JP2019156882A - Composition containing high amylose starch and cellulose nanofibers - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高アミロース澱粉とセルロースナノファイバーを含有する組成物に関する。 The present invention relates to a composition comprising high amylose starch and cellulose nanofibers.
澱粉を水分と共に加熱すると、白濁した状態から、粘度が増し、透明度の高い状態となる。このような澱粉の現象は糊化と呼ばれ、食品に独特の形態やテクスチャーを与えることから、澱粉は増粘剤、安定剤、ゲル化剤等として、たれ、ソース類、餅、菓子等の澱粉系食品に幅広く使用されている。しかし、糊化した澱粉は、時間の経過とともに保水力を失い、水を遊離してゲルのような不溶状態となり、次第に白濁する等の老化現象を起こす。これにより硬くなる、パサつく等、食品の味質及び食感の著しい低下が生じ得る。そのため、澱粉老化を効果的に抑制する方法が望まれている。澱粉の老化の原因は、糊化により分散した澱粉分子の再結晶化、不溶化と考えられている。また、老化速度は、温度、pH、澱粉の分子構造等の要因に依存すると考えられている。澱粉系食品の澱粉老化を抑制する方法として、これまでにも様々な技術が提案されてきた。 When starch is heated together with moisture, the viscosity increases from a white turbid state, and the state becomes highly transparent. Such a phenomenon of starch is called gelatinization and gives a unique shape and texture to food. Starch is used as a thickener, stabilizer, gelling agent, etc. Widely used in starch-based foods. However, gelatinized starch loses its water-holding power with the passage of time, releases water, becomes insoluble like a gel, and causes an aging phenomenon such as becoming cloudy gradually. As a result, the taste and texture of the food may be significantly reduced, such as becoming hard and dry. Therefore, a method for effectively suppressing starch aging is desired. The cause of aging of starch is considered to be recrystallization and insolubilization of starch molecules dispersed by gelatinization. The aging rate is considered to depend on factors such as temperature, pH, and the molecular structure of starch. Various techniques have been proposed in the past as methods for suppressing starch aging of starch-based foods.
特許文献1には、澱粉質食品の原料にトレハロースを添加すると、澱粉質食品の老化を防止できることが記載されている。特許文献2には、β−アミラーゼとトレハロースを餅類の生地に添加することで餅類の老化を防止できることが記載されている。特許文献3には、セルロースナノファイバーとパン酵母を生地に添加して焼成食品を製造すると、焼成食品の保水性が良好となることが記載されている。 Patent Document 1 describes that when trehalose is added to a raw material for starchy food, aging of the starchy food can be prevented. Patent Document 2 describes that aging of moss can be prevented by adding β-amylase and trehalose to the moss dough. Patent Document 3 describes that when a baked food is produced by adding cellulose nanofibers and baker's yeast to the dough, the water retention of the baked food is improved.
しかしながら、特許文献1及び2の方法では、多量のトレハロースを用いるため、トレハロースの甘味が食品本来の味質、風味を変えてしまうおそれがある。また、特許文献3の方法では、焼成生地の保水性は向上するものの澱粉の老化抑制が不十分である。 However, since the methods of Patent Documents 1 and 2 use a large amount of trehalose, the sweetness of trehalose may change the original taste and flavor of food. Moreover, in the method of patent document 3, although the water retention of a baking dough improves, the aging suppression of starch is inadequate.
本発明は、澱粉系食品の澱粉の老化を効率よく抑制できる方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the method which can suppress efficiently the aging of the starch of a starch-type foodstuff.
本発明は、以下の〔1〕〜〔8〕を提供する。
〔1〕(A)成分:アミロース含量15質量%以上の澱粉を少なくとも含む、澱粉系原料、および
(B)成分:セルロースナノファイバー
を含む組成物。
〔2〕(A)成分に含まれる澱粉の総質量に対する(B)成分の質量の比が、0.1〜50質量%である、〔1〕に記載の組成物。
〔3〕(B)成分が、化学変性セルロースナノファイバーを含む、〔1〕又は〔2〕に記載の組成物。
〔4〕化学変性セルロースナノファイバーが、グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.01〜0.50であるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーである、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の組成物。
〔5〕〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の組成物を有効成分とする、澱粉老化抑制剤。
〔6〕〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の組成物を有効成分とする、澱粉系食品用添加剤。
〔7〕〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の組成物を澱粉系食品の原料である澱粉の少なくとも一部に代えて用いることを含む、澱粉系食品の製造方法。
〔8〕〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の組成物を澱粉系食品の原料である澱粉の少なくとも一部に代えて用いる、澱粉系食品の改質方法。
The present invention provides the following [1] to [8].
[1] Component (A): a starch-based raw material containing at least starch having an amylose content of 15% by mass or more, and (B) component: a composition containing cellulose nanofibers.
[2] The composition according to [1], wherein the ratio of the mass of the component (B) to the total mass of the starch contained in the component (A) is 0.1 to 50% by mass.
[3] The composition according to [1] or [2], wherein the component (B) includes chemically modified cellulose nanofibers.
[4] In any one of [1] to [3], the chemically modified cellulose nanofiber is a carboxymethylated cellulose nanofiber having a degree of carboxymethyl substitution per glucose unit of 0.01 to 0.50. The composition as described.
[5] A starch aging inhibitor comprising the composition according to any one of [1] to [4] as an active ingredient.
[6] A starch-based food additive comprising the composition according to any one of [1] to [4] as an active ingredient.
[7] A method for producing a starch-based food, comprising using the composition according to any one of [1] to [4] instead of at least a part of starch as a raw material of the starch-based food.
[8] A method for modifying starch-based foods, wherein the composition according to any one of [1] to [4] is used in place of at least part of starch as a raw material for starch-based foods.
本発明の組成物は、澱粉系食品に添加することにより、澱粉の老化を抑制し、保存性を高めることができる。 By adding the composition of the present invention to starch-based foods, it is possible to suppress aging of starch and enhance the storage stability.
本発明によりこれらの効果が得られる理由は定かではないが、本発明では、澱粉老化の主要因であるアミロースの再結晶化をセルロースナノファイバーが阻害していること等の作用が影響していると推測される。 The reason why these effects can be obtained by the present invention is not clear, but in the present invention, the effects of cellulose nanofibers inhibiting the recrystallization of amylose, which is the main cause of starch aging, are affecting. It is guessed.
本発明の組成物は、下記の(A)および(B)成分を含有する。これにより、本発明の組成物を食品に添加をすると、保存性を高めることができる。例えば、食品中の澱粉の老化を抑制でき、食品が硬くなる、パサつく等の、食品本来の味質および食感の著しい低下を抑制できる。 The composition of the present invention contains the following components (A) and (B). Thereby, when the composition of this invention is added to a foodstuff, preservability can be improved. For example, it is possible to suppress aging of starch in foods, and to suppress a significant decrease in the original taste and texture of foods, such as the foods becoming hard and dry.
<(1)(A)成分:澱粉系原料>
(A)成分は、澱粉系原料である。澱粉系原料は、澱粉を含む原料である。澱粉系原料は、アミロース含量が、15質量%以上、好ましくは20質量%以上、より好ましくは22質量%以上の澱粉を少なくとも含む。これにより、澱粉の老化を効率的に抑制できる。上限は、特に限定されず、通常は50質量%以下である。アミロース含量とは、澱粉の総質量に対するアミロースの質量の比(質量%)である。
<(1) (A) component: Starch-based raw material>
(A) A component is a starch-type raw material. The starch-based raw material is a raw material containing starch. The starch-based material contains at least starch having an amylose content of 15% by mass or more, preferably 20% by mass or more, and more preferably 22% by mass or more. Thereby, aging of starch can be controlled efficiently. An upper limit is not specifically limited, Usually, it is 50 mass% or less. The amylose content is the ratio (% by mass) of the mass of amylose to the total mass of starch.
澱粉系原料は特に限定されないが、例えば、米、トウモロコシ、小麦、大麦、そば、豆類(ダイズ、インゲン、グリーンピース)、イモ類(ジャガイモ、サツマイモ、サトイモ)、タピオカ、サゴヤシ、バナナ等の植物の少なくとも一部(いわゆる穀物自体、又はその一部(例、種子、根、根茎、果実))およびその加工品(例えば、粉末)が挙げられ、これらの植物の高アミロース種(例、高アミロース米、高アミロース小麦、高アミロースそば)およびその加工品が好ましく、高アミロース米またはその米粉がより好ましい。高アミロース種は、アミロース含量が上述の範囲を満たすことが好ましい。高アミロース米の銘柄としては、例えば、越のかおり、ミズホチカラ、モミロマン、ホシニシキ、こしのめんじまん、ホシユタカ、夢十色、ホシニシキ、ゆきひかり、とおせんぼが挙げられる。高アミロース米であれば、ジャポニカ米だけでなくインディカ米又はジャバニカ米でもよい。インディカ米の産地としては、例えば、タイ、ベトナム、ラオス、ミャンマー、インドネシア、マレーシア、シンガポール等の東南アジア;インド、バングラデシュ等の南アジア;中国中南部;カスピ海沿岸地方;アメリカ合衆国;ラテンアメリカ等が挙げられる。澱粉系原料に含まれる澱粉の量は、種類によって異なり一概には特定できないが、例えば、高アミロース米の米粉の場合には90質量%以上である。 Starch-based raw materials are not particularly limited. For example, rice, corn, wheat, barley, buckwheat, beans (soybean, green beans, green peas), potatoes (potato, sweet potato, taro), tapioca, sago palm, bananas, etc. At least some (so-called cereal grains themselves, or parts thereof (eg, seeds, roots, rhizomes, fruits)) and processed products (eg, powder), and high amylose species (eg, high amylose rice) of these plants. High amylose wheat, high amylose buckwheat) and processed products thereof are preferred, and high amylose rice or rice flour thereof is more preferred. The high amylose species preferably have an amylose content that satisfies the above range. The brands of high amylose rice include, for example, Koshi no Kaori, Mizuhochikara, Momomiman, Hoshinishiki, Kinoshinjiman, Hoshiyutaka, Yumejuiro, Hoshinishiki, Yukihikari and Tosenbo. As long as it is high amylose rice, not only japonica rice but also indica rice or jabonica rice may be used. Indica rice production areas include, for example, Southeast Asia such as Thailand, Vietnam, Laos, Myanmar, Indonesia, Malaysia, and Singapore; South Asia such as India and Bangladesh; South Central China; Caspian Coastal Region; United States of America; It is done. The amount of starch contained in the starch-based raw material varies depending on the type and cannot be specified unconditionally. For example, in the case of rice powder of high amylose rice, it is 90% by mass or more.
<(2)(B)成分:セルロースナノファイバー>
(B)成分は、セルロースナノファイバーである。セルロースナノファイバーは、セルロースの微細繊維である。セルロースナノファイバーは、未変性セルロースをセルロース原料とするものおよび変性セルロース(例えば、化学変性セルロース)を原料とするもののいずれでもよい。セルロースナノファイバーの平均繊維径は、通常3〜500nm程度、好ましくは3nm以上500nm以下である。セルロースナノファイバーの平均アスペクト比は、通常50以上である。アスペクト比の上限は特に限定されないが、通常は1000以下である。平均アスペクト比は、下記の式により算出することができる:
(式) アスペクト比=平均繊維長/平均繊維径
<(2) (B) component: cellulose nanofiber>
(B) A component is a cellulose nanofiber. The cellulose nanofiber is a fine fiber of cellulose. Cellulose nanofibers may be either those using unmodified cellulose as a cellulose raw material or those using modified cellulose (for example, chemically modified cellulose) as a raw material. The average fiber diameter of the cellulose nanofiber is usually about 3 to 500 nm, preferably 3 nm or more and 500 nm or less. The average aspect ratio of the cellulose nanofiber is usually 50 or more. The upper limit of the aspect ratio is not particularly limited, but is usually 1000 or less. The average aspect ratio can be calculated by the following formula:
(Formula) Aspect ratio = average fiber length / average fiber diameter
セルロースナノファイバーの平均繊維径および平均繊維長は、原子間力顕微鏡(AFM)または透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、各繊維を観察した結果から得られる繊維径および繊維長を平均することによってそれぞれ得ることができる。平均繊維長と平均繊維径は、セルロースナノファイバーを製造する際の、変性処理(例えば、酸化処理)、解繊処理等の条件により調整できる。 The average fiber diameter and average fiber length of cellulose nanofibers should be the average of the fiber diameter and fiber length obtained from the observation of each fiber using an atomic force microscope (AFM) or a transmission electron microscope (TEM). Can be obtained respectively. The average fiber length and the average fiber diameter can be adjusted by conditions such as modification treatment (for example, oxidation treatment) and defibration treatment when producing cellulose nanofibers.
セルロースナノファイバーの製造方法は特に限定されないが、例えば、セルロース原料(例えば、パルプ)に機械的な力を加えて微細化する方法、セルロース原料に変性処理(例えば化学変性処理)を行い得られる変性セルロース(例えば、カルボキシル化セルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)、カルボキシメチル化セルロース、エステル化セルロース(例えば、リン酸エステル化セルロース)、カチオン化セルロース等の化学変性セルロース)を解繊する方法、セルロース原料を解繊して得られる解繊セルロース繊維に変性処理を行う方法が挙げられる。 The method for producing cellulose nanofibers is not particularly limited. For example, a cellulose raw material (for example, pulp) is subjected to mechanical force to be refined, and the cellulose raw material is modified by a modification treatment (for example, a chemical modification treatment). A method for fibrillating cellulose (for example, carboxylated cellulose (also called oxidized cellulose), carboxymethylated cellulose, esterified cellulose (for example, chemically modified cellulose such as phosphoesterified cellulose), cationized cellulose, etc.) A method of modifying the defibrated cellulose fiber obtained by defibrating is mentioned.
<(2−1)セルロース原料>
セルロース原料(例えば、セルロース繊維)の由来は、特に限定されないが、例えば、植物(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ(針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、古紙等)、動物(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等が挙げられる。本発明で用いるセルロース原料は、これらのいずれかであってもよいし2種類以上の組み合わせであってもよいが、好ましくは植物又は微生物由来のセルロース原料、より好ましくは植物由来のセルロース原料である。
<(2-1) Cellulose raw material>
The origin of the cellulose raw material (for example, cellulose fiber) is not particularly limited. For example, plants (for example, wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, farmland waste, cloth, pulp (coniferous unbleached kraft pulp (NUKP)), Softwood Bleached Kraft Pulp (NBKP), Hardwood Unbleached Kraft Pulp (LUKP), Hardwood Bleached Kraft Pulp (LBKP), Softwood Unbleached Sulfite Pulp (NUSP), Softwood Bleached Sulfite Pulp (NBSP), Thermomechanical Pulp (TMP) , Recycled pulp, waste paper, etc.), animals (for example, ascidians), algae, microorganisms (for example, acetic acid bacteria (Acetobacter)), microbial products, etc. The cellulose raw material used in the present invention is any of these. It may be a combination of two or more types, preferably a plant or Biological cellulose raw material, more preferably a cellulose material of plant origin.
セルロース原料の数平均繊維径は、特に制限されないが、一般的なパルプである針葉樹クラフトパルプの場合30〜60μm程度、広葉樹クラフトパルプの場合10〜30μm程度である。その他の、一般的な精製を経たパルプの数平均繊維径は、50μm程度である。チップ等の数cm大のものを精製してセルロース原料を得る場合、リファイナー、ビーター等の離解機で機械的処理を行い、その数平均粒子径を50μm程度に調整することが好ましい。 The number average fiber diameter of the cellulose raw material is not particularly limited, but is about 30 to 60 μm for softwood kraft pulp, which is a general pulp, and about 10 to 30 μm for hardwood kraft pulp. The number average fiber diameter of other pulps that have undergone general refining is about 50 μm. When a cellulose raw material is obtained by purifying a chip or the like having a size of several centimeters, it is preferable to perform a mechanical treatment with a disintegrator such as a refiner or a beater to adjust the number average particle diameter to about 50 μm.
<(2−2)分散>
セルロース原料の解繊処理および変性処理の少なくともいずれかの処理の際には、分散処理を行ってもよい。分散処理は、セルロース原料、解繊セルロース繊維または変性セルロースを溶媒に分散し、分散体を調製する処理である。
<(2-2) Dispersion>
A dispersion treatment may be performed during at least one of the fibrillation treatment and the modification treatment of the cellulose raw material. The dispersion treatment is a treatment for preparing a dispersion by dispersing a cellulose raw material, defibrated cellulose fiber or modified cellulose in a solvent.
分散処理においては通常、溶媒にセルロース原料、解繊セルロース繊維または変性セルロースを分散する。溶媒は、変性セルロースを分散できるものであれば特に限定されないが、例えば、水、有機溶媒(例えば、メタノール等の親水性の有機溶媒)、それらの混合溶媒が挙げられる。食品に使用することおよびセルロース原料が親水性であることから、溶媒は水が好ましい。 In the dispersion treatment, a cellulose raw material, defibrated cellulose fiber or modified cellulose is usually dispersed in a solvent. Although a solvent will not be specifically limited if a modified cellulose can be disperse | distributed, For example, water, organic solvents (for example, hydrophilic organic solvents, such as methanol), and those mixed solvents are mentioned. The solvent is preferably water because it is used for food and the cellulose raw material is hydrophilic.
分散体中の変性セルロースの固形分濃度は、通常は0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上である。これにより、セルロース繊維原料の量に対する液量が適量となり効率的である。上限は、通常10質量%以下、好ましくは6質量%以下である。これにより流動性を保持することができる。 The solid content concentration of the modified cellulose in the dispersion is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more. Thereby, the liquid quantity with respect to the quantity of a cellulose fiber raw material becomes an appropriate quantity, and is efficient. The upper limit is usually 10% by mass or less, preferably 6% by mass or less. Thereby, fluidity | liquidity can be hold | maintained.
解繊処理又は分散処理に先立ち、必要に応じて予備処理を行ってもよい。予備処理は、高速せん断ミキサーなどの混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて行えばよい。 Prior to the defibrating process or the dispersion process, a preliminary process may be performed as necessary. The pretreatment may be performed using a mixing, stirring, emulsifying, and dispersing device such as a high-speed shear mixer.
<(2−3)化学変性セルロースナノファイバー>
(B)成分は、化学変性セルロースナノファイバーを含むことが好ましい。これにより、組成物を食品に添加した際に、より良好な食感を実現できる。また、(B)成分は、化学変性セルロースナノファイバーであることが好ましい。化学変性セルロースナノファイバーは、繊維の微細化が十分に進み、繊維長および繊維径が均一であり、食品の食感をより向上させることができる。
<(2-3) Chemically modified cellulose nanofiber>
The component (B) preferably contains chemically modified cellulose nanofibers. Thereby, when a composition is added to food, a better texture can be realized. Moreover, it is preferable that (B) component is a chemically modified cellulose nanofiber. Chemically modified cellulose nanofibers have sufficiently advanced fiber refinement, uniform fiber length and fiber diameter, and can further improve food texture.
化学変性セルロースナノファイバーの製造方法は特に限定されないが、セルロース原料または解繊セルロース繊維の化学変性処理を経る方法が挙げられる。化学変性処理は、セルロースの少なくとも一部を化学変性する処理であればよく、特に限定されないが、例えば、酸化、エーテル化、リン酸化、エステル化、およびカルボキシメチル化が挙げられ、酸化、カルボキシメチル化、またはエステル化が好ましく、カルボキシメチル化がより好ましい。 Although the manufacturing method of a chemically modified cellulose nanofiber is not specifically limited, The method of passing through the chemical modification process of a cellulose raw material or a defibrated cellulose fiber is mentioned. The chemical modification treatment is not particularly limited as long as it is a treatment that chemically modifies at least a part of cellulose, and examples thereof include oxidation, etherification, phosphorylation, esterification, and carboxymethylation. Or esterification is preferred, and carboxymethylation is more preferred.
[カルボキシメチル化]
カルボキシメチル化の方法として例えば、セルロース原料または解繊セルロース繊維をマーセル化しその後エーテル化する方法が挙げられる。カルボキシメチル化反応の際は通常溶媒を用いる。溶媒としては、例えば、水、アルコール(例、低級アルコール)およびこれらの混合溶媒が挙げられる。低級アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、第3級ブチルアルコールが挙げられる。混合溶媒における低級アルコールの混合割合は、通常下限が60質量%以上であり、通常上限が95質量%以下であり、好ましくは60〜95質量%である。溶媒の量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維に対して、通常3質量倍以上である。また、溶媒の量の上限は特に限定されないが、セルロース原料または解繊セルロース繊維に対し、通常20質量倍以下である。したがって、溶媒の量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維に対し、好ましくは3〜20質量倍である。
[Carboxymethylation]
Examples of the carboxymethylation method include a method in which a cellulose raw material or a defibrated cellulose fiber is mercerized and then etherified. In the carboxymethylation reaction, a solvent is usually used. Examples of the solvent include water, alcohol (eg, lower alcohol), and mixed solvents thereof. Examples of the lower alcohol include methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, and tertiary butyl alcohol. As for the mixing ratio of the lower alcohol in the mixed solvent, the lower limit is usually 60% by mass or more, and the upper limit is usually 95% by mass or less, preferably 60 to 95% by mass. The amount of the solvent is usually 3 mass times or more with respect to the cellulose raw material or the defibrated cellulose fiber. Moreover, although the upper limit of the quantity of a solvent is not specifically limited, It is 20 mass times or less normally with respect to a cellulose raw material or a defibrated cellulose fiber. Therefore, the amount of the solvent is preferably 3 to 20 times by mass with respect to the cellulose raw material or the defibrated cellulose fiber.
マーセル化は、通常セルロース原料または解繊セルロース繊維とマーセル化剤とを混合して行う。マーセル化剤としては、例えば、水酸化アルカリ金属(例、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム)が挙げられる。 Mercerization is usually performed by mixing a cellulose raw material or defibrated cellulose fiber and a mercerizing agent. Examples of mercerizing agents include alkali metal hydroxides (eg, sodium hydroxide, potassium hydroxide).
マーセル化剤の使用量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維の無水グルコース残基当たり、下限が通常0.5倍モル以上である。また、上限は通常20倍モル以下である。したがって、マーセル化剤の使用量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維の無水グルコース残基当たり、好ましくは0.5〜20倍モルである。 The lower limit of the amount of mercerizing agent used is usually 0.5 times mol or more per anhydroglucose residue of cellulose raw material or defibrated cellulose fiber. Moreover, an upper limit is 20 times mole or less normally. Therefore, the usage amount of the mercerizing agent is preferably 0.5 to 20 times mol per anhydroglucose residue of the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber.
マーセル化の反応温度の下限は、通常0℃以上、好ましくは10℃以上である。上限は、通常70℃以下、好ましくは60℃以下である。したがって、マーセル化の反応温度は、通常0〜70℃であり、好ましくは、10〜60℃である。 The lower limit of the mercerization reaction temperature is usually 0 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher. The upper limit is usually 70 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or lower. Accordingly, the reaction temperature for mercerization is usually 0 to 70 ° C, preferably 10 to 60 ° C.
マーセル化の反応時間の下限は、通常15分間以上、好ましくは30分間以上である。下限は、通常8時間以下、好ましくは7時間以下である。したがって、マーセル化の反応時間は、通常15分間〜8時間、好ましくは、30分間〜7時間である。 The lower limit of the mercerization reaction time is usually 15 minutes or longer, preferably 30 minutes or longer. The lower limit is usually 8 hours or less, preferably 7 hours or less. Accordingly, the reaction time for mercerization is usually 15 minutes to 8 hours, preferably 30 minutes to 7 hours.
エーテル化反応は、通常カルボキシメチル化剤をマーセル化後に反応系に添加して行う。カルボキシメチル化剤としては、例えば、モノクロロ酢酸ナトリウムが挙げられる。 The etherification reaction is usually performed by adding a carboxymethylating agent to the reaction system after mercerization. Examples of the carboxymethylating agent include sodium monochloroacetate.
カルボキシメチル化剤の添加量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維のグルコース残基当たり、下限が、通常0.05倍モル以上である。上限は、通常10.0倍モル以下である。したがって、カルボキシメチル化剤の添加量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維のグルコース残基当たり、通常0.05〜10.0倍モルである。エーテル化の反応温度は、下限が、通常30℃以上、好ましくは40℃以上である。上限は、通常90℃以下、好ましくは80℃以下である。したがって、エーテル化の反応温度は、通常30〜90℃であり、好ましくは40〜80℃である。 The lower limit of the addition amount of the carboxymethylating agent is usually 0.05 times mol or more per glucose residue of the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber. The upper limit is usually 10.0 times mol or less. Therefore, the addition amount of the carboxymethylating agent is usually 0.05 to 10.0 times mole per glucose residue of the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber. The lower limit of the etherification reaction temperature is usually 30 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher. The upper limit is usually 90 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower. Accordingly, the reaction temperature for etherification is usually 30 to 90 ° C, preferably 40 to 80 ° C.
エーテル化の反応時間は、下限が、通常30分間以上であり、好ましくは1時間以上である。上限は、通常10時間以下であり、好ましくは4時間以下である。したがって、エーテル化の反応時間は、通常30分間〜10時間であり、好ましくは1時間〜4時間である。 The lower limit of the etherification reaction time is usually 30 minutes or longer, preferably 1 hour or longer. The upper limit is usually 10 hours or less, preferably 4 hours or less. Therefore, the reaction time for etherification is usually 30 minutes to 10 hours, preferably 1 hour to 4 hours.
カルボキシメチル化セルロースまたはカルボキシメチル化セルロースナノファイバーの、グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.10以上、更に好ましくは0.15以上である。上限は、好ましくは0.50以下、より好ましくは0.40以下、更に好ましくは0.35以下である。従って、カルボキシメチル置換度は、好ましくは0.01〜0.50、より好ましくは0.10〜0.40、更に好ましくは0.15〜0.35である。 The degree of carboxymethyl substitution per glucose unit in the carboxymethylated cellulose or carboxymethylated cellulose nanofiber is preferably 0.01 or more, more preferably 0.10 or more, and further preferably 0.15 or more. The upper limit is preferably 0.50 or less, more preferably 0.40 or less, and still more preferably 0.35 or less. Therefore, the degree of carboxymethyl substitution is preferably 0.01 to 0.50, more preferably 0.10 to 0.40, and still more preferably 0.15 to 0.35.
グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度の測定方法としては、例えば、次の方法が挙げられる:1)カルボキシメチル化セルロース繊維またはカルボキシメチル化セルロースナノファイバー(絶乾)約2.0gを精秤して、300mL容共栓付き三角フラスコに入れる;2)メタノール1000mLに特級濃硝酸100mLを加えて得られた硝酸メタノール溶液100mLを加え、3時間振とうして、カルボキシメチルセルロース塩(カルボキシメチル化セルロース)をカルボキシル基を有するカルボキシメチル化セルロース(以下、「酸型カルボキシメチル化セルロース」ともいう)にする;3)酸型カルボキシメチル化セルロース(絶乾)を1.5〜2.0g精秤し、300mL容共栓付き三角フラスコに入れる;4)80%メタノール15mLで酸型カルボキシメチル化セルロースを湿潤し、0.1NのNaOHを100mL加え、室温で3時間振とうする;5)指示薬として、フェノールフタレインを用いて、0.1NのH2SO4で過剰のNaOHを逆滴定する;6)カルボキシメチル置換度(DS)を、次式によって算出する:
A=[(100×F’−(0.1NのH2SO4)(mL)×F)×0.1]/(酸型カルボキシメチル化セルロースの絶乾質量(g))
DS=0.162×A/(1−0.058×A)
A:酸型カルボキシメチル化セルロース1gの中和に要する1NのNaOH量(mL)
F:0.1NのH2SO4のファクター
F’:0.1NのNaOHのファクター
Examples of the method for measuring the degree of carboxymethyl substitution per glucose unit include the following methods: 1) Weigh accurately about 2.0 g of carboxymethylated cellulose fiber or carboxymethylated cellulose nanofiber (absolutely dry). 2) Add 100 mL of special grade concentrated nitric acid to 1000 mL of methanol, add 100 mL of nitric acid methanol solution and shake for 3 hours to carboxylate carboxymethylcellulose salt (carboxymethylated cellulose) Carboxymethylated cellulose having a group (hereinafter also referred to as “acid-type carboxymethylated cellulose”); 3) 1.5-2.0 g of acid-type carboxymethylated cellulose (absolutely dry) is accurately weighed, and 300 mL Place in a conical flask with stopper; 4) 80% Wet the acid type carboxymethyl cellulose in Nord 15 mL, NaOH of 0.1N was added 100 mL, shaking for vibration at room temperature for 3 hours; as 5) indicator, using phenolphthalein, of 0.1N H 2 SO 4 Excess NaOH is back titrated with; 6) The degree of carboxymethyl substitution (DS) is calculated by the following formula:
A = [(100 × F ′ − (0.1N H 2 SO 4 ) (mL) × F) × 0.1] / (absolute dry mass of acid-type carboxymethylated cellulose (g))
DS = 0.162 × A / (1-0.058 × A)
A: 1N NaOH amount (mL) required for neutralizing 1 g of acid-type carboxymethylated cellulose
F: Factor of 0.1N H 2 SO 4 F ′: Factor of 0.1N NaOH
なお、本明細書において「カルボキシメチル化セルロースナノファイバー」は、水に分散した際にも繊維状の形状の少なくとも一部が維持されるものをいう。したがって、後述する水溶性高分子の一種であるカルボキシメチルセルロースとは区別される。「カルボキシメチル化セルロースナノファイバー」の水分散液を電子顕微鏡で観察すると、繊維状の物質を観察することができる。一方、水溶性高分子の一種であるカルボキシメチルセルロース(通常は粉末)の水分散液を観察しても、繊維状の物質は観察されない。また、「カルボキシメチル化セルロースナノファイバー」はX線回折で測定した際にセルロースI型結晶のピークを観測することができるが、水溶性高分子のカルボキシメチルセルロースではセルロースI型結晶はみられない。 In the present specification, the “carboxymethylated cellulose nanofiber” refers to one that maintains at least a part of the fibrous shape even when dispersed in water. Therefore, it is distinguished from carboxymethyl cellulose which is a kind of water-soluble polymer described later. When an aqueous dispersion of “carboxymethylated cellulose nanofiber” is observed with an electron microscope, a fibrous substance can be observed. On the other hand, even when an aqueous dispersion of carboxymethyl cellulose (usually powder), which is a kind of water-soluble polymer, is observed, fibrous substances are not observed. In addition, the “carboxymethylated cellulose nanofiber” can observe the peak of cellulose I-type crystals when measured by X-ray diffraction, but the cellulose I-type crystals are not observed in the water-soluble polymer carboxymethylcellulose.
[カルボキシル化]
カルボキシル化(酸化)方法としては、例えば、セルロース原料または解繊セルロース繊維を、N−オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物もしくはこれらの混合物からなる群から選択される化合物との存在下で酸化剤を用いて水中で酸化する方法が挙げられる。この酸化により、セルロース表面のグルコピラノース環のC6位の一級水酸基が選択的に酸化され、表面にアルデヒド基と、カルボキシル基(−COOH)またはカルボキシレート基(−COO-)とを有するセルロース繊維を得ることができる。反応時のセルロースの濃度は特に限定されないが、5質量%以下が好ましい。
[Carboxylation]
As the carboxylation (oxidation) method, for example, a cellulose raw material or defibrated cellulose fiber is treated with an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a compound selected from the group consisting of bromide, iodide or a mixture thereof. The method of using and oxidizing in water is mentioned. By this oxidation, the primary hydroxyl group at the C6 position of the glucopyranose ring on the cellulose surface is selectively oxidized, and cellulose fibers having an aldehyde group and a carboxyl group (—COOH) or a carboxylate group (—COO − ) on the surface are obtained. Obtainable. The concentration of cellulose during the reaction is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or less.
N−オキシル化合物とは、ニトロキシラジカルを発生しうる化合物をいう。N−オキシル化合物としては、目的の酸化反応を促進する化合物であれば、いずれの化合物も使用できる。例えば、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシラジカル(TEMPO)およびその誘導体(例えば4−ヒドロキシTEMPO)が挙げられる。 The N-oxyl compound refers to a compound that can generate a nitroxy radical. As the N-oxyl compound, any compound can be used as long as it promotes the target oxidation reaction. Examples include 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy radical (TEMPO) and its derivatives (for example, 4-hydroxy TEMPO).
N−オキシル化合物の使用量は、セルロースを酸化できる触媒量であればよく、特に制限されない。例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.01〜10mmolが好ましく、0.01〜1mmolがより好ましく、0.05〜0.5mmolがさらに好ましい。また、反応系に対し0.1〜4mmol/L程度が好ましい。 The amount of the N-oxyl compound used is not particularly limited as long as it is a catalytic amount capable of oxidizing cellulose. For example, 0.01 to 10 mmol is preferable, 0.01 to 1 mmol is more preferable, and 0.05 to 0.5 mmol is more preferable with respect to 1 g of absolutely dry cellulose. Moreover, about 0.1-4 mmol / L is preferable with respect to the reaction system.
臭化物とは臭素を含む化合物であり、その例には、水中で解離してイオン化可能な臭化アルカリ金属が含まれる。また、ヨウ化物とはヨウ素を含む化合物であり、その例には、ヨウ化アルカリ金属が含まれる。臭化物またはヨウ化物の使用量は、酸化反応を促進できる範囲で選択できる。臭化物およびヨウ化物の合計量は、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.1〜100mmolが好ましく、0.1〜10mmolがより好ましく、0.5〜5mmolがさらに好ましい。 Bromide is a compound containing bromine, examples of which include alkali metal bromides that can dissociate and ionize in water. Further, an iodide is a compound containing iodine, and examples thereof include alkali metal iodide. The amount of bromide or iodide used can be selected as long as the oxidation reaction can be promoted. The total amount of bromide and iodide is, for example, preferably 0.1 to 100 mmol, more preferably 0.1 to 10 mmol, and still more preferably 0.5 to 5 mmol with respect to 1 g of absolutely dry cellulose.
酸化剤としては、公知のものを使用でき、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物などが挙げられる。中でも、安価で環境負荷が少ないため、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。酸化剤の使用量は、絶乾1gのセルロースに対して、0.5〜500mmolが好ましく、0.5〜50mmolがより好ましく、1〜25mmolがさらに好ましく、3〜10mmolがさらにより好ましい。また、例えば、N−オキシル化合物1molに対して1〜40molが好ましい。 As the oxidizing agent, known ones can be used, and examples thereof include halogen, hypohalous acid, halous acid, perhalogen acid or salts thereof, halogen oxide, peroxide and the like. Of these, sodium hypochlorite is preferred because it is inexpensive and has a low environmental impact. The amount of the oxidizing agent used is preferably 0.5 to 500 mmol, more preferably 0.5 to 50 mmol, still more preferably 1 to 25 mmol, and even more preferably 3 to 10 mmol with respect to 1 g of absolutely dry cellulose. For example, 1-40 mol is preferable with respect to 1 mol of N-oxyl compounds.
セルロースの酸化は、比較的温和な条件であっても反応を効率よく進行させられる。よって、反応温度は4〜40℃が好ましく、また15〜30℃程度の室温でもよい。反応の進行に伴ってセルロース中にカルボキシル基が生成するため、反応液のpHの低下が認められる。酸化反応を効率よく進行させるためには、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性溶液を添加して、反応液のpHを8〜12、好ましくは10〜11程度に維持することが好ましい。反応媒体は、取扱容易性や、副反応が生じにくいこと等から、水が好ましい。 The oxidation of cellulose allows the reaction to proceed efficiently even under relatively mild conditions. Therefore, the reaction temperature is preferably 4 to 40 ° C, and may be room temperature of about 15 to 30 ° C. As the reaction proceeds, a carboxyl group is generated in the cellulose, so that the pH of the reaction solution is reduced. In order to advance the oxidation reaction efficiently, an alkaline solution such as an aqueous sodium hydroxide solution is added to maintain the pH of the reaction solution at about 8 to 12, preferably about 10 to 11. The reaction medium is preferably water because it is easy to handle and hardly causes side reactions.
酸化反応における反応時間は、酸化の進行の程度に従って適宜設定することができ、通常は0.5〜6時間、例えば、0.5〜4時間程度である。 The reaction time in the oxidation reaction can be appropriately set according to the degree of progress of oxidation, and is usually 0.5 to 6 hours, for example, about 0.5 to 4 hours.
酸化反応は、2段階に分けて実施してもよい。例えば、1段目の反応終了後に濾別して得られた酸化セルロースを、再度、同一または異なる反応条件で酸化させることができる。これにより、1段目の反応で副生する食塩による反応阻害を受けることなく、2段目の反応で効率よく酸化させることができる。 The oxidation reaction may be performed in two stages. For example, oxidized cellulose obtained by filtration after completion of the first stage reaction can be oxidized again under the same or different reaction conditions. Thereby, it can oxidize efficiently by reaction of the 2nd stage, without receiving reaction inhibition by the salt produced as a by-product by reaction of the 1st stage.
カルボキシル化(酸化)方法の別の例としては、オゾンを含む気体とセルロース原料または解繊セルロース繊維とを接触させることにより酸化する方法が挙げられる。この酸化により、グルコピラノース環の少なくとも2位および6位の水酸基が酸化されると共に、セルロース鎖の分解が起こる。オゾンを含む気体中のオゾン濃度は、50〜250g/m3が好ましく、50〜220g/m3がより好ましい。セルロース原料または解繊セルロース繊維に対するオゾン添加量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維の固形分を100質量部に対し、0.1〜30質量部であることが好ましく、5〜30質量部であることがより好ましい。オゾン処理温度は、0〜50℃が好ましく、20〜50℃がより好ましい。オゾン処理時間は、特に限定されないが、通常は1〜360分程度、30〜360分程度が好ましい。オゾン処理の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度に酸化および分解されることを防ぐことができ、酸化セルロースの収率が良好となり得る。オゾン処理を施した後に、酸化剤を用いて追酸化処理を行ってもよい。追酸化処理に用いる酸化剤は、特に限定されないが、例えば、二酸化塩素、亜塩素酸ナトリウム等の塩素系化合物や、酸素、過酸化水素、過硫酸、過酢酸が挙げられる。追酸化処理としては例えば、これらの酸化剤を水またはアルコール等の極性有機溶媒中に溶解して酸化剤溶液を調製し、溶液中にセルロース原料または解繊セルロース繊維を浸漬させる方法ができる。 Another example of the carboxylation (oxidation) method includes a method of oxidizing by contacting a gas containing ozone and a cellulose raw material or a defibrated cellulose fiber. This oxidation oxidizes at least the 2-position and 6-position hydroxyl groups of the glucopyranose ring, and causes degradation of the cellulose chain. 50-250 g / m < 3 > is preferable and, as for the ozone concentration in the gas containing ozone, 50-220 g / m < 3 > is more preferable. The amount of ozone added to the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber is preferably 0.1 to 30 parts by mass, and preferably 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber. It is more preferable. 0-50 degreeC is preferable and, as for ozone treatment temperature, 20-50 degreeC is more preferable. The ozone treatment time is not particularly limited, but usually about 1 to 360 minutes and about 30 to 360 minutes are preferable. When the conditions for the ozone treatment are within these ranges, the cellulose can be prevented from being excessively oxidized and decomposed, and the yield of oxidized cellulose can be improved. After the ozone treatment, an additional oxidation treatment may be performed using an oxidizing agent. The oxidizing agent used for the additional oxidation treatment is not particularly limited, and examples thereof include chlorine compounds such as chlorine dioxide and sodium chlorite, oxygen, hydrogen peroxide, persulfuric acid, and peracetic acid. As the additional oxidation treatment, for example, a method in which these oxidizing agents are dissolved in a polar organic solvent such as water or alcohol to prepare an oxidizing agent solution, and a cellulose raw material or defibrated cellulose fiber is immersed in the solution can be used.
カルボキシル化(酸化)セルロースまたはカルボキシル化(酸化)セルロースナノファイバー中のカルボキシル基の量は、カルボキシル化(酸化)セルロースまたはカルボキシル化(酸化)セルロースナノファイバーの絶乾質量に対して、0.6〜2.0mmol/gが好ましく、1.0〜2.0mmol/gがより好ましい。カルボキシル基の量は、酸化剤の添加量、反応時間等の反応条件のコントロールにより調整できる。 The amount of the carboxyl group in the carboxylated (oxidized) cellulose or carboxylated (oxidized) cellulose nanofiber is 0.6 to 0.6 based on the absolute dry mass of the carboxylated (oxidized) cellulose or carboxylated (oxidized) cellulose nanofiber. 2.0 mmol / g is preferable, and 1.0 to 2.0 mmol / g is more preferable. The amount of the carboxyl group can be adjusted by controlling the reaction conditions such as the addition amount of the oxidizing agent and the reaction time.
[エステル化]
エステル化方法としては、例えば、セルロース原料または解繊セルロース繊維にリン酸系化合物Aの粉末または水溶液を混合する方法、セルロース原料または解繊セルロース繊維のスラリーにリン酸系化合物Aの水溶液を添加する方法等のリン酸エステル化方法が挙げられる。
[Esterification]
Examples of the esterification method include a method of mixing a powder or aqueous solution of phosphoric acid compound A with a cellulose raw material or defibrated cellulose fiber, and an aqueous solution of phosphoric compound A is added to a slurry of the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber. Examples thereof include phosphoric acid esterification methods.
リン酸系化合物Aとしては、例えば、リン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ポリホスホン酸、およびこれらのエステルが挙げられる。リン酸系化合物Aは塩の形態でもよい。リン酸系化合物Aは、低コストであり、扱いやすく、またパルプ繊維のセルロースにリン酸基を導入して、解繊効率の向上が図れる等の理由から、リン酸基を有する化合物が好ましい。リン酸基を有する化合物としては、例えば、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、メタリン酸アンモニウム等が挙げられる。リン酸系化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのうち、リン酸基導入の効率が高く、下記解繊工程で解繊しやすく、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムがより好ましい。リン酸系化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。これにより、反応の均一性が高まり、かつリン酸基導入の効率を高めることができる。リン酸系化合物Aの水溶液のpHは、7以下が好ましく、これにより、リン酸基導入の効率を高めることができる。斯かるpHは、3〜7がより好ましく、これにより、パルプ繊維の加水分解を抑えることができる。 Examples of the phosphoric acid compound A include phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, polyphosphonic acid, and esters thereof. The phosphoric acid compound A may be in the form of a salt. The phosphoric acid compound A is preferably a compound having a phosphoric acid group because it is low in cost and easy to handle, and a phosphoric acid group can be introduced into the cellulose of the pulp fiber to improve the fibrillation efficiency. Examples of the compound having a phosphate group include phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium metaphosphate, potassium dihydrogen phosphate, and dipotassium hydrogen phosphate. , Tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, potassium metaphosphate, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, ammonium metaphosphate, and the like. A phosphoric acid type compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, phosphoric acid, phosphoric acid sodium salt, phosphoric acid potassium salt, phosphoric acid, from the viewpoint that phosphoric acid group introduction efficiency is high, is easy to be defibrated in the following defibrating process, and is industrially applicable. Are preferred, and sodium dihydrogen phosphate and disodium hydrogen phosphate are more preferred. The phosphoric acid compound A is preferably used as an aqueous solution. Thereby, the uniformity of reaction can be improved and the efficiency of introduction of phosphate groups can be increased. The pH of the aqueous solution of the phosphoric acid compound A is preferably 7 or less, whereby the efficiency of introducing a phosphate group can be increased. As for such pH, 3-7 are more preferable, and can suppress hydrolysis of a pulp fiber by this.
リン酸エステル化方法としては例えば、以下の方法を挙げることができる。固形分濃度0.1〜10質量%のセルロース原料または解繊セルロース繊維の分散液に、リン酸系化合物Aを撹拌しながら添加してセルロースにリン酸基を導入する。リン酸系化合物Aの添加量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維100質量部に対するリン原子の量として、0.2質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。これにより、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。上限は、500質量部以下が好ましく、400質量部以下がより好ましい。これにより、収率向上が頭打ちとなることがなく、コスト面でも効率的である。従って、0.2〜500質量部が好ましく、1〜400質量部がより好ましい。 Examples of the phosphoric acid esterification method include the following methods. Phosphoric acid compound A is added to a cellulose raw material having a solid content concentration of 0.1 to 10% by mass or a dispersion of defibrated cellulose fibers while stirring to introduce phosphate groups into the cellulose. The addition amount of the phosphoric acid compound A is preferably 0.2 parts by mass or more and more preferably 1 part by mass or more as the amount of phosphorus atoms with respect to 100 parts by mass of the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber. Thereby, the yield of fine fibrous cellulose can be improved more. The upper limit is preferably 500 parts by mass or less, and more preferably 400 parts by mass or less. As a result, the improvement in yield does not reach its peak, and the cost is efficient. Therefore, 0.2 to 500 parts by mass is preferable, and 1 to 400 parts by mass is more preferable.
エステル化の際、セルロース原料または解繊セルロース繊維、及びリン酸系化合物Aの他に、他の化合物(化合物B)の粉末や水溶液を混合してもよい。化合物Bは特に限定されないが、塩基性を示す窒素含有化合物が好ましい。本明細書において「塩基性」とは、フェノールフタレイン指示薬の存在下で水溶液が桃〜赤色を呈すること、または水溶液のpHが7より大きいことを意味する。塩基性を示す窒素含有化合物は、本発明の効果が発揮される限り特に限定されないが、アミノ基を有する化合物が好ましい。アミノ基を有する化合物としては例えば、尿素、メチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられるが、特に限定されない。この中でも低コストで扱いやすいことから、尿素が好ましい。化合物Bの添加量は、セルロース原料または解繊セルロース繊維の固形分100質量部に対し、2〜1000質量部が好ましく、100〜700質量部がより好ましい。反応温度は0〜95℃が好ましく、30〜90℃がより好ましい。反応時間は特に限定されないが、通常は1〜600分程度であり、30〜480分がより好ましい。エステル化反応の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度にエステル化されて溶解しやすくなることを防ぐことができ、エステル化セルロースの収率が良好となり得る。得られたリン酸エステル化セルロース懸濁液を脱水した後、セルロースの加水分解を抑える観点から、100〜170℃で加熱処理することが好ましい。さらに、加熱処理の際に水が含まれている間は130℃以下、好ましくは110℃以下で加熱し、水を除いた後、100〜170℃で加熱処理することが好ましい。 In the esterification, in addition to the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber and the phosphoric acid compound A, a powder or an aqueous solution of another compound (compound B) may be mixed. Compound B is not particularly limited, but a nitrogen-containing compound showing basicity is preferable. As used herein, “basic” means that the aqueous solution exhibits a pink to red color in the presence of a phenolphthalein indicator, or the pH of the aqueous solution is greater than 7. Although the nitrogen-containing compound which shows basicity is not specifically limited as long as the effect of this invention is exhibited, the compound which has an amino group is preferable. Examples of the compound having an amino group include urea, methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, and hexamethylenediamine, but are not particularly limited. Of these, urea is preferred because of its low cost and ease of handling. The amount of compound B added is preferably 2 to 1000 parts by weight, more preferably 100 to 700 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the cellulose raw material or defibrated cellulose fiber. The reaction temperature is preferably 0 to 95 ° C, more preferably 30 to 90 ° C. Although reaction time is not specifically limited, Usually, it is about 1 to 600 minutes, and 30 to 480 minutes are more preferable. When the conditions for the esterification reaction are within these ranges, the cellulose can be prevented from being excessively esterified and easily dissolved, and the yield of the esterified cellulose can be improved. After dehydrating the obtained phosphate esterified cellulose suspension, it is preferable to heat-treat at 100 to 170 ° C. from the viewpoint of suppressing hydrolysis of cellulose. Furthermore, while water is contained during the heat treatment, it is preferably heated at 130 ° C. or less, preferably 110 ° C. or less, and after removing water, heat treatment is preferably performed at 100 to 170 ° C.
エステル化されたセルロースのグルコース単位当たりのリン酸基置換度は0.001以上が好ましい。これにより、その後の解繊を十分に行うことができる。上限は、0.40以下が好ましい。これにより、セルロースの膨潤または溶解を抑制し、ナノファイバーを効率的に得ることができる。従って、リン酸基置換度は、0.001〜0.40が好ましい。セルロースへのリン酸基導入により、セルロース同士が電気的に反発する。このため、リン酸基を導入したセルロースは容易にナノ解繊することができる。その後の解繊を効率よく行い得るため、調製されたリン酸エステル化セルロースまたはリン酸エステル化セルロースナノファイバーは、煮沸後、冷水で洗浄することが好ましい。 The degree of phosphate group substitution per glucose unit in the esterified cellulose is preferably 0.001 or more. Thereby, subsequent defibration can fully be performed. The upper limit is preferably 0.40 or less. Thereby, swelling or dissolution of cellulose can be suppressed and nanofibers can be obtained efficiently. Accordingly, the phosphate group substitution degree is preferably 0.001 to 0.40. Celluloses repel each other electrically by introducing phosphate groups into the cellulose. For this reason, the cellulose which introduce | transduced the phosphate group can be nano-defibrated easily. Since the subsequent defibration can be performed efficiently, the prepared phosphorylated cellulose or phosphorylated cellulose nanofiber is preferably washed with cold water after boiling.
上記各化学変性後に得られる生成物が塩型の場合、脱塩処理を行い、塩(例えば、ナトリウム塩)をプロトンに置換してもよい。 When the product obtained after each chemical modification is in a salt form, desalting treatment may be performed to replace a salt (for example, sodium salt) with a proton.
<(2−4)解繊>
解繊処理の方法としては、例えば、セルロース原料または変性セルロース(好ましくはその水分散体)に、高圧を印加する方法、強力なせん断力を印加する方法、および、高圧及び強力なせん断力の両方を印加する方法が挙げられる。高圧は特に限定されないが、通常50MPa以上、好ましくは100MPa以上、より好ましくは140MPa以上が挙げられる。解繊に用いる装置は特に限定されないが、例えば、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式が挙げられる。これらの装置を用いることにより、セルロースまたは化学変性セルロース(好ましくはセルロースまたは化学変性セルロースの水分散体)に強力なせん断力を印加することができる。これらのうち、前記水分散体に高圧および強力なせん断力を印加できる装置(例えば、湿式の高圧または超高圧ホモジナイザー)が好ましい。これにより、解繊を効率よく行うことができる。解繊装置の処理(パス)回数は、1回でもよいし2回以上でもよく、2回以上が好ましい。解繊処理に先立ち、必要に応じて、混合、攪拌、乳化、分散等の予備処理を施してもよい。予備処理には、高速せん断ミキサーなどの装置を用いればよい。
<(2-4) Defibration>
As a method of defibrating treatment, for example, a method of applying high pressure to a cellulose raw material or modified cellulose (preferably an aqueous dispersion thereof), a method of applying a strong shearing force, and both a high pressure and a strong shearing force. The method of applying is mentioned. The high pressure is not particularly limited, but is usually 50 MPa or more, preferably 100 MPa or more, more preferably 140 MPa or more. The apparatus used for defibration is not particularly limited, and examples thereof include a high-speed rotation type, a colloid mill type, a high-pressure type, a roll mill type, and an ultrasonic type. By using these apparatuses, a strong shearing force can be applied to cellulose or chemically modified cellulose (preferably an aqueous dispersion of cellulose or chemically modified cellulose). Among these, a device capable of applying a high pressure and a strong shearing force to the aqueous dispersion (for example, a wet high pressure or ultrahigh pressure homogenizer) is preferable. Thereby, defibration can be performed efficiently. The number of treatments (passes) of the defibrating device may be one time, two times or more, and preferably two times or more. Prior to the defibrating treatment, preliminary treatments such as mixing, stirring, emulsification, and dispersion may be performed as necessary. A device such as a high-speed shear mixer may be used for the preliminary treatment.
<(3)(A)および(B)成分の質量比>
本発明の組成物の(A)および(B)成分のそれぞれの含有量は特に限定されないが、(A)成分に含まれる澱粉の総質量(絶乾総質量)に対する(B)成分の質量(絶乾総質量)の比が、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上である。これにより、十分な澱粉老化抑制効果を得られ得る。上限は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは質量20%以下である。これにより、食品の食感がより良好となる。したがって、上記比は、好ましくは0.1〜50質量%、より好ましくは1〜30質量%、さらに好ましくは5〜20質量%である。
<Mass ratio of (3) (A) and (B) components>
The content of each of the components (A) and (B) of the composition of the present invention is not particularly limited, but the mass of the component (B) relative to the total mass (absolute dry mass) of the starch contained in the component (A) ( The ratio (absolute dry total mass) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 5% by mass or more. Thereby, sufficient starch aging inhibitory effect can be acquired. The upper limit is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less. Thereby, the food texture becomes better. Therefore, the ratio is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 1 to 30% by mass, and still more preferably 5 to 20% by mass.
<(4)水溶性高分子>
本発明の組成物は、水溶性高分子を含んでもよい。水溶性高分子としては、(A)成分以外の水溶性高分子であればよく、例えば、セルロース誘導体(例、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース)、キサンタンガム、キシログルカン、デキストリン、デキストラン、カラギーナン、ローカストビーンガム、アルギン酸、アルギン酸塩、プルラン、アラビアガム、ジェランガム、ゲランガム、ポリデキストロース、ペクチン、キチン、水溶性キチン、キトサン、カゼイン、アルブミン、大豆蛋白溶解物、ペプトン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミノ酸、ポリ乳酸、ポリリンゴ酸、ポリグリセリン、ラテックス、ロジン系サイズ剤、石油樹脂系サイズ剤、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド・ポリアミン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアミン、植物ガム、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー、ポリアクリル酸塩、でんぷんポリアクリル酸共重合体、タマリンドガム、グァーガムおよびコロイダルシリカ並びにそれら1種以上の混合物が挙げられる。中でも、カルボキシメチルセルロースおよびその塩から選ばれる1種以上が、相溶性の点から好ましい。
<(4) Water-soluble polymer>
The composition of the present invention may contain a water-soluble polymer. The water-soluble polymer may be any water-soluble polymer other than the component (A), such as cellulose derivatives (eg, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, ethyl cellulose), xanthan gum, xyloglucan, dextrin, dextran, Carrageenan, locust bean gum, alginic acid, alginate, pullulan, gum arabic, gellan gum, gellan gum, polydextrose, pectin, chitin, water-soluble chitin, chitosan, casein, albumin, soy protein lysate, peptone, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, Sodium polyacrylate, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, polyamino acid, polylactic acid, polymalic acid, polyglycerin, latex, rosin sizing agent, petroleum resin Sizing agent, urea resin, melamine resin, epoxy resin, polyamide resin, polyamide / polyamine resin, polyethyleneimine, polyamine, vegetable gum, polyethylene oxide, hydrophilic cross-linked polymer, polyacrylate, starch polyacrylic acid copolymer, tamarind Examples include gum, guar gum and colloidal silica and mixtures of one or more thereof. Among these, at least one selected from carboxymethyl cellulose and a salt thereof is preferable from the viewpoint of compatibility.
(B)成分の質量(絶乾総質量)に対する水溶性高分子の質量の比は、好ましくは5質量%以上である。これにより、再分散性の効果を十分得ることができる。一方、上限は、好ましくは50質量%以下である。これにより、セルロースナノファイバーの粘度特性および分散安定性が向上し得る。したがって、上記比は、好ましくは5〜50質量%である。 The ratio of the mass of the water-soluble polymer to the mass of the component (B) (absolute dry mass) is preferably 5% by mass or more. Thereby, the effect of redispersibility can be sufficiently obtained. On the other hand, the upper limit is preferably 50% by mass or less. Thereby, the viscosity characteristic and dispersion stability of cellulose nanofiber can be improved. Therefore, the ratio is preferably 5 to 50% by mass.
<(5)ラピッド・ビスコ・アナライザーで測定される組成物の粘度>
本発明の組成物のラピッド・ビスコ・アナライザー(RVA)により以下の測定条件:
RVA測定機器:PhysicaMCR301、Anton paar社製;
温度条件:昇温速度10.75℃/minで50℃から93℃まで昇温し、7分間保持した後、降温速度10.75℃/minで93℃から50℃まで降温し3分間保持;
回転速度:160rpm;及び
治具:ST24/−2V−2V
にて測定される粘度が、以下を満たすことが好ましい:
(1)測定開始から800秒経過(降温開始時)の粘度に対する1200秒経過(降温終了時)の粘度の比が、2.0以下、好ましくは1.8以下であること。
(2)(B)成分の代わりに水を用いた組成物の、測定開始から1200秒後の粘度が0.2Pa・s以上であること。
<(5) Viscosity of composition measured with Rapid Visco Analyzer>
The following measurement conditions by the Rapid Visco Analyzer (RVA) of the composition of the present invention:
RVA measuring instrument: Physica MCR301, manufactured by Anton paar;
Temperature conditions: The temperature was raised from 50 ° C. to 93 ° C. at a rate of temperature rise of 10.75 ° C./min, held for 7 minutes, then dropped from 93 ° C. to 50 ° C. at a rate of temperature drop of 10.75 ° C./min and held for 3 minutes;
Rotational speed: 160 rpm; and jig: ST24 / -2V-2V
It is preferred that the viscosity measured at
(1) The ratio of the viscosity after 1200 seconds (at the end of cooling) to the viscosity after 800 seconds (at the start of cooling) from the start of measurement is 2.0 or less, preferably 1.8 or less.
(2) The viscosity of the composition using water instead of the component (B) after 1200 seconds from the start of measurement is 0.2 Pa · s or more.
<(6)任意成分>
本発明の組成物は、必要に応じて、(A)成分、(B)成分および水溶性高分子以外の成分(任意成分)を含んでもよい。任意成分としては、例えば、界面活性剤、加工澱粉、澱粉老化抑制剤(高アミロース含有澱粉及びセルロースファイバー以外)、改質剤、これら以外に食品用の任意成分として許容されている成分が挙げられる。界面活性剤としては、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルまたはショ糖脂肪酸エステルが挙げられる。加工澱粉としては例えば、アセチル化澱粉等が挙げられる。
<(6) Optional component>
The composition of this invention may contain components (arbitrary component) other than (A) component, (B) component, and water-soluble polymer as needed. Examples of optional components include surfactants, modified starches, starch aging inhibitors (other than high amylose-containing starches and cellulose fibers), modifiers, and other components that are permitted as optional ingredients for foods. . Examples of the surfactant include glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, and sucrose fatty acid ester. Examples of the processed starch include acetylated starch.
改質剤としては、例えば、弾力増強剤、タンパク質冷凍変性抑制剤、マスキング剤、褐変防止剤、酸化防止剤、日持向上剤が挙げられる。弾力増強剤としては例えば、卵タンパク、乳タンパクが挙げられる。タンパク質冷凍変性抑制剤としては、冷凍過程にて肉のパサつきを予防する効果を発揮するものであればよい。 Examples of the modifier include elasticity enhancers, protein freezing denaturation inhibitors, masking agents, browning inhibitors, antioxidants, and shelf life improvers. Examples of the elasticity enhancer include egg protein and milk protein. As a protein freezing denaturation inhibitor, what is necessary is just to exhibit the effect which prevents the fluffiness of meat in a freezing process.
<(7)組成物の製造方法>
本発明の組成物の製造方法は、澱粉とセルロースナノファイバーを混合することを含む方法であればよい。例えば、セルロースナノファイバーの分散液、該分散液の乾燥固形物、該分散液の湿潤固形物、セルロースナノファイバーと水溶性高分子との混合液、該混合液の乾燥固形物、該混合液の湿潤固形物、その他公知の形態のセルロースナノファイバーに、澱粉を添加し、混合する方法が挙げられる。本明細書において、湿潤固形物とは、分散液または混合液と、乾燥固形物との中間の態様の固形物である。乾燥固形物として用いる場合、材料を混合する際における分散性の観点から、セルロースナノファイバーは、水溶性高分子と混合された形態であることが好ましい。
<(7) Manufacturing method of composition>
The manufacturing method of the composition of this invention should just be a method including mixing starch and a cellulose nanofiber. For example, a dispersion of cellulose nanofibers, a dry solid of the dispersion, a wet solid of the dispersion, a mixture of cellulose nanofibers and a water-soluble polymer, a dry solid of the mixture, A method of adding starch to wet solids or other known forms of cellulose nanofibers and mixing them can be mentioned. In the present specification, the wet solid is a solid in an intermediate form between the dispersion or mixture and the dry solid. When used as a dry solid, the cellulose nanofibers are preferably mixed with a water-soluble polymer from the viewpoint of dispersibility when mixing materials.
上記乾燥固形物および湿潤固形物は、セルロースナノファイバーの分散液または混合液を脱水および/または乾燥して調製すればよい。脱水方法および乾燥方法は特に限定されないが、例えば、スプレードライ、圧搾、風乾、熱風乾燥、真空乾燥、およびその他従来公知の方法が挙げられる。乾燥装置としては、例えば以下の装置が挙げられる:連続式の乾燥装置(例えば、トンネル乾燥装置、バンド乾燥装置、縦型乾燥装置、垂直ターボ乾燥装置、多重段円板乾燥装置、通気乾燥装置、回転乾燥装置、気流乾燥装置、スプレードライヤ乾燥装置、噴霧乾燥装置、円筒乾燥装置、ドラム乾燥装置、スクリューコンベア乾燥装置、加熱管付回転乾燥装置、振動輸送乾燥装置)、および、回分式の乾燥装置(例えば、箱型乾燥装置、通気乾燥装置、真空箱型乾燥装置、撹拌乾燥装置)。これらの乾燥装置は単独で用いてもよいし、2つ以上組み合わせて用いてもよい。乾燥装置は、ドラム乾燥装置が好ましい。これにより、均一に被乾燥物に熱エネルギーを直接供給できるので、エネルギー効率を高めることができる。また、必要以上に熱を加えずに、直ちに乾燥物を回収できる。 The dry solid and wet solid may be prepared by dehydrating and / or drying a dispersion or mixture of cellulose nanofibers. The dehydration method and the drying method are not particularly limited, and examples thereof include spray drying, pressing, air drying, hot air drying, vacuum drying, and other conventionally known methods. Examples of the drying apparatus include the following apparatuses: continuous drying apparatuses (for example, a tunnel drying apparatus, a band drying apparatus, a vertical drying apparatus, a vertical turbo drying apparatus, a multistage disk drying apparatus, an aeration drying apparatus, Rotary dryer, air dryer, spray dryer dryer, spray dryer, cylindrical dryer, drum dryer, screw conveyor dryer, rotary dryer with heating tube, vibratory transport dryer), and batch dryer (For example, box-type drying device, aeration drying device, vacuum box-type drying device, stirring drying device). These drying apparatuses may be used alone or in combination of two or more. The drying device is preferably a drum drying device. Thereby, since heat energy can be directly supplied to the material to be dried uniformly, energy efficiency can be improved. Also, the dried product can be recovered immediately without applying more heat than necessary.
<(8)組成物の形態>
本発明の組成物の形態は特に限定されず、例えば、液状(例えば、水溶液、分散液、ゲル状、固体状(例えば、乾燥固形物、湿潤固形物)が挙げられる。
<(8) Form of composition>
The form of the composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include liquids (for example, aqueous solutions, dispersions, gels, and solids (for example, dry solids and wet solids)).
<(9)澱粉老化抑制剤>
本発明の組成物は、澱粉の少なくとも一部を本発明の組成物で置き換えることにより、置き換え前の澱粉と比較して、澱粉の老化を抑制できる。そのため、本発明の組成物は、澱粉老化抑制剤の有効成分として有用である。
<(9) Starch aging inhibitor>
The composition of the present invention can suppress aging of starch by replacing at least a part of the starch with the composition of the present invention, as compared with the starch before replacement. Therefore, the composition of the present invention is useful as an active ingredient of a starch aging inhibitor.
澱粉(好ましくは、先述の澱粉系原料)は、特に限定されないが、高アミロース澱粉(好ましくは、先述した、アミロース含量15質量%以上の澱粉)が好ましい。高アミロース澱粉は他の澱粉と比べて老化しやすいが、本発明の組成物を添加することにより老化を抑制することができる。 The starch (preferably, the above-mentioned starch-based raw material) is not particularly limited, but high amylose starch (preferably, the above-mentioned starch having an amylose content of 15% by mass or more) is preferable. High amylose starch is more susceptible to aging than other starches, but aging can be suppressed by adding the composition of the present invention.
<(10)澱粉系食品の製造方法、改質方法>
本発明の組成物は、澱粉系食品の原料である澱粉の少なくとも一部の代わりに用いることにより、通常の澱粉系食品と比較して、澱粉の老化による経時劣化を抑制できる。そのため、本発明の組成物は、澱粉系食品の製造、及び澱粉系食品の保存性向上、風味向上、食感低下抑制等の改質に用いることができる。
<(10) Starch-based food production method and modification method>
By using the composition of the present invention instead of at least a part of starch, which is a raw material for starch-based foods, deterioration over time due to aging of starch can be suppressed as compared to ordinary starch-based foods. For this reason, the composition of the present invention can be used for the production of starch-based foods and the modification of starch-based foods such as improving the storage stability, improving flavor, and suppressing texture reduction.
澱粉系食品は、澱粉を原料とする食品であれば特に制限されないが、例えば、チャーハン、炊き込み御飯、おにぎり等の米飯;餅、せんべい、おかき等の米加工品;うどん、パスタ、中華麺、そば等の麺;求肥、大福、わらびもち等の和菓子;スポンジケーキ、ワッフル、カスタードクリーム、ドーナツ、焼成菓子(例えば、クッキー、ビスケット、クラッカー、乾パン、プレッツェル、パイ)等の洋菓子;食パン、フランスパン、クロワッサン、蒸しパン等のパン;あんまん、肉まん等の中華まん;フラワーペースト、フィリング等の製菓材料;インスタントカレー等のレトルト食品;カレールー、ケチャップ、マヨネーズ、たれ、ソース等の調味料類が挙げられる。本発明において澱粉系食品は、澱粉(好ましくは、先述した、澱粉系原料)として高アミロース澱粉(好ましくは、先述した、アミロース含量15質量%以上の澱粉)を原料とする澱粉系食品であることが好ましい。 The starch-based food is not particularly limited as long as it is a starch-based food. For example, cooked rice such as fried rice, cooked rice, and rice balls; processed rice products such as rice cakes, rice crackers and rice crackers; udon, pasta, Chinese noodles, buckwheat noodles Noodles such as fertilizer, Daifuku, Warabimochi, etc .; Western confectionery such as sponge cake, waffle, custard cream, donut, baked confectionery (for example, cookies, biscuits, crackers, dry bread, pretzel, pie); bread, French bread, Examples include breads such as croissants and steamed bread; Chinese buns such as anman and meat buns; confectionery materials such as flower paste and filling; retort foods such as instant curry; and seasonings such as curry roux, ketchup, mayonnaise, sauce and sauce. In the present invention, the starch-based food is a starch-based food made from a high amylose starch (preferably, a starch having an amylose content of 15% by mass or more as described above) as a starch (preferably, the starch-based raw material described above). Is preferred.
本発明の組成物の、澱粉系食品の添加量は、澱粉の老化を抑制できる有効量であれば特に限定されないが原料中の高アミロース澱粉と本発明の組成物中の(A)成分の含量の合計に対する(B)成分の含量の比が、通常は0.1質量%以上、好ましくは、1質量%以上である。上限は特に限定されないが、50質量%以下である。 The amount of starch-based food added to the composition of the present invention is not particularly limited as long as it is an effective amount capable of suppressing starch aging, but the content of the high amylose starch in the raw material and the component (A) in the composition of the present invention The ratio of the content of the component (B) with respect to the total is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more. Although an upper limit is not specifically limited, It is 50 mass% or less.
また、本発明の組成物の食品への添加方法は、特に限定されず、澱粉含有原料に直接添加してもよく、製造工程において、澱粉含有原料や他の原料と共に任意のタイミングで添加してもよい。 Further, the method of adding the composition of the present invention to the food is not particularly limited, and may be added directly to the starch-containing raw material. In the production process, it is added at any timing together with the starch-containing raw material and other raw materials. Also good.
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although an example is given and the present invention is explained still in detail, the present invention is not limited to these.
[カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの製造]
パルプを混ぜることができる撹拌機に、パルプ(NBKP(針葉樹晒クラフトパルプ)、日本製紙製)を乾燥質量で200g、水酸化ナトリウムを乾燥質量で111g(発底原料の無水グルコース残基当たり2.25倍モル)加え、パルプ固形分が20%(w/v)になるように水を加えた。その後、30℃で30分攪拌した後にモノクロロ酢酸ナトリウムを216g(有効成分換算、パルプのグルコース残基当たり1.5倍モル)添加した。30分撹拌した後に、70℃まで昇温し1時間撹拌した。その後、反応物を取り出して中和、洗浄して、グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度0.25のカルボキシルメチル化したパルプを得た。これを水で固形分1%とし、高圧ホモジナイザーにより20℃、150MPaの圧力で5回処理することにより解繊し、1%濃度のカルボキシメチル化セルロースナノファイバーの水分散液を得た。平均繊維径は15nm、アスペクト比は50であった。
[Production of carboxymethylated cellulose nanofibers]
In a stirrer capable of mixing pulp, 200 g of dry pulp (NBKP (coniferous bleached kraft pulp), manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) and 111 g of sodium hydroxide by dry mass (2. 25 mol) and water was added so that the pulp solid content was 20% (w / v). Thereafter, after stirring at 30 ° C. for 30 minutes, 216 g of sodium monochloroacetate (in terms of active ingredient, 1.5 times mol per glucose residue of pulp) was added. After stirring for 30 minutes, the temperature was raised to 70 ° C. and stirred for 1 hour. Thereafter, the reaction product was taken out, neutralized and washed to obtain a carboxymethylated pulp having a carboxymethyl substitution degree of 0.25 per glucose unit. This was made into 1% solid content with water, and fibrillated by treating with a high-pressure homogenizer five times at 20 ° C. and a pressure of 150 MPa to obtain an aqueous dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers having a concentration of 1%. The average fiber diameter was 15 nm and the aspect ratio was 50.
<実施例1>
タイ米の結晶性米粉(アミロース含量25%、タイ産を気流粉砕したもの)3g(澱粉含量:2.8g)及びカルボキシメチル化セルロースナノファイバー0.18g(固形分換算、1%水分散液18gとして添加)を撹拌してサンプルを得た。サンプルの粘度特性を検討するため、RVA(ラピッド・ビスコ・アナライザー)測定を行った。測定機器は、PhysicaMCR301、Anton paar社製を用いた。測定条件は、以下のとおりとした:
温度:昇温速度10.75℃/minで50℃から93℃まで昇温し、7分間保持した後、降温速度10.75℃/minで93℃から50℃まで降温し3分間保持;
回転速度:160rpm;及び
治具:ST24/−2V−2V。
<Example 1>
Thai rice crystalline rice flour (amylose content 25%, Thai-produced air-flow crushed) 3g (starch content: 2.8g) and carboxymethylated cellulose nanofiber 0.18g (converted to solid content, 1g aqueous dispersion 18g Was added) and a sample was obtained. In order to examine the viscosity characteristics of the sample, RVA (Rapid Visco Analyzer) measurement was performed. The measuring instrument used was Physica MCR301, manufactured by Anton paar. The measurement conditions were as follows:
Temperature: The temperature was raised from 50 ° C. to 93 ° C. at a rate of temperature rise of 10.75 ° C./min, held for 7 minutes, then dropped from 93 ° C. to 50 ° C. at a rate of temperature drop of 10.75 ° C./min and held for 3 minutes;
Rotational speed: 160 rpm; and jig: ST24 / -2V-2V.
<比較例1>
カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの水分散液の代わりに水18gを添加したほかは、実施例1と同様に行った。
<Comparative Example 1>
The same procedure as in Example 1 was performed except that 18 g of water was added instead of the aqueous dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers.
<実施例2>
タイ米の結晶性米粉の代わりに、モミロマン(アミロース含量25.30%、平成27年度産を気流粉砕したもの)を用いたほかは、実施例1と同様に行った。
<Example 2>
The same procedure as in Example 1 was performed except that momiroman (amylose content: 25.30%, produced by airflow pulverization from 2015) was used in place of the crystalline rice flour of Thai rice.
<比較例2>
カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの水分散液の代わりに水18gを添加したほかは、実施例2と同様に行った。
<Comparative example 2>
The same procedure as in Example 2 was performed except that 18 g of water was added instead of the aqueous dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers.
<比較例3>
タイ米の結晶性米粉の代わりに、ゆきむすび(アミロース含量8.1%、平成26年宮城県産を気流粉砕したもの)を用いたほかは、実施例1と同様に行った。
<Comparative Example 3>
The same procedure as in Example 1 was performed except that snow rice was used instead of the crystalline rice flour of Thai rice (amylose content 8.1%, produced by airflow pulverization from 2014 in Miyagi Prefecture).
<比較例4>
カルボキシメチル化セルロースナノファイバーの水分散液の代わりに水18gを添加したほかは、比較例3と同様に行った。
<Comparative example 4>
The same procedure as in Comparative Example 3 was performed except that 18 g of water was added instead of the aqueous dispersion of carboxymethylated cellulose nanofibers.
実施例1及び比較例1の結果、実施例2及び比較例2の結果、並びに、比較例3及び4の結果を、それぞれ図1、2及び3に示した。また、各実施例及び比較例の粘度及び粘度比を、表1に示した。 The results of Example 1 and Comparative Example 1, the results of Example 2 and Comparative Example 2, and the results of Comparative Examples 3 and 4 are shown in FIGS. In addition, Table 1 shows the viscosities and viscosity ratios of the examples and comparative examples.
図1より、実施例1のサンプルは、比較例1のサンプルと比較して、冷却に伴う粘度上昇が抑えられていることが示された。図2より、実施例2のサンプルも、比較例2のサンプルと比較して、冷却に伴う粘度上昇が抑えられていることが示された。一方、図3から明らかなとおり、比較例3及び4では、冷却による粘度上昇がほとんど観察されなかった。米の老化は、アミロースが凝集し結晶構造を再構築する現象であることから、以上の結果は、セルロースナノファイバーが、高アミロース含量の澱粉の老化を抑制できることを示している。 From FIG. 1, it was shown that the increase in the viscosity due to cooling was suppressed in the sample of Example 1 as compared with the sample of Comparative Example 1. From FIG. 2, it was shown that the increase in the viscosity accompanying cooling was also suppressed in the sample of Example 2 as compared with the sample of Comparative Example 2. On the other hand, as apparent from FIG. 3, in Comparative Examples 3 and 4, almost no increase in viscosity due to cooling was observed. Since aging of rice is a phenomenon in which amylose aggregates and restructures the crystal structure, the above results indicate that cellulose nanofibers can suppress aging of starch having a high amylose content.
Claims (8)
(B)成分:セルロースナノファイバー
を含む組成物。 (A) component: starch-based raw material containing at least starch having an amylose content of 15% by mass or more, and (B) component: a composition containing cellulose nanofibers.
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