JP2819340B2 - Method for separating amylose and amylopectin - Google Patents

Method for separating amylose and amylopectin

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、通常の澱粉からアミロース成分とアミロペ
クチン成分とを工業的に分離(濃縮)、精製する方法に
関する。また、本発明は通常の澱粉からアミロース又は
アミロペクチンを濃縮す方法に関するものである。
The present invention relates to a method for industrially separating (concentrating) and purifying an amylose component and an amylopectin component from ordinary starch. The present invention also relates to a method for concentrating amylose or amylopectin from ordinary starch.

〔従来の技術及びその解決すべき課題〕[Conventional technology and problems to be solved]

食品、医薬品、接着剤等の分野においてアミロースや
アミロペクチンの利用が行われている。
Amylose and amylopectin are used in the fields of foods, pharmaceuticals, adhesives and the like.

例えば、アミロースは耐水糊や澱粉フィルム、食品用
素材として食肉加工、水産練り製品、冷凍食品のてんぷ
らやフライの衣、野菜ジュース、製菓、製パン、製麺等
に使用されている、また、アミロペクチンは米菓や即席
食品、冷菓の安定剤等に広く使用されている。
For example, amylose is used in water-resistant paste and starch film, meat processing as a food material, fish paste products, tempura and fried clothing for frozen food, vegetable juice, confectionery, bread making, noodle making, etc. Widely used as stabilizers for rice crackers, ready-to-eat foods and frozen desserts.

従来より、いずれも育種等によっ改良されたハイアミ
ロース澱粉やもち種澱粉、例えば、もち米やワキシーコ
ーン等の特殊な澱粉を使っている。
Hitherto, high amylose starch and glutinous starch improved by breeding and the like, for example, special starches such as glutinous rice and waxy corn have been used.

一般の澱粉からアミロース及びアミロペクチンを分離
する方法としては、温水抽出法、複合体形成分離法は、
塩類分別法及び酵素法が用いられている。
As a method of separating amylose and amylopectin from general starch, warm water extraction method, complex formation separation method,
Salt fractionation and enzymatic methods have been used.

温水抽出法は澱粉の糊化温度より若干高い温水を用い
て撹拌抽出するものであり、複合体形成分離法はアミロ
ースと複合体を形成しやすい試薬、例えば1−ブタノー
ルやチモール等を用いてアミロース成分を沈澱させ、ア
ミロペクチンと分離する方法である。どちらも澱粉濃度
が2〜3%と低濃度でしか処理が行えず、また分離した
後のアミロース及びアミロペクチンの精製に非常に手間
がかかる為、いずれも工業的には適していない。
The hot water extraction method involves stirring and extraction using warm water slightly higher than the gelatinization temperature of the starch, and the complex formation separation method uses a reagent that easily forms a complex with amylose, such as 1-butanol or thymol. In this method, the components are precipitated and separated from amylopectin. In both cases, the treatment can be carried out only at a low starch concentration of 2 to 3%, and the purification of amylose and amylopectin after separation is extremely troublesome, so that both are not industrially suitable.

塩類分別は塩類、例えば硫酸マグネシウム塩化カルシ
ウム等を添加した澱粉濃度10% 前後の澱粉スラリーを加圧下160℃で糊化させ、析出温
度の違いを利用してアミロースとアミロペクチンを分離
する方法である。この方法は既に工業化されているが、
大量の塩類が必要となり、160℃以上では着色の問題が
生じるなど問題となっている。
Salt fractionation is a method in which a starch slurry containing a salt, for example, magnesium sulfate, calcium chloride or the like, having a starch concentration of about 10% is gelatinized at 160 ° C. under pressure, and the difference in precipitation temperature is used to separate amylose and amylopectin. This method is already industrialized,
A large amount of salts is required, and at 160 ° C. or higher, there are problems such as coloring problems.

酵素法はイソアミラーゼによってアミロペクチンのα
−1,6結合を選択的に切断し、すべて直鎖分子、即ちア
ミロースにする方法であり、高温処理を必要とせず、収
率は95%以上であるが、高濃度での処理ができず、ま
た、酵素を用いる為、厳密な温度管理を必要とし、処理
時間も他の方法に比べて長く、酵素反応に1〜2日かか
るなど問題となっていた。
The enzymatic method uses amylopectin α by isoamylase.
This method selectively cleaves 1,6 bonds to make all linear molecules, that is, amylose, and does not require high-temperature treatment. The yield is 95% or more, but high-concentration treatment cannot be performed. In addition, since an enzyme is used, strict temperature control is required, the treatment time is longer than in other methods, and it takes 1-2 days for the enzyme reaction.

一方、高圧押し出し機を用いてハイアミロース澱粉を
製造する方法は、特公昭51−22059号や、特開昭63−610
01号公報等数多く開示されている。また、特公昭54−16
576号公報では澱粉を糊化した後、凍結処理をすること
によりハイアミロース系の食品用素材に適する多孔質の
澱粉が得られると記載されている。また、特公昭54−23
970号公報にはオートクレーブによる高温処理食品の製
造法が記載されている。
On the other hand, a method for producing high amylose starch using a high-pressure extruder is disclosed in JP-B-51-22059 and JP-A-63-610.
Many publications, such as the 01 publication, are disclosed. In addition, Japanese Patent Publication No. 54-16
Japanese Patent No. 576 discloses that starch is gelatinized and then freeze-treated to obtain a porous starch suitable for a high amylose food material. In addition, Japanese Patent Publication No. 54-23
No. 970 describes a method for producing a high-temperature treated food by an autoclave.

何れの方法も特殊で高価なハイアミロース澱粉を原料
にしているため、かなりのコストがかかる。
All of these methods use a special and expensive high-amylose starch as a raw material, so that considerable costs are required.

シー・メストレ(C.Mestres)らのJ.Cereal Science
7(1988)123−134の論文において、高圧押し出し機を
用いたクッキングではアミロースとアミロペクチンが分
子レベルで絡みあい、アミロースの再結晶が進み難くな
り、糊化温度が低下すると報告されている。
J. Cereal Science by C. Mestres et al.
7 (1988) 123-134, it is reported that in cooking using a high-pressure extruder, amylose and amylopectin are entangled at the molecular level, making it difficult for amylose to recrystallize and lowering the gelatinization temperature.

しかしながら、高圧押し出し機による糊化は、本発明
と装置及びクッキング条件が似通っているが、前述の報
告により押し出し機によって糊化した澱粉糊液の沈澱物
はアミロースとアミロペクチンの共結晶物質であること
が確かめられた。このことより、押し出し機によってア
ミロース成分を濃縮することはできない。
However, gelatinization by a high-pressure extruder is similar to the apparatus and cooking conditions of the present invention, but the precipitate of starch paste liquid gelatinized by the extruder according to the report described above is a co-crystal substance of amylose and amylopectin. Was confirmed. For this reason, the amylose component cannot be concentrated by the extruder.

従って、本発明の目的は、特殊で高価なハイアミロー
ス澱粉を原料とせず、通常の澱粉からアミロースとアミ
ロペクチンとを分離及び/又は濃縮し、更には精製まで
工業的に効率良く行う方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for industrially and efficiently separating and / or concentrating amylose and amylopectin from ordinary starch without using special and expensive high-amylose starch as a raw material. It is in.

発明者等は上記目的を達成するため鋭意研究した結
果、スタティックミキサーを用いることにより、通常の
澱粉を160℃以上及び飽和蒸気圧以上でかつpH4〜9の条
件下で処理すると十分な糊化と適当な低分子化が達成で
き、アミロース成分を選択的に再結晶させて分離できる
ことを見い出し、本発明に到達したものである。
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, by using a static mixer, if normal starch is treated at a temperature of 160 ° C. or more and a saturated vapor pressure or more and a pH of 4 to 9, sufficient gelatinization will be obtained. The present inventors have found that an appropriate low molecular weight can be achieved and that the amylose component can be selectively recrystallized and separated, and the present invention has been achieved.

以下、本発明について詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明が適用できる澱粉としては、各種の天然澱粉、
加工澱粉等、特に最終用途での制限がない限り、広い範
囲の澱粉を使用することができる。
The starch to which the present invention can be applied includes various natural starches,
A wide range of starches can be used, such as processed starches, unless otherwise limited by end use.

天然澱粉としては、とうもろこし、米、小麦、馬鈴
薯、さつまいも、タピオカ等各種の澱粉が使用可能であ
る。
As the natural starch, various starches such as corn, rice, wheat, potato, sweet potato, tapioca and the like can be used.

加工澱粉としては、各種の酸処理澱粉、酸化澱粉、エ
ステル化澱粉、カチオン澱粉等が使用可能であるが、最
終用途、例えば食品や医薬品等の使用形態で成分上使用
できないものがあることは当然考えられる。
As the processed starch, various acid-treated starches, oxidized starches, esterified starches, cationic starches and the like can be used, but naturally there are those which cannot be used as components in the final use, for example, in the use form of foods and pharmaceuticals. Conceivable.

本発明は160℃以上、好ましくは160〜210℃で行われ
る。160℃未満では分子鎖の切断が十分ではなく、糊液
がゲル化するため、アミロース成分を主とする沈澱物が
得られない。また、210℃より高いと過剰な分解が生
じ、沈澱物の量が減少する。
The present invention is carried out at 160 ° C. or higher, preferably 160-210 ° C. If the temperature is lower than 160 ° C., the molecular chain is not sufficiently cleaved, and the size liquid gels, so that a precipitate mainly composed of amylose components cannot be obtained. On the other hand, if the temperature is higher than 210 ° C., excessive decomposition occurs, and the amount of the precipitate decreases.

圧力は、飽和蒸気圧以上の圧力が採用される。本発明
においては、後述するスタチックミキサー内に気相部分
が発生しないようにするために飽和蒸気圧以上の条件が
必要である。
The pressure is equal to or higher than the saturated vapor pressure. In the present invention, in order to prevent a gaseous phase portion from being generated in a static mixer, which will be described later, conditions that are higher than the saturated vapor pressure are required.

澱粉濃度としては、澱粉が水に分散できかつ液送可能
な濃度であればよいが、処理効率から濃度は高い方が望
ましい。例えば、30%〜60%である。
The starch concentration may be any concentration at which the starch can be dispersed in water and can be transported, but a higher concentration is desirable in view of processing efficiency. For example, 30% to 60%.

澱粉スラリーは弱酸性から弱アルカリ性であることが
必要であり、本発明ではpH4〜9で実施される。精製過
程で酸によって洗浄している未糊化澱粉は上記の澱粉固
形濃度ではだいたいpH4より酸性が弱い。pH4より酸性が
強くなると、澱粉分子の過剰な分解が起こり、沈澱物が
得られなくなる。また、pH9より酸性が弱いと、糊液の
粘度が高くなり、沈澱物の分離が困難になってくる。
The starch slurry needs to be weakly acidic to weakly alkaline, and the present invention is carried out at pH 4-9. The ungelatinized starch washed with acid during the purification process is less acidic than pH 4 at the above-mentioned starch solid concentration. When the acidity becomes stronger than pH 4, the starch molecules are excessively decomposed, and no precipitate can be obtained. On the other hand, if the acidity is weaker than pH 9, the viscosity of the size liquid becomes high, and it becomes difficult to separate the precipitate.

一般に、処理時間は5〜150分である。処理時間が短
いと、嵩高い沈澱物となり、アミロース含量は若干低く
なる。処理時間が長くなると、細かい沈澱物となりやす
く、アミロース含量も増加するが、沈澱物自体の量が減
少する。
Generally, the processing time is between 5 and 150 minutes. Shorter treatment times result in a bulky precipitate and a slightly lower amylose content. Longer treatment times tend to result in finer precipitates and increase the amylose content, but decrease the amount of precipitates themselves.

本発明はスタチックミキサーを使用して行われる。こ
のスタチックミキサーは、この装置内に撹拌用のエリメ
ントが固定されている。そのため、この装置内では、ス
ラリー中の澱粉が沈澱せず、かつ均一に加熱されるのに
十分な程度のゆるやかな撹拌が行なわれるので、強く撹
拌する押し出し機と異なり、アミロースとアミロペクチ
ンとが十分混合されていない。従って、アミロースが選
択的に結晶化し、沈澱しやすくなっている。この点、押
し出し機では混合が十分なため、アミロースとアミロペ
クチンとが共晶してしまい、分離が困難となる。スタチ
ックミキサーは所定の圧力、少なくとも19kg/cm2以上の
耐圧があり、また160℃以上で均一に加熱できるもので
あればよい。
The present invention is performed using a static mixer. In this static mixer, an aliment for stirring is fixed in the apparatus. Therefore, in this apparatus, the starch in the slurry does not settle, and gentle stirring sufficient to uniformly heat the mixture is performed. Not mixed. Therefore, amylose is selectively crystallized and easily precipitated. In this respect, the extruder is sufficiently mixed, so that amylose and amylopectin are co-crystallized, making separation difficult. The static mixer may be any as long as it has a predetermined pressure, a pressure resistance of at least 19 kg / cm 2 or more, and can be uniformly heated at 160 ° C. or more.

このようにして得られた澱粉糊液は急冷又は放冷さ
れ、低分子化したアミロースを結晶化させ、これを主成
分としたアミロース含量の高い沈澱物を精製させる。冷
却後0〜4℃で保存すると、効率よく沈澱物が得られる
が、一日放置以後は糊液全体の沈澱物の含有量はほとん
ど変化しない。
The starch paste liquid thus obtained is quenched or allowed to cool to crystallize low-molecular-weight amylose, and to purify a precipitate having a high amylose content containing the same as a main component. When stored at 0 to 4 ° C. after cooling, a precipitate can be obtained efficiently, but after standing for one day, the content of the precipitate in the entire size liquid hardly changes.

この沈澱物を偏光顕微鏡によって観察すると、粒子の
中心で交差した明瞭な偏光十字が確認できる。この偏光
十字は未糊化澱粉に見られるような同心円状の模様では
なく、糊化前のものとは異なっており、結晶物であるこ
とが分る。
Observation of this precipitate with a polarizing microscope reveals a clear cross at the center of the particle. This polarized cross is not a concentric pattern as seen in the non-gelatinized starch, but is different from that before gelatinization, and it can be seen that it is a crystal.

次いで、沈澱物を溶液部分から分離する。冷えば、澱
粉糊液を水で希釈し、粘度を低下させるとともに、沈澱
物を沈澱、分離する。他に、遠心沈降や、セントリーク
リーナーなど、このような分離に従来から使用されるも
のが使用可能である。その後、必要に応じて乾燥した
後、粉砕してもよい。
The precipitate is then separated from the solution part. When cooled, the starch paste solution is diluted with water to lower the viscosity and precipitate and separate the precipitate. In addition, those conventionally used for such separation, such as centrifugal sedimentation and sentry cleaner, can be used. Then, after drying as needed, you may grind.

必要に応じて、澱粉糊液には老化防止剤や増粘剤等の
添加剤を添加してもよい。熱変性がないものならば、本
発明の処理前に澱粉スラリーに添加して使用することも
できる。
If necessary, additives such as an antioxidant and a thickener may be added to the starch paste liquid. If there is no heat denaturation, it can be used by adding it to the starch slurry before the treatment of the present invention.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により、本発明について更に詳しく説明
する。但し、下記の実施例は本発明の範囲を何ら制限す
るものではない。なお、固形分濃度はすべて重量パーセ
ント(%)で表示した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples do not limit the scope of the present invention at all. In addition, all solid content concentrations were represented by weight percent (%).

実施例1 固形分25%になるように生とうもろこし澱粉(コーン
スターチ)を水に分散させた澱粉スラリーを、160℃に
加熱したスタティックミキサー(直径12.7mm、長さ3760
mmであり、内部に撹拌翼を固定した反応管内)に吐出圧
10kgf/cm2、送り量62.5ml/分のポンプで通過させ、40分
間処理して、濃度25%、B型粘度10万cp以上(30℃)の
澱粉糊液を得た。この澱粉糊液を24時間放冷・放置後、
固形分20%まで水に希釈し、水不溶分を沈澱、分離し
た。結果を表1に示す。
Example 1 A starch slurry prepared by dispersing raw corn starch (corn starch) in water so as to have a solid content of 25% was heated to 160 ° C. using a static mixer (diameter 12.7 mm, length 3760).
mm and discharge pressure in the reaction tube with stirring blades fixed inside.
The mixture was passed through a pump of 10 kgf / cm 2 at a feed rate of 62.5 ml / min and treated for 40 minutes to obtain a starch paste liquid having a concentration of 25% and a B-type viscosity of 100,000 cp or more (30 ° C.). After leaving this starch paste liquid to cool and stand for 24 hours,
The solution was diluted with water to a solid content of 20%, and water-insoluble components were precipitated and separated. Table 1 shows the results.

実施例2〜7及び比較例1〜3 とうもろこし澱粉又はタピオカ澱粉を用い、表1に示
した条件で実施例1と同様にしてスタティックミキサー
で処理を行った。その結果を表1に示す。
Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 Corn starch or tapioca starch was treated with a static mixer in the same manner as in Example 1 under the conditions shown in Table 1. Table 1 shows the results.

表1より、本発明の処理により、通常の澱粉から、ア
ミロースが高度に濃縮されて得られることが分る。
From Table 1, it can be seen that the treatment of the present invention provides highly concentrated amylose from ordinary starch.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】澱粉を水と共に160℃以上及び飽和蒸気圧
以上でかつpH4〜9の条件下、スタチックミキサーによ
り糊化し、次いで冷却し、生成した不溶物を分離するこ
とからなるアミロース成分とアミロペクチンとの分離方
法。
1. An amylose component comprising gelatinizing starch with water at a temperature of 160 ° C. or more and a saturated vapor pressure or more and at a pH of 4 to 9 using a static mixer, followed by cooling to separate the formed insoluble matter. A method for separating amylopectin.
【請求項2】澱粉を水と共に160℃以上及び飽和水蒸気
圧以上でかつpH4〜9の条件下、スタチックミキサーに
より糊化し、次いで冷却し、生成した不溶物を分離する
ことからなるアミロースの濃縮方法。
2. Concentration of amylose by gelatinizing starch with water at a temperature of 160 ° C. or higher and a saturated steam pressure or higher and a pH of 4 to 9 using a static mixer, followed by cooling and separation of formed insolubles. Method.
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