植物組織中の有効成分抽出方法
【課題】植物の組織中に含まれる有効成分を人体に吸収できる形で抽出する方法を提供する。
【解決手段】成分抽出処理を有する植物組織有効成分抽出方法である。成分抽出処理は、植物原料を被処理物として密閉空間内で、密閉空間内の分圧として水蒸気圧を飽和水蒸気圧曲線に沿って制御しつつ植物組織の加水分解に必要な圧力と温度である温度１２５℃〜１３５℃、圧力を２気圧〜３気圧の範囲で一定時間その圧力、温度を保ち、その後、飽和水蒸気圧曲線に沿って圧力及び温度を制御しつつ密閉空間内の温度及び圧力を下降させ、密閉空間内に発生する水蒸気を植物組織内に浸透させて植物組織を加水分解するとともに、密閉空間内の水蒸気圧を被処理物の表面に作用させ、加水分解によって生成した植物組織内成分を被処理物の外部に搾り出す処理である。
【解決手段】成分抽出処理を有する植物組織有効成分抽出方法である。成分抽出処理は、植物原料を被処理物として密閉空間内で、密閉空間内の分圧として水蒸気圧を飽和水蒸気圧曲線に沿って制御しつつ植物組織の加水分解に必要な圧力と温度である温度１２５℃〜１３５℃、圧力を２気圧〜３気圧の範囲で一定時間その圧力、温度を保ち、その後、飽和水蒸気圧曲線に沿って圧力及び温度を制御しつつ密閉空間内の温度及び圧力を下降させ、密閉空間内に発生する水蒸気を植物組織内に浸透させて植物組織を加水分解するとともに、密閉空間内の水蒸気圧を被処理物の表面に作用させ、加水分解によって生成した植物組織内成分を被処理物の外部に搾り出す処理である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の組織中に含まれる有効成分を人体に吸収できる形で抽出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の細胞組織、特に細胞壁中には、抗酸化性、酵素活性、抗癌性などの機能を有する有効成分が含まれていることが知られている、多くの植物は、香りや色を含む複数の有用な機能成分を保有して生命を維持しており、これらの有用な機能成分を人体に活用するには、植物が有するこれらの有用成分を自然のバランスのまま、人間が摂取し、吸収可能な水溶性の形で抽出できることが望ましい。
【０００３】
発明者らは先に植物の細胞組織内成分や、植物の細胞壁に含まれた抗酸化成分の抽出／収集方法として、植物原料を密閉空間で直接加熱し、飽和水蒸気圧のもとで植物原料自身が有する水分を蒸発させ、その水蒸気の有する加水分解作用を植物原料に作用させて細胞組織や細胞壁を破壊し、細胞内、細胞壁に含まれる成分を抽出する方法を提案した（特許文献１、２参照）。この方法は要するに、植物細胞や細胞壁内に含まれた成分を水蒸気や加水分解処理によって生成された固形成分に取り込ませて回収しようという試みである。
【０００４】
この方法によれば、水蒸気中に取り込まれた揮発性成分は、蒸留などの処置によって回収することができるが、固形生成物中に取り込まれた分子量の大きい可溶性の成分は、固形成分から分離することが難しいため、固形生成物が混入したままに粉状あるいは固形成分の溶液として利用するほかは無く、分子量の大きい可溶性の成分を高濃度で抽出することは難しいという問題点が残されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２８３０４
【特許文献２】特開２００６−３４０６２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、植物組織の加水分解処理によって、水蒸気中に取り込まれた揮発性成分は、蒸留などの処置によって回収することができるが、固形生成物中に取り込まれた分子量の大きい可溶性の成分は、固形成分から分離することが難しいため、高濃度で抽出することが難しいという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、密閉容器内で植物原料に水蒸気圧を作用させ、水蒸気を原料の植物組織内に深く侵入させて加水分解反応を進行させると共に、植物原料の表面を加圧して植物組織内に生成した水溶性化合物を植物組織の外部へ押し出して回収する点を最大の特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、植物原料の細胞内組織あるいは植物の表皮組織の加水分解によって生成した水溶性化合物を抽出液として植物組織の外部に搾り出すことができ、抽出液として得られた水溶性化合物を植物組織のでんぷんなどの不溶性成分から分離して容易に回収することができる。
【０００９】
しかも、植物組織から分離された抽出液は、密閉容器の底に貯められ、外圧の影響により抽出液中に含まれる水分が蒸発し、抽出液の濃度が高まり、高濃度の水溶性化合物を得ることができる。さらに、抽出液を一度蒸留し、さらに凍結乾燥して水を昇華させれば、植物組織中に含まれる抗酸化物質その他の有効成分を１００％の純度で回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明による分解処理に用いる缶本体の縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明を実施するシステムの構成図である。
【図３】本発明のフローを示す図である。
【図４】本発明のフローを示す図である。
【図５】本発明のフローを示す図である。
【図６】飽和水蒸気圧曲線を示すグラフである。
【図７】成分抽出処理によって成分エキスが抽出される要領を示す図である。
【図８】糖鎖の末端部に脂質や蛋白質などの非糖成分（アグリコン）がグリコシド結合したサリシンの構造を示す図である。
【図９】ポリフェノールのイメージを示す図である。
【図１０】さつまいもの分解の分析結果を示す図である。
【図１１】さつまいもの生、蒸したもの、焼いたもの、蒸して切干にしたものについての食品標準成分表である。
【図１２】まいたけの成分抽出処理を行った分析結果を示す図である。
【図１３】まいたけの成分抽出処理を行った分析結果を示す図である。
【図１４】煮沸処理した未処理のままのまいたけの分析結果を示す図である。
【図１５】煮沸抽出液の分析結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を説明する。本発明は水蒸気蒸留の原理を利用して植物組織に含まれる有効成分エキスを抽出するものである。有効成分は、たとえばポリフェノールである。ポリフェノールは、ほとんどの植物に含まれており、その有効性は多様である。
【００１２】
ポリフェノールは、芳香族炭化水素に結合した水酸基を、多数分子内に持つ化合物の総称であり、必須アミノ酸の一つであるフェニルアラニンから生合成されており、環化、酸化・還元、配糖化、アシル化等さまざまな化学合成反応を経て、最終的には構造不明の高分子であるリグニン等となって細胞壁を形成している。
【００１３】
これに対し、我々が食品として関心を払っているポリフェノールはそれほど高分子にはなっていない程度のものであって、例えば、図８に示すように糖鎖の末端部に脂質や蛋白質などの非糖成分（アグリコン）がグリコシド結合したものである。
【００１４】
ポリフェノールが健康増進に有効であると言うのは、この長い糖鎖を外したアグリコンの部分（芳香族炭化水素による合成物）が相当に寄与しているものと思われる。従って、人間の消化吸収を考えた時、ポリフェノールは、糖鎖がそのままの長さでは無理なので、少なくともアグリコンは、糖鎖の末端部分で分断しておく必要がある。
【００１５】
糖鎖の末端部分はＯ−グリコシド結合、Ｓ−グリコシド結合、Ｃ−グリコシド結合、Ｎ−グリコシド結合等であるため、水蒸気の衝突エネルギーを糖鎖に作用させることによって、図９に示すように十分分断することができる。
【００１６】
有機物の結合には、共有結合と非共有結合とがあるが、強固な共有結合（Ｃ−Ｏ結合、Ｃ−Ｃ結合）について考察すると、Ｃ−Ｏ結合の結合エネルギーは３６０ＫＪ／ｍｏｌ、Ｃ−Ｃ結合は３５０ＫＪ／ｍｏｌであることが知られている。水蒸気１ｇの気化エネルギーが５３９ｃａｌであるので、これをｍｏｌ換算すると１ｍｏｌ（１８ｇ）は４０．６ＫＪ／ｍｏｌとなってＣ−Ｏ結合の１０％を切断できることになる。
【００１７】
言い換えると、励起状態の水分子１０個でＣ−Ｏ結合１箇所を切断することができる。しかし、水蒸気の場合はエネルギーを放出して同じ温度の熱水になっても、熱エネルギーの供給さえあれば、再び水蒸気となり同じ仕事ができる。これを何回でも繰り返すことによって、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｃ結合は切断され続ける。因みにＣ−Ｓ結合は２５９ｋＪ／ｍｏｌ、Ｃ−Ｎ結合は２９３ｋＪ／ｍｏｌである。また、非共有結合の場合は分極によるイオン結合であるためにこれほどのエネルギーを必要とせずに切断が可能である。
【００１８】
水蒸気のエネルギーは、熱エネルギーと運動エネルギーの総和（エンタルピー）として捕らえるべきである。水蒸気に限らず気体の圧力は密閉空間を形成する容器内にあるとき、内壁に衝突する気体分子の運動エネルギーが示す指標である。理想気体であればこの衝突は弾性衝突であり運動エネルギーは保存されるが、水蒸気の場合は衝突の瞬間に同じ温度の液体への相転移が起こるために運動エネルギーはここで失われる。この時、水蒸気分子に励起状態のものがどれだけ存在していて、どれだけの分子が容器内壁に衝突しているかが水蒸気圧という指標で表される。
【００１９】
また、熱が高い状態は熱エネルギーにより分子間の振動（格子振動）が激しくなり、ある程度以上温度が上がることによって分子間結合を解くことができる。
【００２０】
水蒸気が分解対象物などの障壁に衝突して再び同じ温度の熱水に相を転移するとき、体積が１／１６００に縮小するため、系内の蒸気圧は一瞬下がるが、系は飽和水蒸気圧を維持するため、瞬時に熱水を蒸発させて、その穴埋めをする。特に相転移を起こした分子が占めていた空間は瞬時に隣接する分子が周囲から埋めるために移動する。即ち、同じポイントで衝突が瞬時に何回も起こり、相転移が繰り返されるため、分子結合は短時間のうちに解けることになる。
【００２１】
このように系内では常に熱水と水蒸気が常に入れ替わっており、静止はしていない。このときのエネルギー収支をみると、水蒸気が同じ温度の熱水に相転移する時熱水１ｇあたり５３９カロリーの熱エネルギーを放出し、熱水が水蒸気に相転移する時にやはり熱水１ｇあたり５３９カロリーのエネルギーを吸収（気化熱）する。このため、系内でのそれぞれの相転移場所は異なっても系全体から見ると、エネルギー収支は合っており非常に効率よく相転移エネルギー（エンタルピー）が仕事をしていると考えられる。
【００２２】
このような理由から糖鎖を切断するエネルギーに水蒸気エネルギーを活用するのが有効であることがわかる。本発明は、アグリコンを有効成分とするポリフェノールの生成に水蒸気エネルギーを用い、植物組織の有効成分エキス、主としてポリフェノールを植物の中に存在したバランスのままでしかも水溶性の形で抽出するものである。
【００２３】
一方、加水分解によって植物組織内から生成された揮発成分は、以下の原理によって液化し、密閉空間内にためられる。すなわち、物質の気相状態における蒸気は、複数の物質が気相状態で密閉空間内に混在する場合、それぞれの物質の蒸気の分圧で存在し、その蒸気圧は当然、それぞれの物質の蒸気の飽和蒸気圧よりも低い。物質としては、あくまでも飽和蒸気圧までその蒸気圧を上昇させようとする。
【００２４】
しかし、現実に物質の蒸気圧は分圧を超えることができないため、物質は蒸発した途端に液相に転移してしまう。この現象があるために、沸点の高い方の物質であっても低い温度での蒸発気化が活発化し、この結果揮発成分が液化して密閉空間内に貯められる。
【００２５】
更に液化した抽出液が溜まる領域である容器の底面部分は、容器底部からの外圧の影響を受けるために、加水分解によって生成した植物組織内成分が被処理物の外部に搾り出される領域に比べて外圧の分だけ蒸発面の受ける圧力は低くなる。この圧力差によって、抽出液の濃縮が実現される。即ち処理対象物表面にかかる圧力の方が強い分蒸発速度が速く、従って底面の熱水面には抽出液が濃縮されて貯められる。
【００２６】
なお、抗酸化性、酵素活性、抗癌性などの機能を有する有効成分は、植物組織中に分散して存在しているが、とりわけ、細胞壁、植物の表皮組織中に多く含まれていることが知られている。従って根菜類、果実などの植物組織から有効成分を抽出する場合に、もちろん根菜類、果実類を丸ごと処理することができるが、根菜類、果実類の皮を剥いて表皮組織部分のみから成分を抽出するのが効果的である。
【００２７】
抽出液は密閉空間内から取り出して蒸留することによって精製し、これを水と一緒に凍結して凍結乾燥すると、水分は昇華してなくなり、残りの精油分のみとなるため、植物組織の有効成分を１００％の純度のエキスとして取り出すことが可能となる。
【００２８】
また、成分抽出処理において、密閉空間内の温度と圧力を制御するに際しては、飽和水蒸気圧曲線に沿って、規定範囲内の温度・圧力領域で水蒸気圧を上げていくことによって水蒸気による加水分解反応を進行させることが重要であるが、実際の処理においては、成分抽出処理に先立ち、飽和水蒸気圧曲線上の温度、圧力のもとで、細胞内酵素の活性化が可能な５０℃〜６０℃の温度で一定時間保持し、その後、温度を１２５℃〜１３５℃、圧力を２気圧〜３気圧のもとで一定時間成分抽出処理を行えば、さらに効率よく抽出液を回収することができる。
【実施例】
【００２９】
以下に本発明の実施例を説明する。図１は、植物組織内成分の抽出に用いる成分抽出装置の一例である。成分抽出処理装置は、ハッチを開閉する蓋体１を備えた円筒状の容器２である。その下底および外周面にはヒータ３が装着され、容器２内の温度は温度センサ４によって検知される。なお、容器２の底部の温度及び周面の温度は別個に制御される。容器２内の温度検知信号は制御装置５に伝送される。蓋体１には圧力ゲージ６と、圧力コントロール用の電磁弁７が取り付けられている。電磁弁７は、制御装置５からの指示によって開弁し、容器２内に発生させた水蒸気を外部に排出して容器２内の圧力をコントロールするものである。
【００３０】
被処理物は、かご８内に収容して容器２内のほぼ中央領域に差し入れられる。また、容器２の底には、被処理物から搾り出された抽出液及び容器の壁面を伝わって落ちる可溶性成分の凝縮液を受け入れるトレー１１を格納しておく。
【００３１】
図２に、容器内で進行させる水蒸気分解反応の進行を監視するためのシステムの構成を示す。制御装置５は、監視室９内に設置されたコンピュータであり、制御装置５は、ヒータの電源投入，処理時間の設定，電磁弁の開閉制御などを含めて、容器２内で進行させる成分抽出処理に必要な一切の制御並びに設定情報の管理を行う機能、分解反応の進行状況の監視機能を実行し、植物組織から抽出される物質の抽出進行状態は、モニター１０によって監視するほか、これらのデータをオートサンプラ１２に収集してサンプリングを行う機能を有している。
【００３２】
制御装置５は、植物原料Ａを洗浄し、必要により適当な大きさに裁断あるいは不要部分を除去した被処理物Ｂを容器内に収容して成分抽出処理Ｃを施し、成分抽出処理Ｃによって得られた抽出液Ｄを容器から取り出し、これに精製処理Ｅを施すことによって、高純度の植物組織成分を得るまでの処理を管理する。
【００３３】
成分抽出処理Ｃに先立って、容器２のハッチを開き、容器２内に少量の水を注入する。次に成分抽出処理Ｃを施すべき被処理物Ｂをかご８の中に入れ、これを容器２内に格納してハッチを閉じ、容器２の密閉空間内で被処理物Ｂの成分抽出処理Ｃを開始する。処理の手順を図３〜図５に従って説明する。
【００３４】
図３は、処理を実行するまでの準備の手順を示すフロー図である。図３において、内外をつなぐ管路に設けられた電磁弁７を閉じて容器２を密閉し、ヒータ３の電源を投入する（ステップＳ１）。この状態で容器２内から出力される温度・圧力の値を制御装置のインジケーターで読み取る（ステップＳ２）。
【００３５】
容器２内から出力される温度・圧力の値を読み取れたときには、読み取った温度の値を式
Ｐ（bar）=１０（Ａ（１／Ｔ２））―Ｂ（１／Ｔ）＋Ｃ） ・・・・（１）
但し Ａ，Ｂ，Ｃは定数
Ｔは絶対温度Ｋ（℃プラス２７３）
Ｐは単位は、ｂａｒ（絶対圧）である。
読み取った温度の値を式（１）に入力して制御装置５にて演算処理し、入力した温度の値に対応する処理圧力を算出して、温度と圧力との対応関係を設定する（ステップＳ３）。
【００３６】
成分抽出処理Ｃにおいて、容器２内の温度と圧力を制御するに際しては、図６に示す飽和水蒸気圧曲線に沿って、規定範囲内の温度・圧力領域で水蒸気圧を上げていくことによって水蒸気による加水分解反応を進行させることが重要である。
【００３７】
ちなみに、ある温度・圧力下で１成分系の気液両相が共存するとき、その気相をなす蒸気が飽和に達している状態を飽和蒸気といい、そのときの圧力が飽和蒸気圧である。ある物質の液体の周囲で、その物質の分圧が液体の蒸気圧に等しいとき、その液体は気液平衡の状態にある。温度を下げると蒸気は凝結して液体になる。逆に温度を上げると液体は気化する（蒸気になる）。また、固相と気相の間でも同様の平衡状態が保たれる、この転移を昇華という。
【００３８】
ステップＳ３において、容器内の温度と圧力との関係を設定した後、容器内の温度ｔが１００℃以内か以上かを判定し、１００℃以下の時には、ついで圧力Ｐが正圧か負圧かを判定し、正圧の時にはタイマーを成分抽出処理Ｃの処理時間２時間〜３時間にセットする（ステップＳ４）。
【００３９】
図４において、タイマーを起動し、容器内の温度と、圧力を監視室の制御装置で制御しつつ、図６に示す飽和水蒸気圧曲線に沿う温度、圧力域で水蒸気圧を上げつつ成分抽出処理Ｃを開始する。
【００４０】
成分抽出処理Ｃにおいて、容器２内の分圧としての水蒸気圧を飽和水蒸気圧曲線に沿って制御し、容器内の温度ｔを１２５℃以上、１３５℃以下の範囲、圧力ｐを２〜３気圧の範囲で２〜３時間の間一定に保つ。この時、植物組織の成分液の分圧比はごく低いため、水蒸気圧が支配的である。
【００４１】
主な植物組織成分を含む蒸気の温度・圧力域では、飽和水蒸気圧より少しでも温度が高いと炭化し、低いと不完全分解による不純物の液化混入の危険が生ずる。そこで、容器２内の雰囲気の温度と、圧力とをコンピュータ制御によって、微妙な温度・圧力域を維持する。容器２内を飽和水蒸気圧曲線上の温度ｔを１２５℃以上、１３５℃以下、２〜３気圧の範囲に維持することによって、水蒸気が被処理物の組織内に深く浸透して組織の分解を促進する。
【００４２】
この結果、図７に示すように被処理物Ｍの表面に作用する水蒸気の圧力をうけて分解生成物が被処理物の表面に搾り出され、揮発性成分はそのまま蒸発し、分子量の大きい不揮発性成分は抽出液Ｌとしてかご８の網目から自重落下してトレー１１内にためられる。容器内の温度ｔを１２５℃以上、１３５℃以下の範囲、圧力ｐを２〜３気圧の範囲で一定に保つことによって、抽出液は、水蒸気蒸留の原理により、揮発性成分を含めて濃縮されてトレー１１内に貯められる。
【００４３】
予め設定した時間を経過後、ヒータの電源を切り（ステップＳ５）インディケータの動作を停止させ（ステップＳ６）、その後、電磁弁を開いて飽和水蒸気圧曲線に沿って圧力及び温度を制御しつつ密閉容器２内の温度及び圧力を下降させ、飽和水蒸気圧曲線上の温度・圧力域で水蒸気圧を被処理物に作用させて自然冷却を待ち（ステップＳ７）容器内の温度が１２０℃以下になったときに、図５に示すように、電磁バルブを全開し（ステップＳ８）、容器２内を減圧して強制冷却を行い、容器２内の温度が１２０℃から更に１００℃以下に降下したことを確認して処理を終了する。
【００４４】
なお、成分抽出処理後の冷却に際しても、水蒸気圧を図６に示す飽和水蒸気圧曲線に沿う温度、圧力領域で水蒸気圧を下げて行くことが必要である。成分抽出処理の終了後、容器２のハッチを開き、密閉を解除して容器２内からトレー１１を取り出し、トレー１１内に抽出された抽出液を回収する。
【００４５】
上記成分抽出処理Ｃによって、得られた抽出液の成分エキスは、主として細胞表層から細胞壁に含まれるヘミセルロース、セルロース・リグニン類である。加水分解されないでんぷんなどの高分子化合物は、植物組織内に残される。ヘミセルロースは、完全に分解して水にとけ、成分エキスとして回収される。また、セルロースとリグニンも部分的に分解して水に溶け出し、さらには、香り、色の成分を含む何種類かのポリフェノールが抽出液としてから植物組織から絞りだされていることが確認されている。
【００４６】
抽出液は、必要により、精製処理Ｅを行う。精製処理Ｅは、抽出処理Ｃによって得られた抽出液Ｄを一度蒸留することによって精製し、水と一緒に凍結乾燥する処理である。精製処理によって、抽出液の水分は昇華し、粉末による１００％純度の成分エキスが得られる。本発明において、成分抽出処理Ｃは、容器２内を飽和水蒸気圧曲線上の温度ｔを１２５℃以上、１３５℃以下、２〜３気圧の範囲内で行うことが重要である。１２５℃、２気圧以下では、加水分解反応が充分ではなく、逆に１３５℃、３気圧以上では低分子化が進みすぎる虞があるからである。
【００４７】
（実験例）
以下に本発明の実験例を示す。
（実験例１）さつまいもの分解
さつまいも２ｋｇを図１に示す装置内で温度１３０℃、圧力を２．３気圧、処理時間３時間で成分抽出処理を行い、さつまいもの細胞表層の成分エキスを抽出した。
図１０にその分析結果を示す。図１１は、生、蒸したもの、焼いたもの、蒸して切干にしたものについての食品標準成分表（文部科学省 五訂増補日本食品標準成分表より一部抜粋）である。
【００４８】
さつまいもの細胞壁、細胞膜は分解すると、網目状になって細胞膜表面の糖鎖、配糖体、及び細胞内容物が露出する。分解の深さは温度・圧力・時間によって決定される。さつまいもの表皮細胞が分解されると水蒸気圧によって、糖鎖、配糖体、及び細胞内容物がさつまいもから押し出されるのである。
【００４９】
水蒸気によるさつまいもの加水分解の結果、図１１と比較した図１０の各数値において、抽出されたエキスは脂質が生のさつまいもに含まれている量と変わらなかっただけで、たんぱく質は２５％増、炭水化物は約３倍増、灰分が２．７倍増、エネルギーは３倍増、食物繊維は水溶性のものが実に７．２倍増であったのに対し、不溶性のものは逆に１／２に減少した。これらの結果から、加水分解の結果、さつまいもの有効成分は約３倍に濃縮されたものと考えられる。注目すべきは水溶性食物繊維である。７．２倍増は、さつまいもから多量のポリフェノール類が抽出されたことを示している。
【００５０】
（実験例２）まいたけの分解
まいたけ（５００ｇ）を図１に示す装置内で温度１３０℃、圧力を２．３気圧、処理時間３時間で抽出処理を行い、細胞表層の成分エキスを抽出した。
図１２〜図１３に分析結果を示す。図１２は、１２０℃で４時間、成分抽出処理を行った後の分析結果、図１３は、煮沸抽出液に成分抽出処理を行った分析結果を示す。なお、参考までに未処理のまいたけについて成分分析を行った。図１４に煮沸処理した未処理のままのまいたけの分析結果、図１５に煮沸抽出液の分析結果を示す。
【００５１】
まいたけの細胞壁、細胞膜を分解すると、網目状になって細胞膜表面の糖鎖、配糖体、及び細胞内容物が露出する。分解の深さは温度・圧力・時間によって決定される。まいたけの表皮細胞壁が分解されると水蒸気圧によって、糖鎖、配糖体、及び細胞内容物が押し出される。
【００５２】
βグルカンは高分子で糖の長い鎖があるため、低分子化しないと人間には吸収が困難といわれているが、ここで用いた水蒸気分解は時間を掛ければ掛けるほど低分子化していくために非常に有効な手段である。分析結果をみると、図１４に示すようにもともと２．８％のβグルカンが検出されているが、これはセルロース（不溶性食物繊維）の可能性が高い。
【００５３】
水蒸気による加水分解することによって図１２のように３．２％まで含有量が上がっているが、これはセルロース周辺の糖鎖が分解し、水溶性食物繊維が遊離したためと理解できる。また、抽出液では１００℃で煮沸したものはうまみ成分（アミノ酸）は大量に出ているが、βグルカンは出ていない。一方水蒸気抽出した液は図１３のようにβグルカンは、０．０３％含まれていることが判った。従って、計算では３．２％−２．８％＝０．４％の６〜７割のβグルカンを、もう少し温度と圧力を上げてやれば回収することができる。水溶液中に溶出したβグルカンやアミノ酸等の成分は水溶性という特別な意味を持っており、植物にも動物にもまた人にも大変有用であると考えられる。
【００５４】
（実験３）白バラの香り抽出
白バラ（花部）約１００ｇを簡易型の成分抽出装置を用い、１２５℃、約２気圧、１時間、加水分解処理した。（反応管水約１５０ｍｌ）その後、約１０分おきに約１時間、リービッヒ冷却管で蒸気を冷却サンプリングした。その結果、白バラの甘酸っぱい香り抽出液（透明液）が約４０ｍｌ高圧蒸留採取できた。（サンプル瓶５本）香りはかなり濃いので、直接臭は違和感があった。薄めて使用する用途に有効と思われる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の方法によって得られた植物の分解生成物は、主として高濃度に濃縮されたポリフェノールであり、抽出液あるいは粉状、粒状の形でそのまま食品、健康食品、医薬の分野に活用できるだけでなく、分解生成物から色素や苦味、渋み成分などを取り出すことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 蓋体、２ 容器、３ ヒータ、４ 温度センサ４、５ 制御装置、６ 圧力ゲージ、７ 電磁弁、９監視室、１０ モニター、１１ トレー、１２ オートサンプラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の組織中に含まれる有効成分を人体に吸収できる形で抽出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の細胞組織、特に細胞壁中には、抗酸化性、酵素活性、抗癌性などの機能を有する有効成分が含まれていることが知られている、多くの植物は、香りや色を含む複数の有用な機能成分を保有して生命を維持しており、これらの有用な機能成分を人体に活用するには、植物が有するこれらの有用成分を自然のバランスのまま、人間が摂取し、吸収可能な水溶性の形で抽出できることが望ましい。
【０００３】
発明者らは先に植物の細胞組織内成分や、植物の細胞壁に含まれた抗酸化成分の抽出／収集方法として、植物原料を密閉空間で直接加熱し、飽和水蒸気圧のもとで植物原料自身が有する水分を蒸発させ、その水蒸気の有する加水分解作用を植物原料に作用させて細胞組織や細胞壁を破壊し、細胞内、細胞壁に含まれる成分を抽出する方法を提案した（特許文献１、２参照）。この方法は要するに、植物細胞や細胞壁内に含まれた成分を水蒸気や加水分解処理によって生成された固形成分に取り込ませて回収しようという試みである。
【０００４】
この方法によれば、水蒸気中に取り込まれた揮発性成分は、蒸留などの処置によって回収することができるが、固形生成物中に取り込まれた分子量の大きい可溶性の成分は、固形成分から分離することが難しいため、固形生成物が混入したままに粉状あるいは固形成分の溶液として利用するほかは無く、分子量の大きい可溶性の成分を高濃度で抽出することは難しいという問題点が残されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２８３０４
【特許文献２】特開２００６−３４０６２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、植物組織の加水分解処理によって、水蒸気中に取り込まれた揮発性成分は、蒸留などの処置によって回収することができるが、固形生成物中に取り込まれた分子量の大きい可溶性の成分は、固形成分から分離することが難しいため、高濃度で抽出することが難しいという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、密閉容器内で植物原料に水蒸気圧を作用させ、水蒸気を原料の植物組織内に深く侵入させて加水分解反応を進行させると共に、植物原料の表面を加圧して植物組織内に生成した水溶性化合物を植物組織の外部へ押し出して回収する点を最大の特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、植物原料の細胞内組織あるいは植物の表皮組織の加水分解によって生成した水溶性化合物を抽出液として植物組織の外部に搾り出すことができ、抽出液として得られた水溶性化合物を植物組織のでんぷんなどの不溶性成分から分離して容易に回収することができる。
【０００９】
しかも、植物組織から分離された抽出液は、密閉容器の底に貯められ、外圧の影響により抽出液中に含まれる水分が蒸発し、抽出液の濃度が高まり、高濃度の水溶性化合物を得ることができる。さらに、抽出液を一度蒸留し、さらに凍結乾燥して水を昇華させれば、植物組織中に含まれる抗酸化物質その他の有効成分を１００％の純度で回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明による分解処理に用いる缶本体の縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明を実施するシステムの構成図である。
【図３】本発明のフローを示す図である。
【図４】本発明のフローを示す図である。
【図５】本発明のフローを示す図である。
【図６】飽和水蒸気圧曲線を示すグラフである。
【図７】成分抽出処理によって成分エキスが抽出される要領を示す図である。
【図８】糖鎖の末端部に脂質や蛋白質などの非糖成分（アグリコン）がグリコシド結合したサリシンの構造を示す図である。
【図９】ポリフェノールのイメージを示す図である。
【図１０】さつまいもの分解の分析結果を示す図である。
【図１１】さつまいもの生、蒸したもの、焼いたもの、蒸して切干にしたものについての食品標準成分表である。
【図１２】まいたけの成分抽出処理を行った分析結果を示す図である。
【図１３】まいたけの成分抽出処理を行った分析結果を示す図である。
【図１４】煮沸処理した未処理のままのまいたけの分析結果を示す図である。
【図１５】煮沸抽出液の分析結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を説明する。本発明は水蒸気蒸留の原理を利用して植物組織に含まれる有効成分エキスを抽出するものである。有効成分は、たとえばポリフェノールである。ポリフェノールは、ほとんどの植物に含まれており、その有効性は多様である。
【００１２】
ポリフェノールは、芳香族炭化水素に結合した水酸基を、多数分子内に持つ化合物の総称であり、必須アミノ酸の一つであるフェニルアラニンから生合成されており、環化、酸化・還元、配糖化、アシル化等さまざまな化学合成反応を経て、最終的には構造不明の高分子であるリグニン等となって細胞壁を形成している。
【００１３】
これに対し、我々が食品として関心を払っているポリフェノールはそれほど高分子にはなっていない程度のものであって、例えば、図８に示すように糖鎖の末端部に脂質や蛋白質などの非糖成分（アグリコン）がグリコシド結合したものである。
【００１４】
ポリフェノールが健康増進に有効であると言うのは、この長い糖鎖を外したアグリコンの部分（芳香族炭化水素による合成物）が相当に寄与しているものと思われる。従って、人間の消化吸収を考えた時、ポリフェノールは、糖鎖がそのままの長さでは無理なので、少なくともアグリコンは、糖鎖の末端部分で分断しておく必要がある。
【００１５】
糖鎖の末端部分はＯ−グリコシド結合、Ｓ−グリコシド結合、Ｃ−グリコシド結合、Ｎ−グリコシド結合等であるため、水蒸気の衝突エネルギーを糖鎖に作用させることによって、図９に示すように十分分断することができる。
【００１６】
有機物の結合には、共有結合と非共有結合とがあるが、強固な共有結合（Ｃ−Ｏ結合、Ｃ−Ｃ結合）について考察すると、Ｃ−Ｏ結合の結合エネルギーは３６０ＫＪ／ｍｏｌ、Ｃ−Ｃ結合は３５０ＫＪ／ｍｏｌであることが知られている。水蒸気１ｇの気化エネルギーが５３９ｃａｌであるので、これをｍｏｌ換算すると１ｍｏｌ（１８ｇ）は４０．６ＫＪ／ｍｏｌとなってＣ−Ｏ結合の１０％を切断できることになる。
【００１７】
言い換えると、励起状態の水分子１０個でＣ−Ｏ結合１箇所を切断することができる。しかし、水蒸気の場合はエネルギーを放出して同じ温度の熱水になっても、熱エネルギーの供給さえあれば、再び水蒸気となり同じ仕事ができる。これを何回でも繰り返すことによって、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｃ結合は切断され続ける。因みにＣ−Ｓ結合は２５９ｋＪ／ｍｏｌ、Ｃ−Ｎ結合は２９３ｋＪ／ｍｏｌである。また、非共有結合の場合は分極によるイオン結合であるためにこれほどのエネルギーを必要とせずに切断が可能である。
【００１８】
水蒸気のエネルギーは、熱エネルギーと運動エネルギーの総和（エンタルピー）として捕らえるべきである。水蒸気に限らず気体の圧力は密閉空間を形成する容器内にあるとき、内壁に衝突する気体分子の運動エネルギーが示す指標である。理想気体であればこの衝突は弾性衝突であり運動エネルギーは保存されるが、水蒸気の場合は衝突の瞬間に同じ温度の液体への相転移が起こるために運動エネルギーはここで失われる。この時、水蒸気分子に励起状態のものがどれだけ存在していて、どれだけの分子が容器内壁に衝突しているかが水蒸気圧という指標で表される。
【００１９】
また、熱が高い状態は熱エネルギーにより分子間の振動（格子振動）が激しくなり、ある程度以上温度が上がることによって分子間結合を解くことができる。
【００２０】
水蒸気が分解対象物などの障壁に衝突して再び同じ温度の熱水に相を転移するとき、体積が１／１６００に縮小するため、系内の蒸気圧は一瞬下がるが、系は飽和水蒸気圧を維持するため、瞬時に熱水を蒸発させて、その穴埋めをする。特に相転移を起こした分子が占めていた空間は瞬時に隣接する分子が周囲から埋めるために移動する。即ち、同じポイントで衝突が瞬時に何回も起こり、相転移が繰り返されるため、分子結合は短時間のうちに解けることになる。
【００２１】
このように系内では常に熱水と水蒸気が常に入れ替わっており、静止はしていない。このときのエネルギー収支をみると、水蒸気が同じ温度の熱水に相転移する時熱水１ｇあたり５３９カロリーの熱エネルギーを放出し、熱水が水蒸気に相転移する時にやはり熱水１ｇあたり５３９カロリーのエネルギーを吸収（気化熱）する。このため、系内でのそれぞれの相転移場所は異なっても系全体から見ると、エネルギー収支は合っており非常に効率よく相転移エネルギー（エンタルピー）が仕事をしていると考えられる。
【００２２】
このような理由から糖鎖を切断するエネルギーに水蒸気エネルギーを活用するのが有効であることがわかる。本発明は、アグリコンを有効成分とするポリフェノールの生成に水蒸気エネルギーを用い、植物組織の有効成分エキス、主としてポリフェノールを植物の中に存在したバランスのままでしかも水溶性の形で抽出するものである。
【００２３】
一方、加水分解によって植物組織内から生成された揮発成分は、以下の原理によって液化し、密閉空間内にためられる。すなわち、物質の気相状態における蒸気は、複数の物質が気相状態で密閉空間内に混在する場合、それぞれの物質の蒸気の分圧で存在し、その蒸気圧は当然、それぞれの物質の蒸気の飽和蒸気圧よりも低い。物質としては、あくまでも飽和蒸気圧までその蒸気圧を上昇させようとする。
【００２４】
しかし、現実に物質の蒸気圧は分圧を超えることができないため、物質は蒸発した途端に液相に転移してしまう。この現象があるために、沸点の高い方の物質であっても低い温度での蒸発気化が活発化し、この結果揮発成分が液化して密閉空間内に貯められる。
【００２５】
更に液化した抽出液が溜まる領域である容器の底面部分は、容器底部からの外圧の影響を受けるために、加水分解によって生成した植物組織内成分が被処理物の外部に搾り出される領域に比べて外圧の分だけ蒸発面の受ける圧力は低くなる。この圧力差によって、抽出液の濃縮が実現される。即ち処理対象物表面にかかる圧力の方が強い分蒸発速度が速く、従って底面の熱水面には抽出液が濃縮されて貯められる。
【００２６】
なお、抗酸化性、酵素活性、抗癌性などの機能を有する有効成分は、植物組織中に分散して存在しているが、とりわけ、細胞壁、植物の表皮組織中に多く含まれていることが知られている。従って根菜類、果実などの植物組織から有効成分を抽出する場合に、もちろん根菜類、果実類を丸ごと処理することができるが、根菜類、果実類の皮を剥いて表皮組織部分のみから成分を抽出するのが効果的である。
【００２７】
抽出液は密閉空間内から取り出して蒸留することによって精製し、これを水と一緒に凍結して凍結乾燥すると、水分は昇華してなくなり、残りの精油分のみとなるため、植物組織の有効成分を１００％の純度のエキスとして取り出すことが可能となる。
【００２８】
また、成分抽出処理において、密閉空間内の温度と圧力を制御するに際しては、飽和水蒸気圧曲線に沿って、規定範囲内の温度・圧力領域で水蒸気圧を上げていくことによって水蒸気による加水分解反応を進行させることが重要であるが、実際の処理においては、成分抽出処理に先立ち、飽和水蒸気圧曲線上の温度、圧力のもとで、細胞内酵素の活性化が可能な５０℃〜６０℃の温度で一定時間保持し、その後、温度を１２５℃〜１３５℃、圧力を２気圧〜３気圧のもとで一定時間成分抽出処理を行えば、さらに効率よく抽出液を回収することができる。
【実施例】
【００２９】
以下に本発明の実施例を説明する。図１は、植物組織内成分の抽出に用いる成分抽出装置の一例である。成分抽出処理装置は、ハッチを開閉する蓋体１を備えた円筒状の容器２である。その下底および外周面にはヒータ３が装着され、容器２内の温度は温度センサ４によって検知される。なお、容器２の底部の温度及び周面の温度は別個に制御される。容器２内の温度検知信号は制御装置５に伝送される。蓋体１には圧力ゲージ６と、圧力コントロール用の電磁弁７が取り付けられている。電磁弁７は、制御装置５からの指示によって開弁し、容器２内に発生させた水蒸気を外部に排出して容器２内の圧力をコントロールするものである。
【００３０】
被処理物は、かご８内に収容して容器２内のほぼ中央領域に差し入れられる。また、容器２の底には、被処理物から搾り出された抽出液及び容器の壁面を伝わって落ちる可溶性成分の凝縮液を受け入れるトレー１１を格納しておく。
【００３１】
図２に、容器内で進行させる水蒸気分解反応の進行を監視するためのシステムの構成を示す。制御装置５は、監視室９内に設置されたコンピュータであり、制御装置５は、ヒータの電源投入，処理時間の設定，電磁弁の開閉制御などを含めて、容器２内で進行させる成分抽出処理に必要な一切の制御並びに設定情報の管理を行う機能、分解反応の進行状況の監視機能を実行し、植物組織から抽出される物質の抽出進行状態は、モニター１０によって監視するほか、これらのデータをオートサンプラ１２に収集してサンプリングを行う機能を有している。
【００３２】
制御装置５は、植物原料Ａを洗浄し、必要により適当な大きさに裁断あるいは不要部分を除去した被処理物Ｂを容器内に収容して成分抽出処理Ｃを施し、成分抽出処理Ｃによって得られた抽出液Ｄを容器から取り出し、これに精製処理Ｅを施すことによって、高純度の植物組織成分を得るまでの処理を管理する。
【００３３】
成分抽出処理Ｃに先立って、容器２のハッチを開き、容器２内に少量の水を注入する。次に成分抽出処理Ｃを施すべき被処理物Ｂをかご８の中に入れ、これを容器２内に格納してハッチを閉じ、容器２の密閉空間内で被処理物Ｂの成分抽出処理Ｃを開始する。処理の手順を図３〜図５に従って説明する。
【００３４】
図３は、処理を実行するまでの準備の手順を示すフロー図である。図３において、内外をつなぐ管路に設けられた電磁弁７を閉じて容器２を密閉し、ヒータ３の電源を投入する（ステップＳ１）。この状態で容器２内から出力される温度・圧力の値を制御装置のインジケーターで読み取る（ステップＳ２）。
【００３５】
容器２内から出力される温度・圧力の値を読み取れたときには、読み取った温度の値を式
Ｐ（bar）=１０（Ａ（１／Ｔ２））―Ｂ（１／Ｔ）＋Ｃ） ・・・・（１）
但し Ａ，Ｂ，Ｃは定数
Ｔは絶対温度Ｋ（℃プラス２７３）
Ｐは単位は、ｂａｒ（絶対圧）である。
読み取った温度の値を式（１）に入力して制御装置５にて演算処理し、入力した温度の値に対応する処理圧力を算出して、温度と圧力との対応関係を設定する（ステップＳ３）。
【００３６】
成分抽出処理Ｃにおいて、容器２内の温度と圧力を制御するに際しては、図６に示す飽和水蒸気圧曲線に沿って、規定範囲内の温度・圧力領域で水蒸気圧を上げていくことによって水蒸気による加水分解反応を進行させることが重要である。
【００３７】
ちなみに、ある温度・圧力下で１成分系の気液両相が共存するとき、その気相をなす蒸気が飽和に達している状態を飽和蒸気といい、そのときの圧力が飽和蒸気圧である。ある物質の液体の周囲で、その物質の分圧が液体の蒸気圧に等しいとき、その液体は気液平衡の状態にある。温度を下げると蒸気は凝結して液体になる。逆に温度を上げると液体は気化する（蒸気になる）。また、固相と気相の間でも同様の平衡状態が保たれる、この転移を昇華という。
【００３８】
ステップＳ３において、容器内の温度と圧力との関係を設定した後、容器内の温度ｔが１００℃以内か以上かを判定し、１００℃以下の時には、ついで圧力Ｐが正圧か負圧かを判定し、正圧の時にはタイマーを成分抽出処理Ｃの処理時間２時間〜３時間にセットする（ステップＳ４）。
【００３９】
図４において、タイマーを起動し、容器内の温度と、圧力を監視室の制御装置で制御しつつ、図６に示す飽和水蒸気圧曲線に沿う温度、圧力域で水蒸気圧を上げつつ成分抽出処理Ｃを開始する。
【００４０】
成分抽出処理Ｃにおいて、容器２内の分圧としての水蒸気圧を飽和水蒸気圧曲線に沿って制御し、容器内の温度ｔを１２５℃以上、１３５℃以下の範囲、圧力ｐを２〜３気圧の範囲で２〜３時間の間一定に保つ。この時、植物組織の成分液の分圧比はごく低いため、水蒸気圧が支配的である。
【００４１】
主な植物組織成分を含む蒸気の温度・圧力域では、飽和水蒸気圧より少しでも温度が高いと炭化し、低いと不完全分解による不純物の液化混入の危険が生ずる。そこで、容器２内の雰囲気の温度と、圧力とをコンピュータ制御によって、微妙な温度・圧力域を維持する。容器２内を飽和水蒸気圧曲線上の温度ｔを１２５℃以上、１３５℃以下、２〜３気圧の範囲に維持することによって、水蒸気が被処理物の組織内に深く浸透して組織の分解を促進する。
【００４２】
この結果、図７に示すように被処理物Ｍの表面に作用する水蒸気の圧力をうけて分解生成物が被処理物の表面に搾り出され、揮発性成分はそのまま蒸発し、分子量の大きい不揮発性成分は抽出液Ｌとしてかご８の網目から自重落下してトレー１１内にためられる。容器内の温度ｔを１２５℃以上、１３５℃以下の範囲、圧力ｐを２〜３気圧の範囲で一定に保つことによって、抽出液は、水蒸気蒸留の原理により、揮発性成分を含めて濃縮されてトレー１１内に貯められる。
【００４３】
予め設定した時間を経過後、ヒータの電源を切り（ステップＳ５）インディケータの動作を停止させ（ステップＳ６）、その後、電磁弁を開いて飽和水蒸気圧曲線に沿って圧力及び温度を制御しつつ密閉容器２内の温度及び圧力を下降させ、飽和水蒸気圧曲線上の温度・圧力域で水蒸気圧を被処理物に作用させて自然冷却を待ち（ステップＳ７）容器内の温度が１２０℃以下になったときに、図５に示すように、電磁バルブを全開し（ステップＳ８）、容器２内を減圧して強制冷却を行い、容器２内の温度が１２０℃から更に１００℃以下に降下したことを確認して処理を終了する。
【００４４】
なお、成分抽出処理後の冷却に際しても、水蒸気圧を図６に示す飽和水蒸気圧曲線に沿う温度、圧力領域で水蒸気圧を下げて行くことが必要である。成分抽出処理の終了後、容器２のハッチを開き、密閉を解除して容器２内からトレー１１を取り出し、トレー１１内に抽出された抽出液を回収する。
【００４５】
上記成分抽出処理Ｃによって、得られた抽出液の成分エキスは、主として細胞表層から細胞壁に含まれるヘミセルロース、セルロース・リグニン類である。加水分解されないでんぷんなどの高分子化合物は、植物組織内に残される。ヘミセルロースは、完全に分解して水にとけ、成分エキスとして回収される。また、セルロースとリグニンも部分的に分解して水に溶け出し、さらには、香り、色の成分を含む何種類かのポリフェノールが抽出液としてから植物組織から絞りだされていることが確認されている。
【００４６】
抽出液は、必要により、精製処理Ｅを行う。精製処理Ｅは、抽出処理Ｃによって得られた抽出液Ｄを一度蒸留することによって精製し、水と一緒に凍結乾燥する処理である。精製処理によって、抽出液の水分は昇華し、粉末による１００％純度の成分エキスが得られる。本発明において、成分抽出処理Ｃは、容器２内を飽和水蒸気圧曲線上の温度ｔを１２５℃以上、１３５℃以下、２〜３気圧の範囲内で行うことが重要である。１２５℃、２気圧以下では、加水分解反応が充分ではなく、逆に１３５℃、３気圧以上では低分子化が進みすぎる虞があるからである。
【００４７】
（実験例）
以下に本発明の実験例を示す。
（実験例１）さつまいもの分解
さつまいも２ｋｇを図１に示す装置内で温度１３０℃、圧力を２．３気圧、処理時間３時間で成分抽出処理を行い、さつまいもの細胞表層の成分エキスを抽出した。
図１０にその分析結果を示す。図１１は、生、蒸したもの、焼いたもの、蒸して切干にしたものについての食品標準成分表（文部科学省 五訂増補日本食品標準成分表より一部抜粋）である。
【００４８】
さつまいもの細胞壁、細胞膜は分解すると、網目状になって細胞膜表面の糖鎖、配糖体、及び細胞内容物が露出する。分解の深さは温度・圧力・時間によって決定される。さつまいもの表皮細胞が分解されると水蒸気圧によって、糖鎖、配糖体、及び細胞内容物がさつまいもから押し出されるのである。
【００４９】
水蒸気によるさつまいもの加水分解の結果、図１１と比較した図１０の各数値において、抽出されたエキスは脂質が生のさつまいもに含まれている量と変わらなかっただけで、たんぱく質は２５％増、炭水化物は約３倍増、灰分が２．７倍増、エネルギーは３倍増、食物繊維は水溶性のものが実に７．２倍増であったのに対し、不溶性のものは逆に１／２に減少した。これらの結果から、加水分解の結果、さつまいもの有効成分は約３倍に濃縮されたものと考えられる。注目すべきは水溶性食物繊維である。７．２倍増は、さつまいもから多量のポリフェノール類が抽出されたことを示している。
【００５０】
（実験例２）まいたけの分解
まいたけ（５００ｇ）を図１に示す装置内で温度１３０℃、圧力を２．３気圧、処理時間３時間で抽出処理を行い、細胞表層の成分エキスを抽出した。
図１２〜図１３に分析結果を示す。図１２は、１２０℃で４時間、成分抽出処理を行った後の分析結果、図１３は、煮沸抽出液に成分抽出処理を行った分析結果を示す。なお、参考までに未処理のまいたけについて成分分析を行った。図１４に煮沸処理した未処理のままのまいたけの分析結果、図１５に煮沸抽出液の分析結果を示す。
【００５１】
まいたけの細胞壁、細胞膜を分解すると、網目状になって細胞膜表面の糖鎖、配糖体、及び細胞内容物が露出する。分解の深さは温度・圧力・時間によって決定される。まいたけの表皮細胞壁が分解されると水蒸気圧によって、糖鎖、配糖体、及び細胞内容物が押し出される。
【００５２】
βグルカンは高分子で糖の長い鎖があるため、低分子化しないと人間には吸収が困難といわれているが、ここで用いた水蒸気分解は時間を掛ければ掛けるほど低分子化していくために非常に有効な手段である。分析結果をみると、図１４に示すようにもともと２．８％のβグルカンが検出されているが、これはセルロース（不溶性食物繊維）の可能性が高い。
【００５３】
水蒸気による加水分解することによって図１２のように３．２％まで含有量が上がっているが、これはセルロース周辺の糖鎖が分解し、水溶性食物繊維が遊離したためと理解できる。また、抽出液では１００℃で煮沸したものはうまみ成分（アミノ酸）は大量に出ているが、βグルカンは出ていない。一方水蒸気抽出した液は図１３のようにβグルカンは、０．０３％含まれていることが判った。従って、計算では３．２％−２．８％＝０．４％の６〜７割のβグルカンを、もう少し温度と圧力を上げてやれば回収することができる。水溶液中に溶出したβグルカンやアミノ酸等の成分は水溶性という特別な意味を持っており、植物にも動物にもまた人にも大変有用であると考えられる。
【００５４】
（実験３）白バラの香り抽出
白バラ（花部）約１００ｇを簡易型の成分抽出装置を用い、１２５℃、約２気圧、１時間、加水分解処理した。（反応管水約１５０ｍｌ）その後、約１０分おきに約１時間、リービッヒ冷却管で蒸気を冷却サンプリングした。その結果、白バラの甘酸っぱい香り抽出液（透明液）が約４０ｍｌ高圧蒸留採取できた。（サンプル瓶５本）香りはかなり濃いので、直接臭は違和感があった。薄めて使用する用途に有効と思われる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の方法によって得られた植物の分解生成物は、主として高濃度に濃縮されたポリフェノールであり、抽出液あるいは粉状、粒状の形でそのまま食品、健康食品、医薬の分野に活用できるだけでなく、分解生成物から色素や苦味、渋み成分などを取り出すことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 蓋体、２ 容器、３ ヒータ、４ 温度センサ４、５ 制御装置、６ 圧力ゲージ、７ 電磁弁、９監視室、１０ モニター、１１ トレー、１２ オートサンプラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分抽出処理を有する植物組織有効成分抽出方法であって、
成分抽出処理は、植物原料を被処理物として密閉空間内で加熱、加圧し、密閉空間内に発生する水蒸気を植物組織内に浸透させて植物組織を加水分解するとともに、密閉空間内の水蒸気圧を被処理物の表面に作用させ、加水分解によって生成した植物組織内成分を被処理物の外部に搾り出すことを特徴とする植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項２】
前記成分抽出処理は、密閉空間内の分圧として水蒸気圧を飽和水蒸気圧曲線に沿って制御しつつ植物組織の加水分解に必要な圧力と温度である温度１２５℃〜１３５℃、圧力を２気圧〜３気圧の範囲で一定時間その圧力、温度を保ち、その後、飽和水蒸気圧曲線に沿って圧力及び温度を制御しつつ密閉空間内の温度及び圧力を下降させ、飽和水蒸気圧曲線上の温度・圧力域で水蒸気圧を作用させつつ被処理物の外部に搾り出された植物組織の抽出液を回収する処理であることを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項３】
加水分解によって生成した植物組織内成分が被処理物の外部に搾り出される領域と、被処理物の外部に搾り出された植物組織の抽出液が溜まる容器の底面部分との圧力差によって、抽出液を濃縮させることを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項４】
植物原料に根菜、果実類などを用いて植物組織から有効成分を抽出する物組織の有効成分抽出方法であって、
成分抽出処理は、根菜類、果実類の皮を剥いて表皮組織部分のみから有効成分を抽出することを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項５】
成分抽出処理に先立ち、飽和水蒸気圧曲線上の温度、圧力のもとで、細胞内酵素の活性化が可能な５０℃〜６０℃の温度で一定時間保持し、その後成分抽出処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項６】
被処理物の外部に搾り出された植物組織の抽出液を密閉空間から取り出して蒸留し、さらにこれを水と一緒に凍結して凍結乾燥することを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項７】
前記成分抽出処理は、植物組織に含まれるヘミセルロースを分解して水に溶かし、セルロースとリグニンも部分的に分解して水に溶かし、成分として有用視されている何種類かのポリフェノールを成分エキスとして細胞壁から搾り出させる処理を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項１】
成分抽出処理を有する植物組織有効成分抽出方法であって、
成分抽出処理は、植物原料を被処理物として密閉空間内で加熱、加圧し、密閉空間内に発生する水蒸気を植物組織内に浸透させて植物組織を加水分解するとともに、密閉空間内の水蒸気圧を被処理物の表面に作用させ、加水分解によって生成した植物組織内成分を被処理物の外部に搾り出すことを特徴とする植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項２】
前記成分抽出処理は、密閉空間内の分圧として水蒸気圧を飽和水蒸気圧曲線に沿って制御しつつ植物組織の加水分解に必要な圧力と温度である温度１２５℃〜１３５℃、圧力を２気圧〜３気圧の範囲で一定時間その圧力、温度を保ち、その後、飽和水蒸気圧曲線に沿って圧力及び温度を制御しつつ密閉空間内の温度及び圧力を下降させ、飽和水蒸気圧曲線上の温度・圧力域で水蒸気圧を作用させつつ被処理物の外部に搾り出された植物組織の抽出液を回収する処理であることを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項３】
加水分解によって生成した植物組織内成分が被処理物の外部に搾り出される領域と、被処理物の外部に搾り出された植物組織の抽出液が溜まる容器の底面部分との圧力差によって、抽出液を濃縮させることを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項４】
植物原料に根菜、果実類などを用いて植物組織から有効成分を抽出する物組織の有効成分抽出方法であって、
成分抽出処理は、根菜類、果実類の皮を剥いて表皮組織部分のみから有効成分を抽出することを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項５】
成分抽出処理に先立ち、飽和水蒸気圧曲線上の温度、圧力のもとで、細胞内酵素の活性化が可能な５０℃〜６０℃の温度で一定時間保持し、その後成分抽出処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項６】
被処理物の外部に搾り出された植物組織の抽出液を密閉空間から取り出して蒸留し、さらにこれを水と一緒に凍結して凍結乾燥することを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【請求項７】
前記成分抽出処理は、植物組織に含まれるヘミセルロースを分解して水に溶かし、セルロースとリグニンも部分的に分解して水に溶かし、成分として有用視されている何種類かのポリフェノールを成分エキスとして細胞壁から搾り出させる処理を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の植物組織の有効成分抽出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１９７１３（Ｐ２０１２−１９７１３Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５８６６９（Ｐ２０１０−１５８６６９）
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（５９２０６８５１０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（５９２０６８５１０）
【Ｆターム（参考）】
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