JP5281101B2

JP5281101B2 - 海藻の発酵によるｇａｂａの製造方法

Info

Publication number: JP5281101B2
Application number: JP2010549553A
Authority: JP
Inventors: ジンイ，ペ; モクキム，ヨン; ソクイ，ミョン; スキム，チン; ウクチャン，トン; ヒョンイム，チ
Original assignee: Marine Bioprocess Co Ltd
Current assignee: Marine Bioprocess Co Ltd
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: KR20100028265A; JP2011512836A; WO2010027117A1; KR101059482B1

Description

本発明は海藻の発酵によるＧＡＢＡの製造方法に関するものであり、更に詳しくは、（１）海藻を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌して培地を準備する段階；（２）上記培地に乳酸菌と酵母の中で少なくとも一つの微生物を接種し、微生物によって豪気または嫌気条件で発酵させてグルタミン酸のＧＡＢＡ（gamma aminobutyric acid）への転換と海藻多糖類の単糖類とオリゴ糖での分解を誘導する段階；（３）発酵産物を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌する段階を含む海藻発酵産物の製造方法、その製造方法によって得られた海藻発酵産物、上記海藻発酵産物の発酵液を調味料で製造する方法とその製造方法によって得られた海藻発酵調味料、上記海藻発酵産物の発酵残渣を海藻発酵粉末で製造する方法とその製造方法によって得られた海藻発酵粉末に関するものである。

我が国の国民の年令別主死亡原因を見れば、２０〜３０代は交通事故、４０代は肝疾患、５０代以後には血管疾患、すなわち、高血圧と中風などと調査、報告されている。特に平均寿命が長くなりながら高血圧と糖尿、中風などの成人病で苦労する人の数が増加しているし、発生年齢も徐徐に低くなって３０代、４０代から成人病で苦労する人が増加している。

一般的に、ＧＡＢＡ（Gamma Amino Butyric Acid）は、自然界に広く分布する非蛋白アミノ酸の一種であり、哺乳動物の脳や脊髓に存在し、抑制性神経伝達物質（Inhibitory Neurotransmitter）である。ＧＡＢＡは人体の多くの生理的なメカニズムの調節に関与し、脳の血流を活発にさせて酸素供給量を増加させて脳細胞の代謝機能を航進させる作用をすることと知られている。また、成長ホルモンの分泌調節にも関与し、血圧降下および痛症緩和、定時安定作用、肝、腎臓機能改善作用、大膓癌抑制作用などにも效果があることと知られていて、薬理的に非常に注目される物質である。

最近、ＧＡＢＡが学習能力を有意的に増強させて長期記憶促進に寄与するだけでなく、血圧上昇を抑制し、食欲と満腹感を調節する要素と作用すると発表され、全世界的に注目を引いている物質の一つである。経口摂取の処方薬として５、１０ｍｇの丸剤として市販されているが、医薬品の合成ＧＡＢＡ製剤の場合、食慾不振、便秘、下痢などの消化機械の副作用があると言う。

このようなＧＡＢＡの役割により、医薬品としてだけでなく、最近には、機能性食品素材としてのＧＡＢＡに対する関心が高まっている。ＧＡＢＡは発芽玄米を含めた発芽穀類、緑茶、白菜根など穀物でもたくさん検出されているので、経口で摂取するのが可能である。しかし、これらに含有されたＧＡＢＡの量は少ないし、薬理作用を発揮するための必要量を食品で取ることは容易くない。これを乗り越えるため、ＧＡＢＡが多量含有された食品素材を掘り出し、産業的に活用しようとする研究が活発に進行されている。

また、中枢神経系の代表的な神経伝達物質であるＬ−グルタミン酸は、神経細胞活性を誘導する物質で知られているし、Ｌ−グルタミン酸デカルボキシラーゼ（GAD、EC4.1.1.15）の触媒作用によって脱炭酸され、Ｌ−グルタミン酸がＧＡＢＡに転換される。１９５０年、ＧＡＢＡはFloreyとRobertによって哺乳類の脳抽出液で初めて発見された以来、研究が活発に進行されている。ＧＡＢＡは、分子量が１０３．２ダルトンでピペリディンサンと呼ばれる。鎔融点が２０２℃で熱に安定し、分子式はＣ_４Ｈ_９ＮＯ_２であり、水に対する溶解性が大きい。

ＧＡＢＡはタンパク質では見られない非蛋白アミノ酸として、脳や脊椎に存在する神経伝達物質であり、血流を改善して脳の酸素供給を増加させ、脳の代謝促進および脳記憶を増進させる脳の営養剤で知られている。ＧＡＢＡはグルタミン酸が神経を活性化させることとは違い、神経活性を抑制することと知られている。このような機能は神経細胞の機能と情報処理に大きい影響を及ぼす。特に感覚機能で方向敏感性、角度敏感性反応などを決めて精巧な運動機能も調律することと知られている。同時に脳の興奮を適切に制御し、非正常的な過度な活性を制御する機能に関与することと知られている。また、脊椎と無脊椎動物の中にはＧＡＢＡを伝達するニューロンが存在し、このニューロンにＧＡＢＡが充分に供給されれば、てんかん病が抑制されると報告された事がある。

ＧＡＢＡの脳血流促進效果と酸素供給増加效果は脳細胞代謝を促進させることで、脳卒中の後遺症および脳動脈硬化症などに改善效果が現われ、医薬品で使われている。これに対して、脳血液の中にＧＡＢＡおよびＧＡＤ濃度が低ければ、てんかん病、パーキンソン病、精神分裂症などの疾病が発病することと非常に密接な関連があることと知られている。また、アルコール中毒者は、正常人に比べて相対的にＧＡＢＡ濃度が低いことと知られている。以外にもＧＡＢＡは成長ホルモンの分泌調節、痛症緩和、精神神経安定作用、血圧降下作用、ＡＣＥ活性阻害作用などの効果があり、生理的にとても有用な物質である。

このような機能性を持つＧＡＢＡは、動植物係に広く分布されている。甲殻類の神経筋接合部、哺乳動物の小脳などに多く存在し、中枢神経系の主な抑制性神経伝達物質（inhibitory neurotransmitter）として作用する。

植物に存在するＧＡＢＡの含量は、低いことに報告されているが、外部環境的な要因、すなわち、酸素不足、低温および高温、闇、機械的刺激などによって植物がストレスを受けるようになれば、ＧＡＢＡの生成が急激に増加することと知られている。特に、玄米の場合、発芽によってＧＡＢＡの含量が３倍以上増加することと知られている。

ＧＡＢＡの一般的な效能は、アミノ酸であるし、同時に神経伝達物質として発作または鬱病調節に效果的ものである。また、アルコール代謝を促進し、二日酔い除去に效果的ものであるし、血圧降下（このような血圧の調節效果は糖尿による余病、肝機能と腎臓機能の改善、肥満予防、更年期障害、全身無力症、頭痛などを改善）、脳細胞代謝促進（学習能力向上）、記憶力増加、ストレス解消、女性らの生理前緊張状態緩和、免疫力強化、視力回復などの機能が知られている。

また、高血圧は、日常の食生活で予防することができるという観点で、ＧＡＢＡを含んだ茶、玄米、固形状素材などが開発されているが、ＧＡＢＡの濃度が低く、形状的に応用範囲が制限されている。また、ＧＡＢＡの認知度が上昇して市場でも高濃度のＧＡＢＡを含んだ商品の登場が期待されているし、新しい素材選定とこれらを利用した新製品開発が要求される。したがって、広範囲な加工用食品に使用可能な高濃度のＧＡＢＡ素材の選定はすごく重要な課題である。また、自然摂取では量的制限を持ったＧＡＢＡを生理活性が期待される量まで高めて取るように、海藻内に存在するグルタミン酸をＧＡＢＡで大量切り替える技術の開発および普及は重要な課題中の一つと言える。

従来の技術をよく見れば、ＧＡＢＡ成分が強化された発芽玄米の製造方法およびＧＡＢＡ成分が強化された発芽玄米茶の製造方法（韓国、登録番号１０-０５５８７６０-００００）と無蒸煮発芽玄米を利用した濁酒および薬酒の製造方法（韓国、登録番号１０-０４５２０５０-００００号）などは、それぞれＧＡＢＡ成分の強化方法と発芽玄米を利用した酒類の開発に対する内容を現わしているが、海藻を利用してＧＡＢＡ成分および多量の機能性オリゴ糖を同時に含む抽出発酵液と発酵粉末の製造およびその製造方法に関する例はない。

また、生活水準が急速に向上するによって平均寿命が増加され、年寄り人口が急増し、個人健康に対する関心が高まるによって食品の３次機能である生理活性調節機能に対する関心が極大化されている。我が国は伝統的に日常取る食品を通じて健康を維持することができるという考えが普遍化されているし、伝統医薬品も食品の形態を持つのが多くて機能性食品はずいぶん古くから私たち生活に深い関連性を持っている。都会化、産業化、核家族化されるによって加工食品の摂取が増大されて高血圧、糖尿、癌など成人病の発病率が増加されて国民の医療診療費が持続的に増加しているし、食品の機能性および有效性が消費者の一番重要な関心事項の一つになっている。特に、高血圧は代表的な成人病の一つで我が国のみならず世界的にその管理方案が必要になっているし、食事療法が重要な管理方案の一つに活用されることができ、血圧降下機能性食品素材の開発を通じる軽度患者の治療、または、発病可能性がある人の予防をあらかじめ誘導する必要がある。

一方、我が国は四面が海で取り囲まれていて海洋生物資源が豊かな立地條件を持っている。海洋生物は高い塩の濃度、水圧そして体表面が海水に露出していて病源性微生物の侵入を受けやすくて、陸上生物とは非常に他の環境に棲息しているので、その進化過程が陸上生物界とは全然違う代謝係や生体防御係を発展させて来たことを推測することができる。したがって、海洋天然物の代謝産物らは新しい形態の化学構造と多様な生理活性を見せてくれている。

海藻は、量的に非常に豊かに食べることができる食品であり、味で見れば新鮮な海の味を持った食品である。一般的にタンパク質が１０％位含まれているし、糖質（Starch）は３０〜４０％位含まれているが、植物性纎維質だからカロリーでは発現されない。海藻には、健康に必須なさまざまな無機塩類がたくさん入っているし、同時にタンパク質のような体構成栄養素も含んでいる。のり、わかめ、昆布などの海藻にはカリウムイオンがたくさん入っていて、化学的にすごく優秀なアルカリ性健康食品である。この中で、のりは、非常に優秀な営養分を持つ健康食品なのに、他の食品に比べて大量のタンパク質と炭水化物を持っている。また、海藻は植物性纎維質という点で成人病予防の健康食品で效果がある。海藻で発生されるイオンは体内の酸性老廃物と結合して排出されるから新陳代謝作用に絶対的に必要である。したがって、海藻は、老廃物の直接的な排出はもちろん二次的に発生されることができる毒性除去にも大きく寄与する。海藻が健康食品としてすぐれた機能を持つ要素は、良質の植物性纎維であるアルギン酸をたくさん含んでいるからだ。特に、これは大腸の連動運動を手伝って便秘解消に效果がある。海藻にはカルシウムイオン（Ca++）がたくさん含まれていて骨粗鬆症や骨軟化症を予防してくれて、老化を阻んでくれることに效果がある。また、海藻の中に豊かに入っているヨード成分は、食欲を促進させて、甲状腺むくみを阻んでくれて髪の毛を柔らかくしてくれる。のりには香ばしい海のにおいを盛っているし、わかめや昆布または他の海藻と大同小異に食餌纎維質をたくさん含んでいて大腸の連動運動を促進させて老廃物の排出作用をなだらかに誘導する。

すなわち、海藻はアミノ酸（Glutamic Acid および Aspartic Acid など）を多量含んでいるし、高機能性天然素材として脚光を浴びている海藻オリゴ糖（Fucoidanなど）と豊かで理想的な天然食品として認識されているだけではなく、多様なミネラルとビタミンなどが豊かに含有されている。最近、海藻の生理效用性に関する国内外専門家らの活発な研究遂行結果、海藻がダイエット作用、整腸作用による便秘治療、重金属および放射能物質の体外排出作用などに深く関与することで明かされている。そして、フコイダンに通り名される含黄多糖類の場合は、抗菌、抗酸化、抗ウイルス、坑癌活性を含めて、動脈硬化、心筋梗塞症、高血圧、狭心症、脳卒中などの成人病予防に效果的だと報告された事がある。

しかし、従来海藻の中で、特に褐藻類の場合、抽出および加工時、高粘性物質であるアルギン酸（Algin acid）などが溶出され、分離精製などの加工適性などが非常に不良で、コストアップの要因になって来た。特に、海藻の中で昆布、わかめなどの褐藻類に多量存在すると知られたフコイダンという高粘性の含黄多糖類として、これを抽出分離精製するため、アルギン酸のような高粘性物質との效果的な分離精製技術が不可欠に要求される。このような、機能性物質の高純度分離精製のために導入した精密濾過方式で、中空糸膜限外濾過方式（Ultrafiltration）があり、これは平膜またはホローファイバー（Hollow Fiber）モジュール方式のメンブレイン（Membrane）フィルター（Filter）と微細空隙（Pore Size）を利用した加圧型分離精製方式で、精密濾過工程に広く紹介されている。

しかし、円滑な限外濾過工程の適用のため、精密濾過前予備ピルトリング（Pre-Filtering）が先行されなければならない。濾過工程の中で、メンブレインフィルターのわだかまり現象（Fouling Phenomena）によって分離效率が急激に減少するのに、特に海藻抽出液など高粘性物質の場合、分離適性と運用経費の過多発生など大量生産工程での導入が不可能だった。だけでなく、海藻の場合、単純加工形態である粉末または丸の形態で取っているが、味と嗜好性の不良による大量消費の限界点を露出させている。これを改善させるための手段として海藻麺類（昆布麺、ひじき麺など）などの製造時添加して取っているが、テイストと香味、そして加工適性不良などの制約によって海藻の実質的な效能を発現するための添加量の向上は期待することができない。

一方、天然ウェルビーイング食品として海藻（昆布）はダイエット食品としての效用性とフコイダンというなどの高機能性の生理活性物質を保有しているだけではなく、調味料の代名詞（ＭＳＧ）で広く知られたグルタミン酸を多量含んだ伝統天然調味料素材として広く常用されて来た。最近、全世界的に臨床試験を通じる血圧低下、脳細胞代謝促進および二日酔い解消などに卓越な生理活性效果があることに検証されたＧＡＢＡの場合、ＧＡＤの脱炭酸作用によって前驅物質であるグルタミン酸を通じて生成されることが糾明された。現在、日本を含めて全世界的にＧＡＢＡの含有量を増大させるための技術が開発の中であり、このような技術開発は主に化学的ＭＳＧを人為的に添加した後、発酵を通じてＧＡＢＡで転換させる発酵乳酸菌株の開発に帰結されている実情だ。

本発明者は、多量の天然グルタミン酸を含んでいる海藻を丸ごと高温加圧滅菌と発酵することで、この過程で海藻からグルタミン酸が持続的に抽出され、このグルタミン酸がＧＡＢＡに転換され、ＧＡＢＡを高收率に收得する可能性があることを確認した。すなわち、天然のグルタミン酸を主原料で利用してＧＡＢＡを生産することができるし、海藻全体を利用するによってＧＡＢＡの收率をもっと高めることができることを確認し、本発明を完成するのに至った。

すなわち、本発明は、（１）海藻を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌し、培地を準備する段階;（２）上記培地に乳酸菌と酵母の中で、少なくとも一つの微生物を接種し、微生物によって豪気または嫌気条件で発酵させ、グルタミン酸のＧＡＢＡ（gamma aminobutyric acid）への転換と海藻多糖類の単糖類とオリゴ糖での分解を誘導する段階;（３）発酵産物を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌する段階を含む海藻発酵産物の製造方法を提供しようとする。

また、上記製造方法によって收得したＧＡＢＡと海藻多糖類由来単糖類とオリゴ糖を含んだ海藻発酵産物を提供しようとする。

また、上記海藻発酵産物を濾過し、発酵液と発酵残渣で分離し、発酵液を收得する段階;（２）上記発酵液を精密濾過する段階;（３）精密濾過された発酵液を濃縮および乾燥する段階を含んだ海藻発酵調味料の製造方法を提供しようとする。

また、上記製造方法を通じて得た海藻発酵調味料を提供しようとする。

また、上記海藻発酵産物を濾過し、発酵液と発酵残渣を分離して発酵残渣を收得する段階;（２）上記発酵液を精密濾過し、残った発酵残渣を收得する段階;（３）上記段階（１）と（２）の発酵残渣を乾燥して粉末化する段階を含んだ海藻発酵粉末の製造方法を提供しようとする。

また、上記製造方法を通じて得た海藻発酵粉末を提供しようとする。

本発明は、（１）海藻を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌して培地を準備する段階;（２）上記培地に乳酸菌と酵母の中で、少なくとも一つの微生物を接種し、微生物によって豪気的または嫌気的条件で発酵させ、グルタミン酸のＧＡＢＡ（gamma aminobutyric acid）への転換と海藻多糖類の単糖類とオリゴ糖での分解を誘導する段階;および（３）発酵産物を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌する段階を含む海藻発酵産物の製造方法に関するものである。以下、各段階別で具体的に説明する。

（１．海藻の高温加圧滅菌による培地準備段階）
本発明で、海藻では、例えば、昆布、わかめ、ひじき、ほんだわら、のり、天草、青海藻、青角、青苔、甘苔、大黄、カラギニンなどがあるが、ここに制限されるのではない。本発明で、海藻は望ましくは昆布である。昆布は乾燥昆布を基準で約５％位のグルタミン酸を含んだことと知られている。

海藻は、何回水に水洗し、脱塩する。その後、海藻と水を１：５〜１５で混合した後、１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌（autoclaving）することが望ましい。ここで、水はグルタミン酸を含んだ天然物の抽出液（例えば、昆布抽出液、かき抽出液またはこれらの混合物）または濃縮液で取り替えことも可能である。高温加圧滅菌は、食品業係で広く使われている高温加圧滅菌装置（autoclave）によって実施することができる。上記高温加圧滅菌によって微生物の滅菌と、同時に海藻に含有されたグルタミン酸と海藻多糖類を含めた各種栄養成分を抽出することができる。

一方、従来には海藻を抽出した後、抽出液を分離して滅菌し、これを培地で利用して発酵する方式（液状発酵方式）を採択したが、本発明では、海藻を抽出しないで、そのまま全体を高温加圧滅菌して発酵させて培地で製造する。すなわち、本発明の培地は海藻全体で成り立ったことを特徴にする。また、海藻に対する別途の抽出過程なしに、全体を高温加圧滅菌することで微生物の滅菌だけではなく、グルタミン酸と海藻多糖類を含めた各種栄養成分を抽出することができる。

本発明では、培地に米糠を追加するのが望ましい。すなわち、米糠を海藻とともに高温加圧滅菌処理して培地を準備するのが望ましい。'米糠'は米の搗精過程の中に発生する副産物で、米ぬかとも言う。米糠は粉末形態が望ましくて、その粒子の太さは、５０〜１００メッシュ（mesh）が望ましい。米糠は培地の総重量を基準で、１〜３％（ｗ／ｗ）の量で添加するのが相応しい。米糠は微生物の増殖を促進し、発酵を増進させることができる重要な培地の成分であり、自体に含有されているＧＡＢＡが抽出され、発酵産物にＧＡＢＡ量をもっと増加させるだけでなく、香ばしい味を発現させて風味を改善させる效果も卓越である。

また、本発明では、最終発酵産物でＧＡＢＡの收率をもっと高めるため、培地にグルタミン酸が含有された天然物を追加するのが望ましい。グルタミン酸が含有された天然物では、ここに制限されるのではないが、かき、かき抽出液、昆布抽出液、これらの混合物、それぞれの濃縮液または混合物の濃縮液が利用されることができる。かき、かき抽出液などは、本発明の海藻発酵産物にタウリンのような機能性物質と呈味成分をもっと補強するので特に望ましい。上記天然物は、培地の総重量を基準で１〜１０％（ｗ／ｗ）位添加するのが相応しい。上記抽出液は、グルタミン酸が含有された天然物の熱水抽出液が望ましくて、熱水抽出後、香味改善のためにアルギン酸（海藻）など高分子粘質多糖類などの效果的な除去のため、外部循環式減圧型分離膜装置を利用して分子量６０ｋＤａ以下の部分だけ分画して收得した濾過液がより望ましい。

また、本発明では、最終発酵産物でＧＡＢＡの收率をより高めるために培地にグルタミン酸が含有された合成物を追加することもできる。合成物は代表的にＭＳＧ（Mono Sodium Glutamate）が言及されることができるが、ここに制限されるのではない。上記合成物は少量で、望ましくは培地の総重量を基準で１〜１０％（ｗ／ｗ）、望ましくは１〜２％（ｗ／ｗ）位添加する。

（２．微生物の接種および培養）
本発明で発酵微生物では乳酸菌、または酵母、またはこれらのいずれも利用するのが可能である。

本発明で、乳酸菌では、ラクトバチルス属、ストレプトコッカス属、ビフィドバクテリウム属、ロイコノストック属、ペディオコッカス属、ラクトコッカス属に属する乳酸菌が利用されることができる。望ましくは、乳酸菌でラクトバシルスブレビス（Lactobacillus brevis）を利用する。より望ましくは、ラクトバシルスブレビスＢＪ−２０（ＫＣＴＣ１１３７７ＢＰ）を利用する。

本発明で、酵母では、サッカロミセス属、シゾサッカロマイセス属、クリヴェロミセス属、ハンセヌラ属、カンジダ属、ピキア属に属する酵母が利用されることができる。望ましくは、サッカロミセスセルビシエ（Saccharomyces cerevisiae）を利用する。特に、酵母は乳酸菌による発酵時、不可欠に生成される酸味をとり除いて、海藻臭の除去と香ばしい香りの発現と甘味の生成など発酵産物の香味を全般的に改善することができる。

前段階で用意した培地に乳酸菌および酵母の中で少なくとも一つの微生物を接種して培養する。微生物は全体培地対比０．１〜５％（ｖ／ｖ）の量で接種することが相応しい。乳酸菌と酵母を同時に利用する場合に、乳酸菌と酵母は１〜３：３〜１の割合で接種することが望ましい。発酵は２５〜４０℃で２〜４日間進行する。

本発明で、発酵は微生物によって豪気または嫌気条件で実施する。乳酸菌の場合には豪気条件と嫌気条件が構わないが、嫌気条件がより望ましい。酵母の場合には嫌気条件で培養するのが特に望ましい。本発明で、嫌気条件は'準嫌気条件’を含む概念である。準嫌気条件は、培養時、酸素の流入を遮断して微生物が培養機内に期存在する酸素を利用するようにする条件を意味する。

発酵段階では、上述した高温加圧滅菌段階で海藻から抽出されたグルタミン酸がＧＡＢＡ（gamma aminobutyric acid または 4-aminobutyric acid）に転換されるだけでなく、発酵段階でも持続的に海藻からグルタミン酸が抽出され、このグルタミン酸もＧＡＢＡに転換される。また、培地にグルタミン酸を含んだ天然物または合成物を追加した場合には、上記天然物または合成物由来のグルタミン酸もＧＡＢＡに転換される。また、海藻、グルタミン酸を含んだ天然物から由来された海藻多糖類（例えば、フコイダンという、fucoidan）が単糖類（例えば、フコズという、fucose）およびオリゴ糖に分解され、ＧＡＢＡと海藻多糖類由来の単糖類とオリゴ糖を含んだ海藻発酵産物を得ることができる。

従来には、滅菌された海藻抽出液を高温加圧滅菌した後、これを培地で利用して発酵させるによって抽出液内にある制限された量のグルタミン酸と海藻多糖類だけ利用可能なのに比べて、本発明では、海藻全体を利用して高温加圧滅菌して発酵させるによって、上記海藻から持続的に天然のグルタミン酸が抽出されるから、従来技術に比べてもっと多い量のグルタミン酸を利用することができるようになるので、最終的に高收率のＧＡＢＡとまた海藻多糖類由来の単糖類とオリゴ糖を含んだ海藻発酵産物を得ることができる。

（３．発酵産物の高温加圧滅菌）
発酵後、発酵産物を追加で１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌（autoclaving）する。高温加圧滅菌は食品業係で広く使われている高温加圧滅菌装置（autoclave）によって実施することができる。高温加圧滅菌によって発酵産物に存在する微生物を滅菌することができる。

本発明は、以上のような製造方法を通じて收得した海藻発酵産物に関するのだ。この海藻発酵産物は海藻全体の高温加圧滅菌と発酵過程を通じて持続的に天然のグルタミン酸と海藻多糖類が抽出され、このグルタミン酸がＧＡＢＡに転換されて海藻多糖類が単糖類とオリゴ糖に分解されるによって高濃度のＧＡＢＡと海藻多糖類由来の単糖類とオリゴ糖を含むでしょう。

また、本発明では海藻を丸ごと発酵させることを特徴にするので、本発明の発酵産物は発酵液（発酵産物の中で液状部分）と発酵残渣（発酵産物の中で固相部分）で成り立っている。海藻発酵液（または海藻発酵液の乾燥粉末）はここに制限されるのではないが、機能性飲み物および健康機能食品、調味料などを生産する原料として利用されることができる。一方、海藻発酵残渣（または海藻発酵残渣の乾燥粉末）はここに制限されるのではないが、食餌纎維素材、ダイエット用素材、食品増量制などに利用されることができる。

本発明は、（１）上記海藻発酵産物を濾過し、発酵液と発酵残渣で分離し、発酵液を收得する段階；（２）上記発酵液を精密濾過する段階；（３）精密濾過された発酵液を濃縮して乾燥する段階を含んだ海藻発酵調味料の製造方法に関するものである。この製造方法によって收得した海藻発酵調味料がまた本発明の一側面を成す。

発酵液と発酵残渣を分離し、発酵液のみを收得する過程はここに制限されるのではないが、遠心分離または濾過によって達成されることができる。濾過時には２０〜２００メッシュ（mesh）の網を利用するのが望ましい。

前段階で得た発酵液を精密濾過する。精密濾過時には分子量が６０ｋＤａ以下の物質のみを通過させる'外部循環式減圧型分離膜'を利用するのが望ましい。'外部循環式減圧型分離膜'を利用した精密濾過は外部への露出を完全に遮断することで、発酵液の外部からの汚染を前もって防止するなど発酵後形成された発酵液の味と香を損失なしにそのまま維持させることができる。また、精密濾過は海藻で発生する海藻臭などの異味、異臭をとり除い、発酵液の味と香を進めることができる。段階（３）の高温加圧滅菌によって死滅された微生物の死体などをとり除いて精製された純粋な発酵液のみを得ることができる。

その次、上記精密濾過した海藻発酵液を濃縮し、必要によって賦形剤（例えば、マルトデックストリン、脱脂粉乳、ラクトース、カゼインなど）を混合し、凍結乾燥、噴霧乾燥または真空乾燥することで海藻発酵液を粉末化して海藻発酵調味料を製造する。

また、本発明は（１）上記の海藻発酵産物を濾過し、発酵液と発酵残渣を分離し、発酵残渣を收得する段階；（２）上記発酵液を精密濾過して残った発酵残渣を收得する段階；（３）上記段階（１）と（２）の発酵残渣を乾燥して粉末化する段階を含んだ海藻発酵粉末の製造方法に関するものである。この製造方法によって收得した海藻発酵粉末がまた本発明の一側面を成す。

上記段階（１）、（２）は上述した海藻発酵調味料の製造方法の段階（１）および（２）と等しいが、段階（１）では発酵残渣を收得し、段階（２）では精密濾過されることができなく、残った発酵残渣を收得する。精密濾過時、分子量が６０ｋＤａ以下の物質のみを通過させる'外部循環式減圧型分離膜'を利用した場合には残った発酵残渣は、膜を通ることができなかった６０ｋＤａ以上の物質であると考えられる。

段階（３）では段階（１）と段階（２）の発酵残渣を混合し、熱風乾燥器または真空乾燥器などを利用し、５０〜７０℃で６〜１２時間乾燥させる。乾燥完了後、乾式粉碎機などに粉末化し、海藻発酵粉末を製造する。

本発明によれば、天然のグルタミン酸を含んだ海藻を主原料にし、従来技術に比べ、高收率のＧＡＢＡを生産することができる。

すなわち、従来には海藻の抽出液のみを培地で利用するによって抽出液にある制限された量のグルタミン酸だけがＧＡＢＡに転換されることができたが、本発明では、海藻全体を高温加圧滅菌および発酵させることで、この過程を通じて海藻から持続的にグルタミン酸が抽出され、もっと多量のグルタミン酸が利用可能になるにより、高收率でＧＡＢＡを収得することができる。

また、従来には、ＭＳＧを主原料で利用してＧＡＢＡを生産したが、本発明では、ＭＳＧを利用しないとか、極少量だけ利用するので、従来に最終産物にＭＳＧの残留による問題を乗り越えることができる。

本発明の発酵産物は海藻全体を発酵した産物により、液状部分である発酵液と固相部分である発酵残渣で成り立つので、必要によって発酵液は調味料で、発酵残渣は食餌纎維素材、ダイエット用増量素材などで利用可能なので、海藻発酵産物全体が有用に利用されることができる。すなわち、投入された昆布は全体対比１００％の收率を果たすことができるので、製造工程の效率性と経済性を実現することができる。海藻発酵液（または海藻発酵液の乾燥粉末）はここに制限されるのではないが、（機能性飲み物および健康機能食品、調味料などの完製品および素材に利用）生産に利用されることができる。一方、海藻発酵残渣（または海藻発酵残渣の粉末）は、ここに制限されるのではないが、食餌纎維素材、ダイエット用素材、食品増量制などに利用されることができる。

本発明の発酵産物を含んだ調味料は、人工ＭＳＧが含まれていないから、人工ＭＳＧによる各種問題点を乗り越えることができるし、元気な食生活に寄与するでしょう。

本発明の発酵産物は、高濃度のＧＡＢＡと海藻多糖類由来単糖類とオリゴ糖を含んでいて抗酸化、免疫力強化、肥満防止、二日酔い解消、血圧降下、血流促進および脳細胞代謝促進によるストレス解消と集中力強化效果に流用することと予想される。

図１は本発明による海藻発酵産物、海藻発酵調味料および海藻発酵粉末の製造方法を全体的な工程の流れ図で現わしたものである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実試例をより詳しく説明する。

図１は、本発明による海藻発酵産物、海藻発酵調味料、海藻発酵粉末の製造方法の全般的な工程の流れを現わしたものである。

原料の準備段階（ａ）では、海藻を十分な水で水洗および脱塩した後、次の段階である高温加圧滅菌段階でグルタミン酸などの呈味成分と海藻多糖類のような人体に有用な成分の效率的な抽出のために湿式または乾式粉碎する。

原料の高温加圧滅菌段階（ｂ）では、適当な大きさに粉砕された海藻を原料状態によって海藻と水を１：５〜１５の割合で選択的に調節した後、必要によって米糠、グルタミン酸を含んだ天然物などを混合した後、グルタミン酸、海藻多糖類（fucoidanなど）のような人体に有用な成分の效率的な抽出を図り、微生物発酵のため、上記原料を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌することで、海藻を含めた原料内に存在する雑菌の滅菌を一つの工程で単純化して同時に遂行する。高温加圧滅菌後に微生物の最適生育温度まで冷却する。ここで、必要によって追加されるグルタミン酸を含んだ天然物は、微生物によって呈味性成分であるグルタミン酸がＧＡＢＡに転換されることで発生される呈味性低減問題を乗り越えるための成分であり、生かきまたはかき抽出液およびこれらの混合物で代替が可能で、またグルタミン酸を多量で含む天然の材料なら何でも良い。米糠は、本来含有されていたＧＡＢＡが抽出され、発酵産物のＧＡＢＡ含量を増進させるための成分である。

微生物の接種段階（ｃ）では、上記の方法によって製造した高温加圧滅菌された培地に乳酸菌と酵母の中で、少なくとも一つ微生物を接種する段階で、無菌的な環境を維持し、空中落下菌のような雑菌による汚染を防止しながら実施する。ここで、微生物は培地を基準にして０．１〜５％（ｖ／ｖ）ができるように接種する。

微生物による海藻の発酵段階（ｄ）では、微生物が培地を利用して代数的に生育しながら生理活性物質の生成および高分子多糖類などの低分子化を誘導する。特に、グルタミン酸がＧＡＢＡに転換され、海藻多糖類（Fucoidanなど）が単糖類（Fucoseなど）とオリゴ糖に分解される。微生物による発酵を通じて海藻に存在する海藻臭などの異味、異臭を完全にとり除くことができる。発酵は２５〜４０℃で２〜４日間微生物によって豪気または嫌気条件で実施する。

発酵産物の高温加圧滅菌段階（ｅ）では、微生物によって発酵が完了した発酵産物を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌する。これで、微生物を滅菌することと同時に、微生物で酵母が利用された場合には前段階（ｄ）で代数的に増加された酵母内に含有された呈味成分である核酸を抽出することで発酵産物の呈味性を補強することができる。

海藻発酵液と発酵残渣の分離段階（ｆ）では発酵産物をメッシュ（２０〜２００メッシュ）網を利用して分離する。

海藻発酵液の精密濾過段階（ｇ）では、上記の方法によって分離した海藻発酵液を利用して海藻天然発酵調味料を製造する初段階で、分子量が６０ｋＤａ以下の物質のみを通過させる外部循環式減圧型分離膜を利用して海藻発酵液を濾過することで、上記段階（ｅ）の高温加圧滅菌後に存在する微生物の死体などを含めた微細な残物を完全にとり除くことで、精製された海藻発酵液を生産する。

海藻発酵液の濃縮および乾燥段階（ｈ）では、上記の方法によって收得した精製された海藻発酵液を減圧濃縮した後、賦形剤（例えば、マルトデックストリン、脱脂粉乳、ラクトース、カゼインなど）を混合し、凍結乾燥、噴霧乾燥または真空乾燥することで、海藻発酵液を粉末化して多量のＧＡＢＡを含む海藻発酵調味料を完成する。

こんなに製造された海藻発酵調味料は、必要によって用量別で包装する段階（ｉ）を経る。

海藻発酵残渣の乾燥段階（ｉ）では、海藻発酵粉末を製造する初段階で、段階（ｆ）でメッシュ網を通ることができなかった発酵残渣と段階（ｇ）で精密濾過されることができなかった発酵残渣（すなわち、６０ｋＤａ以上の発酵残渣）を混合した後、これを熱風乾燥器または真空乾燥器などを利用して５０〜７０℃で６〜１２時間乾燥する。

海藻発酵残渣の粉砕段階（ｊ）では、発酵残渣を粉末化する段階で、乾式粉砕機などを利用して粉末化して海藻発酵粉末を完成する。

こんなに製造された海藻発酵粉末は上述した海藻発酵調味料と同じく必要によって用量別で包装する段階（ｌ）を経る。

〔実試例１：昆布の発酵〕
（１−１：乳酸菌による昆布の発酵）
冷水で２回水洗し、脱塩した乾昆布切れ（１〜３ｃｍ^２）と水を１：５〜１：１５の割合で選択的に混合した。その後、添加水量の１〜３％の米糠粉末（５０−１００メッシュ）を添加して撹拌した後、１２１℃で２０分間高温加圧滅菌（autoclaving）して３０℃まで冷却した以後、ＭＲＳ培地で１８時間前もって培養した乳酸菌（Lactobacillus brevis BJ-20、KCTC11377BP）を全体培地対比１−４％（ｖ／ｖ）接種し、２５〜３５℃で２〜４日間嫌気または豪気条件で発酵した。発酵後、乳酸菌の滅菌のために１２１℃で２０分間高温加圧滅菌と冷却などの工程を通じ、昆布に多量に含有されている天然グルタミン酸をＧＡＢＡで転換させ、昆布に多量で存在するその機能性の海藻多糖類を低分子化することで、最終的には昆布由来の高濃度天然ＧＡＢＡと機能性低分子オリゴ糖を含む昆布発酵液を製造した。

（１−２：酵母による昆布の発酵）
冷水で２回水洗し、脱塩した乾昆布切れ（１−３ｃｍ^２）と、水を昆布重量対比１５倍添加し、選択的に混合した。その後、添加水量の２％の米糠粉末（５０−１００メッシュ）を添加し、撹拌した後、１２１℃で２０分間高温加圧滅菌し、３０℃まで冷却した。その後、ＹＭ培地で１８時間前もって培養した酵母（Saccharomyces cerevisiae）を全体培養液対比２−５％（ｖ／ｖ）接種して３７℃で３日間嫌気的または豪気的条件で発酵した。発酵後、微生物の滅菌と培養された酵母の抽出のため、１２１℃で２０分間高温加圧滅菌と冷却などの工程を通じ、昆布に多量に含有されている天然グルタミン酸をＧＡＢＡ成分で転換させて昆布に多量で存在する高機能性の海藻多糖類を低分子化することで、最終的には昆布由来の高濃度天然ＧＡＢＡと機能性低分子オリゴ糖を含む昆布発酵液を製造した。

上述した実試例１−１と１−２で実施された豪気的/嫌気的培養時、発酵時間によるＧＡＢＡおよびグルタミン酸の含量は次の表３である。

（１−３：乳酸菌と酵母による昆布の発酵）
冷水で２回水洗し、脱塩した乾昆布切れ（１−３ｃｍ^２）と、水を１：５〜１：１５の割合で選択的に混合した後、添加水量の２％の米糠粉末（５０−１００ｍｅｓｈ）を添加し、撹拌した後、１２１℃で２０分間高温加圧滅菌し、３０℃まで冷却した後、ＭＲＳおよびＹＭ培地で１８時間それぞれ前もって培養した乳酸菌（Lactobacillus brevis MBP-２０）と酵母（Saccharomyces cerevisiae）を全体培養液対比３％（ｖ／ｖ）を乳酸菌と酵母接種量の割合を１：１、２：１、１：２、１：３、３：１でそれぞれ異にして接種した後、３７℃で３日間嫌気的条件で発酵した。発酵後、微生物の滅菌と培養された酵母の抽出のため、１２１℃で２０分間高温加圧滅菌と冷却などの工程を通じ、昆布に多量に含有されている天然グルタミン酸をＧＡＢＡ成分で転換させ、昆布に多量で存在する高機能性の海藻多糖類を低分子化することで、最終的には昆布由来の高濃度天然ＧＡＢＡと機能性低分子オリゴ糖を含む昆布発酵液を製造した。

〔実試例２:かきまたはかき抽出液が追加された昆布の発酵〕
本実試例では、実試例１での製造方法で生成されるＧＡＢＡの含量を増大するためには乳酸菌、酵母またはこれらを混合して発酵するにおいて、ＧＡＢＡの前驅物質であるグルタミン酸の含量には限界があるからグルタミン酸の含量を増量してくれることが必要である。したがって、人工のＭＳＧを添加しなくて天然の材料からグルタミン酸の含量を増量させるため、本実試例では、天然のグルタミン酸を多量で含んでいるかき（生かき）およびかき抽出液を追加的に添加し、実試例１と等しい方法で乳酸菌、酵母またはこれらの混合発酵を嫌気的条件で実施した。その結果で、発酵後の高濃度天然ＧＡＢＡと機能性低分子オリゴ糖を含む昆布発酵液を製造した。本実試例ではかき（生かき）を全体重量の１０％を発酵時添加することとかき抽出液（５Brix）を投入される水と取り替えることを特徴にする。

〔実試例３：ＭＳＧが追加された昆布の発酵〕
本実試例では、実試例１での製造方法で生成されるＧＡＢＡの含量を増大するためには、乳酸菌、酵母またはこれらを混合して発酵するにおいて、ＧＡＢＡの前驅物質であるグルタミン酸の含量には限界があるからグルタミン酸の含量を増量してくれることが必須である。したがって、本実試例では、乳酸菌、酵母またはこれらを混合して発酵するにおいて、ＧＡＢＡの前驅物質であるグルタミン酸の含量を増量させるため、ＭＳＧ（Mono Sodium Glutamate）を追加的に添加して実試例１と等しい方法で発酵を実施して高濃度の天然ＧＡＢＡと機能性低分子オリゴ糖を含む昆布発酵液を製造した。本実試例では、追加的なＧＡＢＡの前驅物質でＭＳＧを１〜１０％まで添加することを特徴にする。

〔実試例４：昆布抽出液が追加された昆布の発酵〕
本実試例では、実試例１での製造方法で生成されるＧＡＢＡの含量を増大するためには、乳酸菌、酵母またはこれらを混合して発酵するにおいて、ＧＡＢＡの前驅物質であるグルタミン酸の添加量増大のため、前もって昆布を熱水抽出し、外部循環式減圧型分離膜装置を利用し、分子量６０ｋＤａ以下で分画（精密濾過）後、濃縮した（固形粉含量２０Brix）昆布抽出濃縮液を実試例１に追加的に等量（１：１、重量比）添加後、等しい方法で嫌気的条件で発酵した。

〔実試例５：昆布発酵液から高濃度ＧＡＢＡ含有昆布発酵粉末の製造〕
上記の実試例１から４までの方法で製造され、收得された昆布発酵液に対し、遠心分離または外部循環式減圧型分離膜装置による用途別目的規格による空隙（pore size）別に精密濾過と１５torr、６０℃で減圧濃縮した。その後、目的する最終ＧＡＢＡ含量による濃度で賦形剤を添加し、噴霧乾燥を通じ、粉末化した。ここで賦形剤ではマルトデックストリン、脱脂粉乳、ラクトース、カゼインなどを使った。

〔実試例６：発酵による機能性多糖類の構成糖の造成および変化〕
本実試例では、微生物を利用した昆布全体発酵過程で、すなわち、ＧＡＢＡおよび機能性オリゴ糖（フコイダンなど含黄海藻多糖類または含黄構成糖）を含む昆布発酵液の製造過程で、機能性多糖類の存在および減少可否を検証するため、次のような方法で比べた。

具体的な方法で、冷水に２回水洗し、脱塩した乾昆布切れ（１−３ｃｍ^２）と水を１：５〜１：１５の割合で選択的に混合し、撹拌した後、１２１℃で１５−３０分間１次高温加圧滅菌し、３０℃まで冷却した。その後、ＭＲＳ培地で１８時間前もって培養した乳酸菌（Lactobacillus brebis）を全体培地対比２％（ｖ／ｖ）接種し、２５−３５℃で２〜４日間発酵した。発酵後、乳酸菌の滅菌のため、２次で１２１℃で２０分間高温加圧滅菌と冷却などの工程を通じ、ＧＡＢＡと機能性低分子オリゴ糖を含む昆布発酵液を製造した。これと比較するため、上記の工程で１次高温加圧滅菌し、３０℃まで冷却した。その後（乳酸菌接種前）、これを発酵前の昆布抽出液にし、相互比べた。

その結果は、発酵前後、構成糖の造成および含量で微量の増加または減少されることを確認し、これは昆布の全体発酵代謝過程で微生物によって消耗、分解、生成された結果であり、機能性を発現する含黄多糖類は低分子に分解されて含黄単糖類であるフコズを含む構成単糖類の形態で持続的に存在することを見せてくれる。

本発明によれば、天然グルタミン酸を含んだ海藻を主原料にし、従来技術に比べ、高収率のＧＡＢＡを生産することができる。

ＫＣＴＣ１１３７７ＢＰ

Claims

（１）昆布を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌し、培地の重量を基準として１〜３％の米糠と、グルタミン酸が含有された天然物または合成物とを培地に追加し、培地を準備する段階；
（２）上記培地にラックトバシルロスブレビスＢＪ−２０（ＫＣＴＣ１１３７７ＢＰ）とサカロマイセスセレビシエとの中で、少なくとも一つの微生物を接種し、微生物によって好気または嫌気条件で発酵させてグルタミン酸のＧＡＢＡ（gamma aminobutyric acid）への転換と、海藻多糖類の単糖類とオリゴ糖への分解とを誘導する段階；および
（３）発酵産物を１２０〜１２５℃で１５〜３０分間高温加圧滅菌する段階を含む昆布発酵産物の製造方法。
上記グルタミン酸が含有された天然物は、かき、かき抽出液、昆布抽出液、これらの混合物、それぞれの濃縮液および上記混合物の濃縮液で成り立ったグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
上記グルタミン酸が含有された天然物は１〜１０％（ｗ／ｗ）の量で添加されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
上記グルタミン酸が含有された合成物はＭＳＧであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
上記グルタミン酸が含有された合成物は１〜１０％（ｗ／ｗ）の量で添加されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
上記段階（２）で微生物は培地対比０．１〜５％（ｖ／ｖ）の量で接種することを特徴にする請求項１に記載の製造方法。
上記段階（２）でラックトバシルロスブレビスＢＪ−２０（ＫＣＴＣ１１３７７ＢＰ）とサカロマイセスセレビシエとを一緒に接種する場合には、ラックトバシルロスブレビスＢＪ−２０（ＫＣＴＣ１１３７７ＢＰ）とサカロマイセスセレビシエとを１〜３：３〜１の割合で混合することを特徴にする請求項１に記載の製造方法。
上記段階（２）で発酵は２５〜４０℃で２〜４日間進行することを特徴にする請求項１に記載の製造方法。
（１）請求項１に記載の製造方法によって製造された昆布発酵産物を濾過し、発酵液と発酵残渣として分離して発酵液を收得する段階；
（２）上記発酵液を精密濾過する段階；
（３）精密濾過された発酵液に食品補助添加剤を添加して粉末化する段階を含む昆布発酵調味料の製造方法。
段階（２）で精密濾過は６０ｋＤａ以下の物質を濾過する外部循環式減圧型分離膜を利用して実施することを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
（１）請求項１に記載の製造方法によって製造された昆布発酵産物を濾過して発酵液と発酵残渣を分離して発酵残渣を收得する段階；
（２）上記発酵液を精密濾過して発酵残渣を收得する段階；
（３）上記段階（１）と（２）の発酵残渣を乾燥して粉末化する段階を含む昆布発酵粉末の製造方法。