JP6186853B2 - 米に含まれるタンパク質の回収方法 - Google Patents
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Description
本発明は、米に含まれるタンパク質を回収する方法に関し、特に、米に含まれるプロラミンを高純度かつ高回収率で回収することを可能とするタンパク質回収方法に関する。
従来、米に含まれるタンパク質が、コレステロールの低下や白血病の抑制等、人体に有用な機能を有することが知られている（特許文献１，２参照。）。
特許文献１には、米をアルカリ溶液に溶解させた後、固液分離操作を行って上澄液と沈殿物に分離し、該上澄液を酸で中和して得られた沈殿物を洗浄・乾燥することによって、米に含まれるタンパク質を回収する方法が記載されている。
また、特許文献２には、米にｄｄＨ２Ｏを加えてアルブミン抽出液を分離し、その沈殿物にＮａＣｌを加えてグロブリン抽出液を分離し、その沈殿物にＮａＯＨを加えてグルテン抽出液を分離し、さらにその沈殿物にエタノールを加えてプロラミン抽出液を分離することによって、４種のタンパク質を米から順次回収する方法が記載されている。
上記特許文献１に記載された方法によれば、米に含まれるタンパク質を高回収率で回収できることが期待される。
しかしながら、上記特許文献１に記載された方法は、タンパク質を選択的に回収できるものでなく、プロラミンに着目した場合、回収されるプロラミンの純度が低くなる問題がある。
しかしながら、上記特許文献１に記載された方法は、タンパク質を選択的に回収できるものでなく、プロラミンに着目した場合、回収されるプロラミンの純度が低くなる問題がある。
他方、上記特許文献２に記載された方法によれば、プロラミンを高純度で回収できることが期待される。
しかしながら、上記特許文献２に記載された方法は、工程の数だけ回収ロスが発生し、前記プロラミンの回収率が低下する懸念がある。
しかしながら、上記特許文献２に記載された方法は、工程の数だけ回収ロスが発生し、前記プロラミンの回収率が低下する懸念がある。
そこで、本発明は、米に含まれるプロラミンを高純度かつ高回収率で回収することを可能とするタンパク質回収方法を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意検討した結果、米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させることが、米に含まれるプロラミンを高純度かつ高回収率で回収することを可能とすることを見出し、以下の発明を完成するに至った。
即ち、本発明のプロラミン回収方法は、
米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させるタンパク質溶解工程と、
前記タンパク質溶解工程で得られる上清を酸で中和し、プロラミン以外のアルコール溶液に不溶なタンパク質を沈殿させるタンパク質分離工程と、
を備えることを特徴とする。
米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させるタンパク質溶解工程と、
前記タンパク質溶解工程で得られる上清を酸で中和し、プロラミン以外のアルコール溶液に不溶なタンパク質を沈殿させるタンパク質分離工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明のプロラミン回収方法は、
前記タンパク質分離工程で得られる上清からプロラミンを回収するプロラミン回収工程を備えることが好ましい。
前記タンパク質分離工程で得られる上清からプロラミンを回収するプロラミン回収工程を備えることが好ましい。
本発明のプロラミン回収方法は、
前記プロラミン回収工程が、前記タンパク質分離工程で得られる上清からアルコール溶液を留去することで、アルコール溶液に溶解したプロラミンを沈殿させることが好ましい。
前記プロラミン回収工程が、前記タンパク質分離工程で得られる上清からアルコール溶液を留去することで、アルコール溶液に溶解したプロラミンを沈殿させることが好ましい。
本発明のプロラミン回収方法は、
前記タンパク質溶解工程が、前記アルカリ溶液を加えて水素イオン濃度指数（ｐＨ）を調整した後に前記アルコール溶液を加えることが好ましい。
前記タンパク質溶解工程が、前記アルカリ溶液を加えて水素イオン濃度指数（ｐＨ）を調整した後に前記アルコール溶液を加えることが好ましい。
本発明のプロラミン回収方法は、
前記プロラミンが、１３ｋＤａプロラミンであることが好ましい。
前記プロラミンが、１３ｋＤａプロラミンであることが好ましい。
本発明のプロラミン以外のタンパク質を含む沈殿物タンパク質回収方法は、
米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させるタンパク質溶解工程と、
前記タンパク質溶解工程で得られる上清を酸で中和し、プロラミン以外のアルコール溶液に不溶なタンパク質を沈殿させるタンパク質分離工程と、を備え、
前記タンパク質分離工程で得られるプロラミン以外のタンパク質を含む沈殿物を回収することを特徴とする。
米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させるタンパク質溶解工程と、
前記タンパク質溶解工程で得られる上清を酸で中和し、プロラミン以外のアルコール溶液に不溶なタンパク質を沈殿させるタンパク質分離工程と、を備え、
前記タンパク質分離工程で得られるプロラミン以外のタンパク質を含む沈殿物を回収することを特徴とする。
ここで、本発明において、プロラミンの純度とは、プロラミン回収工程で回収される回収物中に含まれるプロラミンの質量割合（％）である。また、プロラミンの回収率とは、原料となる米に含まれるプロラミンに対する前記回収物に含まれるプロラミンの質量割合（％）である。
本発明のプロラミン回収方法は、米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させるタンパク質溶解工程と、前記タンパク質溶解工程で得られる上清を酸で中和し、プロラミン以外のアルコール溶液に不溶なタンパク質を沈殿させて、前記タンパク質をプロラミンとプロラミン以外のタンパク質に分離させるタンパク質分離工程と、を備えるので、米に含まれるプロラミンを高純度かつ高収率で回収することが可能となる。
そして、本発明のプロラミン回収方法によれば、前記タンパク質分離工程で得られる上清から、米に含まれるプロラミンを高純度かつ高収率で回収することができる。
また、本発明のプロラミン以外のタンパク質を含む沈殿物回収方法は、米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させるタンパク質溶解工程と、前記タンパク質溶解工程で得られる上清を酸で中和し、プロラミン以外のアルコール溶液に不溶なタンパク質を沈殿させて、前記タンパク質をプロラミンとプロラミン以外のタンパク質に分離させるタンパク質分離工程と、を備えるので、米に含まれるプロラミン以外のタンパク質を含む沈殿物を回収することができる。
本発明のプロラミン回収方法により得られるプロラミンは、純度の高い機能性タンパク質として広く利用できる。
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
［実施例］
図１は本発明の実施例におけるタンパク質回収方法のフローを示す。
本実施例では、難消化性タンパク質であるプロラミンを効率良く得るため、高難消化性タンパク質米であるＬＧＣソフト（品種名）の玄米を使用することとし、前記玄米を９０％精米した後に製粉機で米粉にした。そして、前記米粉を原料とし、以下の各工程を経てプロラミンを抽出・回収した。
図１は本発明の実施例におけるタンパク質回収方法のフローを示す。
本実施例では、難消化性タンパク質であるプロラミンを効率良く得るため、高難消化性タンパク質米であるＬＧＣソフト（品種名）の玄米を使用することとし、前記玄米を９０％精米した後に製粉機で米粉にした。そして、前記米粉を原料とし、以下の各工程を経てプロラミンを抽出・回収した。
（１）タンパク質溶解工程
前記米粉５００ｇに対しイオン交換水２０００ｍＬを加え、強アルカリ（ＮａＯＨ）水溶液を使い水素イオン濃度指数をｐＨ１２．５に調整した。次いで、アルコール（エタノール）３０００ｍＬを加え、４０℃の恒温庫内で２時間攪拌した。その後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、上清を回収した。
前記米粉５００ｇに対しイオン交換水２０００ｍＬを加え、強アルカリ（ＮａＯＨ）水溶液を使い水素イオン濃度指数をｐＨ１２．５に調整した。次いで、アルコール（エタノール）３０００ｍＬを加え、４０℃の恒温庫内で２時間攪拌した。その後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、上清を回収した。
（２）タンパク質分離工程
前記上清に強酸（硫酸）を滴下して中和しｐＨ３に調整した。その後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、プロラミンを含む上清と、プロラミン以外のエタノールに不溶なタンパク質を含む沈殿物とを分離回収した。
前記上清に強酸（硫酸）を滴下して中和しｐＨ３に調整した。その後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、プロラミンを含む上清と、プロラミン以外のエタノールに不溶なタンパク質を含む沈殿物とを分離回収した。
（３）プロラミン回収工程
減圧濃縮機（湯浴４０℃、圧力９０ｈＰａ）を使い、前記プロラミンを含む上清からエタノールを留去した後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した。そして、前記沈殿物にエタノール５０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した（洗浄、脱脂の準備）。その後、前記沈殿物にｎ−ヘキサン５０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した（脱脂）。さらに、前記沈殿物にエタノール５０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した（洗浄、乾燥準備）。そして、前記沈殿物を室温で一晩（約１６時間）予備乾燥し、前記予備乾燥した固形物を微粉末化して４０℃で２４時間乾燥することで抽出物を得た。
減圧濃縮機（湯浴４０℃、圧力９０ｈＰａ）を使い、前記プロラミンを含む上清からエタノールを留去した後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した。そして、前記沈殿物にエタノール５０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した（洗浄、脱脂の準備）。その後、前記沈殿物にｎ−ヘキサン５０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した（脱脂）。さらに、前記沈殿物にエタノール５０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した（洗浄、乾燥準備）。そして、前記沈殿物を室温で一晩（約１６時間）予備乾燥し、前記予備乾燥した固形物を微粉末化して４０℃で２４時間乾燥することで抽出物を得た。
［比較例１］
図２は比較例１におけるタンパク質回収方法のフローを示す。比較例１は、上記特許文献１に記載された方法に基づくものである。
比較例１では、実施例と同じ米粉を原料とし、該米粉にｎ−ヘキサンを加えて脱脂を行い、水とＮａＯＨを加えてｐＨ１２．５に調整し、４時間撹拌した。その後、遠心分離を行い、上清に硫酸を滴下して中和しｐＨ３に調整し、さらに遠心分離を行い、沈殿物を回収した。そして、前記沈殿物を実施例と同様に乾燥することで抽出物を得た。
図２は比較例１におけるタンパク質回収方法のフローを示す。比較例１は、上記特許文献１に記載された方法に基づくものである。
比較例１では、実施例と同じ米粉を原料とし、該米粉にｎ−ヘキサンを加えて脱脂を行い、水とＮａＯＨを加えてｐＨ１２．５に調整し、４時間撹拌した。その後、遠心分離を行い、上清に硫酸を滴下して中和しｐＨ３に調整し、さらに遠心分離を行い、沈殿物を回収した。そして、前記沈殿物を実施例と同様に乾燥することで抽出物を得た。
［比較例２］
図３は比較例２におけるタンパク質回収方法のフローを示す。比較例２は、上記特許文献２に記載された方法に基づくものである。
比較例２では、実施例と同じ米粉を原料とし、該米粉にｎ−ヘキサンを加えて脱脂した後、脱イオン蒸留水（ｄｄＨ２Ｏ）を加えて４時間揺らし、その後、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
次に、前記沈殿物にｄｄＨ２Ｏを加え、前記作業を繰り返した後の沈殿物にＮａＣｌを加え、４時間揺らし、その後、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
次に、前記沈殿物にＮａＣｌを加え、前記作業を繰り返した後の沈殿物にＮａＯＨを加え、３０分間揺らし、その後、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
図３は比較例２におけるタンパク質回収方法のフローを示す。比較例２は、上記特許文献２に記載された方法に基づくものである。
比較例２では、実施例と同じ米粉を原料とし、該米粉にｎ−ヘキサンを加えて脱脂した後、脱イオン蒸留水（ｄｄＨ２Ｏ）を加えて４時間揺らし、その後、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
次に、前記沈殿物にｄｄＨ２Ｏを加え、前記作業を繰り返した後の沈殿物にＮａＣｌを加え、４時間揺らし、その後、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
次に、前記沈殿物にＮａＣｌを加え、前記作業を繰り返した後の沈殿物にＮａＯＨを加え、３０分間揺らし、その後、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
次に、前記沈殿物にＮａＯＨを加え、前記作業を繰り返した後の沈殿物にエタノールを加え、４時間揺らし、その後、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
そして、前記沈殿物にエタノールを加え、前記作業を繰り返し、該作業の２回の上清を混合した抽出液から、実施例と同様のプロラミン回収工程を経て抽出物を得た。
そして、前記沈殿物にエタノールを加え、前記作業を繰り返し、該作業の２回の上清を混合した抽出液から、実施例と同様のプロラミン回収工程を経て抽出物を得た。
［比較例３］
図４は比較例３におけるタンパク質回収方法のフローを示す。
比較例３では、比較例１において得られた抽出物にエタノールを加えた後、遠心分離を行い、回収した上清から、図４に示すプロラミン回収工程を経て抽出物を得た。
図４は比較例３におけるタンパク質回収方法のフローを示す。
比較例３では、比較例１において得られた抽出物にエタノールを加えた後、遠心分離を行い、回収した上清から、図４に示すプロラミン回収工程を経て抽出物を得た。
［比較例４］
図５は比較例４におけるタンパク質回収方法のフローを示す。
比較例４では、比較例２において脱脂した後の原料米粉に直接エタノールを加え、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
そして、前記沈殿物にエタノールを加えることで、前記作業を繰り返し、該作業の２回の上清を混合した抽出液から、実施例と同様のプロラミン回収工程を経て抽出物を得た。
図５は比較例４におけるタンパク質回収方法のフローを示す。
比較例４では、比較例２において脱脂した後の原料米粉に直接エタノールを加え、遠心分離を行い、沈殿物を回収した。
そして、前記沈殿物にエタノールを加えることで、前記作業を繰り返し、該作業の２回の上清を混合した抽出液から、実施例と同様のプロラミン回収工程を経て抽出物を得た。
図６は、実施例及び比較例１〜４における原料及び抽出物の分析結果を示す。
原料の各成分量は、原料１００ｇ中に含まれる質量（ｇ）であり、抽出物の各成分量は、原料１００ｇ当たりの抽出物中に含まれる質量（ｇ）である。
また、プロラミンの純度は、抽出物におけるプロラミンの質量割合（％）であり、プロラミンの回収率は、原料に含まれるプロラミンに対する抽出物に含まれるプロラミンの質量割合（％）である。
ここで、実施例及び比較例１〜４により得られるプロラミンは１３ｋＤａプロラミンである。
原料の各成分量は、原料１００ｇ中に含まれる質量（ｇ）であり、抽出物の各成分量は、原料１００ｇ当たりの抽出物中に含まれる質量（ｇ）である。
また、プロラミンの純度は、抽出物におけるプロラミンの質量割合（％）であり、プロラミンの回収率は、原料に含まれるプロラミンに対する抽出物に含まれるプロラミンの質量割合（％）である。
ここで、実施例及び比較例１〜４により得られるプロラミンは１３ｋＤａプロラミンである。
図６に示されるように、比較例１により得られたプロラミンは、回収率は高いものの純度が低いことが分かる。また、比較例２により得られたプロラミンは、回収率が著しく低く、純度も期待したほど高くないことが分かる。
他方、比較例３及び４により得られたプロラミンは、純度はある程度高いものの、比較例３では回収率が低く、比較例４では回収率が著しく低いことが分かる。
これに対し、実施例により得られたプロラミンは、純度が９１．０％と最も高く、回収率も４６．８％と高い。
したがって、本実施例は、高純度のプロラミンを効率よく回収する方法として優れていることが分かる。
したがって、本実施例は、高純度のプロラミンを効率よく回収する方法として優れていることが分かる。
そして、図６に示す実施例と比較例１〜４の分析結果の比較から、原料米粉にＮａＯＨとエタノールを加えてタンパク質を溶解させることが、米に含まれるプロラミンを高純度かつ高収率で回収することを可能とすることを見出すことができる。
なお、上記実施例では、米粉にＮａＯＨを加えた後にエタノールを加えたが、ＮａＯＨとエタノールを同時に加えた場合、エタノールを加えた後にＮａＯＨを加えた場合、及び硫酸で中和する前の上清にエタノールを加えた場合でも、米に含まれるプロラミンを高純度かつ高収率で回収することができる。
また、上記実施例は、プロラミンが６０〜９０％エタノール（アルコール）に溶解する性質を利用するものであり、プロラミン回収工程において、前記プロラミンを含む上清からエタノールを留去して該エタノールの濃度を下げることでプロラミンの沈殿物を回収することとしたが、前記上清に大量の水を加えてエタノールの濃度を低下させたり、エタノールを加えて濃度を９０％以上に上昇させたりすることでプロラミンの沈殿物を回収することもできる。
さらに、上記実施例におけるプロラミン回収工程は、エタノール濃度の調整に代えて、塩析により前記プロラミンを含む上清からプロラミンの沈殿物を回収することとしてもよい。
上記実施例では、前記タンパク質分離工程で回収される上清からプロラミンを抽出・回収したが、前記タンパク質分離工程で回収される沈殿物からプロラミン以外のタンパク質を回収することもできる。
本発明のタンパク質回収方法は、米に含まれるプロラミンを高純度かつ高収率で回収することが可能であり、極めて利用価値が高い。
Claims (6)
- 米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させるタンパク質溶解工程と、
前記タンパク質溶解工程で得られる上清を酸で中和し、プロラミン以外のタンパク質を沈殿させるタンパク質分離工程と、
を備えることを特徴とするプロラミン回収方法。 - 前記タンパク質分離工程で得られる上清からプロラミンを回収するプロラミン回収工程を備える請求項１記載のプロラミン回収方法。
- 前記プロラミン回収工程は、前記タンパク質分離工程で得られる上清からアルコール溶液を留去し、前記プロラミンを沈殿させる請求項２記載のプロラミン回収方法。
- 前記タンパク質溶解工程は、前記アルカリ溶液を加えて水素イオン濃度指数（ｐＨ）を調整した後に前記アルコール溶液を加える請求項１乃至３のいずれか一項記載のプロラミン回収方法。
- 前記プロラミンは、１３ｋＤａプロラミンである請求項１乃至４のいずれか一項記載のプロラミン回収方法。
- 米にアルカリ溶液及びアルコール溶液を加えてタンパク質を溶解させるタンパク質溶解工程と、
前記タンパク質溶解工程で得られる上清を酸で中和し、プロラミン以外のタンパク質を沈殿させるタンパク質分離工程と、を備え、
前記タンパク質分離工程で得られるプロラミン以外のタンパク質を含む沈殿物を回収することを特徴とするプロラミン以外のタンパク質を含む沈殿物回収方法。
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