JPH0367595A - 水溶性多糖類の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は水不溶性植物繊維から水溶性多糖類を製造する
方法に関する。

（従来技術） 近年、機能性食品の一つである食物繊維（グイエタリー
ファイバー）に関心が高まっている。食物繊維は植物繊
維成分（１１類、野菜、果物等の繊維成分）の他ポリデ
キストロースのような合成のものまで多種多様である。

前者はセルロース、へξセルロース、リグニン等の水不
溶性繊維が主であり種々の食品素材としての用途が有り
、後者は水可溶性多糖類であり主に飲料等として用いら
れている。

ところで、水不溶性の植物繊維から水可溶性の多Ｉ！！
類を製造する方法は、例えば、強アルカリ。

（ＮａＯＨ溶液等）を用いて分解する方法もあるが、は
とんどが単ｔｒｉｌｌまで分解されてしまい高収率で水
可溶性の多Ｉｉ類を得ることは困難である。

（解決しようとする問題点） 水不溶性繊維である植物繊維を水可溶化できれば用途が
広がる等産業上の利用分野も広がる。

そこで、本発明者等は水不溶性の植物繊維を水可溶化す
ることを目的とする研究を行った。しかし、植物繊維は
繊維質が蛋白質等と複雑に絡み合って分解が困難であり
容易には水可溶化しない問題、又、過酷な分解を行うと
単糖にまで分解されてしまい目的とする水可溶性の多Ｉ
ｉ類の収率が下がる等の問題に遭遇した。

本発明者等は前記問題を解決して不溶性の植物繊維から
効率よく水可溶性の多ＩＪ！類を得るべく、大豆から豆
腐を製造したり、脱脂大豆から大豆蛋白を抽出したりし
た後に得られるオカラを植物繊維原料として、これから
水溶性多Ｉｉ類を効率よく得る研究を行った。

研究の過程で、繊維に絡みついた蛋白質を除去すべく種
々の酵素分解を試みたが効率よく蛋白質を除去すること
ができなかった。

又、セルラーゼ分解を試みたが蛋白質と絡み合った繊維
を効率よく分解することができなかった。

そこで、オカラを種々の手段で微細化した後蛋白分解し
繊維分解したところ、植物繊維の微細化の形態や程度に
よっては効率よく水溶性多糖類が得られる知見を得た。

又、この方法がオカラ以外の植物繊維にも応用できる知
見を得て本発明を完成するに到った。

（問題を解決する為の手段） 本発明は水不溶性植物繊維を微細化する工程、繊維に含
まれる蛋白質を分解する工程、繊維を分解する工程及び
水溶性多Ｉ！類を分画する工程を含む水溶性多Ｉ！類の
製造法である。

本発明で、水不溶性植物繊維は大豆等の豆類の水不溶性
成分（オカラ等）、米糠、ふすま等の穀類の水不溶性成
分、芋類、野菜類、果物等植物由来の水不溶性成分等を
用いることができる。なかでもオカラは安定して入手が
出来好ましい。

又、オカラ等のように植物繊維原料が皮やヘソ等を含む
場合、目的の水溶性多糖類を効率よく得るには本発明の
水不溶性植物繊維は皮やへそ等を除いた植物細胞壁が好
ましい。へそや皮が混在すると色調が白くなくなったり
、風味が悪くなる等するからである。

本発明は水不溶性植物繊維を、後の蛋白分解、繊維分解
の工程が効率よく行われるように、先ず微細化する。

この微細化は水系下に行うことが好ましい　水不溶性植
物繊維の水への分散は、その種類、微細化手段、ｐＨ等
によりその濃度は若干異なるが、流動性を有する濃度で
あればよい。例えば、水不溶性植物繊維がオカラの場合
で、微細化の手段がホモゲナイザーの場合、その濃度は
固形分として１〜２０％、好ましくは３〜ｌＯ％が適当
である。

微細化の程度は、コールタ−カウンター（Ｃ００ＬＴＥ
ＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ５ＩＮＣ社製）による平均粒度
が３５μ以下、好ましくは２５μ以下となるまで微細化
することが適当である。

微細化の手段は前記の粒度になるまで微細化できる手段
であればいずれも利用できるが、好ましくは剪断力によ
る微細化手段が適当である０例えば、ホモゲナイザーを
用いリサイクル等して２回以上均質化すると、後の蛋白
分解、繊維分解が効率よく行われ適当である。ボールミ
ル等による微細化と異なリホモゲナイザーを用いた２回
以上の均質化による微細化は剪断力の作用により、蛋白
質等が絡みついた繊維の束を裂く効果に優れ、この効果
により、後に蛋白分解や繊維分解がされやすくなって目
的の水溶性多糖類を効率よく得ることができるものと推
察される。蛋白等と絡みあった繊維はなかなか微細化が
困難であり、たとえ繊維の縦方向に微細化されても繊維
の束がほぐれないかぎり、蛋白質と繊維質がお互いに防
御しあって後の蛋白分解や繊維分解を妨げるからである
。

しかし、剪断力により横方向に繊維の束を裂いてやれば
、繊維の束がほぐれる為後の蛋白分解や繊維分解が容易
に行われ目的の水溶性多糖類を効率よく得ることができ
るものである。

剪断力による微細化の手段がホモゲナイザー処理の場合
、ホモゲナイザー処理圧力は通常１００ｋｇ／　ｃｄ以
上、好ましくは１５０ｋｇ　／ｃ４以上が適当であり、
１０００ｋｇ／ｃ１ａ以上の超高圧も可能である。ホモ
ゲナイザー処理圧力や水不溶性植物繊維の種類によって
はホモゲナイザー処理が１回でもある程度の繊維の束を
ほぐす効果があるが、繊維の束を裂くようにほぐすには
ホモゲナイザー処理を繰り返すことが好ましい。繰り返
し水不溶性植物繊維に剪断力を作用させることは新規な
技術であり、この処理により細かく裂かれたように微細
化した繊維は、次の蛋白質分解、繊維質分解を容易に受
は水溶性多Ｉｉ類に変化する効果に優れる。

次に、微細化された繊維に含まれる蛋白質を分解する。

繊維の束に絡みついていた蛋白質を分解することにより
繊維をよりほぐし状態にし後の繊維分解を容易にする効
果がある。

蛋白質を分解する手段は酵素分解が適当でありカビ、バ
クテリア等の微生物由来、動物由来、植物由来等のプロ
テアーゼ等任意の酵素を用いることができる。

これらの講師は、エンド型、エキソ型のいずれであって
もよいが、エンド型もしくはエンド型とエキソ型の組み
合わせが好ましい。

又、これらの講師は酸性プロテアーゼ、中性プロテアー
ゼ、アルカリプロテア−のいずれであってもよいが、好
ましくは中性域で作用させることが適当である。酸性域
やアルカリ域で作用させると、多くの場合、後に中和工
程を必要とし、増加した塩分の脱塩を必要とする。ただ
、次の繊維を分解する工程が酸分解である場合には、塩
の生成を可及的抑える為に酸性域で作用させることが適
当であり、同様にアルカリ分解であれば、アルカリ域で
作用させることが適当である。

蛋白分解の程度は蛋白除去率が通常約６０％以上好まし
くは７０％以上となるように可及的高く分解することが
、次の繊維分解を容易にし適当である。

ここに゛、蛋白除去率とは水不溶性植物繊維に含まれる
蛋白質含量をＡとし、該繊維を蛋白分解し水溶性画分を
除去した後の繊維に含まれる蛋白質をＢとすると、（（
Ａ−Ｂ）÷Ａ）　Ｘ１００　　（％）とした値である。

蛋白分解した水不溶性植物繊維から分解された蛋白質や
繊維から離脱した蛋白質を一旦除去するほうが好ましい
が、後に脱塩工程がある場合はそこで分解された蛋白質
を除去できるので、そのまま次の繊維を分解する工程に
処することもできる。

蛋白分解した繊維は次に繊維分解するが、それに先立っ
て蛋白質を除去しておくほうが繊維分解を効率よく行う
ことができる。ただし、後に脱塩工程がある場合にはこ
こで分解した蛋白質の除去は可能である。

繊維の分解は■酸分解、■アルカリ分解、■セルラーゼ
等の酵素による分解もしくはこれらの組み合わせによっ
て行うことができる。このうち、中性域で繊維分解でき
る酵素分解が、後に脱塩工程を必要としない点では最も
好ましい。

■の酸分解は後記実施例５に示すようにｐＨ１時間、温
度箋により繊維の分解程度は異なる。ｐＨが低いほど、
時間が長いほど、温度が高いほど繊維の分解度合いは大
きい、オカラの場合について具体的に説明する。　　　
　　　ｐＨは時間が長く、温度が高いほど比較的高いｐ
Ｈでも繊維分解が可能であり、通常３未満、好ましくは
２以下が適当である。

生産性を考慮すると、ｐＨが低すぎるほど後に中和の為
のアルカリを多く必要とし、塩が多く生成するので脱塩
工程が不可欠になる。

時間はｐＨが低く、温度が高いほど短時間でよく、通常
３０分以上が適当である。

温度はｐＨが低く、時間が長ければ低温でよく、ｐＨが
高く、時間が短かければ高温を必要とする。

任意の温度が可能であり、実用的には室温以上が適当で
ある。ただし、ｐＨが低い場合あまり高温で処理すると
単糖の生成が多くなるので注意を要する。

■のアルカリ分解もｐＨ１時間、温度等により繊維の分
解程度は異なる。ｐＨが高いほど、時間が長いほど、温
度が高いほど繊維の分解度合いは大きい、オカラの場合
について具体的に説明する。

ｐＨは時間が長く、温度が高いほど比較的低いｐ　Ｈで
も繊維分解が可能であり、通常１１以上、好ましくは１
２以上が適当である。生産性を考慮するとｐＨが高すぎ
ると後に中和の為の酸を多く必要とし、塩が多く生成す
るので脱塩工程が不可欠になる。

時間はｐＨが高く、温度が高いほど短時間でよく、通常
３０分以上が適当である。

温度はｐＨが高く、時間が長ければ低温でよく、ｐＨが
高く、時間が短かければ高温を必要とする。

任意の温度が可能であり、実用的には室温以上が適当で
ある。

■の酵素による繊維の分解は用いる繊維分解酵素の作用
ｐＨ域、作用温度域で行うことができる。

Ｅ／Ｓ比が高いほど、基質濃度が低いほど効率よく繊維
を分解することができる。中性域で作用させるほうが後
の中和工程を必要とせず、従って塩の生成もないので、
後に脱塩工程が必要でなく好ましい。

繊維分解酵素は、へξセルラーゼ、セルラーゼ、マセラ
ーゼ等の公知のものを１種もしくは２種以上用いること
ができ、その起源はカビ、バクテリア等の微生物由来の
もの、動植物由来のものを問わない。

以上の手段により繊維を分解する程度は、（分解した後
に水可溶性になったＩＩ類）＋（分解する前の繊維の糖
類）Ｘ１００（％）＝可溶化率とすると、可溶化率が４
０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０
％以上が適当である。

又、分解が進み過ぎて単糖まで分解されたのでは目的と
する多糖類とは言えないので、以上の繊維分解工程にま
り生成する還元糖の量を極力抑えるほうが、目的の水溶
性多糖類を高収率で得ることができ、又、単Ｉｉ類を除
去する工程も必要としないので好ましい０通常、繊維分
解前の繊維に対する繊維分解後に生成する還元糖の割合
は少ない程後に還元糖を除く工程が不要であるので好ま
しく、通常２０％以下、好ましくは１０％以下、より好
ましくは５％以下が適当である。

以上のようにして繊維分解されて水可溶化した水溶性多
糖類と繊維分解が充分でない等の理由により水不溶性の
繊維等とを分画することができる。

分画の手段は遠心分離、濾過等、水溶性のものと不溶性
のものとを分離できる手段であれば公知のものを利用す
ることができる。

以上のようにして得られる水溶性多糖類はそのまま飲料
、その他の食品等に用いることができる他、濃縮したり
乾燥したりして飲料、食品素材等種々の用途に用いるこ
とができる。

又、前記工程において塩の生成が多いものは脱塩する必
要がある。

脱塩手段はＵＦＳＲＯ等の膜濾過、エチルアルコール、
アセトン等の極性有機溶剤を用いて沈澱分画する手段等
公知の脱塩手段を用いることができる。

脱塩処理した水溶性多糖類は前述のように、そのまま、
濃縮、乾燥等して種々の用途に用いることができる。

以上の工程により得られる水溶性多糖類は、■もとの水
不溶性繊維のもつ嫌な風味がなく、■もとの水不溶性繊
維のもつザラツキ等の嫌な食感がなく、■機能性食品と
して飲料や各種食品素材に用いることができる等もとの
水不溶性繊維に比べ応用範囲の広がったものである。

（実施例） 以下実施例により本発明の実施態様を説明する。

実施例１ 分離大豆蛋白製造工程で得られる生オカラ（水分約８５
重量％、固形分中の粗蛋白約２０重量％、固形分中の総
繊維約６５重量％）に加水して、乾燥固形分濃度約５重
量％に調整し、ホモゲナイザー（ＭＡＮＴＯＮ−ＧＡＵ
ＬＩＮ■製ｒＳｕｂ−Ｍｉｃｒｏｎ−ｄｉｓｐｅｒｓｅ
ｒ」）を用いて、２００ｋｇ　／ｃ−圧で２回均質化し
た。

次に等重量の水を加え攪拌し、Ｅ／Ｓ比が１／１００と
なるようにＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　０ｒｙｚａｅ由来
のプロテアーゼ（力価２４０ｐｕ／＋ｍｇ）を加え、５
０℃で３時間蛋白分解を行った。但し、ｌｐｕは萩原−
Ａｎｓｏｎ法に準じて測定した値である。

ついで、遠心分離（８０００ＲＰＭ　Ｘ３０分）して可
溶化した蛋白を除去し、沈澱画分に加水して固形分濃度
を約４％に調整した。

次に、３６％の塩酸を加えｐＨを１に調整し、５０℃で
６時間繊維分解を行った。

次に、１０％のＮａＯＨを用いて中和（ｐＨ７，０）し
、遠心分離（８０００ＲＰＭ　Ｘ３０分）して上澄（水
溶性多糖類画分）を得、最終エタノール濃度が８０％と
なるように９９％エタノールを加え、沈澱画分（脱塩さ
れた水溶性多糖類画分）を得、熱風乾燥して水溶性多糖
類粉末を得た。

収率はオカラ乾燥物１００重量部に対し３８重量部であ
った。

５％の水溶液を調製し、飲んでみると、もとのオカラの
大豆臭もザラツキもなく喉通りの良い癖のないものであ
った。

比較例１ ホモゲナイザーを用いて均質化する工程を除いて実施例
１と同様に処理して水溶性多１１類粉末を得た。

収率はオカラ乾燥物１００重量部に対し１８重量部であ
った。

実施例２ ホモゲナイザーを用いて均質化を１回行っただけで、後
は実施例１と同様に処理して水溶性多糖類粉末を得た。

収率はオカラ乾燥物１００重量部に対し２５重量部であ
った。

実施例３ 塩酸の代わりに３０％のＮａＯＨを用いてｐＨを１３と
して８０″Ｃで繊維分解した他は実施例１と同様にして
水溶性多糖類画分を得た。

収率はオカラ乾燥物１００重量部に対し３５重量部であ
った。

実施例４ 実施例１と同様にして蛋白分解しである程度除蛋白した
オカラ溶液にＩＮの塩酸を加えてｐＨ４゜５に調製し、
Ｐｏ１ｙｐｕｒｕｓ　ｔｏｌｉｐｉｆｅｖａｓｅ由来の
セルラーゼ（力価２５０／ＭＧ、協和醗酵■製）をＥ／
Ｓ比率１／１００となるように加え、４０°Ｃで１０時
間繊維分解した。ＩＮのＮａＯＨを用いて中和（ｐＨ７
゜０）後９０°Ｃで１０分間加熱して酵素失活させ、実
施例１と同様に遠心分離、エタノール分画、乾燥して水
溶性多ｔ１！類粉末を得た。

収率はオカラ乾燥物１００重量部に対し２７重量部であ
った。

比較例２ プロテアーゼを用いて蛋白分解する工程を除く他の工程
は実施例１と同様にして水溶性多糖類粉末を得た。

収率はオカラ乾燥物１００重量部に対し１４重量部であ
った。

実施例５ 実施例１と同様にして、分離大豆蛋白製造工程で得られ
る生オカラをホモゲナイザーを用いて均質化し、プロテ
アーゼを用いて除蛋白して得た除蛋白オカラ（乾燥固形
分の粗蛋白３．９％、総繊維９２％）を用いて、オカラ
濃度１重量％の懸濁液液を以下の表−１の条件で塩酸分
解により繊維を分解し、ｐＨ８のリン酸緩衝液で分解を
停止し、遠心分離（１２０００ＲＰＭ　Ｘ　１０分）し
て上澄（水溶性多糖類画分）を得、全糖及び還元糖を測
定した。

除蛋白オカラ中の総繊維に対する水溶性子Ｉ！類の全糖
、生成した還元糖の割合を同表−１に示す。

尚、粗蛋白はケルダール法、総繊維はＡＯＡＣ−ｐｒｏ
ｓｋｙ法、全糖はフェノール硫酸法、還元糖はソモギー
・ネルフン法により求めた。

（以下余白） 表−１ 比３　８０　３．０　６．０ ４．５ １．０ 温度が低く（４０″Ｃ以下）ｐＨが２以下であると水溶
性子Ｉ！類の生成が低く好ましくない。又、ｐＨが低く
　（０，５以下）温度が高＜（８０°Ｃ以上）時間が長
い（４時間）と還元糖の生成が増え、そのままでは水溶
性多糖類としては不適であり、後にエタノール沈澱等に
より還元糖と水溶性多糖類とを分離する工程が不可欠と
なるのであまり好ましくない、又、ｐＨが高い（３以上
）と温度を高く（８０℃）しても充分な繊維分解ができ
ず好ましくない。

（分解した後に水可溶性になったｍ＊−全Ｉり＋（分解
する前の繊維のＩｉ類−除蛋白したオカラ中の総繊維）
Ｘ１００（％）−可溶化率とすると、可溶化率を４０％
以上、還元糖の生成を２０％以内にすると目的の水溶性
多糖類を効率よく得ることができた。

実験例１ 実施例に用いたオカラ（Ａとする）、実施例１と同様に
してホモゲナイザー処理を２回施したオカラ（Ｂとする
）、実施例２と同様にしてホモゲナイザー処理を１回し
か施さないオカラ（Ｃとする）を２．５％の食塩水に懸
濁液し、コールタ−カウンターＴＡ↑■型（ＣＯＵＬＴ
ＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ５ＩＮＣ社製）を用いて平均
粒度を測定した。

結果は表−２の通りであった。

表−２ サンプル 粒度（μ） ６ Ｂ　　　　　　　　　　１９ Ｃ３１ ホモゲナイザー処理をしないと６０ｕ以上であるが、１
回ホモゲナイザー処理すると３０μ程度になり、２回処
理すると３０μ以下になることがわかった。

更に、実施例１と同様にしてホモゲナイザー処理を繰り
返して粒度の変化をみた０表−３にホモゲナイザー処理
の回数と粒度を示す。

（以下余白） 表−３ 回数　　　　　粒度（μ） ２ ９．２ ７．０ 顕微鏡で観察すると、ホモゲナイザー処理回数が増加す
るほど、オカラ繊維の束が裂かれてほぐれたような構造
になっていることわかった。

実施例７ 脱脂小麦ふすまを６０メツシユの篩を通したもの（水分
６．７％、粗蛋白１７．６％、総繊維約５２％）１部に
水９部を加え、混合・攪拌し、ホモゲナイザー処理を２
回施し、等重量の水を加え、ｐＨを６．５に調整し、Ｅ
／Ｓ比が１／１００となるようにＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕ
ｓ　ｏｒｙｚａｅ由来のプロテアーゼ（力価１６０ｐｕ
／ｍｇ）を加え、５０℃で２時間蛋白分解した。

ついで、Ｐｅｎ１ｃｉｌｌｉｕ＋＊　ｆｕｎｉｃｕｌｏ
ｓｕｍ由来のセルラーゼ（力価８ｕ／鵬ｇｓシグマ社製
）をＥ／Ｓ比２／１００となるように加え、４０℃で４
時間繊維分解した。９０℃で１０分間加熱して酵素失活
し、実施例１と同様に遠心分離、エタノール分画、乾燥
して水溶性多糖類Ｎを原料に対し１６％の収率で得た。

比較例３ ホモゲナイザー処理しなかった以外は実施例７と同様に
して水溶性多糖類を得た。原料に対する収率は７％であ
った。

（効果） 以上のように、本発明により　水不溶性植物繊維から風
味、食感（喉通り等）に優れた水溶性多糖類を効率よく
製造することが可能になったものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水不溶性植物繊維を微細化する工程、繊維に含ま
   れる蛋白質を分解する工程、繊維を分解する工程及び水
   溶性多糖類を分画する工程を含む水溶性多糖類の製造法
   。
2. （２）微細化を水系下に剪断力を作用させて行う請求項
   １記載の製造法。