JP6507561B2

JP6507561B2 - 米に含まれるタンパク質の回収方法

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Publication number: JP6507561B2
Application number: JP2014215820A
Authority: JP
Inventors: 剛志郎梶山; 真典松田
Original assignee: Satake Corp
Current assignee: Satake Corp
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2019-05-08
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: JP2016082878A

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ｄｄＨ_２Ｏ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。

また、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。

他方、蒸し米や炊きあげた米のほか、米粉、米糠、米粉糖化粕、酒粕、みりん粕、しょうちゅう粕など、米由来の原料を用いて、難消化性成分含有素材を製造する方法が知られている（特許文献３参照。）。

特許文献３に記載された方法は、米由来の原料をデンプン分解酵素処理及び蛋白分解酵素処理し、次いで、固液分離した後、液体成分を除去して難消化性成分を含有する素材を製造するものである。

上記特許文献３に記載された方法によれば、米に含まれるタンパク質を前記難消化性成分の一成分として回収することができる。

しかしながら、上記特許文献３に記載された方法は、複数の酵素を使用するためコスト高となる問題がある。
また、上記特許文献３に記載された方法は、回収されるタンパク質の純度が必ずしも高いといえるものでなく（実施例２〜４、７，８）、タンパク質を選択的に回収できるものでもないため、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下する問題がある。
さらに、上記特許文献３にはタンパク質の回収率について記載されていない。

特開２００６−２７３８４０号公報特開２０１１−１５７３４１号公報特開２００８−１８９６２５号公報

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、米にデンプン分解酵素を作用させてデンプンを除去し、該デンプンを除去して得られる固形物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。
ここで、本発明において、米とは、生米、炊飯米や蒸し米等の加熱処理された米の他、米糠、米粉糖化粕、酒粕、みりん粕、しょうちゅう粕酒粕等の米由来の原料を含むものである。

本発明のプロラミン回収方法は、
米にデンプン分解酵素を作用させ、該米に含まれるデンプンを分解して除去するデンプン分解・除去工程と、
前記デンプン分解・除去工程でデンプンを除去して得られる固形物にアルカリ溶液及び６０〜９０％の濃度となるようにエタノール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、プロラミン以外のエタノール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、
前記米が、加熱処理された米、例えば炊飯米であることが好ましい。

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エタノールを留去することで、エタノール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エタノール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。

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、
米にデンプン分解酵素を作用させ、該米に含まれるデンプンを分解して除去するデンプン分解・除去工程と、
前記デンプン分解・除去工程でデンプンを除去して得られる固形物にアルカリ溶液及び６０〜９０％の濃度となるようにエタノール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。

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、米にデンプン分解酵素を作用させ、該米に含まれるデンプンを分解して除去するデンプン分解・除去工程を備えるので、米からのタンパク質の抽出を容易とすることができる。
そして、本発明のプロラミン回収方法は、前記デンプン分解・除去工程でデンプンを除去して得られる固形物にアルカリ溶液及び６０〜９０％の濃度となるようにエタノール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、プロラミン以外のエタノールに不要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。

本発明のプロラミン回収方法は、
前記米が、加熱処理された米、例えば炊飯米であれば、前記加熱処理によりα化したデンプンを分解して除去することができるため、前記加熱処理された米からのタンパク質の抽出を容易とすることができる。

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、米にデンプン分解酵素を作用させ、該米に含まれるデンプンを分解して除去するデンプン分解・除去工程と、前記デンプン分解・除去工程でデンプンを除去して得られる固形物にアルカリ溶液及び６０〜９０％の濃度となるようにエタノール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。

本発明の実施例における米に含まれるタンパク質の回収方法のフロー図。比較例１における米に含まれるタンパク質の回収方法のフロー図。比較例２における米に含まれるタンパク質の回収方法のフロー図。比較例３における米に含まれるタンパク質の回収方法のフロー図。比較例４における米に含まれるタンパク質の回収方法のフロー図。

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１］
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、難消化性タンパク質高含有米である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％精米した後に炊飯した。そして、炊飯米を原料とし、以下の各工程を経てプロラミンを抽出・回収した。

（１）デンプン分解・除去工程
炊飯米１００ｇに対しデンプン分解酵素（アミラーゼ、例えば、α-アミラーゼ、β−アミラーゼまたはグルコアミラーゼ）を０．５ｇ添加し、ミキサーにより粉砕した後、水１Ｌを加え、２５〜４０℃の恒温庫内で４〜１６時間撹拌した。その間、前記デンプン分解酵素の作用により、前記炊飯米に含まれるデンプンは分解・糖化されてオリゴ糖が生成される。その後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行い、前記オリゴ糖、即ちデンプンが分離・除去された沈殿物を回収した。さらに、前記沈殿物に水１Ｌを加え、酸により水素イオン濃度指数をｐＨ２．０に調整し、すすぎを行った後、遠心分離を行い、さらにデンプンが除去された沈殿物を回収した。そして、前記沈殿物に水１Ｌを加え、すすぎを行った後、３０８０×ｇの遠心力で５分間遠心分離を行うことでデンプンが除去された沈殿物を得た。

（２）タンパク質溶解工程
前記デンプン分解・除去工程で得られた沈殿物に対し水４００ｍＬ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）６００ｍＬ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。

（３）タンパク質分離工程
前記上清に強酸（塩酸）を滴下して中和し水素イオン濃度指数を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。

（４）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１０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、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１０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、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１０ｍＬを加え、ボルテックスミキサーで混合した後、遠心分離を行い、沈殿物を回収した（洗浄、乾燥準備）。そして、前記沈殿物を乾燥することで抽出物を得た。

［実施例２］
本実施例では、実施例１で使用した玄米を９０％精米した後に製粉機で米粉にし、前記米粉を原料として、実施例１と同様の工程を経てプロラミンを抽出・回収した。

［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２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１，２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２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１，２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。

［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１，２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５］
比較例５は、上記特許文献３に記載された実施例２の結果である。

［比較例６］
比較例６は、上記特許文献３に記載された実施例３，４の結果である。

表１は、実施例１，２及び比較例１〜４の抽出物におけるプロラミン純度（含有率）及びプロラミン回収率を示す。
ここで、前記プロラミン純度は、抽出物におけるプロラミンの質量割合（％）であり、前記プロラミン回収率は、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。
なお、実施例１，２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。

表１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１により得られたプロラミンは、純度８８．５％、回収率４４．９％、実施例２により得られたプロラミンは、純度８５．７％、回収率４６．７％であり、ともに純度及び回収率が高いことが分かる。
したがって、本発明のタンパク質回収方法は、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理解できる。

表２は、比較例５、比較例６であって、それぞれ特許文献３の実施例２、特許文献３の実施例３及び４において調製された難消化成分粉末における粗タンパク質含有率を示す。
表２に示されるように、比較例５により得られる粗タンパク質の含有率は６９．４％、比較例６により得られる粗タンパク質の含有率は５６．６〜６３．９％である。
したがって、実施例１，２により得られたプロラミンは、比較例５，６により得られる粗タンパク質の含有率と比較しても純度が著しく高いことが分かる。

以上の結果から、米にデンプン分解酵素を作用させてデンプンを除去すること、及び前記デンプンを除去して得られた固形物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。

特に、本発明のタンパク質回収方法は、前記米が、炊飯米等の加熱処理された米であっても、α化したデンプンを分解して除去することができるため、タンパク質の抽出を容易とすることができる。

なお、上記実施例１，２では、炊飯米及び米粉を原料として使用したが、蒸し米等のその他の加熱処理された米やその他の生米を原料として使用してもよい。
また、本発明では、原料として、生米や加熱処理された米の他、米糠、米粉糖化粕、酒粕、みりん粕、しょうちゅう粕酒粕等を用いることもできる。
ここで、本発明において、米とは、生米、炊飯米や蒸し米等の加熱処理された米の他、米糠、米粉糖化粕、酒粕、みりん粕、しょうちゅう粕酒粕等の米由来の原料を含むものである。

上記各実施例では、炊飯米又は米粉を原料とし、デンプン分解・除去工程で得られた沈殿物に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、及び塩酸もしくは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、上記各実施例は、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、上記各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。

上記各実施例では、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。
その場合、例えば、特許文献２に記載された方法（図３を参照。）の他、公知の方法を利用して前記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とすればよい。

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

米にデンプン分解酵素を作用させ、該米に含まれるデンプンを分解して除去するデンプン分解・除去工程と、
前記デンプン分解・除去工程でデンプンを除去して得られる固形物にアルカリ溶液及び６０〜９０％の濃度となるようにエタノール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。
前記米は、加熱処理された米である請求項１記載の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又は２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３のいずれか一項記載のプロラミン回収方法。
米にデンプン分解酵素を作用させ、該米に含まれるデンプンを分解して除去するデンプン分解・除去工程と、
前記デンプン分解・除去工程でデンプンを除去して得られる固形物にアルカリ溶液及び６０〜９０％の濃度となるようにエタノール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。