JPH03180156A - 食物繊維およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に食物繊維（ｄｉａｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ
）に関する。さらに詳しくは、本発明は改良食物繊維の
製造方法に関する。

食物繊維に付随する健康上の利益の認識が高まり、食品
への食物繊維サプリメン）　（ｄｉａｔａｒｙｆｉｂｓ
デ８すｐｐｌｒｍ桶ｔ）（ＤＦＳ）に対する需要がもた
らされている。食物繊維は一般に、例えばヘミセルロー
ス、セルロース、リクニン、ペクチン、およびその他の
多糖類〔例えばガム、ミューシラジ（情ｓａｉｌ（ＬＱ
ｍ　）　＋β−グルカン〕のような、哺乳動物の消化酵
素に対して耐性である植物様物質の一部であると考えら
れる。

食物繊維には可溶性と不溶性の基本的な２種類が存在す
る。不溶性繊維はパン、ハンバーガーロール、クツキー
、スナック食品、パスタ、ピザ等に補助剤（ｓｕｐｐｌ
ａｒｎａｎｔ　）として用いられ、可溶性繊維は例えば
ソフトドリンク、ヨーグルト、サラダドレッシング、ス
プレッド、アイスクリーム等に用いられる。

食物繊維補助剤の機能的役割は多い。これらの役割には
、例えば胆汁酸吸着、腸内トキシンの吸着、低カロリー
増量剤および水分吸収のような、腸内輸送を促進し、糞
便重量を増加させるような健康に関係する性質がある。

他の食品成分に可溶性または不溶性繊維を加えることの
有利な結呆は多い；これらの利点の一部には増量（ａｄ
ｄｉｔｓｇ６鶴Ｊ＆）、口あたり（情姉ｔｈ　ｆｅｅｌ
　）、保湿、エマルジョン安定化、粘度調節がある。

天然ソース（８姉ゾロ１１）からの食物繊維調製物を単
離するには多くの方法がある。通常のアプローチは種子
外皮または塊茎からトキシン、殿粉、油等を除去するこ
とによって、または何らかの加工工程によって口あたり
を改良することによって食物繊維を回収することである
。機械的、化学的または酵素的手段によって繊維含量を
多くすることができる。一般に、これらの方法は繊維に
新しい機能的性質を与えないので、付加的な好ましい性
質を得るには他の異なる繊維ソース、テンサイ、小麦ふ
すま、落化生殻、大豆外皮、エンバク外皮等に頼る必要
がある。

食物繊維を単離する最も簡単なアプローチの１つは、例
えばエントウのような豆果（１１１ｇ％情６）の外側種
皮の粉砕したものの水性スラリーを単に形成して、蛋白
質と糖とを溶解し、次に不溶な繊維を濾過し、乾燥する
ことである。得られた生成物はパン、マフインまたはパ
スタへの繊維強化剤（ｆｉｂｅｒ　ａｎｈ帥ｃｇ’ｒ）
としての使用が示唆されている。

他の方法では、例えばアスパラガスのような植物から、
水中での煮沸、水洗い、脱水および乾燥から成る一連の
工程によって食物繊維を単離する。

この生成物は突然変異原（情〜ｔ８σ問）の吸着への使
用が示唆されている。

先行技術方法の共通した特徴は、各方法において食物繊
維を何らかの方法で処理して溶解物、トキシン、フィチ
ン酸を除去し、口あたりを改良し、色を変化させ、また
は繊維含量を高めることである。これらの先行技術方法
の目的は既知の天然食物繊維ソースを何らかの方法で改
良して、結果を受は入れることであった。これとは対照
的に、ジエイ、エム、ゴールド（／　、Ｍ、　Ｇｏ〜ｌ
ｄ）とエル。

イー、デックスター（Ｌ、Ｅ、　Ｄｅｒ、ｔｇｒ）　７
７）米国特許第４，７７４，０９８号の植物わらからの
食物繊維製造方法では繊維の有意々改良が可能である。

この特許化された方法では、植物わらのリグニンの本質
的のすべてが除去されて、食物繊維としてセルロース／
ヘミセルロースが残される。この方法ハｐＨ１１，２〜
１１．８、周囲温度におけるリグノセルロースのアルカ
リ性−過酸化水素処理に基づいており、この方法では物
質を脱リグニン化し、残留セルロースとヘミセルロース
は長炎動物に利用される。リグニンを除去すると改質植
物繊維と呼ばれる白色生成物が得られ、これは穀粉の低
カロリー代用物として用いられる。この方法は非木材植
物（ｓｏｎ−ｗｏｏｄ　ｐｌａｎｔ）からの廃物の農業
リグノセルロースを例えばパン、ケーキ、クツキー等の
ような広範囲な食品に加えるためのより望ましい天然食
物繊維に転化する。

食物繊維を添加してもよい多くの食品は、０２によって
容易に酸化されるトリグリセリド分子として不飽和脂肪
酸を含むので、食品は脂肪含量が１または２％のような
ごく低いものであっても放置中に悪臭がするようになる
。酸化生成物は不快な味と臭いを与える揮発性アルデヒ
ドとケトンである。例えばＦ８　　またはＣｕのような
金属の存在は酸化を促進するように作用するが、金属、
キレート化剤、化学的酸化防止剤は酸化を遅延させるよ
うに作用する。加える食物繊維が酸化防止活性（ｅｍｔ
ｉｏｚｉｄａｎｔ　αｃｔｔｖｉｔｙ　）を有するなら
ば有利であると考えられる。

周知の有効な化学的酸化防止剤は例えばブチル化ヒドロ
キシアニソール（ＢＨＡ）、ブチル化ヒドロキシトルエ
ン（ＢＨＴ）、　ｔ−ブチルヒドロキノン（ＴＢＨＱ　
）およびプロピルガレート（ＰＧ）のようなヒンダード
フェノール（ｈｉｎｄｅｒｅｄ　ｐｈｇ−ｎｏｔ　）で
ある。これらの化合物はすべて生長性フリーラジカルの
１つと反応すると、フリーラジカルを形成する。フリー
ラジカルに有効な多くのメソメリー形のために、ラジカ
ル安定性は増加し、これに対応して反応性は低下する。

このように、酸化防止剤は基質（５ｕｂｓｔｒａｔｅ　
）の酸化を遅延させる。酸化防止剤が効果的であればあ
るほど、遅延は長く々る。

製紙パルプ精製からのクラフトリグニンまたはリグニン
の微生物分解生成物からの酸沈降リグニン分画（ａｃｉ
ｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄ　ｌｉｇ′ｎｉｎ　ｆｒ
ａｃ−ｔ　ｉ　ｏｆＬ）　　のよう々、リグノセルロー
スからのリグニン成分の使用はポリマーおよび食品中に
酸化防止性を与えつる。

例えば製紙パルプ精製からのクラフトリグニンのような
リグニン誘導成分もヒンダードフェノールから製造され
、ゴム中の酸化防止剤として有効である。リグニンまた
はその誘導体が酸化防止性を有することの他の徴候も存
在する。例えば、インデュリン（ＩｎｄｕＬｉｎ）　Ａ
Ｔ　（製紙パルプ脱リグニン化から誘導されるリグニン
スルホン酸）２．５重量％をストリップトとうもろこし
油（ｓｔｒｉｐｐ−ａｄ　ｃａｒ％ｏｉｌ　）　　に加
えると、トコフェロール（天然酸化防止剤）０．０３重
量％と同じ酸化防止保護が生ずる。これに反して、スト
リップトとうもろこし油への純粋セルロース２．５重量
％の添加は酸化防止保護を生じない。蛋白質と、粉砕ニ
ンジンからのセルロースとの酵素加水分解によって単離
されたリグニン０．０５重量％がひまわり油のメチルエ
ステルを自動酸化から保護することも報告されている。

リグニン誘導酸化防止剤を生ずる進歩的アプローチは、
草、植物または木からの天然生成リグニンをリグニン分
解剤として公知のストレプトマイセス属の微生物と共に
８週間までインキュベートして、食品、燃料油、プラス
チック、ゴム等中で酸化防止性を有する水溶性酸沈降性
ポリマー分解リグニン（ＡＰＰＬ）を生ずることから成
る。

ＡＰＰＬの改良された酸化防止性はさらに化学的処理す
ることによって得られる。

幾つかのヒンダードフェノール化合物は酸化防止剤であ
るので、例えば多くの食物繊維中に存在するリグノセル
ロースのような天然リグニンの分解が例えばフェルラ酸
、バニリン酸、シリンガ酸、α−ヒドロキシ安息香酸の
ような多くのヒンダードフェノール化合物を生じ、これ
らが食物繊維に酸化防止性を与えると考えることは妥当
である。

リグノセルロースから酸化防止剤を生ずる公知の先行技
術方法では、リグニンがリグノセルロースから化学的変
性フラグメントとして除去されている。

例えば穀類のふすま（ｃｅｒｅａｌ　ｂｒａｎ）のよう
なリグノセルロース植物繊維を強化された機能的特性と
酸化防止性とを有する食物繊維に簡単に転化させうるよ
うな方法を有することが有利であると考えられる。

リグノセルロース植物繊維を機能性と酸化防止性とが強
化された食物繊維に転化させる簡単な方法を開示するこ
とが、本発明の目的である。

機能性と酸化防止性とが強化された、新規な改良食物繊
維を開示することも本発明の目的である。

本発明の方法は基本的に、リグノセルロース植物繊維約
２〜約２５重量％を含む水性スラリーを形成し、繊維が
加水分解され、繊維の水結合能、胆汁酸吸収能および他
の望ましい機能性が強化され、繊維が新しい酸化防止性
を得るように、スラリーを液体として維持しながら混合
および加熱することから成る。この方法の時間、温度お
よびｐＨはバッチ式反応器または高温連続反応器に合わ
せて変更することができる。

本発明の方法の実施によって得られる新規な食物繊維は
強化された水結合能、強化された胆汁酸吸収能および新
規な酸化防止活性を有する。

本発明の方法の好ましい実施では、リグノセルロース植
物繊維約５〜約２５重量％を含む水性スラリーに新規な
酸加水分解を実施する。この方法では、スラリーのｐＨ
を好ましくは乳酸、プロピオン酸、リン酸および硫酸か
ら戒る群から選択した酸によってｐＨ約１〜５に調節す
る。次に、スラリーを約り５０℃〜約３００℃の高温連
続硫動反応器（ｈｉｇｈ　ｔｇｔｎｐＨｒａｔｓｒｇ　
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｆｌｏｗｒｅａｃｔｏｒ）にお
いて混合および加熱するが、この間に反応温度において
水の蒸気圧より大きい圧力、例えば約３０１ｍ４〜約１
３００　ｐａｔの圧力によってスラリーを液体として維
持する。この反応温度は約５秒〜９０秒間維持する、ま
たは食物繊維が部分的に加水分解されて、強化された胆
汁酸吸収能および有用な酸化防止活性を有するようにな
るまで維持する。

他の実施態様では、酸を加えない水性スラリーを連続高
温流動反応器において自動加水分解する。

しかし、この場合の転化は酸を加える場合よりも長くか
かる。

この方法のさらに他の実施態様では、スラリーを酸と混
合し、約％〜約１０時間（好ましくは少なくとも約５時
間）沸とう加熱して、繊維を加水分解して、強化された
機能性を有し、新規で有用な酸化防止活性をも有する食
物繊維を得る。

下記実験によって、本発明の実施をさらに説明する。

実験 材料と方法 １．材料 本発明の方法が多くのリグノセルロース物質に適用可能
であることを示すために、多くの穀類ふすまと木粉を用
いた。材料のリスト、適当な分析およびソースを第１表
に記載する。

２、転化方法 各材料の転化は同様に、水中固体スラリー（固体５部／
水１００部）を製造することによって実施する。固体を
濡らすために、スラリーを高せん断ミキサーで激しく攪
拌する。水の表面に浮遊する固体が残らなくなった時に
、この場合には固体が適当に濡れ、繊維に閉じ込められ
た空気が完全に排除され固体粒子が容器の底に沈降した
ので、混合を停止する。混合スラリーは処理が可能であ
る。転化方法はバッチ式反応器または連続高温流動反応
器のいずれかで実施する。

特に好ましい実施態様では、混合しながら、水１００部
にＨ２ＳＯ４１部になるように、濃硫酸をスラリーに加
え（ｐＨ約１）、高温流動反応器内でスラリーを圧力に
よって液体として維持しながら約１８０℃において約７
秒間処理する。

連続高温流動反応器は第１図に概略的に示す。

第１図から明らかなように、反応器１ｏはスラリーフィ
ードタンク／ミキサー１１、可動キャビティ容量形ポン
プ１２、混合７’１３、反応管１８および生成物回収器
１９から成る。スチーム発生器１６は圧力コントローラ
ーを備えた電動式スチームボイラーであることが好まし
い。系の高温部は熱損失を減するようにすべて良好に断
熱される。

第１図をさらに参照すると、酸または塩基を用いてまた
は用いずに調製したリグノセルロース材料スラリー（ｐ
Ｈ１〜１４）をフィードタンク／ミキサー１１に入れ、
ミキサーによって懸濁状態に維持する。フィードタンク
／ミキサー１１は容量形ポンプ１２の上部にあるのが好
ましい。スラリーはタンク１１からポンプ１２に重力に
よって流動し、ポンプ１２はスラリーを連結管１８から
混合Ｔ管１３および反応管１４へ移動させる。混合Ｔ管
１３においてスチーム源１８からの生蒸気がスラリーに
注入される。スチームは凝縮して液体にない、この瞬間
□スラリーを望ましい転化温度に加熱する。この温度は
適当なボイラー圧力の選択によって１００℃〜３１０℃
に選択される。正確な温度は、制御弁２０によってスチ
ーム流を調節する温度コントローラー（図示せず）によ
って維持される。反応時間は、流量を調節するポンプ１
２への変速駆動装置を調節することによって、反応管１
４を通る流量によって制御される。ポンプ１２はスラリ
ーを反応器１０に通して移動させ、スラリーが高い反応
温度において蒸発しないことを保証する。全操作は反応
管１４内のスラリーに約７秒間の滞留時間を与えるよう
な、同じポンプ回転速度（例えば３８ｒｐｍ）で実施さ
れることが好ましい。スラリーは混合Ｔ管１３内で高圧
生蒸気と直接混合されることによって加熱される。スチ
ームは直ちに凝縮して、スラリーを加熱する。

放出オリフィス１５において一秒間の何分の−かで生ス
る断熱フラッシュによって、反応は急冷される（　ｑｕ
ａ％ｃｈｇｄ　）。圧力は直ちに大気圧に低下し、スラ
リーはフラッシュされ、約１００℃に冷却する。これは
反応器内で非常な高温において進行する重要な化学反応
を凍結させるために充分である。スラリーとフラッシュ
スチームとの混合物は凝縮し、水冷式の凝縮器／冷却器
１７内で室温に冷却され、回収器１９中に回収される。

好ましい反応温度は必要に応じてスチーム流を操作する
プロセスコントローラーによって維持される。スチーム
ボイラーは１５〜１６５０　ｐｓｉｇ。

の選択圧力のスチームを供給する。直ちに加熱されるス
ラリーは必要な反応時間反応管１４内に維持される。ポ
ンプＲＰＭは一定反応管長さに好ましい流量を与えるよ
うに調節される。反応管１４は等温反応を保証するよう
に良好に断熱される。

反応器１０は定常状態で操作され、一定反応時間と温度
を選択し、再現することができる。スラリーのｐＨは１
〜４の範囲内で調節され、フィードタンク１１内りスラ
リーに酸または塩基を加えることによって、または化学
薬品計量ポンプ（図示せず）を介して導入することによ
って制御される。

実験に用いるバッチ式反応器は還流冷却管と電気加熱式
マントルとを備えた１７丸底ガラスフラスコ（５００：
ｎｌ）である。スラリー（固体５重量％）約５００　ｍ
ｌを反応器に入れ、沸とうするまで加熱しくｔｏｏｃ）
、好ましい時間この温度に維持する。この時間はｙ１〜
１０時間の範囲であるが、最も頻繁に用いられる時間は
５時間である。沸とうによって生ずる混合は固体を懸濁
状態に維持するために充分である。機能性が好ましく強
化され、酸化防止性が生じたときに、フラスコとその内
容物を水道水で冷却する。

リグノセルロース植物繊維を前記連続流動反応器または
バッチ式反応器のいずれかで上述のように処理したなら
ば、固体分と可溶物を一般方法に従って回収する。処理
済みスラリーを濾過または遠心し、一般に食物繊維多糖
類と酸化防止活性を有する成分とを含む転化生成物また
は不完全加水分解生成物を回収する。後者はヒンダード
フェノール化合物として機能するリグニン成分であると
考えられる。繊維固体を脱イオン水によって酸（存在す
るならば）を含まなくなるまで、ｐＨ５〜７に洗浄し、
乾燥して、新規な改良食物繊維を含む残留自由流動固体
を回収する。新規々食物繊維の性質を下記方法によって
評価した。

食物繊維なる用語は、哺乳動物の胃腸管内で本質的に消
化されないすべての物質を含む。穀類のふすまでは、主
要成分はセルロース、ヘミセルロース、リグニンおよび
ペクチンである。エーテル、酸および苛性アルカリによ
る連続抽出を用いる粗繊維分析（ｃｒｕｄｅ　ｆｉｂｅ
ｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　）　　を用いたが、この方法は
リグニンとセルロースの一部を失う。他の方法は可溶性
および不溶性多糖類をヘキソース、ヘンドースおヨヒウ
ロン酸；セルロースおよびリグニンとして測定すること
である。この方法は、時間を要するが、全食物繊維（Ｔ
ＤＦ）の良好な算出を可能にする。しかし、繊維の完全
な化学分析は繊維の立体障害のために胃腸管内での消化
に一致しない。酵素−重量分析法が食品ラベリング（ｆ
ｏｏｄ　ｌａｂｍｌｉｎσ）の公定方法として結局採用
された。この方法は全食物繊維（ｔｏｔａｌｄｉｇｔａ
ｒｙ　ｆｉｂｅｒ：ＴＤＦ）を与え、例えばセルロース
、ヘミセルロース、リグニン、オリゴ糖、ペクチン、ガ
ムおよびワックスのような、可溶性および不溶性成分を
含み、他の方法よりも簡単である。

３．１　　胆汁酸吸着 胆汁酸成分のインビトロ分析が消化管のインビボ挙動と
同じでないことは明らかである。しかし、前記テストは
食物繊維調製物を胆汁吸着能に関して比較した場合に、
それらの相対的差異を示すように意図されたものである
。ある種の食物繊維の低コレステロール血効果（ｈｙｐ
ｏ　ａｈｏＬａａｔｍｒｏ−１ｇｍｉｃ　ａｆｆｅｃｔ
）に対する一つの説明はそれらの胆汁酸および他のミセ
ル成分（ｍｉｃｇｌｔａｒ　ｃｏｍ−ｐｏｎａｎｔ　）
吸着または封鎖能である。この能力は胆汁酸その他のミ
セル成分の回腸での再吸着を阻止し、これら成分の糞便
損失を高める。胆汁酸を最も強く結合するのは食物繊維
中のセルロースでは紅く、リグニンであることが、ある
程度立証されている。

この方法は１０ｍＭ溶液ＩＱｍｌを乾燥繊維１２と１時
間混合した場合のコール酸ナトリウムの変化を測定する
ことである。この濃度変化を用いて、食物繊維１２につ
き吸着されたコール酸ナトリウム■を算出する。溶液濃
度は測光法によって測定する。同じ方法で、グリココレ
ート（ｇｌｙｃ。

ｃｈｏｌｃＬｔｇ　）およびタウロコレート（ｔａｌＬ
ｒｏ　ｃｈｏ−１ａｔａ　）　吸着を測定することがで
きる。

３．２　保水性 食物繊維の水結合能は糞便重量決定における消化面から
のみで々く、例えばかさ（ｂｕｌｋ）、保水、粘度、口
あたり（ｍｏｕｔｈ　ｆｅｅｌ）等のような、食品に与
える機能性のためにも重要である。食物繊維の水結合能
は、予め秤量した遠心管系列に乾燥物質的０．２１を正
確に秤り入れる方法によって測定される。種々な管に蒸
留水を増量しながら入れる。

サンプルを自由に湿潤させる。管を２０００Ｘｌで１０
分間遠心する。上清を捨て、湿ったペレットを秤量する
。上清が存在し々い場合には、さらに水量を増して、こ
の手順をくり返す。概略の水結合能（ＷＢＣ）はデカン
トした繊維の湿重量と乾重量との差を乾重量によって除
したものとして定義される。改良ＷＢＣは概略ＩＰ’Ｂ
ｃ近くでＱ、　５　ｍｌずつ水を増量して一連のテスト
をくり返すことによって測定される。水をデカントしな
い場合とデカントする場合を扱った２管を用いて、単位
乾重量あたりの平均水結合量としてＷＢＣを算出する。

このようにして、この方法は食物繊維中の可溶性成分を
除去しない。

精製大豆油の空気酸化による重量増加の遅延回数に基づ
いて、酸化防止活性を評価する。大豆油は活性アルミナ
充てんカラムに通すことによって精製し、窒素下に貯蔵
する。酸洗いして乾燥したガラスビーカー（３９ｍＪ）
セットに好ましい量の酸化防止剤と精製大豆油１１とを
入れ、６０℃オーブンに入れる。毎日ビーカーをオーブ
ンから取出し、デシケータ−中で冷却し、分析用枠りで
秤量し、またオーブンに戻す。重量増加を時間（日数）
に対してプロットし、サンプル重量増加が２０■以上に
なった時に試験を終了する。重量−時間プロフィルは脂
質酸化の自触媒量を表して、重量増加なしから突然の重
量上昇を示す特徴を有する。重量の急激な上昇までの遅
延が長ければ長いほど、酸化防止剤は良好である。各場
合に最初は３回反復試験を実施する。遅延時間が非常に
再現可能であるので、２回の反復試験を大ていの試験で
用いた。

例　　　１゜ リグノセルロース植物繊維からの新規な酸化防止活性を
有する食物繊維の製造 植物繊維（トウモロコシふすま−Ｇ３１１　）処理にお
ける本発明の酸加水分解方法の効果を示すために、流動
反応器において１％酸を用いて一定温度範囲にわたって
、７秒間実験を実施し、この間必要に応じて加圧してス
ラリーを液体として維持した。２２０℃〜３０８℃の温
度範囲の処理では、処理した固体が第２表の左半分に示
すように、大豆油酸化をかなり遅延させることが判明し
た。

例えば、２６０℃において処理したサンプルでは１８日
間遅延し、３０８℃において処理したサンプルでは２０
日間遅延した。両サンプルはすぐれた酸化防止活性を有
し、ＢＨＡに関しては１３日間遅延以上を示した。ごく
少数の例を除いてすべての場合に、反復サンプルの重量
増加は同日に２０■より大きく、大ていの反復試験では
１日以下の間隔である。本発明の方法によって処理した
トウモロコシふすままたは他の穀類のふすまの酸化防止
性の改良はリグニンに富んだ固体を残す、またはリグニ
ンもしくは一部分解すゲニンをヒンダードフェノール型
構造を有する繊維マトリックス中に暴露させるヘミセル
ロースとセルロースとの漸次加水分解によると考えられ
る。

第 表 流動反応器で処理したトウモロコシふすまＧ３１１の重
量増加による酸化防止活性評価大豆油１１の重量増加が
６０℃における酸化３によって２０■を超える前の遅延
日数。

結果はカッコ内に示した反復回数の平均値である。

２０ ４０ ６０ ７０ ９０ ０８ ３（３） ７（３） １８　（２１ ９（３） ６（３） ２０　（２１ ２０ ６０ ００ ０９ ３（３） ３（３） ４（２） ４．５　（２） プラグ流反応器において、 て７秒間 プラグ流反応器において、 １％Ｈ，５０４を用い 酸なし、 ７秒間 ３、　０．５ｍ９／油１でのＢＨＡは１３日間（２）遅
延を生じた。

高温流動反応器の使用が好ましいが、バッチ式反応器と
流動反応器では等価である、例えばバッチ式反応器での
長い反応時間（１００℃）は高温反応器での短い反応時
間（７秒間）に等しい。このことバッチ式反応器内でト
ウモロコシふすま（Ｇ３１１　）を１００’Ｃにおいて
１％Ｈ，Ｓ　０４を用いて３０分間〜１０時間の範囲に
わたって処理することによって示される。結果は第３表
に示すが、５時間処理した固体の酸化遅延は９日間であ
り、１０時間では２０．３日間であることが認められる
。

流動反応器およびバッチ式反応器の酸による酸加水分解
方法の総合結果によると、トウモロコシふすまに改良酸
化防止活性を与えるために広範囲な時間と温度との組合
せを用いることができる。

第 表 バッチ式反応器での酸処理によるトウモロコシふすまＧ
３１１の重量増加テスト大豆油１２の重量増加が６０℃
における酸化２によって２０■を超える前の遅延日数。

結果はカッコ内の反復回数の平均値である。

３（２） ５（２） ９（２） ２０．３　（３） １、バッチ式反応器１％Ｈ，Ｓｏ４．１００°Ｃ２、０
，５■／油ｔのＢＨＡは１３日間（２）遅延を生じた。

２２０℃〜３０９℃の温度範囲での流動反応器における
、加圧によってスラリーを液体として維持しながらの７
秒間の自動加水分解（すなわち酸添加せず）によるトウ
モロコシふすまの酸化防止活性の発生は第２表の右半分
に示す。３００℃の処理では酸化は４日間弱遅延し、３
０９℃の処理では酸化は４．５日間遅延する。酸を添加
しないと加水分済度は低く、約３００’Ｃ未満での自動
加水分解は酸化防止活性を強化しないように思われる。

実際に、１００°Ｃでのバッチ処理自動加水分解は、処
理時間に関係なく、酸化防止レベルを強化しなかった。

トウモロコシふすまと同様に、赤褐色小麦ふすまは流動
反応器内で酸加水分解または自動加水分解によって処理
した場合に、酸化防止活性を発現する。加圧によりスラ
リーを液体として維持しながらの１７０℃〜２９０°Ｃ
の温度範囲にわたる１％Ｈ，Ｓ　Ｏ，による７秒間のス
ラリー処理と、加圧によりスラリーを液体として維持し
ながらの２３０℃〜３０８℃の温度範囲にわたる７秒間
の自動加水分解とに対する結果を第４表に示す。

２９０℃自動加水分解での７日間遅延と３０８°Ｃ自動
加水分解での１６日間遅延によってそれぞれ示されるよ
うに、自動加水分解はトウモロコシふすまＧ３１１より
も赤褐色小麦ふすまに対してより効果的である。最も良
い結果は２３０°Ｊ２６０゜および２９０℃での酸加水
分解サンプルにおいて得られ、それぞれ５１．４６およ
び８９日間遅延を生じた。

プロセスの処理変数（ｐＨ、時間、温度、スラリー濃度
）を操作することによって、酸化防止活性が最適化され
ることは当業者に明らかであろう。

第 ４ 表 大豆油１ｔの重量増加が６０℃での酸化３によって２０
■を超える前の遅延日数。

結果はカッコ内の反復回数の平均値である。

１７０　　　　　５　（２）　　　　　２３　Ｑ　　　
　　５　（２）２００　　　　１８　（２）　　　　　
２６０　　　　５　（２１２３０５１（２）　　　　　
２９０　　　　　７２６０　　　　４６　（２１３０８
１６（２）２９０　　　　８９　（２１ １、プラグ流反応器１％Ｈ，ＳＯ，、７秒間２、プラグ
流反応器酸なし、７秒間 ３、　　ＢＨＡ　０．５ｍ９７油２は１４日間（２）遅
延を生じた。

最後に、本発明の方法が他の穀類ふすまおよび他のリグ
ノセルロース物質に適用できることを示すために、バッ
チ式反応器での１００℃、５時間の酸処理による米ふす
ま、エンバクふすま、硬木粉の酸化防止活性を第５表に
示す。パッチ式反応器酸処理は米ふす・まとエンバクふ
すまの両方の酸化遅延をオリジナル物質の３日間から５
日間までに増加させた。この結果は混合硬木粉も本発明
の方法によって強化された酸化防止活性を有することを
示す。

第 表 未処３１（、ｃＬ、）および酸加水分解したリグノセル
ロース繊維とＢＨＡとの重量増加テストに大豆油１２の
重量増加が６０’Ｃでの酸化によって２０即を超える前
の遅延日数 用量固体１００■、／油り０結果はカッコ内に示した反
復回数の平均値である。

ＢＨＡ　（０，５ｍ９７ｆ　） 米ぬか 処理した米ぬか１ エンバクふすま 処理したエンバクふすま１ 混合硬水 処理した混合硬水 １、バッチ式反応器１％Ｈ，Ｓｏ４、 時間 １３（２１ ３（２） ５（２） ２．５　（２１ ５（２） ２．５　（２１ ４（２） ００℃で５ 例　　　２゜ 胆汁酸吸着能および水結合能のような繊維機能性が強化
された食物繊維の製造 強化された機能性を評価するために、種々な穀粒ふすま
を酸化防止活性に関して上述したように処理する。処理
したサンプルを濾過して、繊維を回収し、蒸留水で洗浄
して、存在する場合の酸を除去し、乾燥させる。オリジ
ナルの乾燥穀粒ふすまも対照として評価する。

コール酸ナトリウムおよびタウロコール酸ナトリウムと
して幾つかの特定の胆汁酸吸着を種々な穀粒ふすまにつ
いて第６表に示す。処理Ｏための調製物に室温において
１％Ｈ２ＳＯ４溶液を混合する結果としてふすま繊維が
有意に強化された胆汁酸吸着を示すことが興味深く観察
された。一般に、流動反応器またはバッチ式反応器にお
いて高温において酸処理を実施することによって吸着レ
ベルは上昇する。

種々の温度での流動反応器および種々な時間でのバッチ
式反応器における酸処理によって処理したトウモロコシ
ふすまに対するコール酸Ｎαの吸着を第７表に示す。温
度または時間によって最大吸着が存在することに注意さ
れたい。

第　　　７　　　表 トウモロコシふすま（Ｇ３１１　）のコール酸Ｈａ吸着
能と水結合能とに対する酸加水分解温度また１２０℃ １４０℃ １６０℃ １８０℃ ２００℃ ８２．１ ８８．２ ８５．４ ９５．３ ７３．１ ３．３２ ３．１３ ４．２５ ５．６４ ３．８８ ３時間　　　　　　　７７．４ ５時間　　　　　　　９１．９ ８時間　　　　　　　７４．９ １０時間　　　　　　　４９．５ 平均コール酸Ｎａに対する９５％信頼限界平均結合水に
対する９５％信頼限界 上記で報告した胆汁酸吸着結果はすべて固体０．２２と
１０　ｍＭコール酸Ｈａ　　（４，０８ｆ／ｌ）６、　
Ｑ　ｍｌから開始する。しかし、吸着量は溶液濃度に比
例し、このことは単純ラングミュア吸着等温式（５ｉｔ
ｎｐｌａ　　Ｌａ＊ｇｔｎｓｉｒ　　　ａｄｓｏｒｐｔ
ｉｏｎ　　ｔａｏｔｈｇｒｔｎ）を示唆する。反応器に
供給するために用いたトウモロコシふすま、１８０℃、
７秒間酸処理したトウモロコシふすまおよび酸性化トウ
モロコシふすまの比較を第２図に示す。ここでは流動反
応器で処理したふすまのコール酸Ｎα極限吸着能は１６
０ｍｌ１Ｉ／を以上である。

種々な穀類ふすまの特定条件下の水結合能は第８表に示
す。トウモロコシふすまと赤褐色小麦ふすまの水結合能
は流動反応器またはバッチ式反応器における繊維の酸処
理によってほぼ２倍になる。

エンバクふすまと米ふすまσ）場合には、改良は軽度で
ある。胆汁酸吸着の場合と同様に、第７表の最後の欄に
示すように流動反応器での酸処理では処理条件によって
最大水結合能が生ずる。

第 表 エンバクふすま 処理なし ０．８２ １００℃、１％Ｈ２ｆｉｏ、、 ５時間バッチ式 処理なし ２．０２ １平均結合水に対する９５％信頼限界±０．２３例　　
　３゜ 小麦ふすまにおける機能性形成 乳酸、リン酸、プロピオン酸および水酸化カリウムによ
って処理した赤褐色小麦ふすまの性質改良を説明するた
めに、大豆油酸化の遅延日数、水結合能およびコール酸
Ｎａ吸着能に関するデータを第９表に示す。

第　　　９ 種々な酸および塩基により 表 １００℃で５時間バラ なし　　　　　　　　　３　　　　　２．８７　　　　
４９．５１％乳酸　　　　　　５　　　　　５．４８　
　　　９６．７１％リン酸　　　　　　６　　　　　５
．８９　　　　１００．３１％プロピオン酸　　　　３
　　　　　　４．９４　　　　　８４．９１％ＮａＯＨ
２６，２７１０，６ 触媒としての酸または塩基の役割は加水分解のｐＨを調
節することであり、種依存性（Ｉｌｐｅｃｉｇｓｄａｐ
ａｔｉｄｇｎｔ）ではない。酸化防止性は加水分解に強
酸を必要とするように思われる。その他では醒または塩
基のすべてが水結合能を強化し、酸のすべてがコール酸
塩吸着を強化する。従って、必要な適合性、望ましい性
質および食物繊維の味覚効果によって、最終的選択を行
うべきである。

実験結果は、例えば穀類ふすまおよび木粉さえそのよう
な、多様なリグノセルロース植物繊維が本発明の方法に
よって改質されて、新たな機能性を有するかまたは本来
の機能性が強化された食物繊維が得られることを実証す
る。

植物繊維に本発明の方法を実施することによって得られ
た最も意外な新しい性質は酸化防止性である。１１！化
防止性が得られる正確な機構は不明であるが、この性質
はリグニンの改質Ｃｍｏｄｉｆｉｃａ−ｔｉｏｎ）によ
ると考えられる、リグニンは植物繊維に存在し、ヒフダ
ートフェノール化合物のソース（ｓｏ％ｒｃｇ　）であ
る。

本発明の方法によって同時に強化される他の機能性は、
血清コレステロール低下を助けると考えられる胆汁酸吸
着と、食物繊維を増量し、胃腸管内の通過時間を減じ、
飽和（８Ｇｔｉｇｔｙ）に寄与する水結合能である。例
えばトキシン吸着および流動学的挙動のような他の機能
性も改良され、食物繊維の利用をさらに拡大する。

例えば穀類ふすまＱ）ような原料物質は天然物質である
ので、発現したまたは強化された機能性は「天然」と見
なすことができる。天然の酸化防止剤が望ましい場合に
、このことは特に重要である。

酸化防止活性を含めて、１つ以上の機能性が強化された
食物繊維は食物繊維の拡大しつつある市場で新たな用途
を見い出すと考えられる。本発明の方法は低グレード穀
粒繊維を用いる可能性を開発し、プロセス条件を最適化
することによって特定の食品用途に適合するように幾つ
かり機能性を同時に慣習的に調整することによって低グ
ンード食物繊維に価値を与える。

例えば種子外皮、ビート繊維（ｔｒｅａｔ　ｆｉｂｅｒ
　）、植物茎または葉のような、多様な他の植物繊維ソ
ースがこの方法の可能な原料であることは、当業者に明
らかであると思われる。その結果、例えば工／バクふす
まのような、そのコレステロース低下能のために大きな
大衆の関心を集めた、ある種り食物繊維が欠乏した時に
、本発明の方法を用いてトウモロコシまたは赤褐色小麦
ふすまから等しい機能性を有する食物愼維を製造するこ
とが可能になる。

本発明についての上記記載は説明のためのものである。

本発明の精神および範囲から逸脱せずに多くの変更およ
び変化を実施し５ることは当業者によって理解されよう
。例えば、温度を下げて、減圧下で長時間反応を実施す
ることによっても等しい結果を得ることが可能である。

それ故、このような等個物（ｇｑｕｉｖαｔｅｎｔ）も
特許請求の範囲に包含するように意図する。

排他的な所有権または特権を請求する本発明の実施態様
は特許請求の範囲に述べる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる連続高温反応器の概略図であり
； 第２図は、未処理トウモロコシふすまと１％Ｈ，Ｓｏ、
中でスラリー化し、加圧下１８０℃において約７秒間加
熱した、処理トウモロコシふすま（△）に対するコール
酸す）　ＩＪウムの吸着等温線を示す。 １１・・・フィードタンク／ミキサー；１２・・・容量
形ポンプ； ４・・・反応管； １６・・・スチーム源 （外４名） 手 続 補 正 書 １、事件の表示 平成２年特許願第２６９２９２号 ２、発明の名称 ３゜ 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 名　称　　ミシガン・バイオテクノロジー◆インスティ
チュート ４、代理人 住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手
町ビル　２０６区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、リグノセルロース植物繊維からの食物繊維の酸化防
   止活性、胆汁酸吸収能および水結合能を増大させる方法
   であつて、 （ａ）粉砕した植物繊維のスラリーを水中で形成する工
   程；および （ｂ）前記スラリーを連続流動反応器内で約５秒〜約９
   ０秒の範囲内の反応時間、約１５０℃〜約３００℃の温
   度において、スラリーを液体として維持しながら混合お
   よび加熱することによつて繊維が増大された酸化防止特
   性、増大された胆汁酸吸収能または増大された水結合能
   を得るまで処理する工程、 から成る方法。 ２、リグノセルロース植物繊維からの食物繊維の酸化防
   止活性、胆汁酸吸収能および水結合能を増大させる方法
   であつて、 （ａ）粉砕した植物繊維のスラリーを水中で形成する工
   程；および （ｂ）前記スラリーを連続流動反応器内で酸を加えてｐ
   Ｈを約０〜３．０に調節し、約５秒〜約９０秒の範囲内
   の反応時間、約１５０℃〜約３００℃の温度において、
   反応温度における水の蒸気圧より高い圧力によつてスラ
   リーを液体として維持しながら、混合および加熱するこ
   とによつて、繊維が増大された酸化防止活性、または増
   大された胆汁酸塩吸収能または増大された水結合能を得
   るまで処理する工程、 から成る方法。 ３、ｐＨを硫酸によつて調節する請求項２記載の方法。 ４、ｐＨをリン酸によつて調節する請求項２記載の方法
   。 ５、ｐＨを乳酸によつて調節する請求項２記載の方法。 ６、ｐＨをプロピオン酸によつて調節する請求項２記載
   の方法。 ７、食物繊維の酸化防止活性、胆汁酸吸収能および水結
   合能を増大させる方法であつて、 （ａ）粉砕した植物繊維のスラリーを水中で形成する工
   程；および （ｂ）前記スラリーをバッチ式反応器において酸の添加
   によつてｐＨを約１．０〜５．０に調節し、約１／２〜
   約１０時間の反応時間、約１００℃の温度で混合および
   加熱することによつて繊維が増大された酸化防止特性ま
   たは胆汁酸塩吸収能または水結合能を得るまで処理する
   工程、から成る方法。 ８、ｐＨを硫酸によつて調節する請求項７記載の方法。 ９、ｐＨをリン酸によつて調節する請求項７記載の方法
   。 １０、ｐＨを乳酸によつて調節する請求項７記載の方法
   。 １１、ｐＨをプロピオン酸によつて調節する請求項７記
   載の方法。 １２、リグノセルロース植物繊維を例えばトウモロコシ
   ふすま、小麦ふすま、エンバクふすままたは米ぬかのよ
   うな穀類ますま；例えば大豆外皮またはエンバク外皮の
   ような種子外皮；テンサイ繊維；およびトウモロコシの
   茎や葉または小麦わらのような植物のステム（ｓｔｅｍ
   ）から成る群から選択する請求項１記載の方法。 １３、酸化防止特性を有する請求項１記載の方法によつ
   て製造された食物繊維。 １４、増大された酸化防止特性を有する請求項２記載の
   方法によつて製造された食物繊維。 １５、増大された酸化防止特性を有する請求項７記載の
   方法によつて製造された食物繊維。 １６、食物繊維の胆汁酸塩吸収能と水結合能とを増大さ
   せる方法であつて、 （ａ）粉砕した植物繊維スラリーを水中で形成する工程
   ； （ｂ）酸によつてスラリーのｐＨを約０〜３．０に調節
   し、スラリーを室温において少なくとも１分間混合する
   工程；および （ｃ）水で洗浄することによつて、繊維から酸を除去す
   る工程、 から成る方法。