JP4725333B2 - 米糠由来の水溶性多糖類からなる食品機能剤 - Google Patents

Description

本発明は、米糠由来の水溶性多糖類に関し、詳しくは米糠からアルカリ性条件で抽出することにより得られる、乳化安定機能、麺や穀類の結着防止機能、被膜性に優れた米糠水溶性多糖類の使用法に関する。

現在日本では年間100万ｔの米糠が精米の過程で排出されている。米糠のうち約40％は搾油の原料として使用されているが、その過程で生じる脱脂米糠はこれまで有効活用されることなく産業廃棄物として焼却処分されていた。

また、米糠からアルカリ抽出した米糠多糖類の報告はあるが、これらは食物繊維強化（ダイエタリーファイバー）としての用途が主であり、食品の風味に影響なく食物繊維を添加することができる点についての研究がなされてきた。［特許文献１］ではジュースやクッキー、パンといった食品へ添加し、食物繊維を強化している。［特許文献２］では食物繊維の生理機能として大腸癌抑制物質として用いられている。しかし、食品の物性や機能を改善する機能性は見出されていない。

特公平6-11764 公報 特開平5-112455 公報

米糠を有効活用するべく、ダイエタリーファイバーとしての機能に加えて、食品の物性や機能を改良する機能性素材として利用し、更に効率よく水溶性の多糖類を抽出することを課題とした。

上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、本発明の水溶性多糖類はダイエタリーファイバーとしての機能の他に、例えば酵素による更なる加水分解処理等を行なうことなく、麺・米飯等の穀類食品の結着防止剤，乳化安定剤，食品の被膜剤として機能することが明らかとなった。更に、米糠を高温条件下、強アルカリ条件で処理することで、細胞壁構成成分である機能性多糖類を効率よく抽出できる知見を得るに到った。本発明はかかる知見に基づいて完成されたものである。

すなわち本発明は、
（１）米糠よりアルカリ性条件で抽出される水溶性多糖類からなる、食品機能剤。
（２）アルカリ性条件がpH12以上である、（１）に記載の食品機能剤。
（３）穀類食品結着防止用である、（１）に記載の食品機能剤。
（４）乳化用である、（１）に記載の食品機能剤。
（５）被膜用である、（１）に記載の食品機能剤。
（６）（３）乃至（５）に記載の機能剤から選ばれる１種以上を添加して成る食品。
（７）アルカリ性条件且つ95℃以上の処理により、米糠から水溶性画分を抽出することを特徴とする、水溶性多糖類の製造法。
である。

米糠からアルカリ性条件下で抽出された水溶性の多糖類は、穀類食品の結着を防止しホグレ性を向上させる機能を有し、更に乳化安定性や被膜性を有していた。また本発明の水溶性多糖類を用いることで、上記機能に優れた食品を得ることが出来た。更にアルカリ条件下に高温で抽出することにより、効率よく水溶性多糖類を抽出することができた。

本発明に用いる米糠とは、米を精米する際に副生する米糠全般を指し、また脱脂米糠等を含む。米糠は不飽和脂肪酸に富む油脂分を多く含み、過酸化物となり風味上問題が起きやすいので、予めヘキサン等で脂質を脱脂した脱脂米糠が原料として好ましい。

米糠からアルカリ条件下で抽出した水溶性多糖類は、いずれも穀類食品の結着防止剤，乳化安定剤，被膜剤として使用することが出来る。米糠多糖類の製造法を具体的に説明すると以下のようである。米糠をそのままあるいは粉砕したものに対しアルカリ条件下で抽出を行なうが、pH11以下では収率がやや低い傾向にあるので、pH12以上が好ましく、またpH14以上では多量のアルカリが必要となるために現実性が低く、pH13以下が更に好ましい。抽出時間は特に制限されるわけではないが、2分から2時間程度であることが好ましい。温度条件は特に問わず、室温以上であれば実施可能ではあるが、抽出多糖類の全糖量すなわち多糖類純度が高い、95℃以上が好ましく、135℃以下が更に好ましい。全糖量も水溶化率も高い105℃以上130℃以下が最も好ましい。100℃を超える加熱は、加圧容器等の加圧下で行なわれる。

抽出時にpHを調整する際のアルカリには特に制限はなくいずれのものも利用できるが、アルカリ性条件にするために水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化カルシウム，アンモニア等のアルカリを使用することが出来る。得られた抽出液のpHを任意に調整し、水溶性画分を遠心分離等により分離する。このpH調整の際に塩酸，硫酸，リン酸を等の無機酸、あるいは酢酸，クエン酸，乳酸，シュウ酸等の有機酸を用いることが出来る。こうして得られた多糖類はそのまま乾燥して利用することも出来るが、混在する夾雑物を除去するために更なる精製をする方が好ましい。

脱塩精製処理の方法として、メタノール，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、電気透析処理、イオン交換樹脂あるいは疎水性樹脂、UF膜を用いた膜分画等が例示できる。これらの一法又は二法以上を組み合わせて用いることが出来る。中でも極性有機溶媒による沈澱法が効率的で好ましく、特にエタノールの使用が好ましい。こうして精製された米糠多糖類溶液を凍結乾燥、スプレードライ等により乾燥させ、粉体の米糠多糖類が得られる。

本発明で得られた多糖類の溶液の粘度は、特に制限されるものではないが、5重量％溶液で20℃において200cP・s、好ましくは100cP・s以下の粘度を示す。米糠水溶性多糖類の構成糖は特開平11-049682に記載の方法で分析した結果、グルコースとアラビノース、キシロースを構成糖とする。得られた多糖類はいずれもゲル濾過HPLC（TSKgel-G-5000 PWXL ; TOHSO）で分析した平均分子量が100万以下、好ましくは50万以下の分子量を示す。この多糖類の平均分子量は、標準物質プルラン（昭和電工（株））を標準物質として測定した値である。

本発明の水溶性多糖類は、単独若しくは他の品質改良剤や添加剤を併用する事により、穀類食品すなわち麺あるいは米飯等の結着防止剤として利用することが出来る。他の品質改良剤や添加剤としてはレシチンやグリセロール脂肪酸エステル，ショ糖脂肪酸エステル等の乳化剤、或いは一般の動植物性油脂や脂溶性ビタミンであるトコフェロール等の油脂物質、ショ糖，マルトース，トレハロース等の糖質及び糖アルコール、デキストリン，布海苔，寒天，カラギーナン，ファーセラン，タマリンド種子多糖類，タラガム，カラヤガム，ペクチン，大豆ヘミセルロース，キサンタンガム，アルギン酸ナトリウム，アラビアガム，ヒアルロン酸，シクロデキストリン，キトサン，カルボキシメチルセルロース，アルギン酸プロピレングリコールエステル，加工澱粉など各種澱粉類等の多糖類やこれら多糖類の加水分解物、ゼラチン，ホエー等のアルブミン、カゼインナトリウム，可溶性コラーゲン，卵白，卵黄，大豆蛋白等の蛋白性物質や、カルシウム強化等の塩類、酢酸ソーダ等のpH調整剤が挙げられる。従って、本発明における穀類食品の結着防止剤は、粉末状態は勿論のこと、油脂との乳化状態または懸濁状態、或いは水，食塩水，酢酸等の有機酸溶液に添加した溶液の状態で用いることが出来る。

本発明の水溶性多糖類を結着防止剤として利用する場合の添加量は、特に限定されるものではないが、例えば麺あるいは米飯に対しては0.2重量％から10重量％、好ましくは0.5％重量から5重量%の範囲で使用するのが好ましい。本水溶性多糖類を添加する時期についても特に制限はなく、麺に添加する場合は茹でる際の水または熱水に予め添加しておいたり、茹で上がった麺に水溶液を絡ませて表面処理したり、麺に水溶液を噴霧して表面処理することが出来る。また、麺を製造する際に粉体或いは溶液添加して麺を作ることも出来る。米飯に添加する場合、予め水洗した米に添加して炊飯することが出来るが、炊飯や蒸煮後の米飯に水溶液を絡ませて表面処理するか、水溶液を噴霧して表面処理することが好ましい。更にチャーハン等の炒め処理をする場合には、炒める前、若しくは炒める工程中で粉体を添加するか水溶液を添加することができる。

本発明の対象とする穀物食品とは、麺類としては、うどん，蕎麦，素麺，冷麦，中華麺，パスタ，ビーフン等の麺類であり、即席麺を含む乾麺，生麺のどちらにも用いる事ができる。また米飯としては白飯，塩飯，赤飯，麦飯，バターライス，ピラフ，やきめし，かやくご飯，チャーハン等が挙げられる。

本発明の水溶性多糖類を乳化剤として利用する場合、いかなるpH域でも乳化物を作ることが可能であるが、pH4〜pH9で乳化物を作ることが好ましく、pH6〜pH8の中性pH域がより好ましい。添加量は特に限定されるものではないが、乳化物中への添加量が0.05重量％から25重量％、好ましくは0.1重量％から15重量％により、油分5重量％から50重量％の乳化物を作ることが出来る。本水溶性多糖類の添加時期についても特に制限されるものではないが、水相に予め溶解するか、油相に分散する事により乳化物を得ることが出来る。

本発明の水溶性多糖類は被膜剤として用いることができ、グリセリン等を可塑剤として溶液にし、乾燥させることによりフィルムを作製することが可能である。可塑剤を含まない溶液でもフィルム形成は可能であるが、フィルムの可塑性を向上させる上でもグリセリン等の可塑剤の添加が望ましい。溶液の多糖類濃度は特に制限されるものではないが、1重量％から30重量％、好ましくは5重量％から20重量％であることが望ましい。こうして得られた米糠由来のフィルムは口解けもよく、可食性フィルムとして使用可能である。可食性フィルムは単独で使用しても良いし、可食性フィルムで食品を包装してなる包装食品、例えばキャンディー，キャラメルなどにも用いることができる。本発明の可食性フィルムは、その用途が食用のみに限定されるものではなく、例えば、化粧品，農薬，種苗等の非可食性のものを被覆する用途に用いることもできる。

本水溶性多糖類からなる被膜剤は冷凍食品の乾燥、退色による品質劣化を防ぐコーティング剤としても機能する。特に冷凍食品は、解凍時の表面の乾燥やドリップの生成により食味性が低下し、また再加熱時にはオーバークッキングとなり、食品にヤケ色やヤケ臭が付着する。本水溶性多糖類水溶液を食品に表面処理することにより、冷凍食品を初めとした種々の食品の品質劣化を防止することができるのみならず、食品表面につやを出すことができる。表面処理に用いる多糖類水溶液の濃度は特に限定されるものではないが、0.5重量％から15重量％、好ましくは1重量％から10重量％であることが望ましい。

以下実施例を例示して本発明を説明するが、これらは例示であって本発明の内容がこれらの例示によって制限されるものではない。なお例中の％は特にことわらない限り重量基準を意味するものである。

市販の脱脂米糠150ｇを3ｋｇに加水して水酸化ナトリウムを用いてpH9, 11, 13に調整した。これらを110℃，90分加圧加熱して水溶性多糖類を抽出した。pHを7に調整後、得られたスラリーを遠心分離し（8000 G×30分、室温）、上清にエタノールを60%濃度となるように加えた。沈殿を遠心分離（8000 G×30分、室温）により回収し、凍結乾燥した。得られた多糖類の分析値を表１に示す。これら多糖類の組成分析法として、全糖はフェノール硫酸法、澱粉はヨウ素澱粉法、還元糖はソモジ・ネルソン法、ウロン酸はBlumenkrantz法、粗蛋白質はケルダール法を用いて定量した。尚、水溶化率とは原料の固形分に対して加熱抽出後に水溶化した固形分の割合を、エタ沈収率とは原料の固形分に対してエタノール沈澱の固形分の割合を、それぞれ重量％で示した値である。

［表１］110℃抽出時の各pHにおける組成分析値

pH11以下では水溶化率が40％以下と低く、全糖量も少なかった。また、pH９〜11の弱アリカリ域の抽出では蛋白質含量が増加することから、抽出に適したpHは12以上が好ましいと判断された。

市販の脱脂米糠150ｇを3ｋｇに加水して水酸化ナトリウムを用いてpH13に調整した。これらを60℃から135℃の温度で、90分加熱して水溶性多糖類を抽出した。pHを7に調整後、得られたスラリーを遠心分離し（8000 G×30分、室温）、上清にエタノールを60%濃度となるように加えた。沈殿を遠心分離（8000 G×30分、室温）により回収し、凍結乾燥した。得られた多糖類の分析値を表２に示す。

［表２］pH13抽出時の各温度における組成分析値

100℃以上での抽出では全糖量すなわち多糖類純度が60％を超え、効率よく水溶性の糖が抽出されていた。また、130℃付近から全糖量が減少する傾向が認められたものの、135℃では全糖量も水溶化率も高いため、許容範囲内と考えられた。以上より抽出温度は95℃以上が好ましく、135℃以下が更に好ましい。なお、実施例２の条件で調製した多糖類のうち、全糖量の最も高いpH3, 110℃抽出多糖類を米糠多糖類Aとして以降の実施例で用いた。

○麺用結着防止剤の調製
冷凍うどん（（株）加ト吉製）を熱湯で1分茹でて解凍し、流水で冷却し、ざるで水切りした後100 gずつ亀甲容器に分けた。対照区として水を、添加区として0.2％から1.0％までの米糠多糖類A水溶液を、5 g添加し、充分に混ぜてうどんに均一に多糖類水溶液を付着させた後、4℃で一昼夜保存した。比較のため、大豆ヘミセルロース（不二製油（株）製 ソヤファイブ-S-LA200）を用いた。保存後箸で麺を持ち上げてホグレ具合を観察した。また、麺の食感を官能試験により評価した。この際の「ホグレ性がある」とは箸で2本の麺を持ち上げた時、持ち上げた麺が途中で切れることなくほどけることを指す。

［表３］麺の結着防止効果

その結果、無添加区では麺全体が容器に付着し、塊になっていた。一方米糠多糖類A添加区では、0.5%以上の濃度の使用でホグレ性が認められた。

○チャーハンへの添加
生米320ｇに対して480ｇの水を加え、炊飯した。ご飯500ｇとサラダ油12.5ｇとを炒め合わせた後2.2ｇの米糠多糖類Aを添加し、目視および官能試験によりホグレ具合を評価した。その結果、米糠多糖類A添加区は無添加区と比較して良好なご飯のホグレ性が認められた。

○乳化安定性の評価
以下の配合で水相に油相を添加した後、超音波処理（5281型振動子；KAIJO DENKI）により乳化物を調製し、4℃で静置保存した。なお表４中の％は容積％である。

［表４］乳化物配合

これら乳化物の粒子径を、レーザー粒度分布計（SALD-2000；島津製作所）を用いて経時的に測定した。表５に０，１，７日後の平均乳化粒子径を示す。

［表５］各乳化物の粒子径変化

以上の結果、米糠多糖類Aを乳化剤として使用した乳化物は、油分の分離等がなく一週間保存後も安定な乳化状態を維持していた。特に酸性条件下で粒子径が小さく安定した乳化状態を維持しており、非常に強い乳化力を持っていた。

○被膜性の検討
米糠多糖類Aを用いてフィルムを作製した。ガラス板にOHP用のポリエステルシートを空気が入らないようにパラフィン溶液を流しながら貼り合わせた。OHPシートをビニールテープで貼り適当な厚さの枠を作製した。下記の配合で溶液を調製し、完全溶解させた。3,000rpm、10分間遠心脱泡し、溶液を枠内に均一な厚さで流し込んだ。60℃で1時間かけて乾燥させ、放冷後ポリエステルシートから剥離した。その結果、水溶性多糖類は可塑性に富んだフィルムを形成した。

［表６］フィルム配合

○コーティング剤としての機能評価
米糠多糖類のグレース剤としての機能を評価した。柿の葉を水洗後、表面の水分を除去した。中央の葉脈を境に葉の表面を二つの区画に分け、一方を水で、他方を米糠多糖類Aの5%水溶液でそれぞれ表面処理した。同様にアジの表面に水あるいは米糠多糖類A水溶液を表面処理した。葉，アジが空気に触れる状態で冷凍保存し、10日後の状態を観察した。その結果未処理部分では乾燥により退色が認められたのに対し、米糠多糖類Aを表面処理した部分では乾燥が防止され、光沢のある良好な状態を維持していた。

本来産業廃棄物として処理されていた米糠及び脱脂米糠から効率よく水溶性多糖類を抽出可能となったことにより、環境への負荷を軽減することが可能となる。また得られた多糖類を穀類食品の結着防止剤、乳化安定剤、被膜剤として利用することにより、天然由来の安全な食品を製造することが可能となった。

Claims (1)

1. ｐＨ１２以上且つ９５℃以上１３５℃未満の処理により、米糠から水溶性画分を抽出することを特徴とする、水溶性多糖類の製造法。