JP3988348B2 - 水溶性多糖類の製造法並びに水溶性多糖類水溶液の清澄化方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水溶性多糖類の製造法並びに水溶性多糖類水溶液の清澄化方法に関し、詳しくは抽出後の水溶性多糖類水溶液を長期保存或いは冷却保存しても濁ったり沈殿物を生じたりすることのない視覚的に透明で清澄な、しかも長期保存時の褐変や吸湿性の低下した豆類由来の水溶性多糖類を効率良く簡単に製造する方法並びに清澄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らは、蛋白成分を多く含む大豆やエンドウ等の豆類から水溶性多糖類を抽出する場合、豆類に含まれる蛋白成分の等電点付近のpHで抽出を行うと、該豆類に多く存在する蛋白成分が溶出し難く、爾後の精製工程が容易になるという知見を得、先に特願平2-30677 号（特開平3-236759号公報）として出願した。
【０００３】
また、このような方法で得られた水溶性多糖類の清澄性を向上させる目的で、浮遊する蛋白成分を加水分解し、可溶化する方法を特願平5-329214号（特開平7-188301号公報）として、また製造工程においては濃縮により、浮遊物の生成を促し除去する方法を特願平10-43756号（特開平11-240902 号公報）として、既に出願している。このような方法によって調製した水溶性多糖類の水溶液は飛躍的に清澄性が向上したが、これら水溶性多糖類を水溶液化し、長期保存或いは冷却保存すると水不溶性の浮遊物或いは沈殿物を生じるという問題点が残っていた。
【０００４】
この浮遊物或いは沈殿物は、長期保存または冷却保存後に生じるためその除去が工業的に困難であった。特に、水溶性多糖類を調製後に冷却したとき、または水溶性多糖類を加温して水溶液化した後に冷却保存したとき、生じるコロイド状の浮遊物は除去が困難であり、このようなコロイド状の浮遊物は水溶性多糖類製造時に冷却状態で使用されるＵＦ装置をはじめ、ろ過機やカラム等の詰まりの原因となるため問題であった。
【０００５】
このような問題を解決するために、上掲した先願の蛋白成分を加水分解する方法の他に、高い遠心力の遠心分離機を用い浮遊物を沈降除去したり、ポアサイズの小さなフィルター或いはケイソウ土等の濾過助剤を用いて浮遊物や沈殿物を除去する方法が知られている。しかし、高遠心力を用いる場合、その装置が高額なために生産上問題となる。また種々の濾過を用いた場合、その浮遊物が粘稠な為に目詰まりが起き易く余り多くの処理を行えないと言う問題があった。その為、蛋白分解酵素で低分子化した褐変や乾燥後の吸湿の原因であるペプチド成分を、効率良く除去する事が困難で、このような褐変を防止できず、問題であった。
【０００６】
以上のように、豆類から抽出して得られる水溶性多糖類が保存後に生じる水不溶性の浮遊物或いは沈殿物は、その多くが不溶性の蛋白成分、不溶性の塩類、微細化された原料の一部などと考えられ、特に糖質成分は分離の難しいヘミセルロースやセルロースと考えられていた。そのためこれら多糖類成分をヘミセルラーゼやセルラーゼ等の酵素等により加水分解すると有用成分である水溶性多糖類成分をも加水分解し、目的とする水溶性多糖類が得られないと考えられてきた。
【０００７】
また、エンドウやアズキの様に澱粉成分の多い豆類の場合は、抽出された水溶性多糖類画分に澱粉成分が溶出する可能性も充分に考えられたが、最も有用な水溶性多糖類抽出原料である大豆の場合は、登熟大豆中の澱粉成分含量は極めて低いと、一般的に考えられていた為、抽出された水溶性多糖類中の澱粉成分に関しては殆ど視野に無く明らかにされていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、長期保存或いは冷却保存時においても水溶液の濁度が低く、浮遊物或いは沈殿物が生成しづらく、また更には、長期保存時の褐変や吸湿を低減させた水溶性多糖類を豆類から簡便な方法で効率よく製造することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、如上の点に鑑み鋭意研究した結果、水溶性多糖類を豆類から抽出して精製する場合、または精製後の水溶性多糖類水溶液を保存した場合に生じる浮遊物には、蛋白成分以外に比較的澱粉成分が多いという事実を知った。すなわち、これら豆類より抽出された水溶性多糖類水溶液は、原料が大豆であっても、澱粉成分の存在を示す沃素液に対し紫変反応を示すことを知り、これら水溶液を長期保存或いは冷却保存したとき生成する浮遊物或いは沈殿物が、老化により不溶化した澱粉成分であると考えた。そこで、このような水溶性多糖類水溶液を澱粉分解酵素等にて処理して澱粉成分を加水分解したところ、製造後冷却したときの水溶性多糖類水溶液の清澄度が上がるだけでなく、長期保存時の沈殿物の生成や冷却保存時の浮遊物の生成を防止することができるという知見を得た。また更に、このように澱粉分解酵素等の処理を施した後の水溶性多糖類は限外ろ過（ＵＦ）や精密ろ過（ＭＦ）、半透膜や逆浸透ろ過（ＲＯ）等ポアサイズの小さいろ過膜の目詰まりをも起こり難いという知見を得、このような効率の良い低分子除去装置を水溶性多糖類の製造に併用すると、保存中の褐変や吸湿を低減した水溶性多糖類を容易に製造できるという知見を得た。本発明はかかる知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
すなわち本発明は、豆類に由来する水溶性多糖類抽出液に澱粉分解酵素を作用させ、不溶物を除去する事を特徴とする水溶性多糖類の製造法、及び、豆類に由来する水溶性多糖類抽出液に澱粉分解酵素を作用させ、不溶物を除去する事を特徴とする水溶性多糖類水溶液の清澄化方法、である。
【００１１】
本発明において豆類とは、アオイマメ、アズキ、インゲンマメ、エンドウ、グリーンピース、ササゲ、ソラマメ、大豆、ナタマメ、ナンキンマメ、ハウチワマメヒヨコマメ、フジマメ、ヤエナリ、ヤハズエンドウ、レンズマメ等の各種豆類およびその他カシューナッツ等の各種ナッツ類が例示できる。また、原料が大豆であれば、豆腐や、豆乳、分離大豆蛋白を製造するときに副生するオカラを利用することができる。
【００１２】
これらの原料を酸性乃至アルカリ性の条件下、好ましくは pH ２〜７、より好ましくは pH ４〜７の酸性条件下、特に好ましくは各々に含まれる蛋白成分の等電点付近のpHで、好ましくは60℃以上130 ℃以下、より好ましくは80℃以上130 ℃以下にて加熱分解し、水溶性画分を分画した後、そのまま乾燥するか、例えば活性炭処理或いは樹脂処理或いはエタノール沈殿処理して疎水性物質或いは低分子物質を除去し乾燥することによって、水溶性多糖類を得ることができる。また、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ等により分解抽出しても良い。
【００１３】
本発明において、澱粉分解酵素処理は以上の工程中の何れかで実施してもよく、水溶性多糖類を分取した後に、または乾燥した後に改めて水溶液の状態で澱粉分解酵素処理してもよい。
【００１４】
澱粉分解酵素処理を行う条件は特に限定されず、使用する澱粉分解酵素の最適条件下で反応させれば良い。通常は、澱粉成分の糊化状態が維持される高温域で実施する方が低温域で実施するよりも好ましい。従って、耐熱澱粉分解酵素が室温域でのみ活性を示す澱粉分解酵素に比較して効果が高い。また、これらの処理は、水溶性多糖類の抽出前である原料段階で作用させても効果を得ることができる。
【００１５】
澱粉分解酵素としては、β澱粉分解酵素、α澱粉分解酵素等が例示でき、これらは市販されていて容易に入手することができるので、これらの澱粉分解酵素を適宜使用すれば良い。この場合、先に出願した明細書（特願平5-329214号公報、特開平7-188301号公報）に記載されるような、蛋白分解酵素を併用すると効果が高い。なお、これらの澱粉分解酵素を単独使用あるいは蛋白分解酵素と併用しても、浮遊物は100 ％可溶化せず、一部不溶物が残る場合がある。しかし、このような一部残る不溶物は、澱粉分解酵素処理をしない場合に比較して、沈降性や濾過性が良く、高い遠心力を用いなくても、普通の遠心で容易に分離でき、ろ過機の目詰まりも起こり難く良好である。
【００１６】
これらの浮遊物を取り除くだけで充分に透明性は得られるが、澱粉分解酵素や蛋白分解酵素により低分子化した澱粉加水分解物や蛋白加水分解物を除去すると、水溶液や乾燥品の長期保存中の褐変を防止できる上に、乾燥品の吸湿性が低下し、その利用範囲が向上するので好ましい。
【００１７】
低分子の除去方法としては、限外ろ過（ＵＦ）や精密ろ過（ＭＦ）、半透膜や逆浸透膜（ＲＯ）等ポアサイズの小さいろ過膜の利用、エタノール、イソプロパノール、アセトン等の極性有機溶媒を用いた沈殿法、アルコール醗酵に代表されるような、微生物を用いた醗酵法等が利用できる。
【００１８】
ろ過を用いる場合は、上述した限外ろ過（ＵＦ）や精密ろ過（ＭＦ）、半透膜や逆浸透膜（ＲＯ）等ポアサイズの小さいろ過膜を用い、澱粉分解酵素により生じた低分子化した澱粉質に応じた分画分子量のものを用いると良い。ただし、目的のヘミセルロース画分の分子量や分子サイズを越える物は、ヘミセルロースの収量が低下し、精製に適していない。通常分画分子量サイズとしては、1,000 〜5,000,000 、好ましくは5,000 〜1,000,000 が適している。極性溶媒を用いた沈殿法では、それぞれの溶媒により、その濃度は変化するが、エタノールを例にとると、水溶液として30〜100 ％、好ましくは40〜90％が良い。あまり、アルコール濃度が低い場合は、ヘミセルロース画分の収量が低下し、高濃度になればなるほど、精製度が低下する。
【００１９】
以下、実施例及び比較例を例示して本発明をより具体的に説明するが、これは例示であって本発明の精神がこれらの例示によって制限されるものではない。尚、例中、部及び％は何れも重量基準を意味する。
【００２０】
実施例１〜実施例６
分離大豆蛋白製造工程において得られた生オカラに２倍量の水を加え、長期保存時に沈殿の出易い抽出条件、すなわち、塩酸にて pH を5.0 に調整し、120 ℃で２時間加熱抽出した。このものを50℃まで冷却後、遠心分離（10000G×30分) して上清と沈殿部に分離した。こうして得た多糖類抽出液を一度凍結乾燥した。この水溶性多糖類10％水溶液に澱粉分解酵素Ａ（耐熱α澱粉分解酵素Ａ3306、シグマ社製）、澱粉分解酵素Ｂ（dextrozyme plus L 、Novo社製）及び澱粉分解酵素Ｃ（アマノＡＤ１、天野製薬（株) 製）を水溶性多糖類量（乾物換算）に対して１％添加し、それぞれの最適条件で澱粉を加水分解した。すなわち、澱粉分解酵素Ａは90℃120 分、澱粉分解酵素Ｂ及び澱粉分解酵素Ｃは50℃120 分反応させた。反応後は、どの溶液についても、沸騰水中で10分間加熱し室温まで冷却した（実施例１、実施例２、実施例３）。室温に冷却後、一部は5000G で10分間遠心分離を行い上澄み液を分取した（実施例４、実施例５、実施例６）。次いで、それぞれの溶液を３％に希釈後、各溶液の濁度を OD 610nm にて測定した。また、これらの溶液に関しては、沃素液（KI 2%,Ｉ₂ 0.2％水溶液）を滴下し、澱粉の呈色反応を確認した。更に、これらの溶液は室温または５℃で12時間静置し、沈殿の生成状態を観察した。
【００２１】
比較例１〜比較例４
比較例として、酵素を用いなかったものと、先に出願した明細書に開示の蛋白分解酵素を用いた。すなわち、上記10％水溶性多糖類抽出液に蛋白分解酵素製剤（アクチナーゼＡＳ：科研製薬（株）製）を固形分に対して１％添加し、50℃120 分反応させた。その後、pH 7に調整して沸騰水中で10分加熱する事により酵素を失活させると同時に加熱処理を行い、室温まで冷却した（比較例１、比較例２）。一部をこの処理の後に、実施例と同様に一部を5000G で10分間遠心分離を行い、上澄み液を分取した（比較例３、比較例４）。そして、それぞれの溶液について、実施例と同様に、３％に希釈後の濁度（OD610nm ）を測定し、沃素液に対する呈色反応及び沈殿の生成状態を観察した。
【００２２】
結果を表１〜表４に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

【００２５】
実施例７〜実施例８
実施例１〜６と同様に分離大豆蛋白製造工程において得られた生オカラを原料に、凍結乾燥した水溶性多糖類を調製した。この水溶性多糖類10％水溶液に蛋白分解酵素としてアクチナーゼＡＳ（科研製薬（株））を、澱粉分解酵素として（dextrozyme plus L 、Novo社製）をそれぞれ多糖類溶液の固形分当たり1.0 ％となるよう添加し、50℃120 分反応させた。反応後は何れの溶液についても、沸騰水中で10分間加熱し室温まで冷却した（実施例７）。室温に冷却後、一部は5000G で10分間遠心分離を行い上澄み液を分取した（実施例８）。そして、それぞれの溶液を３％に希釈後、各希釈溶液の濁度を OD 610nm にて測定した。また、これらの溶液は室温または５℃で12時間静置し、沈殿の生成状態を観察した。
【００２６】
【表３】

【００２７】
【表４】

【００２８】
これらの結果から、蛋白分解酵素と澱粉分解酵素を併用する事により、澱粉分解酵素或いは蛋白分解酵素単独使用に比較して、水溶性多糖類の清澄性が向上した。
【００２９】
実施例９及び実施例１０
上記実施例５及び実施例７の水溶性多糖類溶液を用い、２％水溶液となるように希釈した後に、５℃にてUFろ過テストを行った。テストはUF膜として、分画分子量50万（ダイセル化学（株）：モセルアップ FB02FUS5081）を用い、透過液量と同量のイオン交換水を補充する定濃度処理を行った。通液速度は、通液圧力1.5 気圧で運転を行った。そして、UF膜の目詰まりにより、透過液の透過速度が、透過初期に対して、２／３なるまでの時間を測定し、この時間を膜寿命として、無処理の水溶性多糖類溶液を用いた場合と比較した。また、これらのＵＦ処理の方法を用い、透過液量が元の液の２倍量となった時点（３倍濃縮）をＵＦ処理の終点とし、実施例についてのみ、処理液（精製液）を用い、70℃での保存テスト及び噴霧乾燥を行い、水溶性多糖類の保存時の特徴を処理前と比較した。
【００３０】
比較例５及び比較例６
比較例３及び比較例４で得られた水溶性多糖類溶液を２％に希釈後実施例９及び実施例１０と同様に膜寿命を測定した。
【００３１】
【表５】

【００３２】
【表６】

【００３３】
以上の結果より、澱粉分解酵素処理を行う事により、従来の方法に比較して、ＵＦ膜の寿命が延長される事が伺える。また、ＵＦ処理により低分子を除去し精製した水溶性多糖類は精製前に比較して、褐変が少なく、更に乾燥したものは吸湿性が低かった。
【００３４】
【発明の効果】
以上の如く、豆類より酸性下で抽出した水溶性多糖類水溶液を澱粉分解酵素処理し、沈澱物或いは浮遊物の原因となる澱粉質を加水分解し、低分子化することにより、従来の技術では困難であった水溶性多糖類水溶液の長期保存や低温保存時に生じる濁度上昇や沈殿の生成を抑制させることができるようになり、商品の視覚イメージが向上しただけでなく限外ろ過（ＵＦ）や精密ろ過（ＭＦ）、半透膜や逆浸透膜（ＲＯ）等のポアサイズの小さいろ過膜を使用した精製が容易になった。その結果、水溶性多糖類の水溶液或いは乾燥品を長期保存した際の、褐変や吸湿を抑制できるようになった。

Claims (1)

1. 大豆に由来する水溶性多糖類抽出液に澱粉分解酵素を作用させ、不溶物を除去することを特徴とする、水溶性多糖類液の清澄化方法。