JPH10507911A - 澱粉含有廃物の脱脂 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、澱粉および脂肪性物質を含有する廃物の新しい方法および使用を提供する。特に、製造業者の仕様に従わない食品廃物はしばしば、捨てられるか、または経済的に価値の低い用途で使用される。例えば、予め揚げてあるフレンチフライは、牛の飼料として使用されている。本発明は、これらの廃物を、脂肪性物質が、コストを著しく上昇させずに澱粉から少なくとも可能的に除去される点で、従来より得られている澱粉を適用できる多くの用途に使用できるようにする。脂肪性物質は、リパーゼを用いた酵素処理により機能的に除去される。

Description

【発明の詳細な説明】 澱粉含有廃物の脱脂 本発明は、大部分が澱粉または澱粉状製品からなる製品より脂肪性物質を少な くとも機能的に除去する方法に関するものである。特に、本発明は、食品から残 留脂肪を除去する方法に関するものである。 本発明に関する食品は、澱粉（または澱粉誘導体）と、植物油および脂肪のよ うな脂肪性物質とを含有する、揚げられるか、焼かれるか、予め揚げてあるかま たは予め焼いてある食用製品として定義される。 （予め揚げてある）フレンチフライ、ポテトチップスおよび他のスナック食品 、クッキー、シリアル等のような食品は、例えば、消費者に受け入れられるよう に、サイズ、色および密度に関して、ある基準を満たさなければならない。製造 工程の最中またはその後に、規定の仕様に合わない製品は、廃物として捨てられ るか、または牛用の飼料のような、経済的に価値の低い用途に使用すべく回収さ れるかのいずれかである。これらの廃物または仕様に満たない製品が、経済的に 価値の高い用途に使用できれば、非常に有用である。 これらの製品の澱粉成分（通常は主成分である）は、酵母または他の微生物を 用いてエタノールの生成または酵素の発酵生成のような発酵工程における炭水化 物源として使用することができる。しかしながら、澱粉または澱粉状製品に基づ く（半加工）食品の製造工程では、成分かまたは（予め）揚げたり焼いたりする ための媒質のいずれかとして、脂肪性物質を使用している。 そのような廃物を用いて、発酵工程の発酵性炭水化物の供給源を提供する場合 、始めの廃物由来の脂肪性物質は、従来の澱粉製品を用いた類似の工程と比較す ると、澱粉の加水分解およびグルコースの発酵を阻害することが分かった。 本発明は、澱粉および／または澱粉誘導体を含有し、脂肪性物質も含有する製 品を加工する方法であって、処理を行なって脂肪性物質を機能的に除去する方法 を提供する。例えば、発酵のための炭水化物源として食品産業の廃物を使用する 新しい改良工程、例えば、エタノールの発酵生成は、本発明の範囲に含まれる。 そのような工程は、対費用効果的であり、したがって、魅力的である。 ある形態において、本発明は、澱粉および／または１種類以上の澱粉誘導体を 主成分として含有し、脂肪性物質も含有する廃物を加工して、経済的に価値の高 い製品を提供する方法であって、リパーゼ処理により、該製品またはその加工誘 導体から機能的に脂肪性物質を除去する工程を含む方法を提供する。 ここで用いている「機能的に除去する」という用語は、脂肪性物質が酵素的に 分解されて得られた残留生成物は、多くの用途において澱粉または澱粉状製品の 使用を妨害しなので、澱粉および／または澱粉誘導体から物理的に分離する必要 がないことを意味する。 澱粉には、多くの用途がある。本発明の方法におけるリパーゼ処理により得ら れた澱粉は比較的純粋であるので、多くの用途に適用することができる。しかし ながら、より純粋な澱粉が必要とされる場合には、既知の技術を用いて脂肪性物 質を酵素的に分解して得られた残留不純物を分離することにより、このことを容 易に達成できる。 本発明の方法による製品を用いてもよい、澱粉および澱粉状製品の既知の用途 の例としては、以下に限られるものではないが、食品産業（プリン、デザート、 パン菓子製品、菓子類、スープ、ソース、ドレッシング、スナック、肉製品、飲 料、乳製品、ジャムおよびアイスクリーム）、接着剤として（ガムペパー、ガム テープ、段ボール、ラミネート加工、ボトルへのラベル貼り、バッグ、壁紙、紙 箱の封緘、チューブの巻き付け等）、紙産業（内部糊付け、表面糊付けおよび表 面被覆）、織物産業（印刷濃厚化、テックス張りおよびたて糸糊付け）および薬 品産業、建築材料等における他の多くの種々雑多な用途が挙げられる。 以下に示すように、本発明の方法は、発酵媒質の調製に使用する、特にエタノ ールの発酵生成のための発酵性炭水化物の供給源を提供するのに使用する、澱粉 含有製品を提供するのに特に好ましい。この場合、リパーゼ処理を、澱粉および ／または１種類以上の澱粉誘導体の酵素加水分解と組み合わせる。 本発明の方法に使用するのに適したリパーゼは、細菌、杆菌、酵母、菌類また は高等真核生物から得てもよい。それらは、化学的かまたは組換え技術により修 飾されていてもよく、融合タンパク質、酵素の断片等であってもよい。満たさな ければならない唯一の必要条件は、酵素活性が存在し、加工条件において適用で きなければならないことである。特に適した酵素の例としては、シュードモナス シュードアルカリゲネス （Pseudomonas pseudoalcaligenes）からのリパーゼＭ １（以後、リパーゼＭ１と称する）、クモノスカビ属アルヒズス（Rhizopus arr hizus ）からのＳ80000 リパーゼおよびケカビ属ミーヘイ（Mucor miehei）から のリパーゼが挙げられる。他の多くの適切な酵素が知られている。それらの例と しては、以下に限定されるものではないが、ＥＥＣにおいてＥ．Ｃ．３．１．１ ．３．に分類されている、トリアシルグリセロールアシルヒドロラーゼのような 、細胞外リパーゼが挙げられる。これらのリパーゼは、多くの（微）生物により 産生される。適切な微生物リパーゼが、特に米国特許第3,590,277 号に開示され ている。これらのリパーゼは、シュードモナス（Pseudomonas）、アスペルギル ス （Aspergillus）、肺炎球菌（Pneumococcus）、ブドウ球菌（Staphylococcus ）、ミコバクテリウム（Mycobacterium ）、フミコラミコトルラル（Humicola ． Mycotorula ）およびスクレロチニア（Sclerotinia ）のような様々な微生物から 得た。リパーゼは、これらの生物の培養物から単離して、本発明の方法に使用す ることができる。リパーゼはまた、組換えＤＮＡ技術によって製造しても差支え ない。いくつかのリパーゼ遺伝子はすでにクローンされている。このことによっ て、これらの遺伝子を有する微生物が培養された場合、リパーゼの産生量を増大 させることができる。また、このことによって、これらのリパーゼのより安定で あるかまたはより活性の大きい突然変異タンパク質を産生することができる。こ れらの酵素の全てを本発明の方法に適用することができる。 多くの場合、酵素処理によって除去すべき脂肪性物質の全てを除去する必要が ないかもしれない。大きな百分率（約15％以上）で脂肪が存在する場合、30−95 ℃、好ましくは50−90℃の温度を有する熱水の処理のような別の処理方法を用い て脂肪性物質の大部分を除去することができ、経済的に有利かもしれない。上述 したリパーゼ処理とこのような前処理との組合せは、本発明の別の実施の形態を 構成するものである。 本発明の実施の形態において、熱水処理は必要ではなかった。そのような処理 を行なうと、エネルギーが消費され、コストが加わってしまうので、このような 処理を必要としないことは好ましい。 廃物澱粉含有食品は通常、酵素処理を容易に施すことのできる形態にはない。 したがって、通常は、リパーゼ処理の前に、そのような廃物を別の形態に転化す ることが必要となる。好ましくは、この形態は、水性媒質中の懸濁液である。約 50％までの、最も好ましくは10−20％の固体（乾燥重量に基づく）を含有する水 性懸濁液が好ましい。 好ましくは、本発明の方法を、フライドポテト製品、より詳しくは、半加工の 予め揚げてあるポテト製品に適用する。フレンチフライが最も幅広く用いられて いるその例である。フレンチフライはしばしば、半加工の予め揚げてある製品と して（消費者またはレストラン、もしくはスナックバー等に）販売されている。 このような予め揚げてあるフレンチフライは、約10−20％の脂肪性物質（通常は 植物を起源とする）を含有している。所望の仕様（例えば、必要とされる食品等 級の品質）を満たさない、予め揚げているフレンチフライは、ほぼ同量の脂肪性 物質を含有する。 これらの脂肪性物質の約70％は、熱水による前処理によって除去でき、その後 に、フレンチフライを切断して、水媒質中に懸濁させることができる。しかしな がら、上述したように、熱水による前処理は、まったく省いてしまってもよい。 次いで、得られた懸濁液を、存在する澱粉の酵素加水分解により発酵性炭水化 物の供給源に転化させても差支えない。これは、約30−70℃の温度と約４−６の ｐＨで行なってもよい。しかしながら、最適温度とｐＨは、使用する酵素に依存 する。 以下に示す結果から分かるように、このようにして、発酵性炭水化物の供給源 を、予め揚げてあるフレンチフライか、または脂肪性物質により阻害が減少した ことによりエタノールの生成にかなり好ましい、食品産業の別の澱粉含有廃物か ら生成することができる。 本発明の加工方法において加えるべき酵素の量は、大部分は、適用する酵素に 依存する。必要な酵素の量を決定する方法は、当業者に知られている。 典型的に、脂肪分解酵素は、１秒当たりで約2000−5000の転化を行なうことが できる。このことは、１キログラムの原料製品中に、約800 Ｄの平均分子量を有 する10（重量）％の脂肪が存在する場合、脂肪性物質の全てを１時間以内で分解 するのには、30,000の分子量を有する２ｐｇの酵素が必要である。これは、もち ろん、理想的な条件下で可能な、大体の見当でしかない。 以下の実施例は、エタノールを製造するある発酵工程に関して、本発明を説明 するものである。しかしながら、本発明により製造された澱粉含有製品は、この 業界で知られている、澱粉または澱粉状製品からエタノールを製造する他の発酵 方法を含む、他の多くの発酵方法に適用できる。実施例 方法 リパーゼの活性を測定する検定 ＩＬＵで表される、リパーゼＭ１およびケカビ属ミーヘイ（Mucor miehei）の リパーゼ（ピカンターゼ：Piccantase）の活性を、オリーブ油の加水分解に基づ いて測定した。加水分解は、20ｍＭの塩化ナトリウムおよび10ｍＭの塩化カルシ ウムが存在する、ｐＨ９の0.4 ｍＭトリス緩衝液中に10％のオリーブ油を含有す るｐＨ−スタット中30℃で測定した。 １ＩＬＵは、試験条件下において、１分当たりで１ｍモルの脂肪酸を放出する のに必要とされる酵素の量と定義されている。抽出方法 保温後、ｐＨを４ＮのＨＣｌで２に設定してから、30分間に亘りガラス管を回 転させることにより、５ｍｌヘキサンで、残留するトリグリセリドを、生成され た遊離脂肪酸およびジグリセリドとともに保温混合物（２ｍｌ）から抽出した。 テーブル遠心分離機中1000ｒｐｍで５分間に亘り遠心分離を行なうことにより、 抽出を終わらせて、トリグリセリド、ジグリセリドおよび遊離脂肪酸を含有する 透明な上側層を得た。ＨＰＬＣ分析 抽出溶液中において、トリグリセリドの残留量を、形成されたジグリセリドお よび遊離脂肪酸の量とともにＨＰＬＣにより測定した。 装置および条件 ポンプ： ＬＫＢ（モデル2150） 検出： 屈折率モニタ（ヨビン フォン） 注入装置： パーキーエルマー ＩＳＳ−１０１；10ｍｌ 積分器： スペクトラフィジックス、クロムジェット カラム： ＣＰマイクロスフィア−Ｓｉ（クロムパック）、 100 ×4.6 ｍｍ 溶離剤： ノルマルヘキサン／イソプロピルアルコール／蟻酸 975 ／25／2.5 （容量／容量）、１ｍｌ／分 温度： 周囲温度 上述した条件下で、オリーブ油、オレイン酸、１，２−および１，３−ジアシ ルグリセリド間の屈折率応答の比率が、ピーク高さに基づいて、それぞれ、1.00 、0.98、2.10および1.30であることが分かった。実施例 １予め揚げてあるフレンチフライの水性懸濁液のリパーゼ処理 予め揚げてあるフレンチフライ（植物油中で揚げられた）を冷凍形態で得た。 解凍後、フライを小さな片に切断し、20％（乾燥重量に基づく）の懸濁液を、市 販のウェアリングブレンダ（Waring commercial blender）によりｐＨ5.5 の100 ｍＭ ＭＥＳ緩衝液中で作成した。 表１に示したように、異なる期間に亘って、異なるリパーゼの投与量で、50℃ で保温した。使用したリパーゼは、シュードモナスシュードアルカリゲネス（Ps eudomonas pseudoalcaligenes ）からのリバーゼＭ１およびケカビ属ミーヘイ（M ucor miehei ）からのリパーゼであった。両方のリパーゼは、ギストブロケーズ 社の製品であり、市販されている。残留したトリグリセリドおよび加水分解生成 物をヘキサンにより抽出した後、これらの生成物を、前述したように、ＨＰＬ Ｃにより分析した。これらの結果を表１に列記する。 この表から、使用したリパーゼが、実験の条件下で、植物油の脂肪分解特性を示 したことが分かる。ケカビ属ミーヘイ（Mucor miehei）のリパーゼと比較すると 、リパーゼＭ１が優れているのが分かる。実施例２ 予め揚げてあるフレンチフライから由来の発酵性炭水化物を用いた発酵によるエタノールの製造 予め揚げてあるフレンチフライをブレンダにより小さな片に細かく切断した。 材料の乾燥固体の含有量を、70℃で一晩のオーブン乾燥により測定した。メガザ イム（登録商標）から市販されているメガザイム（登録商標）澱粉キットを用い て、澱粉の含有量を測定した。酵素の投与量を、乾燥固体（33％）および澱粉の 含有量（75％）に基づいて測定した。 ３つの900 ｍｌのすりつぶし部分を、ブレンダ中で調製した、各々20％のフレ ンチフライ（乾燥重量に基づく）の水のエマルジョンを含有する同一の１リット ルボトル中で作成した。このエマルジョンを、必要な６ＮのＨＣｌおよび６Ｎの ＮａＯＨにより、ｐＨ5.5 に調節した。２つのボトルを、リパーゼＭ１（フレン チフライの乾燥重量に基づいて500 グラム／トン）により50℃の水浴中で４時間 および16時間に亘り処理した。３番目のボトルは、リパーゼによる前処理を行な わない対照であった。 リパーゼによる前処理後、３つのボトル全てを、１ＮのＮａＯＨによりｐＨ6. 5 に調節し、60℃の水浴に移し、乾燥固体の澱粉（ｄｓ澱粉；１トン＝1000ｋｇ ）に基づく0.7 ｌ／トンの投与量でアルファアミラーゼ（マキサリク：Maxaliq （登録商標）ＥＴ）を添加する前に、30分間保持して温度を平衡させた。５分間 に亘り混合した後、107℃で５分間に亘り、試料を加圧滅菌した。次いで、ボト ルを水浴中に戻し、そこでこれらのボトルをさらに２時間に亘り93℃に保持した 。この保温の最中に、試料を15分ごとに撹拌した。 液化後、試料を60℃に冷却し、ｐＨ4.8 に調節し、殺菌した500 ｍｌの媒質ボ トルに移した。発酵をまったく同じ３つで行なった。さらに、酵素［アミガーゼ （登録商標）（0.8 ｌ／トンｄｓ澱粉）、ミコラーゼ（0.07ｌ／トンｄｓ澱粉） 、マキサザイム（登録商標）ＮＰＸ（0.2 ｌ／トンｄｓ澱粉）］を加えて、酵母 を添加する前に、すりつぶしと完全に混合した。ファーミオール（fermiol）を0 .2 ｋｇ／すりつぶしのトンの濃度で添加した。ペニシリンを500 単位／すりつ ぶしのトンの濃度で添加した。 ９つの媒質ボトル全てを、63時間に亘る発酵のために、33℃／150 ｒｐｍに調 節した振とう浴に移した。試料を15、24、40、48および63時間で採取し、全炭水 化物、発酵性炭水化物およびエタノールについて、ＨＰＬＣ（バイオーラドＨＰ Ｘ−８７Ｘカラム、ＲＩ検出器）により分析した。 エタノール生成のＨＰＬＣ結果が表２に示されている。発酵の最中ずっと、リ パーゼにより処理したフレンチフライは、高収率でエタノールを生成した。残留 した全炭水化物および発酵性炭水化物が表３に示されている。観察されたエタノ ールの収率から予測されるように、発酵の最後において、対照試料中には、発酵 性炭水化物および全炭水化物の両方が大部分を占めていた。エタノールの収率を 、63時間で計算した（生成されたエタノールのグラム／ｄｓ澱粉に基づく潜在的 なエタノールのグラム）。対照の試料は、リパーゼで４時間および16時間に亘り 前 処理した材料に関して、それぞれ、90％および92％の平均収率と比較して、77％ の平均収率を示した。 この実施例は明らかに、予め揚げられたフレンチフライをリパーゼで前処理す ることにより、発酵において、エタノールの収率がより高くなることを示してい る。 この実験から、別の予測しなかった利点が明白になった。リパーゼ処理したフレ ンチフライの水性懸濁液を用いた場合、残留する発酵性炭水化物の量がより少な かった。このことにより、反応残留物の廃物の量が少ないので、環境に対する負 担が減少することになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．主成分として澱粉および／または１種類以上の澱粉誘導体を含有し、脂肪性 物質も含有する廃物を加工して、より経済性の高い製品を製造する方法であって 、リパーゼ処理により、該製品またはその加工誘導体から脂肪性物質を機能的に 除去する工程を含むことを特徴とする方法。 ２．前記廃物が、１種類以上の食品製造における廃物であることを特徴とする請 求の範囲第１項記載の方法。 ３．前記廃物から生成した水性懸濁液を、懸濁液中の脂肪性物質の加水分解に適 した条件下で、リパーゼと接触させることを特徴とする請求の範囲第１項または 第２項記載の方法。 ４．前記水性懸濁液が、乾燥重量に基づいて10−20％の固体を含有することを特 徴とする請求の範囲第３項記載の方法。 ５．前記水性懸濁液が、リパーゼ処理の最中に約50℃の温度に維持されることを 特徴とする請求の範囲第３項または第４項記載の方法。 ６．前記水性懸濁液が、１種類以上の予め揚げてあるポテト製品から生成される ことを特徴とする請求の範囲第３項から第５項いずれか１項記載の方法。 ７．前記水性懸濁液が、予め揚げてあるフレンチフライから生成されることを特 徴とする請求の範囲第６項記載の方法。 ８．前記リパーゼ処理に、シュードモナスシュードアルカリゲネスのリパーゼＭ １が用いられることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項いずれか１項記載 の方法。 ９．前記リパーゼ処理より、前記製品またはその加工誘導体からの前記脂肪性物 質の部分の熱水による抽出が先立つことを特徴とする請求の範囲第１項から第８ 項いずれか１項記載の方法。 10．前記廃物が発酵性炭水化物の供給源に転化され、前記方法が、該廃物から生 成された澱粉および／または１種類以上の澱粉誘導体の酵素加水分解からなるこ とを特徴とする請求の範囲第１項から第９項いずれか１項記載の方法。 11．澱粉および／または１種類以上の澱粉誘導体の加水分解より、前記リパーゼ 処理が先立つことを特徴とする請求の範囲第10項記載の方法。 12．前記リパーゼ処理を、請求の範囲第６項記載の１種類以上の予め揚げてある ポテト製品の水性懸濁液に施し、生成された懸濁液中の澱粉をアルファアミラー ゼにより分解することを特徴とする請求の範囲第11項記載の方法。 13．発酵媒質の調製方法であって、請求の範囲第10項から第12項いずれか１項記 載の方法により発酵性炭水化物の供給源を調製し、該発酵性炭水化物の供給源を 他の適切な成分とともに、完全な発酵媒質に混合する各工程からなることを特徴 とする方法。 14．前記発酵媒質が、エタノールの酵母発酵生成に適していることを特徴とする 請求の範囲第13項記載の方法。 15．エタノールの製造方法であって、発酵媒質が、請求の範囲第13項または第14 項の記載の方法にしたがって調製され、発酵を行なって、前記媒質中の発酵性炭 水化物をエタノールに転化することを特徴とする方法。 16．請求の範囲第１項から第15項いずれか１項記載の方法に、脂肪分解活性を有 する酵素を使用する方法。