JPH10501691A - 細粒状化工デンプンの調製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の主題は、カラス麦または米の粒から細粒状デンプンを調製する方法である。この方法において、粒は粉砕され、デンプンは粉砕によって得られる粉砕粒子を含むデンプンから分離される。発明の本質的な特徴は、粉砕物またはそれから分離されたデンプンの懸濁液が、界面活性剤または脂質分解酵素によって処理されて、複合粒子またはデンプン粒子の集合体を分解する。粒子のサイズの他に、デンプンの機能的特性もまた影響される。複合粒子の分解は、アルカリ状態及び懸濁液の混合物によて強化される。得られた細粒状のデンプンは、食品及び例えば生体分解性プラスチックや表面処理剤として用いることが出来る。本発明は、デンプンに加えて、油分、濃縮繊維成分及び飼料として適した余剰分が得られる一連の分留処理の一部として組み込むことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 細粒状化工デンプンの調製方法 本発明の主題は、カラス麦または米の粒から細粒状化工デンプンの分離及び精 製である。 デンプンの製造に使用される穀類は、現在、主にトウモロコシ及び麦である。 これらの穀類に比べて、デンプンの製造に米を用いることが一般的ではない。こ れを使用するとき、原材料は、通常経済的な理由で、機械的及び酵素的に破壊さ れた米粒である。米製のデンプンの特性は、他の穀類のデンプンとは異なってい るが、その工業的な使用は、他の穀類のデンプンに比べて少ないままとなってい る。この理由は、一つにはその高価さであり、もう一つの理由は、上述した原材 料の質の問題に派生する質的ばらつきである。大麦やライ麦が、主に過剰な作物 に対する要求を作り出すために、デンプンの製造に用いられている。これらのデ ンプンは、他の穀物のデンプンに対して有利となる特別な特性を有していない。 他のほとんどの穀類のデンプンと異なり、カラス麦のデンプンは、粒子のサイ ズが小さい。主要な粒子は、通常３乃至５μｍの寸法であり、形状は球状または 角張った形状である。カラス麦及び米の粒において、デンプンは、その主な部分 が複合粒子である。米の内胚乳において、デンプンは完全に複合粒子であるが、 カラス麦においては、個別の粒子を生じる。小さな粒子サイズは、今まで米のデ ンプンが使用されていたいくつかの用途において、技術的にカラス麦のデンプン の使用を可能にしている。また、自国産のカラス麦のゲル化特性は、少なくとも 部分的にデンプン粒子中の脂質の量及び組成によって、他の穀類のデンプンとは 異なっている。 カラス麦の再生物は、主に、タンパク質または繊維質濃縮物の調製における副 産物として以前より与えられている。これらのほとんどの方法において、カラス 麦の粉となるまで、または主製品を濃縮するためにデンプンが除去されるまで、 分離は生じない。従って、米国特許第４，０２８，４６８号は、カラス麦のガム 、デンプン及びタンパク質が、炭酸ナトリウム溶液中において、湿式ミルによっ てふすまから分離される方法を示す。デンプンは、粘性溶液の効率的遠心分離に よ って分離されるが、デンプンの分離または再生デンプンの精製は与えられない。 デンプンの粒子サイズは、５乃至１０μｍであると謂われている。同様に、カナ ダ特許第１，１３３，４４６号は、粉砕されたカラス麦から内胚乳を分離するが 、デンプンの精製は、研究室的方法を用いた試験の目的でのみ行われる。米国特 許第４，２１１，８０１号には、有機溶剤中において分離し、カラス麦のガムを 含まないカラス麦の粉を調製することが開示されているが、それからのデンプン の分離は示されていない。 デンプンの分離及び精製は、ヨーロッパ特許出願第８９．２００３２１．１号 及びこれに対応するフィンランド出願第９００５０８号に示されている。この方 法は、二酸化硫黄を含有した溶液中に湿式粉砕及び後続のふるい分け及びハイド ロサイクロン動作に基づくものである。セル壁からデンプンを分離させるために 、例えばセルロース、ヘミセルロースまたはβ−グルカン等のセル壁組成物を劣 化させる酵素が用いられる。この方法により得られたデンプンの粒子サイズの分 布は、特許明細書に従って、４乃至１５μｍ内に制限されている。 また、米国特許第４，９９６，０６３号及び第５，０８２，６７３号に開示さ れているようにデンプンがさらに加水分解されてマルトデキシトリンになる方法 は、酵素工程を含んでいる。しかしながら、これらの方法は、無水化されたデン プンを分離することを意図するものではない。カナダ特許第１，１７９，１８９ 号による方法において、外皮のないカラス麦粒は、水を含有する二酸化硫黄中で 、５０℃で２４乃至２８時間浸漬される。核の不可避の酵素作用によって、セル 壁材料を分解し、デンプンを含有する内胚乳は、圧搾によりふすまから分離され る。この方法にも、デンプンの分離の説明は含まれていない。 フィンランド特許第８４，７７５号及びこれに対応するヨーロッパ特許３７９ ，４９９号に記載された方法において、カラス麦の内胚乳は、タンパク質の含有 量を減少させるために、水酸化ナトリウム溶液中で処理する。特許明細書は、粒 子サイズの分布に関する情報は示されていない。 カラス麦または米の複合デンプン粒子における結合の性質及びそれらからの個 別の粒子の分離は、科学的文献及び特許には正確には示されていない。アルカリ 懸濁液中における処理、機械的均質化及び乾式粉砕を含む通常の処理において、 個別の粒子は分離が困難な複合粒子のみである。それらを分離した後でも、２乃 至１０の個別粒子で構成される集合体中に残留する。一つの複合粒子は、数十の 個別粒子を含む可能性があり、電子顕微鏡による観察において、複合粒子は、し ばしば球状を有している。対応して、分解が困難な複合粒子は、米のデンプンに も生じる。 小さな粒子サイズが重要な技術的な用途において、粒子サイズの分布は、出来 うる限り均質であることが重要である。こうした場合の例は、デンプンを微生物 的に劣化可能な材料を調製するためのプラスチックまたは剥離または表面処理剤 に混合する。微細粒子の均質なデンプンを得るために分級が用いられると、複合 粒子や集合体が処理において効率的に分解されない限り、材料の大きな損失が生 じる。 デンプンの機能的特性に影響を与える主要な要素は、アミローズ及びアミロペ クチンの比であり、粒子の機械的破壊、粒子の外側へのデンプンの分子の浸出、 脂質によるデンプンの複合化である。カラス麦のデンプンの脂質含有量は、不可 避的に他の穀物のデンプンよりも多くなる。これは、とりわけゲル化温度、粒子 の外側のデンプンの量及び凍結−解凍安定性に影響する。デンプンの脂質の目立 つ部分は粒子内部である。従って、低温での脂質溶剤処理によっては、脂質の一 部のみが除去され、その機能的特性に対する効果は小さい。沸騰温度における数 時間のブタノール−水混合物中での抽出によれば、限度量の脂質が除去され、デ ンプンの機能的特性が変化する。しかしながら、水の存在下における高温処理は 、粒子の外側へのデンプンの浸出を引き起こして、粒子を破壊し、デンプンをゲ ル化する。 本発明の背景技術の研究において、驚くべきことに、いくつかの個別粒子で構 成される複合粒子や集合体が界面活性剤または脂肪分解酵素によって分解させる ことが観察された。これは、それらをカラス麦の粉または部分的にまたは完全に 精製されたデンプンの懸濁液に添加するときに生じ得る。陰イオン活性及び陽イ オン活性の双方及び非イオン界面活性化合物が、この効果を有している可能性が ある。分解は、同時に混合を行うことによって、及びアルカリ状態によって強化 される。界面活性化合物による脂肪の抽出により、複合粒子や集合物の分解が促 進されることも判明した。この効果は、理由の一つが、粒子を結合している化合 物の分散または分解によるものであり、また界面張力の低下及び水の侵入と膨潤 潤によるこの効果に強化がもう一つの理由である可能性が最も高いと考えられる 。 本発明の本質的な特徴は、添付の請求の範囲に示されている。 非食用の目的でデンプンを調製する場合、硝酸アルキル類やアルキルアリルス ルホン酸塩類等の合成陰イオン活性化合物を用いることが出来る。食用及び医薬 用の目的でデンプンを調製する場合、脂肪酸のアルカリ塩や、医薬グレードの非 イオンまたはＴｗｅｅｎの商品名で販売されている弱電離界面活性剤を添加する ことが出来る。また。デンプン中の脂質は、微生物リパーゼや、脂肪分解活性を 有する植物または動物の生成物の抽出物またはこれらから分離された酵素を添加 することによって加水分解される。また、塩化セチルピリジニウム等の陽イオン 界面活性化合物を添加することによっても、複合粒子や集合物の分解を生起され 、同時に殺菌作用も行われる。酵素及び使用条件は、デンプンの顕著な加水分解 が生じないように選択しなければならない。デンプンの調製における他の工程は 、それ自体知られている単位操作及び技術を用いて行うことが出来る。しかしな がら、微細粒子で、低沈殿速度のデンプンが要求される場合には、装置及び処理 パラメータの選択を考慮しなければならない。 上記の処理は、複合粒子や集合物の分解に影響するばかりではなく、デンプン の機能的特性にも影響を与える。機械的な作用に関わらず、界面活性化合物はデ ンプン中に複合された脂質境界の一部を除去することが出来る。脂肪分解酵素は 、脂質境界またはデンプンに吸収された脂質を加水分解して、それらのデンプン 複合効果を変化させる。これらそれぞれの現象は、粒子の外側のデンプンの量、 水の吸収、水の結合、ゲル化、粘性及び酵素による加水分解性に影響する。 本発明は、穀物材料が粉砕され、デンプンが他の成分から分離される処理と有 利に結合される。条件及び活性成分は、本発明において説明をする手段が適用で きるように選択可能である。本発明による操作ステップは、処理全体に含まれる ことが出来、本発明の目的は、従って、同時に達成される。例えば、ここで説明 するステップは、フィンランド特許第８４，７７５号及びフィンランド特許出願 第９３２，５５８号に従って行われる粉砕及び処理と組み合わせることが出来る 。ここに添付した図１は、カラス麦の粉砕及び粉砕物の処理のための結合された 処理を示している。図中、ステージ１乃至６及びステージ１６乃至１７は、フィ ンランド特許第８４，７７５号に示された方法に従って行われ、ステージ７乃至 １ ２は、フィンランド特許出願第９３２，５５８号に従って行われ、ステージ１３ 乃至１５は、本提案方法に従って行われる。ステージ３として行われる抽出は、 脂肪の主要部分を除去するもので、ここで提案する方法を行うために有利である 。ステージ７におけるタンパク質分解において、プロテアーゼとともにリパーゼ 活性を持つ酵素を用いることが可能であり、ここで説明する方法に従って、デン プンの成分に作用することが出来る。 本発明の用途を、以下の実施例により説明する。実施例において、原材料とし て、カラス麦またはそれから分離された成分は用いられたが、同様な方法は米ま たは米製のデンプンにも適用可能である。実施例１ 玄麦は、非コルゲートロールを持つローラミルを用いて粉砕され、ふすまは、 ふるい分けによって分離される。得られた５ｋｇの粉は、１００リットルの水に 懸濁された。混合物のｐＨは、水酸化ナトリウムにより９．０の値に調製された 。混合物は室温で一晩放置された。粗粒成分は、１２５μｍの開口を有する振動 ふるいによるふるい分けにより、ふるい分けを４回連続して行って懸濁液から分 離された。ふるいに通した混合物に、ドデシル硫酸ナトリウムの２５％溶液１０ ０ｍｌが添加され、混合物が攪拌ミキサにより室温で一晩攪拌された。分離され た繊維は７５μｍの開口を有するふるいを用いて湿式ふるい分けにより除去され た。デンプンは、１０ｍｍの径を持つハイドロサイクロン中で、大きな粒子を分 離することによりさらに精製され、遠心分離により水から分離され、空気乾燥さ れた。得られた製品において、さらに分級する以前において、個別の粒が、粒子 の９５％を占めていた。得られた乾燥デンプンの吸光計数は、８．４ｇ／ｍ²の 層厚から測定した場合、０．９７ｍ²／ｇであった。これに対して、本来のカラ ス麦の吸光計数は、７．５ｇ／ｍ²の層厚で測定した場合に０．１８６ｍ²／ｇで あり、８．９ｇ／ｍ²の層厚では、０．１６２ｍ²／ｇであった。実施例２ 水酸化ナトリウム溶液中に懸濁されたオートミールからふるい分けられた５ロ ットの各２ｇのデンプンを、それぞれ１００ｍｌの水中に懸濁させ、これに以下 のものを添加した。 （ａ）０．２ｇのドデシル硫酸ナトリウム （ｂ）０．２ｇのアルキルベンゼンスルホン酸塩 （ｃ）０．２ｇのＴｗｅｅｎ２０ （ｄ）０．２ｇの塩化セチルピリジニウム （ｅ）無添加 ロットは、磁気攪拌器により約３０℃で一晩攪拌された。その後に、ロットを顕 微鏡によって観察した。ａ、ｂ、ｃのロットのデンプンは、ほぼ完全に個別の粒 子に分解されていた。これら三つの界面活性化合物の効果においては、何らの顕 著な差異も見られなかった。ロットｅにおいて、試験前の粒子サイズ分布からの 変化は僅かであった。実施例３ エタノールにより７５℃で２時間抽出を行い、続いて乾燥された後のカラス麦 のふすまの湿式ふるい分けによって得られたカラス麦の粉１５ｇが、１５０ｍｌ の蒸留水に懸濁され、カンディダ・シリンドリカ(Candida cylindrica)(バイオ カタリスツ、イングランド(Biocatalysts，England)) によって製造されるリパ ーゼ３００ｍｇを、混合物に添加した。この酵素は、非特異リパーゼであり、加 水分解性リン脂質でもある。混合物は、磁気攪拌器を用いてｃａ．３０℃で一晩 攪拌され、粗粒部分は、６０μｍのふるいにより懸濁液をふるい分けすることに よって分離された。デンプンは、遠心分離によって分離され、顕微鏡にかけられ た。得られた分留されていないデンプンは、粒子の大部分が、個別のデンプン粒 子で構成されていた。さらに、塊の約１０％は、２乃至１０の個別のデンプン粒 子で構成されていた。ペニシリウム・サイクロピウム(Penicillium cyclopium) （バイオカタリスツ）によって製造される、１，３特異性を持ち、両位置からの リン脂質脂肪酸類から加水分解するリパーゼを用いても同様の結果が得られた。 処理は、ｐＨ４．５の緩衝溶液中で、カルシウムの存在下で行われた。実施例４ デンプンの機能的特性に対する処理の効果が、示差走査熱量計によって、以下 のサンプルから検討された。 （ａ）界面活性剤により処理を行っていない実施例１のアルカリ溶液から分離さ れたデンプン、 （ｂ） 酵素処理を行わずに、エタノールにより抽出された粉から実施例３に従 って調製されたデンプン、 （ｃ） カンディア・シリンドリカ製のリパーゼによって処理された実施例３に 従って調製されたデンプン、 （ｄ） ペニシリウム・サイクロピウム製のリパーゼによって処理された実施例 ３に従って調製されたデンプン 表に従って、リパーゼによる処理によって、アミロース−脂質複合体に変化が生 じ、この変化が機能的特性の変化を反映する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．粒を粉砕し、デンプンを粉砕物から分離し、デンプンが破砕粒を含んでいる カラス麦または米粒から微細粒子のデンプンを調製する方法は、前記破砕粒子ま たはそれから分離されたデンプンが界面活性化合物または脂質分解酵素によって 、デンプン複合粒子または粒子の集合体を分解するために処理することを特徴と する。 ２．使用する界面活性化合物は、陰イオン活性であることを特徴とする請求項１ に記載の方法。 ３．使用する界面活性化合物は、ドデシル硫酸ナトリウムまたはアルキルベンゼ ンスルホン酸塩であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 ４．使用する界面活性化合物は、脂肪酸のアルカリ塩であることを特徴とする請 求項１または２に記載の方法。 ５．使用する界面活性化合物は、非イオン化または弱電離されていことを特徴と する請求項１に記載の方法。 ６．使用する界面活性化合物は、陽イオン活性であることを特徴とする請求項１ に記載の方法。 ７．脂質分解酵素として、デンプンの脂質を加水分解する事が出来る微生物リパ ーゼ用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ８．脂質分解酵素として、脂肪分解作用を有する植物または動物性生成物の抽出 物またはそれから分離された酵素を用いることを特徴とする請求項１に記載の方 法。 ９．使用するリパーゼは、リン脂質を加水分解することを特徴とする請求項１， ７または８に記載の方法。 １０． 界面活性化合物または脂質分解酵素によって処理することにより、デン プンの機能的特性が変化されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の 方法。 １１． 界面活性化合物または脂質分解酵素によって処理することにより、脂肪 が有機溶剤による抽出によって除去されることを特徴とする前記請求項のいずれ かに記載の方法。 １２． 界面活性化合物または脂質分解酵素による処理は、カラス麦または米の 分留処理の一部であり、デンプンに加えて食物繊維を強化された濃縮物が調製さ れることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。