを基に輝度変化点を算出する。より具体的には、グレースケール化画像データ中の生米Ｒに対応する箇所の輝度の平均値が極小値となる画像データが撮影された時点を輝度変化点として算出する。

指標値算出部１５は、所定の時点を起点とする、所定の撮影タイミングでの輝度データから得られる輝度増加量及び輝度増加率を指標値として算出する。具体的に、本実施形態の指標値算出部１５は、変化点算出部１４で算出された輝度変化点を起点とする、所定の撮影タイミング経過時点での輝度増加量及び輝度増加率（以下、「輝度変化点を起点とする輝度増加量」及び「輝度変化点を起点とする輝度増加率」ともいう）を算出する。尚、輝度増加量及び輝度増加率の算出は、例えば、輝度変化点に相当する撮影タイミングで撮影された画像中の生米Ｒのみを含む領域の輝度の平均値と、所定の撮影タイミングで撮影された画像中の生米Ｒのみを含む領域の輝度の平均値とを比較することで算出できる。

消化性判定部１６は、指標値算出部１５で算出した指標値（輝度変化点を起点とする輝度増加量及び輝度増加率）と、予め定められた指標値と消化性との相関関係（指標値－消化性相関関係）とを基に、米の消化性を判定する機能部である。

ここで、本実施形態における指標値－消化性相関関係について説明する。本実施形態の指標値－消化性相関関係における「消化性」とは、酒造用原料米全国統一分析法を参考にして測定された生米Ｒを蒸した状態のＢｒｉｘ値又は老化速度であり、より具体的には、複数の品種の生米Ｒについて、老化時間を変えて後述する酒造用原料米全国統一分析法を参考にして測定したＢｒｉｘ値及び測定したＢｒｉｘ値から算出した老化速度、生米Ｒを所定時間水に浸漬した後に蒸した米のＢｒｉｘ値及び測定したＢｒｉｘ値から算出した老化速度である。また、当該指標値－消化性相関関係における「予め定められた指標値」とは、糊化溶液に浸漬させた生米Ｒの変化に基づいて予め定められた値であり、より具体的には、酒造用原料米全国統一分析法に供した生米Ｒと同じロットの複数の品種の生米Ｒについて、上記のように算出した、輝度変化点から所定時間経過した時点での輝度増加量及び輝度増加率である。つまり、指標値－消化性相関関係は、複数の品種の生米Ｒについて、ある所定時間老化させた場合のＢｒｉｘ値や老化速度と、輝度変化点からある所定時間経過した時点での輝度増加量や輝度増加率との関係をプロットしたグラフの近似式となる。例えば、複数の品種の生米Ｒについて、老化時間が０時間（即ち、未老化）で測定したＢｒｉｘ値と輝度変化点から１０分経過した時点での輝度増加量との関係をプロットしたグラフの近似式が、指標値－消化性相関関係の一つである。

尚、このような指標値－消化性相関関係の中でも、指標値が輝度増加量である場合には、未老化時のＢｒｉｘ値と輝度変化点から５～３５分経過した時点での輝度増加量との関係、老化時間３時間のＢｒｉｘ値と輝度変化点から２０～４５分経過した時点での輝度増加量との関係、老化時間６時間のＢｒｉｘ値と輝度変化点から３０～４５分経過した時点での輝度増加量との関係、老化速度と輝度変化点から５分～１５分経過した時点での輝度増加量との関係に強い相関が見られた（表１参照）。また、指標値が輝度増加率である場合には、未老化時のＢｒｉｘ値と輝度変化点から１０分経過した時点での輝度増加率との関係、老化時間３時間のＢｒｉｘ値と輝度変化点から５～４０分経過した時点での輝度増加率との関係、老化時間６時間のＢｒｉｘ値と輝度変化点から３０～４５分経過した時点での輝度増加率との関係に強い相関が見られた（表２参照）。したがって、これらの関係を指標値－消化性相関関係として用いることで、指標値算出部１５で算出した指標値から消化性を精度良く判定することができる。

記憶部１７は、消化性判定システム１で取り扱う各種情報等を記憶する機能部である。具体的に、本実施形態においては、上記指標値－消化性相関関係の他、各種機能部で取得、算出した情報（輝度データなど）を記憶できるようになっている。尚、指標値－消化性相関関係は、近似式として記憶部１７に記憶されていてもよいし、近似式の作成に必要なデータが記憶部１７に記憶されており、消化性を判定する際に、これらのデータを基に近似式が適宜作成され使用されるようにしてもよい。

次に、以上のような構成を備えた消化性判定システム１を用いて、米の消化性を判定する方法について説明する。

まず、測定ボックスＢ内の載置台３上に載置した容器４の中に６０粒程度の生米Ｒを入れ、ついで、アルカリ溶液としての水酸化カリウム溶液を容器４内に投入することで、生米Ｒを水酸化カリウム溶液に浸漬させる（浸漬工程）。

次に、生米Ｒの浸漬を開始した時点から所定時間経過するまでの３０秒おきのタイミングでの生米Ｒの画像を撮影装置５により撮影する（撮影工程）。

ついで、撮影装置５により撮影された生米Ｒの画像が画像データ取得部１１により取得され（画像データ取得工程）、画像処理部１２において、取得された画像データがグレースケール化画像データに変換される。

次に、グレースケール化画像データ中の生米Ｒのみを含む領域の輝度データが輝度データ取得部１３により取得され（輝度データ取得工程）、その後、取得された輝度データを基に、変化点算出部１４によって輝度変化点が算出される（変化点算出工程）。

ついで、所定の撮影タイミングでの輝度変化点を起点とする輝度増加量及び輝度増加率とが指標値算出部１５によって算出される（指標値算出工程）。尚、本例では、上記のように、指標値－消化性相関関係の中でも、特に高い相関を示す関係があるため、輝度変化点から５、１５及び４５分経過した撮影タイミングでの輝度変化点を起点とする輝度増加量と、輝度変化点から３０分経過した撮影タイミングでの輝度変化点を起点とする輝度増加率とを算出するようにしている。

次に、消化性判定部１６において、指標値算出部１５で算出された指標値（輝度増加量及び輝度増加率）と、指標値－消化性相関関係とを基に、米の消化性が判定される（消化性判定工程）。即ち、未老化時のＢｒｉｘ値と輝度変化点から１０分経過した時点での輝度増加量との関係を基に、米の消化性を未老化時のＢｒｉｘ値として数値化する。また、老化時間３時間のＢｒｉｘ値と輝度変化点から３０分経過した時点での輝度増加率との関係を基に、米の消化性を老化時間３時間のＢｒｉｘ値として数値化する。更に、老化時間６時間のＢｒｉｘ値と輝度変化点から４０分経過した時点での輝度増加量との関係を基に、米の消化性を老化時間６時間のＢｒｉｘ値として数値化する。また、老化速度と輝度変化点から５分経過した時点での輝度増加量との関係を基に、米の消化性を老化速度として数値化する。

以上のように、本実施形態に係る消化性判定システム及び消化性判定方法によれば、煩雑な操作を要することなく、比較的短時間で米の消化性をＢｒｉｘ値や老化速度として数値化して判定することができる。また、指標値が輝度に関するものであるため、精米歩合の低い米でもあっても消化性を精度よく評価できる。

以下、指標値－消化性相関関係を得るために行った実験について説明する。

〔指標値（輝度増加量及び輝度増加率）の算出〕
令和元年度産及び令和２年度産の精米歩合が５０％である山田錦、五百万石及び美山錦の計６種類のサンプルを用意し、これら各サンプル６０粒ずつを、３０℃の水酸化カリウム溶液（０．３５Ｍ）に浸漬させ、３０秒毎に画像を撮影し、撮影した画像を基に、生米のみを含む領域の輝度を取得した。

次に、取得した生米のみを含む領域の輝度を基に輝度変化点を算出した。図３は、各サンプルに関する生米のみを含む領域の輝度と反応開始時からの経過時間との関係を示すグラフである。

図３から分かるように、生米のみを含む領域の輝度は、全てのサンプルにおいて、反応開始時から略同じ時間が経過するまでは徐々に低下し、その後上昇に転じている。尚、各サンプルの輝度変化点（反応開始時からの経過時間）は、令和元年度産の山田錦が１３．５ｍｉｎ、五百万石が１３．５ｍｉｎ、美山錦が１９．５ｍｉｎであり、令和２年度産の山田錦が１５ｍｉｎ、五百万石が１３．５ｍｉｎ、美山錦が１６．５ｍｉｎであった。

次に、取得した生米のみを含む領域の輝度を基に、各サンプルに関する輝度変化点を起点とした輝度増加量及び輝度増加率を算出した。図４は、算出した輝度増加量と輝度変化点からの経過時間との関係を示すグラフであり、図５は、算出した輝度増加率と輝度変化点からの経過時間との関係を示すグラフである。尚、図４中の輝度増加量及び図５中の輝度増加率は、各サンプル中の６０粒の生米の平均値である。同図４及び図５から分かるように、いずれのサンプルについても輝度変化点から時間が経過するにつれて、輝度増加量及び輝度増加率が増加する傾向にある。

以上のようにして、各サンプルについて、輝度変化点を起点とする輝度増加量及び輝度増加率を算出した。この算出した指標値が指標値－消化性相関関数における「予め定められた指標値」である。

〔消化性（Ｂｒｉｘ値及び老化速度）の測定〕
上記６種類のサンプルについて、酒造用原料米全国統一分析法に則して、老化時間を変えて消化性としてのＢｒｉｘ値を算出するとともに、算出したＢｒｉｘ値を基に老化速度を算出した。具体的には、以下の手順で行った。
まず、上記６種類のサンプル各１０ｇ×３セットを水に浸漬させて１５～２０時間吸水させた後、これを４５分間蒸した。
また、０．１Ｍコハク酸溶液と０．１Ｍコハク酸ナトリウム溶液を混合し、ｐＨ４．３の０．１Ｍコハク酸緩衝液を調製した。次に、このコハク酸緩衝液にα－アミラーゼを６０ｕ／ｍＬ、プロテアーゼを３０００ｕ／ｍＬ含むように混合することで、酵素緩衝液を得た。
次に、上記３セットのうち、１セットについては蒸しあがり、米の温度が室温まで低下した後、酵素緩衝液５０ｍＬを加え、１０秒間激しく振とうした後、１５℃で２４時間静置して消化を行った。尚、必要に応じて防腐剤として０．５ｍＬのトルエンを加えた。一方、他の２セットについては、それぞれ蒸しあがり直後から６時間又は３時間経過するまで老化させた後に、上記と同様に消化させた。
消化後、消化液を遠心分離にかけてろ液を得て、このろ液のＢｒｉｘ値を測定し、未老化時のＢｒｉｘ値（Ｂｒｉｘ－０ｈ）、３時間老化させた際のＢｒｉｘ値（Ｂｒｉｘ－３ｈ）及び６時間老化させた際のＢｒｉｘ値（Ｂｒｉｘ－６ｈ）を得た。また、各サンプルそれぞれのＢｒｉｘ値（Ｂｒｉｘ－０ｈ、Ｂｒｉｘ－３ｈ、Ｂｒｉｘ－６ｈ）を基に、各サンプルそれぞれの老化速度を算出した。
尚、老化速度は、下記式１に基づいて算出した。
（式１）
老化速度＝１００－（Ｂｒｉｘ－６ｈ／Ｂｒｉｘ－３ｈ）×１００
図６は、測定した各サンプルのＢｒｉｘ値と老化時間との関係をまとめたグラフである。また、各サンプルの老化速度は、令和元年度産の山田錦が２０．９％、五百万石が２２．５％、美山錦が２６．０％であり、令和２年度産の山田錦が２１．６％、五百万石が１６．７％、美山錦が９．１％であった。

〔指標値と消化性との相関関係〕
指標値－消化性相関関係は、上記のようにして算出した指標値と消化性とを基に得ることができる。
即ち、輝度変化点からの経過時間ごとに、輝度変化点を起点とする輝度増加量や輝度増加率を横軸、Ｂｒｉｘ値（Ｂｒｉｘ－０ｈ、Ｂｒｉｘ－３ｈ、Ｂｒｉｘ－６ｈ）や老化速度を縦軸として、各サンプルのデータをプロットしたグラフの近似式が指標値－消化性相関関係となる。
図７～図１０は、各サンプルのデータをプロットしたグラフの一例を示した。図７は、輝度変化点から１５分経過した時点での輝度増加量を横軸、Ｂｒｉｘ－０ｈを縦軸として、各サンプルのデータをプロットしたグラフである。また、図８は、輝度変化点から３０分経過した時点での輝度増加率を横軸、Ｂｒｉｘ－３ｈを縦軸として、各サンプルのデータをプロットしたグラフである。図９は、輝度変化点から４５分経過した時点での輝度増加量を横軸、Ｂｒｉｘ－６ｈを縦軸として、各サンプルのデータをプロットしたグラフである。更に、図１０は、輝度変化点から５分経過した時点での輝度増加量を横軸、老化速度を縦軸として、各サンプルのデータをプロットしたグラフである。
表１は、輝度変化点を起点とする輝度増加量と消化性との間の関係の相関係数をまとめたものであり、表２は、輝度変化点を起点とする輝度増加率と消化性との間の関係の相関係数をまとめたものである。

表１から分かるように、輝度変化点から５～３５分経過するまでの輝度増加量とＢｒｉｘ－０ｈとの関係、輝度変化点から２０～４５分経過するまでの輝度増加量とＢｒｉｘ－３ｈとの関係、輝度変化点から３０～４５分経過するまでの輝度増加量とＢｒｉｘ－６ｈとの関係、輝度変化点から５～１５分経過するまでの輝度増加量と老化速度との関係に非常に強い相関がある。

また、表２から分かるように、輝度変化点から１０分経過した時点での輝度増加率とＢｒｉｘ－０ｈとの関係、輝度変化点から５～４０分経過するまでの輝度増加率とＢｒｉｘ－３ｈとの関係、輝度変化点から３０～４５分経過するまでの輝度増加率とＢｒｉｘ－６ｈとの関係に非常に強い相関がある。

このように、上記のような関係は、指標値－消化性相関関係の中でも特に有意なものである。したがって、米の消化性をより精度よく判定する必要がある場合には、消化性判定システム１において、上記のような特に有意な関係を指標値－消化性相関関係として用いることが好ましい。

〔実測値との関係性評価〕
上記各サンプルについて、消化性判定システムによって判定した予測値（予測Ｂｒｉｘ－０ｈ値、予測Ｂｒｉｘ－３ｈ値、予測Ｂｒｉｘ－６ｈ値）に関して、酒造用原料米全国統一分析法に則して算出した実測値（実測Ｂｒｉｘ－０ｈ値、実測Ｂｒｉｘ－３ｈ値、実測Ｂｒｉｘ－６ｈ値）との関係性を評価した。図１１～図１３は、その結果を示すグラフである。これらの図から分かるように、予測値と実測値とがよく一致しており、本消化性判定システムによれば、米の消化性を精度よく数値評価できる。

〔別実施形態〕
〔１〕上記実施形態では、糊化溶液として水酸化カリウム溶液を使用する態様としたが、これに限られるものではない。糊化溶液としては、水酸化ナトリウム溶液や水酸化リチウム溶液、水酸化ルビジウム溶液、水酸化セシウム溶液、水酸化カルシウム溶液、水酸化ストロンチウム溶液、チオシアン酸カリウム溶液、ヨードカリウム溶液、硝酸アンモニア溶液、塩化カルシウム溶液、塩酸グアニジン溶液、ジメチルスルホキシド溶液、尿素溶液などを用いることができる。

〔２〕上記実施形態では、特に前工程等を行うことなく、生米Ｒを糊化溶液に浸漬させる態様としたが、これに限られるものではない。例えば、浸漬装置２は、生米Ｒを水に浸漬させ、その後に当該生米Ｒを糊化溶液に浸漬させるように構成されていてもよい。

〔３〕上記実施形態では、撮影装置５が生米Ｒの画像を３０秒おきのタイミングで連続的に撮影する態様としたが、これに限られるものではない。撮影装置５による撮影間隔は、適宜設定すればよい。

〔４〕上記実施形態では、輝度変化点を起点とする輝度増加量及び輝度増加率の２つを指標値として用いる態様としたが、これに限られるものではなく、これらの２つの指標値のうち、少なくともいずれか１つを算出する態様であってもよい。また、上記実施形態では、輝度変化点から５、１５及び４５分経過した撮影タイミングでの輝度変化点を起点とする輝度増加量と、輝度変化点から３０分経過した撮影タイミングでの輝度変化点を起点とする輝度増加率とを算出する態様としたが、これに限られるものではない。例えば、輝度変化点から２０分経過した撮影タイミングでの輝度変化点を起点とする輝度増加量を指標値として算出するようにしてもよい。

〔５〕上記実施形態では、輝度変化点を起点とする輝度増加量や輝度増加率を指標値として用いる態様としたが、これに限られるものではなく、反応開始時点を起点とする輝度増加量及び輝度増加率を指標値として用いる態様であってもよい。この場合、撮影装置５は、生米Ｒの画像を連続的に撮影するのではなく、反応開始時と、反応開始から所定時間経過したある一の撮影タイミングで生米Ｒの画像を撮像するように構成されていてもよい。この場合でも、反応開始時における画像と上記一の撮影タイミングで撮影した画像とを基に、輝度増加量や輝度増加率を指標値として算出し、指標値－消化性相関関係を利用して消化性を判定できる。

〔６〕上記実施形態では、変化点算出部１４を備える態様としたが、これに限られるものではなく、これを備えていない態様であってもよい。また、上記実施形態では、画像処理部１２や記憶部１７を備える態様としたが、これに限られるものではなく、これらを備えていない態様であってもよい。尚、記憶部１７を備えていない態様を採用した場合、指標値－消化性相関関係は、例えば、電気通信回線等を通じて外部のサーバから適宜取得すれば、消化性を判定することができる。

〔７〕上記実施形態では、消化性の判定対象となる生米Ｒが酒造用原料米である態様としたが、これに限られるものではない。

上記実施形態（別実施形態を含む）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、煩雑な操作を要せず、比較的短時間で消化性を数値評価可能な消化性判定システムに利用できる。

１：消化性判定システム
２：浸漬装置（浸漬手段）
５：撮影装置（撮影手段）
１１：画像データ取得部（画像データ取得手段）
１３：輝度データ取得部（輝度データ取得手段）
１４：変化点算出部（変化点算出手段）
１５：指標値算出部（指標値算出手段）
１６：消化性判定部（消化性判定手段）

Claims

米の消化性を判定するシステムであって、
生米を少なくとも糊化溶液に浸漬する浸漬手段と、
前記糊化溶液に浸漬された前記生米の画像を所定の撮影タイミングで撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影した画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データを基に、前記米の消化性を判定するための前記糊化溶液に浸漬させた前記生米の変化に基づいた指標値を算出する指標値算出手段と、
前記指標値算出手段で算出した指標値と、予め定められた前記指標値と前記消化性との相関関係とを基に、前記米の消化性を判定する消化性判定手段と、
前記画像データから少なくとも前記生米に対応する箇所の輝度データを取得する輝度データ取得手段と、を備え、
前記指標値算出手段は、所定の時点を起点とする、前記所定の撮影タイミングでの前記輝度データから得られる輝度増加量及び輝度増加率の少なくともいずれか一方を前記指標値として算出し、
前記相関関係は、予め定められた前記指標値と、前記消化性としてのＢｒｉｘ値又は蒸米を放置し、結晶構造が変化して蒸米が硬くなる時間速度である老化速度との相関関係であり、
予め定められた前記指標値は、前記糊化溶液に浸漬させた前記生米の変化に基づいて予め定められた値であり、
前記消化性は、酒造用原料米全国統一分析法に基づいて測定された前記生米を蒸した状態のＢｒｉｘ値又は老化速度であり、
前記輝度データを基に輝度変化点を算出する変化点算出手段を備え、
前記撮影手段は、前記生米の画像を連続的に複数の撮影タイミングで撮影し、
前記変化点算出手段は、前記撮影手段が撮影した複数の撮影タイミングにおける画像データの輝度データを基に輝度の平均値が極小となる前記輝度変化点を算出し、
前記指標値算出手段は、前記輝度変化点を起点として、前記輝度増加量及び前記輝度増加率の少なくともいずれか一方を前記指標値として算出し、
前記糊化溶液は、アルカリ溶液である消化性判定システム。
前記消化性判定手段は、前記輝度変化点を前記起点とする予め定められた前記指標値としての前記輝度増加量又は前記輝度増加率と所定時間老化時のＢｒｉｘ値又は前記老化速度との相関関係、及び前記指標値算出手段で算出した前記指標値を基に、前記米の消化性を判定する請求項１に記載の消化性判定システム。
米の消化性を判定する方法であって、
生米を少なくとも糊化溶液に浸漬する浸漬工程と、
前記糊化溶液に浸漬された前記生米の画像を所定の撮影タイミングで撮影する撮影工程と、
前記撮影工程で撮影した画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データを基に、前記米の消化性を判定するための前記糊化溶液に浸漬させた前記生米の変化に基づいた指標値を算出する指標値算出工程と、
前記指標値算出工程で算出した指標値と、予め定められた前記指標値と前記消化性との相関関係とを基に、前記米の消化性を判定する消化性判定工程と、
前記画像データから少なくとも前記生米に対応する箇所の輝度データを取得する輝度データ取得工程と、を実行し、
前記指標値算出工程は、所定の時点を起点とする、前記所定の撮影タイミングでの前記輝度データから得られる輝度増加量及び輝度増加率の少なくともいずれか一方を前記指標値として算出する工程であり、
前記相関関係は、予め定められた前記指標値と、前記消化性としてのＢｒｉｘ値又は蒸米を放置し、結晶構造が変化して蒸米が硬くなる時間速度である老化速度との相関関係であり、
予め定められた前記指標値は、前記糊化溶液に浸漬させた前記生米の変化に基づいて予め定められた値であり、
前記消化性は、酒造用原料米全国統一分析法に基づいて測定された前記生米を蒸した状態のＢｒｉｘ値又は老化速度であり、
前記輝度データを基に輝度変化点を算出する変化点算出工程を備え、
前記撮影工程は、前記生米の画像を連続的に複数の撮影タイミングで撮影し、
前記変化点算出工程は、前記撮影工程で撮影した複数の撮影タイミングにおける画像データの輝度データを基に輝度の平均値が極小となる前記輝度変化点を算出し、
前記指標値算出工程は、前記輝度変化点を起点として、前記輝度増加量及び前記輝度増加率の少なくともいずれか一方を前記指標値として算出し、
前記糊化溶液は、アルカリ溶液である消化性判定方法。