JPH0471466A - 水溶性食物繊維の製造法 - 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、穀類の外皮、麦芽根、木材などの植物繊維質
原料から、ヘミセルロースを主成分とする水溶性食物繊
維を製造する方法に関し、特に水に溶解させたときに透
明性に優れた水溶性食物繊維の製造法に関する。

「従来の技術」 近年、健康食品として食物繊維が注目されている。この
食物繊維とは、セルロース、ヘミセルロース、リグニン
、ペクチン等を主成分とするもので、従来のいわゆる粗
繊維（Ｃｒｕｄｅ　Ｆｉｂｅｒｌ　とは区別され、穀物
などに含まれている植物細胞壁及び細胞内容物に含まれ
る植物性の難消化性成分だとされている。このような食
物繊維源としては、広く穀類や豆類の外皮（一般に”ふ
すま”あるいは”ぬか”と呼ばれる）が注目されており
、これらが血清コレスプロールの増減、肥満、糖尿病の
予防、虫垂炎、大腸癌、食品中の毒性物質の排除促進等
に相関関係があることが認められつつある。しかし、穀
類や豆類の外皮は、そのままでは水に溶けず、微粉化し
ても日中で食感を損なうなどの欠点があった。

このような理由から、穀類や豆類の外皮からヘミセルロ
ースを抽出して水溶性の食物繊維を得ようとする試みが
なされている。ヘミセルロースは、穀類や豆類の外皮な
どをアルカリ処理することによって抽出することができ
る。また、こうして抽出されたヘミセルロースは、血清
コレステロールの上昇抑制作用を発揮することが見出さ
れている（特公昭５９−１６８９号参照）。

Ｕ発明が解決しようとする課題」 しかしながら、アルカリ抽出して得られるヘミセルロー
スは、水に溶解させたときに濁りを生じるため、飲食品
に添加した場合、その透明性を損なうという欠点があっ
た。

したがって、本発明の目的は、穀類の外皮などの植物繊
維質原料がら、水に溶がしたときに透明度の高い、ヘミ
セルロースを主成分とする水溶性食物繊維の製造法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明の水溶性食物繊維の製
造法は、植物繊維質原料をアルカリ抽出し、この抽出物
をエキソ型のグルコシダーゼで処理することを特徴とす
る。

また、本発明の水溶性食物ＪａＭｌの他の製造法は、植
物繊維質原料をアルカリ抽出し、抽出物をキシラーゼ及
びエキソ型のグルコシダーゼで処理することを特徴とす
る。

以下、本発明について好ましい態様を挙げて更に詳細に
説明する。

本発明において、植物繊維質原料としては、穀類の外皮
、麦芽根、木材などのキシランを含む農林産廃棄物が好
ましく使用されるが、これらから澱粉質、蛋白質、脂質
、無機質等を除去して調製したもの、すなわちセルロー
ス、ヘミセルロースを主成分とし、若干のリグニンを含
むものがより好ましく使用される。ここで、穀類の外皮
としては２例えばとうもろこしの外皮、米ぬか、小麦ふ
すま、大麦ふすまなどが好ましく使用される。

穀類の外皮、麦芽根、木材などの原料から澱粉質、蛋白
質、脂質、無機質等を除去する方法としては、酵素処理
、化学的処理、物理的処理などを採用することができ、
また、これらを組み合わせて処理してもよい。

酵素処理としては、例えばα−アミラーゼ、グルコアミ
ラーゼ等の澱粉分解酵素、リパーゼ等の脂質分解酵素、
セルラーゼ等の繊維素分解酵素を、ｐ１１３〜９、温度
３０〜１００℃の条件下で作用させて処理する方法など
が挙げられる。また、化学的処理としては、原料に鉱酸
、有機酸などの水溶液を添加し、ｐｌ＋２〜５の条件下
に加熱する方法や、食品用界面活性剤を添加し、　ｐｔ
１３〜８の条件下に熱処理する方法などが挙げられる。

更に、物理的処理としては、例えば原料をホモジナイザ
ー、ハンマーミル等の粉砕機で粉砕した後、篩別する方
法などが挙げられる。

植物繊維竹原＊：１をアルカリ抽出する方法は、公知の
方法で行なうことができる０例えば上記の植物繊維質原
料を、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムなどのアル
カリ水７ａ液に懸濁させ、所定の温度及び時間で処理す
ればよい。好ましい一例としては、植物繊維質原料１０
０重量部に、水酸化カルシウム０．８重量部、水１００
０重量部を加え、１２５℃にて１５分間処理することに
より、ヘミセルロースを抽出することができる。

本発明の一つの方法では、こうして得られたアルカリ抽
出液を固液分離し、清澄濾過し、必要に応じてｐｌ＋を
調整した後、エキソ型のグルコシダゼを添加して酵素反
応させる。

エキソ型のグルコシダーゼは、グルコシド結合を非還元
末端より順次切断する加水分解酵素であって、例えばマ
ルターゼ、トランスグルコシダーゼ、グルコアミラーゼ
等のａ−グルコシタゼと、セルラーゼ等のβ−グルコシ
ダーゼとが知られている。アルカリ抽出液をこれらの酵
素で処理することにより、いずれの場合も水に溶かした
ときの透明度が向上した水溶性食物繊維が得られるが、
例えばセルラーゼで処理した場合には、ヘミセルロース
の一部が、単糖又はオリゴ等にまで分解してしまい、食
物繊維含量がやや低下する傾向がある０本発明では、水
に溶かしたときの透明度を向上させる効果が高く、かつ
、食物繊維含量の高いものが得られるという理由から、
特にグルコアミラーゼが好ましく用いられる。

エキソ型のグルコシダーゼとしては、例えば、グルコア
ミラーゼとして「グルクザイム」　（商品名、大野製薬
■製）、ｒＡＭＧＪ　　（商品名、ノボ生化学工業■製
）、［スミチーム＃　２０００Ｊ　　（商品名、新日本
化学工業■製）等、その他のα−グルコシダーゼとして
トランスグルコシダーゼ（大野″！Ａ薬■製）等、β−
グルコシダーゼとしてセルラーゼである「サイトラーゼ
１２３Ｊ　　（商品名、ゼネンコ社製）、［ノボザイム
１８８Ｊ　　（商品名、ノボ生化学工業■製）等が市販
されている。

また、エキソ型のグルコシダーゼの添加量及び反応条件
は、酵素の種類により異なるが、例えばグルコアミラー
ゼの場合、力価として１５単位／ｇ以上、好ましくは３
５単位／ｇ以上添加し、ｐＨ３，ｓ〜５．０、好ましく
は４．０〜５０、温度４０〜７０℃、好ましくは５５〜
６０℃の条件下で、１時間以−ト、好ましくは２〜４８
時間反応させるのが好ましい。

なお、グルコアミラーゼの力価の測定は、可溶性澱粉を
基質としてｐＨ４，８，４０℃の反応条件下で１分間に
Ｉｕｍｏｌのグルコシド結合を切断する酵素量を１単位
として行なう。

本発明のもう一つの方法においては、アルカリ抽出液を
、キシラナーゼ及びエキソ型のグルコシダーゼで酵素反
応させる。

キシラナーゼによる処理と、エキソ型のグルコシダーゼ
による処理とは、どちらを先に行なってもよく、あるい
は、両者を同時に添加して酵素反応させてもよい、しか
し、キシラナーゼでの処理を行なうと、反応液の粘度が
低くなり、後の処理工程が容易になるので、キシナラー
ゼでの処理を行なった後、エキソ型のグルコシダーゼで
の処理を行なう方が好ましい６ キシナラーゼでの処理を先に行なった後、エキソ型のグ
ルコシダーゼで処理する方法は、以下のようにして行な
う。

すなわち、前記アルカリ処理した抽出液を、好ましくは
５０〜６０℃に冷却し、必要に応じて硫酸、塩酸等でｐ
Ｈを調整した後、キシラナーゼを添加して反応させる。

キシラナーゼの添加量は、抽出物の固形分１ｇあたりに
対して０．００１−１０単位程度が好ましく、反応時間
は、３〜９６時間程度が好ましい。なお、キシラナーゼ
の力価の測定は、トウモロコシよりアルカリで抽出した
ヘミセルロースを基質として、ｐＨ７，６（１℃の反応
条件下で、１分間にＩｕ、ｍｏｌのキシロースに相当す
る還元糖を生成する酵素量を１単位とする。

本発明で用いるキシラナーゼは、エキソ型のものよりエ
ンド型のもののほうが好ましく、カビ起源のものでも、
バクテリヤ起源のものでも使用できるが、バクテリヤ起
源のキシラナーゼの方が純度が高いのでより好ましい。

また、キシラナーゼは、作用子ＪｐＨが、酸性のものか
らアルカリ性のものまであり、必要に応じてｐＨを調整
することによりいずれも使用可能であるが、抽出物のｐ
Ｈがアルカリ性であることがら、アルカリ側に至適ｐＨ
を有するアルカリキシラヅゼがより好ましい、このよう
なアルカリキシラナーゼとしては１例えば特公昭５０−
１３３５７に記載されたキシラナーゼが挙げられる。

このアルカリキシラナーゼは、通常のキシラナーゼがｐ
）１４〜５の酸性側に至適ｐＨがあるのに対して、中性
〜アルカリ性まで作用ｐＨ範囲が広いので、アルカリ抽
出後にｐＨ調整を必要としないか、わずかな酸の使用で
すむ、また、耐熱性も強いので使いやすい。

なお、本発明においては、上記のような通常のキシラナ
ーゼ、アルカリキシラナーゼの他に、キシラナーゼを含
有する市販のセルラーゼを単独又は上記キシラナーゼと
併用して用いることもできる７例えばゼネンコ社製のセ
ルラーゼなどにおいては、キシラナーゼとしての活性も
認められるため、本発明のキシラナーゼとして使用する
ことが可能である。

こうしてアルカリ抽出液にキシラナーゼを反応させて得
られた反応液を、前記方法によりエキソ型のグルコシダ
ーゼで処理する。

アルカリ抽出液を、エキソ型のグルコシダーゼだけで処
理して得られた反応液、又は、アルカリ抽出液を、エキ
ソ型のグルコシダーゼ及びキシラナーゼで処理して得ら
れた反応液は、例えば加熱し７て酵素を失活させた後、
遠心分離等により固液分離し、必要に応じて清澄濾過し
、更に好ましくは、脱色、脱塩処理し、ａ縮、乾燥して
、ヘミセルロースを主成分とする水溶性食物繊維を得る
ことができる。

また、植物繊維質原料をアルカリ処理して得られた抽出
物を固液分離し、清澄濾過した後、ｐｏ副調整て、エキ
ソ型のグルコシダーゼ、又はエキソ型のグルコシダーゼ
及びキシラナーゼで処理し、酵素失活、脱色、脱塩処理
し、濃縮、乾燥することもできる。

こうして得られたヘミセルロースを主成分とする水溶性
食物繊維は純度が高く、少量で優れた生理活性効果が期
待できる。また、水溶性で、水に溶解させたとき、透明
性に優れているので、例えば、透明果汁、お茶、紅茶、
スープ、透明な機能性飲料、透明な清涼飲料水、ゼリー
、プリンなどの飲食品に添加しても飲食品の透明性を損
なうことがない。

「作用」 本発明によれば、植物繊維質原料からアルカリ抽出した
ヘミセルロースを、エキソ型のグルコシダーゼで処理す
ることにより、水に溶解させたときの透明性に優れ、光
沢のある水溶性食物繊維が得られる。また、ヘミセルロ
ースがより高純度化されるので、水に溶かしたときの粘
度上昇も少なくなる。

植物繊維質原料からアルカリ抽出したヘミセルロースを
、エキソ型のグルコシダーゼで処理することにより、上
記のような効果が得られる理由は、詳細にはわかってい
ないが、次のように推測される。すなわち、夾雑タンパ
ク質又はペクチン様多糖に結合しているグルコース残基
にエキソ型のグルコシダーゼが作用すると夾雑タンパク
又はペクチン様多糖の立体構造が変化して溶解性が下が
り、凝固沈殿する。更に、この凝固沈殿過程で白濁物質
が抱き込まれるように共沈する。こうしてヘミセルロー
ス以外の不純物が除去され、透明度が向上すると考えら
れる。

また、エキソ型のグルコシダーゼでの処理に加えてキシ
ラナーゼでの処理を行なうと、ヘミセルロースが低分子
化するので、適度なブロック単位に切断されたヘミセル
ロースを主成分とする水溶性食物繊維を得ることができ
、水に溶解させたとき、透明性に優れ、しかも粘度上昇
の少ない水溶性食物繊維が得られる。また、キシラナー
ゼで処理することにより、上記のように低粘度化するた
め、濾過をはじめとした後の製ｉロ工程も容易となる利
点が得られる。

「実施例」 実施例１ トウモロコシのウェットミリングで得られた外皮を水洗
して夾雑物を除いて脱水した後、１重量％濃度の水酸化
カルシウム溶液中に！！！濁し、９０℃で１時間加温し
て抽出処理を行なった。

この抽出処理液を遠心分離により清澄化し、その濾液を
中和した後、２重量％のキシラナーゼを添加して６０℃
で３０時間反応させた６なお、キシラナーゼとしては、
特公昭５０−１３３５７号に記載されたものを同様に調
製して用いた１反応終了後、９０℃で３０分間加熱して
酵素を失活させた。

次に、この処理液を各種の市販の酵素で処理して、フロ
ックの形成状態をみた。ここで、フロックの形成とは、
ある特定の酵素で処理すると、初め濁っていた反応液の
上層が時間と共に透明感を増し、下層にフロック（沈殿
）が生じる現象を意味している。すなわち、酵素反応と
凝集作用が同時に起こって発生する現象である。このフ
ロックは、濾過又は遠心分離によって容易に分離でき、
それによって上清液の透明度が向上するので、フロック
形成があるかないかは、上清液の透明度の上昇につなが
る指標となる。

試験した酵素は、以下の通りである。

■「クライスラーゼＬ−ＩＪ　　（商品名、大和化成■
製）・・・液化型ａ−アミラーゼ ■［クライスラーゼＴ〜５」　（商品名、大和化成■製
）・・・耐熱性α−アミラーゼ ■β−アミラーゼ（長溝産業■製） ■Ｇ４生成酵素（キリンビール■製） ■［ペクチナーゼＡＪ　　（商品名、大野製薬■製）・
・・ペクチナーゼ ■［ペクチナーゼＧＪ　　（商品名、大野製薬■製）・
・・ペクチナーゼ ■［セルラーゼＡＪ　　（商品名、大野製薬味製）・・
・セルラーゼ ■［セルラーゼＴＪ　　（商品名、大野製薬■製）・・
・セルラーゼ ■［スミチームＬＪ　　（商品名、新日本化？■製）・
・・糖化型ａアミラーゼ ［相］トランスグルコシダーゼ（大野製薬■製）■「グ
ルクザイム」　（商品名、大野製薬味製）・・・グルコ
アミラーゼ ■［アミログルコシダーゼ」　（商品名、ノボ生イと学
工業■製）・・・グルコアミラーゼ０［サイトラーゼ１
２３Ｊ　　（商品名、ゼネンコ社製）・・−セルラーゼ
（セルラーゼ製剤であるがグルコアミラーゼを含んでい
る） ■［ノボザイム　１８８Ｊ　　（商品名、ノボ生化学工
業■製）・・・β−グルコシダーゼ又はセロビアーゼこ
の結果を表１に示す。

（以下、余白） 表１ ○・・・フロック形成あり Ｘ・・・フロック形成なし 以りの結果から、グルコアミラーゼである「グルクザイ
ム」、［アミログルコシターゼＪ、ａ−グルコシダーゼ
であるトランスグルコシグーゼ、セルラーゼである［サ
イトラーゼ１２３Ｊはフロックを形成し、伯の酵素はフ
ロックを形成しないことがわかる。すなわち、植物綿Ｎ
ｔ質原料のアルカノ抽出物を、エキソ型のグルコシダー
ゼで処理すると、フロックを形成し、その上清は透明に
なることがわかる。

実施例２ トウモロコシのウェットミリングにより得られる外皮を
水洗して、夾雑物を除去し、脱水した後、１重量％濃度
の水酸化カルシウム？８液中に懸濁させ、９０℃で、１
時間加熱してアルカリ抽出を行なった。

この抽出液を遠心分離により清澄化し、塩酸を用いてｐ
Ｈを４．８に調整した後、１重量％のグルコアミラーゼ
（「アミログルコシダーゼ」、商品名、ノボ生化学工業
■製）を添加して、１０時間反応させた。

次いで、この反応液を、８０℃に加熱して、酵素失活さ
せた後、脱色、脱塩、濃縮し、２０重量％濃度の液状品
を得た。この液状品の一部を、噴霧乾燥機により熱風温
度２００℃で乾燥して、水溶性食物繊維の粉末品を得た
。

実施例３ 実施例２と同様にして得たアルカリ抽出液を、遠心分離
により清澄化し、塩酸を用いて中和した後、２重量％の
キシラナゼ（実施例１と同じもの）を添加し、６０℃で
３０時間反応させた。

この反応液に、塩酸を添加してｐＨ４，８に調製した後
、１重量％のグルコアミラーゼ（［アミログルコシダー
ゼ」、商品名、ノボ生化学工業■製）を添加して１０時
間反応させ、実施例２と同様に、酵素を失活させ、税色
、脱塩、濃縮し、噴霧乾燥して、水溶性食物繊維の粉末
品を得た。

実施例４ 実施例３において、グルコアミラーゼの代わりにセルラ
ーゼ（［サイトラーゼ１２３Ｊ　、商品名、ゼネンコ社
製）１重量％を用いた他は、実施例３と同様にして水溶
性食物繊維の粉末品を得た。

比較例 実施例３において、グルコアミラーゼによる処理をしな
い他は、実施例３と同様にして水溶性食物繊維の粉末品
を得た。

試験例 実施例２．３．４及び比較例で得られた水溶性食物繊維
について、水に溶解させたときの濁度と、食物繊維含量
を側歪し、比較した。

なお、濁度は、５重量％水溶液を調製し、６６０ｇＩｎ
（１ｃｍセル）の吸光度を測定した。

また１食物繊維含量は、酵素重量法（ブロスキー法）に
より測定した。

その結果を表２に示す。

（以下余白） 表２ 以上の結果かられかるように、グルコアミラゼでの処理
を行なった実施例２．３で（９られた水溶性食物繊維は
、水に溶解させたときの濁度が低く、著しく透明性に優
れており、食物繊維含量の低下もなかった。

また、グルコアミラーゼの代わりにセルラーゼを用いて
処理した実施例４の場合、食物繊維含量が低くなるが、
濁度は低（、透明性には優れる０食物繊維含量が低くな
るのは、セルラーゼの反応により、低分子化され、単糖
又はオリゴ糖にまで分解されてしまうためと考えられる
。

方、エキソ型のグルコシダーゼの処理を行なわない比較
例の場合、食物繊維含量の低下はないが、濁度が高く、
不透明である。

［発明の効果Ｊ 以上説明したように、本発明によれば、植物繊維質原料
をアルカリ抽出後、グルコアミラーゼで処理することに
より、水に溶解させたとき、透明性が高く、光沢のある
水溶性食物繊維を得ることができる。

また、グルコアミラーゼでの処理に加えて、キシラナー
ゼで処理することにより、ヘミセルロスを適度に低分子
化することかでき、水に溶解した状態で更に低粘度のも
のとなり、２１！過をはじめとする製造工程が容易とな
り、また、飲料などに添加したときに粘度上昇を抑制し
て食感を損なうことを防止できる。

したがって、本発明で得られた水溶性食物繊維は、透明
果汁、お茶、紅茶、スープ、透明な機能性飲料、透明な
清涼飲料水、ゼリー、プリンなど、各種の透明な飲食品
の添加剤として特に好ましく利用することができる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）植物繊維質原料をアルカリ抽出し、この抽出物を
   エキソ型のグルコシダーゼで処理することを特徴とする
   水溶性食物繊維の製造法。
2. （２）植物繊維質原料をアルカリ抽出し、この抽出物を
   キシラナーゼ及びエキソ型のグルコシダーゼで処理する
   ことを特徴とする水溶性食物繊維の製造法。
3. （３）前記キシラナーゼとして、バクテリア起源のアル
   カリキシラナーゼを用いる請求項２記載の水溶性食物繊
   維の製造法。
4. （４）前記エキソ型のグルコシダーゼとしてグルコアミ
   ラーゼ、α−グルコシダーゼ、β−グルコシダーゼから
   選ばれた少なくとも１種を用いる請求項１〜３のいずれ
   か１つに記載の水溶性食物繊維の製造法。
5. （５）前記植物繊維質原料として、とうもろこしの外皮
   、米糠、小麦ふすま、大麦ふすま、麦芽根、木材から選
   ばれた少なくとも一種を用いる請求項１〜４のいずれか
   １つに記載の水溶性食物繊維の製造法。
6. （６）前記植物繊維質原料として、とうもろこしの外皮
   、米糠、小麦ふすま、大麦ふすま、麦芽根、木材から選
   ばれた少なくとも一種から、澱粉質、蛋白質、脂質、無
   機質等を除去したものを用いる請求項１〜４のいずれか
   １つに記載の水溶性食物繊維の製造法。
7. （７）前記アルカリ抽出物を前記酵素で処理した後、脱
   色処理し、脱塩処理し、更に濃縮して乾燥する請求項１
   〜６のいずれか１つに記載の水溶性食物繊維の製造法。