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キノコエキス成分の抽出分離方法
説明

キノコエキス成分の抽出分離方法

【課題】 キノコ類特にタバコウロコタケ科に属するキノコから有用エキス成分を、超音波のような菌核の破壊手段や酵素を用いることなく、効率よく抽出分離することを目的とする。
【解決手段】 タバコウロコタケ科に属するキノコを100〜250℃の加圧熱水と接触させて可溶化し、キノコエキス成分を抽出する。また上記抽出を2以上の異なった温度で分別抽出し、それぞれの画分から異なったエキス成分を回収すること、加圧熱水がアルカリを含有すること、タバコウロコタケ科に属するキノコがカバノアナタケ又はキコブタケであること、キノコエキス成分がリグニン系抗酸化性化合物及びβ‐グルカンの中から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、キノコ、特にタバコウロコタケ科に属するキノコから有用成分を簡単な手段で、しかも効率よく抽出分離する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
タバコウロコタケ科に属するキノコ、すなわち菌核又はかさ部分には、リグニン系抗酸化性化合物、β‐グルカンなどの有用物質が含まれているが、これらは硬質の菌核内に保蔵され、通常の抽出手段によって分離回収することは困難である。
【0003】
そのため、この菌核を破壊してその内容物を取り出す方法として、これまでに例えば菌核を超音波で粉砕したのち、プロテアーゼやセルラーゼのような酵素で処理し、次いでアルコールのような有機溶剤や熱水で抽出する方法(特許文献1参照)、同じようにして菌核を破壊後、糖質分解酵素で処理する方法(特許文献2参照)などが提案されている。
しかしながら、これらの方法は、高価な酵素を使用しなければならない上に、菌核が硬くて完全に破壊されないために十分に酵素が作用しないし、また場合によってはキノコに含まれる有用成分の中の糖質由来の有効成分が分解するおそれもあり、工業的に実施するには必ずしも満足できるものではない。
【0004】
【特許文献1】特開2002−262820公報(特許請求の範囲その他)
【特許文献2】特開2004−161748公報(特許請求の範囲その他)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、このような事情の下で、キノコ類特にタバコウロコタケ科に属するキノコから有用エキス成分を、超音波のような菌核の破壊手段や酵素を用いることなく、効率よく抽出分離することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、タバコウロコタケ科に属するキノコ中に含まれる有用成分を簡単かつ効率よく抽出分離する方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、キノコの菌核又はかさ部分を、加圧熱水と接触させて可溶化し、異なった温度の熱水で分別抽出することにより、その中に含まれている有用成分例えばリグニン系抗酸化性化合物、β‐グルカンなどを抽出分離しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【0007】
すなわち、本発明は、タバコウロコタケ科に属するキノコを100〜250℃の加圧熱水と接触させて可溶化し、キノコエキス成分を抽出することを特徴とするキノコエキス成分の抽出分離方法を提供するものである。
上記のキノコについては、カバノアナタケの場合は、菌核部分を、またキコブタケの場合はかさ部分を用いる。
【0008】
次に、本発明方法を添付図面に従って説明する。
図1は本発明方法を実施するのに好適な連続式加圧熱水分解装置の1例を示す説明図である。この図において、貯水タンク1からの水は、高圧ポンプ2により加圧され、加熱器3を通って所定の温度に加熱され、加圧熱水としてタバコウロコタケ科に属するキノコが充填されている抽出カラム4に供給される。この抽出カラム4には、冷却管5及び系内を一定圧力に維持するための保圧弁6が直列に連結されている。なお、11は圧力計である。
【0009】
抽出カラム4の中に充填されるキノコとしては、例えばカバノアナタケの菌核部分やキコブタケのかさ部分が用いられ、これらは原形のまま用いてもよいが、抽出効率を高めるために、粒状又は粉末状で用いるのが好ましい。
【0010】
抽出カラム4の両端部は、充填物が流出しないように、金属フィルター、焼結フィルターのような耐熱耐圧性多孔性栓材料(図示せず)で閉塞されている。抽出カラム4からの抽出液は、冷却管5により冷却され、受器7に捕集される。この抽出カラム4には、所望に応じ不活性ガス例えば窒素ガスを送入して抽出液が分解又は変質するのを防止することができる。
【0011】
この図1としては、連続式の加圧熱水分解装置を示したが、図2に示すように水と原料キノコを充填した抽出容器4とそれを加熱する加熱手段8からなる回分式の加圧熱水分解装置を用いることもできる。
この図2において9は温度制御手段であり、10は抽出を効率よく行うための振とう手段、11は圧力計、12はストップバルブである。
【0012】
また、抽出カラム又は抽出容器4に充填するキノコ原料(菌核又はかさ部分)の粉末又は粒体を用いる場合には、キノコ原料を乾燥したのち、慣用の粉砕手段例えばロールミル、ボールミル、クラッシャーなどを用いて粒径0.5〜5.0mm程度に粉砕する。この粉砕は、細かくすればするほど抽出は容易になるが、あまり細かくすると目詰りして取り扱いにくくなる。
【0013】
本発明方法における加圧熱水の温度としては、100〜250℃、好ましくは120〜220℃の範囲で選ばれる。100℃未満では熱水の溶解力が低下するし、250℃を越えると抽出しようとする成分が分解するおそれがある。
この熱水の圧力としては、熱水が完全な液体状態を保持しうるように、蒸気圧以上の圧力を用いることが必要であるが、通常は0.5〜5.0MPaの範囲で選ばれる。
【0014】
この加圧熱水との接触によってキノコのエキス成分は抽出されるが、これに少量のアルカリ例えば水酸化アルカリを添加することによって、その抽出速度を大幅に向上させることができる。このアルカリの添加量としては、加圧熱水のアルカリ濃度が1〜100mol/m3(0.001〜0.1N)になるように選ぶのが好ましい。このアルカリ濃度が、1mol/m3未満では十分な抽出速度の向上は認められないし、100mol/m3よりも高くなるとセルロースなどの成分が抽出され、得られる色素成分又は生理活性成分の純度が低下する。
【0015】
この際添加するアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが用いられる。
【0016】
本発明方法において、キノコのエキス成分の抽出を1回で行うこともできるが、温度の異なる加圧熱水を用いて、2以上例えば2〜4の画分に分別して抽出することもできる。このようにすると、異なった種類のエキス成分を別々に分取することができるので便利である。例えば140℃の画分と200℃の画分の2回に分別すれば、前者にはβ‐グルカンを多く含むものが、また後者には抗酸化性化合物を多く含むものが得られる。このようにして、タバコウロコタケ科に属するキノコのエキス成分を水溶液として得ることができるが、この水溶液からエバポレターや凍結乾燥機や噴霧乾燥機を用いて水を除去すれば、それぞれの抽出物を固体例えば粉末として回収することができる。また、フェノール性水酸基やカルボキシル基をもつ抗酸化性化合物などは、上記の水溶液のpHが3以下になるよう酸を添加すると析出してくるので、これを濾過又は遠心分離し、乾燥することにより粉末として回収することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、硬い菌核を有するタバコウロコタケ科のキノコを酵素を用いることなく簡単に可溶化し、その中の有用成分例えば抗酸化性化合物、β‐グルカンなどを効率よく抽出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
次に、実施例により本発明を実施するための最良の形態を説明するが、本発明はこれによってなんら限定されるものではない。
なお、各例中の食品の抗酸化機能の評価は、(財)日本食品分析センターに依頼し、DPPH分光測定法により行った。
【実施例1】
【0019】
粒径1〜3mm径に粉砕したカバノアナタケ(含水量13.8質量%)7gを図1に示す加圧熱水流通式反応装置の抽出カラムに仕込み、窒素ガスで系内の圧力を3.5MPaに調節した後、140℃の熱水を10ml/minの割合で1時間通して第1画分を分取し、その後さらに220℃の熱水を10ml/minで1時間流して第2画分を得た。
乾燥試料基準で求めたそれぞれの抽出画分は次のとおりである。
第1画分(140℃) 34質量%
第2画分(220℃) 39質量%
残渣 21質量%
ガスロス 6質量%
【0020】
第1画分中に含まれるβ‐グルカン量はカバノアナタケ菌糸体総量の7.9質量%であった。第2画分中に含まれるβ‐グルカン量は同じく0.62質量%であった。
また、これらの画分及び原料のDPPHラジカル消去活性は次のとおりであった。
カバノアナタケ粉砕物 66単位/g
第1画分 950単位/g
第2画分 1300単位/g
残渣 44単位/g
これから分るように、第1画分、第2画分は高いDPPHラジカル消去活性を示した。
【実施例2】
【0021】
粒径1〜3mmに粉砕したカバノアナタケ(含水量13.8質量%)7gを、図1に示す加圧熱水流通式反応装置の抽出カラムに仕込み、窒素ガスで系内の圧力を2.5MPaに調節した後、常温から昇温しながら220℃まで加圧熱水を10ml/minの割合で1時間流して第1画分を、その後さらに220℃の熱水を10ml/minの割合で1時間流して第2画分を得た。
第1画分(常温から220℃まで) 42質量%
第2画分(220℃) 25質量%
残渣 28質量%
ガスロス 5質量%
第1画分中に含まれるβ‐グルカン量はカバノアナタケ菌糸体総量の0.84質量%であった。第2画分中に含まれるβ‐グルカン量は同じく5.83質量%であった。
【0022】
比較例1
実施例1で用いたのと同じカバノアナタケ1gに蒸留水35mlを加え、60℃で加温し2時間抽出を行った。このときの残査収率は乾燥試料基準で88質量%であり、抽出エキス収率は12質量%であった。β‐グルカン量はカバノアナタケ菌糸体総量の0.09質量%であった。
抽出エキスについて実施例1と同様にDPPHラジカル消去活性を測定したところ120単位/gであった。
【実施例3】
【0023】
図2に示すバッチ式の加圧熱水分解装置を用い、その抽出容器としてSUS316製回分式反応装置(内容積60ml)を用い、その中にキコブタケ(含水量10質量%)5g及び水を40ml仕込み、塩浴で200℃に加熱した。20分後、抽出容器を水浴に移し反応を停止させた。次いで抽出容器内の内容物をグラスフィルターに通し、水可溶分と不溶分に分け、水可溶分についてはロータリーエバポレーターで水分を除いた。
キコブタケ乾燥固体質量に対し70質量%が可溶化し、30質量%が不溶成分として残った。
【実施例4】
【0024】
実施例1と同じカバノアナタケ7gを図1に示す熱水流通式装置に仕込み、窒素ガスにより圧力を2MPaに調節したのち、200℃に保った0.01モル濃度の水酸化ナトリウム水溶液を10ml/minの割合で1時間流した。その結果、85質量%の抽出物と10質量%の残渣が得られた。
【0025】
比較例2
キコブタケ試料(含水量10質量%)5gに蒸留水35mlを加え、60℃に加温し2時間抽出を行った。このときの残査収率は乾燥試料基準で80質量%であり、上記画分に相当する抽出エキス収率は20質量%であった。
【0026】
このようにして得た実施例と比較例とを比較することにより、次のことが分かった。
実施例1と比較例1とから、カバノアナタケの加圧熱水処理温度を140℃と220℃の2段階に分けて設定した場合、加圧熱水温度を140℃に設定した時のエキス抽出率は従来法の煎じ法のエキス抽出率に対して約3.7倍のエキス抽出率であり、その後の加圧熱水温度を220℃に設定した時には従来法の煎じ法のエキス抽出率に対して約4.3倍のエキス抽出率であった。したがって、カバノアナタケの加圧熱水処理温度を140℃と220℃の2段階に分けて設定した実施例1において、比較例1に比べ約8倍のエキス抽出率を得たことになる。
【0027】
次に、カバノアナタケの加圧熱水処理温度を1時間かけて常温から220℃まで次第に上昇させ、その後220℃で一定に固定し1時間抽出した場合、そのエキス抽出率は従来法の煎じ法のエキス抽出率に対して約4.6倍であり、その後加圧熱水処理温度を220℃に固定した時に約2.8倍のエキス抽出率を得た。したがって、カバノアナタケの加圧熱水処理温度を1時間かけて常温から220℃まで次第に上昇させ、その後220℃で一定に固定し1時間抽出した実施例2において、比較例1に比べ約7.4倍のエキス抽出率を得たことが分かった。
【0028】
すなわち、加圧熱水流通式反応装置を用いた加圧熱水処理温度を2段階に設定した実施例1及び当初連続昇温処理の操作を行った実施例2においてカバノアナタケのエキス抽出率は比較例1と比較し極めて高く、今回用いた加圧熱水流通式反応装置と熱水流通法によるカバノアナタケのエキス抽出方法はカバノアナタケのエキス抽出装置及び方法として有用である。
【0029】
加圧熱水流通式反応装置によるカバノアナタケのエキス中のβ‐グルカンの分析結果を従来法の煎じ法のエキス中のβ‐グルカンの分析結果と比較すると、実施例1において、加圧熱水処理温度を140℃に設定した時の第1画分中に含まれるβ‐グルカン量はカバノアナタケ菌糸体の7.9質量%に相当し、その後の加圧熱水温度を220℃に設定した時の第2画分(220℃)中に含まれるβ‐グルカン量はカバノアナタケ菌糸体の0.62質量%に相当した。
【0030】
第1画分であるエキス中のβ‐グルカン量は従来法の煎じ法のエキス中のβ‐グルカン量に対して約88倍であった。同じく第2画分であるエキス中のβ‐グルカン量は従来法の煎じ法のエキス中のβ‐グルカン量に対して約7倍であった。したがって、カバノアナタケの加圧熱水処理温度を140℃と220℃の2段階に分けて設定した実施例1において、比較例1に比べ約95倍のβ‐グルカンの抽出率を得たことが分かる。
【0031】
実施例2において、加圧熱水処理温度を常温から220℃まで次第に上昇させたときの第1画分中に含まれるβ‐グルカン量はカバノアナタケ菌糸体の0.84質量%に相当し、その後の加圧熱水温度を220℃に設定した時の第2画分(220℃)中に含まれるβ‐グルカン量はカバノアナタケ菌糸体の5.83質量%に相当した。第1画分であるエキス中のβ‐グルカン量は従来法の煎じ法のエキス中のβ‐グルカン量に対して約9.3倍であり、また同じく第2画分であるエキス中のβ‐グルカン量は従来法の煎じ法のエキス中のβ‐グルカン量に対して約65倍であった。したがってカバノアナタケの加圧熱水処理温度を1時間かけて常温から220℃まで次第に上昇させ、その後220℃で一定に固定し1時間抽出した実施例2において、比較例1に比べ約74倍のβ‐グルカンの抽出率を得たことが分かる。
【0032】
すなわち、加圧熱水流通式反応装置を用い加圧熱水処理温度を2段階に設定した実施例1及び当初連続昇温処理の操作を行った実施例2においてカバノアナタケのエキス抽出率とエキス中のβ‐グルカン量の観点から比較例1と比較したとき、それらの値は極めて高い。
熱水流通式反応装置によるカバノアナタケのエキス抽出法は、そのエキス量の収率が格段に優れており、有効成分の指標となるβ‐グルカン量及び抗酸化活性が極めて高かった。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明は、タバコウロコタケ科に属するキノコから、リグニン系抗酸化性化合物、β‐グルカンなどのエキス成分を抽出分離する方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明方法を実施するのに好適な加圧熱水流通式反応装置。
【図2】本発明方法を実施するのに好適なバッチ式加圧熱水反応装置。
【符号の説明】
【0035】
1 貯水タンク
2 高圧ポンプ
3 加熱器
4 抽出カラム
5 冷却管
6 保圧弁
7 受器
8 加熱手段
9 温度制御手段
10 振とう手段
11 圧力計
12 ストップバルブ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
タバコウロコタケ科に属するキノコを100〜250℃の加圧熱水と接触させて可溶化し、キノコエキス成分を抽出することを特徴とするキノコエキス成分の抽出分離方法。
【請求項2】
抽出を2以上の異なった温度で分別抽出し、それぞれの画分から異なったエキス成分を回収する請求項1記載の抽出分離方法。
【請求項3】
加圧熱水がアルカリを含有する請求項1又は2記載のキノコエキス成分の抽出分離方法。
【請求項4】
タバコウロコタケ科に属するキノコがカバノアナタケである請求項1、2又は3記載のキノコエキス成分の抽出分離方法。
【請求項5】
タバコウロコタケ科に属するキノコがキコブタケである請求項1、2又は3記載のキノコエキス成分の抽出分離方法。
【請求項6】
キノコエキス成分がリグニン系抗酸化性化合物及びβ‐グルカンの中から選ばれる少なくとも1種である請求項1ないし5のいずれかに記載のキノコエキス成分の抽出分離方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2006−271325(P2006−271325A)
【公開日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−99224(P2005−99224)
【出願日】平成17年3月30日(2005.3.30)
【出願人】(301021533)独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】(503361813)学校法人 中村産業学園 (26)
【Fターム(参考)】