JPH04130102A - 湿熱処理澱粉の効率的製造法 - 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〕 本発明は澱粉の高分子特性を活用して利用するに当たり
、予め湿熱処理をすることにより、その特性を著しく変
化せしめる方法の改良、特に湿熱処理澱粉を工業的に効
率的に製造する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

馬鈴薯澱粉やコーンスターチを関係湿度１００％の下で
９５〜１００℃で、加熱すると、粒の外観的な変化を伴
わずに、物理的な特性が変化することは、１９６７年Ｖ
、　Ｌ、　５ＡＩＲによってシリアル、ケミストリー（
４４巻１月号８頁〜２６頁）に詳しく報告されている。

この報告によれば、澱粉を厚さ２センチメートル程の薄
い層に広げて、関係湿度１００％の加圧容器に入れ９５
〜１００℃で１６時間はど加熱している。

また、澱粉に加湿して水分を１８〜２７％に調節してエ
アーオーブン中で加熱することも試みられている。

湿熱処理による澱粉の物理的特性の変化としては、平衡
水分の変化、Ｘ線回折図の変化、澱粉粒の膨潤性の変化
、糊化開始温度の上昇などが知られている。

これらの変化の度合は、湿熱処理の温度、時間、水分な
どによって、連続的に変化する。−射的には、水分含量
の多い馬鈴薯澱粉はコーンスターチに比較しておだやか
な湿熱処理条件で変化する。また加水して水分含量を増
加させるほど変化し易い。

特に、工業的に最も利用し易いコーンスターチは平衡水
分が約１３％でもともと糊化温度が高いがこれを湿熱処
理で変化させるためには高温度、長時間例えば１２０℃
以上で２時間処理するとか或いは、熱処理に先立ち加湿
して水分を２０〜２５％とする必要がある。

また加熱時に澱粉層は、厚さ３センチメートル以下の薄
い層にしなければ、外層部と中心部では変化が均一でな
くなる。また、加水して高水分にして加熱処理をすると
澱粉粒間の固着が伴い処理後の粉末化が難しくなる。ま
た関係湿ＪＩ　１００％で加熱するために表層部に蒸気
が凝縮して、澱粉粒が糊化して塊となり、やはり処理後
の粉末化が難しくなるなどの欠点があり研究室規模の少
量の場合は、湿熱処理澱粉の調整はさほど難しくないが
、工業規模で製造しようとする場合効果的な手段がなく
商品化されて市場に出回っている例がないのが現状であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は湿熱処理による物性の変化の程度を制御するこ
とが出来、かつ湿熱処理後の粉末化が容易で特別の操作
を必要とぜず、加水せずに、市販コーンスターチをその
ままで大量の処理が短時間で行える湿熱処理澱粉の製造
法を提供することを課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

湿熱加熱処理に適した加圧容器として通常のオートクレ
ーブが一般に用いられているが前述したような欠点があ
り大量生産には適していない。そこで本発明者らは種々
の装置を考案し、検討した結果、内圧、外圧のいずれに
も耐圧性の密閉容器（例えば日板製作所社製、レトルト
殺菌器）に真空ポンプよりの減圧ライン、加圧用蒸気ラ
インの両者を付設したものを湿熱加熱装置として用いる
のがよいことを見出した。この容器の内部に澱粉をステ
ンレス製バットに入れたものを装填し、真空ポンプライ
ン、加圧用蒸気ラインの両者を逐次開閉し、条件を種々
に変えて澱粉の湿熱処理を行った。

まず標準的な従来法湿熱処理方法として、加圧用蒸気ラ
インより蒸気を導入し缶内容器を充分排気して、関係湿
度１００％条件にして加圧加熱処理をした。これとは別
に真空ラインによる減圧・加圧蒸気ラインによる加圧加
熱の組み合わせ、更には減圧・加圧加熱・減圧・加圧加
熱の繰り返しの組み合わせ等について減圧度、加圧度を
変えて種々検討した。

かくして得た澱粉の物理的性質の変化、即ち、■ブラベ
ンダーアミログラフイーによる粘度の変化 ■示差走査型熱量計による吸熱性の変化■４０℃におけ
るα−アミラーゼ消化性■α−アミラーゼ吸着性の増加 ■被染色粒の増加、及び顕微鏡観察 ■糊液を調整してその粘性の安定性 について調査検討を行った。

なおこれらの物理的性質は以下に詳述する方法によって
調べた。

■ブラベンダーアミログラフィーによる粘度特性の測定
は以下のごとく行った。即ち、全量４５０９の澱粉乳液
懸濁液を調整するコーンスターチの場合は無水物として
７％相当量、即ち３１．５Ｉ！を秤量し、馬鈴薯澱粉の
場合は５％相当量、即ち２２．５１！を秤量し、水を加
え全量を４５０．９としてアミログラフィーにかけた。

５０℃より毎分１．５℃の速度で昇温し、９５℃、即ち
３０分昇温加熱後３０分間同温度に保ち以後毎分１．５
℃の速度で３０分冷却し、この間連続的に粘度を読み取
った。

結果として粘度の立ち上がり開始温度（糊化開始温度）
及び最高粘度到達温度、及びその時の粘度、９５℃３０
分加熱後の粘度、及び５０℃まで冷却した時の粘度をそ
れぞれ測定した。

■示差走査型熱量計による測定は澱粉の乾物量に対して
２．５倍の水を用い、昇温を毎分２℃とし、１４０℃ま
で昇温して測定したつ結果は、糊化開始温度、糊化ビー
ク温度、糊化終了温度（何れも℃）、乾物１ｇ当たりの
糊化熱ジュール／ｇで表した。装置はセイコー社製を用
いた。

０４０℃におけるα−アミラーゼの消化性は以下に示す
方法によった。即ち、湿熱処理澱粉を無水物として０．
１９を１５４遠心分離管にとり、０．ＩＮ酢酸−酢酸ナ
トリウム緩衝液ｐＨ６，０に１ｍＭの酢酸カルシウム及
び５ｍＭの食塩を加えた液で１０００倍希釈した耐熱性
α−アミラーゼ（スビターゼＨＫ、ナガセ生化学製１１
当たり１８糊精化力相当）を加えて４０℃で時々振盪し
ながら２時間作用させその後遠心分離し、上澄み液の全
糖分をフェノール硫酸法で定着し可溶化率を算出した。

尚、生澱粉分解性のアミラーゼであるダビアーゼを用い
て４０’Ｃ２４時間消化して生澱粉消化性も測定した。

■α−アミラーゼ吸着能力の測定は次のごとく行った。

即ち、枯草菌のα−アミラーゼ製剤スビターゼＬＨ（ナ
ガセ生化学製、１２０００ＤＵＮ／１　ｆＩ）　５０ｍ
ｉ：水５ｏＲ１を加え、氷水中で冷却、同じく氷水中で
冷却したエタノール２４０１を徐々に加え、生ずる沈澱
を冷却遠心分離機で、５℃で遠心分離（３０００ｒ、ｐ
、ｍ３分）この沈澱を再び水に溶解して３０−のエタノ
ールと共に全量を１００ｍ／とじた。この液５１を５〇
−遠心分離管にとり試料澱粉を無水物として２００１！
に９を加え、冷室中でマグネテイツクスターラーで約９
０分撹拌した後５℃で遠心分離し、上澄みのα−アミラ
ーゼ活性を測定すると共に、沈澱した澱粉に、酢酸カル
シウム１１ＩＩＭ、及び食塩５ｍＭを含む０．　ＩＮ酢
酸−酢酸ナトリウム緩衝液５ゴを加えて６０℃（約１０
分）に加熱して吸着澱粉がらα−アミラーゼを溶離して
α−アミラーゼ活性を測定し、試料澱粉１ｇ当たりのα
−アミラーゼ吸着量を算出した。

■澱粉粒の染色性テストは次のように実施した。

即ち、試料澱粉の微量を１５４遠心分離管にとり、１％
サフラニンＴ（塩基性染料）約０５−を加えて、混合し
、約５分放置後、遠心分離し、更に沈澱物に水を加えて
余分の染料を洗い、遠心分離で除き、これを３回繰り返
した後、サフラニンＴにより赤く染まった澱粉をデツキ
グラス上に採り、これに−滴の１％ダイレクトスカイブ
ルー５Ｂ（直接染料）を加えて混和して顕微鏡下で観察
し、青色に染色された損傷澱粉粒の割合を読み取った。

同時に澱粉粒の形状の変化を観察した。

■糊液粘度の安定性は次のとおりにして調べへ即ち、７
．０％溶液を９５℃加熱後４０℃に冷却してＢ型粘度計
で粘度を測定した。これを、オートクレーブ中で１２０
℃２０分間加圧加熱し４０℃に冷却後、粘度を計った。

これを再度繰り返し粘度を比較した。

先ず従来の澱粉の湿熱処理方法における典型的な条件に
従って、研究室規模の加圧殺菌装置を用いて加圧蒸気導
入による１２９℃で１２０分各種の澱粉を湿熱加圧処理
し、得られた澱粉のアミログラフィーを調べた。結果を
第一１表に示す。

上記の結果から明らかなとおり加水したコーンスターチ
、馬鈴薯澱粉は、この湿熱処理条件下では、加熱により
ほとんど粘性を示さないように変化したが、加水しない
コーンスターチは、その変化の程度が少なかった。また
加水コーンスターチは全体に固着した状態となり処理後
の粉砕が難しかった。このように、市販のコーンスター
チを、加水せずそのままで湿熱処理した時は、１２９℃
（１，７勿／ｃｊＧ）１２０分、層厚１．５センチメー
トル加熱条件でも、尚アミログラムで粘度の上昇が観察
される。

これに対して、減圧・加圧加熱または減圧・加圧加熱操
り返し処理方式による時は、層厚５センチメートルとし
た場合でも、１０５℃位力ら、粘性の変化が認められ、
α−アミラーゼによる４０℃での消化性や被染色粉の割
合が増加し１２４℃で加熱すると５分間の湿熱処理で粘
性は著しく変化し、１０分以上ではほとんどアミログラ
ムによる粘性を示さずα−アミラーゼの吸着性は、未処
理コーンスターチに比較して著しく向上し、２０分処理
では約１０倍に近くなり、α−アミラーゼ溶液に４％添
加して５℃で９０分撹拌した後、遠心分離した上澄みの
アミラーゼの残存活性は、原液に比して、約１０％であ
り工業的にα−アミラーゼの吸着精製用として充分利用
可能な澱粉が得られた。示差走査型熱量計分析の結果は
、１２４℃処理のものでも糊化による吸熱性が明らかに
認められるが。

湿熱処理温度が高くなるほど糊化開始温度、糊化ビーク
温度、糊化終了温度共に高温側に移行し、糊化熱は減少
し、１２４℃、２０分処理のコーンスターチでは未処理
のものの翅となった。

これらのことから粒の膨潤は生じているが粘度として測
定できるほどは膨潤していない事を示している。またそ
の処理澱粉を５〜７％の糊液にした後オートクレーブで
加圧加熱した場合、対照の未処理コーンスターチの粘性
の低下が甚だしいのに較べて粘性の低下が少なかった。

また加圧加熱処理した糊液を冷凍・解凍処理すると澱粉
粒は水不溶性のスポンジ状となり圧搾により脱水できる
。この脱水液中にはほとんど澱粉は溶出していない。こ
のことから、この湿熱処理澱粉は、加熱により膨潤する
が容易に崩壊、溶出しない性質に変化したと考えられる
。また湿熱処理澱粉を走査型電子顕微鏡で表面を観察す
ると、表面に凹みが生じているのが明らかに観察される
。α−アミラーゼを作用させると、凹んだ部分より消化
されることが観察される。

染色テストの結果、被染色性澱粉粒の割合は、湿熱処理
時の温度が高く、時間が長いほど増加し１２４℃処理で
はほとんど大部分が青色に染色された。

以上のごとく、減圧・加圧加熱方式による湿熱処理によ
るときは、比較的湿熱処理変化を受けにくいコーンスタ
ーチでも、加水等の特別の操作をしなくても１２４℃で
、比較的短時間の処理で、水懸濁液とした後加熱しても
実質的に粘度を示さないような澱粉に変化する。このも
のは又、−旦糊液とした後オートクレーブで加圧加熱を
繰り返しても粘度の変化が少なくレトルト用食品の調整
用に適している。

本発明は上記の実験を含む一連の研究、検討の結果達成
されたものである。即ち、概言すると、本発明は減圧ラ
インと加熱蒸気ラインとの両方を付設し、内圧および外
圧ともに耐熱性の密閉できる容器内に澱粉を入れ、減圧
とした後、蒸気導入による加圧加熱を行い、あるいはこ
の操作を繰り返すことにより、澱粉を所定時間加熱した
後冷却することを特徴とする湿熱処理澱粉の効率的製造
法を提供するものである。

本発明方法によるときは湿熱処理により改良された性質
を有する澱粉を工業的にしかも効率的に製造しうる。特
に、本発明の処理により製造された澱粉は、通常の水懸
濁液にして加熱した場合実質的に粘性を示さず、高圧処
理を繰り返しても通常の澱粉のように粘度低下を伴わず
、かつアミラーゼ吸着能が著しく増加したすぐれた性質
を具備する。

本発明方法において処理される澱粉の種類には特別の制
限はないが、工業的に大量生産されており、工業的原料
として入手が容易で安価であるが、通常、馬鈴薯澱粉に
比較して湿熱処理により変性し難いといわれているコー
ンスターチにつき本発明処理方法を適用するのが好まし
い。市販のコーンスターチは通常約１３％の水分を含ん
で平衡状態にあるが、本発明方法によるとぎはこのまま
で処理でま、しかも湿熱処理後も固着することがなく、
粉末化が極めて容易で工業的生産に適している。勿論、
所望とあれば、コーンスターチ以外の澱粉も本発明方法
の実施にあたり使用できる。

本発明方法では前述の如く減圧ラインと加熱加圧蒸気ラ
インの両方が付設されており、真空、高圧の何れにも耐
えうる密閉可能な容器を用いる。装置内への澱粉の仕込
みは適当な開放容器に層状にひろげてた状態で装填すれ
ばよい、層の厚さは従来の処理方法におけるよりもかな
り厚くすることがで沙る（例えば５にＩＮ以上約２０ス
またはそれ以上）のも本発明処理方法の一つの特徴でも
ある。

本発明方法の実施にあたっては上記のように澱粉を仕込
んだ後に処理容器を密閉し、先ず減圧ラインをあけて減
圧処理を行う。この時の減圧の程度は約７ｏｏｍｕｇ（
ゲージ）以上の真空度にする。処理装置（容器）の容積
と真空装置の性質にもよるが７００　ｍＷｇ程度の真空
度には容易に到達しうる。約７００ｍｕｇ以上の真空度
に達すれば、その状態をかなりの時間維持せしめる必要
はなく、すぐに真空ラインを閉じ加圧蒸気ラインをあけ
て加圧蒸気を導入し、容器内温度を１００℃またはそれ
以上（例えば１２０℃〜１３０℃）に上昇せしめる。所
定時間この高温状態を維持せしめた後加圧蒸気ラインを
閉じ放冷し、次いで湿熱処理された澱粉をとり出す。被
処理澱粉層が比較的薄いときは減圧−加圧加熱の一サイ
クルで所期の処理効果かえられるが、場合により（例え
ば被処理澱粉層が厚い時）にはこのサイクルを繰り返す
のが好ましい。

例えば減圧（７００ｗＨｇまたはそれ以上の真空度到達
）−加圧蒸気導入（容器内温友釣１００℃またはそれ以
上）−再減圧（７００ｍＨｇまたはそれ以上の真空度到
達）−加圧蒸気導入（例えば容器内圧力１．３　ｋｇ　
／　ｄ　Ｇ　、温度１２０℃以上）−冷却の如くである
。なお加圧蒸気による放置時間（加熱時間）は装置（容
器）の容積、被処理澱粉の種類、澱粉層の厚み等によっ
て多少異なるが一般的には１０〜３０分である。なお上
記のように減圧−加熱サイクルを繰り返すようにすれば
処理装置内の澱粉層の厚さを大きくする（従って被処理
澱粉の量を多くする）ことができる。即ち、直径４０ｔ
ｘの円筒形装置を用い上記のような減圧−加圧加熱一減
圧一加圧加熱処理を行ったところ澱粉層の厚さが５１で
も２１ｃｌＩＬでも、層内のどの部分をとってみても変
性改質効果にはほとんど差はなく均一処理を達成するこ
とかでまた。なお装置の大まさによっては澱粉層の厚さ
はこの数倍にもすることか可能である。なお最後の加圧
蒸気導入の加熱処理のあと蒸気導入を止めてから放冷し
熱処理澱粉を取り出してもよいが、蒸気導入を止めてか
ら、−旦減圧ラインをあけて余分の蒸気を除き、減圧の
もとに冷却してから熱処理澱粉を取り出す方が取扱い上
有利である。

〔実施例〕

以下本発明を実施例につぎ更に具体的に説明する。

実施例　１ 層厚５センチメートルになるようにコーンスターチを広
げて湿熱処理した。

装置は直径４０センチメートル、奥行き８０センチメー
トルの円管型の内・外圧に耐圧の容器（日限製、内・外
圧に耐圧のレトルト殺菌器）で内部に２５センチメート
ル×３２センチメートルのステンレスバットに厚さ５セ
ンチメートルになるようにコーンスターチを入れたく約
３０ｋｇ＞。蜜閉後まず真空ラインを開放し、１０分後
３０トール減圧となった時、真空ラインを閉じ、２．４
ｋｇの加圧蒸気ラインを開放して蒸気を導入し九７分後
に缶内温度は１００℃に達した。圧力は常圧に戻った。

この時点で、再び真空ラインに切り換えて減圧し、９分
後、３０トールに達したので再び蒸気ラインに切り換え
て加熱をし總所定温度と、所定時間、加熱終了後、圧力
を開放し、更に減圧冷却した後、開蓋して処理澱粉を取
り出して粉砕した。第２表は、加熱時の処理温度を変え
て行った結果である。この結果１２４℃では完全に粘性
を示さない澱粉に変わりα−アミラーゼ吸着能が著しく
大になった。

実施例　２ １２４℃で処理時間及び澱粉層厚を変えて処理を行った
。その結果を第３表に示す。その結果、１２４℃、５分
の処理で１１５℃、２０分処理よりもより大きく変化し
、１２４℃、１０分で、実質的に加熱により粘度上昇の
ない澱粉となった。層厚を２１センチメートルとしたも
のでも、充分な変性が認められた。１２４℃処理した湿
熱処理澱粉を示差走査型熱量計で測定した結果を第４表
に示した。

第 牢 これらの結果より１２４℃処理によりアミロダラムでは
、粘度を示さないものでも、粒の膨潤と吸熱か明らかに
認められた。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）減圧ラインと加圧蒸気ラインとの両方を付設し、
   内圧、外圧共に耐圧性の密閉できる容器内に澱粉を入れ
   、減圧とした後、蒸気導入による加圧加熱を行い、ある
   いはこの操作を繰り返すことにより、澱粉を所定時間加
   熱した後冷却することを特徴とする湿熱処理澱粉の効率
   的製造法。
2. （２）缶内温度を少なくとも１２０℃以上とすることで
   、水懸濁液を加熱した時、澱粉粒の膨潤が認められるが
   実質的に粘度を示さず、α−アミラーゼ吸着能が著しく
   高い澱粉を製造することを特徴とする請求項１に記載の
   方法。
3. （３）加熱後減圧にして冷却することを特徴とする請求
   項１または２記載の方法。