JP2005526829A - 食品技術によるジャガイモジュース製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、以下の段階、すなわち圧搾ジャガイモジュースを調製する段階、マイクロフィルターによって繊維または澱粉残渣を濾過する段階、好ましくは該濾液を限外濾過する段階、マイクロフィルター濾過液または限外濾過液を電気透析する段階、ケイ酸塩含有担体物質を添加することによって電気透析物を場合によって乾燥する段階を特徴とする食品技術によってジャガイモジュースをベースとする製品を製造する方法に関する。

Description

本発明は、食品技術によるジャガイモジュース製品の調製方法に関する。

生体系では、人体の酸−塩基平衡は、細胞内に流入した過剰な酸を代謝から永久的に排除するためのものである。一日に流入する約１３０００ｍｍｏｌのＣＯ₂は呼吸によって揮発性酸として排出されるが、不揮発性の酸からさらに４０ｍｍｏｌから６０ｍｍｏｌのプロトンが毎日流入する。健康な生物では、これらの酸（およびＣＯ₂も）は細胞外空間および血液のｐＨを大体一定に維持するための様々な緩衝系によって調節されている。呼吸または代謝による生理的ｐＨ範囲からの逸脱（アシドーシスまたはアルカローシス）は、生命を脅かす状態であり、したがって、救急医療で適切に処置しなければならない。

一方、「潜在的結合組織アシドーシス」は命を脅かすことが少ないが、数多くの疾患の「環境に関連する原因」と考えられており、内因的および／または外因的に流入した代謝酸によって間質は比較的酸過剰になり、結合組織の塩基性緩衝能に過剰な負荷をかける。胃腸管の疾患、肝臓および膵臓の障害、心臓血管障害、気管支喘息、糖尿病、偏頭痛、骨粗鬆症、リウマチ性疾患、脱毛、癌などの免疫疾患、腎不全、皮膚病、神経症状、妊娠嘔吐、循環障害並びにスポーツおよび重労働における能力限界には、潜在的結合組アシドーシスが伴う。

Ｓｏｌａｎｕｍ ｔｕｂｅｒｏｓｕｍ（ジャガイモ）は、元来南アメリカからヨーロッパに輸入されたが、長い年月の間にヨーロッパで最も重要な主食の１つとなった。ジャガイモの塊茎は特に、消化しやすい澱粉を含み、良質なアミノ酸組成をしており、天然のビタミンを含むために高く評価されている。電解質（カリウム、マグネシウムおよびカルシウムイオン）を含み、それらがジャガイモの塊茎に主に有機酸の形態で存在することについてはあまり知られていない。「塩基性または塩基を形成する」電解質が多く含まれるため、ジャガイモは塩基形成の主食に属する。塩基形成食品は、一方では不揮発性酸の内因的産生を減少させるのに役立ち、他方では流入した代謝酸を中和し、それらを腎臓排泄作用に送り込むのに役立つ。

しかし、ジャガイモを（圧搾）ジャガイモジュースに加工する過程においては、いくつかの障害となる工程が発見されたので、制御しなければならない。たとえば、フェノールオキシダーゼは、ジャガイモジュースに存在する茶灰色の重合フェノール化合物、たとえばアントシアニジン、フラボンおよびフラボノールを酸化して、製品の不快な酵素的変色を引き起こし得る。

さらに、貯蔵することによって、ジャガイモの食品科学的に重要な成分はまた、部分的に活性がかなり減少する。たとえば、ジャガイモのビタミンＣ含量はまた、収穫日および貯蔵条件に大きく左右される。たとえば、６カ月間貯蔵した後、３月に皮をむかずに煮たジャガイモには、１００ｇ当たり２ｍｇ以上３ｍｇまでのビタミンＣしか含まれておらず、これは元の新鮮なときの値の約１０分の１以下に相当する。

したがって、本発明の目的は、ジャガイモジュース製品を調製するために食品技術的に適用できる方法を提供することであり、それによって塩基性または塩基形成電解質の含量が高い製品が得られ、該製品は安定で、高い電解質含量を示すだけでなく、溶存性有機炭素化合物の大部分もまた含む。

したがって、本発明はジャガイモジュース製品の食品技術による調製方法に関連し、以下の段階、
−圧搾ジャガイモジュースを準備する段階
−マイクロフィルターで濾過することによって繊維または澱粉残渣を分離する段階
−好ましくは濾液を限外濾過する段階
−マイクロフィルター濾過液または限外濾過液をそれぞれ電気透析する段階、および
−ケイ酸塩含有担体物質を添加して、場合によって電気透析物質を乾燥する段階
を特徴とする。

本発明による方法において前記のように段階を組み合わせることによって、驚異的な方法で、ジャガイモ塊茎の主成分、いわゆる炭水化物および澱粉（乾燥物質の約８６％）ならびに蛋白質および遊離アミノ酸（乾燥物質の約１２〜１３％）から新鮮なジャガイモジュースの電解質部分を効率的に分離することが可能であった。実施に際して、まず圧搾ジャガイモジュース（または新鮮なジャガイモジュース）を作製する。このジュースの作製方法は重要ではない。当業者であれば、大規模なものも含めて数多くの方法から選択することができよう。適切な実験規模の方法もまた公知である。たとえば、洗浄して皮をむいたジャガイモを機械的に粉砕して、市販のジュース抽出機で抽出することが可能である。ジュース製造中に形成される固形物、特に、一般的には主にジャガイモ澱粉を（通常、たとえば４℃まで冷却して）簡単な沈殿法によって分離する。本発明によれば、このように生成される圧搾ジャガイモジュースは最初に、おそらくまだ存在する微細な残渣、たとえば繊維または澱粉残渣から、それ自体公知の精密濾過によって精製される。

その後で限外濾過を行うことは、その後の電気透析中に膜障害によって生じる問題、いわゆる付着現象を防ぐ本発明による方法に特に適している。限外濾過は、電気透析を実施する前に予め高分子成分を分離するために役立つ。

本発明による精密濾過および本発明の方法の好ましい限外濾過の後、電気透析の段階を行う。

溶解した物質を化学的および電気化学的特性に関わりなく専ら粒径によって分離する精密濾過または限外濾過とは異なり、電気透析は物質を電荷によって分離する。電気透析は、イオノゲン成分全てが電場によって影響を受ける膜技術である。したがって、それらの電荷によって特異的に分離することができる。そうすることで、様々なイオンを、推進力として作用する電位勾配によって選択的イオン交換膜を用いて陽イオンおよび陰イオンに分離することができる。電位を印加することによって、希釈された溶液、いわゆる希釈液が膜の片側に残存し、イオンが他方のいわゆる濃縮液側に濃縮されるように、溶解したイオンが膜内をそれぞれの電極に向かって移動する。

好ましい方法では、個々の膜がスペーサーによって分離され、したがって形成された空間はシーリングフレームによって互いに、かつ電極室から分離された積層膜を使用する。陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を交互に使用すると、いわゆる濃縮サイクルにおけるイオンの濃縮が生じ、したがっていわゆる希釈サイクルにおいて荷電担体が大幅に減少する。

特開昭５３−１１５６６０Ａは、ジュースを逆送り分離器(an inverse feed-through separator)およびマイクロフィルターに通すことによって、蛋白質、無機塩および同様の成分を含むジュースを処理する方法に関する。そうすることで、蛋白質に富んだジュース画分が得られ、無機塩が激減する。前記方法はジャガイモジュースまたはジャガイモジュース製品の製造への使用についても、得られたジュースの電気透析の実施についても記載していない。さらに、ケイ酸塩を含有する担体物質を添加して電気透析物質を限外濾過し乾燥することについては、この文献では検討されていない。

対照的に、特開昭５３−１１５６６０Ａによる無機塩の減少は、本発明による方法によって達成する効果と明らかに反対の効果をもたらしており、本発明ではジャガイモから（無機塩もまた属する）（塩基性および塩基形成）電解質を濃縮する様な形式で技術的方法段階を連続的に実現する。したがって、引用した方法の技術は本発明による方法と大きく異なるだけでなく、前記方法によって得られた効果は本発明による方法によって想定される効果とは全く反対である。

特開昭５８−０５１８８０Ａは、果実ジュースの製造方法に関し、該ジュースを限外濾過膜に通過させる。しかし、この方法がジャガイモジュースの製造に適用できるとは記載されていない。その上、マイクロフィルターによる濾過およびその後の精密濾過液の電気透析については記載されておらず、ケイ酸含有担体物質を添加して電気透析物質を乾燥させることについても記載されていない。

特開昭５８−０５１８８０Ａによる方法の目的は、容易に溶解する果実ジュース濃縮物を得るために懸濁物質の沈殿を最小限に抑えるように限外濾過することによって特異的にジュース（特に、果実ジュース）を分画することである。したがって、この方法はまた、塩基性および塩基形成電解質をジャガイモから回収することを目標としていない（そこで説明した方法の定義の下では、使用すべき果実には全く位置づけられていない）。

最後に、特開２００３−２３９７０１Ａは、ジャガイモ澱粉の製造方法に関し、それによってジャガイモ開始材料（磨砕したジャガイモ液）を３級アミン基または４級アンモニウム基を含む陰イオン交換体を使用して蛋白質除去する。対照的に、本発明による方法はジャガイモ澱粉の製造方法ではなく、ジャガイモジュース製品の製造方法を目的としており、本発明によるジャガイモジュース製品によって食品生理学的目標の実現を可能にするためには、前記の文献では除去すべき蛋白質部分こそ保持しなければならない。したがって、本発明の方法では、塩基性電解質および微量元素の含量を最適濃度まで濃縮するために蛋白質の他に主に澱粉画分を分離するが、この文献で開示された方法では、食品に芳香を付けたり、粘度を与えるたりするために栄養的に重要な物質として液体ジャガイモ澱粉濃縮物を回収するためにのみ使用できるので、この日本の出願は明らかに全く異なる方向を目指している。

その後、本発明によって得られた電気透析物、食品技術によるジャガイモジュースは、所望するならば、すぐに適切な食品に仕上げられるか、またはさらに加工されるか、または場合によっては中間製品として保存される。さらに、保存目的でジュースの乾燥が推奨される。この乾燥工程中にアモルファス塊が形成されるのを回避するために、もちろん、食品技術面から適格と見なされた、すなわち、食料品に望ましくない特性をもたらさない、担体物質を乾燥中に添加することが好ましい。この場合、ケイ酸塩含有担体物質、特に二酸化ケイ素を含有する高分散型ケイ酸塩が特に有用であることがわかった。高分散型ケイ酸塩では、表面積が大きい（たとえば、表面積が５０ｍ²／ｇ、１００ｍ²／ｇまたは１５０ｍ²／ｇを上回る）ケイ酸塩含有担体物質、たとえば、Ａｅｒｏｓｉｌ２００（表面積２００ｍ²／ｇ）またはＡｅｒｏｓｉｌ３８０（表面積３８０ｍ²／ｇ）が知られている。

好ましい実施形態では、圧搾ジャガイモジュースに安定剤を添加する。同安定剤は、圧搾後または圧搾中に添加すると有益である。この場合、レモンまたは（圧搾）レモンジュースまたはレモンジュース製品を使用することが特に適していることがわかった。なぜならば、これらは天然の抗酸化剤で、主にオキシダーゼによって引き起こされるポテトジュースの望ましくない酵素活性を防御することができるからである。本発明の方法の場合、アスコルビン酸、クロフサスグリジュース、ニワトコの花の抽出物、グミ（ｓａｌｌｏｗ ｔｈｏｒｎ）ジュース、レモン丸ごとまたは赤唐辛子丸ごとによってまた、非常に良好な結果が実現した。安定剤として使用できる特定の天然抗酸化剤の中で、レモンジュースまたはレモンジュース製品は既に記載したように特に好ましいが、それぞれの場合における安定剤の最適条件はまた、特定のジャガイモ品種または成長型および貯蔵に左右される。

好ましい方法では、該圧搾ジャガイモジュースは、酸形成成分に対する塩基形成成分の比が少なくとも１．５、好ましくは３．５を上回るジャガイモから製造する。この比は、開始材料を簡単に分析することによって当業者であれば容易に決定することができる。本発明では、Ｄｅｓｉｒｅｅ種およびＡｃｋｅｒｓｅｇｅｎ種から得られた圧搾ジャガイモジュースが特に好ましい。その他の好ましい種類には、Ｂｉｎｔｊｅ、Ｄｅｓｉｒｅｅ、ＯｓｔａｒａおよびＰｌａｎｔａが含まれる。さらに、その他の固茹で用、主に固茹で用、または粉ふきイモ用のジャガイモもまた、本発明の方法に適している。しかし、一般的に、開始産物は、前もって予備的に（塩基性）電解質含量を調べ、前記の酸形成成分に対する塩基形成成分の比を考慮しながら、またバッチ毎に選択すべきである。前記の比は、カルシウム／リン比によって特徴付けられることが多く、さらに、酸形成成分のモル濃度を塩基形成成分の合計モル濃度で除した商を決定するとより正確である。酸形成成分には、サルフェート、ホスフェート、塩化物、ニトレート、マレート、ラクテート、タートレート、シトレート、イソシトレートおよびＬ−アスコルベートが含まれる。塩基形成成分には、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、アンモニウム、鉄、亜鉛、マンガン、銅、セレニウム、ニッケルおよびクロムが含まれる。

既に述べたように、電気透析に関連した潜在的な問題（付着、膜障害、・・・）は、限外濾過段階を提供することによって回避することができる。除去限界が１０００００Ｄａ未満、好ましくは１００００Ｄａ未満、特に約１０００Ｄａの限外フィルターを使用することが好ましく、通常好ましくは１．１から１０バール、特に約２バールの過圧をかけることが好ましい。

本発明では、低拡散膜を使用することが電気透析に特に適しており、したがって（限外濾過をしなくても）電気透析膜の汚染および膨張並びに可能のある付着過程を大部分回避できることが明らかになった。

既に述べたように、本発明による圧搾ジャガイモジュースは食品技術法によってすぐに加工することができる。しかし、液状での貯蔵または輸送は（工業用の）大量の場合には常に望ましくなく、したがって本発明の方法の後には乾燥工程を行うことが好ましい。ジャガイモジュースを従来通り乾燥させると、工場規模では扱いにくいアモルファス塊が生じるのみであるので、本発明による乾燥工程中に高分散型二酸化ケイ素を添加することが好ましい。

好ましい方法では、生成して場合によっては乾燥したジャガイモジュースに１種または複数の他の作用物質、好ましくは少なくとも１種の他の植物ジュースまたは果実ジュース、１種または数種の安定剤、特に天然抗酸化剤、１種または複数の特定の天然香味料または着色料、１種または複数の増粘剤、再構成剤または電解剤または前記薬剤の組み合わせを補う。さらに、乾燥ジャガイモ製品にはまた、ビタミン、無機物質、微量元素または任意の量または品質の第２の植物物質を、独立して、または組み合わせて補うことができる。再構成剤は、液状に完全かつ迅速に再変換するために役立つ。電解剤は、再構成するジャガイモジュース粉末に他の電解質を付与する。

乾燥は、噴霧乾燥またはドラム乾燥によって実施することが好ましい。二酸化ケイ素調製物を添加する利点はまた、工場に適用可能な従来の乾燥植物を使用できることである。

他の態様では、本発明はまた、本発明の方法によって得ることができるジャガイモジュース製品に関する。

ジュースの濃度または開始材料における含量それぞれに応じて、本発明のジャガイモジュース製品は、好ましくは不揮発性有機炭素(non-purgeable organic carbon)として測定した有機成分を１０００ｍｇ／ｌ以上、好ましくは２０００ｍｇ／ｌ以上、特に４０００ｍｇ／ｌ以上含有する。

本発明による特に好ましいジャガイモジュース製品は、酸形成成分に対する塩基形成成分の比が少なくとも２．５、好ましくは４を上回り、特に６を上回ることが特徴である。

さらに、本発明はまた、ヒトまたは動物生体における酸／塩基平衡を調節する（薬剤を生成する）ために、塩基性または塩基形成電解質を有する、本発明のジャガイモジュース製品を使用することに関する。この場合、該薬剤はヒトまたは動物の酸／塩基平衡を維持するために適切な用量で投与することができる。

本発明は、以下の実施例並びに図面によってより詳細に説明するが、もちろん、それらに限定するものではない。図１は本発明による好ましい方法の概略図である。図２は、電解質の機能原理を例示した図で、ＡＥＭは陰イオン交換膜を示し、ＣＥＭは陽イオン交換膜を示す。図３から図５は、実施例１から３における電気透析中の、時間に対する希釈液および濃縮液中の伝導率を示した図である。
１．安定化試験
１．１ 材料
圧搾ジャガイモジュースを安定化するために認可された抗酸化剤を使用する従来の取り組みとは異なり、選択した植物物質（果実、野菜）を添加することがフェノールオキシダーゼ活性の阻害に適するかどうかを調べた。このような添加物の選択は、健康に関連した、環境的、技術的および経済的基準に応じて行った。

入手できる範囲で、公認の有機農場から得られた果実／野菜を使用した。ＣＯＦ品質は入手できず、標準的な市販植物ジュース（ＣＯＦ）を一部選択した。
ジャガイモ試料材料
ＡＧＡＴＡ 有機農場から得られたオーストリア産新ジャガイモ、
２００１年に収穫、固茹で用
ＦＲＩＥＳＬＡＮＤＥＲ 有機農場から得られたオーストリア産新ジャガイモ、
２００１年に収穫、主に固茹で用
ＢＩＮＴＪＥ オーストリア有機農場から入手、２０００年収穫、
主に固茹で用
安定化試験で使用した物質
・没食子酸オクチル Ｅ３１１
・アスコルビン酸 Ｅ３００
・ＣＯ₂処理
・圧搾したブロッコリージュース
・ニワトコの花の抽出物（標準的な市販製品）
・圧搾したキャベツジュース
・ピーマン圧搾ジュース
・赤唐辛子丸ごと
・グミジュース（標準的な市販製品）
・クロフサスグリジュース（標準的な市販製品）
・レモン丸ごと
・レモンジュース
器具
ステンレススチール製ジャガイモ皮むき器
ジュース抽出遠心器 ＥＬＩＮ
標準ガラス製試験管(eprouvettes)、パラフィルム
標準カラーパレット
キャノンデジタルカメラ、ハロゲンランプ
１．２ 方法
圧搾工程後の添加物による安定化試験
ジャガイモジュースは、ジャガイモの皮をむき、洗浄して、ジュース抽出によって試料材料を高速遠心処理すると得られた。この後すぐに、該ジュースを試験容器に移し、異なる濃度の安定化添加物それぞれを補給した。
圧搾行程中の添加物による安定化試験
皮をむいて、洗浄し、粗切りした（半分から四等分）ジャガイモを各添加物（約１ｃｍ³の植物片）と可能な限り均一に混合した。液体添加物は遠心抽出中に均一に添加した。ジャガイモジュース＋添加物混合物を高速の流速で回収した。該試料をすぐに試験管に移した。
試験方法
・ジャガイモジュース＋添加物混合物を同一の大きさで、同一の品質の密封ガラス試験管に分配した。
・ジャガイモジュース＋添加物混合物並びに（添加物を含まない）参考試料の色値を、研究室の照明下でのカラーテーブル比較並びにハロゲンランプ光でのデジタルカメラによって証明した。
・色値の採択：試料調製直後にまず行い、次に一日毎に行った。
・観察期間：１週間
評価
試験開始時の色値を一週間後に観察した値と比較した。

１．３ 安定化試験の結果
安定化試験の結果を以下の表１にまとめて示す。

２．品種の選択
様々なジャガイモ種（粉ふきイモ用、固茹で用など）および地域に特異的な特徴が成分の分布様式にかなり影響を及ぼすことが予想されるので、オーストリアで栽培された様々な品種について、回収可能な電解質、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、鉄、亜鉛、マンガン、銅、セレニウム、ニッケルおよびクロム、アンモニウム、無機陰イオン、硫酸、リン酸、塩素および硝酸並びに有機陰イオン、アスコルビン酸、リンゴ酸、乳酸、酒石酸、クエン酸およびイソクエン酸を調べた。
２．１ジャガイモ試料材料

２．２試料材料の品質
使用した試料材料全ては、食用ジャガイモの品質型に関して連邦農林省によって公布された省令、連邦官報第７６／１９９４号の改正令連邦官報第２４０／１９９７号に準じた食用ジャガイモに必要とされる基準を少なくとも満たしており、すなわち、見た目が新鮮で、一見して病気が無くて、主に固茹でイモか、または粉ふきイモにした。この省令の３項にしたがって、本件で使用したジャガイモは、
１．無傷で、
２．健康で、特に湿潤した褐色乾腐病に罹っておらず、塊茎表面の２５％を超える表面上の傷、塊茎表面の１０％を超える深さの傷、熱または霜による損傷、鉄斑点、中空または黒い芯、大きな瘤の形成、強いガラス質化、多くの突起および濃い黒い斑点がなく、
３．清潔で、土または砂がほとんど付いておらず、
４．堅くて、たるみやしわがなく、
５．異常な表面上の湿潤がなく、
６．臭いまたは味の異常がなく、
７．大きな損傷、擦過部位または強い圧迫がなく、
８．塊茎があまり緑色に変わっておらず、
９．塊茎の奇形（２次塊茎形成、発芽塊茎など）がなかった。

さらに、梱包された切片には、土、砂または取れた芽がなく、基本的にしっかり皮をむく。

さらに、使用したジャガイモは以下の本質的な特性を示した（Ｉ種）。

このジャガイモは、種としては純粋である。しかし、以下の欠点は許容された。
ａ）塊茎の１／８以下の軽い緑の着色
ｂ）通常の皮むきによって除去され得る軽い表面上の損傷
ｃ）５ｍｍ以下の深さの、塊茎重量の１０％以下の損失で除去可能な損傷または黒い斑点、および
ｄ）３ｍｍ以下の長さの発芽。

茹でて使用する型の食用ジャガイモの分類は以下のように実施した。
１．固茹で用ジャガイモ
Ａｇａｔａ^*）、Ｄｉｔｔａ、Ｅｖｉｔａ、Ｅｘｑｕｉｓａ、Ｊｕｌｉａ、Ｌｉｎｚｅｒ Ｄｅｌｉｋａｔｅｓｓ、Ｎａｇｌｅｍｅｒ Ｋｉｐｆｌｅｒ、Ｎｉｃｏｌａ、Ｎｏｖｉｔａ、Ｐｕｎｉｋａ、Ｓｉｅｇｌｉｎｄｅ、Ｓｉｇｍａ、Ｓｏｎｊａ
２．主に固茹で用のジャガイモ
Ａｃｃｅｎｔ、Ａｄｏｒａ^*）、Ｂｅｒｂｅｒ^*）、Ｂｅｔｔｉｎａ、Ｂｉｎｔｊｅ、Ｂｉｏｎｔａ、Ｃｅｌｅｓｔｅ^*）、Ｃｈｒｉｓｔａ^*）、Ｃｉｎｊａ、Ｄｅｓｉｒｅｅ、Ｅｒｓｔｌｉｎｇ^*）、Ｆｒｉｅｓｌａｎｄｅｒ^*）、Ｇｉｎａ^*）、Ｇｏｌｄｓｅｇｅｎ、Ｉｍｐａｌａ^*）、Ｉｓｏｌａ、Ｊａｅｒｌａ^*）、Ｊｅｔｔａ、Ｌｉｎｚｅｒ Ｇｅｌｂｅ、Ｍｉｎｅｒｖａ^*）、Ｏｓｔａｒａ^*）、Ｐｌａｔａ、Ｐｌａｔｉｎａ、Ｑｕａｒｔａ、Ｒｏｍｉｎａ、Ｒｏｓｅｌｌａ、Ｒｕｂｉｎｉａ^*）、Ｓａｌｅｎｔａ、Ｓｉｒｔｅｍａ^*）、Ｔｉｍａｔｅ、Ｕｋａｍａ^*）。
３．粉ふきイモ（粉ふき）用ジャガイモ
Ａｃｋｅｒｓｅｇｅｎ、Ａｇｒｉａ、Ａｒｅｓ、Ａｓｔｅｒｉｘ、Ａｕｌａ、Ｃｏｓｉｍａ、Ｄｏｎａｌｄ、Ｅｒｎｔｅｓｔｏｌｚ、Ｆａｍｂｏ、Ｈｅｒｍｅｓ、Ｍｏｎｄｉａｌ、Ｒｅｍａｒｋａ、Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋ、Ｓａｔｕｍａ、Ｓｉｇｎａｌ、Ｓｏｌａｒａ、Ｔｒｅｆｆ、ＶａｎＧｏｇｈ、Ｗｅｌｓａ。
^*）非常に早く熟成するジャガイモ
２．３ 方法
品種を選択するために、本発明による製品の価値を決定する成分の詳細な分析を実施した。

洗浄して皮をむいたジャガイモを機械的に粉砕して、通常使用されるジュース抽出機で抽出した。大量のジャガイモ澱粉を数時間＋４℃で沈殿させることによって分離した。こうして得られた澱粉が少ない圧搾ジャガイモジュースを以下のように調べた。
−硫酸によって酸消化した後、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）によって陽イオン（カリウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、鉄、亜鉛、マンガン、銅、セレン、ニッケルおよびクロム）を定量した。
−アンモニアは、濾過後にネスラー試薬によって測光法で検出した。
−無機陰イオン（硫酸、リン酸、塩素および硝酸）は、濾過後にＩＣ（イオンクロマトグラフィ）および伝導率測定によって検出した。
−有機陰イオン（リンゴ酸、乳酸、酒石酸、クエン酸およびイソクエン酸）は同様に、濾過後にＩＣ（イオンクロマトグラフィ）および伝導率測定によって検出した。
−アスコルビン酸は、アスコルビン酸オキシダーゼによる酵素的酸化の前後に測光法によって測定した。
−有機成分の総パラメータとして、ＤＯＣ（溶存性有機炭素）をＮＰＯＣ（不揮発性有機炭素(non-purgeable organic carbon)）として測定した。

文献で頻繁に見いだされるカルシウム／リン比によって食品の酸または塩基形成特性を特徴付ける技術とは異なり、計算による変異を分析物の総和値に適用した。

評価のために、酸形成陰イオンのモル濃度は塩基形成陽イオンのモル濃度に基づいた。このようにして得られた商は、品種を選択する決定基準として適用した。

酸形成成分のモル濃度のΣ
Ｑ＝−−−−−−−−−−−−−−−
塩基形成成分のモル濃度のΣ
１を下回る値には、「酸形成」の生理学的特性が割り当てられ、１を上回る値には「塩基形成」の生理学的特性が割り当てられる。値が高ければ高いほど、より強力な塩基形成試料である。
２．４ 選択したジャガイモ品種の試験結果
２０００年に収穫したＬｕｎｇａｕ産のジャガイモの栽培品種ＯｓｔａｒａおよびＤｅｓｉｒｅｅ、Ｓｔａｉｎｚ産のＰｌａｎｔａおよびＤｅｓｉｒｅｅ並びにＧｒａｔｋｏｒｎ産のＢｉｎｔｊｅを約６カ月間保存した後、２００１年春に第１の試験を実施した。これらの試験結果を以下のページの表にまとめて示す（表２ａ、ｂ、ｃ）。

さらに、Ｌｕｎｇａｕ産のＯｓｔａｒａ、ＤｅｓｉｒｅｅおよびＡｃｋｅｒｓｅｇｅｎについてはまた、２００１年収穫後すぐに試験した。

この結果から、貯蔵中の水分損失によってイオン絶対濃度が増加するが、開発する製品の価値を決定する塩基形成イオンに対する酸形成イオンの和の比には有意な影響はないことが明らかに示された。

使用可能なジャガイモ材料に関しては、継続的な試験に用いるために選択した品種はＤｅｓｉｒｅｅ栽培品種に決定した。価値を決定する商に関しては、Ｄｅｓｉｒｅｅ種とＡｃｋｅｒｓｅｇｅｎ種は同等であり、さらにＤｅｓｉｒｅｅ種は栽培および収穫関連要素のため好ましいことがわかった。
３．電解質の回収
原則として、従来技術によってほぼ純粋な形態で塩基性電解質を単離するために、２つの選択可能な回収方法について考察した。

一方では、様々な濾過方法（精密濾過、限外濾過およびナノ濾過）を適用することによって分離パラメータの大きさによって望ましくない成分を限定的に分離することが考案された。しかし、圧搾ジャガイモジュースの極めて複雑な基質には多数の成分−低分子のものもあり−たとえば、様々な重合度の炭水化物（モノマー、ダイマー、オリゴマー）、遊離アミノ酸、低分子ペプチドおよび脂肪酸が含まれ、２種類の異なる分離方法を組み合わせること、すなわち、分離パラメータの大きさを使用した濾過方法（限外濾過）の後に単離する電解質の電荷を主として使用した電気透析を行うことが最終的に有利であることがわかり、さらにまた、大きさに対する電荷の比による膜選択によってある程度の選択が可能となった（図１参照）。
３．１ 材料
品種選択のための分析結果から、Ｄｅｓｉｒｅｅ種をパイロットテストに選択した。
Ｌｕｎｇａｕ食用ジャガイモ
生産者第２２号
Ｄｅｓｉｒｅｅ種
梱包月日 ２００１年９月２８日
ジャガイモ貯蔵所Ａ−５５８０ Ｔａｍｓｗｅｇ
３．２ 方法
３．２．１ 圧搾ジャガイモジュースの調製
洗浄して、皮をむいたジャガイモを機械的に圧搾し、通常使用するジュース抽出機で抽出した。ジャガイモ澱粉の大部分を数時間＋４℃で沈殿することによって分離した。こうして得られた澱粉の少ない圧搾ジャガイモジュースからおそらく存在する繊維および澱粉残渣を除去するために、孔径１μｍのカートリッジフィルターで濾過し（精密濾過）、限外濾過および／または電気透析試験のために使用した。
３．２．２ 限外濾過
第１の電気透析試験−以下の章で詳細に説明する−には膜の障害、いわゆる付着現象による問題が伴う可能性があるので、高分子成分をより効率的に分離するために改善された電気透析法にしたがって澱粉の少ない圧搾ジャガイモジュースの限外濾過を前もって実施した。

価値を決定するイオンがこの段階によって損失するかどうかを確認するための予備試験で、カットオフ１０００Ｄａのポリスルホン膜を含むアミコン社製の撹拌セルを操作圧２バール未満で使用した。結果から価値を決定する電解質が損失していないことが明らかに示されたので、同様にカットオフ１０００Ｄａの前記ポリスルホン膜を備えたプレート基本単位を操作圧２バールで使用して、周期的に逆流操作を行ってパイロット試験を実施した。
３．２．３ 電気透析
公知の精密濾過および限外濾過法で使用した技術膜は、化学的特性および電気化学的特性に関わりなく、専ら粒径によって溶解物質を分離する。

これとは対照的に、電気透析は電場によって影響を受ける膜技術である。この電場は、無機成分全てに作用し、物質の分離に使用することができる。

この場合ではまた、膜は分離要素として役立ち、その上選択は分子の電荷ではなく分離パラメータの大きさに基づく。異なるイオンは選択的イオン交換膜で駆動力として機能する電位勾配によって陽イオンおよび陰イオンに分離する。印加した電位によって、溶解したイオンは、希釈溶液、いわゆる希釈液が膜の片側に残り、該イオンが他方の側に豊富に、いわゆる濃縮されるように、膜内をそれぞれの電極に向かって移動する。

この方法の機能原理の概略を、通常の塩溶液の電気透析によって簡単に図２に示す。

この方法を技術的に現実化するためには積層膜を使用し、個々の膜はスペーサーによって互いに隔離されており、したがって、形成された空間はシーリングフレームによって互いに、かつ電極室から分離されている。陽イオンおよび陰イオン膜を交互に使用すると、いわゆる濃縮サイクルではイオンの濃縮が生じ、したがっていわゆる希釈サイクルでは荷電担体が大幅に減少する。

このパイロット試験は膜電気泳動セル、積層型３６、有効膜表面積３６ｃｍ²／膜、１０セル対、全量０．０７５６ｍ²有効膜表面積を使用して実施した。
３．３ 結果および考察
パイロット試験の第１相（試験１および２）では、どの膜がこの問題に有利な分離特性を示すかを試験した。基本的に、２種類の異なる膜、１つは、通常の標準膜、もう１つは、添加していない粒子の非特異的拡散および高分子電解質（たとえば、有機陰イオン、遊離アミノ酸・・・）の移動の両方が困難な膜種、いわゆる低拡散膜を試験した。
３．３．１ パイロット試験１

一方では、試験中に生じるイオン移動を実証するために、電流強度（Ｉ、［Ａ］）、希釈液および濃縮液の両方における伝導率（Ｌｆ、［ｍＳ／ｃｍ］）、およびまたｐＨなどの代表的測定データを検出した。例示する目的で、試験期間全体を通じて希釈液および濃縮液の伝導率を以下の図に図示する。

もう一方では、既に説明したように、時間に応じて試料を採取し（３０分間隔毎に６試料）、この予備試験において、有機成分の総パラメータとして解釈される（ＮＰＯＣとして測定した）ＤＯＣを調べた（結果：表３）。

この種の膜（標準的膜）では、陰イオン交換膜は激しく汚染され、シージング(seizing)で膨潤したことは驚くべきことである。このコーティングは、通常の洗浄方法では部分的にしか洗浄で除去できなかった。
３．３．２ パイロット試験２

電流強度、希釈液および濃縮液両方の伝導率並びにｐＨをこの試験でまた検出した。図４において希釈液および濃縮液の伝導率の時間に依存した変化を例示することによって、第１試験と比較してイオン移動の著しく異なる特性が前もって示された。

この試験では、時間に依存して、３０分間隔で試料を採取し組成を調べた。このテスト中に低拡散膜の適性が著しく改善されたことが既に認識されたので、有機成分および無機陽イオンおよび陰イオンの両方の詳細な分析をこれらの試料について実施した（たとえば、表４）。

第１の試験で認められた付着過程、すなわち、陰イオン交換膜で認められた障害の程度は、低拡散膜を使用すれば、ほんのわずかな程度が認められるのみにすることができた。さらに、この障害は、従来の洗浄方法によって容易に除去することができ、膨潤して変形する過程は全く認められなかった。
３．３．３ 要約すれば、最初の２つの試験結果は以下のことを示す。
−第２の試験で使用した低拡散膜では、望ましくない有機部分の濃縮液側への輸送が著しく困難なので、問題の分離作用が促進される。これらの部分の総パラメータとしてのＤＯＣは、標準膜を使用すると１８０分の試験期間後に１４５０ｍｇ／ｌに達するのに対して、低拡散膜を使用するとその他を同一の条件にしても同試験期間後には３５１ｍｇ／ｌであった。比較として、使用した圧搾ジャガイモジュースのＤＯＣは９４９０ｍｇ／ｌであった。
−望ましくない付着作用に関してはまた、低拡散膜が好ましいことは明らかである。一方では、膨潤過程による変形は観察されず、他方では、生じた膜の障害程度は極めて低かった。
−第２の試験の濃縮液中の無機物質の詳細な分析を考察すると、以下の事実が明らかになった。
−無機陰イオンの移動は、１価イオンは２価イオンよりも速く移動し、２価イオンは３価イオンよりも速く移動するという理論的背景によって予想される様式に概ね一致している。使用した圧搾ジャガイモジュースと比較して、試験期間１８０分後には、リン酸６２％および硫酸７０％が移動していた。対照的に、検出された塩素濃度は、予測濃度を大きく上回っており、元の圧搾ジャガイモジュースに存在する濃度よりも高く、すなわち、３．６ｍｍｏｌ／ｌ過剰であった。陽イオンに関して以下の章で説明するように、濃縮液で検出されたナトリウムは同様に著しく過剰であった（５．３ｍｍｏｌ／ｌ）。第１の観点とは矛盾しているように思われるこれらの事実であるが、使用した膜でイオン交換が生じることによって説明することができる。製造元の情報によれば、この膜のイオン交換能は１．５ｍｍｏｌ／ｇ乾燥膜に達する。膜の乾燥重量は約１グラムで、この試験列では１０枚の陽イオン膜および陰イオン膜をそれぞれ使用すると仮定すると、膜に結合した対イオンナトリウムと塩素が導入される可能性はそれぞれ１５ｍｍｏｌの範囲であることが可能で、全体の濃縮液量が３リットルであることを考えると、検出された過剰量と同程度であった。製造者によってイオン交換表面に結びつけられたイオンが分離されるというこの現象は、結合部位が試験中にコーティングとして光学的にも認識される高分子部分によって占有されていたという説得力のある仮定の下で、考えられる。
−陽イオンの移動性を考えると、既に述べられたナトリウムの過剰に加えて、陽イオンは全て膜による拡散では著しく妨害されることに注意されたい。たとえば、カリウムは、一価であるために比較的完全に移動すると実際に考えられるが、濃縮液に存在したのは３７％のみである。より価数の高い陽イオンでは、主に価値を決定するイオン、カルシウムおよびマグネシウムであるが、さらに微量元素、鉄、銅、マンガン、ニッケルおよび亜鉛もまた間違いなく、その比はより一層はっきりしている。検出可能なカルシウムおよびマグネシウムは全て、試験開始時に使用した水道水に由来しており、単価陽イオンの移動は少なく、多価陽イオンについては全く移動しないという事実を明らかに反映している。
−この種の現象は、電気透析で知られており、特殊な場合においても見いだされる。たとえば、多価イオンから単価イオンを選択的に分離するために、特異的にコーティングされた膜を「選択的イオン交換膜」として使用する。我々の試験では、膜の選択特性は、圧搾ジャガイモジュースの付随物質による障害によって同様に明らかに変化し、他の濾過段階は該ジュースの予備精製する以下の試験、すなわち排除限界１０００Ｄａの限外濾過のために導入した。
３．３．４ パイロット試験３
既に指摘したように、最初の２つのパイロット試験によって、分離特性を変更する望ましくない付着現象を可能な限り多く回避するためには、これまでのところ沈殿および孔径１μｍによる精密濾過によって予備精製された圧搾ジャガイモジュースはさらに処理するべきであることがわかった。

したがって、電気透析パイロット試験を後で行う試料材料は、排除限界１０００Ｄａの限外濾過によって予備濾過した。

前記濾過段階の予備試験は、価値を決定するイオンがこの方法段階で失われないかどうかを明らかにするために、既に説明したように撹拌セルで実施した。炭化水素で生じるように、特に、２価陽イオンマグネシウムおよびカルシウムがＯＨ基を内蔵する分子と結合することによって失われる潜在的可能性を確認すべきであった。

しかし、結果から、（第３パイロット試験の結果の表（表５）から明らかなように）価値を決定する電解質は失われないことが明らかに示されたので、さらに電気透析段階を行うために必要な量を排除限界１０００Ｄａの前述したポリスルホン膜を同様に備えたプレートモジュールで濾過した。

この膜方法であっても、電気透析中に既に観察された付着現象が発見された。濾過中に定期的に逆流させることが必要であった。

第３の電気透析パイロット試験は、限外濾過から得られた濾液を使用して以下に示したように、最初の２つの試験で最適化した一般的な条件下で（低拡散膜、定期的な極の逆転）、最終的に実施した。

前記試験と同様に、ここではまた希釈液および濃縮液の両方の電流強度および伝導率を検出し、後者をグラフに示した（図５）。

この試験について際だっていることは、双曲線を生じた２つの他の試験と比較してＳ字型の曲線であることである。この現象は、試験開始時に濃縮液側で使用した、様々な品質および伝導率を備えた水によって説明することができる。試験１および２では、透析は分析によってイオン組成が公知の水道水に対して実施し、そのため時間０で既にいくらかの伝導率が存在した。対照的に、最後の試験は、試験開始時に全く伝導率を示さないＣＤ（完全に脱塩した）水で開始したので、図に認められるように電気透析の開始の遅れが引き起こされた。

一方では、このパイロット試験の濃縮液のイオン組成を分析し、他方で、表面ロータリーエバポレータによって留去した。研究設備の試験条件下では（４０℃で、３０ｍｂａｒまで真空状態にする）、濃縮液３６０ｍｌからアモルファス生成物９．９６ｇが得られた。

これに関連して、研究室規模に選択された本発明の乾燥方法は、当然大規模適用には不適切であることに留意されたい。この場合、もちろん、たとえば噴霧乾燥またはドラム乾燥などの方法を試して、最大限利用する。

電気透析前に限外濾過を行う圧搾ジャガイモジュースをさらに予備精製するパイロット試験３の分析結果を考えると、以下の事実が明らかになろう。
−イオン交換膜の障害によって第２の試験で生じた問題は、該ジュースを排除限界１０００Ｄａで限外濾過を行って予備精製することによって大部分克服することができた。最初の２つの試験で、問題となる付着現象を引き起こし、したがって膜の分離特性の変更の原因となり、陽イオン移動に重大な影響を及ぼした高分子部分は、この段階によって効率的に試料基質から除去されるのは明らかである。
−さらに、第２のパイロット試験とは異なり、イオン交換の問題および試料の基質成分によってこのように引き起こされた対イオン塩素およびナトリウムの膜からの脱離はまた、ジュースを限外濾過することによってもはや観察されなくなった。この試験において、無機陰イオンの移動は予想とかなり一致している。したがって、たとえば、硫酸塩の７４％、リン酸塩の７９％および塩素の９３％が移動した。有機陰イオンはまた、電荷および大きさに応じて移動した。試験した最小の陰イオン、リンゴ酸塩の９１％、クエン酸の６２％、イソクエン酸の７２％およびアスコルビン酸の４２％が移動した。

−もちろん、イオン移動の促進はまた、ＤＯＣの総パラメータに含まれる試料基質の有機成分に影響を及ぼした。したがって、この場合のＤＯＣは、濃縮液では４０００ｍｇ／ｌで、したがって、第２パイロット試験よりも明らかに高い。しかし、この場合、この値にはまた、詳細に定量化された有機陰イオンが含まれることに注意されたい。定性的および定量的に検出されず、濃縮液において同様に発見され、総パラメータに関与する成分には、特にアスパラギン酸およびグルタミン酸が含まれると考えられる。
−陽イオンの移動性を考えると、付着作用のために第２試験に伴う問題は、他の方法段階、限外濾過によって克服されたことが明らかである。開発する製品の価値を決定する陽イオンは、最終的に適用した方法段階を組み合わせることによって極めて十分に移動する。２価陽イオン、マグネシウムでも８５％、カルシウムでも１００％が移動する。カリウムの８７％、ナトリウムの８４％および定量的にあまり優勢ではないイオン、たとえば、鉄、亜鉛およびマンガンは７０％と８４％との間で移動する。

−このように電気透析の性能を極めて十分に改善することはまた、開始時に既に確認された塩基形成電解質および酸形成電解質の合計からの商によって反映される。たとえば、第２試験と第３試験の商を比較すると、２．１０から４．９８への増加、すなわち２３７％の増加がこの改変によって実現した。これに関して、有機陰イオンは試験２では詳細に分析しなかったので、前述の商は無機陰イオンに基づいていることに注意されたい。

−分析した有機陰イオンを考慮した商と比較すると、Ｄｅｓｉｒｅｅ種の場合、１．５５の値であった未加工ジャガイモジュースに対して最終製品は３．５２の値を示した。したがって、この場合２２７％の増加が実現した。

本発明による好ましい方法の概略図である。 電解質の機能原理を例示した図である。 実施例１における電気透析中の、時間に対する希釈液および濃縮液中の伝導率を示した図である。 実施例２における電気透析中の、時間に対する希釈液および濃縮液中の伝導率を示した図である。 実施例３における電気透析中の、時間に対する希釈液および濃縮液中の伝導率を示した図である。

Claims (12)

1. 以下の段階、
   −圧搾ジャガイモジュースを供給する段階、
   −マイクロフィルターで濾過することによって繊維または澱粉残渣を分離する段階、
   −好ましくは濾液を限外濾過する段階、
   −マイクロフィルター濾過液または限外濾過液それぞれを電気透析する段階、および
   −ケイ酸塩含有担体物質を添加して、場合によっては電気透析物を乾燥させる段階を特徴とするジャガイモジュース製品の食品技術による調製方法。
2. 安定化剤、好ましくは天然抗酸化剤、特にレモンジュースまたはレモンジュース製品を前記圧搾ジャガイモジュースに添加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記圧搾ジャガイモジュースは、酸形成成分に対する塩基形成成分の比が少なくとも１．５であり、好ましくは３．５を上回るジャガイモから調製し、特にＤｅｓｉｒｅｅ種およびＡｃｋｅｒｓｅｇｅｎ種から得られた圧搾ジャガイモジュース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。
4. 前記限外濾過はカットオフが１０００００Ｄａ未満、好ましくは１００００Ｄａ未満、特に約１０００Ｄａである限外濾過器を使用して実施することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記電気透析は、積層膜、特に低拡散膜の積層膜を使用して実施することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記乾燥は高分散性二酸化ケイ素を添加して実施することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 得られた、場合によっては乾燥した前記ジャガイモジュース製品に、他の作用物質、好ましくは少なくとも１種の他の植物ジュースまたは果実ジュース、１種または複数の安定剤、特に、天然抗酸化剤、１種または複数の特定の天然香味料または着色料、１種または複数の増粘剤、再構成剤または電解剤または前記薬剤の組み合わせ並びにビタミン、無機質、微量元素、第２の植物物質または前記薬剤の組み合わせを補うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記乾燥は噴霧乾燥またはドラム乾燥によって実施することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項によって得られるジャガイモジュース製品。
10. 不揮発性有機炭素として測定した有機成分を１０００ｍｇ／ｌ以上、好ましくは２０００ｍｇ／ｌ以上、特に４０００ｍｇ／ｌ以上含むことを特徴とする請求項９に記載のジャガイモジュース製品。
11. 酸形成成分に対する塩基形成成分の比が少なくとも２．５であり、より好ましくは４を上回り、特に６を上回ることを特徴とする請求項９または１０に記載のジャガイモジュース製品。
12. 酸／塩基平衡の制御を意図する作用物質を調製するための請求項９から１１のいずれか一項に記載のジャガイモジュース製品の使用。

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