JP4782620B2 - 低変性脱脂米糠の製造方法 - Google Patents
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Description
前記のように脱脂米糠の有効利用を妨げている大きな要因としては、脱脂米糠が製造される過程において、脱脂米糠に含まれる種々の成分が熱変性を受けることが挙げられる。脱脂米糠の製造工程における熱変性を受ける工程としては、例えばクッキングなどの前処理工程、抽出工程、抽出溶剤除去などの乾燥工程が挙げられる。前記いずれかの製造工程における熱履歴、特に抽出溶剤除去を含む乾燥工程において、脱脂米糠の品温は100℃以上の高温に達する。
このようにして製造される脱脂米糠は、本来米糠に存在する各種成分が高温条件下に曝されるため、熱により変性する物質は熱変性するので、熱変性を受けた各種成分を含む。熱により変性する物質としては、脱脂米糠に含まれる酵素などのタンパク質や、より低分子のペプチド、ビタミン類などの成分が挙げられる。これらは加熱により変性または失活などの変化を受けやすく、脱脂前の米糠が有する機能が失われており、これらの成分、およびこれらの成分を含むエキスの抽出や生理作用、物理作用を期待した利用を図る際に非常な障害となっている。
低温で米糠を処理する方法としては、こめ油抽出工程を低温にて処理する試みが知られている(例えば、特許文献1参照)。しかし、該方法はこめ油を製造する観点から考案されたので、こめ油の品質改良には有効な方法ではあるが、脱脂後に行われる脱脂米糠の製造については従来通り加熱工程を経るため、脱脂後の米糠の加熱について改善されることはなかった。
このように、従来法により得られた脱脂米糠は、いずれの製法においても品温が100℃以上の高温に達しており、米糠に含まれ、熱により変性する成分は変質(熱変性)してしまっている。この熱変性によって、米糠に含まれる種々の成分の喪失、含量の低下および抽出効率の低下などが生じる。これまで脱脂米糠を利用した様々な利用方法が考案されながら、その多くは工業化が実現されていないのは、この熱変性によるところが大きい。その結果、大部分の脱脂米糠は利用価値の低い用途にのみ利用されているのが現状である。
本発明により得られる低変性脱脂米糠は、米糠中に含まれる熱により変性する成分、例えば酵素などのタンパク質やペプチド、ビタミン、多糖類などが未変性または低変性状態に保たれた状態で存在することを見出した。
特に、本発明の製造方法により製造される低変性脱脂米糠を原料として、未変性米糠タンパク質を高収率で生産することができることを見出した。
抽出方法としては一般的にタンパク質の抽出に用いる方法により容易に抽出することが可能であり、このようにして得られる未変性米糠タンパク質は抽出物そのままでも利用可能であるが、必要に応じて後述の精製手法を用いることで、更に利用価値を高めることが可能であることを見出した。本発明者らはさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。
[1] 米糠をアセトン、へキサンおよびエタノールから選択される少なくとも1種類の抽出溶剤で抽出し、抽出残渣から90kPa以下の減圧下、温度100℃未満で抽出残渣に含まれる抽出溶剤を除去することを特徴とする低変性脱脂米糠の製造方法、
[2] 温度が20〜80℃である前記[1]に記載の製造方法、
[3] 前記[1]または[2]に記載の製造方法で得られることを特徴とする低変性脱脂米糠、
[4] 脱脂米糠に含まれる可溶性タンパク質が3.5〜15質量%であることを特徴とする前記[3]に記載の低変性脱脂米糠、
[5] 前記[3]または[4]に記載の低変性脱脂米糠またはその水もしくは有機溶剤抽出物を含有することを特徴とする食品、
[6] 前記[3]または[4]に記載の低変性脱脂米糠またはその水もしくは有機溶剤抽出物を含有することを特徴とする医薬品、
[7] 前記[3]または[4]に記載の低変性脱脂米糠またはその水もしくは有機溶剤抽出物を含有することを特徴とする化粧品、
[8] 前記[3]または[4]に記載の低変性脱脂米糠またはその水もしくは有機溶剤抽出物を含有することを特徴とする化成品、
[9] 前記[3]または[4]に記載の低変性脱脂米糠またはその水もしくは有機溶剤抽出物を含有することを特徴とする培養基材、
[10] 前記[3]または[4]に記載の低変性脱脂米糠またはその水もしくは有機溶剤抽出物を発酵させて得られる発酵物、
[11] 前記[3]または[4]に記載の低変性脱脂米糠またはその水もしくは有機溶剤抽出物を含有することを特徴とする飼料、および
[12] 前記[3]または[4]に記載の低変性脱脂米糠またはその水もしくは有機溶剤抽出物を含有することを特徴とする肥料、
に関する。
本発明の製造方法により製造される低変性脱脂米糠は、従来法にて生産された脱脂米糠と比べて、色調が白色に近く、風味に優れており、流動性も良い。さらに、脱脂前の米糠に含まれるタンパク質や糖質が未変性で含有されているため、他の原料と配合後に加熱することで熱変性を生じさせ得る。これによって、弾性の向上や膨化の保持などといった新たな物性が付与され得るため、食品加工特性に優れている。これらは、従来法により製造された脱脂米糠には認められない物性であり、本発明品が食品素材として非常に優れた素材であることを示す。また米糠に含まれるタンパク質やペプチド、ビタミンなどは、玄米に含まれる栄養素そのものであり、栄養源という観点からの食品素材としてはもちろん、発酵素材やタンパク源、アミノ酸源、ビタミン源などの機能性素材として食品以外にも様々な用途に利用できる。
本発明の製造方法により製造される低変性脱脂米糠は、前述のように米糠に含まれる酵素などのタンパク質やペプチドなどが未変性、低変性で保たれているために、タンパク質の抽出原料として利用することができる。低変性脱脂米糠から抽出され得るタンパク質としては、リパーゼやアミラーゼ、プロテアーゼ、フィターゼなどの酵素類に加えて、栄養機能に優れたレクチンやプロラミンなどの糖タンパクや単純タンパク質など、米糠に含まれるタンパク質全てが挙げられる。また抽出され得るタンパク質には、低分子のアミラーゼインヒビターなどの酵素阻害タンパクや、その他生理活性ペプチドなども含まれる。
本発明における「低変性脱脂米糠」としては、脱脂前の米糠に存在する熱により変性する成分、例えば酵素などのタンパク質やペプチド、ビタミンなどの成分を、未変性あるいはそれに近い状態で含む脱脂米糠が挙げられる。
(a)米糠をアセトン、へキサンおよびエタノールから選択される少なくとも1種類の抽出溶剤で抽出する工程。
(b)上記(a)における抽出後の抽出溶剤と抽出残渣を分離する工程。
(c)(b)で分離された抽出残渣に含まれる抽出溶剤を約90kPa以下の減圧下、温度約100℃未満で抽出残渣から除去する工程。
(1)脱脂米糠に約10倍量の蒸留水(pH約6.8)を加えて約1時間攪拌した後遠心分離して、分離した上清をSDS−PAGE(ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動)に付し、得られる電気泳動分離パターンが図4に示されるものである。
(2)脱脂米糠中に水溶性食物繊維を約0.3〜2質量%、不溶性食物繊維を約20〜30質量%含有する。
(3)脱脂米糠中にフィチン酸を約5〜10質量%含有する。
有機溶剤抽出物に使用される有機溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノールもしくはブタノールなどのアルコール類、アセトン、酢酸エチルまたはエーテルなどが挙げられる。有機溶剤抽出物は、低変性脱脂米糠1質量部に対し有機溶剤あるいはこれらの有機溶剤と水の混合液[約1:0.01〜99(有機溶剤/水(V/V))]を約2〜10質量部加え、加熱または非加熱下で、好ましくは攪拌しながら、約10分〜12時間抽出し、ろ過または遠心分離し、得られるろ液または上清に含まれる有機溶剤を、例えば減圧濃縮などで除去することにより得ることができる。さらに低変性脱脂米糠の水または有機溶剤抽出物は、所望により、酸沈殿、アルコール沈殿、塩析、膜分離またはクロマト分離などの各手法を用いることで、より高度に精製することが可能であり、目的に応じて利用することができる。
食品として使用する場合、通常食品衛生上許容される種々の添加剤を配合し、公知の方法で粉末、錠剤、顆粒剤、カプセル剤または液剤などの形態に製剤化してもよい。錠剤や顆粒剤には、糖衣を施してもよい。添加剤としては、例えば栄養強化剤(例えば、ローヤルゼリー、ビタミン、プロテイン、レシチン、ミネラル、アミノ酸など)、賦形剤(例えば、セルロース、乳糖、デン粉、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビトール、アルギン酸など)、結合剤(例えば、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、デン粉など)、増粘剤(例えば、ペクチン、グアーガム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アルギン酸ナトリウムなど)、乳化剤(例えば、グリセリン脂肪酸エステル、レシチンなど)、着色料(例えば、ルテイン脂肪酸エステル、ウコン色素、カラメル、カロテンなど)、香料(例えば、バニラ香料、カニ香料など)、調味料(例えば、L−グルタミン酸ナトリウム、グリシン、5’−リボヌクレオチド二ナトリウム、乳清ミネラルなど)、保存剤(例えば、ソルビン酸など)または酸化防止剤(例えば、アスコルビン酸、フェルラ酸、オリザノールなど)などが挙げられるが、これらに限定されない。
坐剤として製造する場合には坐剤基剤(例えば、カカオ脂、マクロゴールなど)を適宜選択して使用することができる。
上記シロップ剤または注射剤における添加剤の添加量は、添加する添加剤の種類、用途などによって異なるが、添加剤の目的を達成し得る濃度を添加すればよく、等張化剤は、通常、浸透圧が約229〜343mOsmとなるよう、約0.5〜5.0質量%を添加することが好ましい。また、緩衝剤は約0.01〜2.0質量%程度、増粘剤は約0.01〜1.0質量%程度、安定化剤は約0.001〜1.0質量%程度添加することが好ましい。pH調整剤は、適宜添加し、通常pH約3〜9、好ましくは約4〜8になるように添加することが好ましい。
低変性脱脂米糠は米糠に含まれる熱により変性する成分、例えば酵素などのタンパク質やビタミンを未変性、低変性のままで含有しているために、それら成分を抽出、精製することが容易である。
特に、低変性脱脂米糠中のタンパク質は抽出方法により高い収率で得られ、なおかつ酵素などはその活性を保持したままで採取(取得)することができる。抽出方法としては一般的なタンパク質の抽出方法により行うことが可能であり、たとえば水溶液、有機溶剤を用いることによってタンパク質の抽出物を高収率で得ることができる。特に水溶液、更に望ましくは中性〜アルカリ性の水溶液を用いて抽出することで、前述の酵素類やその他のタンパク質の粗抽出物が得られる。この粗抽出物は各種酵素活性などの機能性を有しており、酵素剤またはタンパク質として、あるいはその他品質改良などそれぞれの目的に応じた用途に利用できる。さらにこの粗抽出物は、所望により、酸沈殿、アルコール沈殿、塩析、膜分離またはクロマト分離などの各手法を用いることで、より高度に精製することが可能であり、目的に応じて利用することができる。これらの粗抽出物または精製物については、栄養的にも食品加工特性においても優れた食品素材として利用できる。またタンパク質素材として、化粧品、医薬品、化成品、培養基材、発酵物の原料、飼料または肥料などに利用することが可能である。
米糠1tを、抽出効率を高める為に押出し機にて細胞組織を破壊した後、ヘキサン1,650Lを抽出溶剤に用いてロートセルタイプの連続向流抽出機によって、連続脱脂した。つぎに、連続式伝導撹拌乾燥機タイプの一次脱溶剤設備を用いて、脱脂された米糠を大気圧、70℃にて連続処理することで、予備的脱溶剤を行った。続いて、5段の連続縦型撹拌乾燥機タイプの脱溶剤設備を用いて予備的脱溶剤処理された米糠から抽出溶剤(ヘキサン)を除去するための脱溶剤処理を行った。ジャケットの加熱には0.3〜0.5MPaの水蒸気を用いて間接加熱を行い、乾燥機内部の1段目には水蒸気(0.1MPa,100℃)を吹込み直接加熱および溶剤留去を行った。これにより、従来法による通常の脱脂米糠812kgを得た。以下、比較例1で得られた脱脂米糠を従来の脱脂米糠をいう。
得られた抽出液乾燥物(以下、抽出物という。)重量と、抽出物中のタンパク質量をケルダール法により測定した。その結果、図3に示すように、抽出物重量、タンパク質量ともに低変性脱脂米糠の方が従来の脱脂米糠のそれらの量より高い結果となった。特に抽出pHが中性〜アルカリ性(約7〜9.5)において、従来の脱脂米糠と比較して低変性脱脂米糠のタンパク質量は顕著に高く、タンパク質原料として優れていることが確認された。
また、抽出残渣のリン含量を測定した。すなわち、試料約1.0gを精密に秤量し、ケルダールに入れ、更に分解助剤(K2SO4:CuSO4=9:1)を5g添加し、硫酸を20mL加え、加熱分解した。分解後、放冷してから200mLメスフラスコに全量移し、メスアップした。無機リン測定用ホスファC−テストワコー(和光純薬工業株式会社製)を用いて、750nmにおける吸光度が0.5前後になるように適宜希釈したものをサンプルとして吸光度を測定し、全リン含量を測定した。その結果、抽出前の低変性脱脂米糠のリン含量が2.8%であったのに対し、抽出pHが中性〜アルカリ性における抽出残渣のリン含量は3.3%前後であった。
このようにして得られた酸沈澱タンパク質の乳化性能を以下の方法で試験した。
酸沈殿タンパク質の乳化性能:
本発明品の酸沈殿タンパク質を用いて、5%水溶液を調製し、0.1M水酸化ナトリウム水溶液でpH7.0に調整した。大豆油1gにpH調整したタンパク質水溶液20mLを加えて、ローター・ステーター式の乳化機(日音医理科、ヒスコトロンNS−50)を用いて10,000rpm、2分の条件で乳化を行った。乳化後、25℃にて22時間静置し、乳化された乳化物の外観について観察した。その結果を表1に示した。本発明品から得られた酸沈殿タンパク質は高い乳化性能と乳化安定化能のあることが確認された。このことは、本発明の製造方法で製造される低変性脱脂米糠は、乳化安定剤として利用し得ることを示し、食品加工特性に優れていることが確認できた。
得られた抽出液について、アプライ量を変えてSDS−PAGEにより分析した結果を図4に示す。
いずれの脱脂米糠においても、55kDa、26kDa付近に明確なバンドが確認された。一方で低変性脱脂米糠抽出液からは、38kDa、27kDa、21kDa付近に従来の脱脂米糠にはない、特徴的なバンドを確認した。
Claims (1)
- 米糠をアセトン、へキサンおよびエタノールから選択される少なくとも1種類の抽出溶剤で抽出し、抽出残渣から90kPa以下の減圧下、温度100℃未満で抽出残渣に含まれる抽出溶剤を除去して低変性脱脂米糠を得る工程と、
得られた低変性脱脂米糠に、pH7〜9.5に調整した水を添加して抽出液を得る工程と、
得られた抽出液に、酸を添加して沈殿物を得る工程と、
得られた沈殿物を乾燥する工程と、
を包含することを特徴とする乳化安定剤の製造方法。
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