JP2006117551A

JP2006117551A - γ−アミノ酪酸の製造方法

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Publication number: JP2006117551A
Application number: JP2004304623A
Authority: JP
Inventors: Masato Nishi; 正人西; Toichiro Takai; 東一郎高井; Toru Awazu; 透粟津; Motonari Amano; 原成天野; Kunio Arai; 邦夫新井; Toshiki Enomoto; 俊樹榎本; Ryosuke Sakai; 良輔坂井
Original assignee: Takai Tofu and Soymilk Equipment Co
Current assignee: Takai Tofu and Soymilk Equipment Co
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】短時間でかつ連続的な処理が可能で、また本発明は、従来、食品廃棄物として処理されていた食糧資源を新たな食材として再生利用し、その中に機能性を付加する事ができる、γ−アミノ酪酸の製造方法を提供する。
【解決手段】グルタミン酸、グルタミン酸を含む食品もしくは食品残渣、または、大豆又は大豆を原料とした食品もしくは食品残渣を高温高圧条件下で水と反応させることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、γ−アミノ酪酸の製造方法に関し、水熱反応を用いる製法である。特に、短時間でかつ連続的な処理が可能なγ−アミノ酪酸の製造方法に関する。

γ−アミノ酪酸（以下、ＧＡＢＡとも称する）はタンパク質を構成しないアミノ酸で、生体内ではグルタミン酸がグルタミン酸脱炭酸酵素によって脱炭酸されることにより生成される。ＧＡＢＡは哺乳類の中枢神経系における主な抑制神経系伝達物質である。また、血圧降下作用（例えば、非特許文献１参照。）、精神安定作用、腎機能活性化作用、肝機能改善、肥満防止、脳の新陳代謝促進作用、動脈硬化の予防、皮膚の活性化、アルコール代謝促進など多くの生理機能性が報告されており、機能性成分として注目されている物質であり、ＧＡＢＡを含む高付加価値な食品として販売されている。
米麹由来のＧＡＢＡを１日１０ｍｇ、パン酵母由来のＧＡＢＡを１日２０ｍｇ長期に摂取すると血圧安定効果のある事が報告されている。
また、ＧＡＢＡは過剰に摂取された塩分に対し、ナトリウムの尿中排泄を促進する働きがあり、体内の調節作用を示す働きがある。

このようなＧＡＢＡの、従来の製造方法の１例として、胚芽米から胚芽を分離して、その胚芽を水に約２０〜４０℃で２〜１２時間浸漬する方法が挙げられる。この方法によると、発芽の前段階としてグルタミン酸からＧＡＢＡが生成される。
また、他の製造方法の１例としては、精米後の米を蒸し、その表面に紅麹胞子を付着させて約３０℃で７日間培養する方法が挙げられる。この方法により、紅麹菌体内にＧＡＢＡが蓄えられる。
その他、麹菌を培養しグルタミン酸を添加する事によってグルタミン酸からＧＡＢＡを生成する技術（例えば、特許文献１参照。）、大豆などのグルタミン酸からＧＡＢＡを生成する技術（例えば、特許文献２参照。）などが開発されている。
また、補酵素としてピリドキサールリン酸（ビタミンＢ_６）を添加してグルタミン酸脱炭酸酵素の働きを促進させ、ＧＡＢＡの生成効率を向上させる方法が開発されている（例えば、特許文献３参照。）。
また、酵母もグルタミン酸からＧＡＢＡを生成するが、その量は多くなく、グルタミン酸の添加量を増やすと逆にＧＡＢＡの生成量が減少する事が判っている。このことから、自己消化またはアセトン処理された酵母を用いる事によって改善される事が報告されている（例えば、特許文献４参照。）。

特開平１０−１６５１９１号公報特許第３１６６０７７号公報特開２００４−１４７５６０号公報特開平０９−２３８６５０号公報ハーベルトシースタントン（ＨｕｂｅｒｔＣ．Ｓｔａｎｔｏｎ）、「アルキントファルマコディン（ＡｒｃｈｉｎｔＰｈａｒｍａｃｏｄｙｎ）」、１９６３年、第１４３巻、ｐ．１９５−２０４

しかし前述の方法は、何れも、酵素反応を用いてグルタミン酸から生成するものである。酵素反応では時間がかかり、連続的な処理は難しい。
本発明は、このような問題点を鑑み、短時間でかつ連続的な処理が可能なγ−アミノ酪酸の製造方法を提供することを目的とするものである。
また本発明は、従来、食品廃棄物として処理されていた食糧資源を新たな食材として再生利用し、その中に機能性を付加する事ができる、γ−アミノ酪酸の製造方法を提供することを目的とするものである。

即ち、本発明は、以下の通りである。
（１）グルタミン酸を高温高圧条件下で水と反応させることを特徴とするγ−アミノ酪酸の製造方法。
（２）グルタミン酸を含む食品または食品残渣を高温高圧条件下で水と反応させることを特徴とするγ−アミノ酪酸の製造方法。
（３）大豆又は大豆を原料とした食品もしくは食品残渣を高温高圧条件下で水と反応させることを特徴とするγ−アミノ酪酸の製造方法。

なお、本発明で述べるグルタミン酸とは、狭義のグルタミン酸の形態のみに限定されず、グルタミン酸塩等の形態も含むものである。また、例えば大豆タンパク質、小麦タンパク質などのタンパク質や、その部分分解（加水分解、酸分解、酵素分解等）したペプチドなど結合された形態も含む。

本発明のγ−アミノ酪酸の製造方法は、高温高圧水を用いることにより、反応時間が数秒でγ−アミノ酪酸を生成する事ができる。このため、連続的な高速処理反応が可能であり、大量処理においても比較的小型の装置で十分である。また、γ−アミノ酪酸の生成に要するものは原料と水のみであるため、製造コストを抑える事が可能である。また、従来、食品廃棄物として処理されていた食糧資源を新たな食材として再生利用し、その中に機能性を付加する事が可能である。
またセミバッチ式の装置であれば分解、抽出、分離という一連の工程を一気に行うこともできる。なお、バッチ式装置でも本発明は適用できる。

本発明は、グルタミン酸、グルタミン酸を含む食品もしくは食品残渣またはオカラなどのタンパク質、ペプチド、アミノ酸（特にグルタミン酸）を含む物質を、高温高圧条件下で水と反応させることにより、γ−アミノ酪酸を生成するものである。

本発明の方法において、高温高圧条件下で水と反応させる対象物としては、グルタミン酸そのものでも、グルタミン酸を含むもの、例えばグルタミン酸を含む食品または食品残渣でもよい。食品または食品残渣としては、フスマ、酒粕、焼酎粕、醤油粕、魚のあら、リンゴ、ミカン、お茶の搾り粕、小麦タンパク、大豆タンパクやそれらの分解物（酸分解物、酵素分解物、麹菌発酵物など；例えばアミノ酸液、醤油、味噌など）等、特に限定されないがオカラが挙げられる。
特に、オカラは、高温高圧条件下で水と反応させることによって、オカラ中のグルタミン酸量が増加することが実験から分かった。よって、この高温高圧条件下で水と反応によりグルタミン酸量が増加することにより、γ−アミノ酪酸の生成量がより増加する。
本発明の方法に使用するオカラ等の食品または食品残渣は、高温高圧水反応の効率向上の点で、接触面積が大きい方が効率よく、そのため、予め微粉砕してあるとよい。微粉砕手段は特に限定しないが、コロイドミル、高圧ホモジナイザー（５〜３００ＭＰａ）、高速分散機等が挙げられる。

本発明における高温高圧水条件とは、１００℃以上でその温度における飽和水蒸気圧以上の圧力で、上限は特に限定しない。好ましくは１５０℃０．５ＭＰａ以上でよく、さらに好ましくは１．０ＭＰａ以上である。あえて上限を示せば現状の装置の限界から４００℃５０ＭＰａ以下である。または水密度１００ｋｇ／ｍ^３以上、好ましくは６００ｋｇ／ｍ^３以上で１０００ｋｇ／ｍ３以下がよい。一般に水密度は高い方がよい。
１５０℃〜４００℃では１時間〜０．００１秒間、好ましくは１８０〜３００℃、１０分間〜０．０１秒間、さらに好ましくは２２０〜２８０℃、１０〜０．１秒間である。また、過熱水蒸気でも水密度が高ければよい。
連続式やセミバッチ式等の流通式装置における反応時間は０．００１秒〜１時間、好ましくは０．００１〜１０分間、さらに好ましくは０．０１〜５秒間と、より短時間の方が反応部容積を小さくでき、圧力容器としての認可を受けやすく、装置コストも軽減できる。
使用する高温高圧水は、１００℃以上３７４℃未満でその温度における飽和蒸気圧以上の条件、または、３７４℃以上かつ２２．１ＭＰａ以上の超臨界水条件下であればよい。食品素材として再利用する場合等を考えると０．５ＭＰａ以上、好ましくは１０ＭＰａ以上で１５０〜３５０℃の亜臨界水条件が望ましい。
使用する高温高圧水は、蒸留水、水道水、イオン交換水など飲用に適したものであればよい。また、使用する水は軟水から硬水まで、硬度にはこだわらない。また、炭酸水などでもよい。

本発明の方法において、高温高圧水との反応条件におけるｐＨは、酸性〜アルカリ性いずれの条件下でもよいが、反応後のｐＨとして、好ましくはｐＨ５．５〜８．６で、新たな食材として利用する場合はｐＨ６．５〜７．５が最も好ましい。
ｐＨの調整には、有機酸・無機酸いずれでも使用可能で、酢酸、クエン酸、リンゴ酸の有機酸、硫酸、リン酸等の無機酸でもよい。
アルカリでは水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、リン酸ナトリウムなどが挙げられる。

また本発明の方法において、オカラ等を使用する場合には、高温高圧条件下での水との反応を２段階で行ってもよい。この場合、１段階目の高温高圧水反応では、グルタミン酸が生成する反応条件とし、次の２段目では生成されたグルタミン酸からγ−アミノ酪酸が最も生成される条件での高温高圧水反応を行い、γ−アミノ酪酸を生成するものである。またセミバッチ式装置の場合、タンパク質を分解し、同時にグルタミン酸を抽出し、次に、脱カルボニル（脱炭酸）反応によってγ−アミノ酪酸を生成させるという、一連の分解、抽出、脱カルボニル反応を一度にほぼ同時に行うこともできる。

以下、本発明について、実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
２倍加水したオカラを高圧ホモジナイザー（ＮｉｒｏＳｏａｖｉ社ＮＳ２０００ＬＰＯＮＹ）で１００ＭＰａでワンパスにて微粉砕し、３０ＭＰａで２２０℃（水密度８６２ｋｇ／ｍ^３）、２４０℃（水密度８３８ｋｇ／ｍ^３）、２８０℃（水密度７８３ｋｇ／ｍ^３）、３２０℃（水密度７１３ｋｇ／ｍ^３）で２〜３秒間反応させ、直ちに反応を停止した。
詳細には、大豆は石川県産エンレイと長野県産ナカセンナリを１：１で使用し、（株）高井製作所製マイコンプラント、同社製シリウスで豆乳とオカラを分離して、得られたオカラ（固形分１９．３％）を使用した。
また、ポンプは日本精密機械製パーソナルポンプ（ＮＰ−ＡＸ−１５）を使用し、熱水温度は２７０℃（反応温度２２０℃）、２８９℃（反応温度２４０℃）、３３６℃（反応温度２８０℃）、３７２℃（反応温度３２０℃）で、流量は熱水が６．０ｍｌ／ｍｉｎ、試料は１０．０ｍｌ／ｍｉｎで行った。
固形分中１００ｇ中のグルタミン酸およびγ−アミノ酪酸の含有量を下記表に示す。

処理前のオカラと比較すると、固形分中に含まれるグルタミン酸の量は、処理温度が高くなるほど増加した。また、ＧＡＢＡの量は、２２０℃の処理では、約２２倍に増加した。

〔実施例２〕
大豆タンパク質粉末（和光純薬製）６０ｇを蒸留水３０００ｍｌに溶解した。アミノ酸分析はアミノ酸自動分析装置（日立製作所製Ｌ−８５００）によって行った。前処理として限外濾過（日本ミリポア工業製ＭＷ＜５，０００）を行い、遊離アミノ酸測定に用いた。
反応時間は０．４〜０．６秒、圧力は３０ＭＰａ、試料と熱水の流量は１０ｍｌ／ｍｉｎで日本精密機械製パーソナルポンプを使用して連続的に供給した。
反応温度は２００〜４００℃で行った。
その時のグルタミン酸とＧＡＢＡの生成量の変化を図１に示す。
ＧＡＢＡは２２０℃を超えたあたりから生成し、３６０℃付近で生成量が最大となった。３６０℃ではグルタミン酸は見られないが、大豆タンパク質の分解過程で生成したグルタミン酸がさらに分解される事が伺える。グルタミン酸が分解される過程でその一部が脱炭酸され、ＧＡＢＡに変化したことも考えられる。

実施例２におけるグルタミン酸とＧＡＢＡの生成量の変化を示すグラフである。

Claims

グルタミン酸を高温高圧条件下で水と反応させることを特徴とするγ−アミノ酪酸の製造方法。
グルタミン酸を含む食品または食品残渣を高温高圧条件下で水と反応させることを特徴とするγ−アミノ酪酸の製造方法。
大豆又は大豆を原料とした食品もしくは食品残渣を高温高圧条件下で水と反応させることを特徴とするγ−アミノ酪酸の製造方法。