食物繊維および食物繊維の調製方法
本発明はパイナップルから得られた可溶性抗酸化食物繊維および可溶性抗酸化繊維を提供するためのパイナップルパルプの処理方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は食物繊維および食物繊維の調製方法に関する。より特定的には、本発明は高い抗酸化活性を有する可溶性食物繊維の調製に関する。
【背景技術】
【０００２】
医学会において、果物、野菜および全粒シリアルは、比較的大きく関連する食物繊維の摂取のために、健康的な食生活に重要であるとして広く受け入れられている。食物繊維のコレステロールの減少、心疾患、脳卒中、２型糖尿病および多くの他の慢性疾患のリスクの低減に対する効果は確立している。果物、野菜および全粒粉の豊富な食生活の効果の一つは、特にヒドロキシケイ皮酸およびフラボノイドのような食物ポリフェノールの比較的大きく関連する摂取にも、部分的に起因している。ポリフェノールの摂取は、心疾患、脳血管疾患、２型糖尿病、肺および前立腺がん、および他の慢性疾患のリスク減少に有益である。食物ポリフェノールの抗酸化および抗炎症性の特性は、酸化的ストレスまたは炎症を含む他の慢性疾患に対しても有益であるとも考えられている。
【０００３】
精製フィトケミカルを含む補助食品を用いて、野菜、全粒穀物および果物の健康および食事療法の効果を再現する試みが行われている。一方、近年、Liu（J. Nutr. 134 (2004) 3479S-3485S）を含めた多くの著者が、相互作用を完全に再現できないことを明らかにしている。完全に分かっていないものの、食物繊維と疾患の予防との間の関係は、食物繊維抗酸化物質と他の生物学的活性成分との間の相互作用によるものと考えられている。
【０００４】
米国心臓協会は、補助食品ではなく食物からの１日当たり２５−３０グラムの総食物繊維の摂取を推奨している。近年の米国での成人の食物繊維摂取は、前記推奨量の約半分である。この、一般的に“ファイバーギャップ”と呼ばれている相違は、公衆衛生にとって深刻な問題である。
【０００５】
消費者は１日の消費量の重要な構成要素として、果物および野菜ジュースに頼り勝ちである。これらの製品は健康的で、丸ごとの果物や野菜に比べてより簡便であるように思われるが、米国心臓協会は搾汁工程の間に果物および野菜の栄養価が失われると警告し、医療関係者がジュースの消費を強調すべきではないと勧告している。たとえば、リンゴジュースの準備中に、ほとんどの食物繊維およびポリフェノールはジュースに移行するより、むしろ絞りかすに維持される。丸１個のリンゴに関係する食物繊維およびポリフェノールを消費するためには、したがって３本の２５０ｍｌ入りアップルジュースを飲む必要がある。
【０００６】
食物繊維の損失の補助として、果物飲料に食物繊維を添加することが提案されている。イヌリンなどの一般的な食物繊維のいくつかは、低いｐＨおよび高温の条件下で不安定であるという不利な点がある。したがって、これらは低温殺菌の間に加水分解される。KlewickiはFood Science Technology 40 (2007) 1259-1265の中で、果物および野菜飲料の準備におけるイヌリンの使用は、予想よりも低い繊維レベルと予想よりも高い糖類レベルをもたらすと報告している。
【０００７】
試みは、補助食物ポリフェノールにも行われている。しかしながら、植物系フェノール、フラボノイド、イソフラボノイド、テルペン（turpenes）およびグルコースイノレート（glucose inolates）はほとんど常に苦み、刺激臭または渋みがある。したがって加工添加物は消費者にとって魅力的でなく、食品産業にとってジレンマとなっている。
【０００８】
果物や野菜から抗酸化食物繊維を分離する試みもなされている。しかしながら、近年入手可能な加工果物繊維製品は、本当の意味で可溶性ではないという問題に直面している。全ての現行製品は、目下、３０％から５０％の不溶性繊維を含む“果物粉末”の形態である。これはどろどろ、ざらざらした粗い飲料となる傾向にあり、消費者にとって美味しさや受け入れ可能性が少ないものである。
【０００９】
本明細書中における、文献、行為、原料、装置、記事およびこのようなものに対する議論は、本発明の内容を提供する目的のみのために含まれる。本発明に関する分野の先行技術の部分を形成し、または一般常識であったこれらの事項のいずれかまたは全ては、本出願のそれぞれの請求項の優先日より前に存在していたことを意味し、または示すものではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
我々は、パイナップルパルプを、パルプを酸性ｐＨで加熱して抽出することで、フェノール性抗酸化物質を抽出できることを見出した。
【００１１】
したがって、我々はパイナップルを準備してパルプを１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃、もっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の範囲内の温度に加熱する工程と、可溶性繊維成分を除去する工程とを含む、水溶性抗酸化食物繊維を準備する方法を提供する。
【００１２】
好ましくは前記パルプは少なくとも３０秒間、好ましくは３分間から５時間、より好ましくは５分間から２時間加熱され得る。好ましい実施の形態において、パルプは加熱工程後に、固形物から可溶性繊維を分離するために、機械的または超音波処理される。
【００１３】
一実施の形態において、加熱工程は、温度を少なくとも１０分間、好ましくは１０分間から５時間の間、９０℃から１５０℃の範囲内の温度に維持する工程を含み、これは前記温度を１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃、およびもっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の範囲内で、少なくとも３０秒間、好ましくは３分間から５時間、より好ましくは５分間から２時間維持する工程を含む。
【００１４】
前記工程は、遊離糖類を除去する工程と、抗酸化繊維を濃縮する工程とをさらに含むことができる。
【００１５】
特に好ましい実施の形態において、本発明は抗酸化食物繊維を準備する方法を提供し、該方法は、
パイナップルパルプを１０５℃から１５０℃、好ましくは１１０℃から１４５℃、もっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の範囲内の温度で、少なくとも３０秒間、好ましくは３分間から５時間、もっとも好ましくは５分間から２時間加熱する工程と、
オートクレーブ処理されたパイナップルパルプのｐＨを３．２から６．５、より好ましくはｐＨを３．５から４．５の範囲内にする工程と、
加熱された原料を、固形原料からの可溶性原料の除去を促進するために、機械的または超音波処理する工程と、
可溶化繊維を不溶性原料から分離する工程と、
遊離糖類を少なくとも部分的に除去する工程と、
可溶性抗酸化繊維を濃縮する工程とを含む。
【００１６】
さらなる一観点において、本発明はパイナップルから得られた可溶性抗酸化繊維を提供する。前記可溶性抗酸化食物繊維は、パイナップルパルプを、１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃の範囲内の温度で、ｐＨ３．２から６．５、好ましくはｐＨ３．５から５．６、もっとも好ましくはｐＨ３．５から４．５の範囲内のｐＨとなるようにオートクレーブすることにより得ることを特徴とすることが好ましい。原料は抗酸化食物繊維の少なくとも一部を可溶化するのに十分な時間オートクレーブすることができ、好ましくは少なくとも３０秒間、より好ましくは３分間から５時間である。
【００１７】
一実施の形態において、加熱工程は９０℃から１５０℃の範囲内の温度を少なくとも１０分間、好ましくは１０分間から５時間維持する工程を含むことができ、１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃、もっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の範囲内の温度を、少なくとも３０秒間、好ましくは３分間から５時間、より好ましくは５分間から２時間維持する工程を含む。少なくとも１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃、もっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の温度で少なくとも３０秒間（好ましくは少なくとも３分間、より好ましくは少なくとも５分間）がパルプからの抗酸化食物繊の除去の促進にとって重要である一方、９０℃から１５０℃の範囲内の温度で追加の期間維持することは、分離の最適化および／または可溶化原料を不溶性原料から分散させることができるために有用である。
【００１８】
本明細書の記述および特許請求の範囲を通じて、“含む(comprise)”ならびに“含む(comprising)”および“含む(comprises)”などの派生語は、他の添加剤、成分、整数または工程を除外することを意図しない。
【００１９】
詳細な説明
本発明はパイナップルから得られる可溶性食物繊維およびパイナップルから可溶性食物繊維を得る方法に関する。我々は、パイナップルは果物および野菜の中で、可溶性食物繊維中に高レベルの抗酸化活性を得ることができるという点で比類のないものであることを見出した。
【００２０】
すでに、可溶性食物繊維および関連するフェノール化合物は、Hartleyによってさまざまな果物、野菜および穀物ふすまから抽出された［Am. J. Clin. Nutr. 31 (1978) S90-S93］。抽出は窒素下の１Ｎ 水酸化ナトリウム中において、２０℃で２０時間行われた。Hartleyは試験された全ての原料の中で、パイナップルの細胞壁が最も高レベルのフェノール化合物を含んでいたと報告している。パイナップルはヘミセルロースが非常に豊富であると報告されている［Vidal-Valverdeら、J. Food Sci. 47 (1982) 1840-1845］。パイナップルのヘミセルロースはエステル結合したフェルラ酸を含むことが知られているが［Smith and Harris、Plant Physiol. 107 (1995) 1399-1409］、パイナップルの抗酸化物質の含有量は、一般的に他の果物や野菜に比べて低く位置づけられている。たとえばSunら［J. Agric. Food Chem. 50 (2002) 7449-7454］、Guoら［Nutr. Res. 23 (2003) 1719-1726］、Wuら［J. Agric Food Chem. 52 (2004) 4046-4037］、およびgarcia-Alonsoら［Food. Chem. 84 (2004) 13-18］。
【００２１】
歴史的に、“ヘミセルロース”という用語はペクチン以外の非セルロース壁多糖類に適用されており、これは典型的には１−４Ｍのアルカリ性溶液中で抽出できる［Huismanら、Carbohydr. Polym. 42 (2000) 185-191］。ヘミセルロースは、キシログルカン、グルコ−およびガラクトグルコマンナン、ガラクトマンナン、（１→３）−ベータ−グルカンおよびグルクロノアラビノキシランを含む様々な多糖類を含むことが知られている。
【００２２】
グルクロノアラビノキシラン（通常は略して“アラビノキシラン”と呼ばれる）は、しばしばフェルラ酸やｐ−クマル酸などのフェノール酸も含む。多糖類の主鎖に沿ってエステル結合からアラビノース側鎖に通じて共有結合が存在する［Saulnier & Thibault、J. Sci. Food Agric. 79 (1999) 396-402］。たとえば、小麦アラビノキシランはフェルラ酸が豊富で、オート麦およびトウモロコシアラビノキシランは十分な割合のフェルラ酸およびｐ−フェルラ酸の両方を含み、一方、オオバコアラビノキシランは検出可能なフェノール酸を含まない［Gioacchini et al、 J. Chromatogr. A 730 (1996) 31-37］。
【００２３】
細胞壁に存在するフェノール酸は、多糖類を、リグニン、蛋白質および他の多糖類を含む他の細胞壁成分と結合するのに重要な役割を果たすと考えられている。このような結合反応は、細胞壁結合ペルオキシダーゼがおそらく触媒作用を及ぼし、消化性が悪いであろう架橋マトリックス構造を形成する。穀物アラビノキシランに結合しているフェノール酸は、穀物ふすまに関連する抗酸化活性の少なくともいくつかの原因となっている［Liyana-PathiranaおよびShahidi、J Agric. Food Chem. 54 (2006) 1256-1264］。
【００２４】
抗酸化物質の豊富な可溶性食物繊維は、熱水抽出によって穀物ふすまから回収できるが、収率が非常に低い［Bunzelら、J. Sci. Food Agric. 81 (2001) 653-660］。ヘミセルロース酵素での処理はフェルロイル化オリゴ糖を産生するが、高分子量の食物繊維ではない（Yuanら、Food Chem. 90 (2005) 759-764）。穏やかなアルカリ条件下での抽出によってフェルロイル化アラビノキシランを放出できるが、収率が低い。アルカリ条件下では、ヘミセルロースが抽出されるよりも速い速度で、フェルラ酸がヘミセルロース骨格から取り除かれることが一般的に知られている［Mandalariら、J. Cereal Sci. 42 (2005) 205-212］。穏やかな酸性条件下でのヘミセルロースの抽出は、ヘミセルロース骨格からフェルロイル化アラビノース側鎖の開裂をもたらすことが知られ、これは抗酸化活性の損失の原因となる。抗酸化物質が豊富な側鎖は、天然酸性ヘミセルロースを煮ることを通じて［Whistler & Corbett、J. Am. Chem. Soc. 77 (1995) 6328-6330］、またはｐＨ２で煮ることを通じて［Wallaceら、Carbohydr. Res. 272 (1995) 41-53］自己消化させて遊離することができる。
【００２５】
我々はパイナップルパルプから可溶性食物繊維であって、共有結合性のフェルラ酸およびｐ−クマル酸の存在に由来する、１グラム当たり１５０−６５０ｍｇのビタミンＥに相当する抗酸化活性を有するような繊維を抽出できることを見出した。驚くべきことに、フェルラ酸基の大きな含有量は、穀物ふすまの強固に接合した、密度の高い構造に関与すると考えられることを考慮すると、対照的に、パイナップルパルプは、柔らかく、開放的な構造を有し、抗酸化物質の含有量が低いと報告されている。
【００２６】
我々はパイナップル食物繊維の製造は、高温の穏やかな酸性条件下で行うことができることも見出した。これも驚くべきことで、なぜなら先行技術にはフェルロイル化アラビノース側鎖は、このような条件下でヘミセルロース骨格から取り除かれうると示唆されているからである。
【００２７】
本発明はパイナップルパルプを１０５℃から１５０℃の範囲内の温度に加熱して、加熱済みパルプがｐＨ３．２から６．５の範囲内のｐＨを有する、可溶性抗酸化食物繊維の準備に関する。
【００２８】
本発明の目的に使用されるパイナップルパルプは、果物、茎、葉および根を含むパイナップル植物のいずれの部分からも得ることができる。もっとも好ましくは、パルプは廃棄された皮または遠心清澄スラッジなどの、商業用搾汁操作の食品等級副産物である。
【００２９】
本発明の目的のために用いられるパイナップルパルプは、そのままの残余ジュースを含むものを用いることができ、また抽出前にジュースを回収するために洗浄することができる。パルプを洗浄するか否かは、抽出工程の効果に無関係である。しかしながら、商業的価値または残余パルプジュースの廃棄の容易さには密接な関係があるだろう。
【００３０】
我々の経験では、抽出前に全ての可溶性糖類などを完全に洗浄することは実用的ではない。なぜならパイナップルパルプ組織はかなりの拡散障壁を示すからである。非常に大量の洗浄量および長時間の接触時間を用いることによってのみ、糖類などを完全に抽出することが実現可能であるが、これは商業的には現実的ではない。したがって、未洗浄パイナップルパルプを抽出し、後続の工程で遊離糖類などを可溶性繊維から分離することが好ましい。
【００３１】
一方、皮の絞り汁中の高比率の糖およびフェノール化合物が、抽出および後続の工程の間に浅黒い化合物の形成をもたらす。色形成の程度は、抽出前にパルプを洗浄することにより低減することができる。この場合、抽出糖類などは別の流れとして収集することができ、任意で洗浄済みパルプ流れに添加できる。
【００３２】
原料源にもよるが、パイナップルパルプはスラリーとして大量に投入できるように、サイズを小さくする処理が必要だろう。これは製粉、スライスまたは破砕のようないずれの簡便な方法によって達成できる。一般的に、抽出工程は粒子サイズが小さいほど、拡散限界が減少するためより効率的となる。しかしながら、パルプを超微粒子とすることは、不溶性残留物から可溶化繊維を分離するのがより困難となるために好ましくない。パイナップルパルプの粒子サイズは０．５ｍｍから５０ｍｍの範囲とすることができ、最良の結果は２ｍｍから２０ｍｍの時であり、より好ましくは５ｍｍから１０ｍｍである。
【００３３】
パイナップルパルプを大量投入可能なスラリー状にするための適切な量の水と混合する。許容可能な水のパルプに対する比率は、０：１から１００：１であるが、経済的および実用的理由から、０．５：１から５：１の範囲が好ましく、１：１から２：１の範囲が最も好ましい。
【００３４】
我々は、パイナップルパルプまたは代替的に水とパルプのスラリーに添加する前に、水にアルカリを添加することによって、抽出効率を向上できることを見出した。これはいずれの適切なアルカリを用いて行うことができ、限定されるものではないが水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アンモニア溶液または重炭酸ナトリウムを含む。食品等級の繊維製品には、食品許可を受けたアルカリを使用する。
【００３５】
天然パイナップルパルプのｐＨは約３．７であり、主にパイナップル中のクエン酸およびリンゴ酸、主要な有機酸に由来する。クエン酸は３つのカルボン酸基を有し、一方マレイン酸は２つ有し、したがってパイナップルパルプ中の酸の混合物は、水酸化ナトリウムのような強アルカリの存在中で非常に複雑な解離行動を有する。我々は、相当量の水酸化ナトリウムを添加した後であっても、パイナップルパルプのｐＨが酸性領域に維持されていることを見出した。たとえば、等量のパイナップルパルプおよびｐＨ１０のＮａＯＨ溶液の混合物は、ｐＨ５．９の平衡に達する。
【００３６】
我々は、初期ｐＨが３から約１２に調節された水を用いることによる、繊維抽出効率への大きな影響がないことを見出した。これは平衡ｐＨ値を約３．４から約６．５の範囲に下げる天然酸の解離特性に由来するものと考えられる。
【００３７】
可溶性抗酸化繊維の抽出における最も良い結果は、ｐＨが３．２から６．５、好ましくは３．５から５．６の範囲内という結果となった。好ましいｐＨの範囲は３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５および５．６を含む。
【００３８】
しかしながら、我々はアルカリを抽出スラリーに添加することに不都合な点があることを見出した。不都合な点の一つは、抽出繊維の色が添加アルカリの量の増加にしたがって次第にに濃くなることである。また、添加アルカリは繊維抽出物中に塩の形態で残り、続いて取り除かなければならず、潜在的な廃棄物処理問題を生じる。
【００３９】
したがって、我々はアルカリの使用を完全に避け、パイナップルパルプを天然ｐＨの３．７当たりで抽出することが好都合であることを見出した。しかしながら、天然ｐＨでの抽出の簡便さに関わらず、アルカリを添加し高いｐＨで抽出することには、追加のコストが含まれるにもかかわらず有利な点が存在し得ることを見出した。たとえば、抽出ｐＨは製品中の測定可能な食物繊維の分子量および粘度および割合を調節するのに使用できる。抽出ｐＨは繊維中の抗酸化物質含有量の最適化にも用いることができ、果物の品質の季節の変化に応じることもできる。
【００４０】
抽出方法はパイナップルパルプを１０５℃から１５０℃の範囲内の温度に加熱する工程を含む。パイナップルパルプを圧力下で１１０℃から１４５℃の範囲内の温度に加熱するのが特に好ましく、１２０℃から１４０℃の範囲内がもっとも好ましい。好ましい温度範囲は、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃および１４５℃を含む。パイナップルパルプは圧力下で加熱されるのが好ましく、たとえば密閉容器中で、温度は１２０℃から１４０℃の範囲内である。
【００４１】
パイナップルパルプを加熱する期間は、一般的には少なくとも３０秒であるが、実用的な目的から該期間は少なくとも３分および５時間未満が好ましい。最適な加熱期間は選択された加熱温度に依り、より高温では短い時間が必要である。１４５℃では３分間から１０分間の加熱時間で十分であり、１２０℃では１時間から２時間が好ましく、一方１０５℃では５時間という長時間が好ましいだろう。
【００４２】
抽出はバッチ処理または連続処理のいずれでも可能であり、直接水蒸気圧入法、間接蒸気加熱またはマイクロ波照射によってもたらすことができる。
【００４３】
我々は選択されたｐＨでパイナップルパルプを加熱することで水溶性抗酸化繊維の準備が可能になることを見出したが、一方水溶性繊維の収率は、固体からの可溶性原料の除去促進のために、その後パルプに、超音波または機械的処理する工程を行うことで、非常に増加する。超音波処理は、加熱処理工程中または加熱処理工程後に行うことができるが、加熱済みパルプスラリーを、流水式超音波チャンバ内で連続的に処理することにより行うことがもっとも有利である。このようなチャンバを１回以上通過することが、所望の繊維の可溶化の程度を達成するために必要だろう。軟化実質組織は、ディスクミル、プレート精製機、ハンマーミルまたはスライサーのような機械的方法を用いて、油溶性繊維残余物から分離することもできる。しかしながら、このような方法は不溶性繊維の粒子サイズの減少に不都合な点を有し、後に除去しなければならない不溶性微粒子を作り出す。超音波処理は、可溶性繊維を不溶性残余物を大きく変化させることなく分離するため、特に有利である。
【００４４】
本発明の工程は、不溶性原料からの可溶化繊維の分離を含む。当該分野で公知の様々な分離技術を、可溶性および不溶性原料の分離を達成するために用いることができる。適切な方法の例は、加圧（たとえばねじプレス、水圧プレス）、ろ過（たとえばドラムフィルター、ディスクフィルター、バスケット遠心分離機、ベルトフィルター）、および重力沈降（たとえばハイドロサイクロン、デカンター遠心分離機、清澄遠心分離機）を含む。適切な方法の選択は、スラリーの粒子サイズおよび不溶性微粒子の充填量に依存する。資本コストおよび廃棄物処理限界も、考慮すべき重要な問題である。たとえば、可溶化繊維の澄明な溶液は加熱済みスラリーを珪藻土をろ過助剤として用いてろ過することによって生産されるが、該ろ過助剤の廃棄は問題となるであろう。可溶化繊維の清澄な溶液はデカンター遠心分離機および清澄遠心分離機の組合せを用いて生産できるが、含まれる資本コストは比較的高い。我々の好ましい選択は、パルプからの繊維溶液の分離を、ねじプレスで行い、微粒子の除去を清澄遠心分離機で行うことである。
【００４５】
我々は不溶性繊維成分が、抗酸化物質が豊富なリグニンを含むことを見出した。したがって、本工程から得られる不溶性繊維成分は、可溶性が必ずしも必要でない場合に、抗酸化物質として有用である。
【００４６】
本発明の方法は水溶性繊維成分の濃縮を含む。これは、エバポレーションまたは精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過および逆浸透などの膜処理を用いて行うことができる。精密ろ過または限外ろ過を用いることの利点は、このような方法は繊維の濃縮を、糖類、酸および灰分成分の除去と同時にでき、このため乾燥がより容易な、より純粋な繊維製品を生産できることである。適切な精密ろ過膜は、０．１ミクロンから１ミクロン、好ましくは０．２ミクロンから０．４５ミクロンの間の孔サイズを有する。我々の経験では、精密ろ過での成功は非常に厳密な膜厚の管理に依存し、その場合でも、最大分子量の繊維のみが保持される。繊維製品のより大きな収率は、１，０００から１００，０００の範囲内、好ましくは１０，０００から２０，０００の範囲内の分画分子量を有する精密ろ過膜を用いて達成できる。
【００４７】
本発明の方法は、好ましくは、たとえばダイアフィルトレーションによって可溶性繊維組成物から遊離糖類を少なくとも部分的に除去する工程を含む。これはパイナップル繊維を無含水粉末まで乾燥させることのできる、糖類濃度の減少という利点を有する。ダイアフィルトレーションは、濃縮工程で使用されたのと同種類の膜を用いてもっとも有利に行うことができる。ダイアフィルトレーションは、好ましくは、パイナップル繊維製品の灰分レベルが乾燥物質基準で１％から５％の間の程度となるまで行われるべきである。これはパルプが加熱前に洗浄されているかどうかに応じて、バッチ式ダイアフィルトレーションの間に３から５の体積変化率に相当する水を用いて達成することができる。
【００４８】
この方法で、水溶性抗酸化繊維は、溶液の粘度に応じて、２０％から４０％ｗ／ｗの間に濃縮することができる。濃縮溶液は、必要であればさらに殺菌され、食品成分の形態で使用できる。
【００４９】
濃縮可溶性抗酸化繊維は、好ましくは微粒子状固体を形成するように乾燥される。適切な乾燥方法は、噴霧乾燥、凍結乾燥およびドラム乾燥などを含む。さらなる一実施の形態において、本発明は抗酸化物質を含み、パイナップルパルプから得られた微粒子状固体水溶性繊維を提供する。
【００５０】
本発明の方法は、処理中の繊維の褐色化を防ぐための添加剤および安定剤の添加を含むことができる。ＨＳＯ3-、ＳＯ32-のような硫黄（iv）オキシアニオン形態の二酸化硫黄を添加することが特に好ましい。驚くべきことに、我々はオートクレーブ工程の前にパイナップルパルプにメタ重亜硫酸ナトリウムを添加することが、褐色化形成の防止または実質的減少に十分であることを見出した。メタ重亜硫酸ナトリウムの添加量は、好ましくは１０から１，０００ｐｐｍの範囲内であり、もっとも好ましくは１００から３００ｐｐｍの範囲内である。我々は清澄な繊維溶液にアスコルビン酸を添加することで、濃縮、ダイアフィルトレーションおよび乾燥中の酸化的褐色化をさらに防止できることも見出した。アスコルビン酸の添加量は１０から２，００ｐｐｍの範囲内が好ましいだろう。我々は５００から１，０００ｐｐｍを繊維溶液に添加することが好ましく、一方１０から５０ｐｐｍをさらにダイアフィルトレーション水にさらに添加することも有利であることを見出した。アスコルビン酸を工程中に用いた場合、ｐＨを適切なアルカリ剤、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アンモニア溶液または重炭酸ナトリウムなど、を用いて適宜調節する必要があるだろう。
【００５１】
本発明の方法は前記の添加剤または安定剤の使用の代替として、またはこのような使用に追加して、褐色化を防止する追加の手段を含むことができる。このような追加の手段は酸化を防止するために窒素のような不活性雰囲気下での処理、または繊維溶液から遊離フェノール化合物を除去するために活性炭を使用することを含む。我々は、フェノール成分の吸着を最大にし、繊維の吸着を最小にする炭素グレードを選択することに注意を払わなければならないものの、活性炭を可溶性繊維溶液から遊離可溶性フェノール成分の除去のために、うまく用いることができることを見出した。
【００５２】
本発明のさらなる一観点は、本発明の方法にしたがって準備された微粒子状可溶性繊維を提供する。本発明の可溶性繊維製品は、乾燥重量を基準として、７５％から９９％の炭水化物と、０．５％から５％のリグニンと、０．５％から５％の脂質と、１％から１０％の蛋白質と、１％から５％の灰分とからなり、もっとも好ましくは８０％から９５％の炭水化物と、１．５％から３．５％のリグニンと、１％から４％の脂質と、２％から７％の蛋白質と、１．５％から３％の灰分とからなる。前記炭水化物成分は、（ＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３で測定された）６０％から９０％の総食物繊維および１０％から４０％の糖類およびオリゴ糖を含み、好ましくは７０％から９０％の総食物繊維、もっとも好ましくは８０％の総食物繊維を含む。総食物繊維は、（ＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３で測定された）９０％から１００％の可溶性食物繊維および０％から１０％の不溶性食物繊維、好ましくは９５％から１００％の可溶性繊維および０％から５％の不溶性繊維を含む。
【００５３】
本発明のパイナップル繊維製品の炭水化物成分は、好ましい一実施の形態において、モルパーセントを基準として、４０−８０％のキシロースと、５−２５％のアラビノースと、２−１５％のガラクトースと、０．１−１５％のグルコースと、０．１−１０％のマンノースと、０−２％のラムノース／フコースと、５−２５％のウロン酸とを含む。
【００５４】
本発明に係るパイナップル繊維製品の炭水化物成分は、フェノール酸、フェルラ酸およびｐ−クマル酸も含み、割合および総量は原料および抽出方法によって決まる。典型的には、可溶性食物繊維は０．５％から１％（ｗ／ｗ）の総フェノール酸を含み、該フェノール酸は０．００５％から０．０２％の遊離酸形態と、炭水化物成分のヘミセルロース側鎖に共有結合している残りとを含む。総フェノール酸含有量は、Ouら（J. Agric. Food Chem. 49 (2001) 4619-4626）によるＯＲＡＣ法で測定された、繊維１グラム当たり、５０マイクロモルより大きいトロロックス当量、好ましくは、繊維１グラム当たり、２００−８００マイクロモルのトロロックス当量の抗酸化活性との関係を有する。この抗酸化活性は、繊維１グラム当たり、１５０−６５０ｍｇのビタミンＥと同等である。
【００５５】
本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、様々な食物源の繊維の抗酸化物質（ＡＯＸ）含有量と可溶性とを比較した概略表である。
【図２】図２は、実施例７で報告された異なるせん断率における、実施例６の組成物Ｃの粘度応答を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例７に記載された２５℃における、実施例６の異なる濃度の組成物Ｃの、１５sec-1のせん断率での様々な粘度を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例１０に記載されたリンゴジュース中の１２ｇ／Ｌ濃度の商業的入手可能な食物繊維を含む組成物Ｃの粘度の変化とせん断を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明に係る可溶性食物繊維製品は、抗酸化物質および可溶性繊維の両方が豊富である、入手可能な唯一の食物繊維製品であるという点で特徴的である。これは、本発明に係る製品と、他の商業的入手可能な製品とを比較した図１において強調されている。この比較は、各製品が抗酸化物質含有量と溶液中での可溶性の両者の観点から、どのような位置づけとされるか示して作製され、４つの別個の象限を形成している。
【００５８】
抗酸化物質が豊富だが、可溶性の低い商品の例として、穀物ふすま、および洗浄済みまたは未洗浄の果物および野菜粉末がある。可溶性が高いが、抗酸化活性が欠如している商品の例として、ペクチン、ベータグルカン、イヌリン、グアー、メチルセルロースおよび難消化性デンプンなどの植物ガムがある。不溶性で抗酸化活性が欠如している商品の例として、セルロースがある。
【００５９】
本発明に係る可溶性食物繊維製品は、水中で、小さなせん断速度時はシヤスィニングであり、約１０sec-1のせん断速度時はニュートン流体である低粘度溶液を形成する。２５℃において、粘度は、１．２％ｗ／ｖでは０．５−１ｍＰａ．ｓ、２．４％ｗ／ｖでは３ｍＰａ．ｓ、４．８％ｗ／ｖでは２０ｍＰａ．ｓ、１０％ｗ／ｖでは４０−５０ｍＰａ．ｓである。溶液は４０％ｗ／ｖの高濃度において、注ぐのが可能な液体状態を維持している。
【００６０】
他の観点において、本発明は、本明細書中に記載される可溶性食物繊維を含む食品成分を提供する。このような食品は、飲料、乳製品、豆乳および穀物ミルク、スープ、焼いた食品およびスナックバー、肉製品、乳化食用油、カプセル化食用油、インスタント飲料、インスタントデザートおよびスープミックスを含むことができる。
【００６１】
本発明に係る可溶性食物繊維を含む飲料組成物は、果物および野菜ジュース、乳飲料、豆乳、ライスミルク、ドリンクヨーグルトおよび他の酸性乳飲料のような、任意の適切な飲料であり得る。
【００６２】
好ましい一実施の形態は、果物または野菜ジュースである。消費者が微粒子状繊維原料を飲料に加えることができ、または代替的に、本発明の特定の組成物を、果物および野菜ジュースなどの保存に安定した飲料を作製するために用いることができる。可溶性繊維製品は、果物および野菜ジュースの食物繊維含有量を、生理学的に有益なレベルまで強化するのに用いることができ、これは食物製造者が、飲料に栄養機能表示を付することを可能とする。たとえば、一食当たり１．５ｇの濃度で可溶性繊維製品を添加すると“繊維源”となり、一食当たり３ｇで“良好な繊維源”となり、一食当たり６グラムで“優れた繊維源”となる。
【００６３】
本発明に係る可溶性食物繊維の重要な利点の一つは、当該製品を生理的に有益な濃度で添加することが、天然の野菜または果物ジュースの外観および味を損なわないことである。これは一般的に、飲料の粘度に過度に影響を与えず、またはペクチンまたはベータグルカンに関連する魅力的でない食感、または紅茶またはアップルポリフェノールに関連する刺激性のある味を与えない。これは一般的に飲料の色に過度に影響を与えず、中間色の雲効果を与える。
【００６４】
本発明に係る可溶性繊維の他の重要な利点は、保存安定性を有する果物および野菜ジュースの製造および保存に関連するｐＨおよび温度条件下において、安定であることである。これは安定な繊維処方をもたらし、このような条件下で迅速に分解するイヌリンとは異なっている。
【００６５】
さらに本発明に係る可溶性繊維の他の重要な利点は、果物および野菜飲料に顕著な追加の抗酸化能を補うことである。これはいくつかの方法において有用と思われる。たとえば、果物および野菜飲料中に存在する天然の抗酸化物質の安定性を維持するのを補助すること、消化工程において、ビタミンＣやＥなどの天然抗酸化物質を保護すること、および進行性の酵素的加水分解を通じた大腸における持続的な抗酸化物質の放出を提供することである。
【００６６】
本発明に係る可溶性食物繊維は、乳化食用油の形態で果物および野菜ジュースに採用することもでき、これは飲料をオメガ３脂肪酸のような有益な含有物で強化することを可能にする。
【００６７】
本発明に係る可溶性食物繊維の特徴的な利点は、乳化剤および天然抗酸化物質の両方として機能することであり、その結果、食品用途において繊細な食用油の形成および安定性を補助する。
【００６８】
一般的に、本発明に係る微粒子状可溶性食物繊維は、飲料に１リットル当たり少なくとも０．１グラム、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下が添加されるだろう。
【００６９】
好ましい一実施の形態は、乳飲料である。本発明に係る可溶性食物繊維はミルクと相溶性があり、層分離や凝乳を引き起こさない。可溶性食物繊維は、乳製品の食物繊維含有量を強化するために、安定剤として用いることができ、または乳化食用油のキャリアおよび安定剤として用いることができる。
【００７０】
一般的に、本発明に係る微粒子状可溶性食物繊維は、乳飲料に１リットル当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下が添加されるだろう。粉末状繊維製品は、典型的には均質化および低温殺菌の前にミルクに混合され得る。
【００７１】
好ましい一実施の形態は大豆または穀物飲料（たとえば、ライスミルク）である。本発明に係る可溶性食物繊維のこのような適用は、乳飲料での使用と同様の方法および濃度となり得る。
【００７２】
好ましい一実施の形態は発酵した乳製品および大豆製品においてである。本発明に係る微粒子状組成物は、乳および大豆ヨーグルト、ドリンクヨーグルト、酸性乳飲料およびチーズなどの製品を作製するのに用いることができる。このような適用において、本発明に係る可溶性食物繊維は、食物繊維源として、安定剤として、脂肪代替品として、またはプレバイオティクス原料として機能することができる。このような適用における本発明に係る食物繊維の重要な利点は、質感や色に悪影響をあたえず、一方でこのような発酵製品中の乳酸に関連する風味プロファイルを平滑化することである。
【００７３】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１リットル当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００７４】
いくつかの実施の形態において、食物繊維はスープ製品に用いられる。このような適用において、本発明に係る可溶性食物繊維は、ほとんどの野菜スープと関係する低食物繊維含有量を補う食物繊維源として機能することができる。このような適用における本発明に係る食物繊維の重要な利点は、質感や色に悪影響を与えないことである。
【００７５】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１リットル当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００７６】
いくつかの実施の形態において、食物繊維は焼いた食品に用いられる。本発明に係る微粒子状組成物は、パン、朝食シリアル、クッキー、マフィンなどの製品を作製するために用いることができる。このような適用における本発明に係る食物繊維の重要な利点は、焼付け温度を切り抜ける、高い抗酸化能を提供することである。このような適用において、本発明に係る可溶性食物繊維は、果物に関連するいくつかの栄養的利点を、焼いた食品の色、香りおよび質感に大きな影響を与えることなく提供できる。本発明に係る可溶性食物繊維は、焼いた食品中の繊細な食用油の形成および安定性を促進するために、乳化剤またはカプセル剤の形態でも用いることができる。
【００７７】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１キログラム当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００７８】
いくつかの実施の形態において、食物繊維は一つ以上のシリアル製品、種および果物を含むようなスナックバーに用いられる。このような適用において、本発明に係る可溶性食物繊維は、果物に関連するいくつかの栄養的利点を、製品の色、香りおよび質感に大きな影響を与えることなく提供できる。
【００７９】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１キログラム当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００８０】
他の好ましい実施の形態は、食物繊維の、生の魚肉および鶏肉ならびに加工肉のような肉製品における使用を含む。このような食品において、本発明に係る可溶性食物繊維は、酸敗臭の開始を防止するための天然抗酸化物質として作用することができる。
【００８１】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１キログラム当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００８２】
また、他の実施の形態は、食物繊維を乾燥プレミックス製品に用いることを含む。このような適用は、インスタント飲料、デザートミックスおよびスープミックスを含む。このような食品において、可溶性食物繊維は、食物繊維源、天然混濁化剤、カプセル化剤または酸敗臭の開始を防止するための天然抗酸化物質として作用することができる。
【００８３】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１キログラム当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００８４】
いくつかの実施の形態において、食物繊維は食用油の封入剤として用いられる。このような適用は、魚油、微細藻類油、単細胞オメガ３脂肪酸、香味料および芳香料などの油を含むことができる。このような食品において、本発明の可溶性食物繊維は、乳化剤、封入剤および酸敗臭の開始を防止するための天然抗酸化物質として作用することができる。
【００８５】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも１００グラム以上、および典型的には１キログラム当たり９５０グラム以下の量が用いられるだろう。
【００８６】
また、本発明の他の一観点は、本明細書中に記載されるように、可溶性食物繊維を含む補助食品を提供する。
【００８７】
また、本発明の他の一観点は、本明細書中に記載されるように、可溶性食物繊維を含む化粧品組成物を提供する。
【００８８】
また、本発明の他の一観点は、本明細書中に記載されるように、可溶性食物繊維を含む医薬品組成物を提供する。
【００８９】
本発明を下記の実施例を参照して記載する。該実施例は本発明を説明するために提供されるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００９０】
比較例１
パイナップルの芯は増量剤の原料として用いられており、小麦粉、脂肪および／または糖類のような高カロリー原料の一部を置き換えるのに有用である［Altomareら、米国特許第４４３１５７７、１９８４年２月１４日］。該プロセスは刻んだパイナップルの芯を、水、その後アルコールで洗浄するステップと、続いて乾燥および挽くステップとを含んでいた。製品は３０−４０％のセルロース、２５−３５％のヘミセルロース、３−１０％のペクチン、１５−２５％のリグニン、２−８％の蛋白質、および１−５％の灰分を含むと報告された。得られた繊維製品は、本質的には不溶性で、水中で混濁液を形成し、静置すると沈降する［Prakongpanら、J. Food Sci. 67(2002) 1308-1313］。
【００９１】
同様に、我々はパイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて２質量同等量の５０℃の水で３回洗浄した後、凍結乾燥した。乾燥パルプはクロスビーターミルを用いて微粒子粉末にされ、６５−２００メッシュの篩サイズの篩にかけた。
【００９２】
この粉末を市販のアップルジュースに１２ｇ／Ｌ濃度で添加した。アップルジュースを初めにマイクロウエーブで６０℃まで加熱し、続いて粉末をキッチンブレンダーを用いてジュース内に分散させた。ジュース混合物を冷蔵して１週間保存した。その後、パイナップル粉末は容器の底に濃縮スラッジとして完全に安定化した。
【００９３】
比較例２
Chan & Moy [J. Food Sci. 42(1977) 1451-1453]はパイナップルジュースの商業運転から採集した遠心分離スラッジからのヘミセルロース−Ｂの抽出を報告する。かれらの工程では、パルプをアセトン続いて沸騰水で洗浄し、その後４Ｎ水酸化ナトリウムを用いて、室温、窒素条件下で２４時間抽出した。Hartley 1978は、このタイプの条件下で関連するフェノールが除去されると報告している。
【００９４】
同様に、我々は漂白および洗浄されたパイナップルパルプを同様の条件下で抽出し、続いて混合物を硝酸でｐＨ８まで中和した。抽出された繊維をろ布を用いて不溶残渣から分離した。ろ液を１０ｋＤカットオフのアミコンポリスルフォン（Amicon polysulfone）限外ろ過膜で濃縮し、続いて残渣糖および塩を除去するために、５体積変化の水で回文式透析ろ過を行った。得られた洗浄後繊維溶液を凍結乾燥した。
【００９５】
乾燥パイナップル繊維を比較例１に記載の方法でアップルジュースに添加した。得られた混合物は不透明な灰−緑色であり、商業的に受け入れられないだろう。１週間の冷蔵保存後、濃い粘着性のない沈殿物が容器の底に形成されたが、ジュースのバルクは灰−緑色のままであった。
【００９６】
実施例１
パイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて５０℃の２倍質量の水で３回洗浄した。漂白され、洗浄されたパルプを２倍質量同等量の水に懸濁し、続いて１２０℃で１分間オートクレーブした。約５０℃まで冷却した後、キャラコ布を用いて手動でろ過および圧縮し、続いて微粒子を除去するために遠心分離した。ろ液のｐＨは３．７であった。精製ろ液を３ｋＤカットオフのアミコン酢酸セルロース限外ろ過膜で濃縮し、続いて残渣糖および塩を除去するために、５体積変化の水で回文式透析ろ過を行った。得られた洗浄後繊維溶液を凍結乾燥した。
【００９７】
乾燥パイナップル繊維を比較例１に記載の方法でアップルジュースに添加した。繊維はジュースを薄い金−茶色にし、若干もやがかかっていた。１週間の冷蔵保存後は、観察可能な沈殿物はなかった。
【００９８】
乾燥パイナップル繊維の食物繊維含有量をBR Research Pty Ltd (シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）でＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて分析した。総食物繊維含有量は６４．４％であり、２．１％の不溶性繊維と６２．３％の可溶性繊維を含んでいた。したがって、ｐＨ３．７でパイナップルから抽出された食物繊維は＞９５％可溶性繊維であった。
【００９９】
乾燥繊維の抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で、酸素ラジカル吸着能（ORAC: the Oxygen Radical Absorbance Capacity）アッセイ［Ouら、J. Agric. Food Chem. 49 (2001) 4619-4626］を用いて分析した。存在するフェノール成分をＨＰＬＣで検出し、フェルラ酸として数量化した。“遊離”フェノール成分をメタノール／アセトン／水（７：７：６ v/v/v）を用いて抽出した。繊維結合フェノール成分を含む“総”フェノール成分は、Abdel-Aalら［J. Agric. Food Chem. 49 (2001) 3559-3566］に記載されているように、窒素条件下の室温で２Ｎ水酸化ナトリウム内で消化し、続いてジメチルエーテル／酢酸エチル（１：１ v/v）で抽出して遊離した。
【０１００】
抽出されたパイナップル繊維の分析結果を、比較例１および比較例２で作製されたサンプルのデータとともに表１に示す。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
このデータは、比較例１の洗浄後パイナップルパルプにおいて、多数のフェノール成分は細胞壁多糖類に結合した固定された形態で存在することを示す。遊離フェノール成分の割合は低く、これは洗浄工程の効果のためであると思われる。比較例２のアルカリ抽出パイナップル繊維は検出可能なフェノール成分を含まず、本質的に抗酸化活性を有しなかった。対照的に、ｐＨ３．７でオートクレーブ抽出されて作製されたパイナップル繊維は、高レベルの繊維結合抗酸化活性を保持した。
【０１０３】
サンプルの抗酸化活性を１グラム当たりのマイクロモルトロロックス当量として表わす。ビタミンＥ（アルファ−トコフェロール）は半分のトロロックスＯＲＡＣ値を有し［Huangら、J. Agric. Food Chem. 50 (2002) 1815-1821］、分子量は４３０．７ｇ／モルである。したがって、実施例１の繊維の総抗酸化活性は１グラム当たり２５０ｍｇのビタミンＥと同等であると表現できるだろう。このような高い抗酸化値は、可溶性食物繊維ではこれまで先例がない。
【０１０４】
“遊離”および“総”分画の両方のフェノール成分および関連する抗酸化活性が報告されたのは、パイナップルでは初めてである。我々は、洗浄パイナップルパルプは、これまで適切に説明されてこなかった細胞壁結合抗酸化フェノール成分を、比較的高比率で含むことを見出した。これはパイナップルに由来する比較的低い抗酸化活性を説明するのに役立つ。なぜなら先行報告は容易に抽出可能な“遊離”フェノール成分にのみ基づいているからである。
【０１０５】
本研究はまたChan & Moy 1977によって抽出されたパイナップルヘミセルロースＢは、ごくわずかな抗酸化活性を有することを示す。したがって、最初に、ｐＨ３．７でオートクレーブ抽出を用いてパイナップルパルプから抗酸化力の豊富な可溶性食物繊維を作製できることを示す。これは驚くべきことであり、アラビノキシランヘミセルロースの弱酸性抽出は、フェルロイル化アラビノース側鎖を取り除き、結果として抗酸化活性がほとんどまたは全くない繊維となることを教示する先行技術から予期できないものである。
【０１０６】
実施例２：抽出ｐＨの影響
抽出条件の収率および抗酸化活性への影響を評価するために、一連の小規模抽出試験を行った。パイナップルパルプを、硝酸または水酸化ナトリウムでｐＨを２から１２に調節した２倍質量等量の水と混合した。続いてパルプスラリーを１２０℃で１時間オートクレーブし、その後５０℃に冷却してチーズクロスでろ過した。ろ液を４倍容量の冷却イソプロパノールで沈殿させ、一晩冷蔵した。続いて混合物を遠心分離し、上澄みを移し、ペレットを６０℃で一晩乾燥した。アルコール−不溶性固形物の収率を未洗浄パルプの初期生重量の百分率で示した。
【０１０７】
より大きなサンプルを、原料のより大きなバッチをオートクレーブし、実施例１に記載された方法で限外ろ過、ダイアフィルトレーションおよび凍結乾燥をして繊維製品を回収して準備した。繊維サンプルのフェノール成分含有量および抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で分析した。
【０１０８】
得られた結果を表２に示す。
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
オートクレーブされたスラリーの色はｐＨによって変化することがわかった。最終ｐＨ２の時、スラリーは強い赤錆色となり、フェノール成分の遊離および酸化を示した。色は、最終ｐＨ３の時に開始時の外観にもっとも近く、ｐＨが上昇するにしたがって徐々に茶色がかっていた。
【０１１１】
可溶性繊維の収率はｐＨ３以下の時にもっとも高いことがわかった。しかしながら、最終ｐＨがパイナップルの天然ｐＨである３．７未満の時、抗酸化フェノール成分の含有量は実質的に損失した。ｐＨ３のサンプルはｐＨ３．７よりも良好な色を有していたが、繊維の抗酸化活性は非常に低かった。
【０１１２】
パルプを天然ｐＨでオートクレーブした時、繊維の収率、抗酸化活性および粘度は最大であった。これはこれらの条件では繊維へのダメージが最小であることを示している。
【０１１３】
最終ｐＨ３．７での抽出は粘度の大きな減少を引き起こす。推定上、このような条件下での繊維の加水分解は分子量の減少をもたらし、アルコール沈殿による回収効率を減少させる結果となる。回収繊維の収率は最終ｐＨが６．９に達するまでは実質的に変化せず、この点において若干の減少が指摘された。しかしながら、繊維はｐＨが上昇した時、徐々に暗い茶色を呈した。これは最終ｐＨ４．１を超えた時の結合抗酸化物質含有量の減少に対応していた。推定上、遊離フェノール成分が酸化され茶色となり、疎水性相互作用を介して繊維に吸収された。
【０１１４】
抗酸化活性がｐＨ３．７のオートクレーブ抽出でもっとも高いことを見出したことは非常に驚きであった。一般的にはこのような“弱酸性”条件下での抽出はフェルロイル化アラビノース側鎖を開裂し、抗酸化活性の損失をもたらすと考えられている。代わりに、これらの結果は、１２０℃のパイナップルパルプで、側鎖の損失はｐＨ値が３．７未満で生じ、一方で分子量の損失を伴う主鎖の開裂はｐＨ値が４．０より大きい時に生じることを示している。
【０１１５】
得られた結果から、最適な抽出条件は、最終ｐＨが天然ｐＨまたは天然ｐＨより若干高い時であると思われる。この段階で、この証拠は最も高い抗酸化活性は最終ｐＨが３．７から約４．１の範囲にわたって得られることを示している。
【０１１６】
実施例３：抽出時間および温度の影響
パイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて５０℃の２倍質量の水で３回洗浄した。漂白され、洗浄されたパルプを２倍質量同等量の水に懸濁し、続いて異なる時間および温度の範囲を用いてオートクレーブした。約５０℃まで冷却した後、混合物をキャラコ布を用いて手動でろ過および圧縮し、続いて微粒子を除去するために遠心分離した。実施例１に記載された方法で限外ろ過、ダイアフィルトレーションおよび凍結乾燥をして繊維成分を回収した。繊維サンプルのフェノール成分含有量および抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で分析した。サンプルの総繊維含有量をBR Research Pty Ltd (シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）でＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて分析した。
【０１１７】
オートクレーブ時間および温度の繊維の抽出収率および抗酸化物質含有量への影響を表３に示す。
【０１１８】
【表３】
【０１１９】
これらの結果は可溶性繊維の収率および抗酸化物質含有量は、抽出時間および温度の両方の影響を受けることを示す。高い温度および長い時間は、総食物繊維含有量を減少させながら、繊維の抗酸化活性を上昇させる傾向がある。１４５℃で６０分間の抽出は、総食物繊維含有量および抗酸化活性の両方の減少を引き起こし、これは繊維がこれらの条件下で分解されることを示している。
【０１２０】
このデータはまた、抽出反応への拡散律速成分が存在することを示している。たとえば、１２０℃で６０分間または１３０℃で４０分間のいずれの抽出も、繊維の収率は同様の結果であった。しかしながら、より高い温度でより短い時間での抽出は収率および食物繊維含有量の両方の減少をもたらした。これは効率的な抽出は、組織構造を弱めるための十分な温度および可溶性繊維を組織マトリックス外へ拡散させるための十分な時間が必要であることを示している。
【０１２１】
この考えについて、皮を高い温度で短時間（１４５℃で５分間）の条件に置き、続いて低い温度で長時間（９５℃で６０分間）の条件に置いて試験を行った。そのままでは、高温処理は最大収率の約７０％のみしか遊離しないと予測され、一方９５℃での処理はいずれかの可溶性繊維を抽出するのにまったく不十分である。しかしながら、この組み合わせた処理は標準の抽出条件（１２０℃、６０分）と同様に効果的であることが分かった。
【０１２２】
実施例４：超音波処理の予備評価
パイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて５０℃の２倍質量の水で３回洗浄した。漂白され、洗浄されたパルプを同質量等量の水に懸濁し、３つの選択肢の処理を行った：（ａ）加熱処理なし；（ｂ）１００℃で１時間煮沸；または（ｃ）１２０℃で１時間オートクレーブ。次に３つのサンプルを、それぞれ１分間ずつ超音波処した。超音波エネルギーはHielscher社製の22mm 集束ソノトロード付（focussed sonotrode)1 KW Model UIP1000を用いて供給された。超音波ユニットは１８ｋＨｚで操作し、約０．４ｋＷのプロセスエネルギーを供給した。
【０１２３】
超音波処理の後、３つのサンプルを視覚的および、どれだけ容易に液体を固体からキャラコ布で絞って分離できるかの観点の両方から評価した。結果を表４に示す。
【０１２４】
【表４】
【０１２５】
超音波処理は典型的には細胞壁を破壊して抽出を促進するために使用される。しかしながら、我々は未処理パイナップルパルプは現実的な時間枠（ベンチスケールで１−５分）での超音波処理に対して非常に耐性があることを見出した。たとえ１００℃で１時間加熱しても、後続の超音波処理によって破壊するほど、パルプ組織構造を十分に軟化するには不十分であった。しかしながら、パルプを１２０℃で１時間オートクレーブして、続いて超音波処理をすることは、オートクレーブ処理のみよりもより効果的であることが証明された。
【０１２６】
我々は驚くべきことに、可溶化繊維の回収は、オートクレーブ処理されたパルプを超音波処理することによって非常に向上することを発見した。視覚的には、不溶性繊維残余物はクリーナーであり、より少ない残余実質組織が付着していることが分かる。機能的には、これはパルプは加圧がより容易で、加圧液体のより大きな回収および可溶性繊維のより高い比率を意味する。回収されたアルコール不溶性固体の量は４９％上昇した。
【０１２７】
実施例５：機械的処理
予備的実験はオートクレーブ処理されたパルプスラリーを家庭用フーロプロセッサーで混合することを含んだ。この処理は、スラリーの平均粒子サイズを減少させ、微細不溶性粒子の割合を大きくすることが分かった。これらの微粒子は繊維布を詰まらせ、可溶性繊維抽出物を不溶性残余物から分離するのを困難にした。このような粒子は遠心分離によって除去できるが、商業スケールでのこのような粒子の割合の上昇は遠心分離処理能力を低下させ、または代わりに、一定の処理能力を維持するために遠心分離サイズの増大が必要となるだろう。したがって、大雑把な機械的処理を通じての粒子の作製は、後続プロセスに関連するコストを増大させる。
【０１２８】
実施例６：パイロットスケール試験（超音波処理を含む）
パイナップルパルプ抽出プロセスのパイロットスケール試験をFood Science Australia (ウェリビー、ビクトリア州、オーストラリア）で実施した。
【０１２９】
この試験では、２００ｋｇの冷凍パイナップルパルプをボールカッターで約１−５ｍｍの粒径の粉末にした。粉末化されたパルプを水（ｐＨ５．５）と１：１の質量割合で混合し、３．５リットル缶に密封した。混合物のｐＨは３．９であった。この缶を１２０℃で３時間レトルトした。缶内の温度は１２０℃で約１．５時間であった。この缶を冷却し、内容物を貯蔵タンクに静かに移した。オートクレーブ処理された混合物のｐＨは３．７であった。
【０１３０】
Hielscher社製の８ｋＷ超音波ユニットでの初期試験は、一部のパルプスラリーを、１回および２回通過のために、超音波チャンバを通じて２つの異なる流量（１２リットル／分および２５リットル／分）でポンプで注入する工程を含んだ。各事例において、３．７ｋＷの処理電力入力が超音波チャンバに供給された。
【０１３１】
処理済パルプのサンプルをキャラコ布を通過させてろ過し、続いて微粒子を除去するために遠心分離した。精製ろ液を３ｋＤカットオフのアミコン酢酸セルロース限外ろ過膜で濃縮し、続いて残余糖および塩を除去するために、５体積変化の水でバッチ式ダイアフィルトレーションを行った。得られた洗浄済み繊維溶液を凍結乾燥した。回収された繊維の収率を表５に示す。
【０１３２】
【表５】
【０１３３】
このパイロットスケール評価において、回収された繊維の収率は、６リットル／分の１回通過または１２リットル／分の２回通過のいずれかを使用した超音波処理によって３５％上昇することが分かった。対照的に、予備的な実験室スケール評価（実施例４に記載）は、超音波処理は繊維の収率を４９％増加できることを示した。この相違は限外ろ過膜上に形成された極性ゲル層における繊維の損失に起因する可能性があり、より大きなスケールの操作では低下するだろう。
【０１３４】
分析のためのこれらのサンプルの準備に続いて、パルプスラリーのバルクを電力入力３．７ｋＷで１２リットル／分で超音波チャンバを２回通過させた。処理済スラリーを続いてチーズクロスでろ過して、Westfalia disc-stack 遠心分離機を用いて遠心分離した。茶色の抽出物を次に１０ｋＤカットオフのKochポリスルフォン限外ろ過膜を用いて１０倍濃縮した。濃縮された繊維を１２体積分の水でダイアフィルターして洗浄した。５体積分後に全ての糖が除去されることが分かった。
【０１３５】
組成物Ａを濃縮物の少量サンプルを凍結乾燥して準備した。
組成物Ｂを濃縮物をロータリーアトマイザー付のNiro Production Minor dryerを用いて、空気流入温度１８０℃および空気流出温度８５℃でスプレードライして準備した。液体は非常に粘度が低く乾燥が容易であり、基本的に完全な回収であった。この方法において、１５０ｇの非吸湿性粉末が生成された。組成物Ｂの１１０℃で一晩乾燥させて測定された水分含有率は９％であった。
【０１３６】
２つのサンプルのフェノール含有率および抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で測定した。表６に示す通りである。
【０１３７】
【表６】
【０１３８】
これらの結果はパイナップル繊維の抗酸化活性特性はスプレードライプロセスの間に損傷されないことを示す。
【０１３９】
組成物Ｂの食物繊維の含有量をＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて分析した。総食物繊維含有量は６８．７％であり、０．２％の不溶性繊維および６８．４％の可溶性繊維を含むことが分かった。したがって、パイロットプラントで抽出されたパイナップル繊維は＞９９％が可溶性繊維であった。
【０１４０】
実施例７：パイロットスケール試験（ねじプレス処理を含む）
第二のパイロットスケール試験を、抽出処理済みパルプから可溶性繊維を分離するための、超音波処理ではなく、ねじプレスの使用の可能性を評価するために実施した。
【０１４１】
パイナップルパルプ（７００ｋｇ）を準備し、Food Science Australia (ウェリビー、ビクトリア州、オーストラリア）で実施例６に記載の方法で抽出した。レトルト後、缶をAlbright & Wilson (オーストラリア） Ltd （Yarrabille、ビクトリア州、オーストラリア）の他のパイロットプラントに移した。Vincent model VP-6ねじプレスを用いて、抽出パルプから液体を加圧した。可溶性繊維溶液を、Westfalia model SB7-01-076 disc-stack遠心分離機、続いて５μｍ研磨フィルターカートリッジに通過させて精製した。繊維溶液を２０ｋＤカットオフの３０ｍ2Kock ポリスルフォン限外ろ過膜を用いて濃縮し、続いて５体積変化分の逆浸透精製水でダイアフィルターした。精製繊維溶液をNiro Production Minor dryerを用いて、空気流入温度１９０℃および空気流出温度８０℃でスプレードライした。
【０１４２】
このプロセスの結果として６．９６ｋｇの非吸湿性、黄褐色粉末（組成物Ｃ）が製造され、これはもとのパイナップルパルプからの１％の繊維の収率を示している。実施例６の結果に基づいて、わずか約２−３ｋｇの粉末が予測された。これはねじプレスに含まれる機械力は、超音波処理および手動プレスの組合せの使用よりも、非常に効果的であることを示唆した。したがって、ねじプレスを使用する際は、超音波処理からの利点は存在しない。
【０１４３】
組成物Ｃの総食物繊維含有量をBRI Research Pty Ltd (シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）によってＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて分析した。総食物繊維含有量は７５．５％であり、０％の不溶性繊維および７５．５％の可溶性繊維を含むことが分かった。したがって、このパイロットプラント試験で抽出された食物繊維は１００％の可溶性繊維からなることがわかった。
【０１４４】
組成物Ｃの近似分析をDairy Technical Services Ltd (ケンジントン、ビクトリア州、オーストラリア）で行い、脂肪、蛋白質、灰分および水分含有量のデータを得た。炭水化物含有量（リジンを含む）を差によって予測した。
【０１４５】
組成物の炭水化物画分の分析をSchool of Botany, University of Melbourne (パークビル、ビクトリア州、オーストラリア）で行った。単糖類組成を、Albersheimら、Carbohydr. Res. 5 (1967) 340-345、Blakeneyら、Carbohydr. Res 113 (1983) 291-299およびSaemanら、Methods Carbohydr. 3 (1983) 54-69の方法にしたがって、硫酸加水分解およびＴＦＡ加水分解を用いて測定した。ウロン酸を修正比色分析法（Fillisetti-Cozzi & Carpita Analyt. Biochem. 197 (1991) 157-162）によってグルクロン酸を標準として測定した。リグニン分析をKlason法にしたがって実施した。
【０１４６】
組成物Ｃの化学分析の統合結果を表７に示す。
【０１４７】
【表７】
【０１４８】
パイナップルのヘミセルロース分画はおもにグルクロノアラビノキシランとともにキシログルカン、および少量のグルコマンナンからなることが知られている（SmithおよびHarris. Plant Physiol. 107(1995) 1399-1409）。表７の結果は、組成物Ｃの可溶性繊維画分は約８３％のヘミセルロースと１６％のペクチンからなることを示している。
【０１４９】
組成物Ｃのフェノール成分含有量および抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で測定した。表８に示す通りである。
【０１５０】
【表８】
【０１５１】
このデータはフェルラ酸が組成物Ｃ中の可溶性繊維に関する主要なフェノール成分であることを示している。組成物Ｃの抗酸化活性は前記のパイロットプラントバッチ（実施例６の組成物Ｂ）で得られた値と一致している。
【０１５２】
２５℃の水中での濃度の関数として、組成物Ｃの粘度をSC4-18/13R小体積スピンドルを有するBrookfield DVII+ viscometerを用いて測定した。図２はパイナップル繊維は約１０sec-1のせん断率で強力にシヤスィニングであり、高いせん断率では基本的にニュートン挙動であることを示す。
【０１５３】
このデータをより詳細に示すために、せん断率１５sec-1で測定した粘度を濃度の関数として図３に示す。
【０１５４】
組成物Ｃの粘度は濃度の上昇とともに急激に上昇している。それにもかかわらず、アラビアゴムを除くほとんどの他の天然野菜のガムに比べて濃度が非常に低い。濃度１０％においても、粘度はたったの５０ｍＰａ・ｓであり、これは同じせん断率でのアラビアゴムの３０％溶液と同等である（Islamら、Food Hydrocolloids 11 (1997) 493-505）。
【０１５５】
４０％濃度の組成物Ｃは注ぐことのできる液体状態を維持し、これは本発明の可溶性繊維製品の商業量を液体濃縮物の形態で提供することが現実的であり得ることを示唆している。これは繊維製品を液体食品により容易に組み込むことを促進するだろう。
【０１５６】
実施例８：色の減少
我々の経験では、本発明の食物繊維の現実的な適用の主要な障壁は、抽出および続く工程の間に生じる色である。我々は色は２つの別個のメカニズムによって生じることを見出した。高温抽出プロセスの間に、茶色のメイラード色素が、糖類と、蛋白質およびアミノ酸との反応の結果として形成する。続く下流のプロセスの間に、赤褐色の着色が遊離可溶性フェノール成分の酸化によって生じる。
【０１５７】
我々は、色素成分は一度形成されると、ダイアフィルトレーションまたはアルコール沈殿のいずれによっても繊維から容易に分離することができないことを見出した。これは着色化組成物は比較的疎水性であり、溶液中で繊維に吸着する傾向があることを示唆している。我々の経験では、色の発生を防止することは、後から繊維を洗浄しようとするよりも良い。
【０１５８】
非酵素的な褐色化反応は、通常食物の調理の間に生じる。非酵素的な褐色化反応は、“キャラメライゼーション”と呼ばれる糖類（アミン関与のない）の熱誘導分解反応、またはメイラード反応として知られる非環状糖類のカルボニル基が、蛋白質、ペプチドおよびアミノ酸の塩基性アミノ基と縮合する反応のいずれかを含む。メイラード反応で形成される茶色色素はメラノイジンとして知られている。メラノイジンの形成はＳＯ2によって、メラノイジンの前駆体と亜硫酸および亜硫酸水素イオンとの反応を通じて阻害され、茶色化する可能性が減少した商品を形成することが知られている（Wedzicha & Kaputo Int. J. Food Sci. Technol. 22 (1987) 743-651）。
【０１５９】
オートクレーブ抽出中のメラノイジンの形成は、パイナップルパルプスラリーにメタ重亜硫酸ナトリウムを１０ｐｐｍから１，０００ｐｐｍ、好ましくは５０ｐｐｍから５００ｐｐｍおよびもっとも好ましくは１００ｐｐｍ、２００ｐｐｍまたは３００ｐｐｍの濃度で添加することによって阻害することができる。メタ重亜硫酸ナトリウムの利点は、比較的安価でありスラリーのｐＨを変化させないことである。メタ重亜硫酸カリウムも適しており、ただしより高価である。二酸化硫黄も用いることができるが、結果として生じるｐＨの降下を中和するためにアルカリの添加が必要となるだろう。
【０１６０】
遊離可溶性フェノール成分の酸化は３つの異なる方法を、単独または組み合わせて防止することができる：全てのプロセスを窒素下の無酸素環境で行う；プロセスの間に犠牲抗酸化剤を使用する、または遊離フェノール類を完全に除去する。
【０１６１】
商業スケールにおいて、パイナップルフルーツの搾汁および可溶性繊維製品の乾燥の間の時間を最小にすることによって、酸化をもっとも良好に調節することができる。窒素雰囲気下での処理もまた有益である。しかしながら、これらの選択肢のいずれも実験またはパイロットスケールで容易に実施できない。
【０１６２】
小スケールの研究ために、我々は溶けやすいフェノール成分の酸化は、精製繊維溶液にアスコルビン酸を添加することによって防止することができることを見出した。アスコルビン酸の添加量は１０ｐｐｍから２，０００ｐｐｍ、好ましくは５００ｐｐｍから１，０００ｐｐｍの範囲だろう。もしアスコルビン酸が処理中に使用されたら、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アンモニア溶液または重炭酸ナトリウムなどの適切なアルカリ剤を用いて、ｐＨを適宜調節する必要があるだろう。
【０１６３】
アスコルビン酸をダイアフィルトレーション水に添加することもまた、ダイアフィルトレーション中のアスコルビン酸の損失を補うために有益である。この場合、１０ｐｐｍから１００ｐｐｍの濃度が有利であり、好ましくは２０ｐｐｍから５０ｐｐｍである。
【０１６４】
溶けやすいフェノール成分の酸化の防止のもっとも望ましい方法は、それらを溶液から全て除去することである。これは繊維溶液を精製ステップののちにできる限り迅速に活性炭で処理して、色形成の機会を最小にすることによって達成できる。
【０１６５】
たとえば、パイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて５０℃の２倍質量の水で３回洗浄した。漂白され、洗浄されたパルプを２倍質量同等量の水に懸濁し、１２０℃で１時間オートクレーブした。約５０℃まで冷却した後、混合物をキャラコ布を用いて手動でろ過および圧縮した。得られた溶液を開放タンクから蠕動ポンプを用いて４時間再循環させ、大気存在中での延長プロセスの影響をシュミレートした。この間、繊維用液の色が次第に茶色になるのが観察された。
【０１６６】
着色化溶液を一連の活性炭サンプルのフェノール成分除去効果を評価するために使用した。全ての活性炭サンプルは、Cuno Pacificにより、ZetaPlus製品系列の一部として供給された。それぞれのサンプルは４０ｍｍ×６ｍｍディスク形状の"Biocap"として供給された。それぞれの活性炭サンプルを２００ｍＬの着色化繊維溶液の処理に使用した。色の除去効果を、視覚的および波長範囲３００ｎｍから４００ｎｍでの吸光度の測定の両方で評価した。表９に示されるように、色減少のためのさまざまなサンプルの相対的効力を０から５スケールにランク付けした。
【０１６７】
【表９】
【０１６８】
これらの結果は活性炭を可溶性繊維溶液から色形成フェノール成分を除去するために用いることができること、しかしながら適切なグレードの選択が成功に欠かせないことを示唆している。
【０１６９】
実施例９：パイロットスケール試験（連続加熱）
第３のパイロット試験を、バッチレトルトではなく、連続加熱プロセスの使用の可能性を評価するために実施した。加熱は、Gold Peg International Pty Ltd (Moorabbin、ビクトリア州、オーストラリア）において特注試験施設を使用して、直接水蒸気圧入法によって行った。
【０１７０】
７００ｋｇの半冷凍パイナップルパルプをReitzパイロットスケールハンマーミルを用いて粉砕した。パルプを５００ｐｐｍの重亜硫酸ナトリウムを含む２倍等量の水道水と混合し、続いて１４５℃で３分間加熱した。温度を５０℃まで低下させ、加熱済みパルプスラリーをAlbright & Wilson (オーストラリア） Ltd （Yarrabille、ビクトリア州、オーストラリア）のパイロットプラントに移送するために２００リットルドラムに密封した。そこで、可溶性繊維を実施例７に記載の方法で回収した。
【０１７１】
このプロセスは、３．４ｋｇのスプレードライ粉末（組成物Ｄ）をもたらし、０．４９％の収率を示した。これは実施例７のレトルトプロセスの収率のわずか半分であり、表３のデータと整合性がある。
【０１７２】
加えて、清澄遠心分離から排出された不溶性スラッジからサンプルを収集した。遊離糖類および水溶性食物繊維を除去するために、この物質を逆浸透精製水で繰り返し洗浄し、続いて凍結乾燥した。得られた粉末の組成物Ｅは、パイナップルパルプから抽出されたであろう不溶性繊維成分を示す。
【０１７３】
組成物Ｄは６１．０％の総食物繊維を含有することが分かり、このうち９６％は可溶性食物繊維であった。対照的に、組成物Ｅは５１．５％の総食物繊維を含み、これは全て不溶性食物繊維からなっていた。
【０１７４】
組成物ＤおよびＥの化学分析を実施例７に記載の方法で行った。結果を表１０および１１に示す。
【０１７５】
【表１０】
【０１７６】
【表１１】
【０１７７】
表１０および表１１と表７および表８の比較は、本試験で抽出された可溶性繊維は、前者の製品と微妙に異なることを示している。組成物ＣおよびＤのヘミセルロース成分は、組成物Ｃに比べて、より高い比率のキシロース骨格に関連する親水性アラビノース側鎖基を含んでいた。組成物Ｄも組成物Ｃに比べてより小さいフェノール基の比率を有し、総抗酸化活性が低かった。ともに、これらの結果は１４５℃で３分間抽出されたヘミセルロースは、１２０℃で１．５時間抽出されたものよりもより水溶性であり、これは関連フェノール基から遊離したアラビノース側鎖がより高い比率で存在することに由来することを示唆している。
【０１７８】
組成物Ｄは組成物Ｃと比べて、わずかに多くの水溶性のペクチンを含むことも分かった。
【０１７９】
対照的に、組成物Ｄの単糖類は大部分がグルコースであり、部分的にアラビノース、キシロースおよびウロン酸であることが分かった。これは組成物Ｅは不溶性セルロース、ヘミセルロースおよびセルロースマトリックス内に捕捉された少量のペクチンから構成されていることを示唆している。
【０１８０】
比較的低いヘミセルロースレベルにも関わらず、組成物Ｅはかなりの量の抗酸化フェノール成分を含むことが分かった。組成物Ｅはまた特にリグニンが豊富であり、リグニンは非晶質、樹脂様フェノール性ポリマーであり、細胞壁多糖類のマトリックス内の空間を充填する。リグニンは抗酸化活性を有することが知られている（Barclayら、J. Wood Chem. Techno;. 17 (1997) 73-90）。
【０１８１】
本実施例は、缶のバッチレトルトに代わって、連続的、高温加熱が実行可能なプロセスであることを示すのに役立っている。これは商業的な実施のためにもっとも適切な方法であろう。
【０１８２】
本実施例はまた、第２の製品を、おもに高比率の抗酸化活性の豊富なリグニンを有する不溶性食物繊維からなる、可溶性繊維抽出物の副産物として製造できることを示す。このような製品は、可溶性が必須の特徴でない抗酸化フルーツ繊維として適用されるだろう。たとえば、加工フルーツ断片、スナックバーおよび加熱製品に適用されるだろう。
【０１８３】
実施例１０：ジュースでの適用
組成物Ｃを市販のアップルジュースに１２ｇ／Ｌの濃度で、比較例１に記載の方法で添加した。繊維はジュースに薄い金−茶色および若干の“曇り”を与えたが、強化ジュースは基本的には明らかな粘度の上昇はなく、ねばねばした口当たりも示さなかった。代わりに、パイナップル繊維は口当たりの良い、滑らかな稠度を与え、かなりはっきりとしたアップルジュースの風味を柔らかくする傾向にあった。
【０１８４】
強化ジュースは非常に安定的で、数週間後にも沈殿物は見られなかった。
比較として、同様のジュース調整物を、３つの市販食物繊維製剤をすべてアップルジュースに１２ｇ／Ｌ入れて準備した。この濃度は“良好な食物繊維源”を提供するために選択され、２５０ｍＬ当たり３ｇに相等する。３つの市販製品はGlucagel (大麦ベータグルカン）、Herbapekt SF02-LV（粘度を２０倍減少させたペクチン）およびHerbapekt SF50-A-LV（粘度を５０倍減少させたアップルペクチン）であった。
【０１８５】
全ての３つの市販製品はアップルジュースの粘度を顕著に上昇させ、結果として不快な‘ぬるぬるした’または‘ねばねばした’口当たりをもたらすことが分かった。対照的に、パイナップル繊維はとてもより好ましい口当たりを有し、粘液性の特性を全く有していなかった。
【０１８６】
Surmacka SzczesniakおよびFarkas［J. Food Sci. 27 (1962) 381-385］は、口内で非常に粘液性であるガムはニュートン様レオロジー挙動を示すことで特徴付けることができると報告しているが、高いシヤスィニングを示すガムは非粘液性である。したがって、４つのアップルジュースの調製物の粘度はせん断率の機能として、SC4-18/13R小体積スピンドルを有するBrookfield DVII+ viscometerを用いて測定された。得られた粘度プロファイルを図４に示す。
【０１８７】
これらの結果は、４つの全ての繊維溶液は非常に低いせん断率では強力なシヤスィニングを示し、一方これら全ては約１０sec-1より大きいせん断率ではニュートン様挙動を示すことを表わしている。これは４つの全ての繊維は実際条件下において、同様の‘ねばねばした’口当たりを有することを示唆している。しかしながら、商業的にジュースに使用され得る典型的な濃度では、パイナップル繊維はもっとも低い粘度を有していた。この特性は味覚試験で報告された優れた口当たりに明白に関与している。
【０１８８】
我々は本発明の可溶性繊維に関連する抗酸化活性は、食物繊維クレームを作製するのに適切なレベルを添加した場合に、市販のフルーツジュースの総抗酸化活性能に大きな相違をもたらすか調べることに興味を持った。
【０１８９】
したがって、市販の貯蔵安定性を有するフルーツジュースのサンプルを、２５０ｍＬ当たり３ｇの抗酸化繊維（組成物Ｃ）で強化した。サンプルを冷凍して、総ＯＲＡＣ値およびアスコルビン酸含有量（ＨＰＬＣによって）を分析するために、Southern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）に送付した。
【０１９０】
それぞれの市販ジュースを総抗酸化活性に寄与するアスコルビン酸で強化した。フェノール性成分の抗酸化効力のみに焦点をあてるため、ＯＡＲＣ値をアスコルビン酸の寄与に対して補正した。コントロールサンプルである水中のアスコルビン酸を分析して、必要な補正因子を構築した。コントロールおよび強化ジュースの補正ＯＲＡＣ値を表１２に示す。
【０１９１】
【表１２】
【０１９２】
組成物Ｃは４６４．６μmol TE/gの総抗酸化物質含有量を有するため（表８）、３ｇ／２５０ｍＬでの強化は、それぞれのジュースをＯＲＡＣ値５．５８μmol TE/g分上昇させると予測できる。表１２に示される結果は広くこの予測と整合しているが、かなりの分散度を示しており、これはＯＲＡＣ分析の実験エラーに由来するであろう。
【０１９３】
このデータは２５０ｍＬ当たり３ｇの抗酸化繊維でアップルジュースおよびパイナップルジュースを強化することは、それぞれのジュースの抗酸化活性を事実上２倍にすることを示唆している。得られた抗酸化活性は、豊富な食物抗酸化物質源として宣伝されているクランベリージュースよりも大きい。クランベリージュースの強化はこのような大きな効果を有しておらず、これはより高い抗酸化活性のベースラインレベルからはじまるためである。
【０１９４】
商業的な適用において、繊維製品が予測される保存期間の間、安定を維持することが重要である。これは広く使用されている食物繊維のイヌリンにとって特に問題であり、イヌリンは低温殺菌および酸性ジュース製品の保存の間に直面する温度およびｐＨの条件下で、フルクトースに加水分解することが知られている［Blecker et al J. Agric. Food Chem. 50 (2002) 1602-1607］。これは食物繊維含有量の漸次減少および、延長された保存期間の間の甘味の漸次上昇をもたらす。
【０１９５】
パイナップル繊維の保存安定性を評価するために、上述の通り組成物Ｃを１２ｇ／Ｌでアップルジュースに処方した。比較として、市販の短鎖イヌリンのBeneo GRを有する同様のジュース混合物も準備した。加速保存試験を実施し、これはサンプルを８０℃で２日間まで加熱することを含んだ。これらの試験条件はアップルジュース中のフェノール成分は、２５℃で９ヶ月間保存することによって半分になる［Spanosら、J.Agric.Food Chem. 38 (1990) 1572-1579］、および同様の減少が８０℃で２日間で達成される［Van der Sluisら、J.Agric.Food Chem. 53 (2005) 1073-1080］という観察結果に基づく。したがって、アップルジュースを８０℃で２日間加熱することは室温で９ヶ月間保存することと同等である。
【０１９６】
サンプルを毎日採取し、食物繊維含有量をBRI Research Pty Ltd (シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で分析した。サンプルの組成物Ｃを含む総食物繊維含有量をＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて測定した。イヌリン（フルクタン）の含有量をＡＯＡＣ公定分析法９９７．０８を用いて測定し、フルクトースの含有量をＨＰＬＣを用いて測定した。サンプルはフェルラ酸の含有量も、Southern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）においてＨＰＬＣ測定によって分析した。
【０１９７】
繊維およびイヌリン分析結果を表１３に示す（２つのサンプルの平均値）。
【０１９８】
【表１３】
【０１９９】
これらの結果は、組成物Ｃはアップルジュース（ｐＨ３．４）中で８０℃で２日間安定していることを示している。対照的に、イヌリンの濃度は１日目で７５％低下し、２日目までには検出限界未満であった。
【０２００】
組成物Ｃで強化されたジュースサンプル中のフェルラ酸（遊離およびトータル）含有量を表１４に示す。
【０２０１】
【表１４】
【０２０２】
これらの結果は組成物Ｃのフェルラ酸成分は８０℃で２日間加熱している間に共有結合を維持して、ジュース内に検出可能なフェルラ酸の遊離がないことを示している。これはアップルジュースベースのフェノール成分と対照的であり、フェノール成分はこの処理によって濃度が半分になることが知られている。
【０２０３】
本実施例は本発明の可溶性繊維に関連する抗酸化物質は室温で９ヶ月の保存まで安定であると思われること、および低温殺菌によっても損傷されず存在することを証明している。
【０２０４】
本実施例での加速保存試験結果は、本発明の可溶性食物繊維の食物繊維および抗酸化成分の両方とも酸性ジュース飲料中で非常に安定的であり、長期保存を保証するために低温殺菌されたものは特に安定的であることを示している。このように、本製品は酸性条件下において迅速に分解するイヌリンおよび時間の経過とともにジュース内で分解する遊離フェノール性抗酸化物質に対して利点を提供する。
【０２０５】
実施例１１：ミルクでの適用
組成物Ｃをキッチンブレンダーを用いて１２ｇ／Ｌ濃度で冷たいミルクに分散して、冷凍下で保存した。保存７日後においても相分離の兆候はなかった。この予備結果はパイナップル繊維とミルクとの間に現実的な相の不整合が存在しないことを示唆している。したがって、本発明の可溶性繊維はさまざまなミルク製品の原料、食物繊維サプリメントまたはプレバイオティクス原料として使用できることが予測され得る。
【０２０６】
実施例１２：ヨーグルトでの適用
組成物Ｃを“繊維源”を提供するために十分な量であり、２００ｍＬ当たり１．５ｇ等量の濃度、たとえば７．５ｇ／Ｌ、で天然に固められたヨーグルトに処方した。
【０２０７】
ヨーグルトを３０ｇのスキムミルク粉末および７．５ｇの組成物Ｃを１Ｌの生鮮全乳に添加して準備した。ミルクをマイクロウェーブによって９０℃に加熱した。該ミルクをゆっくりと４２℃まで冷却し、その時点で市販のａＢｃ（アシドフィルス菌、ビフィズス菌、カセイ菌）ヨーグルト（Jalna Natural Yoghourt）を混合した。混合物を固めるために４２℃で６時間インキュベートして、その時点でヨーグルトを冷凍した。組成物Ｃを含有しないコントロールヨーグルトも準備した。サンプルを評価前に７日間冷凍条件下で保存した。
【０２０８】
２つのヨーグルトの物理的構造の完全性をAryana［Int.J.Dairy Technol. 56 (2003) 219-222］にしたがって離漿を測定して評価した。それぞれのヨーグルトの３００ｇのサンプルを漏斗上部に設置された微細ナイロンメッシュふるいに置き、２２℃で２時間水気を切れるようにした。収集されたホエイの量を離漿の指標とした。分析を２回行った。結果を表１５に示す。
【０２０９】
【表１５】
【０２１０】
離漿は、コントロールヨーグルトにおいて、パイナップル繊維を含むヨーグルトよりも２０％大きいことが観察された。この相違の理由は不明であるが、パイナップル繊維の水結合能またはカゼイン粒子の合体を阻害する繊維の存在に起因する可能性がある。
【０２１１】
２つのサンプル間の関連する相違についてさらなる洞察を得るために、２つのヨーグルトのサンプルを２人の訓練されていない試験者によって試験した。両方のヨーグルトとも口当たりは同等になめらかであると報告された。しかしながら、コントロールヨーグルトは鋭い乳酸味を有し、一方パイナップル繊維を含むヨーグルトはより滑らかで、鋭さおよび乳酸味が著しく小さいと報告された。
【０２１２】
これらの結果は本発明の可溶性繊維は天然に固められたヨーグルト、濃縮ポンプヨーグルト（thickened pumping yoghurts）、ドリンクヨーグルトおよび他の酸性化乳飲料中の繊維サプリメントまたはプレバイオティクス原料として有益に使用できることを示唆している。
【０２１３】
実施例１３：焼いた食品での適用
焼いた食品でのパイナップル繊維の適用の例として、組成物Ｃをマフィンに処方した。比較のために、４つの異なるバッチのマフィンを、表１６に示すレシピにしたがって準備した。バッチ１はコントロールであり、食物繊維は添加されていない。バッチ２はマフィン１つ当たり１．５ｇの組成物Ｃをもたらすように処方された。バッチ３はマフィン１つ当たり５つのブルーベリーを含むように処方された。バッチ４はマフィン１つあたり１．５ｇの小麦ふすまを含むように処方された。
【０２１４】
【表１６】
【０２１５】
各事例において、乾燥原料を一緒にふるいにかけて、続いて卵、ミルク、溶かしバターおよびバニラエッセンスとともに泡立てた。バッチ３については、ブルーベリーを湿った混合物に慎重に織り込んだ。混合物を油を塗ったマフィンパンに分配し、２００℃に予熱した強制ファンガスオーブンで焼いた。４つの全てのバッチを１７分間焼いた。
【０２１６】
それぞれのバッチの６つのマフィンを一晩冷却して凍結し、凍結乾燥機に移した。乾燥されたマフィンの重量を測り、家庭用フードプロセッサーで粉砕し、その後抗酸化活性分析のためにSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）に送付した。結果を表１７に示す。
【０２１７】
【表１７】
【０２１８】
結果は、コントロールマフィン（バッチ１）はかなりの水準の抗酸化活性を有していることを示している。このいくつかは精製精白小麦粉に存在するフェノール成分に由来し得るが、多くの割合は加熱プロセスの間に形成されたメイラード反応生成物にも由来するだろう［Yilmaz & Toledo Food Chem. 93 (2005) 273-278］。
【０２１９】
組成物Ｃを含むマフィン（バッチ２）は、同量の小麦ふすまを含むマフィン（バッチ４）と同等の抗酸化活性を有することが分かった。興味深いことに、ブルーベリーを含むマフィン（バッチ３）はコントロールと同等の抗酸化活性を有し、これはブルーベリーのアントシアニンは加熱中に破壊されることを示唆している。このような高い程度の熱的不安定性は、マフィン内で加熱された紫色小麦ふすまアントシアニンでも指摘されている［Liら、Food Chem. 104 (2007) 1080-1086］。
【０２２０】
本発明の可溶性食物繊維内の共有結合性フェルラ酸の熱的安定性は、焼かれた食品中の不安定なベリーアントシアニンに対して、現実的な利点を提供する。焼かれた食品において、本発明の可溶性食物繊維の抗酸化活性は、同量の小麦ふすまと同等である。これは焼いた製品に本発明の抗酸化物質の豊富な可溶性繊維を添加することは、小麦ふすまに関連する健康効果のいくつかをもたらすことを示唆する。
【０２２１】
これらの結果は、本発明の可溶性食物繊維は、果物源からの熱的安定性を有する抗酸化能をもたらすために、焼いた食品中に使用できることを示している。
【０２２２】
実施例１４：乳化特性
小麦ふすまから抽出されたヘミセルロース（Schooneveld-Bergmansら、J. Cereal Sci. 29 (1999) 49-61）およびトウモロコシから抽出されたヘミセルロース（Yadavら、Food Hydrocoll. 21 (2007) 1022-1030; Carvajal-Millanら、Carbohydr. Polym. 69 (2007) 280-285）が乳化特性を有することが示されているが、このような結果はパイナップルヘミセルロースでは報告されていない。
【０２２３】
本発明の可溶性食物繊維の乳化特性を実証するために、さまざまな水中の魚油のエマルジョンを準備した。コントロールとして市販のとうもろこし繊維製品であり、関係する抗酸化活性を有しないTate & Lyle（ロンドン、英国）社製のPromitor可溶性トウモロコシ繊維を使用した。
【０２２４】
魚油はNU-MEGA INCREGIENTS Pty Ltd（アルトナノース、ビクトリア州、オーストラリア）社製の精製マグロ油（HiDHA(登録商標）25N Food)であった。表１８に示す６つの異なるエマルジョン処方を作製するために、マグロ油を組成物ＣまたはPromitor可溶性トウモロコシ繊維の４０％ｗ／ｗ溶液で乳化した。
【０２２５】
【表１８】
【０２２６】
エマルジョンを５０ｇバッチ内に、Ystral社製のYS3910Fヘッドを有するT 1500 高せん断ミキサーを用いて、設定値８で６０秒間操作して準備した。エマルジョンの安定性の予備的評価を水滴の初期顕微鏡評価によって実施し、続いて室温で一晩経過後に行った。
【０２２７】
エマルジョン１は非常に小さい水滴の均一な懸濁液からなることが顕微鏡的に観察された。一晩経過後に油分離の兆候はなかった。エマルジョン２は大多数の小さな水滴と、少ない割合の大きな水滴との混合物であると観察された。一晩経過後に、油分離は明確に分からなかった。エマルジョン３は大部分が大きな水滴であることが観察された。一晩経過後にエマルジョンからマグロ油の薄い層が分離した。エマルジョン４，５および６はすべて大きな水滴からなることが観察され、これは観察の間においても安定的でなかった。一晩経過後に、３つのエマルジョンの油から薄いマグロ油の層が分離した。
【０２２８】
本予備調査は１４％ｗ／ｗの組成物Ｃおよび３０％ｗ／ｗのマグロ油のエマルジョンは安定な傾向であることを示唆している。７％の組成物Ｃを含むエマルジョンもいくつかの適用では安定であるが、時間の経過とともに安定性が低下する可能性があるだろう。３．５％の組成物Ｃを含むエマルジョンは明らかに非安定的であった。Promitor可溶性トウモロコシ繊維を含むエマルジョンはいずれも安定であることが観察されなかった。
【０２２９】
本予備調査に続いて、本発明の可溶性食物繊維とともに準備された魚油の安定性のより正式な評価を実施した。本事例では、Promitor可溶性トウモロコシ繊維を含むエマルジョンを、エマルジョンの安定性を保証するために、界面活性剤ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）で補った。保存料としてソルビン酸カリウムを添加した。それぞれの繊維のエマルジョンを、二ナトリウムＥＤＴＡ有り、または無しのいずれかで準備した。エマルジョンの処方を表１９に示す。
【０２３０】
【表１９】
【０２３１】
エマルジョンを上記のとおり高せん断ブレンドで準備した。エマルジョンの安定性の評価のために、エマルジョンを４０℃で４週間保存した。エマルジョン中の水滴のサイズ分布をUniversity of Melbourne(パークビル、ビクトリア州、オーストラリア）のChemical and Biomolecular Engineering学部で、４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザーを有するMalvern Series 4700 spectrometer (Malvern Instruments Ltd, Malvern UK）を用いて、１０ｍＷでの操作で測定した。
【０２３２】
各エマルジョンの初期および４０℃で４時間後のそれぞれの平均水滴サイズを表２０に示す。
【０２３３】
【表２０】
【０２３４】
全てのエマルジョンにおいて、水滴サイズは４０℃で４時間保存後に若干大きくなったが、全て遊離油相の兆候なしに安定を維持した。したがって、パイナップル繊維は水中でマグロ油の効果的な乳化剤として機能することが分かった。
【０２３５】
本実施例は本発明の可溶性食物繊維が水中油型エマルジョンシステムのための効果的な乳化剤として機能することを実証しており、マヨネーズ、サラダドレッシング、飲料および封入剤としての適用が見出せることを示唆している。
【０２３６】
実施例１５：脂質酸化の防止
魚油はドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）およびエイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）が豊富であり、これらは炭素鎖に複数の二重結合を有するために酸化の影響を受けやすい。水中油型エマルジョンにおける脂質酸化は油滴の界面特性に大きく依存しており、なぜならこの場所では遷移金属および脂質ヒドロペルオキシドが相互作用して損傷を与える遊離ラジカルを形成するからである。親油性抗酸化物質は水中油型エマルジョンにおいて親水性抗酸化物質よりも効果的であり、なぜならそれらは界面で凝縮して遊離ラジカル形成の場所で保護を与えるからである（Frankelら、J.Agric. Food Chem. 42 (1994) 1054-1059）。
【０２３７】
フェルラ酸は比較的親油性であると知られている（Jacobsenら、J.Agric. Food Chem. 47 (1997) 3601-3610）。したがって、我々は本発明の可溶性食物繊維中の抗酸化フェルラ酸基が魚油エマルジョンの酸化を防止することができるのか確かめることに興味を持った。
【０２３８】
したがって、表１９に記載された４つのマグロ油エマルジョンの複製サンプルを準備した。エマルジョンを実施例１４に記載の方法で準備し、加速保存試験を行った。これはエマルジョンを、大きな幅の広い瓶で４０℃で暗所で保存することから成る。この瓶は通常は水の蒸発を防ぐために密閉されているが、７日毎に上部空間に新鮮な空気を入れるために開封された。１ヶ月後に瓶をインキュベーターから取り出し、分析まで−２０℃で冷凍保存した。
【０２３９】
平行試験として、市販のアップルジュースのボトルを４つのそれぞれのエマルジョンを３ｇ／ｌのマグロ油濃度を与える１：１０の希釈比率で強化した。ジュースサンプルを密閉ボトルで４０℃の暗所で保存した。それぞれについて５つの複製を準備した。各週で、１つのボトルを開封して魚臭を主観的に評価した。
【０２４０】
現実の条件をシュミレートする追加試験として、それぞれの強化ジュースサンプルのボトルをサンプリング前８週間、冷蔵庫で保存した。
【０２４１】
冷凍エマルジョンサンプル中の酸化物質の存在をFood Science Australia (ウェリビー、ビクトリア州、オーストラリア）でRichardsらJAOCS 82 (2005) 869-874の方法を用いて定量化した。
【０２４２】
プロパナールのヘッドスペースガスクロマトグラフィー分析がＤＨＡのようなｎ−３脂肪酸の酸化の追跡の優れた方法であると報告されている（Boydら、JAOCS 69 (1992) 325-330）。表２１は加速試験から採取されたそれぞれのエマルジョン中のプロパナールの相対存在量を示している。
【０２４３】
【表２１】
【０２４４】
プロパナール濃度はパイナップル繊維を含むエマルジョンで非常に低いことが分かり、これは可溶性繊維に関連する抗酸化基はマグロ油を酸化から効果的に保護できることを示唆している。対照的に、トウモロコシ繊維はこのような保護を与える抗酸化活性を有していない。
【０２４５】
人間の嗅覚は魚臭または悪臭の検出にとって非常に敏感な道具である。油含有製品が消費者に受け入れられるかどうかに影響し得るのはこの臭いである。加速保存されたジュースサンプルの主観的分析結果を表２２に示す。結果を相対用語で評価した。（−）は魚臭が存在しないことを意味し、（＋＋＋）は強い魚臭を意味する。
【０２４６】
【表２２】
【０２４７】
アップルジュースは遊離ラジカルの形成および油の酸化を促進するフェルラ酸を含む。ＥＤＴＡをフェルラ酸と複合して油の酸化を防止するためにサンプルに添加した。
【０２４８】
ＥＤＴＡ不存在下では、パイナップル繊維は魚臭の発生に対して完全な保護を提供することができなかった。しかしながら、パイナップル繊維とＥＤＴＡの組合せは４週間の加速保存試験の間に魚臭が発生するのを防止できた。
【０２４９】
対照的に、抗酸化活性を有しないトウモロコシ繊維はＥＤＴＡが存在していても魚臭の発生を防止することができなかった。
【０２５０】
本実施例は本発明の可溶性食物繊維は水中油型エマルジョンシステムにおいて、油酸化および異臭の発生の防止によって実質的な利点を提供できることを示している。これは本発明の可溶性食物繊維は魚油や精油のような繊細なオイルの形成、飲料および香料処方において商業的に有用であり得ることを示唆している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は食物繊維および食物繊維の調製方法に関する。より特定的には、本発明は高い抗酸化活性を有する可溶性食物繊維の調製に関する。
【背景技術】
【０００２】
医学会において、果物、野菜および全粒シリアルは、比較的大きく関連する食物繊維の摂取のために、健康的な食生活に重要であるとして広く受け入れられている。食物繊維のコレステロールの減少、心疾患、脳卒中、２型糖尿病および多くの他の慢性疾患のリスクの低減に対する効果は確立している。果物、野菜および全粒粉の豊富な食生活の効果の一つは、特にヒドロキシケイ皮酸およびフラボノイドのような食物ポリフェノールの比較的大きく関連する摂取にも、部分的に起因している。ポリフェノールの摂取は、心疾患、脳血管疾患、２型糖尿病、肺および前立腺がん、および他の慢性疾患のリスク減少に有益である。食物ポリフェノールの抗酸化および抗炎症性の特性は、酸化的ストレスまたは炎症を含む他の慢性疾患に対しても有益であるとも考えられている。
【０００３】
精製フィトケミカルを含む補助食品を用いて、野菜、全粒穀物および果物の健康および食事療法の効果を再現する試みが行われている。一方、近年、Liu（J. Nutr. 134 (2004) 3479S-3485S）を含めた多くの著者が、相互作用を完全に再現できないことを明らかにしている。完全に分かっていないものの、食物繊維と疾患の予防との間の関係は、食物繊維抗酸化物質と他の生物学的活性成分との間の相互作用によるものと考えられている。
【０００４】
米国心臓協会は、補助食品ではなく食物からの１日当たり２５−３０グラムの総食物繊維の摂取を推奨している。近年の米国での成人の食物繊維摂取は、前記推奨量の約半分である。この、一般的に“ファイバーギャップ”と呼ばれている相違は、公衆衛生にとって深刻な問題である。
【０００５】
消費者は１日の消費量の重要な構成要素として、果物および野菜ジュースに頼り勝ちである。これらの製品は健康的で、丸ごとの果物や野菜に比べてより簡便であるように思われるが、米国心臓協会は搾汁工程の間に果物および野菜の栄養価が失われると警告し、医療関係者がジュースの消費を強調すべきではないと勧告している。たとえば、リンゴジュースの準備中に、ほとんどの食物繊維およびポリフェノールはジュースに移行するより、むしろ絞りかすに維持される。丸１個のリンゴに関係する食物繊維およびポリフェノールを消費するためには、したがって３本の２５０ｍｌ入りアップルジュースを飲む必要がある。
【０００６】
食物繊維の損失の補助として、果物飲料に食物繊維を添加することが提案されている。イヌリンなどの一般的な食物繊維のいくつかは、低いｐＨおよび高温の条件下で不安定であるという不利な点がある。したがって、これらは低温殺菌の間に加水分解される。KlewickiはFood Science Technology 40 (2007) 1259-1265の中で、果物および野菜飲料の準備におけるイヌリンの使用は、予想よりも低い繊維レベルと予想よりも高い糖類レベルをもたらすと報告している。
【０００７】
試みは、補助食物ポリフェノールにも行われている。しかしながら、植物系フェノール、フラボノイド、イソフラボノイド、テルペン（turpenes）およびグルコースイノレート（glucose inolates）はほとんど常に苦み、刺激臭または渋みがある。したがって加工添加物は消費者にとって魅力的でなく、食品産業にとってジレンマとなっている。
【０００８】
果物や野菜から抗酸化食物繊維を分離する試みもなされている。しかしながら、近年入手可能な加工果物繊維製品は、本当の意味で可溶性ではないという問題に直面している。全ての現行製品は、目下、３０％から５０％の不溶性繊維を含む“果物粉末”の形態である。これはどろどろ、ざらざらした粗い飲料となる傾向にあり、消費者にとって美味しさや受け入れ可能性が少ないものである。
【０００９】
本明細書中における、文献、行為、原料、装置、記事およびこのようなものに対する議論は、本発明の内容を提供する目的のみのために含まれる。本発明に関する分野の先行技術の部分を形成し、または一般常識であったこれらの事項のいずれかまたは全ては、本出願のそれぞれの請求項の優先日より前に存在していたことを意味し、または示すものではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
我々は、パイナップルパルプを、パルプを酸性ｐＨで加熱して抽出することで、フェノール性抗酸化物質を抽出できることを見出した。
【００１１】
したがって、我々はパイナップルを準備してパルプを１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃、もっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の範囲内の温度に加熱する工程と、可溶性繊維成分を除去する工程とを含む、水溶性抗酸化食物繊維を準備する方法を提供する。
【００１２】
好ましくは前記パルプは少なくとも３０秒間、好ましくは３分間から５時間、より好ましくは５分間から２時間加熱され得る。好ましい実施の形態において、パルプは加熱工程後に、固形物から可溶性繊維を分離するために、機械的または超音波処理される。
【００１３】
一実施の形態において、加熱工程は、温度を少なくとも１０分間、好ましくは１０分間から５時間の間、９０℃から１５０℃の範囲内の温度に維持する工程を含み、これは前記温度を１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃、およびもっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の範囲内で、少なくとも３０秒間、好ましくは３分間から５時間、より好ましくは５分間から２時間維持する工程を含む。
【００１４】
前記工程は、遊離糖類を除去する工程と、抗酸化繊維を濃縮する工程とをさらに含むことができる。
【００１５】
特に好ましい実施の形態において、本発明は抗酸化食物繊維を準備する方法を提供し、該方法は、
パイナップルパルプを１０５℃から１５０℃、好ましくは１１０℃から１４５℃、もっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の範囲内の温度で、少なくとも３０秒間、好ましくは３分間から５時間、もっとも好ましくは５分間から２時間加熱する工程と、
オートクレーブ処理されたパイナップルパルプのｐＨを３．２から６．５、より好ましくはｐＨを３．５から４．５の範囲内にする工程と、
加熱された原料を、固形原料からの可溶性原料の除去を促進するために、機械的または超音波処理する工程と、
可溶化繊維を不溶性原料から分離する工程と、
遊離糖類を少なくとも部分的に除去する工程と、
可溶性抗酸化繊維を濃縮する工程とを含む。
【００１６】
さらなる一観点において、本発明はパイナップルから得られた可溶性抗酸化繊維を提供する。前記可溶性抗酸化食物繊維は、パイナップルパルプを、１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃の範囲内の温度で、ｐＨ３．２から６．５、好ましくはｐＨ３．５から５．６、もっとも好ましくはｐＨ３．５から４．５の範囲内のｐＨとなるようにオートクレーブすることにより得ることを特徴とすることが好ましい。原料は抗酸化食物繊維の少なくとも一部を可溶化するのに十分な時間オートクレーブすることができ、好ましくは少なくとも３０秒間、より好ましくは３分間から５時間である。
【００１７】
一実施の形態において、加熱工程は９０℃から１５０℃の範囲内の温度を少なくとも１０分間、好ましくは１０分間から５時間維持する工程を含むことができ、１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃、もっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の範囲内の温度を、少なくとも３０秒間、好ましくは３分間から５時間、より好ましくは５分間から２時間維持する工程を含む。少なくとも１０５℃から１５０℃、より好ましくは１１０℃から１４５℃、もっとも好ましくは１２０℃から１４０℃の温度で少なくとも３０秒間（好ましくは少なくとも３分間、より好ましくは少なくとも５分間）がパルプからの抗酸化食物繊の除去の促進にとって重要である一方、９０℃から１５０℃の範囲内の温度で追加の期間維持することは、分離の最適化および／または可溶化原料を不溶性原料から分散させることができるために有用である。
【００１８】
本明細書の記述および特許請求の範囲を通じて、“含む(comprise)”ならびに“含む(comprising)”および“含む(comprises)”などの派生語は、他の添加剤、成分、整数または工程を除外することを意図しない。
【００１９】
詳細な説明
本発明はパイナップルから得られる可溶性食物繊維およびパイナップルから可溶性食物繊維を得る方法に関する。我々は、パイナップルは果物および野菜の中で、可溶性食物繊維中に高レベルの抗酸化活性を得ることができるという点で比類のないものであることを見出した。
【００２０】
すでに、可溶性食物繊維および関連するフェノール化合物は、Hartleyによってさまざまな果物、野菜および穀物ふすまから抽出された［Am. J. Clin. Nutr. 31 (1978) S90-S93］。抽出は窒素下の１Ｎ 水酸化ナトリウム中において、２０℃で２０時間行われた。Hartleyは試験された全ての原料の中で、パイナップルの細胞壁が最も高レベルのフェノール化合物を含んでいたと報告している。パイナップルはヘミセルロースが非常に豊富であると報告されている［Vidal-Valverdeら、J. Food Sci. 47 (1982) 1840-1845］。パイナップルのヘミセルロースはエステル結合したフェルラ酸を含むことが知られているが［Smith and Harris、Plant Physiol. 107 (1995) 1399-1409］、パイナップルの抗酸化物質の含有量は、一般的に他の果物や野菜に比べて低く位置づけられている。たとえばSunら［J. Agric. Food Chem. 50 (2002) 7449-7454］、Guoら［Nutr. Res. 23 (2003) 1719-1726］、Wuら［J. Agric Food Chem. 52 (2004) 4046-4037］、およびgarcia-Alonsoら［Food. Chem. 84 (2004) 13-18］。
【００２１】
歴史的に、“ヘミセルロース”という用語はペクチン以外の非セルロース壁多糖類に適用されており、これは典型的には１−４Ｍのアルカリ性溶液中で抽出できる［Huismanら、Carbohydr. Polym. 42 (2000) 185-191］。ヘミセルロースは、キシログルカン、グルコ−およびガラクトグルコマンナン、ガラクトマンナン、（１→３）−ベータ−グルカンおよびグルクロノアラビノキシランを含む様々な多糖類を含むことが知られている。
【００２２】
グルクロノアラビノキシラン（通常は略して“アラビノキシラン”と呼ばれる）は、しばしばフェルラ酸やｐ−クマル酸などのフェノール酸も含む。多糖類の主鎖に沿ってエステル結合からアラビノース側鎖に通じて共有結合が存在する［Saulnier & Thibault、J. Sci. Food Agric. 79 (1999) 396-402］。たとえば、小麦アラビノキシランはフェルラ酸が豊富で、オート麦およびトウモロコシアラビノキシランは十分な割合のフェルラ酸およびｐ−フェルラ酸の両方を含み、一方、オオバコアラビノキシランは検出可能なフェノール酸を含まない［Gioacchini et al、 J. Chromatogr. A 730 (1996) 31-37］。
【００２３】
細胞壁に存在するフェノール酸は、多糖類を、リグニン、蛋白質および他の多糖類を含む他の細胞壁成分と結合するのに重要な役割を果たすと考えられている。このような結合反応は、細胞壁結合ペルオキシダーゼがおそらく触媒作用を及ぼし、消化性が悪いであろう架橋マトリックス構造を形成する。穀物アラビノキシランに結合しているフェノール酸は、穀物ふすまに関連する抗酸化活性の少なくともいくつかの原因となっている［Liyana-PathiranaおよびShahidi、J Agric. Food Chem. 54 (2006) 1256-1264］。
【００２４】
抗酸化物質の豊富な可溶性食物繊維は、熱水抽出によって穀物ふすまから回収できるが、収率が非常に低い［Bunzelら、J. Sci. Food Agric. 81 (2001) 653-660］。ヘミセルロース酵素での処理はフェルロイル化オリゴ糖を産生するが、高分子量の食物繊維ではない（Yuanら、Food Chem. 90 (2005) 759-764）。穏やかなアルカリ条件下での抽出によってフェルロイル化アラビノキシランを放出できるが、収率が低い。アルカリ条件下では、ヘミセルロースが抽出されるよりも速い速度で、フェルラ酸がヘミセルロース骨格から取り除かれることが一般的に知られている［Mandalariら、J. Cereal Sci. 42 (2005) 205-212］。穏やかな酸性条件下でのヘミセルロースの抽出は、ヘミセルロース骨格からフェルロイル化アラビノース側鎖の開裂をもたらすことが知られ、これは抗酸化活性の損失の原因となる。抗酸化物質が豊富な側鎖は、天然酸性ヘミセルロースを煮ることを通じて［Whistler & Corbett、J. Am. Chem. Soc. 77 (1995) 6328-6330］、またはｐＨ２で煮ることを通じて［Wallaceら、Carbohydr. Res. 272 (1995) 41-53］自己消化させて遊離することができる。
【００２５】
我々はパイナップルパルプから可溶性食物繊維であって、共有結合性のフェルラ酸およびｐ−クマル酸の存在に由来する、１グラム当たり１５０−６５０ｍｇのビタミンＥに相当する抗酸化活性を有するような繊維を抽出できることを見出した。驚くべきことに、フェルラ酸基の大きな含有量は、穀物ふすまの強固に接合した、密度の高い構造に関与すると考えられることを考慮すると、対照的に、パイナップルパルプは、柔らかく、開放的な構造を有し、抗酸化物質の含有量が低いと報告されている。
【００２６】
我々はパイナップル食物繊維の製造は、高温の穏やかな酸性条件下で行うことができることも見出した。これも驚くべきことで、なぜなら先行技術にはフェルロイル化アラビノース側鎖は、このような条件下でヘミセルロース骨格から取り除かれうると示唆されているからである。
【００２７】
本発明はパイナップルパルプを１０５℃から１５０℃の範囲内の温度に加熱して、加熱済みパルプがｐＨ３．２から６．５の範囲内のｐＨを有する、可溶性抗酸化食物繊維の準備に関する。
【００２８】
本発明の目的に使用されるパイナップルパルプは、果物、茎、葉および根を含むパイナップル植物のいずれの部分からも得ることができる。もっとも好ましくは、パルプは廃棄された皮または遠心清澄スラッジなどの、商業用搾汁操作の食品等級副産物である。
【００２９】
本発明の目的のために用いられるパイナップルパルプは、そのままの残余ジュースを含むものを用いることができ、また抽出前にジュースを回収するために洗浄することができる。パルプを洗浄するか否かは、抽出工程の効果に無関係である。しかしながら、商業的価値または残余パルプジュースの廃棄の容易さには密接な関係があるだろう。
【００３０】
我々の経験では、抽出前に全ての可溶性糖類などを完全に洗浄することは実用的ではない。なぜならパイナップルパルプ組織はかなりの拡散障壁を示すからである。非常に大量の洗浄量および長時間の接触時間を用いることによってのみ、糖類などを完全に抽出することが実現可能であるが、これは商業的には現実的ではない。したがって、未洗浄パイナップルパルプを抽出し、後続の工程で遊離糖類などを可溶性繊維から分離することが好ましい。
【００３１】
一方、皮の絞り汁中の高比率の糖およびフェノール化合物が、抽出および後続の工程の間に浅黒い化合物の形成をもたらす。色形成の程度は、抽出前にパルプを洗浄することにより低減することができる。この場合、抽出糖類などは別の流れとして収集することができ、任意で洗浄済みパルプ流れに添加できる。
【００３２】
原料源にもよるが、パイナップルパルプはスラリーとして大量に投入できるように、サイズを小さくする処理が必要だろう。これは製粉、スライスまたは破砕のようないずれの簡便な方法によって達成できる。一般的に、抽出工程は粒子サイズが小さいほど、拡散限界が減少するためより効率的となる。しかしながら、パルプを超微粒子とすることは、不溶性残留物から可溶化繊維を分離するのがより困難となるために好ましくない。パイナップルパルプの粒子サイズは０．５ｍｍから５０ｍｍの範囲とすることができ、最良の結果は２ｍｍから２０ｍｍの時であり、より好ましくは５ｍｍから１０ｍｍである。
【００３３】
パイナップルパルプを大量投入可能なスラリー状にするための適切な量の水と混合する。許容可能な水のパルプに対する比率は、０：１から１００：１であるが、経済的および実用的理由から、０．５：１から５：１の範囲が好ましく、１：１から２：１の範囲が最も好ましい。
【００３４】
我々は、パイナップルパルプまたは代替的に水とパルプのスラリーに添加する前に、水にアルカリを添加することによって、抽出効率を向上できることを見出した。これはいずれの適切なアルカリを用いて行うことができ、限定されるものではないが水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アンモニア溶液または重炭酸ナトリウムを含む。食品等級の繊維製品には、食品許可を受けたアルカリを使用する。
【００３５】
天然パイナップルパルプのｐＨは約３．７であり、主にパイナップル中のクエン酸およびリンゴ酸、主要な有機酸に由来する。クエン酸は３つのカルボン酸基を有し、一方マレイン酸は２つ有し、したがってパイナップルパルプ中の酸の混合物は、水酸化ナトリウムのような強アルカリの存在中で非常に複雑な解離行動を有する。我々は、相当量の水酸化ナトリウムを添加した後であっても、パイナップルパルプのｐＨが酸性領域に維持されていることを見出した。たとえば、等量のパイナップルパルプおよびｐＨ１０のＮａＯＨ溶液の混合物は、ｐＨ５．９の平衡に達する。
【００３６】
我々は、初期ｐＨが３から約１２に調節された水を用いることによる、繊維抽出効率への大きな影響がないことを見出した。これは平衡ｐＨ値を約３．４から約６．５の範囲に下げる天然酸の解離特性に由来するものと考えられる。
【００３７】
可溶性抗酸化繊維の抽出における最も良い結果は、ｐＨが３．２から６．５、好ましくは３．５から５．６の範囲内という結果となった。好ましいｐＨの範囲は３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５および５．６を含む。
【００３８】
しかしながら、我々はアルカリを抽出スラリーに添加することに不都合な点があることを見出した。不都合な点の一つは、抽出繊維の色が添加アルカリの量の増加にしたがって次第にに濃くなることである。また、添加アルカリは繊維抽出物中に塩の形態で残り、続いて取り除かなければならず、潜在的な廃棄物処理問題を生じる。
【００３９】
したがって、我々はアルカリの使用を完全に避け、パイナップルパルプを天然ｐＨの３．７当たりで抽出することが好都合であることを見出した。しかしながら、天然ｐＨでの抽出の簡便さに関わらず、アルカリを添加し高いｐＨで抽出することには、追加のコストが含まれるにもかかわらず有利な点が存在し得ることを見出した。たとえば、抽出ｐＨは製品中の測定可能な食物繊維の分子量および粘度および割合を調節するのに使用できる。抽出ｐＨは繊維中の抗酸化物質含有量の最適化にも用いることができ、果物の品質の季節の変化に応じることもできる。
【００４０】
抽出方法はパイナップルパルプを１０５℃から１５０℃の範囲内の温度に加熱する工程を含む。パイナップルパルプを圧力下で１１０℃から１４５℃の範囲内の温度に加熱するのが特に好ましく、１２０℃から１４０℃の範囲内がもっとも好ましい。好ましい温度範囲は、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃および１４５℃を含む。パイナップルパルプは圧力下で加熱されるのが好ましく、たとえば密閉容器中で、温度は１２０℃から１４０℃の範囲内である。
【００４１】
パイナップルパルプを加熱する期間は、一般的には少なくとも３０秒であるが、実用的な目的から該期間は少なくとも３分および５時間未満が好ましい。最適な加熱期間は選択された加熱温度に依り、より高温では短い時間が必要である。１４５℃では３分間から１０分間の加熱時間で十分であり、１２０℃では１時間から２時間が好ましく、一方１０５℃では５時間という長時間が好ましいだろう。
【００４２】
抽出はバッチ処理または連続処理のいずれでも可能であり、直接水蒸気圧入法、間接蒸気加熱またはマイクロ波照射によってもたらすことができる。
【００４３】
我々は選択されたｐＨでパイナップルパルプを加熱することで水溶性抗酸化繊維の準備が可能になることを見出したが、一方水溶性繊維の収率は、固体からの可溶性原料の除去促進のために、その後パルプに、超音波または機械的処理する工程を行うことで、非常に増加する。超音波処理は、加熱処理工程中または加熱処理工程後に行うことができるが、加熱済みパルプスラリーを、流水式超音波チャンバ内で連続的に処理することにより行うことがもっとも有利である。このようなチャンバを１回以上通過することが、所望の繊維の可溶化の程度を達成するために必要だろう。軟化実質組織は、ディスクミル、プレート精製機、ハンマーミルまたはスライサーのような機械的方法を用いて、油溶性繊維残余物から分離することもできる。しかしながら、このような方法は不溶性繊維の粒子サイズの減少に不都合な点を有し、後に除去しなければならない不溶性微粒子を作り出す。超音波処理は、可溶性繊維を不溶性残余物を大きく変化させることなく分離するため、特に有利である。
【００４４】
本発明の工程は、不溶性原料からの可溶化繊維の分離を含む。当該分野で公知の様々な分離技術を、可溶性および不溶性原料の分離を達成するために用いることができる。適切な方法の例は、加圧（たとえばねじプレス、水圧プレス）、ろ過（たとえばドラムフィルター、ディスクフィルター、バスケット遠心分離機、ベルトフィルター）、および重力沈降（たとえばハイドロサイクロン、デカンター遠心分離機、清澄遠心分離機）を含む。適切な方法の選択は、スラリーの粒子サイズおよび不溶性微粒子の充填量に依存する。資本コストおよび廃棄物処理限界も、考慮すべき重要な問題である。たとえば、可溶化繊維の澄明な溶液は加熱済みスラリーを珪藻土をろ過助剤として用いてろ過することによって生産されるが、該ろ過助剤の廃棄は問題となるであろう。可溶化繊維の清澄な溶液はデカンター遠心分離機および清澄遠心分離機の組合せを用いて生産できるが、含まれる資本コストは比較的高い。我々の好ましい選択は、パルプからの繊維溶液の分離を、ねじプレスで行い、微粒子の除去を清澄遠心分離機で行うことである。
【００４５】
我々は不溶性繊維成分が、抗酸化物質が豊富なリグニンを含むことを見出した。したがって、本工程から得られる不溶性繊維成分は、可溶性が必ずしも必要でない場合に、抗酸化物質として有用である。
【００４６】
本発明の方法は水溶性繊維成分の濃縮を含む。これは、エバポレーションまたは精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過および逆浸透などの膜処理を用いて行うことができる。精密ろ過または限外ろ過を用いることの利点は、このような方法は繊維の濃縮を、糖類、酸および灰分成分の除去と同時にでき、このため乾燥がより容易な、より純粋な繊維製品を生産できることである。適切な精密ろ過膜は、０．１ミクロンから１ミクロン、好ましくは０．２ミクロンから０．４５ミクロンの間の孔サイズを有する。我々の経験では、精密ろ過での成功は非常に厳密な膜厚の管理に依存し、その場合でも、最大分子量の繊維のみが保持される。繊維製品のより大きな収率は、１，０００から１００，０００の範囲内、好ましくは１０，０００から２０，０００の範囲内の分画分子量を有する精密ろ過膜を用いて達成できる。
【００４７】
本発明の方法は、好ましくは、たとえばダイアフィルトレーションによって可溶性繊維組成物から遊離糖類を少なくとも部分的に除去する工程を含む。これはパイナップル繊維を無含水粉末まで乾燥させることのできる、糖類濃度の減少という利点を有する。ダイアフィルトレーションは、濃縮工程で使用されたのと同種類の膜を用いてもっとも有利に行うことができる。ダイアフィルトレーションは、好ましくは、パイナップル繊維製品の灰分レベルが乾燥物質基準で１％から５％の間の程度となるまで行われるべきである。これはパルプが加熱前に洗浄されているかどうかに応じて、バッチ式ダイアフィルトレーションの間に３から５の体積変化率に相当する水を用いて達成することができる。
【００４８】
この方法で、水溶性抗酸化繊維は、溶液の粘度に応じて、２０％から４０％ｗ／ｗの間に濃縮することができる。濃縮溶液は、必要であればさらに殺菌され、食品成分の形態で使用できる。
【００４９】
濃縮可溶性抗酸化繊維は、好ましくは微粒子状固体を形成するように乾燥される。適切な乾燥方法は、噴霧乾燥、凍結乾燥およびドラム乾燥などを含む。さらなる一実施の形態において、本発明は抗酸化物質を含み、パイナップルパルプから得られた微粒子状固体水溶性繊維を提供する。
【００５０】
本発明の方法は、処理中の繊維の褐色化を防ぐための添加剤および安定剤の添加を含むことができる。ＨＳＯ3-、ＳＯ32-のような硫黄（iv）オキシアニオン形態の二酸化硫黄を添加することが特に好ましい。驚くべきことに、我々はオートクレーブ工程の前にパイナップルパルプにメタ重亜硫酸ナトリウムを添加することが、褐色化形成の防止または実質的減少に十分であることを見出した。メタ重亜硫酸ナトリウムの添加量は、好ましくは１０から１，０００ｐｐｍの範囲内であり、もっとも好ましくは１００から３００ｐｐｍの範囲内である。我々は清澄な繊維溶液にアスコルビン酸を添加することで、濃縮、ダイアフィルトレーションおよび乾燥中の酸化的褐色化をさらに防止できることも見出した。アスコルビン酸の添加量は１０から２，００ｐｐｍの範囲内が好ましいだろう。我々は５００から１，０００ｐｐｍを繊維溶液に添加することが好ましく、一方１０から５０ｐｐｍをさらにダイアフィルトレーション水にさらに添加することも有利であることを見出した。アスコルビン酸を工程中に用いた場合、ｐＨを適切なアルカリ剤、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アンモニア溶液または重炭酸ナトリウムなど、を用いて適宜調節する必要があるだろう。
【００５１】
本発明の方法は前記の添加剤または安定剤の使用の代替として、またはこのような使用に追加して、褐色化を防止する追加の手段を含むことができる。このような追加の手段は酸化を防止するために窒素のような不活性雰囲気下での処理、または繊維溶液から遊離フェノール化合物を除去するために活性炭を使用することを含む。我々は、フェノール成分の吸着を最大にし、繊維の吸着を最小にする炭素グレードを選択することに注意を払わなければならないものの、活性炭を可溶性繊維溶液から遊離可溶性フェノール成分の除去のために、うまく用いることができることを見出した。
【００５２】
本発明のさらなる一観点は、本発明の方法にしたがって準備された微粒子状可溶性繊維を提供する。本発明の可溶性繊維製品は、乾燥重量を基準として、７５％から９９％の炭水化物と、０．５％から５％のリグニンと、０．５％から５％の脂質と、１％から１０％の蛋白質と、１％から５％の灰分とからなり、もっとも好ましくは８０％から９５％の炭水化物と、１．５％から３．５％のリグニンと、１％から４％の脂質と、２％から７％の蛋白質と、１．５％から３％の灰分とからなる。前記炭水化物成分は、（ＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３で測定された）６０％から９０％の総食物繊維および１０％から４０％の糖類およびオリゴ糖を含み、好ましくは７０％から９０％の総食物繊維、もっとも好ましくは８０％の総食物繊維を含む。総食物繊維は、（ＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３で測定された）９０％から１００％の可溶性食物繊維および０％から１０％の不溶性食物繊維、好ましくは９５％から１００％の可溶性繊維および０％から５％の不溶性繊維を含む。
【００５３】
本発明のパイナップル繊維製品の炭水化物成分は、好ましい一実施の形態において、モルパーセントを基準として、４０−８０％のキシロースと、５−２５％のアラビノースと、２−１５％のガラクトースと、０．１−１５％のグルコースと、０．１−１０％のマンノースと、０−２％のラムノース／フコースと、５−２５％のウロン酸とを含む。
【００５４】
本発明に係るパイナップル繊維製品の炭水化物成分は、フェノール酸、フェルラ酸およびｐ−クマル酸も含み、割合および総量は原料および抽出方法によって決まる。典型的には、可溶性食物繊維は０．５％から１％（ｗ／ｗ）の総フェノール酸を含み、該フェノール酸は０．００５％から０．０２％の遊離酸形態と、炭水化物成分のヘミセルロース側鎖に共有結合している残りとを含む。総フェノール酸含有量は、Ouら（J. Agric. Food Chem. 49 (2001) 4619-4626）によるＯＲＡＣ法で測定された、繊維１グラム当たり、５０マイクロモルより大きいトロロックス当量、好ましくは、繊維１グラム当たり、２００−８００マイクロモルのトロロックス当量の抗酸化活性との関係を有する。この抗酸化活性は、繊維１グラム当たり、１５０−６５０ｍｇのビタミンＥと同等である。
【００５５】
本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、様々な食物源の繊維の抗酸化物質（ＡＯＸ）含有量と可溶性とを比較した概略表である。
【図２】図２は、実施例７で報告された異なるせん断率における、実施例６の組成物Ｃの粘度応答を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例７に記載された２５℃における、実施例６の異なる濃度の組成物Ｃの、１５sec-1のせん断率での様々な粘度を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例１０に記載されたリンゴジュース中の１２ｇ／Ｌ濃度の商業的入手可能な食物繊維を含む組成物Ｃの粘度の変化とせん断を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明に係る可溶性食物繊維製品は、抗酸化物質および可溶性繊維の両方が豊富である、入手可能な唯一の食物繊維製品であるという点で特徴的である。これは、本発明に係る製品と、他の商業的入手可能な製品とを比較した図１において強調されている。この比較は、各製品が抗酸化物質含有量と溶液中での可溶性の両者の観点から、どのような位置づけとされるか示して作製され、４つの別個の象限を形成している。
【００５８】
抗酸化物質が豊富だが、可溶性の低い商品の例として、穀物ふすま、および洗浄済みまたは未洗浄の果物および野菜粉末がある。可溶性が高いが、抗酸化活性が欠如している商品の例として、ペクチン、ベータグルカン、イヌリン、グアー、メチルセルロースおよび難消化性デンプンなどの植物ガムがある。不溶性で抗酸化活性が欠如している商品の例として、セルロースがある。
【００５９】
本発明に係る可溶性食物繊維製品は、水中で、小さなせん断速度時はシヤスィニングであり、約１０sec-1のせん断速度時はニュートン流体である低粘度溶液を形成する。２５℃において、粘度は、１．２％ｗ／ｖでは０．５−１ｍＰａ．ｓ、２．４％ｗ／ｖでは３ｍＰａ．ｓ、４．８％ｗ／ｖでは２０ｍＰａ．ｓ、１０％ｗ／ｖでは４０−５０ｍＰａ．ｓである。溶液は４０％ｗ／ｖの高濃度において、注ぐのが可能な液体状態を維持している。
【００６０】
他の観点において、本発明は、本明細書中に記載される可溶性食物繊維を含む食品成分を提供する。このような食品は、飲料、乳製品、豆乳および穀物ミルク、スープ、焼いた食品およびスナックバー、肉製品、乳化食用油、カプセル化食用油、インスタント飲料、インスタントデザートおよびスープミックスを含むことができる。
【００６１】
本発明に係る可溶性食物繊維を含む飲料組成物は、果物および野菜ジュース、乳飲料、豆乳、ライスミルク、ドリンクヨーグルトおよび他の酸性乳飲料のような、任意の適切な飲料であり得る。
【００６２】
好ましい一実施の形態は、果物または野菜ジュースである。消費者が微粒子状繊維原料を飲料に加えることができ、または代替的に、本発明の特定の組成物を、果物および野菜ジュースなどの保存に安定した飲料を作製するために用いることができる。可溶性繊維製品は、果物および野菜ジュースの食物繊維含有量を、生理学的に有益なレベルまで強化するのに用いることができ、これは食物製造者が、飲料に栄養機能表示を付することを可能とする。たとえば、一食当たり１．５ｇの濃度で可溶性繊維製品を添加すると“繊維源”となり、一食当たり３ｇで“良好な繊維源”となり、一食当たり６グラムで“優れた繊維源”となる。
【００６３】
本発明に係る可溶性食物繊維の重要な利点の一つは、当該製品を生理的に有益な濃度で添加することが、天然の野菜または果物ジュースの外観および味を損なわないことである。これは一般的に、飲料の粘度に過度に影響を与えず、またはペクチンまたはベータグルカンに関連する魅力的でない食感、または紅茶またはアップルポリフェノールに関連する刺激性のある味を与えない。これは一般的に飲料の色に過度に影響を与えず、中間色の雲効果を与える。
【００６４】
本発明に係る可溶性繊維の他の重要な利点は、保存安定性を有する果物および野菜ジュースの製造および保存に関連するｐＨおよび温度条件下において、安定であることである。これは安定な繊維処方をもたらし、このような条件下で迅速に分解するイヌリンとは異なっている。
【００６５】
さらに本発明に係る可溶性繊維の他の重要な利点は、果物および野菜飲料に顕著な追加の抗酸化能を補うことである。これはいくつかの方法において有用と思われる。たとえば、果物および野菜飲料中に存在する天然の抗酸化物質の安定性を維持するのを補助すること、消化工程において、ビタミンＣやＥなどの天然抗酸化物質を保護すること、および進行性の酵素的加水分解を通じた大腸における持続的な抗酸化物質の放出を提供することである。
【００６６】
本発明に係る可溶性食物繊維は、乳化食用油の形態で果物および野菜ジュースに採用することもでき、これは飲料をオメガ３脂肪酸のような有益な含有物で強化することを可能にする。
【００６７】
本発明に係る可溶性食物繊維の特徴的な利点は、乳化剤および天然抗酸化物質の両方として機能することであり、その結果、食品用途において繊細な食用油の形成および安定性を補助する。
【００６８】
一般的に、本発明に係る微粒子状可溶性食物繊維は、飲料に１リットル当たり少なくとも０．１グラム、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下が添加されるだろう。
【００６９】
好ましい一実施の形態は、乳飲料である。本発明に係る可溶性食物繊維はミルクと相溶性があり、層分離や凝乳を引き起こさない。可溶性食物繊維は、乳製品の食物繊維含有量を強化するために、安定剤として用いることができ、または乳化食用油のキャリアおよび安定剤として用いることができる。
【００７０】
一般的に、本発明に係る微粒子状可溶性食物繊維は、乳飲料に１リットル当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下が添加されるだろう。粉末状繊維製品は、典型的には均質化および低温殺菌の前にミルクに混合され得る。
【００７１】
好ましい一実施の形態は大豆または穀物飲料（たとえば、ライスミルク）である。本発明に係る可溶性食物繊維のこのような適用は、乳飲料での使用と同様の方法および濃度となり得る。
【００７２】
好ましい一実施の形態は発酵した乳製品および大豆製品においてである。本発明に係る微粒子状組成物は、乳および大豆ヨーグルト、ドリンクヨーグルト、酸性乳飲料およびチーズなどの製品を作製するのに用いることができる。このような適用において、本発明に係る可溶性食物繊維は、食物繊維源として、安定剤として、脂肪代替品として、またはプレバイオティクス原料として機能することができる。このような適用における本発明に係る食物繊維の重要な利点は、質感や色に悪影響をあたえず、一方でこのような発酵製品中の乳酸に関連する風味プロファイルを平滑化することである。
【００７３】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１リットル当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００７４】
いくつかの実施の形態において、食物繊維はスープ製品に用いられる。このような適用において、本発明に係る可溶性食物繊維は、ほとんどの野菜スープと関係する低食物繊維含有量を補う食物繊維源として機能することができる。このような適用における本発明に係る食物繊維の重要な利点は、質感や色に悪影響を与えないことである。
【００７５】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１リットル当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００７６】
いくつかの実施の形態において、食物繊維は焼いた食品に用いられる。本発明に係る微粒子状組成物は、パン、朝食シリアル、クッキー、マフィンなどの製品を作製するために用いることができる。このような適用における本発明に係る食物繊維の重要な利点は、焼付け温度を切り抜ける、高い抗酸化能を提供することである。このような適用において、本発明に係る可溶性食物繊維は、果物に関連するいくつかの栄養的利点を、焼いた食品の色、香りおよび質感に大きな影響を与えることなく提供できる。本発明に係る可溶性食物繊維は、焼いた食品中の繊細な食用油の形成および安定性を促進するために、乳化剤またはカプセル剤の形態でも用いることができる。
【００７７】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１キログラム当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００７８】
いくつかの実施の形態において、食物繊維は一つ以上のシリアル製品、種および果物を含むようなスナックバーに用いられる。このような適用において、本発明に係る可溶性食物繊維は、果物に関連するいくつかの栄養的利点を、製品の色、香りおよび質感に大きな影響を与えることなく提供できる。
【００７９】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１キログラム当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００８０】
他の好ましい実施の形態は、食物繊維の、生の魚肉および鶏肉ならびに加工肉のような肉製品における使用を含む。このような食品において、本発明に係る可溶性食物繊維は、酸敗臭の開始を防止するための天然抗酸化物質として作用することができる。
【００８１】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１キログラム当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００８２】
また、他の実施の形態は、食物繊維を乾燥プレミックス製品に用いることを含む。このような適用は、インスタント飲料、デザートミックスおよびスープミックスを含む。このような食品において、可溶性食物繊維は、食物繊維源、天然混濁化剤、カプセル化剤または酸敗臭の開始を防止するための天然抗酸化物質として作用することができる。
【００８３】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１キログラム当たり１００グラム以下の量が用いられるだろう。
【００８４】
いくつかの実施の形態において、食物繊維は食用油の封入剤として用いられる。このような適用は、魚油、微細藻類油、単細胞オメガ３脂肪酸、香味料および芳香料などの油を含むことができる。このような食品において、本発明の可溶性食物繊維は、乳化剤、封入剤および酸敗臭の開始を防止するための天然抗酸化物質として作用することができる。
【００８５】
一般的に、本発明に係る微粒子形状可溶性食物繊維は、このような適用において１キログラム当たり少なくとも１００グラム以上、および典型的には１キログラム当たり９５０グラム以下の量が用いられるだろう。
【００８６】
また、本発明の他の一観点は、本明細書中に記載されるように、可溶性食物繊維を含む補助食品を提供する。
【００８７】
また、本発明の他の一観点は、本明細書中に記載されるように、可溶性食物繊維を含む化粧品組成物を提供する。
【００８８】
また、本発明の他の一観点は、本明細書中に記載されるように、可溶性食物繊維を含む医薬品組成物を提供する。
【００８９】
本発明を下記の実施例を参照して記載する。該実施例は本発明を説明するために提供されるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００９０】
比較例１
パイナップルの芯は増量剤の原料として用いられており、小麦粉、脂肪および／または糖類のような高カロリー原料の一部を置き換えるのに有用である［Altomareら、米国特許第４４３１５７７、１９８４年２月１４日］。該プロセスは刻んだパイナップルの芯を、水、その後アルコールで洗浄するステップと、続いて乾燥および挽くステップとを含んでいた。製品は３０−４０％のセルロース、２５−３５％のヘミセルロース、３−１０％のペクチン、１５−２５％のリグニン、２−８％の蛋白質、および１−５％の灰分を含むと報告された。得られた繊維製品は、本質的には不溶性で、水中で混濁液を形成し、静置すると沈降する［Prakongpanら、J. Food Sci. 67(2002) 1308-1313］。
【００９１】
同様に、我々はパイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて２質量同等量の５０℃の水で３回洗浄した後、凍結乾燥した。乾燥パルプはクロスビーターミルを用いて微粒子粉末にされ、６５−２００メッシュの篩サイズの篩にかけた。
【００９２】
この粉末を市販のアップルジュースに１２ｇ／Ｌ濃度で添加した。アップルジュースを初めにマイクロウエーブで６０℃まで加熱し、続いて粉末をキッチンブレンダーを用いてジュース内に分散させた。ジュース混合物を冷蔵して１週間保存した。その後、パイナップル粉末は容器の底に濃縮スラッジとして完全に安定化した。
【００９３】
比較例２
Chan & Moy [J. Food Sci. 42(1977) 1451-1453]はパイナップルジュースの商業運転から採集した遠心分離スラッジからのヘミセルロース−Ｂの抽出を報告する。かれらの工程では、パルプをアセトン続いて沸騰水で洗浄し、その後４Ｎ水酸化ナトリウムを用いて、室温、窒素条件下で２４時間抽出した。Hartley 1978は、このタイプの条件下で関連するフェノールが除去されると報告している。
【００９４】
同様に、我々は漂白および洗浄されたパイナップルパルプを同様の条件下で抽出し、続いて混合物を硝酸でｐＨ８まで中和した。抽出された繊維をろ布を用いて不溶残渣から分離した。ろ液を１０ｋＤカットオフのアミコンポリスルフォン（Amicon polysulfone）限外ろ過膜で濃縮し、続いて残渣糖および塩を除去するために、５体積変化の水で回文式透析ろ過を行った。得られた洗浄後繊維溶液を凍結乾燥した。
【００９５】
乾燥パイナップル繊維を比較例１に記載の方法でアップルジュースに添加した。得られた混合物は不透明な灰−緑色であり、商業的に受け入れられないだろう。１週間の冷蔵保存後、濃い粘着性のない沈殿物が容器の底に形成されたが、ジュースのバルクは灰−緑色のままであった。
【００９６】
実施例１
パイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて５０℃の２倍質量の水で３回洗浄した。漂白され、洗浄されたパルプを２倍質量同等量の水に懸濁し、続いて１２０℃で１分間オートクレーブした。約５０℃まで冷却した後、キャラコ布を用いて手動でろ過および圧縮し、続いて微粒子を除去するために遠心分離した。ろ液のｐＨは３．７であった。精製ろ液を３ｋＤカットオフのアミコン酢酸セルロース限外ろ過膜で濃縮し、続いて残渣糖および塩を除去するために、５体積変化の水で回文式透析ろ過を行った。得られた洗浄後繊維溶液を凍結乾燥した。
【００９７】
乾燥パイナップル繊維を比較例１に記載の方法でアップルジュースに添加した。繊維はジュースを薄い金−茶色にし、若干もやがかかっていた。１週間の冷蔵保存後は、観察可能な沈殿物はなかった。
【００９８】
乾燥パイナップル繊維の食物繊維含有量をBR Research Pty Ltd (シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）でＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて分析した。総食物繊維含有量は６４．４％であり、２．１％の不溶性繊維と６２．３％の可溶性繊維を含んでいた。したがって、ｐＨ３．７でパイナップルから抽出された食物繊維は＞９５％可溶性繊維であった。
【００９９】
乾燥繊維の抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で、酸素ラジカル吸着能（ORAC: the Oxygen Radical Absorbance Capacity）アッセイ［Ouら、J. Agric. Food Chem. 49 (2001) 4619-4626］を用いて分析した。存在するフェノール成分をＨＰＬＣで検出し、フェルラ酸として数量化した。“遊離”フェノール成分をメタノール／アセトン／水（７：７：６ v/v/v）を用いて抽出した。繊維結合フェノール成分を含む“総”フェノール成分は、Abdel-Aalら［J. Agric. Food Chem. 49 (2001) 3559-3566］に記載されているように、窒素条件下の室温で２Ｎ水酸化ナトリウム内で消化し、続いてジメチルエーテル／酢酸エチル（１：１ v/v）で抽出して遊離した。
【０１００】
抽出されたパイナップル繊維の分析結果を、比較例１および比較例２で作製されたサンプルのデータとともに表１に示す。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
このデータは、比較例１の洗浄後パイナップルパルプにおいて、多数のフェノール成分は細胞壁多糖類に結合した固定された形態で存在することを示す。遊離フェノール成分の割合は低く、これは洗浄工程の効果のためであると思われる。比較例２のアルカリ抽出パイナップル繊維は検出可能なフェノール成分を含まず、本質的に抗酸化活性を有しなかった。対照的に、ｐＨ３．７でオートクレーブ抽出されて作製されたパイナップル繊維は、高レベルの繊維結合抗酸化活性を保持した。
【０１０３】
サンプルの抗酸化活性を１グラム当たりのマイクロモルトロロックス当量として表わす。ビタミンＥ（アルファ−トコフェロール）は半分のトロロックスＯＲＡＣ値を有し［Huangら、J. Agric. Food Chem. 50 (2002) 1815-1821］、分子量は４３０．７ｇ／モルである。したがって、実施例１の繊維の総抗酸化活性は１グラム当たり２５０ｍｇのビタミンＥと同等であると表現できるだろう。このような高い抗酸化値は、可溶性食物繊維ではこれまで先例がない。
【０１０４】
“遊離”および“総”分画の両方のフェノール成分および関連する抗酸化活性が報告されたのは、パイナップルでは初めてである。我々は、洗浄パイナップルパルプは、これまで適切に説明されてこなかった細胞壁結合抗酸化フェノール成分を、比較的高比率で含むことを見出した。これはパイナップルに由来する比較的低い抗酸化活性を説明するのに役立つ。なぜなら先行報告は容易に抽出可能な“遊離”フェノール成分にのみ基づいているからである。
【０１０５】
本研究はまたChan & Moy 1977によって抽出されたパイナップルヘミセルロースＢは、ごくわずかな抗酸化活性を有することを示す。したがって、最初に、ｐＨ３．７でオートクレーブ抽出を用いてパイナップルパルプから抗酸化力の豊富な可溶性食物繊維を作製できることを示す。これは驚くべきことであり、アラビノキシランヘミセルロースの弱酸性抽出は、フェルロイル化アラビノース側鎖を取り除き、結果として抗酸化活性がほとんどまたは全くない繊維となることを教示する先行技術から予期できないものである。
【０１０６】
実施例２：抽出ｐＨの影響
抽出条件の収率および抗酸化活性への影響を評価するために、一連の小規模抽出試験を行った。パイナップルパルプを、硝酸または水酸化ナトリウムでｐＨを２から１２に調節した２倍質量等量の水と混合した。続いてパルプスラリーを１２０℃で１時間オートクレーブし、その後５０℃に冷却してチーズクロスでろ過した。ろ液を４倍容量の冷却イソプロパノールで沈殿させ、一晩冷蔵した。続いて混合物を遠心分離し、上澄みを移し、ペレットを６０℃で一晩乾燥した。アルコール−不溶性固形物の収率を未洗浄パルプの初期生重量の百分率で示した。
【０１０７】
より大きなサンプルを、原料のより大きなバッチをオートクレーブし、実施例１に記載された方法で限外ろ過、ダイアフィルトレーションおよび凍結乾燥をして繊維製品を回収して準備した。繊維サンプルのフェノール成分含有量および抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で分析した。
【０１０８】
得られた結果を表２に示す。
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
オートクレーブされたスラリーの色はｐＨによって変化することがわかった。最終ｐＨ２の時、スラリーは強い赤錆色となり、フェノール成分の遊離および酸化を示した。色は、最終ｐＨ３の時に開始時の外観にもっとも近く、ｐＨが上昇するにしたがって徐々に茶色がかっていた。
【０１１１】
可溶性繊維の収率はｐＨ３以下の時にもっとも高いことがわかった。しかしながら、最終ｐＨがパイナップルの天然ｐＨである３．７未満の時、抗酸化フェノール成分の含有量は実質的に損失した。ｐＨ３のサンプルはｐＨ３．７よりも良好な色を有していたが、繊維の抗酸化活性は非常に低かった。
【０１１２】
パルプを天然ｐＨでオートクレーブした時、繊維の収率、抗酸化活性および粘度は最大であった。これはこれらの条件では繊維へのダメージが最小であることを示している。
【０１１３】
最終ｐＨ３．７での抽出は粘度の大きな減少を引き起こす。推定上、このような条件下での繊維の加水分解は分子量の減少をもたらし、アルコール沈殿による回収効率を減少させる結果となる。回収繊維の収率は最終ｐＨが６．９に達するまでは実質的に変化せず、この点において若干の減少が指摘された。しかしながら、繊維はｐＨが上昇した時、徐々に暗い茶色を呈した。これは最終ｐＨ４．１を超えた時の結合抗酸化物質含有量の減少に対応していた。推定上、遊離フェノール成分が酸化され茶色となり、疎水性相互作用を介して繊維に吸収された。
【０１１４】
抗酸化活性がｐＨ３．７のオートクレーブ抽出でもっとも高いことを見出したことは非常に驚きであった。一般的にはこのような“弱酸性”条件下での抽出はフェルロイル化アラビノース側鎖を開裂し、抗酸化活性の損失をもたらすと考えられている。代わりに、これらの結果は、１２０℃のパイナップルパルプで、側鎖の損失はｐＨ値が３．７未満で生じ、一方で分子量の損失を伴う主鎖の開裂はｐＨ値が４．０より大きい時に生じることを示している。
【０１１５】
得られた結果から、最適な抽出条件は、最終ｐＨが天然ｐＨまたは天然ｐＨより若干高い時であると思われる。この段階で、この証拠は最も高い抗酸化活性は最終ｐＨが３．７から約４．１の範囲にわたって得られることを示している。
【０１１６】
実施例３：抽出時間および温度の影響
パイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて５０℃の２倍質量の水で３回洗浄した。漂白され、洗浄されたパルプを２倍質量同等量の水に懸濁し、続いて異なる時間および温度の範囲を用いてオートクレーブした。約５０℃まで冷却した後、混合物をキャラコ布を用いて手動でろ過および圧縮し、続いて微粒子を除去するために遠心分離した。実施例１に記載された方法で限外ろ過、ダイアフィルトレーションおよび凍結乾燥をして繊維成分を回収した。繊維サンプルのフェノール成分含有量および抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で分析した。サンプルの総繊維含有量をBR Research Pty Ltd (シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）でＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて分析した。
【０１１７】
オートクレーブ時間および温度の繊維の抽出収率および抗酸化物質含有量への影響を表３に示す。
【０１１８】
【表３】
【０１１９】
これらの結果は可溶性繊維の収率および抗酸化物質含有量は、抽出時間および温度の両方の影響を受けることを示す。高い温度および長い時間は、総食物繊維含有量を減少させながら、繊維の抗酸化活性を上昇させる傾向がある。１４５℃で６０分間の抽出は、総食物繊維含有量および抗酸化活性の両方の減少を引き起こし、これは繊維がこれらの条件下で分解されることを示している。
【０１２０】
このデータはまた、抽出反応への拡散律速成分が存在することを示している。たとえば、１２０℃で６０分間または１３０℃で４０分間のいずれの抽出も、繊維の収率は同様の結果であった。しかしながら、より高い温度でより短い時間での抽出は収率および食物繊維含有量の両方の減少をもたらした。これは効率的な抽出は、組織構造を弱めるための十分な温度および可溶性繊維を組織マトリックス外へ拡散させるための十分な時間が必要であることを示している。
【０１２１】
この考えについて、皮を高い温度で短時間（１４５℃で５分間）の条件に置き、続いて低い温度で長時間（９５℃で６０分間）の条件に置いて試験を行った。そのままでは、高温処理は最大収率の約７０％のみしか遊離しないと予測され、一方９５℃での処理はいずれかの可溶性繊維を抽出するのにまったく不十分である。しかしながら、この組み合わせた処理は標準の抽出条件（１２０℃、６０分）と同様に効果的であることが分かった。
【０１２２】
実施例４：超音波処理の予備評価
パイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて５０℃の２倍質量の水で３回洗浄した。漂白され、洗浄されたパルプを同質量等量の水に懸濁し、３つの選択肢の処理を行った：（ａ）加熱処理なし；（ｂ）１００℃で１時間煮沸；または（ｃ）１２０℃で１時間オートクレーブ。次に３つのサンプルを、それぞれ１分間ずつ超音波処した。超音波エネルギーはHielscher社製の22mm 集束ソノトロード付（focussed sonotrode)1 KW Model UIP1000を用いて供給された。超音波ユニットは１８ｋＨｚで操作し、約０．４ｋＷのプロセスエネルギーを供給した。
【０１２３】
超音波処理の後、３つのサンプルを視覚的および、どれだけ容易に液体を固体からキャラコ布で絞って分離できるかの観点の両方から評価した。結果を表４に示す。
【０１２４】
【表４】
【０１２５】
超音波処理は典型的には細胞壁を破壊して抽出を促進するために使用される。しかしながら、我々は未処理パイナップルパルプは現実的な時間枠（ベンチスケールで１−５分）での超音波処理に対して非常に耐性があることを見出した。たとえ１００℃で１時間加熱しても、後続の超音波処理によって破壊するほど、パルプ組織構造を十分に軟化するには不十分であった。しかしながら、パルプを１２０℃で１時間オートクレーブして、続いて超音波処理をすることは、オートクレーブ処理のみよりもより効果的であることが証明された。
【０１２６】
我々は驚くべきことに、可溶化繊維の回収は、オートクレーブ処理されたパルプを超音波処理することによって非常に向上することを発見した。視覚的には、不溶性繊維残余物はクリーナーであり、より少ない残余実質組織が付着していることが分かる。機能的には、これはパルプは加圧がより容易で、加圧液体のより大きな回収および可溶性繊維のより高い比率を意味する。回収されたアルコール不溶性固体の量は４９％上昇した。
【０１２７】
実施例５：機械的処理
予備的実験はオートクレーブ処理されたパルプスラリーを家庭用フーロプロセッサーで混合することを含んだ。この処理は、スラリーの平均粒子サイズを減少させ、微細不溶性粒子の割合を大きくすることが分かった。これらの微粒子は繊維布を詰まらせ、可溶性繊維抽出物を不溶性残余物から分離するのを困難にした。このような粒子は遠心分離によって除去できるが、商業スケールでのこのような粒子の割合の上昇は遠心分離処理能力を低下させ、または代わりに、一定の処理能力を維持するために遠心分離サイズの増大が必要となるだろう。したがって、大雑把な機械的処理を通じての粒子の作製は、後続プロセスに関連するコストを増大させる。
【０１２８】
実施例６：パイロットスケール試験（超音波処理を含む）
パイナップルパルプ抽出プロセスのパイロットスケール試験をFood Science Australia (ウェリビー、ビクトリア州、オーストラリア）で実施した。
【０１２９】
この試験では、２００ｋｇの冷凍パイナップルパルプをボールカッターで約１−５ｍｍの粒径の粉末にした。粉末化されたパルプを水（ｐＨ５．５）と１：１の質量割合で混合し、３．５リットル缶に密封した。混合物のｐＨは３．９であった。この缶を１２０℃で３時間レトルトした。缶内の温度は１２０℃で約１．５時間であった。この缶を冷却し、内容物を貯蔵タンクに静かに移した。オートクレーブ処理された混合物のｐＨは３．７であった。
【０１３０】
Hielscher社製の８ｋＷ超音波ユニットでの初期試験は、一部のパルプスラリーを、１回および２回通過のために、超音波チャンバを通じて２つの異なる流量（１２リットル／分および２５リットル／分）でポンプで注入する工程を含んだ。各事例において、３．７ｋＷの処理電力入力が超音波チャンバに供給された。
【０１３１】
処理済パルプのサンプルをキャラコ布を通過させてろ過し、続いて微粒子を除去するために遠心分離した。精製ろ液を３ｋＤカットオフのアミコン酢酸セルロース限外ろ過膜で濃縮し、続いて残余糖および塩を除去するために、５体積変化の水でバッチ式ダイアフィルトレーションを行った。得られた洗浄済み繊維溶液を凍結乾燥した。回収された繊維の収率を表５に示す。
【０１３２】
【表５】
【０１３３】
このパイロットスケール評価において、回収された繊維の収率は、６リットル／分の１回通過または１２リットル／分の２回通過のいずれかを使用した超音波処理によって３５％上昇することが分かった。対照的に、予備的な実験室スケール評価（実施例４に記載）は、超音波処理は繊維の収率を４９％増加できることを示した。この相違は限外ろ過膜上に形成された極性ゲル層における繊維の損失に起因する可能性があり、より大きなスケールの操作では低下するだろう。
【０１３４】
分析のためのこれらのサンプルの準備に続いて、パルプスラリーのバルクを電力入力３．７ｋＷで１２リットル／分で超音波チャンバを２回通過させた。処理済スラリーを続いてチーズクロスでろ過して、Westfalia disc-stack 遠心分離機を用いて遠心分離した。茶色の抽出物を次に１０ｋＤカットオフのKochポリスルフォン限外ろ過膜を用いて１０倍濃縮した。濃縮された繊維を１２体積分の水でダイアフィルターして洗浄した。５体積分後に全ての糖が除去されることが分かった。
【０１３５】
組成物Ａを濃縮物の少量サンプルを凍結乾燥して準備した。
組成物Ｂを濃縮物をロータリーアトマイザー付のNiro Production Minor dryerを用いて、空気流入温度１８０℃および空気流出温度８５℃でスプレードライして準備した。液体は非常に粘度が低く乾燥が容易であり、基本的に完全な回収であった。この方法において、１５０ｇの非吸湿性粉末が生成された。組成物Ｂの１１０℃で一晩乾燥させて測定された水分含有率は９％であった。
【０１３６】
２つのサンプルのフェノール含有率および抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で測定した。表６に示す通りである。
【０１３７】
【表６】
【０１３８】
これらの結果はパイナップル繊維の抗酸化活性特性はスプレードライプロセスの間に損傷されないことを示す。
【０１３９】
組成物Ｂの食物繊維の含有量をＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて分析した。総食物繊維含有量は６８．７％であり、０．２％の不溶性繊維および６８．４％の可溶性繊維を含むことが分かった。したがって、パイロットプラントで抽出されたパイナップル繊維は＞９９％が可溶性繊維であった。
【０１４０】
実施例７：パイロットスケール試験（ねじプレス処理を含む）
第二のパイロットスケール試験を、抽出処理済みパルプから可溶性繊維を分離するための、超音波処理ではなく、ねじプレスの使用の可能性を評価するために実施した。
【０１４１】
パイナップルパルプ（７００ｋｇ）を準備し、Food Science Australia (ウェリビー、ビクトリア州、オーストラリア）で実施例６に記載の方法で抽出した。レトルト後、缶をAlbright & Wilson (オーストラリア） Ltd （Yarrabille、ビクトリア州、オーストラリア）の他のパイロットプラントに移した。Vincent model VP-6ねじプレスを用いて、抽出パルプから液体を加圧した。可溶性繊維溶液を、Westfalia model SB7-01-076 disc-stack遠心分離機、続いて５μｍ研磨フィルターカートリッジに通過させて精製した。繊維溶液を２０ｋＤカットオフの３０ｍ2Kock ポリスルフォン限外ろ過膜を用いて濃縮し、続いて５体積変化分の逆浸透精製水でダイアフィルターした。精製繊維溶液をNiro Production Minor dryerを用いて、空気流入温度１９０℃および空気流出温度８０℃でスプレードライした。
【０１４２】
このプロセスの結果として６．９６ｋｇの非吸湿性、黄褐色粉末（組成物Ｃ）が製造され、これはもとのパイナップルパルプからの１％の繊維の収率を示している。実施例６の結果に基づいて、わずか約２−３ｋｇの粉末が予測された。これはねじプレスに含まれる機械力は、超音波処理および手動プレスの組合せの使用よりも、非常に効果的であることを示唆した。したがって、ねじプレスを使用する際は、超音波処理からの利点は存在しない。
【０１４３】
組成物Ｃの総食物繊維含有量をBRI Research Pty Ltd (シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）によってＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて分析した。総食物繊維含有量は７５．５％であり、０％の不溶性繊維および７５．５％の可溶性繊維を含むことが分かった。したがって、このパイロットプラント試験で抽出された食物繊維は１００％の可溶性繊維からなることがわかった。
【０１４４】
組成物Ｃの近似分析をDairy Technical Services Ltd (ケンジントン、ビクトリア州、オーストラリア）で行い、脂肪、蛋白質、灰分および水分含有量のデータを得た。炭水化物含有量（リジンを含む）を差によって予測した。
【０１４５】
組成物の炭水化物画分の分析をSchool of Botany, University of Melbourne (パークビル、ビクトリア州、オーストラリア）で行った。単糖類組成を、Albersheimら、Carbohydr. Res. 5 (1967) 340-345、Blakeneyら、Carbohydr. Res 113 (1983) 291-299およびSaemanら、Methods Carbohydr. 3 (1983) 54-69の方法にしたがって、硫酸加水分解およびＴＦＡ加水分解を用いて測定した。ウロン酸を修正比色分析法（Fillisetti-Cozzi & Carpita Analyt. Biochem. 197 (1991) 157-162）によってグルクロン酸を標準として測定した。リグニン分析をKlason法にしたがって実施した。
【０１４６】
組成物Ｃの化学分析の統合結果を表７に示す。
【０１４７】
【表７】
【０１４８】
パイナップルのヘミセルロース分画はおもにグルクロノアラビノキシランとともにキシログルカン、および少量のグルコマンナンからなることが知られている（SmithおよびHarris. Plant Physiol. 107(1995) 1399-1409）。表７の結果は、組成物Ｃの可溶性繊維画分は約８３％のヘミセルロースと１６％のペクチンからなることを示している。
【０１４９】
組成物Ｃのフェノール成分含有量および抗酸化活性をSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で測定した。表８に示す通りである。
【０１５０】
【表８】
【０１５１】
このデータはフェルラ酸が組成物Ｃ中の可溶性繊維に関する主要なフェノール成分であることを示している。組成物Ｃの抗酸化活性は前記のパイロットプラントバッチ（実施例６の組成物Ｂ）で得られた値と一致している。
【０１５２】
２５℃の水中での濃度の関数として、組成物Ｃの粘度をSC4-18/13R小体積スピンドルを有するBrookfield DVII+ viscometerを用いて測定した。図２はパイナップル繊維は約１０sec-1のせん断率で強力にシヤスィニングであり、高いせん断率では基本的にニュートン挙動であることを示す。
【０１５３】
このデータをより詳細に示すために、せん断率１５sec-1で測定した粘度を濃度の関数として図３に示す。
【０１５４】
組成物Ｃの粘度は濃度の上昇とともに急激に上昇している。それにもかかわらず、アラビアゴムを除くほとんどの他の天然野菜のガムに比べて濃度が非常に低い。濃度１０％においても、粘度はたったの５０ｍＰａ・ｓであり、これは同じせん断率でのアラビアゴムの３０％溶液と同等である（Islamら、Food Hydrocolloids 11 (1997) 493-505）。
【０１５５】
４０％濃度の組成物Ｃは注ぐことのできる液体状態を維持し、これは本発明の可溶性繊維製品の商業量を液体濃縮物の形態で提供することが現実的であり得ることを示唆している。これは繊維製品を液体食品により容易に組み込むことを促進するだろう。
【０１５６】
実施例８：色の減少
我々の経験では、本発明の食物繊維の現実的な適用の主要な障壁は、抽出および続く工程の間に生じる色である。我々は色は２つの別個のメカニズムによって生じることを見出した。高温抽出プロセスの間に、茶色のメイラード色素が、糖類と、蛋白質およびアミノ酸との反応の結果として形成する。続く下流のプロセスの間に、赤褐色の着色が遊離可溶性フェノール成分の酸化によって生じる。
【０１５７】
我々は、色素成分は一度形成されると、ダイアフィルトレーションまたはアルコール沈殿のいずれによっても繊維から容易に分離することができないことを見出した。これは着色化組成物は比較的疎水性であり、溶液中で繊維に吸着する傾向があることを示唆している。我々の経験では、色の発生を防止することは、後から繊維を洗浄しようとするよりも良い。
【０１５８】
非酵素的な褐色化反応は、通常食物の調理の間に生じる。非酵素的な褐色化反応は、“キャラメライゼーション”と呼ばれる糖類（アミン関与のない）の熱誘導分解反応、またはメイラード反応として知られる非環状糖類のカルボニル基が、蛋白質、ペプチドおよびアミノ酸の塩基性アミノ基と縮合する反応のいずれかを含む。メイラード反応で形成される茶色色素はメラノイジンとして知られている。メラノイジンの形成はＳＯ2によって、メラノイジンの前駆体と亜硫酸および亜硫酸水素イオンとの反応を通じて阻害され、茶色化する可能性が減少した商品を形成することが知られている（Wedzicha & Kaputo Int. J. Food Sci. Technol. 22 (1987) 743-651）。
【０１５９】
オートクレーブ抽出中のメラノイジンの形成は、パイナップルパルプスラリーにメタ重亜硫酸ナトリウムを１０ｐｐｍから１，０００ｐｐｍ、好ましくは５０ｐｐｍから５００ｐｐｍおよびもっとも好ましくは１００ｐｐｍ、２００ｐｐｍまたは３００ｐｐｍの濃度で添加することによって阻害することができる。メタ重亜硫酸ナトリウムの利点は、比較的安価でありスラリーのｐＨを変化させないことである。メタ重亜硫酸カリウムも適しており、ただしより高価である。二酸化硫黄も用いることができるが、結果として生じるｐＨの降下を中和するためにアルカリの添加が必要となるだろう。
【０１６０】
遊離可溶性フェノール成分の酸化は３つの異なる方法を、単独または組み合わせて防止することができる：全てのプロセスを窒素下の無酸素環境で行う；プロセスの間に犠牲抗酸化剤を使用する、または遊離フェノール類を完全に除去する。
【０１６１】
商業スケールにおいて、パイナップルフルーツの搾汁および可溶性繊維製品の乾燥の間の時間を最小にすることによって、酸化をもっとも良好に調節することができる。窒素雰囲気下での処理もまた有益である。しかしながら、これらの選択肢のいずれも実験またはパイロットスケールで容易に実施できない。
【０１６２】
小スケールの研究ために、我々は溶けやすいフェノール成分の酸化は、精製繊維溶液にアスコルビン酸を添加することによって防止することができることを見出した。アスコルビン酸の添加量は１０ｐｐｍから２，０００ｐｐｍ、好ましくは５００ｐｐｍから１，０００ｐｐｍの範囲だろう。もしアスコルビン酸が処理中に使用されたら、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アンモニア溶液または重炭酸ナトリウムなどの適切なアルカリ剤を用いて、ｐＨを適宜調節する必要があるだろう。
【０１６３】
アスコルビン酸をダイアフィルトレーション水に添加することもまた、ダイアフィルトレーション中のアスコルビン酸の損失を補うために有益である。この場合、１０ｐｐｍから１００ｐｐｍの濃度が有利であり、好ましくは２０ｐｐｍから５０ｐｐｍである。
【０１６４】
溶けやすいフェノール成分の酸化の防止のもっとも望ましい方法は、それらを溶液から全て除去することである。これは繊維溶液を精製ステップののちにできる限り迅速に活性炭で処理して、色形成の機会を最小にすることによって達成できる。
【０１６５】
たとえば、パイナップルパルプを９０℃で１分間漂白し、続いて５０℃の２倍質量の水で３回洗浄した。漂白され、洗浄されたパルプを２倍質量同等量の水に懸濁し、１２０℃で１時間オートクレーブした。約５０℃まで冷却した後、混合物をキャラコ布を用いて手動でろ過および圧縮した。得られた溶液を開放タンクから蠕動ポンプを用いて４時間再循環させ、大気存在中での延長プロセスの影響をシュミレートした。この間、繊維用液の色が次第に茶色になるのが観察された。
【０１６６】
着色化溶液を一連の活性炭サンプルのフェノール成分除去効果を評価するために使用した。全ての活性炭サンプルは、Cuno Pacificにより、ZetaPlus製品系列の一部として供給された。それぞれのサンプルは４０ｍｍ×６ｍｍディスク形状の"Biocap"として供給された。それぞれの活性炭サンプルを２００ｍＬの着色化繊維溶液の処理に使用した。色の除去効果を、視覚的および波長範囲３００ｎｍから４００ｎｍでの吸光度の測定の両方で評価した。表９に示されるように、色減少のためのさまざまなサンプルの相対的効力を０から５スケールにランク付けした。
【０１６７】
【表９】
【０１６８】
これらの結果は活性炭を可溶性繊維溶液から色形成フェノール成分を除去するために用いることができること、しかしながら適切なグレードの選択が成功に欠かせないことを示唆している。
【０１６９】
実施例９：パイロットスケール試験（連続加熱）
第３のパイロット試験を、バッチレトルトではなく、連続加熱プロセスの使用の可能性を評価するために実施した。加熱は、Gold Peg International Pty Ltd (Moorabbin、ビクトリア州、オーストラリア）において特注試験施設を使用して、直接水蒸気圧入法によって行った。
【０１７０】
７００ｋｇの半冷凍パイナップルパルプをReitzパイロットスケールハンマーミルを用いて粉砕した。パルプを５００ｐｐｍの重亜硫酸ナトリウムを含む２倍等量の水道水と混合し、続いて１４５℃で３分間加熱した。温度を５０℃まで低下させ、加熱済みパルプスラリーをAlbright & Wilson (オーストラリア） Ltd （Yarrabille、ビクトリア州、オーストラリア）のパイロットプラントに移送するために２００リットルドラムに密封した。そこで、可溶性繊維を実施例７に記載の方法で回収した。
【０１７１】
このプロセスは、３．４ｋｇのスプレードライ粉末（組成物Ｄ）をもたらし、０．４９％の収率を示した。これは実施例７のレトルトプロセスの収率のわずか半分であり、表３のデータと整合性がある。
【０１７２】
加えて、清澄遠心分離から排出された不溶性スラッジからサンプルを収集した。遊離糖類および水溶性食物繊維を除去するために、この物質を逆浸透精製水で繰り返し洗浄し、続いて凍結乾燥した。得られた粉末の組成物Ｅは、パイナップルパルプから抽出されたであろう不溶性繊維成分を示す。
【０１７３】
組成物Ｄは６１．０％の総食物繊維を含有することが分かり、このうち９６％は可溶性食物繊維であった。対照的に、組成物Ｅは５１．５％の総食物繊維を含み、これは全て不溶性食物繊維からなっていた。
【０１７４】
組成物ＤおよびＥの化学分析を実施例７に記載の方法で行った。結果を表１０および１１に示す。
【０１７５】
【表１０】
【０１７６】
【表１１】
【０１７７】
表１０および表１１と表７および表８の比較は、本試験で抽出された可溶性繊維は、前者の製品と微妙に異なることを示している。組成物ＣおよびＤのヘミセルロース成分は、組成物Ｃに比べて、より高い比率のキシロース骨格に関連する親水性アラビノース側鎖基を含んでいた。組成物Ｄも組成物Ｃに比べてより小さいフェノール基の比率を有し、総抗酸化活性が低かった。ともに、これらの結果は１４５℃で３分間抽出されたヘミセルロースは、１２０℃で１．５時間抽出されたものよりもより水溶性であり、これは関連フェノール基から遊離したアラビノース側鎖がより高い比率で存在することに由来することを示唆している。
【０１７８】
組成物Ｄは組成物Ｃと比べて、わずかに多くの水溶性のペクチンを含むことも分かった。
【０１７９】
対照的に、組成物Ｄの単糖類は大部分がグルコースであり、部分的にアラビノース、キシロースおよびウロン酸であることが分かった。これは組成物Ｅは不溶性セルロース、ヘミセルロースおよびセルロースマトリックス内に捕捉された少量のペクチンから構成されていることを示唆している。
【０１８０】
比較的低いヘミセルロースレベルにも関わらず、組成物Ｅはかなりの量の抗酸化フェノール成分を含むことが分かった。組成物Ｅはまた特にリグニンが豊富であり、リグニンは非晶質、樹脂様フェノール性ポリマーであり、細胞壁多糖類のマトリックス内の空間を充填する。リグニンは抗酸化活性を有することが知られている（Barclayら、J. Wood Chem. Techno;. 17 (1997) 73-90）。
【０１８１】
本実施例は、缶のバッチレトルトに代わって、連続的、高温加熱が実行可能なプロセスであることを示すのに役立っている。これは商業的な実施のためにもっとも適切な方法であろう。
【０１８２】
本実施例はまた、第２の製品を、おもに高比率の抗酸化活性の豊富なリグニンを有する不溶性食物繊維からなる、可溶性繊維抽出物の副産物として製造できることを示す。このような製品は、可溶性が必須の特徴でない抗酸化フルーツ繊維として適用されるだろう。たとえば、加工フルーツ断片、スナックバーおよび加熱製品に適用されるだろう。
【０１８３】
実施例１０：ジュースでの適用
組成物Ｃを市販のアップルジュースに１２ｇ／Ｌの濃度で、比較例１に記載の方法で添加した。繊維はジュースに薄い金−茶色および若干の“曇り”を与えたが、強化ジュースは基本的には明らかな粘度の上昇はなく、ねばねばした口当たりも示さなかった。代わりに、パイナップル繊維は口当たりの良い、滑らかな稠度を与え、かなりはっきりとしたアップルジュースの風味を柔らかくする傾向にあった。
【０１８４】
強化ジュースは非常に安定的で、数週間後にも沈殿物は見られなかった。
比較として、同様のジュース調整物を、３つの市販食物繊維製剤をすべてアップルジュースに１２ｇ／Ｌ入れて準備した。この濃度は“良好な食物繊維源”を提供するために選択され、２５０ｍＬ当たり３ｇに相等する。３つの市販製品はGlucagel (大麦ベータグルカン）、Herbapekt SF02-LV（粘度を２０倍減少させたペクチン）およびHerbapekt SF50-A-LV（粘度を５０倍減少させたアップルペクチン）であった。
【０１８５】
全ての３つの市販製品はアップルジュースの粘度を顕著に上昇させ、結果として不快な‘ぬるぬるした’または‘ねばねばした’口当たりをもたらすことが分かった。対照的に、パイナップル繊維はとてもより好ましい口当たりを有し、粘液性の特性を全く有していなかった。
【０１８６】
Surmacka SzczesniakおよびFarkas［J. Food Sci. 27 (1962) 381-385］は、口内で非常に粘液性であるガムはニュートン様レオロジー挙動を示すことで特徴付けることができると報告しているが、高いシヤスィニングを示すガムは非粘液性である。したがって、４つのアップルジュースの調製物の粘度はせん断率の機能として、SC4-18/13R小体積スピンドルを有するBrookfield DVII+ viscometerを用いて測定された。得られた粘度プロファイルを図４に示す。
【０１８７】
これらの結果は、４つの全ての繊維溶液は非常に低いせん断率では強力なシヤスィニングを示し、一方これら全ては約１０sec-1より大きいせん断率ではニュートン様挙動を示すことを表わしている。これは４つの全ての繊維は実際条件下において、同様の‘ねばねばした’口当たりを有することを示唆している。しかしながら、商業的にジュースに使用され得る典型的な濃度では、パイナップル繊維はもっとも低い粘度を有していた。この特性は味覚試験で報告された優れた口当たりに明白に関与している。
【０１８８】
我々は本発明の可溶性繊維に関連する抗酸化活性は、食物繊維クレームを作製するのに適切なレベルを添加した場合に、市販のフルーツジュースの総抗酸化活性能に大きな相違をもたらすか調べることに興味を持った。
【０１８９】
したがって、市販の貯蔵安定性を有するフルーツジュースのサンプルを、２５０ｍＬ当たり３ｇの抗酸化繊維（組成物Ｃ）で強化した。サンプルを冷凍して、総ＯＲＡＣ値およびアスコルビン酸含有量（ＨＰＬＣによって）を分析するために、Southern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）に送付した。
【０１９０】
それぞれの市販ジュースを総抗酸化活性に寄与するアスコルビン酸で強化した。フェノール性成分の抗酸化効力のみに焦点をあてるため、ＯＡＲＣ値をアスコルビン酸の寄与に対して補正した。コントロールサンプルである水中のアスコルビン酸を分析して、必要な補正因子を構築した。コントロールおよび強化ジュースの補正ＯＲＡＣ値を表１２に示す。
【０１９１】
【表１２】
【０１９２】
組成物Ｃは４６４．６μmol TE/gの総抗酸化物質含有量を有するため（表８）、３ｇ／２５０ｍＬでの強化は、それぞれのジュースをＯＲＡＣ値５．５８μmol TE/g分上昇させると予測できる。表１２に示される結果は広くこの予測と整合しているが、かなりの分散度を示しており、これはＯＲＡＣ分析の実験エラーに由来するであろう。
【０１９３】
このデータは２５０ｍＬ当たり３ｇの抗酸化繊維でアップルジュースおよびパイナップルジュースを強化することは、それぞれのジュースの抗酸化活性を事実上２倍にすることを示唆している。得られた抗酸化活性は、豊富な食物抗酸化物質源として宣伝されているクランベリージュースよりも大きい。クランベリージュースの強化はこのような大きな効果を有しておらず、これはより高い抗酸化活性のベースラインレベルからはじまるためである。
【０１９４】
商業的な適用において、繊維製品が予測される保存期間の間、安定を維持することが重要である。これは広く使用されている食物繊維のイヌリンにとって特に問題であり、イヌリンは低温殺菌および酸性ジュース製品の保存の間に直面する温度およびｐＨの条件下で、フルクトースに加水分解することが知られている［Blecker et al J. Agric. Food Chem. 50 (2002) 1602-1607］。これは食物繊維含有量の漸次減少および、延長された保存期間の間の甘味の漸次上昇をもたらす。
【０１９５】
パイナップル繊維の保存安定性を評価するために、上述の通り組成物Ｃを１２ｇ／Ｌでアップルジュースに処方した。比較として、市販の短鎖イヌリンのBeneo GRを有する同様のジュース混合物も準備した。加速保存試験を実施し、これはサンプルを８０℃で２日間まで加熱することを含んだ。これらの試験条件はアップルジュース中のフェノール成分は、２５℃で９ヶ月間保存することによって半分になる［Spanosら、J.Agric.Food Chem. 38 (1990) 1572-1579］、および同様の減少が８０℃で２日間で達成される［Van der Sluisら、J.Agric.Food Chem. 53 (2005) 1073-1080］という観察結果に基づく。したがって、アップルジュースを８０℃で２日間加熱することは室温で９ヶ月間保存することと同等である。
【０１９６】
サンプルを毎日採取し、食物繊維含有量をBRI Research Pty Ltd (シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）で分析した。サンプルの組成物Ｃを含む総食物繊維含有量をＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３を用いて測定した。イヌリン（フルクタン）の含有量をＡＯＡＣ公定分析法９９７．０８を用いて測定し、フルクトースの含有量をＨＰＬＣを用いて測定した。サンプルはフェルラ酸の含有量も、Southern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）においてＨＰＬＣ測定によって分析した。
【０１９７】
繊維およびイヌリン分析結果を表１３に示す（２つのサンプルの平均値）。
【０１９８】
【表１３】
【０１９９】
これらの結果は、組成物Ｃはアップルジュース（ｐＨ３．４）中で８０℃で２日間安定していることを示している。対照的に、イヌリンの濃度は１日目で７５％低下し、２日目までには検出限界未満であった。
【０２００】
組成物Ｃで強化されたジュースサンプル中のフェルラ酸（遊離およびトータル）含有量を表１４に示す。
【０２０１】
【表１４】
【０２０２】
これらの結果は組成物Ｃのフェルラ酸成分は８０℃で２日間加熱している間に共有結合を維持して、ジュース内に検出可能なフェルラ酸の遊離がないことを示している。これはアップルジュースベースのフェノール成分と対照的であり、フェノール成分はこの処理によって濃度が半分になることが知られている。
【０２０３】
本実施例は本発明の可溶性繊維に関連する抗酸化物質は室温で９ヶ月の保存まで安定であると思われること、および低温殺菌によっても損傷されず存在することを証明している。
【０２０４】
本実施例での加速保存試験結果は、本発明の可溶性食物繊維の食物繊維および抗酸化成分の両方とも酸性ジュース飲料中で非常に安定的であり、長期保存を保証するために低温殺菌されたものは特に安定的であることを示している。このように、本製品は酸性条件下において迅速に分解するイヌリンおよび時間の経過とともにジュース内で分解する遊離フェノール性抗酸化物質に対して利点を提供する。
【０２０５】
実施例１１：ミルクでの適用
組成物Ｃをキッチンブレンダーを用いて１２ｇ／Ｌ濃度で冷たいミルクに分散して、冷凍下で保存した。保存７日後においても相分離の兆候はなかった。この予備結果はパイナップル繊維とミルクとの間に現実的な相の不整合が存在しないことを示唆している。したがって、本発明の可溶性繊維はさまざまなミルク製品の原料、食物繊維サプリメントまたはプレバイオティクス原料として使用できることが予測され得る。
【０２０６】
実施例１２：ヨーグルトでの適用
組成物Ｃを“繊維源”を提供するために十分な量であり、２００ｍＬ当たり１．５ｇ等量の濃度、たとえば７．５ｇ／Ｌ、で天然に固められたヨーグルトに処方した。
【０２０７】
ヨーグルトを３０ｇのスキムミルク粉末および７．５ｇの組成物Ｃを１Ｌの生鮮全乳に添加して準備した。ミルクをマイクロウェーブによって９０℃に加熱した。該ミルクをゆっくりと４２℃まで冷却し、その時点で市販のａＢｃ（アシドフィルス菌、ビフィズス菌、カセイ菌）ヨーグルト（Jalna Natural Yoghourt）を混合した。混合物を固めるために４２℃で６時間インキュベートして、その時点でヨーグルトを冷凍した。組成物Ｃを含有しないコントロールヨーグルトも準備した。サンプルを評価前に７日間冷凍条件下で保存した。
【０２０８】
２つのヨーグルトの物理的構造の完全性をAryana［Int.J.Dairy Technol. 56 (2003) 219-222］にしたがって離漿を測定して評価した。それぞれのヨーグルトの３００ｇのサンプルを漏斗上部に設置された微細ナイロンメッシュふるいに置き、２２℃で２時間水気を切れるようにした。収集されたホエイの量を離漿の指標とした。分析を２回行った。結果を表１５に示す。
【０２０９】
【表１５】
【０２１０】
離漿は、コントロールヨーグルトにおいて、パイナップル繊維を含むヨーグルトよりも２０％大きいことが観察された。この相違の理由は不明であるが、パイナップル繊維の水結合能またはカゼイン粒子の合体を阻害する繊維の存在に起因する可能性がある。
【０２１１】
２つのサンプル間の関連する相違についてさらなる洞察を得るために、２つのヨーグルトのサンプルを２人の訓練されていない試験者によって試験した。両方のヨーグルトとも口当たりは同等になめらかであると報告された。しかしながら、コントロールヨーグルトは鋭い乳酸味を有し、一方パイナップル繊維を含むヨーグルトはより滑らかで、鋭さおよび乳酸味が著しく小さいと報告された。
【０２１２】
これらの結果は本発明の可溶性繊維は天然に固められたヨーグルト、濃縮ポンプヨーグルト（thickened pumping yoghurts）、ドリンクヨーグルトおよび他の酸性化乳飲料中の繊維サプリメントまたはプレバイオティクス原料として有益に使用できることを示唆している。
【０２１３】
実施例１３：焼いた食品での適用
焼いた食品でのパイナップル繊維の適用の例として、組成物Ｃをマフィンに処方した。比較のために、４つの異なるバッチのマフィンを、表１６に示すレシピにしたがって準備した。バッチ１はコントロールであり、食物繊維は添加されていない。バッチ２はマフィン１つ当たり１．５ｇの組成物Ｃをもたらすように処方された。バッチ３はマフィン１つ当たり５つのブルーベリーを含むように処方された。バッチ４はマフィン１つあたり１．５ｇの小麦ふすまを含むように処方された。
【０２１４】
【表１６】
【０２１５】
各事例において、乾燥原料を一緒にふるいにかけて、続いて卵、ミルク、溶かしバターおよびバニラエッセンスとともに泡立てた。バッチ３については、ブルーベリーを湿った混合物に慎重に織り込んだ。混合物を油を塗ったマフィンパンに分配し、２００℃に予熱した強制ファンガスオーブンで焼いた。４つの全てのバッチを１７分間焼いた。
【０２１６】
それぞれのバッチの６つのマフィンを一晩冷却して凍結し、凍結乾燥機に移した。乾燥されたマフィンの重量を測り、家庭用フードプロセッサーで粉砕し、その後抗酸化活性分析のためにSouthern Cross University (リズモア、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア）に送付した。結果を表１７に示す。
【０２１７】
【表１７】
【０２１８】
結果は、コントロールマフィン（バッチ１）はかなりの水準の抗酸化活性を有していることを示している。このいくつかは精製精白小麦粉に存在するフェノール成分に由来し得るが、多くの割合は加熱プロセスの間に形成されたメイラード反応生成物にも由来するだろう［Yilmaz & Toledo Food Chem. 93 (2005) 273-278］。
【０２１９】
組成物Ｃを含むマフィン（バッチ２）は、同量の小麦ふすまを含むマフィン（バッチ４）と同等の抗酸化活性を有することが分かった。興味深いことに、ブルーベリーを含むマフィン（バッチ３）はコントロールと同等の抗酸化活性を有し、これはブルーベリーのアントシアニンは加熱中に破壊されることを示唆している。このような高い程度の熱的不安定性は、マフィン内で加熱された紫色小麦ふすまアントシアニンでも指摘されている［Liら、Food Chem. 104 (2007) 1080-1086］。
【０２２０】
本発明の可溶性食物繊維内の共有結合性フェルラ酸の熱的安定性は、焼かれた食品中の不安定なベリーアントシアニンに対して、現実的な利点を提供する。焼かれた食品において、本発明の可溶性食物繊維の抗酸化活性は、同量の小麦ふすまと同等である。これは焼いた製品に本発明の抗酸化物質の豊富な可溶性繊維を添加することは、小麦ふすまに関連する健康効果のいくつかをもたらすことを示唆する。
【０２２１】
これらの結果は、本発明の可溶性食物繊維は、果物源からの熱的安定性を有する抗酸化能をもたらすために、焼いた食品中に使用できることを示している。
【０２２２】
実施例１４：乳化特性
小麦ふすまから抽出されたヘミセルロース（Schooneveld-Bergmansら、J. Cereal Sci. 29 (1999) 49-61）およびトウモロコシから抽出されたヘミセルロース（Yadavら、Food Hydrocoll. 21 (2007) 1022-1030; Carvajal-Millanら、Carbohydr. Polym. 69 (2007) 280-285）が乳化特性を有することが示されているが、このような結果はパイナップルヘミセルロースでは報告されていない。
【０２２３】
本発明の可溶性食物繊維の乳化特性を実証するために、さまざまな水中の魚油のエマルジョンを準備した。コントロールとして市販のとうもろこし繊維製品であり、関係する抗酸化活性を有しないTate & Lyle（ロンドン、英国）社製のPromitor可溶性トウモロコシ繊維を使用した。
【０２２４】
魚油はNU-MEGA INCREGIENTS Pty Ltd（アルトナノース、ビクトリア州、オーストラリア）社製の精製マグロ油（HiDHA(登録商標）25N Food)であった。表１８に示す６つの異なるエマルジョン処方を作製するために、マグロ油を組成物ＣまたはPromitor可溶性トウモロコシ繊維の４０％ｗ／ｗ溶液で乳化した。
【０２２５】
【表１８】
【０２２６】
エマルジョンを５０ｇバッチ内に、Ystral社製のYS3910Fヘッドを有するT 1500 高せん断ミキサーを用いて、設定値８で６０秒間操作して準備した。エマルジョンの安定性の予備的評価を水滴の初期顕微鏡評価によって実施し、続いて室温で一晩経過後に行った。
【０２２７】
エマルジョン１は非常に小さい水滴の均一な懸濁液からなることが顕微鏡的に観察された。一晩経過後に油分離の兆候はなかった。エマルジョン２は大多数の小さな水滴と、少ない割合の大きな水滴との混合物であると観察された。一晩経過後に、油分離は明確に分からなかった。エマルジョン３は大部分が大きな水滴であることが観察された。一晩経過後にエマルジョンからマグロ油の薄い層が分離した。エマルジョン４，５および６はすべて大きな水滴からなることが観察され、これは観察の間においても安定的でなかった。一晩経過後に、３つのエマルジョンの油から薄いマグロ油の層が分離した。
【０２２８】
本予備調査は１４％ｗ／ｗの組成物Ｃおよび３０％ｗ／ｗのマグロ油のエマルジョンは安定な傾向であることを示唆している。７％の組成物Ｃを含むエマルジョンもいくつかの適用では安定であるが、時間の経過とともに安定性が低下する可能性があるだろう。３．５％の組成物Ｃを含むエマルジョンは明らかに非安定的であった。Promitor可溶性トウモロコシ繊維を含むエマルジョンはいずれも安定であることが観察されなかった。
【０２２９】
本予備調査に続いて、本発明の可溶性食物繊維とともに準備された魚油の安定性のより正式な評価を実施した。本事例では、Promitor可溶性トウモロコシ繊維を含むエマルジョンを、エマルジョンの安定性を保証するために、界面活性剤ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）で補った。保存料としてソルビン酸カリウムを添加した。それぞれの繊維のエマルジョンを、二ナトリウムＥＤＴＡ有り、または無しのいずれかで準備した。エマルジョンの処方を表１９に示す。
【０２３０】
【表１９】
【０２３１】
エマルジョンを上記のとおり高せん断ブレンドで準備した。エマルジョンの安定性の評価のために、エマルジョンを４０℃で４週間保存した。エマルジョン中の水滴のサイズ分布をUniversity of Melbourne(パークビル、ビクトリア州、オーストラリア）のChemical and Biomolecular Engineering学部で、４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザーを有するMalvern Series 4700 spectrometer (Malvern Instruments Ltd, Malvern UK）を用いて、１０ｍＷでの操作で測定した。
【０２３２】
各エマルジョンの初期および４０℃で４時間後のそれぞれの平均水滴サイズを表２０に示す。
【０２３３】
【表２０】
【０２３４】
全てのエマルジョンにおいて、水滴サイズは４０℃で４時間保存後に若干大きくなったが、全て遊離油相の兆候なしに安定を維持した。したがって、パイナップル繊維は水中でマグロ油の効果的な乳化剤として機能することが分かった。
【０２３５】
本実施例は本発明の可溶性食物繊維が水中油型エマルジョンシステムのための効果的な乳化剤として機能することを実証しており、マヨネーズ、サラダドレッシング、飲料および封入剤としての適用が見出せることを示唆している。
【０２３６】
実施例１５：脂質酸化の防止
魚油はドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）およびエイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）が豊富であり、これらは炭素鎖に複数の二重結合を有するために酸化の影響を受けやすい。水中油型エマルジョンにおける脂質酸化は油滴の界面特性に大きく依存しており、なぜならこの場所では遷移金属および脂質ヒドロペルオキシドが相互作用して損傷を与える遊離ラジカルを形成するからである。親油性抗酸化物質は水中油型エマルジョンにおいて親水性抗酸化物質よりも効果的であり、なぜならそれらは界面で凝縮して遊離ラジカル形成の場所で保護を与えるからである（Frankelら、J.Agric. Food Chem. 42 (1994) 1054-1059）。
【０２３７】
フェルラ酸は比較的親油性であると知られている（Jacobsenら、J.Agric. Food Chem. 47 (1997) 3601-3610）。したがって、我々は本発明の可溶性食物繊維中の抗酸化フェルラ酸基が魚油エマルジョンの酸化を防止することができるのか確かめることに興味を持った。
【０２３８】
したがって、表１９に記載された４つのマグロ油エマルジョンの複製サンプルを準備した。エマルジョンを実施例１４に記載の方法で準備し、加速保存試験を行った。これはエマルジョンを、大きな幅の広い瓶で４０℃で暗所で保存することから成る。この瓶は通常は水の蒸発を防ぐために密閉されているが、７日毎に上部空間に新鮮な空気を入れるために開封された。１ヶ月後に瓶をインキュベーターから取り出し、分析まで−２０℃で冷凍保存した。
【０２３９】
平行試験として、市販のアップルジュースのボトルを４つのそれぞれのエマルジョンを３ｇ／ｌのマグロ油濃度を与える１：１０の希釈比率で強化した。ジュースサンプルを密閉ボトルで４０℃の暗所で保存した。それぞれについて５つの複製を準備した。各週で、１つのボトルを開封して魚臭を主観的に評価した。
【０２４０】
現実の条件をシュミレートする追加試験として、それぞれの強化ジュースサンプルのボトルをサンプリング前８週間、冷蔵庫で保存した。
【０２４１】
冷凍エマルジョンサンプル中の酸化物質の存在をFood Science Australia (ウェリビー、ビクトリア州、オーストラリア）でRichardsらJAOCS 82 (2005) 869-874の方法を用いて定量化した。
【０２４２】
プロパナールのヘッドスペースガスクロマトグラフィー分析がＤＨＡのようなｎ−３脂肪酸の酸化の追跡の優れた方法であると報告されている（Boydら、JAOCS 69 (1992) 325-330）。表２１は加速試験から採取されたそれぞれのエマルジョン中のプロパナールの相対存在量を示している。
【０２４３】
【表２１】
【０２４４】
プロパナール濃度はパイナップル繊維を含むエマルジョンで非常に低いことが分かり、これは可溶性繊維に関連する抗酸化基はマグロ油を酸化から効果的に保護できることを示唆している。対照的に、トウモロコシ繊維はこのような保護を与える抗酸化活性を有していない。
【０２４５】
人間の嗅覚は魚臭または悪臭の検出にとって非常に敏感な道具である。油含有製品が消費者に受け入れられるかどうかに影響し得るのはこの臭いである。加速保存されたジュースサンプルの主観的分析結果を表２２に示す。結果を相対用語で評価した。（−）は魚臭が存在しないことを意味し、（＋＋＋）は強い魚臭を意味する。
【０２４６】
【表２２】
【０２４７】
アップルジュースは遊離ラジカルの形成および油の酸化を促進するフェルラ酸を含む。ＥＤＴＡをフェルラ酸と複合して油の酸化を防止するためにサンプルに添加した。
【０２４８】
ＥＤＴＡ不存在下では、パイナップル繊維は魚臭の発生に対して完全な保護を提供することができなかった。しかしながら、パイナップル繊維とＥＤＴＡの組合せは４週間の加速保存試験の間に魚臭が発生するのを防止できた。
【０２４９】
対照的に、抗酸化活性を有しないトウモロコシ繊維はＥＤＴＡが存在していても魚臭の発生を防止することができなかった。
【０２５０】
本実施例は本発明の可溶性食物繊維は水中油型エマルジョンシステムにおいて、油酸化および異臭の発生の防止によって実質的な利点を提供できることを示している。これは本発明の可溶性食物繊維は魚油や精油のような繊細なオイルの形成、飲料および香料処方において商業的に有用であり得ることを示唆している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗酸化食物繊維を準備する方法であって、
パイナップルパルプを１０５℃から１５０℃の範囲内の温度に、少なくとも３０秒間加熱する工程と、
オートクレーブ処理されたパイナップルパルプのｐＨを３．２から６．５の範囲内にする工程と、
加熱された原料を、固形原料からの可溶性原料の除去を促進するために、機械的または超音波処理する工程と、
可溶化繊維を不溶性原料から分離する工程と、
遊離糖類を少なくとも部分的に除去する工程と、
可溶性抗酸化繊維を濃縮する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記パイナップルパルプを１０５℃から１５０℃の範囲内の温度に、少なくとも３０秒間加熱する工程を含み、前記パイナップルパルプを９０℃から１５０℃の範囲内の温度に、少なくとも１０分間加熱する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
結果として得られた食物繊維が、共有結合性のフェルラ酸およびｐ−クマル酸の存在に由来する、１グラム当たり、５０マイクロモルより大きいトロロックス当量（ＯＲＡＣ）の抗酸化活性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パイナップルパルプが、廃棄された皮、芯または遠心清澄スラッジなどの、商業用搾汁操作の食品等級副産物である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
抽出前に、色形成の程度を減少させるパイナップルパルプを洗浄する工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記パイナップルパルプが、０．５ｍｍから５０ｍｍの範囲内の大きさのパルプ粒子を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記パイナップルパルプを、水対パルプの重量比が０．５：１から５：１となるような量の水と混合する、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記パイナップルパルプを加熱する工程の前に、前記パイナップルパルプにアルカリを添加する工程を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記パルプを加熱する工程を、水蒸気圧入法、間接蒸気加熱またはパルプのマイクロ波照射によって行う、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
固体からの可溶性原料の除去促進のために、加熱する工程中または加熱する工程後に前記パルプを超音波処理する、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記超音波処理を、加熱済みパルプスラリーを、流水式超音波チャンバ内で連続的に処理することにより行う、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
可溶性原料と不溶性原料との分離を、加圧、ろ過、および重力沈降よりなる群から選ばれるいずれかの方法によって行う、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記水溶性繊維を、精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過および逆浸透よりなる群から選ばれるいずれかの工程によって濃縮する、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記水溶性繊維を、０．１ミクロンから１ミクロンの間の孔サイズを有する膜を用いる精密ろ過の工程によって濃縮する、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記可溶性繊維の濃縮が、１，０００から１００，０００の範囲内の分画分子量を有する精密ろ過膜を用いる精密ろ過の工程を含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記可溶化繊維からの糖類の除去が、パイナップル繊維製品の灰分レベルが乾燥物質基準で１％から５％の間の程度となるまで行われるダイアフィルトレーションを含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記水溶性抗酸化繊維が微粒子状固体を形成するように乾燥される、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記水溶性抗酸化繊維が、噴霧乾燥、凍結乾燥およびドラム乾燥よりなる群から選択されるいずれかの方法を用いて乾燥される、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
処理中の繊維の褐色化を防ぐために安定剤を添加する工程をさらに含む、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
硫黄（iv）形態の二酸化硫黄；およびＨＳＯ3-、ＳＯ32-のようなオキシアニオンよりなる群から選択される少なくとも１つの安定剤を添加する工程をさらに含む、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
オートクレーブ工程の前にパイナップルパルプにメタ重亜硫酸ナトリウム安定剤を添加する工程をさらに含む、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記メタ重亜硫酸ナトリウムの量が１０から１，０００ｐｐｍの範囲内であり、もっとも好ましくは１００から３００ｐｐｍの範囲内である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
アスコルビン酸安定剤を１０から２，０００ｐｐｍの範囲内の量で添加する工程をさらに含む、請求項１〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
遊離フェノール成分を除去するために、前記繊維溶液を活性炭で処理する、請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記不溶性繊維を前記不溶性原料から分離する工程をさらに含む、請求項１〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
パイナップルから得られた可溶性抗酸化繊維。
【請求項２７】
共有結合性のフェルラ酸およびｐ−クマル酸の存在に由来する、１グラム当たり５０マイクロモルより大きいトロロックス当量（ＯＲＡＣ）、好ましくは１グラム当たり１００から１０００マイクロモルの範囲内のトロロックス当量、もっとも好ましくは１グラム当たり２００から８００マイクロモルの範囲内のトロロックス当量の抗酸化活性を有する、請求項２６に記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項２８】
本発明に係る可溶性繊維製品が乾燥重量を基準として、７５％から９９％の炭水化物と、０．５％から５％のリグニンと、０．５％から５％の脂質と、１％から１０％の蛋白質と、１％から５％の灰分とからなり、もっとも好ましくは８０％から９５％の炭水化物と、１．５％から３．５％のリグニンと、１％から４％の脂質と、２％から７％の蛋白質と、１．５％から３％の灰分とからなる、請求項２６または２７に記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項２９】
前記炭水化物成分が、（ＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３で測定された）６０％から９０％の総食物繊維および１０％から４０％の糖類およびオリゴ糖を含み、好ましくは７０％から９０％の総食物繊維、もっとも好ましくは８０％の総食物繊維を含む、請求項２６〜２８のいずれかに記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項３０】
前記繊維が、（ＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３で測定された）９０％から１００％の可溶性食物繊維および０％から１０％の不溶性食物繊維を含む総食物繊維を含む組成物として存在する、請求項２６〜２９のいずれかに記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項３１】
本発明に係るパイナップル繊維製品の炭水化物成分が、モルパーセントを基準として、４０−８０％のキシロースと、５−２５％のアラビノースと、２−１５％のガラクトースと、０．１−１５％のグルコースと、０．１−１０％のマンノースと、０−２％のラムノース／フコースと、５−２５％のウロン酸とからなる、請求項２５〜３０のいずれかに記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項３２】
請求項２５〜３１のいずれかに記載の可溶性食物繊維を含む食品成分。
【請求項３３】
前記食品成分が、飲料、乳製品、豆乳および穀物ミルク、スープ、焼いた食品、朝食シリアルおよびスナックバー、肉製品、乳化食用油、カプセル化食用油、インスタント飲料、インスタントデザートおよびスープミックスよりなる群から選ばれる、請求項３２に記載の可溶性食物繊維を含む食品成分。
【請求項３４】
果物および野菜ジュース、乳飲料、豆乳、ライスミルク、ドリンクヨーグルトおよび他の酸性乳飲料の形態である、請求項３２または３３に記載の可溶性食物繊維を含む食品成分。
【請求項３５】
可溶性食物繊維を含み、前記可溶性食物繊維が、飲料に１リットル当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下の量加えられる、請求項３２〜３４のいずれかに記載の食品成分。
【請求項３６】
前記可溶性食物繊維を食用油のための乳化剤として含む、請求項３２〜３５のいずれかに記載の食品成分。
【請求項３７】
前記可溶性食物繊維を食用油のための封入剤として含む、請求項３２〜３５のいずれかに記載の食品成分。
【請求項３８】
前記油が魚油、微細藻類油、単細胞オメガ３脂肪酸、種油、堅果油、精油、香味料および芳香料よりなる群から選ばれる、請求項３６または３７に記載の食品成分。
【請求項３９】
請求項２６〜３１のいずれかに記載の可溶性食物繊維を含む補助食品。
【請求項４０】
請求項２６〜３１のいずれかに記載の可溶性食物繊維を含む化粧品組成物。
【請求項４１】
請求項２６〜３１のいずれかに記載の可溶性食物繊維を含む医薬品組成物。
【請求項１】
抗酸化食物繊維を準備する方法であって、
パイナップルパルプを１０５℃から１５０℃の範囲内の温度に、少なくとも３０秒間加熱する工程と、
オートクレーブ処理されたパイナップルパルプのｐＨを３．２から６．５の範囲内にする工程と、
加熱された原料を、固形原料からの可溶性原料の除去を促進するために、機械的または超音波処理する工程と、
可溶化繊維を不溶性原料から分離する工程と、
遊離糖類を少なくとも部分的に除去する工程と、
可溶性抗酸化繊維を濃縮する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記パイナップルパルプを１０５℃から１５０℃の範囲内の温度に、少なくとも３０秒間加熱する工程を含み、前記パイナップルパルプを９０℃から１５０℃の範囲内の温度に、少なくとも１０分間加熱する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
結果として得られた食物繊維が、共有結合性のフェルラ酸およびｐ−クマル酸の存在に由来する、１グラム当たり、５０マイクロモルより大きいトロロックス当量（ＯＲＡＣ）の抗酸化活性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パイナップルパルプが、廃棄された皮、芯または遠心清澄スラッジなどの、商業用搾汁操作の食品等級副産物である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
抽出前に、色形成の程度を減少させるパイナップルパルプを洗浄する工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記パイナップルパルプが、０．５ｍｍから５０ｍｍの範囲内の大きさのパルプ粒子を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記パイナップルパルプを、水対パルプの重量比が０．５：１から５：１となるような量の水と混合する、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記パイナップルパルプを加熱する工程の前に、前記パイナップルパルプにアルカリを添加する工程を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記パルプを加熱する工程を、水蒸気圧入法、間接蒸気加熱またはパルプのマイクロ波照射によって行う、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
固体からの可溶性原料の除去促進のために、加熱する工程中または加熱する工程後に前記パルプを超音波処理する、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記超音波処理を、加熱済みパルプスラリーを、流水式超音波チャンバ内で連続的に処理することにより行う、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
可溶性原料と不溶性原料との分離を、加圧、ろ過、および重力沈降よりなる群から選ばれるいずれかの方法によって行う、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記水溶性繊維を、精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過および逆浸透よりなる群から選ばれるいずれかの工程によって濃縮する、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記水溶性繊維を、０．１ミクロンから１ミクロンの間の孔サイズを有する膜を用いる精密ろ過の工程によって濃縮する、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記可溶性繊維の濃縮が、１，０００から１００，０００の範囲内の分画分子量を有する精密ろ過膜を用いる精密ろ過の工程を含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記可溶化繊維からの糖類の除去が、パイナップル繊維製品の灰分レベルが乾燥物質基準で１％から５％の間の程度となるまで行われるダイアフィルトレーションを含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記水溶性抗酸化繊維が微粒子状固体を形成するように乾燥される、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記水溶性抗酸化繊維が、噴霧乾燥、凍結乾燥およびドラム乾燥よりなる群から選択されるいずれかの方法を用いて乾燥される、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
処理中の繊維の褐色化を防ぐために安定剤を添加する工程をさらに含む、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
硫黄（iv）形態の二酸化硫黄；およびＨＳＯ3-、ＳＯ32-のようなオキシアニオンよりなる群から選択される少なくとも１つの安定剤を添加する工程をさらに含む、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
オートクレーブ工程の前にパイナップルパルプにメタ重亜硫酸ナトリウム安定剤を添加する工程をさらに含む、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記メタ重亜硫酸ナトリウムの量が１０から１，０００ｐｐｍの範囲内であり、もっとも好ましくは１００から３００ｐｐｍの範囲内である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
アスコルビン酸安定剤を１０から２，０００ｐｐｍの範囲内の量で添加する工程をさらに含む、請求項１〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
遊離フェノール成分を除去するために、前記繊維溶液を活性炭で処理する、請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記不溶性繊維を前記不溶性原料から分離する工程をさらに含む、請求項１〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
パイナップルから得られた可溶性抗酸化繊維。
【請求項２７】
共有結合性のフェルラ酸およびｐ−クマル酸の存在に由来する、１グラム当たり５０マイクロモルより大きいトロロックス当量（ＯＲＡＣ）、好ましくは１グラム当たり１００から１０００マイクロモルの範囲内のトロロックス当量、もっとも好ましくは１グラム当たり２００から８００マイクロモルの範囲内のトロロックス当量の抗酸化活性を有する、請求項２６に記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項２８】
本発明に係る可溶性繊維製品が乾燥重量を基準として、７５％から９９％の炭水化物と、０．５％から５％のリグニンと、０．５％から５％の脂質と、１％から１０％の蛋白質と、１％から５％の灰分とからなり、もっとも好ましくは８０％から９５％の炭水化物と、１．５％から３．５％のリグニンと、１％から４％の脂質と、２％から７％の蛋白質と、１．５％から３％の灰分とからなる、請求項２６または２７に記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項２９】
前記炭水化物成分が、（ＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３で測定された）６０％から９０％の総食物繊維および１０％から４０％の糖類およびオリゴ糖を含み、好ましくは７０％から９０％の総食物繊維、もっとも好ましくは８０％の総食物繊維を含む、請求項２６〜２８のいずれかに記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項３０】
前記繊維が、（ＡＯＡＣ公定分析法９９１．４３で測定された）９０％から１００％の可溶性食物繊維および０％から１０％の不溶性食物繊維を含む総食物繊維を含む組成物として存在する、請求項２６〜２９のいずれかに記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項３１】
本発明に係るパイナップル繊維製品の炭水化物成分が、モルパーセントを基準として、４０−８０％のキシロースと、５−２５％のアラビノースと、２−１５％のガラクトースと、０．１−１５％のグルコースと、０．１−１０％のマンノースと、０−２％のラムノース／フコースと、５−２５％のウロン酸とからなる、請求項２５〜３０のいずれかに記載の可溶性抗酸化繊維。
【請求項３２】
請求項２５〜３１のいずれかに記載の可溶性食物繊維を含む食品成分。
【請求項３３】
前記食品成分が、飲料、乳製品、豆乳および穀物ミルク、スープ、焼いた食品、朝食シリアルおよびスナックバー、肉製品、乳化食用油、カプセル化食用油、インスタント飲料、インスタントデザートおよびスープミックスよりなる群から選ばれる、請求項３２に記載の可溶性食物繊維を含む食品成分。
【請求項３４】
果物および野菜ジュース、乳飲料、豆乳、ライスミルク、ドリンクヨーグルトおよび他の酸性乳飲料の形態である、請求項３２または３３に記載の可溶性食物繊維を含む食品成分。
【請求項３５】
可溶性食物繊維を含み、前記可溶性食物繊維が、飲料に１リットル当たり少なくとも０．１グラム以上、および典型的には１リットル当たり１００グラム以下の量加えられる、請求項３２〜３４のいずれかに記載の食品成分。
【請求項３６】
前記可溶性食物繊維を食用油のための乳化剤として含む、請求項３２〜３５のいずれかに記載の食品成分。
【請求項３７】
前記可溶性食物繊維を食用油のための封入剤として含む、請求項３２〜３５のいずれかに記載の食品成分。
【請求項３８】
前記油が魚油、微細藻類油、単細胞オメガ３脂肪酸、種油、堅果油、精油、香味料および芳香料よりなる群から選ばれる、請求項３６または３７に記載の食品成分。
【請求項３９】
請求項２６〜３１のいずれかに記載の可溶性食物繊維を含む補助食品。
【請求項４０】
請求項２６〜３１のいずれかに記載の可溶性食物繊維を含む化粧品組成物。
【請求項４１】
請求項２６〜３１のいずれかに記載の可溶性食物繊維を含む医薬品組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５０５１５１（Ｐ２０１１−５０５１５１Ａ）
【公表日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３６２８５（Ｐ２０１０−５３６２８５）
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００８／００１７９０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７０８３８
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（５１０１５７４３２）ニュートリフィナ・プロプライエタリー・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＮＵＴＲＩＦＩＮＡ ＰＴＹ ＬＴＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００８／００１７９０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７０８３８
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（５１０１５７４３２）ニュートリフィナ・プロプライエタリー・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＮＵＴＲＩＦＩＮＡ ＰＴＹ ＬＴＤ
【Ｆターム（参考）】
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