玄米の品質管理とスマート農業【高温対策・省エネ・ＡＩ技術】

しかし新しい技術を導入すれば、すべての問題が解決するわけではありません。高温によって生じた品質低下を収穫後に元へ戻すことは難しくAIによる外観検査だけで玄米のおいしさや安全性のすべてを判断することもできません。

ここでは玄米の品質管理が直面する課題を整理しながら従来技術と新技術の違い・期待される効果・実用化の状況そして私たちが購入する玄米への影響を解説します。

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玄米の品質管理はなぜ変わろうとしているのか

玄米は稲から収穫されたあと乾燥・籾すり・選別・検査・貯蔵・輸送などの工程を経て販売されます。これらの工程では水分や温度・粒の状態・異物の混入などを確認しながら品質を維持するための管理が行われています。従来から乾燥機による水分調整や色彩選別機による異常粒の除去そして低温倉庫での保管など機械を利用した品質管理が行われてきました。

一方、近年は品質を維持するだけでなく限られた人員やエネルギーで効率的に管理することも重要になっていますのでセンサーで測定した情報を機械の運転に反映させたり検査結果をデジタルデータとして記録したりする取り組みが進められています。

気温の上昇が米の品質に影響する

稲は出穂後に籾の内部へでんぷんなどを蓄積して米粒を形成します。この過程は登熟（とうじゅく）と呼ばれ気温などの環境条件によって影響を受けます。登熟期に高温が続くと米粒の一部が白く濁る白未熟粒が増えたり整粒の割合が低下したりすることがあります。

こうした高温障害は玄米の外観品質や農産物検査の等級に関係するため収穫後の選別だけでなく栽培段階からの対策が必要です。ただ気温が高ければ品質が必ず低下するわけではありません。品種・登熟時期・日射・水管理・栄養状態など複数の条件が関係します。

人手不足とエネルギー消費も課題になる

乾燥施設や貯蔵施設では機械の運転・設備点検・品質検査・入出庫管理など多くの作業が必要です。農業従事者の減少や高齢化が進むなか作業を効率化する自動制御や遠隔監視への関心が高まっていますし穀物乾燥機では加熱や送風に燃料・電力を使用し低温倉庫では冷却のために電力を消費します。省エネルギー化は経営面だけでなく環境負荷を考えるうえでも重要な課題です。これからの玄米の品質管理には品質の維持・作業の効率化・エネルギー消費の削減を、どのように両立させるかという視点が求められています。

高温による玄米の品質低下はどこまで防げるのか

高温による品質低下を理解するには米粒の内部で何が起こるのかを知る必要があります。稲の登熟期に高温が続くと、でんぷんの蓄積や米粒の形成に影響が生じ白く濁った部分を持つ粒が発生することがあります。代表的なものが乳白粒・背白粒・基部未熟粒などの白未熟粒です。また米粒に亀裂が生じた胴割粒は精米時に砕けやすくなるなど加工上の問題につながる場合があります。胴割れには登熟期の条件だけでなく収穫後の乾燥条件も関係します。

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高温で傷んだらあとから元に戻すのは難しいので暑さに強い品種を選んだり育てる段階から対策したりすることが大切なんだね！

高温耐性品種の開発が進められている

高温対策の一つが高温条件でも白未熟粒などが発生しにくい品種の開発です。例えば「にこまる」や「つや姫」などは高温登熟条件下での品質特性が研究されてきた品種ですが品種ごとに適した栽培地域や条件が異なり、すべての高温環境で同じ効果が得られるわけではありません。高温耐性品種を導入する場合も栽培地域の気象条件・収量・食味・病害への抵抗性などを総合的に検討する必要がありますし適切な施肥や水管理・作期の調整なども高温障害を軽減するための重要な対策です。

収穫後の技術で改善できることには限界がある

収穫後の乾燥では米粒の水分を適切に調整し急激な乾燥による胴割れなどを抑えることが重要です。選別工程では色彩選別機や穀粒判別技術によって外観上の異常がある粒を検出・除去することができますが、すでに発生した白未熟粒を正常な整粒に戻すことはできません。

選別によって製品全体の外観品質を整えることは可能でも除去する粒が増えれば製品として利用できる量が減る場合がありますので高温対策は収穫後の技術だけに頼るのではなく品種選択・栽培管理・適期収穫・乾燥・選別を組み合わせることが重要です。

玄米の乾燥・貯蔵は省エネと品質維持を両立できるのか

乾燥を速く終わらせようとして温度を高くしすぎると米粒の内部と表面で水分状態に差が生じ胴割れの原因となる場合があります。反対に乾燥を緩やかにすれば必ず省エネになるわけでもありません。運転時間が長くなれば送風機などの電力消費が増える可能性があるためです。したがって乾燥工程の省エネルギー化では単純に温度を下げたり運転時間を短縮したりするのではなく品質を維持できる条件を探すことが重要です。

自動制御によって乾燥方法はどう変わるのか

従来の乾燥機でも水分計や温度センサーを利用した運転制御は行われてきました。新しい技術の特徴は測定できる情報を増やし、その情報を利用して運転条件をより細かく調整する点にあります。例えば籾の水分・熱風温度・外気温度などを監視しながら乾燥の進み具合に応じて運転条件を変更する方法が考えられます。

さらに蓄積した運転データから乾燥時間やエネルギー消費量を予測し効率的な運転条件を検討することも可能ですが自動制御を導入しただけで必ず燃料消費量が減るとは限りません。乾燥機の構造・籾の初期水分・処理量・外気条件などによって結果が変わります。省エネ性能を比較する際には同じ量の籾から同程度の水分を除去した場合のエネルギー消費量と乾燥後の品質を合わせて確認する必要があります。

低温貯蔵でもエネルギー管理が重要になる

乾燥後の玄米を貯蔵する場合には温度や湿度の管理が品質維持に関係します。低温貯蔵は適切な条件下で品質変化を緩やかにする方法の一つですが倉庫内を冷却するための電力が必要です。そこで断熱性能の改善・冷却設備の効率化・扉の開閉による熱の流入の抑制などが省エネ対策として考えられます。

また温湿度センサーを複数の場所に設置すれば倉庫内の環境を継続的に確認し温度むらや異常を早期に発見する手がかりになりますがセンサーが温度の上昇を検知したときに冷却設備の運転や点検など適切な対応と組み合わせる必要があります。

従来の管理と新しい管理方法の違い

遠隔監視や自動制御そのものが、すべて新しく開発された技術ではなく、すでに利用されている技術を組み合わせ、より多くの情報を利用して効率化を図ることも品質管理の進歩といえます。今後は乾燥後の水分や胴割れの発生状況だけでなく処理量当たりの燃料・電力消費量も合わせて評価することが品質と省エネの両立を考えるうえで重要になるでしょう。

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AIやセンサーで玄米の品質はどこまで分かるのか

玄米の品質検査では粒の形や色・未熟粒・被害粒・胴割粒などを確認しますが従来は検査員が標準品などと比較しながら判断する方法が中心でした。現在では穀粒判別器などの測定機器も利用されています。農林水産省は農産物検査に使用する機器として電気水分計・近赤外分析計・穀粒判別器などに関する仕様情報を公表しています。機械による品質検査は、すでに制度の中で利用されている技術と研究開発が進められている技術を区別する必要があります。

AI画像解析は何を判別するのか

AI画像解析では撮影した玄米の画像から粒の色や形また表面の特徴などを読み取り機械学習によって分類する方法が研究されていて例えば正常な粒と白未熟粒あるいは被害粒などの画像を学習させ、それぞれの特徴に基づいて判別する仕組みです。

農林水産省の研究事業ではAI画像分析等による次世代穀粒判別器の開発が進められ検査員による鑑定の相当部分を機械で代替することが目標とされました。この研究では画像情報や測定結果を蓄積し判別技術の高度化を図っています。

ただAIを使用すれば必ず人間より正確になるというわけではありません。判別精度は学習に使用した画像の種類・撮影条件・対象品種・粒の状態などによって変化します。例えば学習時に少なかった種類の異常粒や判別しにくい中間的な状態の粒では誤判定が生じる可能性がありますのでAIの性能を評価するときには正しく判別できた割合だけでなく異常粒を見逃す割合や正常粒を誤って異常と判定する割合も確認する必要があります。

近赤外分析や水分センサーでは何が分かるのか

玄米の品質評価では画像以外の情報も利用されています。例えば近赤外分析は試料に近赤外光を当て、その吸収や反射の特徴から水分やたんぱく質などを推定する方法です。化学分析などによって得られた測定値との関係を利用するため適切な校正や測定条件の管理が必要です。

一方、電気式水分計では米の電気的な性質などを利用して水分含有率を推定します。このような非破壊測定や迅速測定の技術は多くの試料を効率的に調べるうえで役立ちます。ただ測定できる項目は機器ごとに異なり近赤外分析であらゆる成分や安全性を直接確認できるわけではありません。

AIで玄米のおいしさまで判断できるのか

玄米のおいしさには品種・栽培条件・貯蔵状態・炊飯方法・食べる人の好みなど、さまざまな要素が関係します。たんぱく質やアミロースなどの成分は食感や食味を考える手がかりになりますが成分の測定値だけで実際の味を完全に再現することはできません。

また外観が整った玄米でも炊飯後の硬さや香りが同じになるとは限りませんのでAIによる外観判別・成分分析・炊飯後の官能評価は、それぞれ異なる情報を得るための方法として理解することが大切です。

新しい品質検査技術の実用化はどこまで進んでいるのか

玄米の生産から販売まで品質情報をつなげられるのか

玄米は生産者から集荷施設・卸売業者・小売店などへ移動する間に、さまざまな品質管理を受けます。例えば乾燥施設では水分含有率・貯蔵施設では温湿度・選別施設では異常粒の混入状況などが管理対象になりますが、それぞれの施設で記録された情報が、必ずしも一つにつながらない場合があります。記録方法や管理システムが異なる場合には過去の品質情報を確認するために複数の記録を照合する必要があります。そこで注目されるのがデジタル技術による品質情報の一元管理です。

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玄米がどこで作られ、どのように乾燥・貯蔵され販売店まで運ばれたのかをつなげておくと品質に問題が見つかったときも原因を調べる手がかりとして必要だよ！

ロット管理とトレーサビリティの役割

ロット管理とは一定の条件でまとめられた玄米を識別し、その単位ごとに記録を管理する方法です。例えば同じ産地・品種・産年の玄米でも収穫日や乾燥条件そして保管場所が異なれば品質に違いが生じる可能性があります。こうした情報をロットごとに管理すれば品質上の問題が見つかった際に対象となる玄米の範囲を調べやすくなります。

日本では米トレーサビリティ法によって米穀や対象となる米加工品について取引等の記録の作成・保存、産地情報の伝達が義務付けられていますが法律で求められる取引記録と乾燥温度や貯蔵湿度などの詳細な品質データは同じものではありません。

データ連携で何が変わるのか

例えば次のような情報をロットごとに関連付けることが考えられます。

消費者が確認できる情報は増えるのか

品質情報のデジタル化が進めば将来的には購入者が製品の生産履歴や品質管理の一部を確認できる機会が増える可能性があります。例えば製品に表示されたQRコードから生産者の情報や保管方法そして検査結果などを確認できる仕組みが考えられます。

ただ、すべての玄米製品で詳細な品質情報が公開されているわけではありませんし情報が多いことと品質が高いことは同じではなく公開された測定値が何を意味するのかを理解することも重要です。今後は情報を記録する技術だけでなく消費者が理解しやすい形で品質情報を伝える仕組みも求められるでしょう。

これから私たちが購入する玄米はどう変わるのか

高温耐性品種の開発・乾燥機の自動制御・温湿度センサー・AIによる穀粒判別などは、それぞれ異なる段階で玄米の品質管理を支える技術です。これらを適切に組み合わせることで品質低下のリスクを減らしたり異常を早く発見したりすることが期待されます。

例えば乾燥時の水分むらを抑えられれば乾燥条件に起因する品質低下の軽減につながる可能性がありますし貯蔵中の温度変化を継続的に監視できれば設備の異常などに早く気づく手がかりになります。ただ天候や栽培条件あるいは品種の特性による違いまでなくせるわけではありません。新技術の役割は玄米をすべて同じ品質にすることではなく品質の変化を把握し管理できる部分を増やすことにあります。

新技術によって玄米の価格は変わるのか

新しい設備を導入するには機器の購入費用だけでなく維持管理費・点検費用・作業者の教育費用などが必要ですので設備投資が販売価格に影響する可能性がありますが省エネルギー化によって燃料や電力の使用量が減ったり自動化によって作業負担が軽減されたりすれば長期的な費用削減につながる場合もあります。ただ玄米の販売価格は生産量・需給・流通費用など多くの要因で決まります。新技術の導入だけを理由に価格が必ず上がる、あるいは下がるとは判断できません。

すべての施設に新技術が普及するのか

技術の普及には設備の規模や処理量・導入費用・既存設備との互換性などが関係します。大規模な乾燥調製施設では導入効果が見込める設備でも小規模な生産者にとっては費用負担が大きくなる場合がありますしAIやセンサーを導入する場合には機器の精度を維持するための点検や校正そしてデータの管理も必要です。

そのため新しい技術が開発されたとしても、すべての生産現場で直ちに利用されるわけではありません。技術の導入状況を確認する際には研究開発中なのか実証試験が行われている段階なのか商用設備として利用されているのかを区別する必要があります。

玄米を購入するときに何を確認すればよいのか

消費者にとって大切なのは最新の設備を使用しているかどうかではありません。産地・品種・産年・包装状態・販売者が提供する品質情報などを確認し自分の用途や好みに合った玄米を選ぶことが基本になります。品質管理に関する情報が公開されている場合には乾燥や貯蔵の方法そして品質検査の実施状況なども参考になります。

ただAI検査済み・低温貯蔵・最新設備使用といった表示だけで玄米の品質を全面的に判断することはできません。どのような項目を測定し、どのような条件で管理しているのかが分かれば製品の特徴をより具体的に理解できます。これからの玄米選びでは品質の良し悪しを一つの言葉で判断するのではなく品質を支える仕組みと、その情報がどこまで確認できるのかに目を向けることも大切になるでしょう。

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あとがき

農業の機械化というと田植え機やコンバインのような大きな機械を思い浮かべるかもしれませんが玄米の品質を支える技術には米粒のわずかな色の違いを見分けたり目に見えない水分の変化を測定したりするものもあります。興味深いのは技術が進歩するほど人が直接見ることのできなかった情報まで扱えるようになっていることです。

かつては経験や勘を頼りに判断していた作業でも測定値や画像を記録し過去の状態と比較できる場面が増えています。それでも玄米を食べたときの香りや噛み応え食卓で感じるおいしさまで、すべてを数字に置き換えられるわけではありません。

小さな玄米の一粒には自然の恵みと、それを大切に育て品質を守り続ける人々の知恵や技術が詰まっています。これから新しい技術が進歩することで玄米の品質はさらに安定し、その魅力をより多くの人が安心して楽しめる未来へとつながっていくことでしょう。

ここまでお読みくださりありがとうございます。さら玄米の官能評価・食味比較にご興味がおありの方は下のボックスから内部リンクしておりますのであわせてお読みください。

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