JP2792601B2

JP2792601B2 - 水溶性食物繊維の製造法

Info

Publication number: JP2792601B2
Application number: JP1121877A
Authority: JP
Inventors: 政保竹内; 正義菅原; 信之中村; 幹男山本
Original assignee: Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
Current assignee: Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH02303459A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、穀類の外皮、麦芽根、木材などの植物繊維
質原料から、ヘミセルロースを主成分とする水溶性食物
繊維を製造する方法に関する。

「従来の技術」近年、健康食品として食物繊維が注目されている。こ
の食物繊維とは、セルロース、ヘミセルロース、リグニ
ン、ペクチン等を主成分とするもので、従来のいわゆる
粗繊維（Crude Fiber）とは区別され、穀物などに含ま
れている植物細胞壁及び細胞内容物に含まれる植物性の
難消化性成分だとされている。このような食物繊維源と
しては、広く穀類や豆類の外皮（一般に“ふすま”ある
いは“ぬか”と呼ばれる）が注目されており、これらが
血清コレステロールの増減、肥満、糖尿病の予防、虫垂
炎、大腸癌、食品中の毒性物質の排除保進等に相関関係
があることが認められつつある。しかし、穀類や豆類の
外皮は、そのままでは水に溶けず、微粉化しても口中で
食感を損なうなどの欠点があった。

このような理由から、穀類や豆類の外皮からヘミセル
ロースを抽出して水溶性の食物繊維を得ようとする試み
がなされている。ヘミセルロースは、穀類や豆類の外皮
などをアルカリ処理することによって抽出することがで
きる。また、こうして抽出されたヘミセルロースは、血
清コレステロールの上昇抑制作用を発揮することが見出
されている（特公昭59−1689号参照）。

「発明が解決しようとする課題」しかしながら、アルカリ抽出して得られるヘミセルロ
ースは、水に溶解させたときに少量でもかなりの高粘度
となるため、例えばドリンク剤などにおいて飲食時の食
感を損ないやすく、また、濾過をはじめとした製造工程
においても障害となるという欠点があった。

また、穀類や豆類の外皮を酸処理あるいは爆砕処理し
たり、更に酵素処理を施したりして水溶性の食物繊維を
得る試みもなされているが、これらの方法では、ヘミセ
ルロースが単糖又はオリゴ糖にまで分解されてしまうた
め、食物繊維とはいえないものになってしまうという問
題があった。

したがって、本発明の目的は、穀類の外皮などの植物
繊維質原料から、水に溶かしたときに低粘度であるヘミ
セルロースを主成分とし、単糖やオリゴ糖の混在が少な
い水溶性食物繊維の製造法を提供することにある。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するため、本発明の水溶性食物繊維の
製造法は、植物繊維質原料をアルカリ抽出し、抽出物を
キシラナーゼで処理して、ヘミセルロースの部分分解物
を得ることを特徴とする。

以下、本発明について好ましい態様を挙げて更に詳細
に説明する。

本発明において、植物繊維質原料としては、穀類の外
皮、麦芽根、木材などのキシランを含む農林産廃棄物が
好ましく使用されるが、これらから澱粉質、蛋白質、脂
質、無機質等を除去して調製したもの、すなわちセルロ
ース、ヘミセルロースを主成分とし、若干のリグニンを
含むものがより好ましく使用される。ここで、穀類の外
皮としては、例えばとうもろこしの外皮、米ぬか、小麦
ふすま、大麦ふすまなどが好ましく使用される。

穀類の外皮、麦芽根、木材などの原料から澱粉質、蛋
白質、脂質、無機質等を除去する方法としては、酵素処
理、化学的処理、物理的処理などを採用することがで
き、また、これらを組み合わせて処理してもよい。

酵素処理としては、例えばα−アミラーゼ、グルコア
ミラーゼ等の澱粉分解酵素、リパーゼ等の脂質分解酵
素、セルラーゼ等の繊維素分解酵素を、pH3〜９、温度3
0〜100℃の条件下で作用させて処理する方法などが挙げ
られる。また、化学的処理としては、原料に鉱酸、有機
酸などの水溶液を添加し、pH2〜５の条件下に加熱する
方法や、食品用界面活性剤を添加し、pH3〜８の条件下
に熱処理する方法などが挙げられる。更に、物理的処理
としては、例えば原料をホモジナイザー、ハンマーミル
等の粉砕機で粉砕した後、篩別する方法などが挙げられ
る。

植物繊維質原料をアルカリ抽出する方法は、公知の方
法で行なうことができる。例えば上記の植物繊維質原料
を、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムなどのアルカ
リ水溶液に懸濁させ、所定の温度及び時間で処理すれば
よい。好ましい一例としては、植物繊維質原料100重量
部に、水酸化カルシウム0.8重量部、水1000重量部を加
え、125℃にて15分間処理することにより、ヘミセルロ
ースを抽出することができる。

こうしてアルカリ処理した抽出液は、好ましくは50〜
60℃に冷却し、必要に応じて硫酸、塩酸等でpHを調整し
た後、キシラナーゼを添加して反応させる。キシラナー
ゼの添加量は、抽出物の固形分1gあたりに対して0.001
〜10単位程度が好ましく、反応時間は、３〜96時間程度
が好ましい。なお、キシラナーゼの力価の測定は以下の
如くおこなった。すなわち、トウモロコシよりアルカリ
で抽出したヘミセルロースを基質としてPH7、60℃の反
応条件下で１分間に１マイクロモルのキシロースに相当
する還元糖を生成する酵素量を１単位とする。

本発明で用いるキシラナーゼは、糖化型のものより液
化型のもののほうが好ましく、カビ起源のものでも、バ
クテリヤ起源のものでも使用できるが、バクテリヤ起源
のキシラナーゼの方が純度が高いのでより好ましい。

また、キシラナーゼは、作用至適pHが、酸性のものか
らアルカリ性のものまであり、必要に応じてpHを調整す
ることによりいずれも使用可能であるが、抽出物のpHが
アルカリ性であることから、アルカリ側に至適pHを有す
るアルカリキシラナーゼがより好ましい。このようなア
ルカリキシラナーゼとしては、例えば特公昭50−13357
に記載されたキシラナーゼが挙げられる。

このアルカリキシラナーゼは、通常のキシラナーゼが
pH4〜５の酸性側に至適pHがあるのに対して、中性〜ア
ルカリ性まで作用pH範囲が広いので、アルカリ抽出後に
pH調整を必要としないか、わずかな酸の使用ですむ。ま
た、耐熱性も強いので使いやすい。

なお、本発明においては、上記のような通常のキシラ
ナーゼ、アルカリキシラナーゼの他に、キシラナーゼを
含有する市販のセルラーゼを単独又は上記キシラナーゼ
と併用して用いることもできる。例えばゼネンコ社製の
セルラーゼなどにおいては、キシラナーゼとしての活性
も認められるため、本発明のキシラナーゼとして使用す
ることが可能である。

こうしてアルカリ抽出液にキシラナーゼを反応させて
得られた反応液は、例えば加熱して酵素を失活させた
後、遠心分離等により固液分離し、必要に応じて清澄濾
過し、更に、脱色、脱塩処理し、濃縮、乾燥して、ヘミ
セルロースを主成分とする水溶性食物繊維を得ることが
できる。

また、植物繊維質原料をアルカリ処理して得られた抽
出物を固液分離し、清澄濾過した後、pH調整してキシラ
ナーゼで処理し、酵素失活、脱色、脱塩処理し、濃縮、
乾燥することもできる。

前述の、アルカリ処理後、すぐキシラナーゼで処理す
る方法は、反応液の粘度が低くなるので、固液分離以下
の作業が容易になり、高粘度の抽出液が効率良く回収さ
れるという利点があり、また、後述の、固液分離後、キ
シラナーゼで処理する方法は、pH調整が容易であり、酵
素量も少なくてよいという利点がある。

こうして得られたヘミセルロースを主成分とする水溶
性食物繊維は純度が高く、少量で優れた生理活性効果が
期待できる。また、水溶性で、水に溶解させたとき、低
粘度であるので、ドリンク剤などに添加しても食感を損
なうことがない。

「作用」本発明は。植物繊維質原料からアルカリ抽出してヘミ
セルロースを、キシラナーゼで処理して低分子化するの
で、適度なブロック単位に切断されたヘミセルロースを
主成分とする水溶性食物繊維を得ることができる。しか
も、このヘミセルロースは、単糖やオリゴ糖のレベルま
で低分子化されてはいないので、食物繊維としての生理
活性機能を維持し、しかも水に溶解させたとき低粘度に
することができる。また、上記のように低粘度化させる
ことにより、濾過をはじめとした製造工程も容易とな
る。

「実施例」実施例１トウモロコシ外皮100重量部に、水1000重量部、水酸
化カルシウム１重量部を加え、85℃で３時間加熱した
後、60℃まで冷却し、硫酸を添加してpHを７に調整し、
次いで、アルカリキシラナーゼを反応液の固形分1g当り
0.01単位添加し、48時間反応させた。なお、アルカリキ
シラナーゼは、特公昭50−13357号に記載されたものを
同様に調製して用いた。次に、90℃で30分間加熱して酵
素を失活かせた後、固液分離し、清澄濾過、脱色、脱塩
を行なって精製し、スプレードライヤーで乾燥して粉末
を得た。この粉末を、AOACプロスキー法で測定したとこ
ろ、食物繊維は85％であった。

実施例２トウモロコシ外皮100重量部に、水1000重量部、水酸
化カルシウム0.8重量部を加え、125℃で15分間加熱した
後、冷却し、温水500重量部を加え、遠心分離により固
液分離して濾液を得た。次いで、濾液のpHを5.5に調整
し、濾液に対して0.1％のセルラーゼ（ゼネンコ社製）
を添加し、50℃で24時間反応させて反応液を得た。この
反応液の酵素を失活させ、実施例１と同様に精製し、乾
燥して食物繊維の粉末を得た。

次に、実施例１、２における酵素処理による粘度の低
下を試験した。

（１）スラリーの粘度の測定実施例１において、原料をアルカリ抽出した後、アル
カリキシラナーゼで処理する前の反応液と、処理後の反
応液の粘度の測定を、次のように行なった。

10mlのメスピペットの先端を切り、試料を吸引したの
ち、室温で5mlが移動に要する時間を測定した。結果を
表１に記す。

このように、アルカリキシラナーゼで処理することに
より、粘度が低下することがわかる。

（２）濾過性の測定実施例２と同様に操作し、原料をアルカリ抽出した
後、濾過した液に、アルカリキシラナーゼ、セルラーゼ
（ゼネンコ社製）、α−アミラーゼ、中性プロテアーゼ
の各種酵素を添加し、各々至適pH下に、50℃で１夜、反
応させた。また、比較例として、酵素無添加のものも調
製した。各々の反応液を10ml採取し、0.45μｍのミリポ
アフィルターで（4.9cm²）、２分間濾過して、濾液の量
を測定した。その結果を表２に示す。

このように、抽出液をアルカリキシラナーゼ、セルラ
ーゼで処理することにより、濾過性が大幅に改善される
ことがわかる。

（３）生成物の粘度実施例２において調製された食物繊維と、酵素処理を
行なわない他は実施例２と同様にして調製された食物繊
維とを、それぞれ濃度５％になるように水に溶解させ、
各水溶液の50℃における粘度を、Ｂ型粘度計（60rpm.）
を用いて測定した。その結果を表３に示す。

このように、生成物の粘度は、酵素処理することによ
って大幅に低下することがわかる。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、食物繊維質原
料をアルカリ抽出後、キシラナーゼで処理することによ
り、ヘミセルロースを適度に低分子化することができ
る。このため、水に溶解した状態で低粘度のものとな
り、濾過をはじめとする製造工程が容易となり、また、
飲料などに添加したときに粘度上昇を抑制して食感を損
なうことを防止できる。更に、単糖やオリゴ糖にまで分
解されることなく、適度に低分子化されたヘミセルロー
スを主成分とするので、少量で優れた生理活性効果を期
待できる。したがって、本発明で得られた水溶性食物繊
維は、パン、ケーキ類、ビスケット、クッキー類などの
他、ソース、スープ類、ドリンク剤など、各種飲食品の
添加剤として幅広く利用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A23L 1/308

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】植物繊維質原料をアルカリ抽出し、抽出物
をキシラナーゼで処理して、ヘミセルロースの部分分解
物を得ることを特徴とする水溶性食物繊維の製造法。
【請求項２】植物繊維質原料として、とうもろこしの外
皮、米糠、小麦ふすま、大麦ふすま、麦芽根、木材から
選ばれた少なくとも一種を用いる請求項１記載の水溶性
食物繊維の製造法。
【請求項３】植物繊維質原料として、とうもろこしの外
皮、米糠、小麦ふすま、大麦ふすま、麦芽根、木材から
選ばれた少なくとも一種から、澱粉質、蛋白質、脂質、
無機質等を除去したものを用いる請求項１記載の水溶性
食物繊維の製造法。
【請求項４】キシラナーゼとして、バクテリア起源のア
ルカリキシラナーゼを用いる請求項１〜３のいずれか１
つに記載の水溶性食物繊維の製造法。
【請求項５】アルカリ抽出物をキシラナーゼで処理した
後、脱色処理し、脱塩処理し、更に濃縮して乾燥する請
求項１〜４のいずれか１つに記載の水溶性食物繊維の製
造法。