JP7002624B1 - 穀物糖化液およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】整腸効果、整腸作用が期待される新規な組成であり且つざらつきの少ない穀物糖化液を提供する。【解決手段】穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量が1.0wt%以上、穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量が0.6wt%以上、穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合が10.0wt%以上であり、穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が30~70μmである穀物糖化液であって、該穀物糖化液の原料である穀物がオーツ麦および大麦の少なくとも一方を含むことを特徴とする穀物糖化液である。【選択図】なし

Description

本発明は、穀物糖化液および該穀物糖化液の製造方法に関する。
糖化液は、デンプン、セルロース等の高分子量の炭水化物を酵素等の作用により低分子量の糖類に変化させる反応から得られ、食品への甘味料として幅広く利用されている。また、糖化液の原料としては穀物を使用することも多く、穀物の処理方法についての検討がなされている。
特開平5-137545号公報(特許文献1)には、玄米に澱粉や不溶性の繊維質が多く含まれることから、玄米の不溶性成分を酵素処理することにより分解し、水溶性化した玄米を原料とする飲料組成物を提供することを目的とした発明が記載されている。具体的に、特許文献1では、細かく粉砕した玄米の水分散液にプロテアーゼ、セルラーゼおよびペクチナーゼを混合し、酵素分解した後、加熱することによってα化した膨化米粉液を得、次いで、アミラーゼを混合し、酵素分解する方法が提案されており、該方法により得た玄米由来の液には、水に不溶性の物質が極めて少ないことが記載されている。
特開2003-250485号公報(特許文献2)には、米糖化液の製造方法が記載されている。特許文献2では、生米に水を加え、高温高圧処理により、原料の微生物の殺菌、澱粉のアルファー化、米の膨潤促進を行った後、酵素反応に適した45~50℃に冷却し、次に、酵素(アミラーゼ中心)を添加するとともにホモジナイザー(微細化)処理を行うと、短時間(数分)内に酵素反応は平衡状態に達し、糖化・液化が終了することが記載され、これにより、米の糖化時間を著しく短縮する方法が提供できるとしている。
特開2009-207359号公報(特許文献3)には、穀物を原料とし、該原料と温水と液化酵素としてアミラーゼを粉砕機に投入し、該粉砕機内に得られる混合液中の該原料の粉砕・分散・溶解・α化・液化の各処理を一挙に行い、得られる流動性の処理液を、該粉砕機に接続せしめた通液管内を流れてその前方に設けた加熱装置により該処理液中の酵素の失活処理を行うことを特徴とする穀物原液の連続製造法が記載され、これにより、飲料などに適した安定した穀物原液を原料投入から短時間で高能率に連続製造することができるとしている。
一方、近年、消費者の健康志向が高まるにつれ、食品に含まれる栄養素や機能性成分への要求を満たすことも重要になっている。しかし、特許文献1~3では、原料として穀物を利用しているものの、消費者の健康志向を考慮した上で糖化液が提案されているとは認められず、糖化液中での栄養素や機能性成分についての検討が十分になされているとはいえない。
特開平5-137545号公報 特開2003-250485号公報 特開2009-207359号公報
そこで、本発明は、整腸効果、整腸作用が期待される新規な組成であり且つざらつきの少ない穀物糖化液を提供することを課題とする。
本発明者は、上記課題を解決するために、オーツ麦または大麦を原料とし、その処理方法について鋭意検討したところ、不溶性食物繊維、水溶性食物繊維およびイソマルトオリゴ糖の含有量が高く、整腸効果、整腸作用に期待できる上、穀物糖化液中の不溶性成分の粒度分布を調整することで、ざらつきの少ない穀物糖化液を提供できることを見出した。
したがって、本発明の第1の態様は、穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量が1.0wt%以上、穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量が0.6wt%以上、穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合が10.0wt%以上であり、穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が30~70μmである穀物糖化液であって、該穀物糖化液の原料である穀物がオーツ麦および大麦の少なくとも一方を含むことを特徴とする穀物糖化液である。
本発明の穀物糖化液の好適例においては、前記穀物がオーツ麦である。
本発明の穀物糖化液の他の好適例においては、前記水溶性食物繊維含有量が2.0wt%以上である。
また、本発明の第2の態様は、穀物より糖化液を製造する方法であって、前記穀物がオーツ麦および大麦の少なくとも一方を含み、前記糖化液が、穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量が1.0wt%以上、穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量が0.6wt%以上、穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合が10.0wt%以上であり、穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が30~70μmである穀物糖化液であることを特徴とする穀物糖化液の製造方法である。
本発明の穀物糖化液の製造方法の好適例においては、糖化液の製造に使用される液化酵素および糖化酵素はそれぞれのβ-グルカナーゼ活性度が0~80%である。
本発明の穀物糖化液の製造方法の他の好適例においては、糖化液に対して10MPa以上の圧力でホモゲナイザー処理を行う。
本発明の穀物糖化液の製造方法の他の好適例においては、前記穀物がオーツ麦である。
本発明の穀物糖化液の製造方法の他の好適例においては、前記水溶性食物繊維含有量が2.0wt%以上である。
また、本発明の第3の態様は、上記の穀物糖化液を用いた飲料である。
また、本発明の第4の態様は、上記の穀物糖化液を用いた甘味物である。
本発明の第1および第2の態様によれば、整腸効果、整腸作用が期待される新規な組成であり且つざらつきの少ない穀物糖化液を提供することができる。また、本発明の第3および第4の態様によれば、かかる糖化液を用いた飲料および甘味物を提供することができる。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の1つの態様は、穀物糖化液である。本明細書において「穀物糖化液」とは、穀物を原料として用い、穀物の液化および糖化を経て製造される液であり、例えば、甘味料等として利用可能である。
穀物糖化液の主な原料は、穀物および水(好ましくは、純水)である。ここで、穀物としては、糖化液中に不溶性食物繊維、水溶性食物繊維およびイソマルトオリゴ糖を含有させることのできる穀物であれば、特に制限されるものではなく、例えば、米、小麦、トウモロコシ、モロコシ、ヒエ、アワ、キビ、大麦、オーツ麦、ライ麦等が挙げられる。本発明の穀物糖化液において、原料である穀物は、オーツ麦および大麦の少なくとも一方を含むことが好ましく、オーツ麦であることが更に好ましい。オーツ麦および大麦は、水溶性食物繊維であるβ-グルカンが多く含まれており、健康志向の糖化液を提供する観点から好ましい。なお、大麦は酸味や苦味がある一方で、オーツ麦には癖がないため、美味しい糖化液を提供する観点からもオーツ麦は好適である。
本発明の穀物糖化液においては、オーツ麦および/または大麦に加えて他の穀物を原料として用いてもよい。この場合、穀物中におけるオーツ麦および大麦の合計は、少なくとも50wt%以上であることが好ましく、80~100wt%であることがより好ましい。
本発明の穀物糖化液は、食物繊維を含む。食物繊維は、食物中に含まれている、人の消化酵素で消化することのできない物質であり、通常、水に溶けない不溶性食物繊維と水に溶ける水溶性食物繊維に大別される。食物繊維の有効性については、例えば、改訂増補版 機能性食品素材便覧(薬事日報社、2006年発行)において説明されている。
不溶性食物繊維は、便通を整えて便秘を防ぐ効果があり、また、不溶性食物繊維を摂ることでビフィズス菌などが増えて腸内環境が改善される。本発明の穀物糖化液は、不溶性食物繊維を含むことで、整腸効果が期待できる。不溶性食物繊維としては、セルロース、ヘミセルロース、キチン、キトサン等が挙げられる。本発明の穀物糖化液において、不溶性食物繊維は、上述した穀物に由来する不溶性食物繊維であることが好ましい。例えば、後述する穀物糖化液の製造方法において、液化工程、糖化工程後、不溶性食物繊維を除去せずに糖化液を製造することで、不溶性食物繊維の含有量が高い穀物糖化液が得られる。また、穀物糖化液の原料としてオーツ麦を用いることで、不溶性食物繊維の含有量を高めることができる。穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量は、1.0wt%以上が好ましく、2.0wt%以上がより好ましく、4.0wt%以上が更に好ましい。一方、穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量は、例えば8.0wt%以下であり、6.0wt%以下が好ましい。
水溶性食物繊維は、血糖値の上昇やコレステロールを減らす効果、糖質の吸収を緩やかにして、食後血糖値の急激な上昇を抑える効果、さらには整腸効果もある。本発明の穀物糖化液は、水溶性食物繊維を含むことでも、整腸効果が期待できる。水溶性食物繊維としては、グルカン、ペクチン、グルコマンナン、アルギン酸、アガロース、アガロペクチン、カラギーナン、ポリデキストロース等が挙げられる。本発明の穀物糖化液において、水溶性食物繊維は、上述した穀物に由来する水溶性食物繊維であることが好ましい。特に、オーツ麦および大麦には水溶性食物繊維としてβ-グルカンが多く含まれているため、オーツ麦および大麦に由来する水溶性食物繊維は、健康志向の糖化液を提供する観点から好ましい。例えば、後述する穀物糖化液の製造方法において、原料中に含まれる水溶性食物繊維、特にはβ-グルカンを酵素分解しないまま、液化・糖化を行うことで、水溶性食物繊維の含有量が高い穀物糖化液が得られる。また、穀物糖化液の原料としてオーツ麦を用いることで、水溶性食物繊維の含有量を高めることができる。穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量は、0.6wt%以上が好ましく、1.0wt%以上がより好ましく、2.0wt%以上が更に好ましい。一方、穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量は、例えば6.0wt%以下であり、4.0wt%以下が好ましい。
本発明の穀物糖化液は、イソマルトオリゴ糖を含む。イソマルトオリゴ糖は、グルコースがα-1,4結合およびα-1,6結合で結合したもの、並びにグルコースがα-1,6結合のみで結合したもので、重合度2から10の糖類であり、イソマルトース、パノース、イソマルトトリオース、イソマルトテトラオース、イソパノース等がある。イソマルトオリゴ糖は、糖アルコールに比べて下痢を起しにくく、整腸作用が期待できる。イソマルトオリゴ糖の有効性については、例えば、改訂増補版 機能性食品素材便覧(薬事日報社、2006年発行)において説明されている。例えば、後述する穀物糖化液の製造方法において、糖組成における三糖類以上の割合を高くすることで、イソマルトオリゴ糖の割合が高い穀物糖化液が得られる。穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合は、10.0wt%以上が好ましく、13.0wt%以上がより好ましく、15.0wt%以上が更に好ましい。一方、穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合は、例えば30.0wt%以下であり、25.0wt%以下が好ましい。
本明細書において「穀物糖化液中の固形分」とは、穀物糖化液を構成する成分から水を除いた成分であり、主として食物繊維及び糖類から構成される。
本明細書において「穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量」および「穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量」は、公知の測定法を適宜用いて測定することができる。例えば、日本食品標準成分表2015年版(七訂)分析マニュアル(文部科学省発行)のプロスキー変法により測定することができる。
本明細書において「穀物糖化液中の固形分中に含まれるイソマルトオリゴ糖含有量」は、公知の測定法を適宜用いて測定することができる。例えば、排除型イオン交換カラムを用いた液体クロマトグラフィーにより求めた総糖含量から、排除型イオン交換カラムおよび順層カラムを用いた液体クロマトグラフィーにより求めた単糖、マルトース、マルトオリゴ糖、ショ糖含量を差し引くことにより求めることができる。具体例として、活性炭、イオン交換樹脂、固層抽出、メンブレンフィルター等により穀物糖化液に対して前処理を行い、高速液体クロマトグラフィー(HPLC:商品名「Alliance(登録商標)HPLCシステム」(日本ウォーターズ社製))を使用して以下の条件で総糖含量の分析を行い、高速液体クロマトグラフィー(HPLC:商品名「Prominence」(島津ジーエルシー社製))を使用して以下の条件で単糖、マルトース、マルトオリゴ糖、ショ糖含量の分析を行うことができる。
(総糖含量の分析条件)
カラム:ULTRON PS80-N(島津ジーエルシー社製)
溶媒:純水
温度:60℃
流速:0.6ml/min
検出:RI(示差屈折率)
(単糖・マルトース・ショ糖・マルトオリゴ糖含量の分析条件)
カラム:Amide-80(東ソー製)
溶媒:70%アセトニトリル
温度:65℃
流速:0.6ml/min
検出:RI(示差屈折率)
本発明の穀物糖化液には、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類以上の各種糖類が含まれる。本発明の穀物糖化液中の固形分中に含まれる糖類全体の含有量は、例えば30~95wt%である。ここで、本発明の穀物糖化液は、イソマルトオリゴ糖を多く含むことから、多くの場合、糖組成における三糖類以上の割合が高い。本発明の穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対する三糖類以上の糖類の割合は、30wt%以上であることが好ましく、40wt%以上であることがより好ましく、50wt%以上であることが更に好ましい。一方、本発明の穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対する三糖類以上の糖類の割合は、例えば70.0wt%以下であり、60.0wt%以下が好ましい。また、単糖類および二糖類については、例えば、本発明の穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対する割合がそれぞれ15~30wt%の範囲内にある。
本明細書において、穀物糖化液中に含まれる糖類の組成は、公知の測定法を適宜用いて測定することができる。一例としては、活性炭、イオン交換樹脂、固層抽出、メンブレンフィルター等により穀物糖化液を精製したのち、高速液体クロマトグラフィー(HPLC:例えば、商品名「Alliance(登録商標)HPLCシステム」(日本ウォーターズ社製))によって測定することができる。分析条件の一例としては、以下のとおりである。
(分析条件)
カラム:ULTRON PS80-N(島津ジーエルシー社製)
溶媒:純水
温度:60℃
流速:0.6ml/min
検出:RI(示差屈折率)
本発明の穀物糖化液は、穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が、30~70μmであることが好ましく、50~70μmであることがより好ましく、55~65μmであることが更に好ましい。本発明の穀物糖化液は、食物繊維を比較的多く含むため、穀物糖化液中の粒度分布を調整することが好ましい。穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が上記特定した範囲内にあると、ざらつきの少ない穀物糖化液を提供することができる。例えば、後述する穀物糖化液の製造方法において、液化工程、糖化工程後、糖化液にホモゲナイザー処理を行うことで、所望の粒度分布に調整することができる。
本明細書において「穀物糖化液中の不溶性成分」とは、穀物糖化液を構成する成分のうち糖化液中で溶解していない成分であり、粒度分布の測定対象となる成分である。本発明の穀物糖化液において「穀物糖化液中の不溶性成分」は、主として不溶性食物繊維から構成される。
本明細書において「穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径」は、体積基準粒度分布の50%粒子径(D50)を指し、レーザー回折・散乱法(マイクロトラック法)により測定した粒度分布から求めることができる。マイクロトラック法の粒度分布は、非球状の物質にレーザーを当てて散乱される光を一定角度毎に検出・演算処理することにより、球に近似した粒径とその頻度を求めるものである。
本発明の穀物糖化液は、Brixが、例えば15.0~25.0である。Brixとは、可溶性固形分濃度(%)のことであり、本明細書においては、糖化液の20℃における屈折率を測定し、ICUMSA(International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis)提供の換算表に基づいて、純蔗糖溶液の質量/質量パーセントに換算した値のことである。本発明の穀物糖化液の一実施形態では、糖化液を濃縮や希釈するときの濃度を調整するためにBrixが測定される。Brixは、既に知られている公知の測定法を適宜用いて測定することができ、一般的には市販の糖度計(例えば、デジタル屈折計 商品名「RX-5000α」(アタゴ社製))を用いて測定することができる。
本発明の穀物糖化液は、25℃におけるpHが、例えば3.5~7.0であり、好ましくは4.5~6.5である。本明細書において、糖化液のpHは、公知の測定法を適宜用いて測定される。一例としては、市販のpH測定器(例えば、卓上型pHメータ 型式:F-74(HORIBA社製)を用いて測定することができる。
本発明の別の態様は、穀物糖化液の製造方法である。本発明の穀物糖化液の製造方法は、原料として穀物を用い、穀物から糖化液を製造する方法であって、上述した本発明の穀物糖化液、具体的には、穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量が1.0wt%以上、穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量が0.6wt%以上、穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合が10.0wt%以上であり、穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が30~70μmである穀物糖化液を製造することが可能である。本明細書においては、本発明の穀物糖化液の製造方法を本発明の製造方法とも称する。
本発明の製造方法は、典型的には、仕込み工程、液化工程、および糖化工程を含み、これらの工程を経て、原料である穀物から糖化液を製造することができる。本発明の穀物糖化液の説明において記載したとおり、穀物糖化液の主な原料は、穀物および水である。また、原料として用いる穀物は、オーツ麦および大麦の少なくとも一方を含むことが好ましく、オーツ麦であることが更に好ましい。
1.仕込み工程
本発明の製造方法の典型的な実施形態においては、粉砕処理した穀物を原材料として用い、当該穀物の粉砕物を純水等の水媒体と混合して仕込み液を得る。その際の穀物と水媒体の割合は、所望する糖類の割合に応じて適宜選択することが可能である。一例としては、穀物と水の合計に対する穀物の割合が10~50wt%、好ましくは15~40wt%、より好ましくは20~30wt%となるように純水等の水媒体の量が調整される。
なお、原料としての穀物がβ-グルカンを多く含む穀物(オーツ麦、大麦など)である場合、液化工程を行う前に、水溶性食物繊維であるβ-グルカンをβ-グルカン分解酵素(例えば、商品名「Finizym250L」(ノボザイムズジャパン社製))により酵素分解を行うことも多い。しかしながら、本発明の製造方法においては、水溶性食物繊維の含有量が高い穀物糖化液を得るために、仕込み液に対してβ-グルカンの酵素分解を行わずに液化工程を行うことが好ましい。仕込み液に対してβ-グルカンの酵素分解を行うと、ざらつきを感じる傾向が確認されたが、これは、β-グルカンの酵素分解により、液の粘度が低下し、粒子が明確に感じられるようになったためと推測される。
2.液化工程
上記仕込み液中に含まれるデンプンの糖鎖を切断して、低分子化された糖類を含む液化液を得るために、液化工程を実施する。当該工程は、仕込み液に液化酵素を添加することで行われる。液化工程時において、仕込み液中における穀物の濃度は、歩留まり等を考慮して、5~35wt%であることが好ましく、15~25wt%であることが特に好ましい。
液化工程においては、液化酵素の至適pHの範囲から、仕込み液のpHは、3.5~7.0であることが好ましく、4.5~6.5であることが特に好ましい。なお、一般的な仕込み液であれば3.5~7.0の範囲内のpHを示すので、当該仕込み液のpHを敢えて調整しなくても液化反応を進行させることができる。また、本発明の製造方法の一実施形態では、後述の糖化工程の前に液化液のpH調整を行わなくてもよい。すなわち、糖化工程で用いる糖化酵素の多くもpH3.5~7.0の範囲内に至適pHを有するので、液化工程と糖化工程のpH条件を同等の範囲に設定し得る。よって、得られた液化液のpHを糖化工程のために改めて調整し直さなくてもよい。したがって、本発明の製造方法の特に好適な実施形態では、仕込み工程から糖化工程までpHの調整を全く行わなくてもよいので、穀物糖化液の製造を更に簡素化ができる。
液化酵素としては、至適pHが3.5~7.0、特には4.5~6.5であり且つデンプン等の糖鎖を切断して低分子の糖類に分解することができるものであれば、いずれのものも好適に利用でき、中でもα-アミラーゼ(EC3.2.1.1)が好ましい。また、耐熱性が高い酵素が好ましく、その具体例として、商品名「クライスターゼSD8」、商品名「クライスターゼT10S」(以上、天野エンザイム社製)、商品名「ターマミルSC」(ノボザイムズジャパン社製)、商品名「スピターゼHK」(長瀬産業社製)等が挙げられる。更に、本発明の製造方法において、液化酵素は、β-グルカナーゼ活性度が0~80%であることが好ましく、0~40%であることがより好ましく、0~20%であることが更に好ましく、0~10%であることが特に好ましい。β-グルカナーゼ活性度の低い液化酵素を用いると、特に原料としてβ-グルカンを多く含む穀物(オーツ麦、大麦など)を用いる場合に、水溶性食物繊維の含有量が高い穀物糖化液を得ることができる。β-グルカナーゼ活性度の測定方法の詳細については後述する。
液化酵素の添加量は、JIS K7001:1990により測定した1液化力単位(JLU)を1unitとした場合に、原料である穀物1gに対して、例えば1unit~150unit、好ましくは10unit~100unit、より好ましくは20unit~70unitである。1unit以上であれば、液化反応は十分に進み、150unit以下であれば経済的である。
液化工程における反応温度および反応時間は、添加する液化酵素の種類によって適宜調整することが可能である。一例として、65℃~120℃の反応温度、好ましくは80℃~110℃の反応温度であって、0.01時間~24時間の反応時間、好ましくは0.1時間~12時間の反応時間、より好ましくは0.1時間~2時間の反応時間とすることが可能である。
穀物中には、デンプンに働いて液化するα-アミラーゼ、デキストリンに働いてオリゴ糖を生成するデキストリナーゼ、β-グルカン等の多糖類に作用する酵素等の内在性酵素が存在する。これら内在性酵素が働くと、場合により、本発明の好適な成分、すなわち不溶性食物繊維、水溶性食物繊維およびイソマルトオリゴ糖の全てまたはいずれかの損失につながり得る。したがって、液化工程においては内在性酵素を働かせないことが好ましい一態様であり得る。
この目的のために、本発明の製造方法の好適な一実施形態では、仕込み液を前記反応温度範囲に昇温した後に液化酵素を加え、反応中も前記反応温度範囲内に維持し、そのような温度域で液化反応を行うことである。
また、本発明の製造方法の一実施形態においては、仕込み液をできるだけ速やかに前記反応温度範囲に昇温することで、前記内在性酵素を失活させて、その働きを可能な限り抑制することが好ましい。例えば、仕込み液を速やかに昇温して、少なくとも5分以内、好ましくは1分以内、より好ましくは10秒以内に、前記内在性酵素が働く温度域を通過させることが好ましい。このような急速な昇温が可能な装置として、仕込み液に直接スチームジェットを当て、瞬時に加熱・ミキシングすることが可能なジェットクッカーを用いることができる。そのようなジェットクッカーとして、商品名「ノリタケクッカー・スチームミキサー」(ノリタケ社製)、商品名「ジェットクッカー」(ハイドロサーマル社)等が市販されており、本実施形態でも使用することができる。また、高圧下でミキシングにより、添加した液化酵素を十分に作用させることもできる。
なお、本発明の製造方法の別の実施形態においては、上記ジェットクッカーによる液化反応後の液化液を、例えばバッチタンク内で、液化酵素に最適な温度域に維持して、更に液化反応を熟成させることも可能である。
また、液化反応後の液化液は、適宜必要に応じて、珪藻土等を助剤とする濾過を行い、適宜不純物を除去してもよい。
3.糖化工程
上記液化液中の低分子化された糖類を更に分解して、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類等を含む糖化液を得るために、糖化工程を実施する。当該工程は、液化液に糖化酵素を添加することで行われる。
糖化酵素の例として、β-アミラーゼ(EC3.2.1.2)や糖化型α-アミラーゼ(EC3.2.1.1)、グルコアミラーゼ(EC3.2.1.3)、プルラナーゼ(ECEC3.2.1.41)、トランスグルコシダーゼ(EC3.2.1.20)、グルカナーゼ(EC3.2.1.6)等を挙げることができる。これらの酵素は単独でも使用できるが、複数の酵素を組み合わせて使用することも好ましい。糖化酵素は、市販のものでもよく、具体例としては、β-アミラーゼとして、商品名「β-アミラーゼL/R」(ナガセケムテックス社製)、商品名「β-アミラーゼFアマノ」(天野エンザイム社製)、商品名「ハイマルトシンGL」(エイチビィアイ社製)等が挙げられ、糖化型α-アミラーゼとして、商品名「ファンガミル」(ノボザイムズ社製)等が挙げられ、グルコアミラーゼとして、商品名「グルコチーム#20000」、商品名「デナチームGSA/R」(以上、長瀬産業社製);商品名「グルクザイムAF6」(天野エンザイム社製);商品名「スミチーム」(新日本化学工業社製);商品名「グルターゼAN」(エイチビィアイ社製);商品名「AMG」(ノボザイムズジャパン社製);商品名「AMG300L」(ノボザイムズジャパン社製);商品名「GODO-ANGH」(合同酒精社製);および商品名「ユニアーゼ30」(ヤクルト薬品工業社製)等が挙げられる。また、市販のプルラナーゼとしては、商品名「プルラナーゼ「アマノ」3」(天野エンザイム社製)等が挙げられ、トランスグルコシダーゼとしては、商品名「トランスグルコシダーゼL「アマノ」」(天野エンザイム社製)、商品名「トランスグルコシダーゼL-500」(ジェネンコア社製)等が挙げられ、グルカナーゼとして商品名「Finizym250L」(ノボザイムズジャパン社製)等が挙げられる。これらの酵素は、概ね、pH3.5~7.0で活性を示し、pH4.5~6.5の至適pHを有している。
更に、本発明の製造方法において、糖化酵素は、β-グルカナーゼ活性度が0~80%であることが好ましく、0~40%であることがより好ましく、0~20%であることが更に好ましく、0~10%であることが特に好ましい。β-グルカナーゼ活性度の低い糖化酵素を用いると、特に原料としてβ-グルカンを多く含む穀物(オーツ麦、大麦など)を用いる場合に、水溶性食物繊維の含有量が高い穀物糖化液を得ることができる。糖化工程において複数の糖化酵素を組み合わせて用いる場合には、それぞれの糖化酵素のβ-グルカナーゼ活性度が上記特定した範囲内にあることが好ましいものの、そのうちの一部の糖化酵素のβ-グルカナーゼ活性度が低い場合であっても、β-グルカンの分解を抑えることが可能である。例えば、複数の糖化酵素のうちの一つの糖化酵素のβ-グルカナーゼ活性度が0~10%であれば、β-グルカンの分解を十分に抑えることも可能である。
<β-グルカナーゼ活性度の測定方法>
本明細書において、糖化酵素および液化酵素についてのβ-グルカナーゼ活性度は、次の方法により測定される。
β-グルカンの標準を5mg/mlとなるよう純水で溶解して、β-グルカン溶液を作製する。なお、以下の表1に示すデータでは、シグマ社製の大麦由来のβ-グルカンを用いてβ-グルカン溶液を作製した。
酵素サンプルは、純水で10mg/mlとなるよう希釈する。β-グルカン溶液と希釈した酵素サンプルを試験管内で混ぜて、60℃恒温槽に3時間インキュベーションした後、氷冷する。コンゴレッド法(栃木農試研報、No47、57-64、1998年)により、溶液中の分子量10以上のβ-グルカン濃度を測定する。酵素サンプルのかわりに、純水で同様の操作を行ったものをブランクとする。以下の表1には、一部の液化酵素および糖化酵素についてのβ-グルカナーゼ活性度を示す。
β-グルカナーゼ活性度は、次式より求められる。
β-グルカナーゼ活性度(%)=(1-B/B0)×100
B=酵素サンプル希釈液の場合でのβ-グルカン濃度
B0=ブランクの場合でのβ-グルカン濃度
Figure 0007002624000001
糖化酵素の添加量は、pH4.5で40℃、30分間、アミロースに添加して反応させた結果グルコースを1mg生産する酵素量を1unitとした場合に、原料である穀物1gに対して、例えば10unit~1000unit、好ましくは20unit~900unit、より好ましくは500unit~700unitである。1000unit以下であれば不快な風味を抑制でき、10unit以上であれば、糖化反応は十分に進む。
糖化工程における反応温度および反応時間は、添加する糖化酵素の種類によって適宜調整することが可能である。一例として、30℃~65℃の反応温度、好ましくは40℃~65℃の反応温度、より好ましくは45℃~65℃の反応温度であって、1時間~24時間の反応時間、好ましくは1.5時間~10時間の反応時間、より好ましくは2時間~4時間とすることが可能である。
なお、本発明の製造方法においては、糖化工程の際に、所望に応じてプロテアーゼやリパーゼ等の他の酵素を一緒に添加してもよい。
本発明の製造方法においては、上記糖化液に対してホモゲナイザー処理を行うことが好ましい。これにより、糖化液中に含まれる不溶性食物繊維がせん断により微細化され、所望の粒度分布に調整することができる。ホモゲナイザーによる処理条件は、不溶性食物繊維の微細化により糖化液を食したときの舌触りをなめらかにすることが可能であれば、特に制限されるものではなく、処理圧力として、例えば5MPa以上、好ましくは10MPa以上である。一方、処理圧力としては、典型的には90MPa以下であり、20MPa以下であることが好ましい。ホモゲナイザーは、市販のものを使用でき、例えば、商品名「ホモゲナイザーH20型」(三和エンジニアリング社製)等が挙げられる。
上記糖化液は、適宜必要に応じて、珪藻土等を助剤とする濾過を行い、適宜不純物を除去してもよい。
本発明の製造方法により得られる穀物糖化液は、上述のとおり、本発明の穀物糖化液、具体的には、穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量が1.0wt%以上、穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量が0.6wt%以上、穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合が10.0wt%以上であり、穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が30~70μmである穀物糖化液であることが好ましい。
本発明の穀物糖化液の説明において記載した好適な実施形態については、本発明の製造方法により得られる穀物糖化液にも当てはまることである。例えば、原料である穀物は、オーツ麦および大麦の少なくとも一方を含むことが好ましく、オーツ麦であることが更に好ましい。また、穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量は、1.0wt%以上が好ましく、2.0wt%以上がより好ましく、4.0wt%以上が更に好ましい。穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量は、0.6wt%以上が好ましく、1.0wt%以上がより好ましく、2.0wt%以上が更に好ましい。穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合は、10.0wt%以上が好ましく、13.0wt%以上がより好ましく、15.0wt%以上が更に好ましい。穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径は、30~70μmであることが好ましく、50~70μmであることがより好ましく、55~65μmであることが更に好ましい。
本発明の別の態様は、本発明の穀物糖化液を用いた飲料である。ここで、本発明の飲料として、典型的には、上述した本発明の穀物糖化液が甘味料として使用され、本発明の穀物糖化液を含む飲料が挙げられ、その具体例として、清涼飲料(炭酸飲料、果実飲料、スポーツ飲料、茶系飲料など)、アルコール飲料、シロップ等がある。
本発明の別の態様は、本発明の穀物糖化液を用いた甘味物である。ここで、本発明の甘味物として、典型的には、上述した本発明の穀物糖化液が甘味料として使用され、本発明の穀物糖化液を含む甘味物が挙げられ、その具体例として、ゼリー、プリン、アイスクリーム、キャンディ、ソフトキャンディ、ガムなどの菓子等がある。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
原料である穀物としてオーツ麦を用いた実施例である。
純水とオーツフラワー(京都グレイン社製)の重量比率が75:25となるように反応槽へ仕込み、液化酵素であるα-アミラーゼとして商品名「クライスターゼT10S」(天野エンザイム社製)を、原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.3%(3930unit/100g原料)の濃度で添加し、90℃で1時間反応させ、反応液を得た。
次に、上記反応液を反応槽中で60℃まで冷却し、糖化酵素としてβ-アミラーゼである商品名「β-アミラーゼL/R」(ナガセケムテックス社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.26%(6240unit/100g原料)の濃度で、プルラナーゼである商品名「プルラナーゼアマノ3」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.13%(390unit/100g原料)の濃度で、トランスグルコシダーゼである商品名「トランスグルコシダーゼLアマノ」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.20%(60000unit/100g原料)の濃度で上記反応液中に添加した。その後、60℃で3時間糖化反応を行ったのち、90℃まで加温して酵素を失活させた。
次に、室温まで冷却後、15MPaでホモゲナイザー処理を施し、オーツ麦由来の糖化液を得た。得られた糖化液のBrixは20.2、pHは6.1であった。
(実施例2)
原料である穀物として大麦を用いた実施例である。
純水と大麦(京都グレイン社製)の重量比率が75:25となるように反応槽へ仕込み、液化酵素であるα-アミラーゼとして商品名「クライスターゼT10S」(天野エンザイム社製)を、原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.3%(3930unit/100g原料)の濃度で添加し、90℃で1時間反応させ、反応液を得た。
次に、上記反応液を反応槽中で60℃まで冷却し、糖化酵素としてβ-アミラーゼである商品名「β-アミラーゼL/R」(ナガセケムテックス社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.26%(6240unit/100g原料)の濃度で、プルラナーゼである商品名「プルラナーゼアマノ3」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.13%(390unit/100g原料)の濃度で、トランスグルコシダーゼである商品名「トランスグルコシダーゼLアマノ」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.20%(60000unit/100g原料)の濃度で上記反応液中に添加した。その後、60℃で3時間糖化反応を行ったのち、90℃まで加温して酵素を失活させた。
次に、室温まで冷却後、15MPaでホモゲナイザー処理を施し、大麦由来の糖化液を得た。得られた糖化液のBrixは22.1、pHは5.5であった。
(比較例1)
純水とオーツフラワー(京都グレイン社製)の比率が75:25となるように反応槽へ仕込み、β-グルカン分解酵素である商品名「Finizym(登録商標)250L」(ノボザイムズジャパン社製)を、原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.10%(25unit/100g原料)の濃度で添加し、50℃で1時間反応させた。次に、液化酵素であるα-アミラーゼとして商品名「クライスターゼT10S」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.3%(3930unit/100g原料)の濃度で添加し、90℃で1時間反応させ、反応液を得た。
次に、上記反応液を反応槽中で60℃まで冷却し、糖化酵素としてβ-アミラーゼである商品名「β-アミラーゼL/R」(ナガセケムテックス社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.26%(6240unit/100g原料)の濃度で、プルラナーゼである商品名「プルラナーゼアマノ3」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.13%(390unit/100g原料)の濃度で、トランスグルコシダーゼである商品名「トランスグルコシダーゼLアマノ」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.20%(60000unit/100g原料)の濃度で上記反応液中に添加した。その後、60℃で3時間糖化反応を行ったのち、90℃まで加温して酵素を失活させた。
次に、室温まで冷却後、15MPaでホモゲナイザー処理を施し、オーツ麦由来の糖化液を得た。得られた糖化液のBrixは20.2、pHは6.1であった。
(比較例2)
純水とオーツフラワー(京都グレイン社製)の比率が75:25となるように反応槽へ仕込み、液化酵素であるα-アミラーゼとして商品名「クライスターゼT10S」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.3%(3930unit/100g原料)の濃度で添加し、90℃で1時間反応させ、反応液を得た。
次に、上記反応液を反応槽中で60℃まで冷却し、糖化酵素としてβ-アミラーゼである商品名「β-アミラーゼL/R」(ナガセケムテックス社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.26%(6240unit/100g原料)の濃度で、プルラナーゼである商品名「プルラナーゼアマノ3」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.13%(390unit/100g原料)の濃度で、グルコアミラーゼである商品名「AMG300L」(ノボザイムズジャパン社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.14%(42unit/100g原料)の濃度で上記反応液中に添加した。その後、60℃で3時間糖化反応を行ったのち、90℃まで加温して酵素を失活させた。
次に、室温まで急速冷却後、15MPaでホモゲナイザー処理を施し、オーツ麦由来の糖化液を得た。得られた糖化液のBrixは20.3、pHは6.1であった。
(比較例3)
純水とオーツフラワー(京都グレイン社製)の重量比率が75:25となるように反応槽へ仕込み、液化酵素であるα-アミラーゼとして商品名「クライスターゼT10S」(天野エンザイム社製)を、原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.3%(3930unit/100g原料)の濃度で添加し、90℃で1時間反応させ、反応液を得た。
次に、上記反応液を反応槽中で60℃まで冷却し、糖化酵素としてβ-アミラーゼである商品名「β-アミラーゼL/R」(ナガセケムテックス社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.26%(6240unit/100g原料)の濃度で、プルラナーゼである商品名「プルラナーゼアマノ3」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.13%(390unit/100g原料)の濃度で、トランスグルコシダーゼである商品名「トランスグルコシダーゼLアマノ」(天野エンザイム社製)を原料である穀物に対する質量基準(W/W)で0.20%(60000unit/100g原料)の濃度で上記反応液中に添加した。その後、60℃で3時間糖化反応を行ったのち、90℃まで加温して酵素を失活させ、冷却後オーツ麦由来の糖化液を得た。ホモゲナイザー処理は行わなかった。得られた糖化液のBrixは20.2、pHは6.1であった。
得られた糖化液に関して、Brix、pH、固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量、固形分中に含まれる水溶性食物繊維量、糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合、不溶性成分の平均粒径、糖組成を以下の方法で測定した。また、得られた糖化液に関して、食した際の官能試験を以下の方法で行った。測定結果および評価結果を表2に示す。
なお、実施例、比較例に使用する際に選定した液化酵素、糖化酵素のβ-グルカナーゼ活性度については、表1を参照されたい。
[Brix]
デジタル屈折計 商品名「RX-5000α」(アタゴ社製)を用いて、得られた糖化液のBrixを測定した。測定温度は20℃であった。
[pH]
卓上型pHメータ 型式:F-74(HORIBA社製)を用いて、得られた糖化液のpHを測定した。測定温度は25℃であった。
[不溶性・水溶性食物繊維量]
日本食品標準成分表2015年版(七訂)分析マニュアル(文部科学省発行)のプロスキー変法により、得られた糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量および水溶性食物繊維含有量を測定した。
[イソマルトオリゴ糖量]
前処理:糖化液を純水でBrix5~10に希釈し、活性炭(太閤S-W50,フタムラ化学社製)を適量添加し、煮沸後、ろ紙(No.2、アドバンテック社製)でろ過し、イオン交換樹脂(PA408,PK218、三菱化学社製)、固相抽出カートリッジ(Bond Elute Jr-C18、アジレントテクノロジー社製)に順次通導して精製した。
分析:前処理により精製された糖化液に対して、高速液体クロマトグラフィー(Alliance、日本ウォーターズ社製)を使用して以下の条件で総糖含量の分析を行い、高速液体クロマトグラフィー(Prominence、島津ジーエルシー社製)を使用して以下の条件で単糖、マルトース、マルトオリゴ糖、ショ糖含量の分析を行った。
得られた総糖含量から単糖、マルトース、マルトオリゴ糖、ショ糖含量を差し引くことにより、得られた糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合を求めた。
(総糖含量の分析条件)
カラム:ULTRON PS80-N(島津ジーエルシー社製)
溶媒:純水
温度:60℃
流速:0.6ml/min
検出:RI(示差屈折率)
(単糖・マルトース・ショ糖・マルトオリゴ糖含量の分析条件)
カラム:Amide-80(東ソー製)
溶媒:70%アセトニトリル
温度:65℃
流速:0.6ml/min
検出:RI(示差屈折率)
[平均粒径]
マイクロトラックMT3000II(マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて、得られた糖化液中の不溶性成分の平均粒径を測定した。測定溶媒には純水を用い、サンプルはスポイト等にて数滴吸上げサンプル投入口に入れ、超音波処理した後に測定した。測定条件は、分布表示:体積、粒径区分選択:標準、測定範囲:0.021~2,000μm、チャンネル数:132、測定時間:10秒、測定回数:1回、粒子透過性:透過、粒子屈折率:1.81、粒子形状:非球形、溶媒屈折率:1.333とした。
[糖組成]
得られた糖化液の糖組成については、上記[イソマルトオリゴ糖量]で説明したように前処理を行った後、以下の測定条件下で、商品名「Alliance(登録商標)HPLCシステム」(日本ウォーターズ社製)を用いて分析を行った。
(測定条件)
カラム:商品名「ULTRONPS-80N」(島津ジーエルシー社製)
溶媒:純水
温度:60℃
流速:0.6mL/min
検出:RI(示差屈折率)
[官能試験]
得られた糖化液を食した際の舌触りについて、成人のパネリスト7人による官能試験を行った。パネリストからは、ざらつきが気になる、または、ざらつきが気にならない、という2つの評価基準から回答を得た。ざらつきが気になると回答した人数を表2に示す。
Figure 0007002624000002
表2から分かるように、実施例によれば、糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量、糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量および糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合が高く、整腸効果、整腸作用が期待され、且つ、糖化液中の不溶性成分の平均粒径の調整により、ざらつきの少ない穀物糖化液を提供することができる。

Claims (10)

  1. 穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量が1.0wt%以上、穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量が0.6wt%以上、穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合が10.0wt%以上であり、穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が30~70μmである穀物糖化液であって、該穀物糖化液の原料である穀物がオーツ麦および大麦の少なくとも一方を含むことを特徴とする穀物糖化液。
  2. 前記穀物がオーツ麦であることを特徴とする請求項1に記載の穀物糖化液。
  3. 前記水溶性食物繊維含有量が2.0wt%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の穀物糖化液。
  4. 液化工程および糖化工程を含み、少なくとも前記液化工程および前記糖化工程を経て、穀物から糖化液を製造する方法であって、前記穀物がオーツ麦および大麦の少なくとも一方を含み、前記糖化液が、穀物糖化液中の固形分中に含まれる不溶性食物繊維含有量が1.0wt%以上、穀物糖化液中の固形分中に含まれる水溶性食物繊維含有量が0.6wt%以上、穀物糖化液中に含まれる糖類全体に対するイソマルトオリゴ糖の割合が10.0wt%以上であり、穀物糖化液中の不溶性成分の平均粒径が30~70μmである穀物糖化液であることを特徴とする穀物糖化液の製造方法。
  5. 前記液化工程に使用される液化酵素および前記糖化工程に使用される糖化酵素はそれぞれのβ-グルカナーゼ活性度が0~80%であることを特徴とする請求項4に記載の穀物糖化液の製造方法。
  6. 前記糖化工程後の糖化液に対して10MPa以上の圧力でホモゲナイザー処理を行うことで、前記穀物糖化液を得ることを特徴とする請求項4または5に記載の穀物糖化液の製造方法。
  7. 前記穀物がオーツ麦であることを特徴とする請求項4~6のいずれか一項に記載の穀物糖化液の製造方法。
  8. 前記水溶性食物繊維含有量が2.0wt%以上であることを特徴とする請求項4~7のいずれか一項に記載の穀物糖化液の製造方法。
  9. 請求項1~3のいずれか一項に記載の穀物糖化液を用いた飲料。
  10. 請求項1~3のいずれか一項に記載の穀物糖化液を用いた甘味物。
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