JP2021097665A - 食物繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】糖類が低減してマイルドな甘味を持ち、高付加価値の副産物を提供する食物繊維の製造方法及びその方法によって製造された食物繊維を提供する。【解決手段】 本発明は、焙焼デキストリンを液化させるステップと、前記液化された焙焼デキストリンに、α−アミラーゼ、β−アミラーゼ及びマルトジェニックアミラーゼを含む酵素を添加して糖化させるステップと、を備える、食物繊維の製造方法を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、食物繊維の製造方法に係り、より詳細には、糖類が低減してマイルドな甘味を持ち、高付加価値の副産物を提供する食物繊維の製造方法及びその方法によって製造された食物繊維に関する。

健康への関心が高まるにつれて、機能性を有する食品素材に大きな関心が集まっている。このような食品に関する消費者の傾向により、最近、機能性を有する食品素材を用いたさまざまな食品が多く市販されている。

その食品素材の一つとして食物繊維が挙げられるが、食物繊維（ｄｉｅｔａｒｙ ｆｉｂｅｒ）とは、身体の消化酵素で分解されない難消化性高分子繊維成分をいうが、主に植物細胞の細胞壁または植物種子の皮部位に分布している。

食物繊維は、体内に吸収されないので、栄養学的には価値がないものとして認識されていた。しかし、最近機能性食品への関心が高まることにより、食物繊維は、炭水化物、タンパク質、脂肪、ビタミン、ミネラルおよび水分の６大栄養素とは異なる生理機能が認められて「第７の栄養素」と呼ばれている。

一方、デキストリンは、一般的に澱粉を微量の酸と一緒に１５０〜１８０℃に加熱して分解させた焙焼デキストリン（ｐｙｒｏｄｅｘｔｒｉｎ）をいうが、前記焙焼デキストリンを用いて難消化性マルトデキストリンを製造する従来技術としては、液化、糖化されたデキストリンに活性炭を投入し、微小粒子を除去することにより濾過時間を短縮させて難消化性マルトデキストリンを製造する方法（特許文献１）が開示されている。

また、焙焼デキストリンにα−アミラーゼを作用させた後、グルコシドトランスフェラーゼおよび／またはβ−アミラーゼを作用させて食物繊維含有デキストリンを製造する方法（特許文献２）などが開示されている。

しかしながら、上述した従来技術は、味を良くし、舌に対する感触を良くする目的で水素を添加する工程を含んでいるが、このような水素添加工程は、追加的触媒を使用しなければならず、高温及び高圧装備を活用しなければならないため、工程の追加による生産単価上昇の要因として作用するという問題点があった。

韓国公開特許第１０−２０１７−０１３０７２１号公報 韓国登録特許第１０−０１３５０７５号公報

本発明者らは、かかる従来技術の問題点を解決するための研究を行った結果、追加的酵素の使用によって最適糖化条件を確認することにより、水素添加工程なしにもマイルドな甘味を持つ食物繊維を製造することができることを見出し、本発明を完成した。
そこで、本発明の目的は、分離及び精製の前に特定の酵素を同時に用いて糖の組成を変化させることにより、高収率で食物繊維を製造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上述したような方法で製造された食物繊維を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、焙焼デキストリンを液化させるステップと、前記液化された焙焼デキストリンに、α−アミラーゼ、β−アミラーゼ及びマルトジェニックアミラーゼを含む酵素を添加して糖化させるステップとを備える、食物繊維の製造方法を提供する。
また、本発明は、上述したような方法で製造された食物繊維を提供する。

本発明に係る食物繊維の製造方法によれば、原料注入液の糖組成を調節することにより、クロマト分離が容易であって高収率で食物繊維を製造することができるのみならず、糖類が低減して食後の血糖値上昇の抑制に役立ち、付加価値の高い副産物の活用によって製造コストを節減することができるという利点がある。

従来技術の問題点と本発明の技術的特徴を対比したものである。 実験例２による注入液（比較例１）のクロマト分離後の糖組成分析結果を示すグラフである。 実験例２による注入液（比較例２）のクロマト分離後の糖組成分析結果を示すグラフである。 実験例２による注入液（比較例３）のクロマト分離後の糖組成分析結果を示すグラフである。 実験例２による注入液（比較例４）のクロマト分離後の糖組成分析結果を示すグラフである。 実験例２による注入液（実施例１）のクロマト分離後の糖組成分析結果を示すグラフである。 実験例２による注入液（実施例２）のクロマト分離後の糖組成分析結果を示すグラフである。

本発明の一実施形態は、（ａ）焙焼デキストリンを液化させるステップと、（ｂ）前記液化された焙焼デキストリンに、α−アミラーゼ（α−ａｍｙｌａｓｅ）、β−アミラーゼ（β−ａｍｙｌａｓｅ）及びマルトジェニックアミラーゼ（ｍａｌｔｏｇｅｎｉｃ ａｍｙｌａｓｅ）を含む酵素を添加して糖化させるステップとを含む、食物繊維の製造方法に関する。

食物繊維は、多糖類と多糖類誘導体の高分子物質であって、保水性、溶解性、粘質性、陽イオン交換性、吸着性などの特性がある。すなわち、食物繊維は、一定量の水を吸収して保水する能力や、保水による体積増加および膨潤性などの特徴がある。食物繊維が保水できる水分量は、食物繊維の種類と構造によって異なる。セルロース、リグニンなどは保水性が低く、ペクチン、グアーガムなどは保水性が高い。

水溶性食物繊維は、水に溶けたら水と結合して粘度の高いゾル（ｓｏｌ）となり、食品成分の拡散速度を抑制する機能を持っている。粘度は構造変化に応じて変わる。食物繊維は、構成成分にカルボキシル基と乳酸基を持っており、陽イオンを吸着し、胆汁酸、コレステロール、毒性物質などを吸着する能力もある。

食物繊維の生理的機能性には、便秘、痔、大腸がん、虫垂炎などの予防に効果的であり、高血圧、動脈硬化、心臓病などの循環器系疾患を予防することができる。血糖値の上昇が抑制されて糖尿病の予防にも良く、肥満防止効果もある。

食物繊維に属する物質の分類方法は、学者によって様々である。すなわち、化学構造に基づいた分類方法や、動植物の組織などで摂取される食物繊維とそれぞれ分離された形態で摂取されるものの分類方法、水に対する親和性によって水溶性食物繊維と不溶性食物繊維に分ける方法などがある。水溶性及び不溶性の食物繊維に分類すると、水溶性食物繊維にはポリデキストロース、ペクチン、グアーガム、カラギーナン、アルギン酸などがあり、不溶性食物繊維にはセルロース、ヘミセルロース、リグニン、キチンなどがある。

本発明の前記食物繊維の製造方法において、前記（ａ）ステップの前記焙焼デキストリンとしては、公知の焙焼デキストリンを使用することでよいが、例えば、コーンスターチに塩酸、硫酸、硝酸などの酸を少量添加した状態で熱風によって予備乾燥させるステップを経て、１３０℃乃至１８０℃程度に加熱して製造した焙焼デキストリンを使用することができるが、これに限定されるものではない。

本発明による前記食物繊維の製造方法の前記（ａ）ステップで、前記液化は、前記焙焼デキストリンをｐＨ５．０〜６．０に調整した後、１００〜１１０℃、好ましくは１０５℃で５〜１５分、好ましくは１０分間行うことができる。

本発明の前記食物繊維の製造方法において、前記（ｂ）ステップの前記糖化は、前記酵素を添加してｐＨ５．０〜６．０および５５〜６５℃、好ましくは６０℃の条件で４８〜７２時間、好ましくは５０〜６０時間行うことができる。

本発明による前記食物繊維の製造方法の前記（ｂ）ステップで、前記α−アミラーゼ、β−アミラーゼ及びマルトジェニックアミラーゼを含む酵素を同時に添加することが好ましいが、これは、前記酵素を同時に処理する場合に最も高い総食物繊維含有量を得ることができるからである。

本発明の前記食物繊維の製造方法において、前記酵素は、プルラナーゼ（ｐｕｌｌｕｌａｎａｓｅ）をさらに含むことができる。この場合にも、最も高い総食物繊維含有量を得るためには、α−アミラーゼ、β−アミラーゼ、マルトジェニックアミラーゼ及びプルラナーゼを含む酵素を同時に添加することが好ましい。

本発明の前記食物繊維の製造方法は、前記液化された焙焼デキストリンの総量に対して、前記α−アミラーゼ０．０１〜０．１％（ｗ／ｗ）、好ましくは０．０１〜０．０３％（ｗ／ｗ）、前記β−アミラーゼ０．０１〜０．１％（ｗ／ｗ）、好ましくは０．０１〜０．０３％（ｗ／ｗ）、及びマルトジェニックアミラーゼ０．０１〜０．５％（ｗ／ｗ）、好ましくは０．１〜０．２％（ｗ／ｗ）を添加することができる。

本発明の前記食物繊維の製造方法は、前記液化された焙焼デキストリンの総量に対して、前記プルラナーゼ０．０１〜０．１％（ｗ／ｗ）、好ましくは０．０１〜０．０３％（ｗ／ｗ）を添加することができる。

本発明の前記食物繊維の製造方法は、（ｃ）前記（ｂ）ステップで得た糖液を濾過するステップと、（ｄ）前記濾過させた濾液を活性炭処理によって脱色するステップと、（ｅ）前記脱色された濾液をイオン交換樹脂に通過させて精製するステップと、（ｆ）前記精製後に濃縮させた後、強酸性の陽イオン交換樹脂を充填したカラムクロマトグラフィーを施して食物繊維糖液を得るステップとをさらに含むことができる。

前記（ｃ）ステップの濾過は、糖化させて得た糖液を固・液分離して不純物を除去するためのものであって、前記濾過は、重力濾過、圧力濾過、真空濾過、遠心濾過など、当業分野における公知の方法によって行うことでよいので、これについての詳細な説明は省略する。

前記（ｄ）ステップの脱色は、濾過させた濾液を粉末活性炭処理して脱色することができるが、前記活性炭は、サイズ１〜８００μｍ、好ましくは１〜１００μｍの微細活性炭を使用することが好ましいが、これに限定されるものではない。

前記（ｅ）ステップは、前記脱色処理した濾液中のイオン成分などの不純物を除去するために、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、及び陽イオンと陰イオン交換樹脂とが混合された樹脂で充填された常温のカラムに、例えば、時間当たりイオン交換樹脂２倍体積の速度で通液させて精製することができるが、これに限定されるものではない。

前記（ｆ）ステップは、前記（ｅ）ステップからの精製された糖化液を濃縮させた後、強酸性の陽イオン交換樹脂を充填したカラムクロマトグラフィーを施して高純度の水溶性食物繊維糖液を得ることができる。

上述したような工程を経て得た食物繊維糖液中の、水溶性食物繊維の含有量は、６９％（ｗ／ｗ）以上、好ましくは６９〜７５％（ｗ／ｗ）であり得る。

本発明の他の実施形態は、上記の方法によって製造された食物繊維に関する。
本発明の前記食物繊維は、糖類が低減して食後の血糖値上昇の抑制に役立つことができるという利点がある。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。しかし、これらの実施例は、本発明を具体的に説明するためのものに過ぎず、本発明の権利範囲を限定するものではない。

＜実施例及び比較例＞水溶性食物繊維の製造
以下の実施例及び比較例で使用した酵素は、α−アミラーゼ（Ｔｅｒｍａｍｙｌ ｃｌａｓｓｉｃ、Ｆｕｎｇａｍｙｌ ８００Ｌ、Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）、アミログルコシダーゼ（Ｇａｌ−Ｎｅｗ、Ｄｕｐｏｎｔ社製）、β−アミラーゼ（Ｓｅｃｕｒａ、Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）、プルラナーゼ（Ｏｐｔｉｍａｘ Ｌ１０００、Ｄｕｐｏｎｔ社製）、マルトジェニックアミラーゼ（Ｍａｌｔｏｇｅｎａｓｅ Ｌ、Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）である。
また、以下の実施例及び比較例で特別な記載がない限り、「％」は「％（ｗ／ｗ）」である。

＜比較例１＞
焙焼デキストリン３５％スラリーをｐＨ５．０〜６．０に調整した後、１０５℃で１０分間処理して液化を施した。ここで、下記表１に示すように、Ｔｅｒｍａｍｙｌ ｃｌａｓｓｉｃ（Ｎｏｖｏ社製）０．０９％、Ｇａｌ−Ｎｅｗ（Ｄｕｐｏｎｔ社製）０．３４％を同時に添加して６０℃、ｐＨ５．２〜５．６の条件で５０時間以上糖化を施した（第１ステップ）。

得られた糖化液を濾過し、粉末活性炭処理による脱色及びイオン交換樹脂による精製を行った後、５０Ｂｘに濃縮して強酸性の陽イオン交換樹脂（Ｄｉａｉｏｎ社製、ＵＢＫ−５３０、Ｎａ＋型）を２つのガラスカラム（２．５×１００ｃｍ）に充填して温度を６０℃に維持し、直列に接続した後、Ｓ．Ｖ．０．１の速度で通液させ、分画して水溶性食物繊維糖液を得た（第２ステップ）。

＜比較例２＞
酵素としてＦｕｎｇａｍｙｌ ８００Ｌ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．０２２％及びＳｅｃｕｒａ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．０２５％を使用した以外は前記比較例１と同様にして、水溶性食物繊維糖液を得た。

＜比較例３＞
酵素としてマルトゲナーゼＬ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．１４％を使用した以外は前記比較例１と同様にして、水溶性食物繊維糖液を得た。

＜比較例４＞
酵素としてマルトゲナーゼＬ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．１４％及びＳｅｃｕｒａ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．０２５％を使用した以外は前記比較例１と同様にして、水溶性食物繊維糖液を得た。

＜実施例１＞
酵素としてマルトゲナーゼＬ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．１４％、Ｓｅｃｕｒａ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．０２５％及びＦｕｎｇａｍｙｌ ８００Ｌ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．０２２％を使用した以外は前記比較例１と同様にして、水溶性食物繊維糖液を得た。

＜実施例２＞
酵素としてマルトゲナーゼＬ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．１４％、Ｓｅｃｕｒａ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．０２５％、Ｆｕｎｇａｍｙｌ ８００Ｌ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社製）０．０２２％及びＯｐｔｉｍａｘ Ｌ１０００（Ｄｕｐｏｎｔ社製）０．０２％を使用した以外は前記比較例１と同様にして、水溶性食物繊維糖液を得た。

＜実験例＞
以下の実験例において、ＤＰ１はグルコース、ＤＰ２はマルトース、ＤＰ３はマルトトリオース、ＤＰ４はマルトテトラオースをそれぞれ意味する。

＜実験例１＞糖化条件別糖組成の分析
前記比較例１〜４及び実施例１〜２において、酵素を添加して糖化させた前記第１ステップによって得られた糖化液中の糖組成を分析した結果を下記表１に示す。
この時、前記糖組成の分析は、下記表２の条件で行った。

＜実験例２＞クロマト分離後の糖組成の分析
前記比較例１〜４及び実施例１〜２において、酵素を添加して糖化させた糖化液をクロマトグラフィーして精製した（第２ステップ）後の水溶性食物繊維糖液の糖組成を分析した結果を、下記表３及び図２乃至図７に示す。
このとき、ＤＰ１乃至ＤＰ４の分析方法は、前記実験例１と同様にして行った。総食物繊維（ＴＤＦ）含有量の分析方法は、韓国の食品公典水溶性食物繊維分析法（ナ法）によって行った。

・分析方法
−ＴＤＦ含有量：韓国の食品公典水溶性食物繊維分析法（ナ法）

前記表３に示すように、従来技術では、糖組成中のグルコース含有量が高くて分離収率は高くなるが、最終製品のグルコース含有量も同時に高くなることが分かる（比較例１参照）。
これは、食後の血糖値上昇の抑制に役立つ健康機能性を有する健康機能性製品には適さず、甘味が高すぎれば食品に使用することが難しいという問題点がある。
しかし、実施例１及び実施例２でのように、マルトースの含有量が多い糖組成を持つ注入液をクロマト分離すると、最終製品におけるグルコース含有量を１％未満に減らすことができるため、糖類の含有量が１／２に低減してマイルドな甘味を持ち、マルトジェニックアミラーゼ、α−アミラーゼ及びβ−アミラーゼを同時に処理したとき、最も高い分離収率を得ることができることを確認することができるので、食後の血糖値上昇の抑制に役立つことができることが分かる。

＜実験例３＞クロマトグラフィー分離後の副産物の糖組成の分析
前記比較例１〜４及び実施例１〜２において、酵素を添加して糖化させた糖化液をクロマトグラフィーして精製した（第２ステップ）後に生成された副産物の糖組成を分析した結果を下記表４に示す。
このとき、ＤＰ１乃至ＤＰ４の分析方法は、前記実験例１と同様にして行った。

前記表４に示すように、実施例１及び実施例２のクロマト分離後に生成された副産物は、一般に販売されてきた低価の液糖（比較例１）から、高付加価値製品である水飴としての販売が可能となる。

上述したように、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、本発明の技術分野における通常の知識を有する通常の技術者であれば、下記の請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱することなく、本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができるだろう。

Claims (10)

1. （ａ）焙焼デキストリンを液化させるステップと、
   （ｂ）前記液化された焙焼デキストリンに、α−アミラーゼ、β−アミラーゼ及びマルトジェニックアミラーゼを含む酵素を添加して糖化させるステップと、
   を備える、食物繊維の製造方法。
2. 前記酵素を同時に添加することを特徴とする、請求項１に記載の食物繊維の製造方法。
3. 前記酵素はプルラナーゼをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の食物繊維の製造方法。
4. 前記液化された焙焼デキストリンに対して、前記α−アミラーゼ０．０１〜０．１％（ｗ／ｗ）、前記β−アミラーゼ０．０１〜０．１％（ｗ／ｗ）、及び前記マルトジェニックアミラーゼ０．０１〜０．５％（ｗ／ｗ）を添加することを特徴とする、請求項１に記載の食物繊維の製造方法。
5. 前記液化された焙焼デキストリンに対して、前記プルラナーゼ０．０１〜０．１％（ｗ／ｗ）を添加することを特徴とする、請求項３に記載の食物繊維の製造方法。
6. 前記液化は、前記焙焼デキストリンをｐＨ５．０〜６．０に調整した後、１００〜１１０℃で５〜１５分間行うことを特徴とする、請求項１に記載の食物繊維の製造方法。
7. 前記糖化は、前記酵素を添加してｐＨ５．０〜６．０および５５〜６５℃の条件で４８〜７２時間行うことを特徴とする、請求項１に記載の食物繊維の製造方法。
8. （ｃ）前記（ｂ）ステップで得られた糖液を濾過するステップと、
   （ｄ）前記濾過させた濾液を活性炭処理によって脱色するステップと、
   （ｅ）前記脱色された濾液をイオン交換樹脂に通過させて精製するステップと、
   （ｆ）前記精製後に濃縮させた後、強酸性の陽イオン交換樹脂を充填したカラムクロマトグラフィーを施して食物繊維糖液を得るステップと、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の食物繊維の製造方法。
9. 前記食物繊維糖液中の水溶性食物繊維の含有量は６９％（ｗ／ｗ）以上であることを特徴とする、請求項８に記載の食物繊維の製造方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法によって製造された食物繊維。

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