シロップの製造方法
【課題】アラビノキシランとβ−グルカンを共に含むシロップを製造できる方法を提供すること。
【解決手段】アラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップの製造方法であって、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱して、前記穀類由来原料に含まれるアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化工程を備える、シロップの製造方法を提供する。
【解決手段】アラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップの製造方法であって、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱して、前記穀類由来原料に含まれるアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化工程を備える、シロップの製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シロップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大麦等の穀類を主原料とするシロップ（水飴）は、甘みと旨みのバランスが良い自然食品であり、発酵食品等の加工食品やアルコール飲料等の飲料の原料として利用されている。このようなシロップとしては、例えば、大麦を原料とする、高濃度のアミノ酸を含有する大麦シロップ（特許文献１）や、β−グルカンに富む大麦シロップ（特許文献２）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６２８３９号公報
【特許文献２】特開２００９−０５０２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
β−グルカンに加え、穀類の細胞壁構成成分である中性デタージェント繊維（ヘミセルロースやリグニン等）の主要成分であるアラビノキシランをも含むシロップは、β−グルカンの機能性に加えて、アラビノキシランの機能性をも有することが期待される。しかしながら、これまで、アラビノキシランとβ−グルカンを共に可溶化する方法は知られていない。
【０００５】
そこで本発明は、アラビノキシランとβ−グルカンを共に含むシロップを製造できる方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、アラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップの製造方法であって、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱して、上記穀類由来原料に含まれるアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化工程を備える、シロップの製造方法を提供する。
【０００７】
上記製造方法によって、可溶化したアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に含むシロップの製造が可能となる。また、上記可溶化工程は、０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱するという簡易な操作のみで構成されているため、製造コストを低減することができる。
【０００８】
上記製造方法においては、上記穀類由来原料は、上記穀類の種子を含むことが好ましい。穀類の種子にはアラビノキシラン及びβ−グルカンが多く含まれているため、より効率よくアラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップを製造することができる。
【０００９】
上記製造方法においては、上記穀類が大麦であることが好ましい。大麦に代表されるイネ科植物には、アラビノキシランが多く含まれているため、さらに効率よくアラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップを製造することができる。
【００１０】
上記可溶化工程における加熱は、オートクレーブで行われることが好ましい。本発明の製造方法は、植物繊維を加水分解する酵素を使用していないため、生体分子の機能が阻害されるような高温に加熱することが可能である。オートクレーブでこのような高温の加熱を行うことにより、より短時間でアラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップを製造することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明は、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱することを含む、上記穀類由来原料中のアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化方法ということもできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アラビノキシランとβ−グルカンを共に可溶化することができ、簡易な操作で、アラビノキシランとβ−グルカンを共に含むシロップを製造することができる。
【００１３】
また、本発明の製造方法は、可溶化工程において酵素を使用する必要がないため、生命活動を超えた温度での処理が可能である。さらに、可溶化工程は、０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱するという簡易な操作のみで構成されているため、シロップの製造コストを著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例３の沈澱の乾燥重量、アラビノキシラン量及びβ−グルカン濃度の経時変化を示すグラフである。
【図２】実施例４の沈澱の乾燥重量、アラビノキシラン量及びβ−グルカン濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１６】
本発明のアラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップの製造方法は、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱して、上記穀類由来原料に含まれるアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化工程を備えるものである。
【００１７】
アラビノキシランの可溶化を、アラビノキシランやキシランを加水分解する酵素であるキシラナーゼや、ヘミセルラーゼ（ペクチナーゼ、キシラナーゼを含む）を用いて酵素的に行うと、可溶性β−グルカンが得られないという問題がある。この原因は明らかではないが、混在するβ−グルカナーゼ活性により、β−グルカンがグルコース単位にまで分解されることによるものと考えられる。これは、酵素によってアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化することが非常に困難であることを意味している。
【００１８】
本発明の製造方法は、可溶化工程において、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱することにより、アラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化することができるものであり、酵素を使用する必要がない。このため、酵素が活性を喪失するような、生命活動を超えた温度での加熱処理が可能である。
【００１９】
アルカリは、水に溶解して水酸化物イオンを生成するものであればよく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムとすることができ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウムであることが好ましい。
【００２０】
アルカリは０．０２Ｎ以上であれば、アラビノキシラン及びβ−グルカンと共に可溶化することができる。アラビノキシランの可溶化量を増加させる観点からは、アルカリは０．０４Ｎ以上であることが好ましく、０．０５Ｎ以上であることがより好ましく、１．０Ｎ以上であることが更に好ましい。一方、アラビノキシランとβ−グルカンの可溶化量を同程度にするという観点からは、アルカリは１．０Ｎ以下であることが好ましく、また、０．０４Ｎ以上であることが好ましい。
【００２１】
加熱の方法には特に限定はなく、例えば、穀類由来原料及びアルカリを含む水溶液を、大気圧下で、温度を４０℃以上にすることによって行うことができる。温度には特に限定はなく、４０℃以上沸点以下で任意に設定することができるが、温度が高い程、アラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化に要する時間を短縮することができ、また、可溶化効率を向上させることができる。したがって、温度は、６０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましく、１００℃又は上記水溶液の沸点であることが更に好ましい。
【００２２】
また、上述の大気圧下での加熱方法では、可溶化工程における加熱時間は、温度、反応スケール等に合わせて適宜調整すればよい。例えば、温度６０℃で加熱する場合は、加熱時間を１時間以上とすることができ、アラビノキシランとβ−グルカンの可溶化量をより増やす観点からは、加熱時間を３時間以上とすることが好ましい。
【００２３】
加熱はまた、オートクレーブを用いて行うことが好ましい。オートクレーブは、水を加熱して高圧の水蒸気とするため、加熱の温度を１００℃を超えるものにすることができる。例えば、２気圧の飽和水蒸気によって温度を１２１℃にすることができる。これにより、対象物の水分を保持したまま、大気圧下よりも短時間で効率よく可溶化工程を実施することができる。
【００２４】
オートクレーブを用いる場合、温度には、特に限定はなく、例えば、１００℃〜１２１℃の間で任意に設定することができるが、温度が高い程、アラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化に要する時間を短縮することができ、また、可溶化効率を向上させることができる。したがって、温度は、１０５℃以上であることが好ましく、１１５℃以上であることがより好ましく、１２０℃以上であることが更に好ましい。また、加熱時間は、５分以上であることが好ましく、１５分以上であることがより好ましく、３０分以上であることが更に好ましい。オートクレーブによる加熱は、例えば、１２０℃で３０分との条件で行うことができる。
【００２５】
可溶化工程に供する穀類由来原料の濃度は、アルカリ水溶液全量に対して、好ましくは０．５〜８．４質量％、より好ましくは１．０〜５．０質量％、更に好ましくは２．０〜４．０質量％である。濃度が高すぎると可溶化効率が低下する傾向にあり、また濃度が低すぎるとスループットが低下する傾向にある。
【００２６】
可溶化工程は、バッチ式でも連続式でもよい。バッチ式の場合、可溶化工程中、適宜攪拌するのが好ましい。連続式の場合、予め穀類由来原料及びアルカリ水溶液を混合し、ポンプで送液しながら所定の温度、滞留時間で加熱することによって行うことができる。
【００２７】
本発明の製造方法は、上記可溶化工程の前に穀類由来原料を粉末状になるように粉砕処理する前処理工程を備えていてもよい。粉砕処理は、穀類由来原料が所望の大きさ以下の粒状又は粉状（微粉末状）になるように穀類由来原料を砕けばよく、粉砕機を用いて行うこともできるし、手動で行うこともできる。例えば、粉砕機として岩谷産業（株）製、Ｌａｂｏ Ｍｉｌｓｅｒ，ＩＦＭ−８００，ＬＭ−ＰＬＶＳを用い、粉砕容器に入れた穀類を、３０秒間粉砕−１０秒間休止を１サイクルとして５回繰り返すこと等により、穀類由来原料を微粉末化することができる。前処理工程を備えることにより、可溶化工程において、アラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化効率がより向上する。
【００２８】
本発明の製造方法はまた、可溶化工程で得られたシロップから不溶部を除去する後処理工程を備えていてもよい。不溶部の除去は、遠心分離、濾過又はフィルタープレスにより行うことができる。加えて、可溶部に対してケイソウ土、活性炭等を助剤とした濾過を行ってもよい。さらに、その後、可溶部の精密濾過を行って精製してもよい。
【００２９】
また、本発明の製造方法によって得られたシロップは、適宜処理して用途に適した状態とすることができる。このような処理としては、例えば、ｐＨ調整、濃縮処理や殺菌・粉末化処理が挙げられる。
【００３０】
本発明の製造方法によって得られるシロップは、β−グルカンに加え、アラビノキシランを含む。また、高濃度のアラビノキシランを含むものとすることができる。このため、β−グルカンの機能性に加えて、アラビノキシランの機能性も付与されたシロップとすることができ、これらの機能性に基づいて、例えば、コレステロール低減、腹腔内脂肪蓄積抑制、腹腔内脂肪細胞肥大化抑制等のために用いることができる。
【００３１】
本発明の製造方法によって得られるシロップは、β−グルカンとアラビノキシランとを、質量比で、１：０．５〜１：５．０で含むものとすることができる。シロップに含まれるアラビノキシランの量は、可溶化工程におけるアルカリ濃度で調節することもでき、例えば、アルカリを１Ｎ以上で調節することによって、β−グルカンとアラビノキシランとを、質量比で、１：２．０〜１：４．５で含むシロップとすることができる。また、例えば、アルカリを１Ｎ未満で調節することによって、β−グルカンとアラビノキシランとを、質量比で、１：０．５〜１：２．０で含むシロップとすることができる。
【００３２】
上記シロップは、例えば、パン、ヨーグルト、チーズ、菓子、スナック類等の固形食材、味醂、酢、味噌、醤油、バター等の調味料、及び清涼飲料水、清酒、ビール、発泡酒、焼酎等の飲料等の食品に添加して用いることができる。
【００３３】
また、上記シロップは、発酵培地として用いることで、原料となる穀類の機能性物質を活かした新たな発酵食品を製造することができる。
【００３４】
本発明の製造方法に用いる穀類由来原料としては、例えば、穀類の種子、茎、葉、根を含むものとすることができる。中でも、β−グルカン及びアラビノキシランを多く含むことから、種子を含むものであることが好ましい。穀類由来原料は、これらを複数含むものであってもよい。
【００３５】
また、穀類としては、アラビノキシランをヘミセルロースとして多く含むことから、イネ科植物に由来するものが好ましい。例えば、穀類として、麦芽、大麦、米、コーン等が挙げられる。
【００３６】
本発明はまた、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱することを含む、上記穀類由来原料中のアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化方法にも関する。上述した本発明の製造方法の実施形態は、適宜本発明の可溶化方法にも適用することができる。例えば、上記可溶化方法においては、上述したシロップの製造方法と同様に、穀物由来原料を予め粉砕処理しておいてもよい。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。
【００３８】
〔比較例１〕
ヘミセルロース分解酵素によって、アラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化を行った。
【００３９】
（大麦種子の粉砕）
大麦種子約２０ｇを粉砕容器に入れ、粉砕機（岩谷産業（株）製，Ｌａｂｏ Ｍｉｌｓｅｒ，ＩＦＭ−８００，ＬＭ−ＰＬＶＳ）で３０秒間粉砕−１０秒間休止のサイクルを５回繰り返した。得られた微粉末を大麦粉砕物とした。
【００４０】
（シロップの製造）
大麦粉砕物（３．７５ｇ）に蒸留水（３０ｍｌ）、α−アミラーゼ（３．７５ｍｇ）、β−アミラーゼ（３．７５ｍｇ）、プロテアーゼ（３．７５ｍｇ）、プルラナーゼ（ＳＢＰ）（４μｌ）及びヘミセルロース分解酵素（表１参照）を加え、１２０ｒｐｍで攪拌しながら６０℃で２４時間保温した。酵素処理後、スラリーを８，０００ｒｐｍで遠心分離して不溶物を除去した後、上清を東洋濾紙＃２で濾過して得られた濾液をシロップとした。なお、ヘミセルロース分解酵素は、Ｐｅｃｔｉｎｅｘ ＵＬＴＲＡとＰｅｃｔｉｎｅｘ ３０００ＸＬは各１０μｌ、その他は各３．７５ｍｇ添加した。
【表１】
【００４１】
（アラビノキシランの測定）
製造したシロップを３倍量の冷９９％エタノールを加えて氷冷中に１時間保持した。５，０００ｒｐｍ、２０分間遠心分離して、生成した不溶物の沈殿を得た。沈殿を冷９９％エタノールで２度洗浄した。得られた沈殿は６０℃、１８時間乾燥後、アラビノキシラン含量の測定に供した。沈殿１ｇに５Ｎ塩酸３０ｍｌ、９９％エタノール２ｍｌを加え、９５℃、１時間保温した。反応終了後不溶物を東洋濾紙Ｎｏ．２にて濾過し、濾液を試料とした。ろ液０．４ｍｌに水１．４ｍｌ、５Ｎ塩酸に溶かした０．１％塩化第２鉄溶液を５ｍｌ、９９％エタノールに溶かした１％オルシノール溶液を０．５ｍｌ加え９５℃、３０分間呈色反応させた。日立Ｕ−３２１０形自記分光光度計で６６０ｎｍと５９０ｎｍの吸光度差を測定し、標準の検量線から含量を求めた。なお標準アラビノキシランは、ＭｅｇａＺｙｍｅ社製Ｗｈｅａｔ Ａｒａｂｉｎｏｘｙｌａｎを用いた。
【００４２】
（β−グルカンの測定）
製造したシロップを０．４５μｍフィルターで濾過した後に、２０℃の測定室で、以下の装置を用いてβ−グルカン濃度を測定した。
・高圧ポンプ２台：
Ｓｈｏｄｅｘ（昭和電工社）ＤＳ−４（水１．０ｍＬ／分）；
ＨＩＴＡＣＨＩ Ｌ−６０００ Ｐｕｍｐ（反応液２．０ｍＬ／分）
・オートサンプラー：
Ｎｏ．１：システムインスツルメンツ社 オートサンプラ モデルＡＳ−０９；
Ｎｏ．２：システムインスツルメンツ社 オートサンプラ モデル３３
・蛍光検出器：島津高速液体クロマトグラフ用分光蛍光検出器ＲＦ−１０ＡＸＬ（励起波長３６０ｎｍ，蛍光波長４２０ｎｍ）
・カラム恒温槽：Ｓｈｏｄｅｘ（昭和電工社） ＯＶＥＮ ＡＯ−３０Ｃ
・脱気装置：イーアールシー社 ＥＲＣ−３２１５
・データ処理機：システムインスツルメンツ社 Ｃｈｒｏｍａｔｏｃｏｒｄｅｒ２１
・ミキシングコイル：内径０．５ｍｍ，空寸体積０．５ｍＬのテフロン（登録商標）チューブを径７ｃｍに丸巻き
・ゲル濾過カラム：Ｓｈｏｄｅｘ ＳＵＧＡＲ ＢＴ−６０３
カラムサイズ：６φ×５０ｍｍ
カラム末端接続ネジ：オシネジ型，Ｎｏ．１０−３２ＵＮＦ
カラム材質：ＳＵＳ ３１６
充填剤：ポリヒドロキシメタクリレート
排除限界分子量：１×１０５（プルラン）
【００４３】
種々のヘミセルロース分解酵素添加によって可溶化した、シロップ中のアラビノキシラン濃度、β-グルカン濃度を表２に示した。
【表２】
【００４４】
水可溶性のβ−グルカンは、Ｐｅｎｔｏｐａｎ ＭＯＮＯ添加（２．６２ｍｇ／ｍｌ）、Ｐｅｃｔｉｎｅｘ ＵＬＴＲＡ添加（０．０１ｍｇ／ｍｌ）の場合のみ有意に検出され、これら以外のヘミセルロース分解酵素添加の場合には検出限界以下であった。
【００４５】
水可溶性のアラビノキシランは、セルロシンＨＣ−１００添加（１．２７ｍｇ／ｍｌ）とセルロシンＴＰ−２５添加（１．１６ｍｇ／ｍｌ）の場合のみ有意に検出され、これら以外のヘミセルロース分解酵素添加の場合には検出限界以下であった。
【００４６】
以上の通り、ヘミセルロース分解酵素を用いた方法では、水可溶性のβ−グルカン及びアラビノキシランを同時に可溶化することはできなかった。
【００４７】
〔実施例１〕
アルカリ（水酸化カリウム）水溶液中で加熱することによってアラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化を行った。
【００４８】
（シロップの製造）
大麦粉砕物（１．２５ｇ）に種々の濃度の水酸化カリウム溶液（１５ｍｌ）を加え、１２０℃、３０分間オートクレーブした。冷却し、試料に水を１５ｍｌ加え、８，０００ｒｐｍ、１０分間遠心分離して不溶物を除去した後、上清を東洋濾紙＃２で濾過して得られた濾液をシロップとした。このシロップに対し、上述した方法により、アラビノキシラン濃度及びβ−グルカン濃度を測定した。
【００４９】
結果を表３に示した。
【表３】
【００５０】
水酸化カリウム濃度が０．０２Ｎ以上のときに、水可溶性アラビノキシランが得られた。水酸化カリウム濃度が１．０Ｎのときに水可溶性アラビノキシランの濃度が最大値１２．７ｍｇ／ｍｌを示し、３．０Ｎ（１２．０ｍｇ／ｍｌ）、５．０Ｎ（１２．２ｍｇ／ｍｌ）と濃度を上げても水可溶性アラビノキシランの濃度は増加しなかった。一方、水可溶性β−グルカンは水酸化カリウム全濃度において得られ、水酸化カリウム濃度が０．１Ｎのときに最大値４．８２ｍｇ／ｍｌを示し、それ以上の濃度のときに若干低下した。この水可溶性β−グルカンの減少は、β−グルカン分子が熱アルカリ処理中に分解（低分子化）されたものと考えられる。
【００５１】
また、大麦種子全体に含まれるアラビノキシランは、約１３．８％（ｗ／ｗ）であったことから、１．０Ｎ水酸化カリウムを用いた熱処理によって、種子全体に含まれるアラビノキシランの９４％程度が抽出され、可溶化された。得られた可溶性アラビノキシランは、７０％エタノール沈澱による沈澱画分への分配率が９８％であった。このことは、得られた可溶性アラビノキシランはほとんどが高分子として存在していることを示している。
【００５２】
〔実施例２〕
アルカリを１Ｎ水酸化ナトリウム、１Ｎ水酸化カリウム、１Ｎ水酸化カルシウム、１Ｎ炭酸カリウムとした以外は実施例１と同様にしてシロップを製造した。得られたシロップを７０％エタノール沈澱し、沈澱の乾燥重量、沈澱に含まれるアラビノキシラン量、上清中に含まれるβ−グルカンの濃度を測定した。
【００５３】
表４に、沈澱の乾燥重量（シロップ製造に用いた大麦粉砕物の重量に対する沈澱の乾燥重量の比）、アラビノキシラン量（沈澱の乾燥重量に対する沈澱に含まれるアラビノキシランの重量の比）、アラビノキシラン回収率（シロップ製造に用いた大麦粉砕物の重量に対する沈澱に含まれるアラビノキシランの重量の比）、上清中に含まれるβ−グルカンの濃度を示した。
【表４】
【００５４】
収量に差は見られるものの、用いるアルカリの種類によらず、アラビノキシランとβ−グルカンを同時に可溶化できることが示された。
【００５５】
〔実施例３〕
アルカリを１Ｎ水酸化カリウムとし、加熱方法をオートクレーブから、常圧で６０℃にて加熱する方法に換えた以外は実施例１と同様にしてシロップを製造した。得られたシロップに３０ｍｌの水を加えてスラリーとした後、５，０００ｒｐｍで５分間遠心分離し、上清を回収した。これにエタノールを加えて、７０％エタノール沈澱を行い、実施例２と同様にして、沈澱の乾燥重量、アラビノキシラン量、上清中に含まれるβ−グルカンの濃度を求めた。また、加熱時間は０，３，６，９，２４時間とした。
【００５６】
結果を図１に示した。３時間の加熱により、アラビノキシランとβ−グルカンを可溶化できた。また、加熱時間を６，９，２４時間とした場合、沈澱の乾燥重量に変化は見られなかったものの、アラビノキシランとβ−グルカン共に可溶化量が漸増した。
【００５７】
〔実施例４〕
アルカリを１Ｎ炭酸カリウムとした以外は実施例３と同様にしてシロップを製造し、沈澱の乾燥重量、アラビノキシラン量、上清中に含まれるβ−グルカンの濃度を求めた。
【００５８】
結果を図２に示した。３時間の加熱により、アラビノキシランとβ−グルカンを可溶化できた。また、加熱時間を６，９，２４時間としても、アラビノキシランとβ−グルカン共に可溶化量に大きな変化は見られなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シロップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大麦等の穀類を主原料とするシロップ（水飴）は、甘みと旨みのバランスが良い自然食品であり、発酵食品等の加工食品やアルコール飲料等の飲料の原料として利用されている。このようなシロップとしては、例えば、大麦を原料とする、高濃度のアミノ酸を含有する大麦シロップ（特許文献１）や、β−グルカンに富む大麦シロップ（特許文献２）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６２８３９号公報
【特許文献２】特開２００９−０５０２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
β−グルカンに加え、穀類の細胞壁構成成分である中性デタージェント繊維（ヘミセルロースやリグニン等）の主要成分であるアラビノキシランをも含むシロップは、β−グルカンの機能性に加えて、アラビノキシランの機能性をも有することが期待される。しかしながら、これまで、アラビノキシランとβ−グルカンを共に可溶化する方法は知られていない。
【０００５】
そこで本発明は、アラビノキシランとβ−グルカンを共に含むシロップを製造できる方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、アラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップの製造方法であって、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱して、上記穀類由来原料に含まれるアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化工程を備える、シロップの製造方法を提供する。
【０００７】
上記製造方法によって、可溶化したアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に含むシロップの製造が可能となる。また、上記可溶化工程は、０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱するという簡易な操作のみで構成されているため、製造コストを低減することができる。
【０００８】
上記製造方法においては、上記穀類由来原料は、上記穀類の種子を含むことが好ましい。穀類の種子にはアラビノキシラン及びβ−グルカンが多く含まれているため、より効率よくアラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップを製造することができる。
【０００９】
上記製造方法においては、上記穀類が大麦であることが好ましい。大麦に代表されるイネ科植物には、アラビノキシランが多く含まれているため、さらに効率よくアラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップを製造することができる。
【００１０】
上記可溶化工程における加熱は、オートクレーブで行われることが好ましい。本発明の製造方法は、植物繊維を加水分解する酵素を使用していないため、生体分子の機能が阻害されるような高温に加熱することが可能である。オートクレーブでこのような高温の加熱を行うことにより、より短時間でアラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップを製造することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明は、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱することを含む、上記穀類由来原料中のアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化方法ということもできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アラビノキシランとβ−グルカンを共に可溶化することができ、簡易な操作で、アラビノキシランとβ−グルカンを共に含むシロップを製造することができる。
【００１３】
また、本発明の製造方法は、可溶化工程において酵素を使用する必要がないため、生命活動を超えた温度での処理が可能である。さらに、可溶化工程は、０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱するという簡易な操作のみで構成されているため、シロップの製造コストを著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例３の沈澱の乾燥重量、アラビノキシラン量及びβ−グルカン濃度の経時変化を示すグラフである。
【図２】実施例４の沈澱の乾燥重量、アラビノキシラン量及びβ−グルカン濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１６】
本発明のアラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップの製造方法は、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱して、上記穀類由来原料に含まれるアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化工程を備えるものである。
【００１７】
アラビノキシランの可溶化を、アラビノキシランやキシランを加水分解する酵素であるキシラナーゼや、ヘミセルラーゼ（ペクチナーゼ、キシラナーゼを含む）を用いて酵素的に行うと、可溶性β−グルカンが得られないという問題がある。この原因は明らかではないが、混在するβ−グルカナーゼ活性により、β−グルカンがグルコース単位にまで分解されることによるものと考えられる。これは、酵素によってアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化することが非常に困難であることを意味している。
【００１８】
本発明の製造方法は、可溶化工程において、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱することにより、アラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化することができるものであり、酵素を使用する必要がない。このため、酵素が活性を喪失するような、生命活動を超えた温度での加熱処理が可能である。
【００１９】
アルカリは、水に溶解して水酸化物イオンを生成するものであればよく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムとすることができ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウムであることが好ましい。
【００２０】
アルカリは０．０２Ｎ以上であれば、アラビノキシラン及びβ−グルカンと共に可溶化することができる。アラビノキシランの可溶化量を増加させる観点からは、アルカリは０．０４Ｎ以上であることが好ましく、０．０５Ｎ以上であることがより好ましく、１．０Ｎ以上であることが更に好ましい。一方、アラビノキシランとβ−グルカンの可溶化量を同程度にするという観点からは、アルカリは１．０Ｎ以下であることが好ましく、また、０．０４Ｎ以上であることが好ましい。
【００２１】
加熱の方法には特に限定はなく、例えば、穀類由来原料及びアルカリを含む水溶液を、大気圧下で、温度を４０℃以上にすることによって行うことができる。温度には特に限定はなく、４０℃以上沸点以下で任意に設定することができるが、温度が高い程、アラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化に要する時間を短縮することができ、また、可溶化効率を向上させることができる。したがって、温度は、６０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましく、１００℃又は上記水溶液の沸点であることが更に好ましい。
【００２２】
また、上述の大気圧下での加熱方法では、可溶化工程における加熱時間は、温度、反応スケール等に合わせて適宜調整すればよい。例えば、温度６０℃で加熱する場合は、加熱時間を１時間以上とすることができ、アラビノキシランとβ−グルカンの可溶化量をより増やす観点からは、加熱時間を３時間以上とすることが好ましい。
【００２３】
加熱はまた、オートクレーブを用いて行うことが好ましい。オートクレーブは、水を加熱して高圧の水蒸気とするため、加熱の温度を１００℃を超えるものにすることができる。例えば、２気圧の飽和水蒸気によって温度を１２１℃にすることができる。これにより、対象物の水分を保持したまま、大気圧下よりも短時間で効率よく可溶化工程を実施することができる。
【００２４】
オートクレーブを用いる場合、温度には、特に限定はなく、例えば、１００℃〜１２１℃の間で任意に設定することができるが、温度が高い程、アラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化に要する時間を短縮することができ、また、可溶化効率を向上させることができる。したがって、温度は、１０５℃以上であることが好ましく、１１５℃以上であることがより好ましく、１２０℃以上であることが更に好ましい。また、加熱時間は、５分以上であることが好ましく、１５分以上であることがより好ましく、３０分以上であることが更に好ましい。オートクレーブによる加熱は、例えば、１２０℃で３０分との条件で行うことができる。
【００２５】
可溶化工程に供する穀類由来原料の濃度は、アルカリ水溶液全量に対して、好ましくは０．５〜８．４質量％、より好ましくは１．０〜５．０質量％、更に好ましくは２．０〜４．０質量％である。濃度が高すぎると可溶化効率が低下する傾向にあり、また濃度が低すぎるとスループットが低下する傾向にある。
【００２６】
可溶化工程は、バッチ式でも連続式でもよい。バッチ式の場合、可溶化工程中、適宜攪拌するのが好ましい。連続式の場合、予め穀類由来原料及びアルカリ水溶液を混合し、ポンプで送液しながら所定の温度、滞留時間で加熱することによって行うことができる。
【００２７】
本発明の製造方法は、上記可溶化工程の前に穀類由来原料を粉末状になるように粉砕処理する前処理工程を備えていてもよい。粉砕処理は、穀類由来原料が所望の大きさ以下の粒状又は粉状（微粉末状）になるように穀類由来原料を砕けばよく、粉砕機を用いて行うこともできるし、手動で行うこともできる。例えば、粉砕機として岩谷産業（株）製、Ｌａｂｏ Ｍｉｌｓｅｒ，ＩＦＭ−８００，ＬＭ−ＰＬＶＳを用い、粉砕容器に入れた穀類を、３０秒間粉砕−１０秒間休止を１サイクルとして５回繰り返すこと等により、穀類由来原料を微粉末化することができる。前処理工程を備えることにより、可溶化工程において、アラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化効率がより向上する。
【００２８】
本発明の製造方法はまた、可溶化工程で得られたシロップから不溶部を除去する後処理工程を備えていてもよい。不溶部の除去は、遠心分離、濾過又はフィルタープレスにより行うことができる。加えて、可溶部に対してケイソウ土、活性炭等を助剤とした濾過を行ってもよい。さらに、その後、可溶部の精密濾過を行って精製してもよい。
【００２９】
また、本発明の製造方法によって得られたシロップは、適宜処理して用途に適した状態とすることができる。このような処理としては、例えば、ｐＨ調整、濃縮処理や殺菌・粉末化処理が挙げられる。
【００３０】
本発明の製造方法によって得られるシロップは、β−グルカンに加え、アラビノキシランを含む。また、高濃度のアラビノキシランを含むものとすることができる。このため、β−グルカンの機能性に加えて、アラビノキシランの機能性も付与されたシロップとすることができ、これらの機能性に基づいて、例えば、コレステロール低減、腹腔内脂肪蓄積抑制、腹腔内脂肪細胞肥大化抑制等のために用いることができる。
【００３１】
本発明の製造方法によって得られるシロップは、β−グルカンとアラビノキシランとを、質量比で、１：０．５〜１：５．０で含むものとすることができる。シロップに含まれるアラビノキシランの量は、可溶化工程におけるアルカリ濃度で調節することもでき、例えば、アルカリを１Ｎ以上で調節することによって、β−グルカンとアラビノキシランとを、質量比で、１：２．０〜１：４．５で含むシロップとすることができる。また、例えば、アルカリを１Ｎ未満で調節することによって、β−グルカンとアラビノキシランとを、質量比で、１：０．５〜１：２．０で含むシロップとすることができる。
【００３２】
上記シロップは、例えば、パン、ヨーグルト、チーズ、菓子、スナック類等の固形食材、味醂、酢、味噌、醤油、バター等の調味料、及び清涼飲料水、清酒、ビール、発泡酒、焼酎等の飲料等の食品に添加して用いることができる。
【００３３】
また、上記シロップは、発酵培地として用いることで、原料となる穀類の機能性物質を活かした新たな発酵食品を製造することができる。
【００３４】
本発明の製造方法に用いる穀類由来原料としては、例えば、穀類の種子、茎、葉、根を含むものとすることができる。中でも、β−グルカン及びアラビノキシランを多く含むことから、種子を含むものであることが好ましい。穀類由来原料は、これらを複数含むものであってもよい。
【００３５】
また、穀類としては、アラビノキシランをヘミセルロースとして多く含むことから、イネ科植物に由来するものが好ましい。例えば、穀類として、麦芽、大麦、米、コーン等が挙げられる。
【００３６】
本発明はまた、穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱することを含む、上記穀類由来原料中のアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化方法にも関する。上述した本発明の製造方法の実施形態は、適宜本発明の可溶化方法にも適用することができる。例えば、上記可溶化方法においては、上述したシロップの製造方法と同様に、穀物由来原料を予め粉砕処理しておいてもよい。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。
【００３８】
〔比較例１〕
ヘミセルロース分解酵素によって、アラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化を行った。
【００３９】
（大麦種子の粉砕）
大麦種子約２０ｇを粉砕容器に入れ、粉砕機（岩谷産業（株）製，Ｌａｂｏ Ｍｉｌｓｅｒ，ＩＦＭ−８００，ＬＭ−ＰＬＶＳ）で３０秒間粉砕−１０秒間休止のサイクルを５回繰り返した。得られた微粉末を大麦粉砕物とした。
【００４０】
（シロップの製造）
大麦粉砕物（３．７５ｇ）に蒸留水（３０ｍｌ）、α−アミラーゼ（３．７５ｍｇ）、β−アミラーゼ（３．７５ｍｇ）、プロテアーゼ（３．７５ｍｇ）、プルラナーゼ（ＳＢＰ）（４μｌ）及びヘミセルロース分解酵素（表１参照）を加え、１２０ｒｐｍで攪拌しながら６０℃で２４時間保温した。酵素処理後、スラリーを８，０００ｒｐｍで遠心分離して不溶物を除去した後、上清を東洋濾紙＃２で濾過して得られた濾液をシロップとした。なお、ヘミセルロース分解酵素は、Ｐｅｃｔｉｎｅｘ ＵＬＴＲＡとＰｅｃｔｉｎｅｘ ３０００ＸＬは各１０μｌ、その他は各３．７５ｍｇ添加した。
【表１】
【００４１】
（アラビノキシランの測定）
製造したシロップを３倍量の冷９９％エタノールを加えて氷冷中に１時間保持した。５，０００ｒｐｍ、２０分間遠心分離して、生成した不溶物の沈殿を得た。沈殿を冷９９％エタノールで２度洗浄した。得られた沈殿は６０℃、１８時間乾燥後、アラビノキシラン含量の測定に供した。沈殿１ｇに５Ｎ塩酸３０ｍｌ、９９％エタノール２ｍｌを加え、９５℃、１時間保温した。反応終了後不溶物を東洋濾紙Ｎｏ．２にて濾過し、濾液を試料とした。ろ液０．４ｍｌに水１．４ｍｌ、５Ｎ塩酸に溶かした０．１％塩化第２鉄溶液を５ｍｌ、９９％エタノールに溶かした１％オルシノール溶液を０．５ｍｌ加え９５℃、３０分間呈色反応させた。日立Ｕ−３２１０形自記分光光度計で６６０ｎｍと５９０ｎｍの吸光度差を測定し、標準の検量線から含量を求めた。なお標準アラビノキシランは、ＭｅｇａＺｙｍｅ社製Ｗｈｅａｔ Ａｒａｂｉｎｏｘｙｌａｎを用いた。
【００４２】
（β−グルカンの測定）
製造したシロップを０．４５μｍフィルターで濾過した後に、２０℃の測定室で、以下の装置を用いてβ−グルカン濃度を測定した。
・高圧ポンプ２台：
Ｓｈｏｄｅｘ（昭和電工社）ＤＳ−４（水１．０ｍＬ／分）；
ＨＩＴＡＣＨＩ Ｌ−６０００ Ｐｕｍｐ（反応液２．０ｍＬ／分）
・オートサンプラー：
Ｎｏ．１：システムインスツルメンツ社 オートサンプラ モデルＡＳ−０９；
Ｎｏ．２：システムインスツルメンツ社 オートサンプラ モデル３３
・蛍光検出器：島津高速液体クロマトグラフ用分光蛍光検出器ＲＦ−１０ＡＸＬ（励起波長３６０ｎｍ，蛍光波長４２０ｎｍ）
・カラム恒温槽：Ｓｈｏｄｅｘ（昭和電工社） ＯＶＥＮ ＡＯ−３０Ｃ
・脱気装置：イーアールシー社 ＥＲＣ−３２１５
・データ処理機：システムインスツルメンツ社 Ｃｈｒｏｍａｔｏｃｏｒｄｅｒ２１
・ミキシングコイル：内径０．５ｍｍ，空寸体積０．５ｍＬのテフロン（登録商標）チューブを径７ｃｍに丸巻き
・ゲル濾過カラム：Ｓｈｏｄｅｘ ＳＵＧＡＲ ＢＴ−６０３
カラムサイズ：６φ×５０ｍｍ
カラム末端接続ネジ：オシネジ型，Ｎｏ．１０−３２ＵＮＦ
カラム材質：ＳＵＳ ３１６
充填剤：ポリヒドロキシメタクリレート
排除限界分子量：１×１０５（プルラン）
【００４３】
種々のヘミセルロース分解酵素添加によって可溶化した、シロップ中のアラビノキシラン濃度、β-グルカン濃度を表２に示した。
【表２】
【００４４】
水可溶性のβ−グルカンは、Ｐｅｎｔｏｐａｎ ＭＯＮＯ添加（２．６２ｍｇ／ｍｌ）、Ｐｅｃｔｉｎｅｘ ＵＬＴＲＡ添加（０．０１ｍｇ／ｍｌ）の場合のみ有意に検出され、これら以外のヘミセルロース分解酵素添加の場合には検出限界以下であった。
【００４５】
水可溶性のアラビノキシランは、セルロシンＨＣ−１００添加（１．２７ｍｇ／ｍｌ）とセルロシンＴＰ−２５添加（１．１６ｍｇ／ｍｌ）の場合のみ有意に検出され、これら以外のヘミセルロース分解酵素添加の場合には検出限界以下であった。
【００４６】
以上の通り、ヘミセルロース分解酵素を用いた方法では、水可溶性のβ−グルカン及びアラビノキシランを同時に可溶化することはできなかった。
【００４７】
〔実施例１〕
アルカリ（水酸化カリウム）水溶液中で加熱することによってアラビノキシラン及びβ−グルカンの可溶化を行った。
【００４８】
（シロップの製造）
大麦粉砕物（１．２５ｇ）に種々の濃度の水酸化カリウム溶液（１５ｍｌ）を加え、１２０℃、３０分間オートクレーブした。冷却し、試料に水を１５ｍｌ加え、８，０００ｒｐｍ、１０分間遠心分離して不溶物を除去した後、上清を東洋濾紙＃２で濾過して得られた濾液をシロップとした。このシロップに対し、上述した方法により、アラビノキシラン濃度及びβ−グルカン濃度を測定した。
【００４９】
結果を表３に示した。
【表３】
【００５０】
水酸化カリウム濃度が０．０２Ｎ以上のときに、水可溶性アラビノキシランが得られた。水酸化カリウム濃度が１．０Ｎのときに水可溶性アラビノキシランの濃度が最大値１２．７ｍｇ／ｍｌを示し、３．０Ｎ（１２．０ｍｇ／ｍｌ）、５．０Ｎ（１２．２ｍｇ／ｍｌ）と濃度を上げても水可溶性アラビノキシランの濃度は増加しなかった。一方、水可溶性β−グルカンは水酸化カリウム全濃度において得られ、水酸化カリウム濃度が０．１Ｎのときに最大値４．８２ｍｇ／ｍｌを示し、それ以上の濃度のときに若干低下した。この水可溶性β−グルカンの減少は、β−グルカン分子が熱アルカリ処理中に分解（低分子化）されたものと考えられる。
【００５１】
また、大麦種子全体に含まれるアラビノキシランは、約１３．８％（ｗ／ｗ）であったことから、１．０Ｎ水酸化カリウムを用いた熱処理によって、種子全体に含まれるアラビノキシランの９４％程度が抽出され、可溶化された。得られた可溶性アラビノキシランは、７０％エタノール沈澱による沈澱画分への分配率が９８％であった。このことは、得られた可溶性アラビノキシランはほとんどが高分子として存在していることを示している。
【００５２】
〔実施例２〕
アルカリを１Ｎ水酸化ナトリウム、１Ｎ水酸化カリウム、１Ｎ水酸化カルシウム、１Ｎ炭酸カリウムとした以外は実施例１と同様にしてシロップを製造した。得られたシロップを７０％エタノール沈澱し、沈澱の乾燥重量、沈澱に含まれるアラビノキシラン量、上清中に含まれるβ−グルカンの濃度を測定した。
【００５３】
表４に、沈澱の乾燥重量（シロップ製造に用いた大麦粉砕物の重量に対する沈澱の乾燥重量の比）、アラビノキシラン量（沈澱の乾燥重量に対する沈澱に含まれるアラビノキシランの重量の比）、アラビノキシラン回収率（シロップ製造に用いた大麦粉砕物の重量に対する沈澱に含まれるアラビノキシランの重量の比）、上清中に含まれるβ−グルカンの濃度を示した。
【表４】
【００５４】
収量に差は見られるものの、用いるアルカリの種類によらず、アラビノキシランとβ−グルカンを同時に可溶化できることが示された。
【００５５】
〔実施例３〕
アルカリを１Ｎ水酸化カリウムとし、加熱方法をオートクレーブから、常圧で６０℃にて加熱する方法に換えた以外は実施例１と同様にしてシロップを製造した。得られたシロップに３０ｍｌの水を加えてスラリーとした後、５，０００ｒｐｍで５分間遠心分離し、上清を回収した。これにエタノールを加えて、７０％エタノール沈澱を行い、実施例２と同様にして、沈澱の乾燥重量、アラビノキシラン量、上清中に含まれるβ−グルカンの濃度を求めた。また、加熱時間は０，３，６，９，２４時間とした。
【００５６】
結果を図１に示した。３時間の加熱により、アラビノキシランとβ−グルカンを可溶化できた。また、加熱時間を６，９，２４時間とした場合、沈澱の乾燥重量に変化は見られなかったものの、アラビノキシランとβ−グルカン共に可溶化量が漸増した。
【００５７】
〔実施例４〕
アルカリを１Ｎ炭酸カリウムとした以外は実施例３と同様にしてシロップを製造し、沈澱の乾燥重量、アラビノキシラン量、上清中に含まれるβ−グルカンの濃度を求めた。
【００５８】
結果を図２に示した。３時間の加熱により、アラビノキシランとβ−グルカンを可溶化できた。また、加熱時間を６，９，２４時間としても、アラビノキシランとβ−グルカン共に可溶化量に大きな変化は見られなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップの製造方法であって、
穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱して、前記穀類由来原料に含まれるアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化工程を備える、シロップの製造方法。
【請求項２】
前記穀類由来原料が前記穀類の種子を含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記穀類が大麦である、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記加熱が、オートクレーブで行われる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱することを含む、前記穀類由来原料中のアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化方法。
【請求項１】
アラビノキシラン及びβ−グルカンを含むシロップの製造方法であって、
穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱して、前記穀類由来原料に含まれるアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化工程を備える、シロップの製造方法。
【請求項２】
前記穀類由来原料が前記穀類の種子を含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記穀類が大麦である、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記加熱が、オートクレーブで行われる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
穀類由来原料を０．０２Ｎ以上のアルカリ水溶液中で加熱することを含む、前記穀類由来原料中のアラビノキシラン及びβ−グルカンを共に可溶化する可溶化方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−３４５８２（Ｐ２０１２−３４５８２Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４６５４（Ｐ２０１０−１７４６５４）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（３０３０４０１８３）サッポロビール株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（３０３０４０１８３）サッポロビール株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
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