JP2004510447A - 人参の食餌繊維とオリゴ糖およびその製造方法(DietaryfibersandoligosaccharidesfromGinsengandprocessforpreparationthereof) - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は人参の食餌繊維とオリゴ糖およびその製造方法に関し、より詳細には、圧出成型工程により人参粕から製造した人参食餌繊維およびその製造方法、そして、多糖類加水分解酵素処理工程により人参粕から製造した人参オリゴ糖およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
人参(Panax ginseng C.A.Meyer)はアジア極東地域(北緯33〜48:韓国、北満州、ロシア一部)に自生する植物であって、植物分類学上、五加科人参属に属する多年生宿根草で約11種が知られている。特に、韓国内で生産される人参は高麗人参と呼ばれ、その薬理活性が最も優れたものとして良く知られている。人参は生産工程により水参、紅参、白参および太極参などの形態で製造されている。
人参は現代科学的な研究結果により動脈硬化、高血圧、ストレス、疲労回復、精力増進、低血圧、更年期障碍、糖尿病、癌、老化防止など各種の成人病に対する予防および治療効果が非常に優れたものと明かされている(Nutrition,16(5),391‐392(2000);European Journal of Clinical Pharmacology,55(8),567‐575(1999))。
産業的に人参は熱水やアルコールなどの溶媒を利用してエキスを抽出して利用している。しかし、エキスを抽出した後に残る人参粕の主成分は大部分多糖類で構成された食餌繊維(dietary fiber)成分で構成されているため、各種の生理活性が期待されるにも拘わらず、単に飼料として利用されたり廃棄されるなど産業的に活用されていない。
前記食餌繊維は人体内の酵素により分解されない成分であって、セルロース、ヘミセルロース、ペクチンなどの多糖類成分が主を成している。食餌繊維の生理的な機能性を決定する最も重要な要因は溶解度であって、食餌繊維成分は溶解度により大別すると水溶性食餌繊維(water‐soluble dietary fiber)と不溶性食餌繊維(water‐insoluble dietary fiber)に分類されるが、これらにより提供される生理特性がそれぞれ異なる(Food Technology,41(2),81‐85(1987))。即ち、不溶性食餌繊維は消化器官を通過するとき多量の水分吸収により大便の容積増加、腸内通過時間短縮、澱粉の加水分解抑制および葡萄糖の吸収遅延などの生理作用をする。反面、水溶性食餌繊維により形成された3次元構造のゼルは食物の通過を遅延させ葡萄糖の吸収を阻害し、特に、血中のコレステロール含量を低下させる役割をするものと明かされている。
また、オリゴ糖(Oligosaccharides)は低分子の炭水化物物質であって、生産方式により2種類に分けられる。即ち、糖類の酵素的生物転換(enzymatic bioconversion)により製造されるイソマルトオリゴ糖(isomalto‐oligosaccharide)、フルクトオリゴ糖(fructo‐oligosaccharide)、ガラクトオリゴ糖(galacto‐oligosaccharide)などと多糖類の加水分解により製造されるイヌリンオリゴ糖(inulin oligosaccharide)、アルギン酸オリゴ糖(alginate oligosaccharide)、キトサンオリゴ糖(chitosan oligosaccharide)に分けられる(食品産業と栄養.3(1),18‐23(1998))。
前記オリゴ糖は有用な腸内微生物の増殖を促進するビフイド因子(bifidogenic factor)としての生理活性を有し、多糖類加水分解物により生成されるオリゴ糖の場合には血中コレステロール低下作用、抗菌作用、免疫体系活性化作用など各種の生理学的および薬理学的な機能性を有している(Lebensm.Wiss.Technol.,27,1‐9(1996);Tren.Food Sci.Technol.,7,353‐368(1996))。
一方、植物細胞壁(Plant cell wall)はセルロース(cellulose)、ヘミセルロース(hemicelluloses)、ペクチン(pectin)などの多糖類の成分とリグニン(lignin)、糖蛋白質などで構成されている。ところで、これらの構成成分は互いに遊離された状態で存在するのではなく、大部分が共有結合、水素結合、イオン結合、疎水結合などにより強く連結されて不溶性状態で存在する(韓国栄養食糧学会誌,23(2):358‐370(1994))。
植物細胞壁を構成している多糖類は人体内の酵素により分解されない食餌繊維成分であって、一部ペクチン成分を除いては大部分が不溶生食餌繊維状態で存在する。不溶性状態で存在する植物細胞の構造を水溶化することは水溶性食餌繊維の含量を増加させることにより食餌繊維の生理特性を多様化することができるという長点がある。
一般的に、植物細胞壁から食餌繊維成分を水溶化するためには伝統的に恒温下で酸やアルカリ溶液を利用して不溶性成分を分解する方式を利用している。しかし、このような化学的な抽出方法は廃水の多量発生、容器の腐蝕、生産食餌繊維成分の分解による機能性低下、抽出残滓の再活用不可能などいろいろな産業的問題点を有している(Carbohydrate Research,260,283‐296(1994))。
従って、業界間では化学的処理なく植物細胞壁を環境親和的な方法で水溶化することにより機能性炭水化物素材を生産する技術の開発が望まれている。化学的な方法以外に植物細胞壁を効率的に水溶化する方法としては機械的水溶化方法と酵素的水溶化方法がある。
前記機械的水溶化方法とは、圧出成型器(Extruder)を用いて植物細胞壁を物理的に水溶化する方法を言う。前記圧出成型器は混合・加圧・成型・乾燥・殺菌・冷却などの諸単位工程を単一機種により遂行できる装置であって、作動過程で高温・高圧および高剪断力(high shear force)を伴うため、主に製麺・シリアル類などの加工食品や動物飼料の製造に多く用いられて来た。
前記圧出工程により提供される高剪断力は、植物細胞壁を構成している不溶性多糖類成分らを機械的な方法により水溶化するに極めて効率的に用いられることができる(Journal of Food Science,63(5),841‐844(1998))。しかし、現在まで圧出工程を利用して不溶性植物細胞壁を水溶化する技術の開発は、極めて制限的になされている。特に、今までは人参の不溶性細胞壁を水溶化するために圧出成型工程が産業上適用されたことがない。
また、酵素的水溶化方法とは、前記植物細胞壁を構成している不溶性多糖類成分らは多糖類加水分解酵素を利用して効率的に水溶化する方法を言う。人参粕は大部分が多糖類成分で構成されているため、多糖類加水分解を用いる場合、低分子のオリゴ糖生産が可能である。人参の構成多糖類はセルロース、ヘミセルロース、ぺクチンで構成されているため、これらに対する加水分解酵素であるセルラーゼ(cellulase)、ヘミセルラーゼ(hemicellulases)、ぺクチナ―ゼ(pectinases)などを利用すれば極めて効率的に加水分解が可能である。
また、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼなどの多糖類加水分解酵素は、商業的に容易に求めることができるので、産業的な適用が容易である。特に、これら商業的な酵素は単一酵素から成っているのではなく、諸酵素が複合的に構成されているため、複合多糖類で構成されている植物細胞壁の加水分解に一層効率的に利用可能である。
本発明者は前記の如き点に着目して、短時間高温処理による加熱効果のみならず、高圧および強い剪断力を伴う圧出成型工程により人参粕から水溶性食餌繊維を製造する一方、多糖類加水分解酵素を利用して人参粕から低分子量の人参オリゴ糖を効率的に製造して、廃棄される人参粕から多様な生理活性物質を製造することにより本発明を完成した。
従って、本発明の目的は、圧出成型器を利用して人参から食餌繊維を簡便で経済的に生産する方法と圧出成型器を利用して製造した人参食餌繊維を提供することにある。
また、本発明の別の目的は多糖類加水分解処理により人参から低分子量のオリゴ糖の製造方法と人参から多糖類加水分解酵素を利用して製造した低分子量のオリゴ糖を提供することにある。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は人参エキス製造時に加工副産物として生じる人参粕を2軸圧出成型器に投入してスクリュー速度、試料投入速度および水分含量を調節しながら圧出成型した後、蒸留水を添加して混合し遠心分離して上澄液から水溶性人参食餌繊維を製造し、沈澱物から不溶性人参食餌繊維を製造することにより達成した。
【0004】
また、本発明の前記目的は人参エキス製造時に加工副産物として生じる人参粕に多糖類加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼを単独処理し、またはこれら酵素の混合液を添加して、人参粕内に存在する多糖類を加水分解した後、限外濾過膜に順次に通過させ分子量別に分画して人参オリゴ糖を製造することにより達成した。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明において人参粕から食餌繊維を製造する工程は、人参粕を2軸圧出成型器に投入して圧出成型する1段階と;圧出成型した試料に水を加えて攪拌した後、遠心分離する2段階と;遠心分離液にイソプロパノールを加えて得た沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄した後に乾燥することにより水溶性食餌繊維を製造する3段階と;2段階で沈澱物を乾燥して不溶性人参食餌繊維を製造する4段階で構成される。
【0006】
本発明の人参粕から食餌繊維を製造する望ましい実施例は図1に示した。
【0007】
前記1段階で用いた2軸圧出成型器は、同方向完全噛合型2軸圧出成型器(corotation intermeshing type twin screw extruder:Buhler Brothers Co.,DNDL‐40,Switzerland)を用いた。圧出成型条件はスクリュー速度150〜400rpm、試料投入速度20〜60kg/hr、試料水分含量15〜40%、L/D比20〜40に調節するのが望ましい。また、圧出成型器としては短縮圧出成型器(single screw extruder)または2軸圧出成型器(twin screw extruder)が全て可能であるが、不溶性人参細胞壁をより効果的に水溶化するためには高剪断力を提高する2軸成型器がより望ましい。
前記圧出成型器を利用した物理的方法による人参食餌繊維の製造方法を製造工程別に詳細に説明する。
第1工程:人参粕の製造
紅参・白参および太極参の人参製品に熱水やエタノールまたはメタノールなどの溶媒を加えて人参内部のエキス(extract)を抽出した後、加工副前記人参粕に残留する水分や溶媒を加熱蒸発器を利用して乾燥した後に粉砕して人参粕を製造する。産物として生産された人参粕を収去する。前記人参粕に残留する水分や溶媒を加熱蒸発器を利用して乾燥した後に粉砕して人参粕を製造する。前記人参粕に存在する澱粉はアルファ‐アミラーゼ(α‐amylase)を処理して除去する。
第2工程:人参粕の圧出成型
前記第1工程で製造した人参粕をL/D比(length:diameter ratio)20〜40の2軸圧出成型器に投入した後、スクリュー速度を150〜400rpmにして試料を20〜60kg/hr速度で投入する。この際、水分含量を15〜40%になるように維持しながら圧出成型する。
第3工程:不溶性人参食餌繊維および水溶性人参食餌繊維の製造
前記第2工程で製造した圧出成型人参粕に蒸留水1〜10%(w/v)を添加して40〜80分間攪拌する。前記試料を6,000〜9,000×gで5〜15分間遠心分離して上澄液から水溶性人参食餌繊維を得、沈澱物からは不溶性人参食餌繊維を得る。前記上澄液は濾過した後、濾過液の3〜5倍嵩のイソプロパノール(isopropanol)を添加し、3〜5時間放置して沈澱物を得、該沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄した後、常温で乾燥して水溶性人参食餌繊維を製造する。
【0008】
本発明において人参粕からオリゴ糖を製造する工程は、人参粕を水に入れて攪拌した後、植物細胞壁加水分解酵素を加えて人参粕を加水分解する1段階と;酵素反応液を加熱して酵素を不活性化した後に遠心分離してオリゴ糖を含む上澄液を分離する2段階と;上澄液を限外濾過膜に通過させて分画物を乾燥することにより分子量別人参オリゴ糖を製造する3段階で構成される。
【0009】
本発明の人参粕からオリゴ糖を製造する望ましい実施例は図3に示した。
【0010】
本発明の乾燥人参粉末や人参粕に水を加えて攪拌した後、多糖類加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼを単独または混合して添加した。この際、多糖類加水分解酵素の添加方法は商業用として販売されている酵素を用いた。
【0011】
本発明で用いた商業用はセルラーゼとしてセルクラスト(Celluclast,Novo Nordisk,Denmark)を、ヘミセルラーゼとしてセレミキスL(Ceremix L Novo Nordisk,Denmark),フイルトラーゼBR(Filtrase BR Gist‐Brocades,Netherlands)、ウルトラフロL(Ultraflo L,Novo Nordisk,Denmark)を、ぺクチナーゼとしてぺクチネックス(Pectinex,Novo Nordisk,Denmark)を用いた。
【0012】
酵素反応後には遠心分離して上澄液から人参オリゴ糖分画を得た後、これを限外濾過器を利用して分子量別に分画して、これを凍結乾燥したり熱風乾燥した。
【0013】
前記多糖類加水分解酵素を利用した酵素的方法による人参オリゴ糖の製造方法を製造工程別に詳細に説明する。
第1工程:人参粕の製造
紅参・白参および太極参の人参製品に熱水やエタノールまたはメタノールなどの溶媒を加えて人参内部のエキスを抽出した後、加工副産物として生産された人参粕を収去する。前記人参粕に残留する水分や溶媒を加熱蒸発器や凍結乾燥器を利用して乾燥した後に粉砕して人参粕を製造する。前記人参粕に存在する澱粉はアルファ‐アミラーゼ(α‐amylase)を処理して除去する。
第2工程:多糖類加水分解酵素処理工程
前記第1工程で製造した人参粕を蒸留水に1〜10%(w/v)添加した後、人参粕に対し重量比で商業用多糖類加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼ単独または2種以上の混合酵素液を1:1〜1:0.001を加えた後、酵素の反応条件により温度30〜60℃で30〜480分間攪拌する。前記試料を100℃で15分間加熱して酵素を不活性化した後、5,000〜10,000xgで10〜30分間遠心分離して上澄液から水溶性人参オリゴ糖溶液を得る。この際、沈澱物は乾燥して食餌繊維として活用することができる。
第3工程:限外濾過膜を利用した分子量別人参オリゴ糖製造工程
前記第2工程で製造した人参オリゴ糖液を限外濾過器(ultrafiltrator)を利用して分子量500〜5,000の限外濾過膜に順次に通過させた後に乾燥することにより分子量別人参オリゴ糖を製造する。
【0014】
【実施例】
以下、本発明の人参食餌繊維およびオリゴ糖の製造方法についての具体的な方法を実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明の権利範囲はこれら実施例にのみ限定されるのではない。
実施例1:本発明の人参食餌繊維の製造
人参粕をL/D比20の2軸圧出成型器に投入した後、スクリュー速度250rpm、試料投入速度40kg/hr、水分含量を25%に維持しながら圧出成型した。前記圧出成型された人参粕50gを蒸留水1Lに入れて1時間攪拌した後、6,500×gで10分間遠心分離した。遠心分離後得られた沈澱物を常温で乾燥して不溶性人参食餌繊維を製造し、上澄液は濾過した後、4Lのイソプロパノールを添加し4時間放置して沈殿物を得た。前記沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄した後、常温で乾燥して水溶性人参食餌繊維を製造した。前記乾燥物の圧出成型人参粕に対する重量比で水溶性人参食餌繊維の収率を測定した結果、15.4%と現れた。このような結果は、圧出成型により人参粕から水溶性食餌繊維成分が成功的に分離されうることを意味する。
【0015】
本発明の人参食餌繊維は飲料、ヨーグルト、製菓、製パン類および健康食品などに用いることができる。
実験例1:本発明の水溶性人参食餌繊維の分子量測定
水溶性人参食餌繊維の分子量測定は、ゲル濾過クロマトグラフィー(gel permeation chromatography)を利用して測定した。前記ゲル濾過クロマトグラフィーは米国ウォータース社(Waters LC Module I)の製品を用い、検出器はヒーテイングチャンバー(heating chamber)付きのM410‐RIとM2010ミレニウムソフトウェア(Millenium software)を用いた。コラムはウルトラハイドロゲル(ultrahydrogel)250&1000リニアコラムを用い、移動相としては0.1Mアセト酸と0.1M塩化ナトリウム(NaCl)混合液を用いた。分析時移動相の速度は1.0ml/minであり、標準物質としてはプルラン(Pullulan)を用いた。前記標準物質プルランを利用したゲル濾過クロマトグラフィーの標準曲線は図2aに示した通りである。
【0016】
前記実施例1で製造された本発明の水溶性人参食餌繊維の重量平均分子量(weight molecular weight)は、図2bに示した通り、97,000であった。
実施例2:圧出工程条件による本発明の人参食餌繊維の製造
前記実施例1と同一の人参粕原料を、表1に示した通り、試料投入速度、スクリュー速度および水分含量を調節しながら圧出成型して水溶性人参食餌繊維を製造した。前記製造した水溶性人参食餌繊維の生産収率と分子量を実施例1と実験例1の方法と同一に確認した。
【0017】
実験結果、表1に示した通り、圧出工程条件により生産収率は12.6〜25.4%、分子量は43,000〜126,000の分布を見せ、一般的に水分含量が少ない程生産収率は増加する反面、分子量は減少する傾向を見せた。これは圧出成型条件の変化により多様な収率と分子量を有する人参食餌繊維の生産が可能であることを意味する。
【0018】
【表1】圧出成型条件(スクリュー速度、試料投入速度および水分含量)による 水溶性人参食餌繊維の収率および分子量
実施例3:圧縮成型器のL/D比による本発明の人参食餌繊維製造
人参粕をL/D比40の2軸圧出成型器に投入した後、実施例1と同一の条件下で圧出成型して水溶性人参食餌繊維を製造した。その結果、水溶性人参食餌繊維の収率が19.5%に大いに増加した反面、分子量は55,000に減少した。これはL/D比の増加により圧出成型器内で人参粕の滞留時間(residence time)が増加したためである。従って、反応条件だけでなくL/D比の変化によっても人参食餌繊維の収率と分子量の調節が可能であることが分かった。
比較実施例1:本発明の人参食餌繊維の収率と従来の酸処理工程により製造された人参食餌繊維の収率比較
人参粕原料50gをpH1.8のHCl溶液1Lに入れ85℃で30分間攪拌した後、これを濾過して得た上澄液に4Lのイソプロパノールを添加し4時間放置して沈殿物を得た。該沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄した後、常温で乾燥した。この乾燥物を初期人参粕原料に対する重量比で水溶性人参食餌繊維の収率を測定した結果14.5%であった。
【0019】
前記酸処理により製造された人参食餌繊維の収率と前記実施例1および2の圧出成型による水溶性人参食餌繊維の生産収率とを比較して見るとき、圧出成型工程が酸処理工程に比べて非常に効率的に水溶性人参食餌繊維を生産できるのが分かった。
実施例4:本発明の人参オリゴ糖の製造
乾燥人参粕20gに蒸留水500mlを入れ30分間攪拌した後、フイルトラーゼBR(Gist‐Brocades,Netherlands)を2.0g加えて50℃で2時間攪拌した。これを100℃で20分間加熱して酵素を不活性化した後、6,000xgで10分間遠心分離して上澄液を濾過した。上澄液の固形分含量により人参オリゴ糖の収率を測定した結果、56.7%と現れた。このような結果は多糖類加水分解酵素の処理により人参粕から人参オリゴ糖成分が成功的に分離されうることを意味する。また、前記実施例で製造したオリゴ糖はアルコール添加により沈澱物が生成されないため、低分子量のオリゴ糖で構成されていることを示した。
【0020】
本発明の人参オリゴ糖は飲料、ヨーグルト、製菓、製パン類および健康食品などに用いることができる。
実験例2:本発明の人参オリゴ糖の分子量測定
人参オリゴ糖の分子量測定は、ゲル浸透クロマトグラフィーを利用して測定した。分子量の測定のために用いたゲル浸透クロマトグラフイーは、米国ウォータース社(Waters LC Module I)の製品を用い、検出器はヒーテイングチャンバー付きのM410‐RIとM2010ミレニウムソフトウェアを用いた。コラムはウルトラハイドロゲル120&250コラムを用い、移動相としては0.1M NaNO3を用いた。分析時移動相の速度は0.8ml/minであり、標準物質としてはプルランと乳糖を用いた。前記標準物質プルランと乳糖を利用したゲル濾過クロマトグラフイーの標準曲線は、図4aに示した通りである。
【0021】
前記実施例4で製造された本発明の人参オリゴ糖の重量平均分子量は、図bに示した通り、1,050であった。
実験例3:本発明の人参オリゴ糖の腸内微生物増殖効果
本実験では韓国食品開発研究院で韓国人の糞便から分離したビフイドバクテリウムロングムを腸内微生物として用いた(Korean J.Dairy Sci.,11(1),16‐25,1998)。
【0022】
ビフイドバクテリウムロングムは、下記表2に示したような組成を有する20ml MRS brothで嫌気的条件で3次継代培養して活性を増加させた後、実験に用いた。この際、オリゴ糖を含んでいない培地を対照区とした。前記人参オリゴ糖を添加した培地と添加しなかった培地にビフイドバクテリウムロングムを接種し、37℃インキュベーター(incubator)で培養しながら2時間間隔で培養液をサンプリングして660nmで吸光度(absorbance)を測定して生育曲線を作成した。
【0023】
実験結果、図5に示した通り、前記実施例4で製造した人参オリゴ糖を培地中に添加した場合、培養20時間が経過した後の吸光度が2.95であり、添加しなかった対照区の場合には吸光度が0.22であった。即ち、本発明の人参オリゴ糖を添加した場合、添加しなかった対照区に比べてビフイドバクテリウムロングムの生育が並外れに優れていた。
【0024】
【表2】ビフイドバクテリウムロングムの培養のためのMRS broth培地組成
実施例5:人参オリゴ糖の製造時に加水分解酵素の種類による影響
加水分解酵素の種類が人参オリゴ糖の製造に及ぼす影響を調査した。乾燥人参粕10gに蒸留水500mlを入れて30分間攪拌した後、多糖類加水分解酵素としてCelluclast(Novo Nodisk,Denmark),Ultraflo L(Novo Nordisk,Denmark),Ceremix(Novo Nordisk,Denmark),Pectinex(Novo Nordisk,Denmark),Filtrase BR(Gist‐Brocades,Netherlands)をそれぞれ0.1gずつ加えた後、下記表3に示したような条件により人参オリゴ糖を製造した。前記製造した水溶性人参オリゴ糖の生産収率と分子量は、それぞれ実施例4と実験例2の方法と同一に確認した。
【0025】
実験結果、表3に示した通り、加水分解酵素の種類により生産収率は19.6〜43.1%、分子量は1,180〜1,820の分布を見せており、ヘミセルラーゼであるフイルトラーゼBR(FiltraseBR)を用いた場合、オリゴ糖の収率が43.1%で最も優れており、ぺクチナーゼであるぺクチンネックスを用いた場合にもオリゴ糖の収率が40.7%で優れていた。これは加水分解酵素の種類により多様な収率と分子量を有する人参オリゴ糖の生産が可能であることを意味する。
【0026】
【表3】加水分解酵素の種類による人参オリゴ糖の収率および分子量
実施例6:人参オリゴ糖の製造時に加水分解酵素の混合効果
前記実施例5で用いた酵素を重量比で同量ずつ二つまたは三つを混合して実施例5と同一の条件により処理したとき、人参オリゴの収率および分子量の変化を調査した。
【0027】
実験結果、表4に示した通り、前記実施例5でセルクラストを単独で用いた場合には人参オリゴ糖の生産収率が20.5%で低いが、他の酵素を混合した場合には生産収率が大いに増加し、セルクラスト、フイルトラーゼおよびぺクチネックスを共に添加して反応させた場合、オリゴ糖の生産収率が50.4%であった。
【0028】
【表4】加水分解酵素の混合による人参オリゴ糖の収率および分子量
実施例7:限外濾過器を利用した人参オリゴ糖の分子量分画
前記実施例5で加水分解酵素の種類を異にして製造された人参オリゴ糖液を限外濾過器(ultrafiltrator:Amicon,USA)を利用して分子量3000,1000,500の限外濾過膜に順次に通過させた後に凍結乾燥した。表5に示した通り、人参オリゴ糖の分子量別分画の収率は分子量が3,000以上の場合にはオリゴ糖の生産収率が10%以下であり、分子量が1,000〜3,000の場合にはオリゴ糖の生産収率が15〜30%であり、分子量500〜1,000の場合にはオリゴ糖の生産収率が40〜50%であり、分子量500以下では生産収率が18〜20%であった。従って、適用する酵素の種類により限外濾過を利用すると分子量分布が多様な人参オリゴ糖の調剤が可能であるのが分かった。
【0029】
【表5】限外濾過器を利用した人参オリゴ糖の分子量分画の収率
産業上の利用性
以上、前記実施例と実験例により説明した通り、本発明の人参食餌繊維と人参オリゴ糖およびその製造方法は、廃棄されている人参粕から圧出成型工程を利用して不溶性および水溶性人参食餌繊維を製造する一方、人参粕から多糖類加水分解酵素と限外濾過器を利用して腸内ビフイド菌生育活性のある人参オリゴ糖を製造して環境親和的な方法で産業的に廃棄されている人参粕から生理活性物質であるオリゴ糖および食餌繊維を生産する効果がある。
【0030】
また、圧縮成型の条件により分子量分布が多様な人参食餌繊維を製造することができ、加水分解酵素の種類と限外濾過方法により分子量分布が多様な人参オリゴ糖を製造することができる効果がある。
【0031】
そして、従来の化学的処理方法による廃水発生、容器腐蝕、食餌繊維成分の分解、抽出残滓の再活用不可能のような産業的問題点を解決する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の人参食餌繊維の望ましい製造方法の実施例を工程別に図示した概略図である。
【図2a】図2aは標準物質プルラン(pullulan)を利用して作成したゲル濾過クロマトグラフィー(Gel permeation chromatography)の標準曲線を示す。
【図2b】図2bは本発明の水溶性人参食餌繊維の分子量を示したゲル濾過クロマトグラフィー結果である。
【図3】図3は本発明の望ましい人参オリゴ糖製造方法を工程別に図示した概略図である。
【図4a】図4aは標準物質プルランと乳糖(lactose)を利用して作成したゲル浸透クロマトグラフィーの標準曲線である。
【図4b】図4bは本発明の人参オリゴ糖の分子量を示したゲル浸透クロマトグラフィー結果である。
【図5】図5は本発明の人参オリゴ糖を添加した培地におけるビフイドバクテリウムロングム(Bifidobacterium longum)の生育曲線(growth curve)である。
Claims (4)
- (a) 人参エキスを抽出した後、加工副産物として生産された人参粕を収去して、該人参粕を乾燥および粉砕する段階;
(b) 前記(a)段階で乾燥および粉砕された人参粕をL/D比(length:diameter ratio)20〜40の2軸圧出成型器に投入した後、スクリュー速度150〜400rpm、試料投入速度20〜60kg/hr、水分含量15〜40%になるように維持しながら圧出成型する段階;
(c) 蒸留水に前記(b)段階で圧出成型された試料1〜10%(w/v)を添加して攪拌した後、遠心分離する段階;
(d) 前記(c)段階で遠心分離して得られた沈澱物を乾燥して不溶性人参食餌繊維を製造する段階;
(e) 前記(c)段階で遠心分離して得られた上澄液を濾過した後、該濾過液の3〜5倍嵩のイソプロパノールを添加して沈澱物を得、該沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄し乾燥して水溶性人参食餌繊維を製造する段階を含むことを特徴とする人参食餌繊維の製造方法。 - 前記請求項1の方法により製造された人参食餌繊維。
- (a) 人参エキスを抽出した後、加工副産物として生産された人参粕を乾燥および粉砕する段階;
(b) 前記(a)段階の乾燥および粉砕された人参粕に多糖類加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼを単独で処理したり、これら酵素の混合液を1:1〜1:0.001の重量比で添加した後、30〜60℃で30分〜6時間攪拌して人参粕内の多糖類を加水分解する段階;
(c) 前記(b)段階の酵素処理試料を100℃で10〜30分間加熱して酵素を不活性化した後、遠心分離して上澄液から水溶性人参オリゴ糖溶液を得る段階;
(d) 前記(c)段階で遠心分離して得られた上澄液を濾過した後、限外濾過器を利用して分子量500〜5,000の限外濾過膜に順次に通過させ分子量別に分画して乾燥することにより人参オリゴ糖を製造する段階を含むことを特徴とする人参オリゴ糖の製造方法。 - 前記請求項1に記載された方法により製造され、分子量が500〜5,000である人参オリゴ糖。
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