著者の所属・活動拠点の国は、中国、エチオピア、バングラデシュです。

掲載誌：Foods

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

魚や魚の加工副産物には、EPAやDHAなどのオメガ3系脂肪酸が多く含まれます。研究チームによると、魚の頭・皮・骨・内臓といった副産物は捨てられることが多く、使われても飼料や肥料が中心です。これらから価値の高い製品を取り出せれば、環境負荷を減らし、漁業の資産を増やすことにつながると論文は位置づけています。

魚油を取り出す新しい方法として、超臨界二酸化炭素抽出と酵素加水分解法が注目されています。超臨界二酸化炭素抽出は、高い圧力と温度で液体と気体の中間のような状態にした二酸化炭素を溶媒として使い、油を溶かし出す方法です。酵素加水分解法は、酵素で原料を分解してから油を搾り出す方法です。著者らは、同じ原料についてこの2つの方法の技術面と経済面を直接比べた研究は見当たらないとしています。そこで研究チームは、魚の頭から工業規模で魚油を生産する場合を想定し、両方の方法を工程シミュレーションで再現して、技術と経済の両面から評価することを目指しました。

何を、どのように調べたか

実験ではなく、化学工程設計用のソフトウェアSuperPro Designerを使った計算機シミュレーションによる研究です。原料となる魚の頭の組成は、過去の研究の報告値をもとに水分約65%、油約25%、それ以外の固形分約10%と設定しました。1回の処理量（1バッチ）を魚の頭5万kgとし、そこに含まれる油は約1万2500kgになります。

比べたのは2つの工程です。1つは超臨界二酸化炭素抽出です。もう1つは酵素加水分解と低温圧搾を組み合わせた方法で、搾った粗油を脱色・脱臭などで精製する工程まで含みます。公平に比べるため、どちらも同等の品質基準を満たす精製魚油を作る想定にしました。原料の受け入れ、粉砕、乾燥、抽出、精製までの流れを組み立て、物質やエネルギーの出入り、設備費、運転費、収益性を計算しました。

経済評価は、事業期間15年、割引率7%、立地を中国・湛江、稼働率100%などの条件で行いました。さらに処理量を基準の50%から400%まで変え、投資収益率や投資回収期間がどう変わるかを調べる感度分析も実施しました。

主な報告結果

原料中の油に対する回収率は、超臨界二酸化炭素抽出が96.04%（1バッチあたり1万2005kg）、酵素加水分解法が79.02%（同約9877kg）でした。論文はこの差について、超臨界二酸化炭素が油の成分を選んでよく溶かすこと、酵素加水分解法では分解・圧搾・精製の各段階で少しずつ油が失われることによると説明しています。超臨界二酸化炭素抽出は年間の油生産量が約4303万kg、1バッチの処理時間が8.42時間で、生産量と処理時間の短さで優れていました。二酸化炭素は1バッチあたり30万kgを循環させ、そのうち28万5000kgを回収して再利用します。失われる分を補う追加量は1バッチあたり1万4900kgと計算されました。

一方、酵素加水分解法は、設備投資が比較的大きく処理時間も長いものの、基準条件では経済的な収益と資源の利用効率で上回りました。魚油のほかに、高タンパクの搾りかすを年間約2886万kg、レシチンを年間約1604万kg生み出すことが副収入につながります。

処理量を変えた感度分析では、超臨界二酸化炭素抽出は1バッチ5万kgを超えると、規模を大きくしても得られる効果がだんだん小さくなりました。大型化すると設備投資が急増し、高圧設備の扱いも難しくなるためで、著者らは5万kgを実用上の経済的な最適規模としています。酵素加水分解法では、1バッチ15万kgまで財務指標が着実に改善し、原料価格の変動にも影響されにくい費用構造でした。

運転面では、酵素加水分解法の熱風使用量が瞬間最大で毎時47万4800kgに達し、超臨界二酸化炭素抽出の3倍を超えました。年間のエネルギー使用量は、超臨界二酸化炭素抽出が電力約2269万kWh・蒸気約21万1000トン、酵素加水分解法が電力約2405万kWh・蒸気約65万6000トンでした。

この報告が示すこと

研究チームは、どちらの方法が優れているかは一律には決まらず、事業の目的や条件に応じて選ぶべきだと結論づけています。超臨界二酸化炭素抽出は、溶媒費用を抑えられ、高純度の油を主な目的とする中規模の生産に向くとされました。酵素加水分解法は、原料を余さず使い、複数の製品から収入を得て長期的に安定した経営を目指す大規模なバイオリファイナリー（原料から多様な製品を作り出す施設）に向くとされました。

ただし著者らは、いくつかの限界を挙げています。この研究は計算機シミュレーションにもとづいており、工程全体を試験設備や実際の工場で実験的に確かめてはいません。結果は文献から引用した収率、固定した原料・製品価格、想定した副産物の収入に左右されます。環境面の評価は予備的なもので、製品の一生を通じた環境負荷を評価するライフサイクルアセスメントには当たりません。また、超臨界二酸化炭素抽出の粗油は純度が高く精製工程が少なくて済むため、2つの工程の比較範囲は完全には揃っていません。著者らは、本研究の結果を確定的な性能予測ではなく、技術選択や規模拡大の検討に役立てる比較の枠組みとして位置づけています。

原著論文の著者・所属：Gebremichael Gebremedhin Hailu（College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Guangdong Province Engineering Laboratory for Marine Biological Products, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Product of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang 524088, China; Department of Food Engineering, Oda Bultum University, Chiro 226, Ethiopia）、Anand Kumar（College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Guangdong Province Engineering Laboratory for Marine Biological Products, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Product of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang 524088, China）、Sharmin Zaman Emon（Centre for Advanced Research in Sciences (CARS), University of Dhaka, Dhaka 1000, Bangladesh）、Syed Mohammad Ehsanur Rahman（Department of Animal Science, Bangladesh Agricultural University, Mymensingh 2202, Bangladesh）、Zefu Wang（College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Guangdong Province Engineering Laboratory for Marine Biological Products, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Product of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang 524088, China）、Yang Liu（College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Guangdong Province Engineering Laboratory for Marine Biological Products, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Product of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang 524088, China）、Shuai Wei（Collaborative Innovation Centre of Seafood Deep Processing, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China; College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Guangdong Province Engineering Laboratory for Marine Biological Products, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Product of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang 524088, China）、Shucheng Liu（Collaborative Innovation Centre of Seafood Deep Processing, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China; College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Guangdong Province Engineering Laboratory for Marine Biological Products, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Product of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang 524088, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Gebremichael Gebremedhin Hailu, Anand Kumar, Sharmin Zaman Emon, et al. Process Simulation and Comparative Techno-Economic Assessment of Fish Oil Recovery from Fish Heads via Supercritical CO2 Extraction and Enzymatic Hydrolysis. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-09. DOI: 10.3390/foods15183183. 原著ライセンス：CC BY.