JP5107815B2

JP5107815B2 - 酸性食物繊維の精製方法

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Publication number: JP5107815B2
Application number: JP2008186284A
Authority: JP
Inventors: 泰司山田
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-07-17
Also published as: JP2010022254A

Description

本発明は、酸性食物繊維の精製方法及び該方法によって得られた酸性食物繊維並びにそれを含有する飲料に関する。

食物繊維には、便通改善作用等があることから一定量以上摂取することが好ましいとされている。しかしながら、近年、我国では、食物繊維の摂取量が低下する傾向にあり、摂取不足になりがちである。かかる観点から日本人に不足がちな食物繊維を無理なく摂取することの要望が高まっている。高分子量の食物繊維は食品に配合することにより、また低分子量の食物繊維は飲料形態でも摂取できる。
これらの食物繊維のうち、アルギン酸、カラギーナン、フコイダン、コンドロイチン硫酸等の酸性食物繊維は水溶性であることから、食品及び飲料のいずれにも配合できることから、極めて重要である。

しかし、これらの食物繊維には、一般に、その原料である植物や海藻由来の青臭さや昆布臭のような不快臭がわずかにある。また、一般に、製造工程に由来する溶剤臭もごくわずかに存在する。これらの臭いはわずかであるが、ほとんど味のない飲料にする場合には飲料の嗜好性に影響を与えるため、脱臭処理が必要である。脱臭手段としてスチレンジビニルベンゼン共重合体等の合成吸着剤と接触させる方法（特許文献１）、活性炭吸着精製が行われている（特許文献２）が、製造工程が複雑になり、また、吸着剤等の廃棄物も発生する。
特開２００３−１４４１０２号公報特開平２−１５４６６４号公報

本発明は、簡便で工業的に有利な食物繊維の脱臭手段を提供することを課題とする。

本発明者は、合成吸着剤などの吸着剤を使用することなく食物繊維の脱臭手段について検討したところ、原料酸性食物繊維を塩の形態で使用し、これに一定温度範囲の過熱水蒸気を接触させれば、不快臭が除去できるとともに乾燥も同時に進行し、かつ得られる酸性食物繊維の分子量がほとんど変化せず、脱臭された酸性食物繊維が効率良く得られることを見出した。

すなわち、本発明は、原料酸性食物繊維の塩に１００〜１６０℃の過熱水蒸気を接触させる酸性食物繊維の精製方法を提供するものである。
また本発明は、上記の方法により得られた酸性食物繊維及びそれを含有する飲料を提供するものである。

本発明方法によれば、脱臭された酸性食物繊維を簡便な操作で効率良く得ることができる。また、脱臭工程で吸着剤等を使用する必要がないので、廃棄物の問題にも対処できる。得られる食物繊維の分子量が原料食物繊維とほとんど変化しないため、原料食物繊維の用途と同様の用途に使用できる。さらに、脱臭と同時に乾燥も行なわれるため、処理後の脱水、乾燥工程が不要である。

本発明方法に用いられる原料の酸性食物繊維としては、アルギン酸、カラギーナン、フコイダン等のカルボキシル基を有する食物繊維、コンドロイチン硫酸等の硫酸基を有する食物繊維などが挙げられる。これらのうち、アルギン酸が特に好ましい。
該酸性食物繊維の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩等のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩が好ましい。

これらの原料酸性食物繊維の塩（以下、単に「食物繊維」ともいう）としては、天然から抽出された状態の高分子のものでもよいし、予め加水分解等の手段により低分子化されたものでもよい。高分子のものとしては、植物原料から熱水や酸・アルカリ水、溶媒により抽出・精製されたいわゆる一般的な高分子の食物繊維が挙げられる。また、取り扱いの容易さより、水に溶解又は分散し２質量％、ｐＨ７に調整したときの粘度が２０℃で１０００ｍＰａ・ｓ以下の食物繊維が好ましい。
低分子化された食物繊維としては、重量平均分子量５０００〜９０万のものが挙げられ、１万〜５０万が好ましく、１万〜１０万がより好ましく、１〜５万がさらに好ましい。低分子量の食物繊維を用いることで、のど越しが良好で、すっきりした風味の飲料を得ることができる。

本発明の方法に用いられる原料酸性食物繊維の塩は、粉末状でも、ゲル状、スラリー状何れでもよいが、粉末状のものは過熱水蒸気との接触効率が良く好ましい。水分率も低い方が過熱水蒸気との接触効率が良いため、特に、含水率４０質量％以下であるのが処理時間短縮の点で好ましい。

本発明の方法に用いられる過熱水蒸気の温度は１００〜１６０℃、好ましくは１２０〜１５０℃が良い。この温度範囲内であれば、酸性食物繊維の分子量の低減や着色が抑制され、効率的に脱臭できる。

高温で処理を行うほど短時間で十分な脱臭効果が得られるが、食物繊維の物性を大きく変化させないように、原料食物繊維に対する平均分子量の変化が１０％以下になるように温度と処理時間の条件を設定することが好ましく、５％以下になるようにするのがより好ましい。
すなわち、脱臭処理時間は処理温度により適宜設定することができるが、通常１〜４０分が好ましく、５〜２５分がより好ましい。

過熱水蒸気供給量は、原料食物繊維１ｋｇあたり０．５〜５００ｋｇ／ｈであると生産性がよく、設備コストも安くできるので好ましい。１パス供給のほか、排出された水蒸気を再加熱して循環供給しても良い。

本発明の脱臭処理は加圧条件、大気圧条件、減圧条件のいずれでも行えるが、大気圧以下（大気圧下及び減圧下）であれば特殊な高圧設備が不要なので望ましい。特に、大気圧下では、バッチ処理に加えて、原料を連続的に供給しながら、低分子食物繊維を排出する連続処理も工業的規模で容易にできるので望ましい。ここで、大気圧とは、ゲージ圧（大気圧基準圧力）が０ＭＰａの状態をいう。

本発明において、脱臭処理を行う装置としては１００〜１６０℃の過熱水蒸気が食物繊維に接触するような装置であって、水蒸気発生装置、加熱ヒーター、水蒸気導入装置、反応チャンバーを備えたものであれば如何なるものを用いても良く、例えば開放系であっても閉鎖系であっても良い。例えば流動層乾燥機、トレイ式乾燥機などを利用することができるが、市販の過熱水蒸気発生装置を用いることが好ましい。

本発明の脱臭処理は、過熱水蒸気を使用するため、乾燥（脱水）も同時に行なわれる。従って、本発明の脱臭・乾燥処理後に得られる酸性食物繊維の含水率は、好ましくは０〜１０質量％になり、特に好ましくは０〜３質量％になる。

本発明方法により得られる酸性食物繊維は、臭いが低減されており、水分含有量が低い。このため、そのまま種々の食品にあるいは飲料に配合することができる。

本発明の飲料には、上記の如くして得られた酸性食物繊維を０．５〜６質量％、特に１．５〜５質量％含有することができる。低濃度においてはのど越しの軽さを与えることができ、高濃度においてはボディ感（コク）を与えることができる。

本発明の飲料には、上記酸性食物繊維以外に、野菜汁及び／又は果汁を配合することができ、形態として野菜汁及び／又は果汁含有飲料とするのが好ましい。

本発明の飲料に含有される野菜汁及び／又は果汁は、代表的には、野菜汁として野菜の搾汁、果汁として果物の搾汁からなる。野菜の搾汁に使用される野菜としては、トマト、ニンジン、ホウレンソウ、キャベツ、メキャベツ、ブロッコリー、カリフラワー、セロリ、レタス、パセリ、クレソン、ケール、かぼちゃ、赤ピーマン、ピーマン、ダイコン等が挙げられるが、本発明の野菜の搾汁としては特にトマト、ニンジン、ホウレンソウ、パセリ、セロリ、キャベツのものが好ましい。また野菜の搾汁としてアロエの搾汁も使用できる。これらの野菜汁は単独で使用しても良く、複数を混合して使用しても良い。

また、果物の搾汁に使用される果物としては、レモン、りんご、みかん、オレンジ、グレープフルーツ、スウィーティ、もも、メロン、スイカ、ウメ、キウィ、グアバ、プルーン等が挙げられるが、本発明の果物の搾汁としては特にレモン、りんご、みかん、オレンジ、グレープフルーツ、もも等が好ましい。これらの果汁は単独で使用しても良く、複数を混合して使用しても良い。

本発明の飲料の水分含有量は７５質量％以上が好ましく、さらに好ましくは８５質量％以上、よりさらに好ましくは９０質量％以上が飲料として好ましい。なお、水分量の測定法は、例えば、常圧にて、１０５℃、２時間の加熱乾燥法によって測定することができる。

本発明の飲料のｐＨは、保存安定性及び飲み易さの点からｐＨ３．５〜８とすることができる。好ましくはｐＨ３．５〜５、より好ましくは３．７〜４．６、さらに好ましくは３．８〜４．５、特に好ましくは３．９〜４．３が良い。ｐＨが上記範囲内であると保存安定性及び飲み易さの点で好ましい。ｐＨの調整は、通常、本発明の飲料の製造工程において加熱殺菌を施す前に行う。ｐＨの調整には、野菜汁や果汁由来の有機酸に加え、有機酸類、有機酸塩類、無機酸類、無機酸塩類、無機塩類、ｐＨ調整剤などの添加剤を単独、あるいは併用して用いることができる。このとき、これらの添加剤を直接、又は適当な濃度に希釈した水溶液として適量加えて調整する。このときｐＨメーターなどによりｐＨを確認しながら加えても良い。これらの添加剤には、例えば、アジピン酸、クエン酸、グルコン酸、コハク酸、酢酸、酒石酸、乳酸、フマル酸、リンゴ酸、アスコルビン酸又はそれらの塩などが挙げられる。加熱殺菌の前後でｐＨが変化する場合は、予め変化分を考慮して加熱殺菌前のｐＨを調整すると良い。

その他、本発明の飲料には、糖質、ビタミン類、各種エステル類、色素類、酸化防止剤、香料、甘味料、乳化剤、保存料、調味料、品質安定剤などの食品添加物を単独、あるいは併用してさらに適宜配合しても良い。

（食物繊維の含水量測定法）
食物繊維の含水量は、乾燥機（ヤマト科学ＡＤＰ３００）にて１０５℃、２時間、加熱乾燥しデシケータ内で３０分静置、室温に戻した後の重量と、乾燥前の重量との変化量から測定した。
（粘度測定法）
粘度は、測定試料を炭酸ナトリウムでｐＨを７に調整した後、コーンローター式回転粘度計（東機産業（株）製ＲＥ−８５Ｌ）を使用し、標準ローター（１°３４’×Ｒ２４）、回転速度０．５〜１０ｒｐｍの条件で測定した。すなわち、粘度が６０ｍＰａ・ｓ以上の場合は
適宜回転速度を１０ｒｐｍから０．５ｒｐｍまでの間で下げて粘度計の測定レンジ内で測定した。
（平均分子量測定法）
ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により以下の装置と条件で重量平均分子量を測定した。
カラム Super AW 4000 及びSuper AW 2500 (東ソー株式会社)
オンラインデガッサ SD-8022(東ソー株式会社)
デュアルポンプ DP-8020(東ソー株式会社)
カラムオーブン CO-8020(東ソー株式会社)
示差屈折計 RI-8020(東ソー株式会社)
カラム温度；４０℃
移動相；０．２mol／Ｌ硝酸ナトリウム
流速；０．６mL／min
注入量；１００Ｌ
重量平均分子量既知のプルラン標準試料を用いて検量線を作成して用いた。

風味は２％水溶液にして炭酸ナトリウムでｐＨ７に調整して評価した。
色差はこの水溶液を色差計日本電色製ＺＥ−２０００により測定し、ｂ値で評価した。

実施例１
市販のアルギン酸カリウム粉末（紀文フードケミファ製、カリアルギンＫ−３、含水量３．４質量％、純度９６％、２質量％、ｐＨ７、２０℃の水溶液の粘度１．５２ｍＰａｓ）１００ｇを、常圧過熱水蒸気発生装置（新立電機製ハイスチーム４００）および入口と出口を備えた金属製処理チャンバー（容量３Ｌ）を用いて処理した。アルギン酸カリウムはチャンバー内に静置し常圧過熱水蒸気を１９ｋｇ／ｈの流量で１パス方式で供給して接触させた。処理前後の評価を表１に示す。なお、処理後のアルギン酸カリウムの含水量は０．８質量％であった。

実施例２
過熱水蒸気処理の温度と時間を変えた以外は実施例１と同様にして処理した。処理前後の評価を表１に示す。なお、処理後のアルギン酸カリウムの含水量は０．５質量％であった。

実施例３
市販のアルギン酸ナトリウム粉末（紀文フードケミファ製、ダックアルギン、含水量２．１質量％、純度９７％、２質量％、ｐＨ７、２０℃の水溶液の粘度１８９．３ｍＰａｓ）１０ｇを、常圧過熱水蒸気処理装置（シャープ製ＡＸ−ＸＴ３、容量１８Ｌ）を用いて処理した。アルギン酸ナトリウムは庫内に静置し、過熱水蒸気を約１ｋｇ／ｈの流量で供給して接触させた。処理前後の評価を表１に示す。なお、処理後のアルギン酸ナトリウムの含水量は０．４質量％であった。

比較例１
実施例１で使用したアルギン酸カリウム１００ｇを乾燥機（ヤマト科学ＡＤＰ３００）にて１２０℃で３０分間、空気下で乾式的に加熱乾燥した。処理前後の評価を表１に示す。なお、処理後のアルギン酸カリウムの含水量は１．５質量％であった。

比較例２
過熱水蒸気処理の温度と時間を変えた以外は実施例１と同様にして処理した。処理前後の評価を表１に示す。なお、処理後のアルギン酸カリウムの含水量は０．２質量％であった。

比較例３
市販のアルギン酸（紀文フードケミファ製、ダックアシッドＡ、含水量４．０質量％、純度９５％、２質量％、ｐＨ７、２０℃の水溶液の粘度１２４．５ｍＰａｓ）１０ｇを、実施例３と同様にして常圧過熱水蒸気処理した。処理前後の評価を表１に示す。なお、処理後のアルギン酸の含水量は０．６質量％であった。

風味評価：
５：強い、４：やや強い、３：僅かに強い、２：やや弱い、１：弱い
比較例１は飲料に配合するには風味が不充分であった。
比較例２は加熱臭があり、黄色く着色した。
比較例３は平均分子量が大きく低下した。

実施例４
実施例１で得られたアルギン酸カリウムを１．０重量％含有する飲料水を製造した。当該飲料水は、海藻臭、溶剤臭、加熱臭がなく、飲みやすいものであった。

実施例５
表２の配合にしたがってトマト飲料を調製した。食物繊維には実施例１のアルギン酸カリウムを２．０質量％使用した。実施例１のアルギン酸カリウムを使用した飲料は海藻臭、溶剤臭、加熱臭がなく、風味良好であった。

実施例６
表２の配合にしたがってトマト飲料を調製した。食物繊維には実施例３のアルギン酸ナトリウムを２．０質量％使用した。実施例３のアルギン酸ナトリウムを使用した飲料は海藻臭、溶剤臭、加熱臭がなく、風味良好であった。

Claims

原料酸性食物繊維の塩に１００〜１６０℃の大気圧の過熱水蒸気を原料酸性食物繊維１ｋｇあたり０．５〜５００ｋｇ／ｈの供給量で５〜４０分接触させる、酸性食物繊維の精製方法。
酸性食物繊維の平均分子量変化が１０％以内となる条件で過熱水蒸気の接触を行う、請求項１記載の酸性食物繊維の精製方法。
原料酸性食物繊維が粉末、ゲル又はスラリーとして過熱水蒸気処理に供される、請求項１又は２のいずれか１項に記載の酸性食物繊維の精製方法。
原料酸性食物繊維がアルギン酸、カラギーナン、フコイダン、及びコンドロイチン硫酸からなる群から選ばれるものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸性食物繊維の精製方法。
原料酸性食物繊維が重量平均分子量５０００〜９０万のものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸性食物繊維の精製方法。
原料酸性食物繊維の塩がアルギン酸ナトリウム又はアルギン酸カリウムである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸性食物繊維の精製方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法により得られた酸性食物繊維。
請求項１〜６のいずれか１項記載の方法により得られた酸性食物繊維を含有する飲料。