JP5020740B2 - β−グルカンを主体とする水溶性食物繊維を含有する食酢の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、大麦およびオーツ麦を原料として醸造酢を製造する方法に関し、詳しくはβ-グルカンを主体とする水溶性食物繊維を含有する醸造酢を製造する方法に関する。

食物繊維は様々な生理機能を有し、人を対象として実施された多くの疫学研究においても、排便量の増加、便秘改善作用、虚血性心疾患や冠状動脈疾患発症のリスクの低下、▲２▼型糖尿病や十二指腸潰瘍の発症の低減など、有益な報告がなされている。わが国では食物繊維の摂取量は1950年代以降一貫して減少を続けており、1990年以降の平均摂取量は一日当たり15〜16ｇ程度であると推定されている。2005年に制定された「日本人の食事摂取基準」においては、その摂取目標値は、成人男性で20ｇ、成人女性で17〜18ｇとなっており、現代人の食物繊維摂取量は絶対的に不足している状況にある。このような社会的背景もあり、「食物繊維」は従来の栄養素とは質的に異なる生理効果により人間の健康に欠かせないものとして、広く認識されるようになった。食品工業の分野では、食物繊維が強化された商品が種々開発され、特にポリデキストロースのような水溶性の食物繊維素材が添加された清涼飲料水など、液状の製品も数多く市販されている。

食物繊維素材の一つとして近年注目を集めているものに、β-グルカンがある。β-グルカンとは、広義ではD-グルコース残基がβ結合にて直鎖状に連なった構造を持つ多糖の総称である。例えば、微生物（糸状菌、菌類）細胞壁には、骨格成分としてβ-グルカンが存在するが、これらはβ-(1→3)結合したグルコースにβ-(1→6)結合したグルコースが側鎖として結合した構造を取っている。また、セルロース(1→4)も、正確にはβ-グルカンの範疇に含まれる。穀物β-グルカンは、禾本科植物に分布するもので、穀類では主に大麦およびオーツ麦に存在が認められる。同β-グルカンは、D-グルコースがβ-(1→3)およびβ-(1→4)結合で重合した多糖であり、構造的にはβ-(1→6)結合を有していないため、セルロース同様、直鎖状となっている。穀物β-グルカンは、主にアリューロン層や胚乳細胞の細胞壁に含まれている。オーツ麦には4%程度、小麦玄麦には0.5%程度のβ-グルカンが含まれるが、精製小麦には殆ど含まれない。大麦では精白したものでも4%程度のβ-グルカンが含まれる。以下、特に触れない場合を除き、β-グルカンとは穀物β-グルカンのことを指す。米国食品医薬品局(FDA)は、オーツ麦および大麦は水溶性食物繊維を含むため、「1食当たり0.75gのオーツ麦および大麦可溶性食物繊維（β-グルカン）の摂取は、冠動脈心疾患のリスクを低減する」旨のヘルスクレームを認可している。

一方、食酢は、近年の健康ブームを反映し、希釈して直接飲用する利用機会が増加しており、特に黒酢を中心とした高付加価値型の製品市場は、味噌や醤油といった伝統的発酵食品の市場が縮小する中で、数少ない伸長分野となっている。穀物酢の製造は、主に穀物を原料として調製した醪（もろみ）に酵母（Saccharomyces cerevisiae等）を植菌し、アルコール発酵により酒とした後、更に酢酸菌（Acetobacter aceti等）により酢酸発酵されるという、段階的な発酵過程を経る。酢の醸造に限らず、通常、醪の調製には麹が使用される。

麹は、加水、蒸煮処理が施され、澱粉がα化された穀物原料に、アミラーゼ力価の高い麹種（Aspergillus oryzaeなど）を植菌し、至適条件にて菌を生育させたもので、原料に含まれる澱粉の多くが、酵母生育時、アルコール発酵の基質となるグルコースまで分解されている。また、澱粉以外の成分も、菌の生育に伴い生成される各種加水分解酵素により、同時に分解作用を受けており、低分子化された各種成分が、酵母生育に必要な因子として重要な役割を果たしている。これら酵素として、例えば、蛋白質を分解する種々のプロテアーゼや細胞壁構成多糖を分解するセルラーゼ（EC3.2.1.4）、β-グルコシダーゼ（EC3.2.1.21）、キシラナーゼ(EC 3.2.1.8)、脂質を分解するリパーゼ系酵素等が挙げられる。また、今日の醸造工業に於いては、麹と共にα-アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびプロテアーゼ等の微生物由来の工業用酵素を用いて、澱粉や蛋白質の低分子化を図りつつ、醸造に要するエネルギーや時間を低減する方法も採用されている。

醸造工業における発酵不良は、最終製品の品質に致命的な影響を及ぼすため、如何にして酵母生育に適した醪、即ちグルコース等の発酵基質やアミノ酸、ミネラル等の栄養分を豊富に含んだもの、を調製するかが肝要とされる。このため、市販麹や市販工業用酵素には、上述した様な各種酵素の活性が高いものがスクリーニングされており、これら酵素活性の高い麹や酵素を利用して製造された醸造品中には、還元糖やオリゴ糖、アミノ酸やペプチド等の低分子化された成分が比較的多く残存するが、当然のことながら、水溶性の高分子化合物の存在は極めて少ない。また、穀物には、酵素活性の強い麹や工業用酵素を作用させても分解されない、リグニンやセルロース等の不溶性の難消化性成分も多く含まれ、発酵終了後にも相当量残存することがあるが、これら成分も、その殆どが最終製品化工程で発酵残渣として分離除去されてしまう。このように、通常の醸造方法で製造された製品中に、原材料由来の難消化性の高分子化合物、特に多糖が含まれることはあまりない。

水溶性の食物繊維が強化された液状食品の製造方法に関する技術は多いが、その殆どで、製造時に強化剤や副原料として食物繊維素材を添加する方法が採用されている。発酵飲料や清涼飲料中に比較的高含量の食物繊維素材を残存させる技術としては、難消化性デキストリン含有水あめを醸造原料の一部に使用し、難消化性デキストリンを栄養表示基準値以上含有する清酒を製造する技術（特開平11-137236号公報 特許文献1参照）、焙焼デキストリンを原料にして製造された難消化性成分を含む糖類を原料としてビールを製造する技術（特開平8-9953号公報 特許文献2参照）、ビール又は発泡酒を製造するにあたり、難消化デキストリンまたはこれにグルコアミラーゼを作用させて得た加水分解物を添加する技術（特許第3304201号公報 特許文献3参照）、精製されたβ-グルカンを添加し、飲料を製造する技術（特開2005-73508号公報 特許文献4参照）等があるが、何れも副原料として難消化性素材を使用しており、主原料中の難消化性成分を残存させる技術ではない。また、これら方法では、食物繊維素材を抽出したり製造したりする工程およびそれらを再度混入させる工程が必須となり、高コスト化は避けられない。
特開平11-137236号公報 特開平8-9953号公報 特許第3304201号公報 特開2005-73508号公報

本発明の目的は、上記の社会的、産業的状況を鑑み、穀物由来のβ-グルカンを主体とする水溶性食物繊維を、高含量で残存させた食酢を容易に製造する技術を提供することである。

本発明に係る食酢製造方法の要旨は、以下の通りである。即ち、β-グルカンを含有する穀物を原料として醪を調製するに際し、製麹を行わず、原料に市販工業用液化酵素（主要酵素としてα-アミラーゼを含有するもの）および市販工業用糖化酵素（同グルコアミラーゼを含有するもの）を作用させた後、酵素の失活を図り、最終製品中に多量のβ-グルカンを残存させることを特徴とするものである。以下本発明について詳細に説明する。

本発明には、大麦、オーツ麦、小麦、ライ麦、トウモロコシ等β-グルカンを含む穀類であれば、粒、粉体問わず原料として使用することが可能であるが、好ましくはβ-グルカンの含有量が比較的高い大麦、オーツ麦の穀粒や粉体あるいは糠を使用すると良い。また、粉砕品を分級処理などにかけ、β-グルカンを濃縮させた分画品を原料に使用することも好適である。

本発明においては、醸造工業で一般に使用されている液化酵素および糖化酵素が好適に使用できる。酵素の使用量や処理条件は、使用する酵素の特性や至適条件により適宜決定すれば良いが、長時間の反応は避け、アルコール発酵に適した醪が調製できた段階で、適当な方法による酵素の失活処理、望ましくは煮沸処理を行う。液化酵素、糖化酵素による反応時間は、両工程合わせて長くとも数日以下、好ましくは一日以下、より好ましくは数時間以下が良い。その後、醪に対して酵母を添加し発酵を開始する。

通常の麹を利用した仕込みでは、これら酵素以外にも、蛋白質の低分子化を目的として市販の工業用プロテアーゼが併用されることがあるが、本発明において、その使用は特に制限されることはない。上述のように市販の工業用酵素は力価の高さに主眼が置かれて選抜されており、主にAspergillus sp.やTrichoderma sp. Bacillus sp.等の生育時の酵素活性が高い菌株を用いて製造される。これら市販酵素は精製酵素ではないため、単一組成とはなっておらず、製品中には、本来主要酵素として謳われている酵素の他に、種々の加水分解酵素、例えば、セルラーゼ、endo-β-グルカナーゼ（EC3.2.1.6）、等が混在している。

これら酵素を麹と併用することなく仕込み時に使用すると、澱粉以外のβ-グルコシド結合を有する多糖の多くが低分子化され、醪の粘性も低下する。更に、β-グルカンも低分子化されることにより可溶性が増し、醪中に多量に溶解してくるが、そのまま仕込みを継続させると、過度の低分子化が進行し、β-グルカンの構造が失われてしまう場合もある。そこで、酒母が添加される前にこの醪を煮沸することにより、加水分解酵素を失活させ、醸造工程中のβ-グルカンの分解を抑制し、醸造用酵母では殆ど資化されない、非発酵性且つ過度に低分子化されていない水溶性β-グルカンとして残存させる。この醪をアルコール発酵に使用することにより、最終製品中にβ-グルカンを高濃度に残存させることが可能となる。

なお、液化、糖化酵素として、他の酵素の混入がない、高度に精製されたα-アミラーゼおよびアミログルコシダーゼを使用することにより、β-グルカンの低分子化を殆ど進めることなく醪の調製が行える。

液化・糖化処理を経た醪は、冷却後酒母を添加し、以降、通常のアルコール発酵工程を経る。この際、発酵の勢いが弱い場合は補糖などを行っても良い。発酵終了後の醪は、遠心分離法、圧搾濾過法、珪藻土濾過法等、通常用いられる任意の固液分離法により、β-グルカンを豊富に残存させた液部と酒粕とに分離する。液部は、使用する酢種の性質や最終製品の品質を考慮し、仕込み原料として適するよう、組成の調製を行っても良いが、溶出しているβ-グルカンの濃度を低下させないため、希釈率は出来るだけ低めに設定する。該液部に対して通常用いられる酢種を添加し、静置発酵法や通気発酵法等、従来公知の方法に従って酢酸発酵を行う。酢酸発酵を経ても、醪中に残存するβ-グルカンは、酢酸菌に資化されることなく、発酵終了まで残存する。目的とする残存アルコール濃度、酸度になるまで発酵を進めた酢醪については、任意の方法にて固液分離を実施し、得られた液部に対して火入れなどによる殺菌を行った後、製品とする。

また、アルコール発酵終了後に固液分離した液部については、そのまま、若しくは火入れなどによる殺菌を行った後、β-グルカンを豊富に含有する醸造酒として飲用することも可能である。

本発明により、β-グルカンを含有する穀物を原料として、高濃度にてβ-グルカンを残存させた食酢を製造することが可能となった。

以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、これらによって本発明は限定されるものではない。図１は本発明による醸造酢の製造法の一例である。なお、以下の実施例において、固形分濃度、灰分は定法に従い、粗蛋白質はケルダール法に従い、還元糖はSomogyi-Nelson法に従いそれぞれ測定した。全酸度については滴定法、アルコール濃度については酸化法にて測定した。また、β-グルカンはMcCLEARY(AACC32-23)法に従い、総食物繊維はProsky法に従い測定した。Prosky法にて検出されない難消化性の少糖類については、同法にて分析を行った際に生じる濾液を回収し、イオン交換樹脂による脱塩、減圧濃縮を実施後、内部標準にグリセロールを用い、ゲル濾過カラムを使用したHPLC法にて測定した。

六条大麦を原料とした精麦品の粉砕物（β-グルカン含量4.1％）200gに対して水道水400mlとアマノエンザイム社製丸米液化H-3酵素0.2gを添加して満遍なく行き渡らせ、混合物の温度が90℃になるまで加熱を行った。これを55℃まで冷却し、大和化成社製コクゲンG20を0.1gとアマノエンザイム社製プロテアーゼNアマノGを0.1gずつ添加し、55℃で3時間放置後、5分間煮沸処理を施し、酵素の失活を図った。ここに市販酵母（アンプル一本分）と乳酸4mlを添加し、常温（30℃以下）にてアルコール発酵を進めた。アルコール発酵が終了した醪は濾布にて濾過を行い、液部のアルコール濃度が3％、全酸度が2％となるように、水および予め調製しておいた酢種（酢酸菌膜有り）にて調製した。酢種添加後、静置にて二ヶ月程度酢酸発酵させ濾過した。

プロテアーゼNアマノGの添加を省略した以外は［実施例１］と同様にして酢の製造を行った。

［比較例１］
煮沸工程並びにプロテアーゼNアマノGの添加を省略した以外は［実施例１］と同様にして酢の製造を行った。

［実施例１］［実施例２］および［比較例１］で得られた醸造酢の成分分析結果を表１に示す。

表１から明らかなように、液化糖化後に煮沸処理を施して仕込んだ実施例品は、同一原料を使用して製造した比較例品よりも、β-グルカン含量、総食物繊維量および難消化性少糖類量が高い。

精麦工程より発生する大麦糠（搗精歩留り74〜53％程度で発生したもの）1,000gに対して、丸米液化H-3酵素1.0gを溶解させた水道水2,000mlを添加し、ミキサーにて良く撹拌した。混捏物は温度が90℃になるまで加熱後、55℃まで冷却し、コクゲンG20を0.5g、プロテアーゼNアマノGを0.45gずつ添加した。これを55℃で3時間放置後5分間煮沸処理を施し、酵素の失活を図り、30℃まで冷却した後、市販ドライイースト顆粒6.5gを添加した。醪は30℃にて4日間アルコール発酵を進め、発酵終了後高速冷却遠心機にて遠心分離（ラ2,600G、10min.）を行い、液部を得た。液部のアルコール濃度および全酸度を測定後、アルコール濃度が3％、全酸度が2％となるように、水および予め調製しておいた酢種（酢酸菌膜有り）にて調製した。酢種添加後、室温・静置にて酢酸発酵させ、残留アルコール濃度が0.3％以下となった時点で発酵終了とし、濾過したものを製品とした。尚、原料に使用した大麦糠のβ-グルカン含量は3.7％であった。

［比較例２］
煮沸工程を省略した以外は［実施例３］と同様にして酢の製造を行った。

六条大麦を原料とした精麦製品を衝撃式試験粉砕機にてφ0.5mmのメッシュスクリーンを通過させて粉砕し、β-グルカンの濃縮を目的として100meshの振動篩にて分級し、粗分部を回収した。この処理により得られた粗分部のβ-グルカン含量は8.9％であった。該粗分部を原料とした以外は［実施例３］と同様にして酢の製造を行った。

［比較例３］
煮沸工程を省略した以外は［実施例４］と同様にして酢の製造を行った。

［実施例３］［実施例４］および［比較例２］［比較例３］で得られた醸造酢の成分分析結果を表２に示す。

表２より、［実施例３］および［実施例４］においては、比較例よりもβ-グルカン含量の高い食酢が調製できたことが確認できる。また、実施例として調製された食酢は、共に官能的に優れたものであった。

［実施例４］および［比較例３］で得られた醸造酢を、直接ゲル濾過カラムを使用したHPLC（RIにて検出）に供した。［実施例４］の結果を図２に、［比較例３］の結果を図３に示す。これより、煮沸処理を施していない［実施例４］の醸造酢中に残存する多糖の方が、同一原料を使用し、煮沸を施さなかった［比較例３］の醸造酢中に残存するそれよりも、溶出時間が早まる傾向が確認され、過度の低分子化が進んでいないことが明らかである。

本発明の製造法の概略を示す流れ図である。 ［実施例４］の醸造酢をゲル濾過によるHPLCに供したクロマトグラムである。 ［比較例３］の醸造酢をゲル濾過によるHPLCに供したクロマトグラムである。

Claims (1)

1. β−グルカンを含有する穀物を原料として醪を調製するに際し、製麹を行わず、原料に主要酵素としてα−アミラーゼを含有する液化酵素、およびグルコアミラーゼを含有する糖化酵素を同時に作用させるとともに、両酵素の作用時間を数時間以内に調整した後、煮沸処理を行って酵素を失活させ、最終製品中に多量のβ−グルカンを残存させることを特徴とするβ−グルカンを主体とする水溶性食物繊維を含有する食酢の製造方法。

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