JPWO2007142306A1 - 高水溶性アガベ・イヌリン、アガベ・イヌリン含有製品、アガベ・イヌリン由来製品、副産物及びそれらの製法 - Google Patents

Abstract

乾燥地に生育するアガベ植物に高濃度に含まれるイヌリンはもっぱらテキーラなどのアルコール飲料の製造に用いられているが、その植物から付加価値の高い、高水溶性のイヌリンを製造する。また、搾り滓からアガベシロップ、テキーラ、アルコール飲料或いは高水溶性のイヌリンを製造する。本発明は、アガベ植物のピーニャと呼ばれるテキーラ製造に用いられる球茎（数十ｋｇ）を細断し、常温で又は加熱して酵素類を不活化すると共に組織を軟化させた後、搾って液汁を抽出し、吸着樹脂を用いて精製したものを濃縮液として、又は乾燥させることによって粉末として製造される。

Description

本発明は、多糖類のイヌリンの製造方法に関し、特に従来全く為されなかったアガベ植物からのイヌリン精製及び製造方法と、精製過程での副産物の回収方法に関する。

イヌリンは、果糖（フラクトース）が直線状ないし分岐状に重合し、末端にブドウ糖（グルコース）が結合した多糖類で、果糖の重合度は１０−４０を中心として分布し、分布の両端は２−６０の範囲まで達する。日本では、多量のイヌリンを含有する植物としてキク科植物が知られ、例えばチコリ（ヨーロッパ原産）の根やキクイモの根に１５−２０％含有されている。その他、ニンニク、ニラ、タマネギ、ダリヤ、ゴボウ、アザミ等にもイヌリンが含有されている。

イヌリンは白色・無臭の極めてカロリー値の低い炭水化物粉体で、ダイエタリーファイバーとして脚光を浴びている。また、イヌリンは、整腸作用、コレステロール低下作用、血糖値上昇抑制作用、ミネラル吸収促進作用、ビフィズス菌増殖作用など健康増進に役立ち、マヨネーズや生クリームの脂肪代替品としても注目されている。

しかし、例えば特開２００５−２７８４５９（特許文献１）では、キクイモを粉砕・乾燥・焙煎してイヌリン含有粉体が製造されるが、イヌリン単体を製造するものではない。また、特開平７−８７９９０号（特許文献２）では、キクイモ等のフラクトースポリマー含有植物を加水分解して可溶性部分を作製し、還元することによりフラクトオリゴ糖の糖アルコールを製造できるが、この際のフラクトオリゴ糖ではフラクトースの重合度が１−４であり、前記方法では高重合度のイヌリンは製造できない。そこで、特開２００３−９３０９０（特許文献３）では、スクロース（ショ糖）にイヌリン合成酵素を作用させてイヌリンを製造する方法が確立されたが、砂糖原料植物から一気にイヌリンを製造できず、イヌリン価格が高騰する結果となる。

特に、キクイモやチコリ等のキク科植物から製造されるイヌリンは、水溶性が低いため、ジュースにすると多少の粉末触感が残留する弱点を有している。そのため、イヌリンが粉末や錠剤で提供される場合が多く、ジュースと比較すると摂取しずらい弱点を有している。

そこで、本発明者等は、キク科植物から離れて、メキシコ国に植生するアガベ植物（リュウゼツラン）に着目した。メキシコ国は乾性気候であり、アロエに類似した多肉質のアガベ植物は安定して砂漠に植生している。アガベ植物のアルコール発酵でテキーラ、プルケなどアルコール飲料が製造されるが、その際の発酵本体はアガベ植物に高濃度に含まれる良質のイヌリンである事が知られている（非特許文献１）。しかも、これらアルコール発酵製品の製造のために大量のアガベ植物が栽培されているため、アガベ植物の安定した供給とよく発達した運搬網が利用できる。

通常知られているテキーラの製法（非特許文献２）は、まずアガベ植物のピーニャ（パイナップルのようにトリミングされた球茎部）を約３０時間、１００℃の水蒸気で加熱し、内部のイヌリンを果糖にまで加水分解する。加熱されたピーニャに水を加えながら圧搾機で搾り、液汁を得る。この液汁をアルコール発酵させ、発酵液を２回蒸留してテキーラが製造される。

この水蒸気加熱法では、水蒸気発生に大量の重油が必要になり、しかも３０時間という長時間の加熱によりエネルギーコストが高騰する原因となっていた。また、近年の重油価格の急激な高騰はエネルギーコストの急騰を招来する悪循環となっている。テキーラというメキシコ固有の高価なブランド酒であるから、エネルギーコストを吸収できるに過ぎない。また、加熱前の生のピーニャ液汁でも約ｐＨ５であり、水蒸気加熱によってピーニャ内部がｐＨ４−４．５になるため、酸と水分によりイヌリンが加速的に加水分解される。しかも、約３０時間という長時間の加水分解により、殆どのイヌリンが果糖にまで加水分解され尽くす。この糖分をアルコール発酵することになるから、テキーラ製法の中には、アガベ・イヌリンを単体として抽出する思想は全く存在しない。

また、アガベ植物から果糖を抽出する技術も開発されている。即ち、アガベ液汁を加水分解することにより果糖シロップであるアガベシロップが製造されている（特許文献４、特許文献５、特許文献６）。しかし、これらのアガベシロップの製法では、糖分を抽出することが目的であり、アガベ植物からイヌリンを加水分解せずに抽出する思想はない。また、これらの製法では、水を加えないで汁液を搾ることは考えられてこなかった。
特開２００５−２７８４５９号 特開平７−８７９９０号 特開２００３−９３０９０号 米国特許第３，９２８，１２１号 米国特許第４，１３８，２７２号 米国特許第５，８４６，３３３号 Srinivasan M, Bhatia IS, Carbohydrates of Agave Vera Cruz. Biochem Journal 1953, 55, 286-9 http://www.rikukawa.com/jyouryusyu/tequila/manufacture.html

アガベシロップの製法を示す特許文献４−６を詳細に分析しておく。特許文献４では、アガベ植物の葉とピーニャを分離し、水洗した後に両者を混合して破砕し、液汁を得る。この液汁を加水分解し、静置して上澄液を抽出する。この上澄液を加熱して加水分解を促進させ、蒸発工程で濃縮してスプレー乾燥すると、パウダーシロップが製造される。
前記液汁は約ｐＨ４であり、酸による加水分解が進行し、その段階では未加熱のためイヌリン分解酵素が作用して、イヌリンの加水分解が加速的に進行する。しかも、上澄液の加熱により酸加水分解が促進され、殆どのイヌリンは果糖に変化し、パウダーシロップが完成される。従って、イヌリン単体を製造することは記載も、示唆もされていない。

特許文献５では、特許文献４で製造した上澄液をｐＨ３−４に調製し、８５−１００℃で２−３時間保持して酸加水分解を強制的に進行させる点に特徴を有する。最終的に、前記酸性上澄液を中和して加水分解を停止させ、更に加熱して上澄処理により精製し、蒸発濃縮してアガベシロップ（フラクトースシロップ）を製造する。
ｐＨ、温度、分解時間を明確にした点に特徴があり、これらはイヌリンを強制的に加水分解することを目的としており、特許文献５にイヌリン単体を製造する思想が全く存在しないことは明らかである。

特許文献６は、ピーニャに水を加えながら搾って液汁を製造し、この液汁を遠心処理とコロイド除去により精製し、更に活性炭・陽イオン交換樹脂・陰イオン交換樹脂で脱ミネラル化する。その後、イヌリン分解酵素でイヌリンを強制的に果糖にまで加水分解し、アガベシロップ（フラクトースシロップ）を製造する。
特許文献６の特徴は、加水分解をイヌリン分解酵素（イヌリナーゼ）により進行させることであり、イヌリン分解酵素を活性化するために加熱処理は実施されていない。従って、特許文献６にイヌリン単体を製造する思想が全く存在しないことは明らかである。

上述の如く、テキーラ製法や特許文献４−６は、アガベ植物から、アルコール飲料やアガベシロップを製造することを目的としており、アガベ植物からイヌリン単体を抽出する技術は全く開示されておらず、イヌリン抽出の示唆さえ存在しないのが現状である。

アガベ植物にイヌリンが高濃度に含有されていることが知られながら、アガベ植物からイヌリン単体を抽出する発想は、従来全く想到されることは無かった。しかし、安定に栽培されるアガベ植物からイヌリンを抽出できれば、イヌリンを安定的に安価に供給できるはずである。

イヌリンの効能を再度認識しておきたい。体内で最も不潔になりがちな腸は、食物に含まれる栄養成分を吸収するための大役を引き受けており、ビフィドバクテリアなどのプロビオチック菌叢によって有害菌の繁殖を防いでいる事がよく知られている。人類を始めとしてほとんどの動物はイヌリンを加水分解するイヌリナーゼを持たないので、食物中のイヌリンは消化されずに腸に達し、イヌリナーゼを分泌するビフィドバクテリアが増殖することになり、プレビオチックとして近年とみに注目を集めていて、イヌリンの世界的需要も急成長している。

他方、世界の水需要は逼迫しており（例えば、国土交通省、世界の水問題と日本、深刻化する世界の水問題）、２０５０年までに９０億人に達すると予想される人口を養うために、人類が使用する真水のうち８０％を占める農業の増産が最重要問題とみなされる。砂漠地帯で収穫されるアガベ植物は、今後、その重要性を増していくものと推定される。ところが乾燥地に生育する植物は強固な防御機構が発達しており、アガベの場合は植物の外側を鋭い棘で取り囲み、内側は固い繊維質の物質をすきこんだ上、シュウ酸カルシュウムの針状結晶（ラファイド）を埋め込んでいるので触ると皮膚炎を起こし、とてもそのままで食用に供することはできず、アガベ植物からイヌリンを抽出して、イヌリンとして市場に提供する必要にせまられる。

アガベ植物は繊維状物質が編みこまれていて非常に強固になっており、搾り難い。その上、イヌリンは細胞壁で囲まれた液胞の中に蓄えられているので、イヌリンを抽出するためには細胞壁と液胞膜を破砕しなければならない。また、植物内にイヌリナーゼを持つためイヌリンが加水分解され易い。その上、自己防衛のための化学物質の為、テルペン様の匂いや青臭さ、及び苦味がある。従って、これらの難点を解決することが本発明の課題である。

本発明は上記課題を解決するために為されたものであり、本発明の第1の形態は、イヌリンを含有するアガベ植物を植物片に細断しながら又は細断後に、前記植物片に力を加えて前記イヌリンを含む液胞を破砕し、この破砕植物片から前記液胞の液汁を搾り、前記液汁から不純物を除去して高水溶性アガベ・イヌリンが溶解したアガベ・イヌリン溶液を製造する高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第２の形態は、前記第１形態において、前記アガベ植物の細断中及び／又は細断後に、前記植物片を５分〜１８０分の範囲内の所望時間だけ１００℃以下の温度に加熱する高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第３の形態は、前記第１又は２形態において、前記植物片を酸中和剤と混合して加熱する高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第４の形態は、前記第１、２又は３の形態において、前記植物片の処理が、水を強制添加しない条件下で実施される高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第５の形態は、前記第１〜４の形態のいずれかにおいて、前記液汁がｐＨ６〜８に調製される高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第６の形態は、前記第１〜５の形態のいずれかにおいて、前記不純物は前記液汁から吸着材により吸着除去される請求項１〜５のいずれかに記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第７の形態は、前記第６の形態において、前記吸着材に吸着された前記不純物を水と有機溶媒の混合溶液中に溶離し、溶離後の前記吸着材を再使用する高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第８の形態は、前記第７の形態において、前記混合溶液を留去することにより、溶離した前記不純物を副産物として回収する高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第９の形態は、前記第１〜８の形態のいずれかにおいて、前記アガベ・イヌリン溶液から水分を除去して固体アガベ・イヌリンを製造する高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法である。

本発明の第１０の形態は、前記第１〜８の形態のいずれかの製造方法により製造されるアガベ・イヌリン溶液である。

本発明の第１１の形態は、前記第９の形態の製造方法により製造される固体アガベ・イヌリンである。

本発明の第１２の形態は、前記第８の形態の製造方法により回収される副産物である。

本発明の第１３の形態は、前記第１〜４の形態のいずれかの製造方法により前記液汁が搾られた前記破砕植物片の搾り滓に水又は熱水を加えてイヌリンを抽出させて得られるアガベ・イヌリン抽出液である。

本発明の第１４の形態は、前記第８の形態のアガベ・イヌリン抽出液を酸触媒又は酵素により加水分解して、フラクトースを主成分とした糖液を生成し、前記糖液を発酵させて又は発酵させた後に蒸留してアルコール飲料を製造するアルコール飲料の製造方法である。

本発明の第１５の形態は、前記第８の形態のアガベ・イヌリン抽出液を酸触媒又は酵素により加水分解して、フラクトースを主成分とした糖液を生成し、前記糖液を濃縮してアガベシロップを製造するアガベシロップ製造方法である。

本発明の第１６及び第１７の形態は、それぞれ、前記第１４及び前記第１５の形態により製造されたアガベ・イヌリン由来製品である。

本発明の第１８の形態は、前記第１〜９の形態のいずれかの製造方法により液汁が搾られた前記破砕植物片の搾り滓が混合され、食物繊維として少なくともアガベ・イヌリンを含む食物繊維増強飼料である。

本発明の第1の形態によれば、アガベ植物としてイヌリンを高濃度に含有するピーニャを用いると、イヌリンの製造量が大きくなり、メキシコ国におけるアガベ植物の安定植生によりイヌリンの低価格・安定・大量供給が可能になる。植物片の形状は角状、粒状、粉体状、板状、薄片状など任意であり、好適なサイズは数ｃｍ〜粉体の範囲に亘り、各種の公知の細断機・粉砕機が利用できる。後述するように、前記植物片を加熱する場合には、アガベ植物を細断した植物片のサイズが小さいほど加熱効果が高くなり、加熱時間を短縮できる。尚、本発明では、後述の第２形態及びこれを用いた形態を除き、前記植物片又は破砕植物片を加熱せずに搾汁しても良く、非加熱の場合、加熱手段を有する設備、その操作、保守及び管理等を行うための人件費やエネルギー消費によるコストの増大が無く、比較的安価な高水溶性アガベ・イヌリンを提供することができる。
前記植物片から液汁を作製するために、力、好ましくは捻り力を加えてアガベ植物の液胞を破砕するから、前記破砕植物片を搾り、液汁を高効率に得ることができる。本発明では、液胞の破砕および圧搾の２工程が必須であるが、公知の搾汁機を利用して同時に２工程をこなす事もでき、例えばオレンジ搾り機、プレス搾り機、カッター、ジューサー、その他搾汁機が利用できる。特に液胞破砕のためにハンマーミル、石臼などを使用すると効率を上げる事が出来る。アガベ植物から抽出されるイヌリンは、チコリやキクイモ等のイヌリンと比較して遥かに高水溶性であり、前記液汁に高水溶性アガベ・イヌリンが溶解している。しかし、前記液汁には、イヌリン以外の不純物を多数含有しているから、この不純物を除去する必要がある。この除去手段として、活性炭、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂、吸着樹脂、フィルター、分離膜、安全な微生物凝集剤、その他の除去手段が利用できる。このようにして、高水溶性アガベ・イヌリンが溶解したアガベ・イヌリン溶液が製造される。

本発明の第２の形態によれば、加熱により植物片を軟化させると共に、加熱温度が１００℃以下に設定されるから、イヌリンが酵素加水分解されることを抑制することができ、高水溶性アガベ・イヌリンを高効率に製造することができる。特に、植物片の加熱温度を８０℃〜１００℃の範囲に設定すれば、植物片の軟化が促進されると同時に、８０℃以上の温度に加熱されることによりアガベ植物中に含有されるイヌリン分解酵素（イヌリナーゼ）や青臭さを作るリポオキシゲナーゼなどの酵素を不活化することが出来る。即ち、加熱中にイヌリンが酵素加水分解されることを防止し、アガベ植物の自己防衛作用によるテルペン様の匂い・青臭さ・強い苦味などを発生させる酵素作用を潰すのである。同時に、この加熱によってアガベ植物中の微生物を殺し、また微生物の繁殖を防止する。
加熱時間は、５分〜１８０分の範囲内の所望時間だけ行われ、加熱される植物片の重量や植物片サイズに応じて適宜調整される。５分以下では酵素の不活化が達成できず、しかも植物片の軟化が不十分である。１８０分以上では加熱エネルギーコストが増大し、アガベ植物が保有する体内水と果肉中の酸性によるイヌリンの酸加水分解が促進され、イヌリン量が低減する。加熱手段は公知の各種加熱装置が利用でき、例えば、スチーム加熱装置・電熱加熱装置・ガス加熱装置・石油加熱装置・赤外線加熱装置・マイクロ波加熱装置、その他の加熱装置が利用できる。単に石炭や木材の燃焼加熱でも構わない。テキーラ製造と同様の水蒸気加熱装置であっても、短時間加熱の場合には、エネルギーコストがそれほど増大せず、また水分のアガベ植物体内への浸透も無視できる程度である。

本発明の第３形態によれば、植物片を酸中和剤と一緒に混合して、植物片を中和状態に保持でき、イヌリンの酸加水分解を遮断できる。その結果、植物片内のイヌリン量の低減を防止でき、イヌリン製造効率を向上できる効果を有する。酸中和剤としては、炭酸カルシュウム・水酸化カルシュウム・炭酸ナトリウム・重炭酸ナトリウムなどのアルカリ剤、ＯＨ型アニオン交換樹脂、その他の中和剤が利用できる。酸中和剤を溶媒と混合して添加してもよい。
また、植物片の軟化を促進する軟化促進剤や、他の添加剤を混合して加熱することも可能である。

本発明の第４の形態によれば、植物片の処理が、水を強制添加しない条件下で実施されるから、添加水を加熱するためのエネルギーコストを低減でき、アガベ・イヌリンの低価格化に貢献できる。同時に、水を添加しないから、アガベ植物体内への水の浸透もなく、余分な水が無い分だけ、高濃度のアガベ・イヌリン溶液を製造できる利点もある。従って、水を使用しない加熱装置としては、スチーム加熱装置・電熱加熱装置・ガス加熱装置・石油加熱装置・赤外線加熱装置・マイクロ波加熱装置、その他の乾燥型加熱装置を利用でき、例えば短時間の高温加熱装置として、電子レンジのようなマイクロ波加熱装置も簡便で効果的である。

本発明の第５の形態によれば、前記液汁がｐＨ６〜８に調製されるから、液汁のｐＨは強制的に中性化され、イヌリンの酸加水分解を遮断することが可能になり、液汁中のイヌリン含有量の低減が無く、イヌリンの製造量を増加できる利点がある。加熱後のピーニャの液汁（搾り汁）のｐＨが４−４．５であることを考慮すると、液汁のｐＨ調製剤として、炭酸カルシュウム、水酸化カルシュウム・水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなどのアルカリ剤、ＯＨ型アニオン交換樹脂などが使用できる。水不溶性のｐＨ調製剤は、ろ過等で除くことができる。

本発明の第６の形態によれば、前記不純物が前記液汁から吸着材により吸着除去されるから、固体物などの不純物を含まない高純度アガベ・イヌリン溶液が製造できる。前記吸着材としては多孔性吸着材が好適で、例えば活性炭、ゼオライト、アルミナ、モレキュラーシーブス、吸着樹脂などが利用でき、この中でも特に吸着樹脂が一層好適である。吸着樹脂の場合には、不純物の吸着と、吸着された不純物の脱離（再生）が容易であるが、吸着と脱離が可能な他の吸着材も利用することができる。吸着樹脂として、具体的には、三菱化成製のＨＰ２０、Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ社製のAmberlite ＸＡＤなどが利用できるが、その他の吸着樹脂を利用できることも云うまでもない。前記吸着材をカラム中に充填し、液汁を通水するだけで、不純物が除去され、アガベ・イヌリンが溶解した溶液だけを得ることができる。また、吸着効率は室温〜１００℃未満でほぼ同様であり、吸着処理工場の場所や、液汁の温度条件に左右され難いから効果的である。

本発明の第７の形態によれば、吸着材に吸着された不純物を、水と有機溶媒の混合溶液中に溶離すれば、前記吸着材を再使用することが可能になり、同一の吸着材を多数回使用できるので、処理費用が安価になる利点がある。有機溶媒としては、水と相溶性のあるアルコール・アセトンなどの親水性溶媒が効果的であり、不純物中の有機物は有機溶媒中に吸収され、水溶性物質は水中に吸収されるため、効率的に吸着材を再生できる。

本発明の第８の形態によれば、混合溶液を留去することにより、溶離した前記不純物を副産物として回収することが可能になる。水と有機溶媒の混合溶液に溶離された不純物が分散溶解しており、溶媒を分離すれば、不純物が残留する。この不純物中には、苦味成分のサポニン（不揮発成分）や匂い成分のテルペン・アルデヒド（揮発成分）などが含まれ、これらサポニン・テルペン・アルデヒドなどの物質が副産物として生成される。サポニンは食品添加物、殺虫剤、除草剤などの農薬などへの応用が期待される。更に、揮発性物質はテキーラ関連の飲食物の匂い成分、農薬などへの応用が期待できる。

本発明の第９の形態によれば、前述の様に製造されたアガベ・イヌリン溶液から水分を除去すれば、固体アガベ・イヌリンを製造することができる。除去手段は、蒸発・膜分離その他の公知手段が利用できる。アガベ・イヌリンは高水溶性であり、イヌリン重量の約１／３の水に溶解し、加水分解を最小にすることにより、高品質の液体及び固体イヌリンが得られる。

本発明の第１０の形態によれば、前記第１〜第８形態の製造方法により、アガベ・イヌリン溶液が提供される。前述したように、アガベ・イヌリンの溶解度はキク科植物から得られるイヌリンよりも高水溶性であり、幅広い濃度のアガベ・イヌリン溶液を提供できる利点がある。しかも、濃厚アガベ・イヌリン溶液の水分活性が低い。７５％イヌリン水溶液の水分活性は０．８３で、微生物は増殖せず、長期保存に耐える。アガベ・イヌリン水溶液の場合には、他の植物エキスとの混和が自在に行えるので、アガベ・イヌリンをジュースとして市場に大量に提供でき、良好な効能を有するイヌリンの普及に最適である。

本発明の第１１の形態によれば、前記第９形態の製造方法により、固体アガベ・イヌリンが提供される。固体アガベ・イヌリンの形態は、粉状・粒状・バルク固体状など用途に応じて各種の形状が用意できる。錠剤形態でサプリメントとすれば、摂取しても高水溶性のため体内で容易に溶解し、腸でビフィズス菌の増殖に貢献するなど、イヌリン効果を最大限に発揮できる。

本発明の第１２の形態によれば、前記第８形態の製造方法により、アガベ植物の各種の副産物が提供される。アガベ植物からは、イヌリンだけでなく、例えばサポニンやテルペンなどが副産物として回収でき、これら副産物に固有の用途に利用できることは云うまでもない。

本発明の第１３の形態によれば、前記破砕植物片の搾り滓からアガベ・イヌリンを抽出するから、アガベ植物に含有されるイヌリンを高効率に利用することができる。液汁を搾った搾り滓には、イヌリンがかなり残存しており、その上、液胞は破砕されている。その搾り滓に、水又は熱水を加えて加圧するだけで残りのイヌリンを抽出し、アガベ・イヌリン抽出液を得ることができる。この抽出液から不純物を除去すれば、高水溶性アガベ・イヌリンが溶解したアガベ・イヌリン溶液を製造することができ、これを加水分解して糖類やそれらの加工食品等を提供することができる。また、アガベ・イヌリン抽出液にｐＨ調製剤を溶解させてｐＨを強制的に中性化すれば、イヌリンの酸加水分解を遮断することができる。更に、前述のように、植物片の加熱温度を８０℃〜１００℃の範囲に設定すれば、植物片の軟化が促進されると同時に、アガベ植物中に含有されるイヌリン分解酵素や青臭さを作る酵素を不活化することができる。

本発明の第１４の形態によれば、搾った絞り滓から抽出したイヌリンを酸触媒や酵素（イヌリナーゼなど）を用いて加水分解し、フラクトースを主成分とした糖液を発酵させてアルコール飲料であるプルケ、ぶどう酒様飲料、ビール様飲料などアルコール飲料を提供することができ、イヌリンの有効利用を図ることができる。更に、発酵液を蒸留することにより、テキーラ等の蒸留酒を提供することができる。

本発明の第１５の形態によれば、前記搾り滓から抽出したイヌリンを酸触媒や酵素（イヌリナーゼなど）を用いて加水分解し、フラクトースを主成分とした糖液を濃縮してアガベシロップを製造するから、アガベ植物に含有されるイヌリンの有効利用を図ることができる。

本発明の第１６及び第１７の形態によれば、前記搾り滓を利用して製造された種々のアルコール飲料やアガベシロップが提供されるから、アガベ植物の有効利用ができると共に、廃棄物の発生を低減化することができる。

本発明の第１８の形態によれば、アガベ・イヌリン成分が残留する前記搾り滓が動物の飼料に混合されるから、家畜などに対する可溶性及び不溶性の食物繊維を補給させることができる。この際、搾り滓はそのまま滅菌保管・乾燥して用いる。また、乾燥または生の搾り滓は目的に応じて、更に細断して用いることで、搾り滓を有効利用することができる。

以下の実施例は、この発明を説明するために示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

[実施例１：加熱時間と酸加水分解の関係]
アガベ植物のピーニャを鋸で２分割し、カンナを用いて切断平面からカンナ屑７．５ｋｇを得た。カンナ屑０．５ｋｇをコントロールとして室内に放置し、残りのカンナ屑７ｋｇを３．５ｋｇずつ２グループに分けた。１グループに１７．５ｇの炭酸カルシュウムを均等にまぶし、０．５ｋｇずつに分けて７枚のポリプロピレン袋に入れ、空気を押し出して口をポリプロピレンのひもで閉じ、７個の０．５％炭酸カルシュウムを混ぜたポリプロピレン袋詰を得た。また、残りのグループは炭酸カルシュウムを混ぜないカンナ屑０．５ｋｇの袋詰７個を得た。

１４個のポリプロピレン袋詰を大型電子レンジに入れて、スイッチを入れるとポリプロピレン袋が蒸気で膨張し、かなり膨張するとスイッチを切ってポリプロピレン袋が収縮するのを待ち、収縮すると再びスイッチを入れて加熱するというように、スイッチのオンオフを繰り返して電子レンジで加熱した。カンナ屑の温度はサーミスタ温度計で計測され、加熱の全過程の平均温度は約９０℃であった。この温度では、イヌリナーゼやリポオキシゲナーゼ等の酵素は不活化されており、イヌリンの酵素加水分解はない。加熱を始めてから、５分、１０分、６０分、９０分、１８０分、２７０分経過する各時点で両グループから各１個のポリプロピレン袋詰を電子レンジから取り出し、３６０分経過時点で両グループから最後のポリプロピレン袋詰を取り出し、１４個のポリプロピレン袋詰の加熱を終了した。

各経過時点のポリプロピレン袋から取り出された加熱済みのカンナ屑は、軟化度が測定され、その後、オレンジ搾り器で搾られた。得られた各時点の搾汁の果糖濃度が測定され、結果を表１にまとめた。５分では軟化度は小さいが、未加熱と比較すると搾汁がやや容易になり、加熱時間の経過と共に搾汁容易性が増加した。搾汁の観点から５分以上の加熱時間が必要であり、１０分以上が好ましいことが分かった。また、加熱時間が５分〜６０分では果糖濃度は約２−３％であり、コントロール（未加熱）でさえ約２％であったから、５分〜６０分では、酸加水分解は進行していないことが分かった。

表１から分かるように、炭酸カルシュウムが加えられていない場合、加熱前のピーニャ内部のｐＨは５であったが、加熱時間が長くなると、ピーニャ内部のｐＨが約４．５となり、加熱によりイヌリンの酸加水分解が促進され、果糖濃度は次第に増加することが分かった。９０分では４％、１８０分では６％、２７０分では８％、３６０分では１０％になった。一方、不溶性の炭酸カルシュウムを添加すると、ｐＨがほぼ６．５に保たれ、加水分解は余り進行しないことが実証された。

以上から、５分〜６０分の加熱時間では酸加水分解は進行していないことが確認された。加熱時間と共に果糖濃度が増加する現象は、イヌリンが酸加水分解を受けていることを示している。イヌリンの回収率を高める観点から、１８０分が加熱時間の上限と判断した。従って、加熱時間は５分〜１８０分の範囲から選択され、好適には１０分〜６０分の範囲である。この加熱の意義は、酵素の不活化と植物片の軟化及び滅菌であるから、これらが実現される範囲内で、エネルギーコストを抑えるためにも、短時間加熱が効果的である。
他方、テキーラの製造では、１００℃の水蒸気でピーニャを約３０時間蒸し上げるが、３０時間の加熱によってイヌリンの約９０％が果糖にまで加水分解されてしまう。本実施例では、イヌリンの分解を防止するために、加熱時間を極端に短縮する点に特徴があり、この点でテキーラ製造とは全く技術思想を異にしている。

[実施例２：搾り機による絞汁量の違い]
実施例１のピーニャ分割片の一つをカッターを用いて１５ｍｍ長の角切りの植物片にした。植物片を１ｋｇずつポリプロピレン袋に入れて、空気を押し出して口をポリプロピレンのひもで閉じ、４個のポリプロピレン袋詰を得た。この袋詰４個を同時に大型電子レンジに入れて袋が水蒸気で膨らむまで加熱し、加熱を止めて少ししぼむまで待ち、再び膨らむまで加熱する事を繰り返した。４袋とも、最初に膨らんでから約３０分間加熱した。これら４個の袋詰を異なった搾り機で搾り、絞り汁量の相違を実験した。

第１の袋詰から加熱処理した植物片を取り出し、オレンジ搾り機を用いて手動で圧搾ハンドル操作して搾った。植物片重量の５５％の重量に当たる搾汁が得られた。

第２の袋詰から加熱処理した植物片を取り出し、可動式ピストンを持つステンレス鋼製円筒に前記植物片を入れ、自動車用ジャッキを用いて圧縮した。下部の液体出口から、植物片の３０％の重量に当たる搾汁が得られた。

第３の袋詰から加熱処理した植物片を取り出し、カッターと遠心分離機能を備えた市販ジューサー（テスコムジューサー ＴＪ２０−Ｗ）を用いて搾汁した。角切りの５０％の重量に当たる搾汁が得られた。

第４の袋詰から加熱処理した植物片を取り出し、自家製の手動式スクリュープレス（スクリュー長 約３０ｃｍ）を用いて、前記植物片を圧縮した。下部の液体出口から、植物片の４０％の重量に当たる搾汁が得られた。

以上から分かるように、搾り機の種類により、搾り汁の量が変化することが明らかになった。搾り汁量が多いほど、イヌリン取出量が多いと考えられる。上記４種の搾り機では、オレンジ搾り機が５５％と最も多くなることが分かった。従って、公知の各種搾り機の中から搾り汁の量の多い搾り機を任意に選択して使用することが可能になる。

[実施例３：搾り汁のｐＨ調製]
実施例２で搾られた直後の４種類の搾り汁のｐＨ及び果糖濃度は次の通りである。これらの搾り汁３００ｍｌにＮａＯＨを添加して下記の如くｐＨ６〜８に調製し、液温を９０℃に保持しながら、ｐＨ調製時から６時間経過後の果糖濃度を測定した。加水分解が起これば、果糖濃度が増加するはずであるし、加水分解が生じなければ果糖濃度は殆ど変化しないはずである。
（Ａ液）オレンジ搾り機： ｐＨ５．２、果糖２％ → ｐＨ６．０
（Ｂ液）自動車用ジャッキ：ｐＨ５．０、果糖２％ → ｐＨ６．５
（Ｃ液）市販ジューサー: ｐＨ５．１、果糖２％ → ｐＨ７．５
（Ｄ液）スクリュープレス：ｐＨ５．０、果糖２％ → ｐＨ８．０

これらの４液の加熱開始から１時間後、３時間後、６時間後の果糖濃度は以下のようになった。
１時間 ３時間 ６時間
（Ａ液）オレンジ搾り機 ： ２％ ２．２％ ２．４％
（Ｂ液）自動車用ジャッキ： ２％ ２．２％ ２．４％
（Ｃ液）市販ジューサー : ２％ ２．２％ ２．４％
（Ｄ液）スクリュープレス： ２％ ２．２％ ２．４％

以上の結果から、ｐＨを６〜８に調製しておけば、搾り汁（イヌリン溶液）中で加水分解は殆ど進行せず、イヌリンの果糖への転換が阻止されていることが分かった。このｐＨ調製により、イヌリンが溶液中で安定に保持されることが実証された。イヌリンを大量製造する場合には、微生物の繁殖を防止するために、搾汁、ろ過、精製などの工程を加熱下で行う必要がある。その際に、加熱によっても加水分解が生起しないことが、イヌリンの大量製造に必要であり、搾り汁をｐＨ６〜８に調製することにより実現できることが実証された。

[実施例４：吸着材によるイヌリン水溶液の精製とイヌリン固体]
実施例３により６時間加熱後に得られた搾り汁（Ａ液、Ｂ液、Ｃ液、Ｄ液）から、下記の吸着材により不純物を吸着除去して、高水溶性のアガベ・イヌリン水溶液を製造した。

前記Ａ液を活性炭、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を用いて精製し、ロータリーエヴァポレータを用いて蒸発、乾固して白色固体を得たが、アガベ植物特有の匂いと苦味があった。

前記Ｂ液を三菱化成製、吸着樹脂ＨＰ２０を充填したカラムに通し、ロータリーエヴァポレータを用いて濃縮すると、アガベ植物特有の匂いと苦味がなく、軽い甘味を持ち、淡黄色の、８０％のイヌリンを含む高水溶性アガベ・イヌリン水溶液を得た。

前記Ｃ液を三菱化成製、吸着樹脂ＨＰ２０を充填したカラムに通し、ロータリーエヴァポレータを用いて蒸発、乾固して、白色固体を得た。この白色固体はアガベ植物特有の匂いと苦味がなく、軽い甘味を有しており、高水溶性のアガベ・イヌリン固体が製造された。

前記Ｄ液を活性炭、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を用いて精製し、Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ製吸着樹脂Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ ＸＡＤを充填したカラムに通し、スプレイドライして、アガベ植物特有の匂いと苦味のない、軽い甘味を持った白色粉末固体を得た。この粉末は高水溶性のアガベ・イヌリン粉末である。

[実施例５：吸着材の再生とアガベ副産物の回収]
実施例１で残ったピーニャ分割片の一つをカッターを用いて１５ｍｍ長の角切りの植物片にした。植物片２ｋｇをポリプロピレン袋に入れて、空気を押し出して口をポリプロピレンのひもで閉じ、ポリプロピレン袋詰を得た。この袋詰を電子レンジに入れて袋が水蒸気で膨らむまで加熱し、加熱を止めて少ししぼむまで待ち、再び膨らむまで加熱する事を繰り返した。最初に膨らんでから約３０分間加熱した。

この袋詰から取り出された植物片２ｋｇをオレンジ搾り機により搾って、１Ｌの搾り汁を作製した。吸着樹脂ＨＰ２０を充填したカラムに前記搾り汁１０００ｍＬを通して、不純物を吸着樹脂ＨＰ２０に吸着させた。このカラムを２００ｍＬの純水で洗浄し、５０ｍＬのエタノールと５０ｍＬの純水との混合液で洗う事により、カラムに吸着された着色成分が溶出し、もとの白色に戻った。溶出液を蒸発させたものをヘキサンで洗い、乾燥させた固体（５０ｍｇ）には苦味を持つサポニンが大量に含まれていた。また、ヘキサン溶液にはテルペンなどの匂い成分が含まれていた。このように、吸着材から回収される吸着物は不揮発性のサポニンや揮発性のテルペン、アルデヒドなどを含む。サポニンは食品添加物、殺虫剤、除草剤などの農薬への応用が期待される。更に、揮発性物質はテキーラ関連の飲食物の匂い成分、農薬などへの応用が期待できる。

［実施例６：搾り滓の利用］
液汁を搾った搾り滓に利用可能なアガベ・イヌリンが残留することが確認されており、搾り滓に、熱水（水でも良い）を加えて加圧すると、搾り滓中に残存するアガベ・イヌリンが抽出される。このアガベ・イヌリン抽出液は、イヌリナーゼを用いて加水分解され、フラクトースを主成分とした糖液が生成される。この糖液は、発酵させてアルコール飲料の製造に用いることがきると共に、濃縮してアガベシロップを製造することができる。また、アガベ・イヌリン成分が残留することが確認されていることから、搾り滓を家畜等の飼料に混合して、可溶性及び不溶性の食物繊維を補給する食物繊維増強飼料を製造することができる。

[結果と考察]
前記の加熱後圧搾で、非加熱の角切り植物片と比べ１０〜５０％多く搾り汁が得られ、また加熱後得られた搾り汁は非加熱で得られたものに比べ明らかに着色が少なく、甘味も少なかった。搾り汁の苦味と執拗な匂いは活性炭では十分には除く事ができなかったが、吸着材でうまく除く事ができた。その上、吸着材に吸着された苦味成分と匂い成分、着色成分が水−有機溶媒の混合液で回収でき、吸着材が再使用できた。かくして得られたイヌリンはイヌリン重量の約４分の１以下の水に溶け、僅かな甘味を持つ、淡褐色、無臭の低粘度水溶液になった。この溶解度の高さはアガベ・イヌリンが高い重合度を持つにもかかわらず、ラミフィケーションの多さによるものと考えられる。

現在、市場に出回っているイヌリンの大部分はキク科のチコリから製造されたもので、溶解度が低い。溶解度を上げる為に部分的加水分解を施し、オリゴフルクトースと名称を変えて市場に出されている。本発明のアガベ・イヌリンはオリゴフルクトースと比べても、なお溶解度が高く、この非常に優れた水溶性はジュース、ドリンク市場を始め、水溶性が求められる産業製品の中に新しいニッチを開く事になるものと期待される。また、高い水溶性を持つイヌリンは、腸内のビフィズス菌にとって加水分解し易いので、低水溶性イヌリンと比べて利用効率が高く、プレバイオティックとしてより有効であると期待される。

Claims (18)

1. イヌリンを含有するアガベ植物を植物片に細断しながら又は細断後に、前記植物片に力を加えて前記イヌリンを含む液胞を破砕し、この破砕植物片から前記液胞の液汁を搾り、前記液汁から不純物を除去して高水溶性アガベ・イヌリンが溶解したアガベ・イヌリン溶液を製造することを特徴とする高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
2. 前記アガベ植物の細断中及び／又は細断後に、前記植物片を５分〜１８０分の範囲内の所望時間だけ１００℃以下の温度に加熱する請求項１に記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
3. 前記植物片及び／又は前記破砕植物片を酸中和剤と混合する請求項１又は２に記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
4. 前記植物片の処理は、水を強制添加しない条件下で実施される請求項１〜３のいずれかに記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
5. 前記液汁がｐＨ６〜８に調製される請求項１〜４のいずれかに記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
6. 前記不純物は前記液汁から吸着材により吸着除去される請求項１〜５のいずれかに記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
7. 前記吸着材に吸着された前記不純物を水と有機溶媒の混合溶液中に溶離し、溶離後の前記吸着材を再使用する請求項６に記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
8. 前記混合溶液を留去することにより、溶離した前記不純物を副産物として回収する請求項７に記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
9. 前記アガベ・イヌリン溶液から水分を除去して固体アガベ・イヌリンを製造する請求項１〜８のいずれかに記載の高水溶性アガベ・イヌリンの製造方法。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法により製造されることを特徴とするアガベ・イヌリン溶液。
11. 請求項９に記載の製造方法により製造されることを特徴とする固体アガベ・イヌリン。
12. 請求項８に記載の製造方法により回収されることを特徴とする副産物。
13. 前記請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法により前記液汁が搾られた搾り滓に水又は熱水を加えてイヌリンを抽出させて得られることを特徴とするアガベ・イヌリン抽出液。
14. 請求項１３に記載のアガベ・イヌリン抽出液を酸触媒又は酵素により加水分解して、フラクトースを主成分とした糖液を生成し、前記糖液を発酵させて又は発酵させた後に蒸留してアルコール飲料を製造することを特徴とするアルコール飲料製造方法。
15. 請求項１３に記載のアガベ・イヌリン抽出液を酸触媒又は酵素により加水分解して、フラクトースを主成分とした糖液を生成し、前記糖液を濃縮してアガベシロップを製造することを特徴とするアガベシロップ製造方法。
16. 請求項１４に記載されるアルコール飲料製造方法により製造されることを特徴とするアルコール飲料。
17. 請求項１５に記載されるアガベシロップ製造方法により製造されることを特徴とするアガベシロップ。
18. 前記請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法により前記液汁が搾られた前記破砕植物片の搾り滓が混合され、食物繊維として少なくともアガベ・イヌリンを含む食物繊維増強飼料。