(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性の低カロリートウモロコシファイバーを得るためにトウモロコシファイバー外皮の水溶性画分を抽出するプロセスであって：
デンプン除去されたトウモロコシファイバーを得るために該トウモロコシファイバー外皮を非アルカリデンプン除去プロセスに供する工程；
該デンプン除去されたトウモロコシファイバーを脱水する工程；および
水溶性低カロリートウモロコシファイバーを含む液体画分を得るために該脱水され、およびデンプン除去されたトウモロコシファイバーを熱化学的処理に曝す工程、を包含し、ここで、 
前記非アルカリデンプン除去プロセスが、酸性または非アルカリ酵素溶液を用いて、３５℃〜７０℃の範囲の温度で、水とトウモロコシファイバー外皮との混合物を処理するプロセスであり、前記酵素が少なくとも１つのα−アミラーゼ酵素および少なくとも１つのグルコアミラーゼ酵素を含む２つ以上のデンプン分解酵素を含み、
前記熱化学的処理が、水の存在下または水および酸の存在下、前記脱水され、デンプン除去されたトウモロコシファイバーを、２７０ｋＰａ〜８９２ｋＰａの範囲の圧力下、１３０℃〜１７５℃の範囲の温度に上昇させる工程を含む、プロセス。
【請求項２】
前記非アルカリデンプン除去プロセスが：水とトウモロコシファイバー外皮との混合物を形成すること；該トウモロコシファイバー外皮の混合物のｐＨを非アルカリｐＨに調節すること；およびトウモロコシファイバー外皮中のデンプンの大部分を加水分解するために十分な量および時間、該混合物を、少なくとも１つのα−アミラーゼ酵素および少なくとも１つのグルコアミラーゼ酵素を含む２つ以上のデンプン分解酵素と接触すること、を包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記熱化学的処理が、前記デンプン除去されたトウモロコシファイバー中に存在するヘミセルロースの少なくとも３０％を加水分解するために十分な時間、１３０℃〜１７５℃の範囲の温度での、前記処理されたトウモロコシファイバーの熱水加水分解を包含する、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
スクリュータイププレスを利用する、前記デンプン除去されたトウモロコシファイバー外皮の第１の脱水を実施する工程；
該デンプン除去されたトウモロコシファイバー外皮を水で洗浄する工程、および
スクリュータイププレスを利用する、該デンプン除去されたトウモロコシファイバー外皮の第２の脱水を実施する工程、を包含する、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記熱化学的処理が、無機酸の添加を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記無機酸が、硫酸である、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記熱化学的処理が、無機酸の添加を含まない、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
水溶性トウモロコシファイバーでない不純物を除去するために、前記液体画分を処理する工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記液体画分を処理する工程が、イオン交換クロマトグラフィー、炭素カラム処理、膜濾過、フィルター助剤を用いる濾過および遠心分離からなる群から選択される少なくとも１つのプロセスを実施することを含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記液体画分から発酵可能な糖類を除去するために、該液体画分を、前記水溶性トウモロコシファイバーを消化しない微生物で発酵する工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
乾燥水溶性トウモロコシファイバー含有産物を生成するために、スプレードライヤー、ドラムドライヤー、またはその他の乾燥設備でプロセッシングすることにより、前記の液体または前記液体画分から得られる水溶性トウモロコシファイバーの少なくとも１つを乾燥する工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記２つ以上のデンプン分解酵素が、等しい部の前記デンプン分解酵素の各々を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記液体画分が、２より大きいＤＰを有し、かつ８〜９のＤＰを有する測定可能な部分を伴う水溶性トウモロコシファイバーを含む、少なくとも２０％の溶解された固形分を有することによって特徴付けられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記非アルカリデンプン除去プロセスが、ｐＨ３〜５で行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記非アルカリデンプン除去プロセスにおける前記酵素が、α−アミラーゼ酵素およびグルコアミラーゼからなるデンプン分解酵素である、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は仮出願ではなく、そして発明者と同じ名前の出願人、すなわち、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ａｂｂａｓ、Ｋｙｌｅ  Ｅ．Ｂｅｅｒｙ、およびＴｈｏｍａｓ  Ｐ．Ｂｉｎｄｅｒを有する「可溶性低カロリーファイバー組成物およびそれを調製する方法」と題する、２００５年４月１９日に出願された米国仮特許出願番号第６０／６７２，７９４号への優先権の利益を主張している。米国仮特許出願番号第６０／６７２，７９４号の全体の内容は、仮出願でない有用な本特許出願中に参考として援用される。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
１．発明の分野
本出願は、トウモロコシファイバー外皮の商業的プロセッシングに、そして特に、水溶性トウモロコシファイバー組成物の生産に関する。この水溶性トウモロコシファイバー組成物は、低カロリー添加物または充填剤として食品用途で用いられ得るか、または非食品使用のために用いられ得る。
【０００３】
２．関連技術の説明
トウモロコシ穀粒の外皮からの水溶性ファイバー抽出物は、食品および非食品使用のために低カロリー添加物として供され得る。トウモロコシファイバーのヘミセルロース部分を抽出する方法は先行技術で周知である。特に、周知の先行技術の方法は、全体として、トウモロコシファイバーヘミセルロースガムフラクションのアルカリ抽出で開始する多ステッププロセスを利用する。このトウモロコシファイバーのアルカリ抽出によるプロッセシングは、過酸化水素、アルカリ、プロテアーゼ酵素、および／または溶媒を利用し、ヘミセルロースガムを抽出する。これらの方法は、必要な多ステップおよび材料のために高価である。それ故、より少ないステップおよび材料を利用する経済的なプロセスを開発することが所望される。
【０００４】
特許文献１は、トウモロコシ外皮をアルカリで処理し、このトウモロコシ外皮を加水分解し、ヘミセルロース画分の遊離を行う方法を開示している。
【０００５】
特許文献２は、非木質リグノセルロース物質を、この物質の湿潤化のために水性アルカリでこの物質のスラリーを形成すること、および次にヘミセルロースを剥き出すためにアルカリ過酸化溶液中に湿潤化されたこの物質のスラリーを形成することによって反芻動物によって消化可能な、そしてヒトによって摂取可能な産物に転換するためのプロセスを開示している。
【０００６】
特許文献３は、塩酸の存在下で、デンプンを加熱すること、ピロデキストリン（ｐｙｒｏｄｅｘｔｒｉｎ）を水中に溶解すること、このピロデキストリンの水溶液を７．０〜８．５のｐＨに調節すること、加水分解物を得るためにこのｐＨ調節された溶液をＢａｃｉｌｌｕｓ  ｌｉｃｈｅｍｉｆｏｒｍｉｓによって産生されたα−アミラーゼで予備加水分解すること、このｐＨ調節された加水分解物をα−アミラーゼで加水分解すること、この加水分解物を４．０〜５．０のｐＨに調節すること、得られる加水分解物をオートクレーブすること、このオートクレーブされた加水分解物をα−アミラーゼで加水分解すること、この加水分解物を４〜５のｐＨに調節すること、およびこの得られる加水分解物をオートクレーブすることを含むピロデキストリンを調製するためのプロセスを開示する。
【０００７】
特許文献４は、ピロデキストリンを調製するために鉱酸の存在下でトウモロコシデンプンを加熱する工程、このピロデキストリンをα−アミラーゼで加水分解する工程、この加水分解されたピロデキストリンにエタノールのような有機溶媒を添加する工程、およびこの溶媒から低カロリーピロデキストリンを回収する工程を含む低カロリーデキストリンを調製するプロセスを開示している。
【０００８】
特許文献５は、トウモロコシファイバーをアルカリ溶液と混合し、スラリーを形成し、そしてヘミセルロースを抽出すること、このスラリーを１０〜１２．５のｐＨで過酸化水素で処理すること、およびこのトウモロコシファイバースラリーから不溶性画分を分離し、溶液中のトウモロコシファイバーガムを得ることを含むトウモロコシファイバーガムの調製のためのプロセスを開示する。
【特許文献１】米国特許第４，０３８，４８１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９５７，５９９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２６４，５６８号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４３０，１４１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１４７，２０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この背景技術にかかわらず、ヒト食品消費のため、そして薬学的組成物中の成分または充填剤のような非食品使用のために摂取可能、動物飼料への添加物として有用である水溶性低カロリートウモロコシファイバーを得るために、トウモロコシファイバー外皮の水溶性部分を抽出するための経済的プロセスの非常に現実的でかつ実質的な必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（要旨）
本明細書に開示されるのは、オリゴ糖／多糖およびタンパク質を含む変動する分子量のポリマーの水溶性材料の混合物として、トウモロコシ外皮からのトウモロコシファイバーの抽出のために安価な方法である。このトウモロコシファイバー外皮の水溶性部分は、非アルカリおよびデンプン解離酵素およびデンプン分解酵素でのトウモロコシファイバーの酵素的処理を採用するプロセスを用いるこのトウモロコシファイバー外皮のデンプン除去後の熱化学的処理で抽出される。この熱化学的処理は、熱水加水分解工程を採用し、上記処理されたトウモロコシファイバー外皮から可溶性ファイバー抽出物を得る。酸処理で、または酸処理なくして調製されたこの熱水可溶化ファイバー抽出物は、必要に応じて、例えば、制限によるのではなく：炭素処理、イオン交換クロマトグラフィー、濾過、または遠心分離を含むいくつかの精製工程のいずれかによってさらにプロセッシングされ、例えば、抽出後に形成される着色成分、沈殿物、あるいはその他の高分子物質または抽出および／または濃縮後抽出物中に形成される塩のような不純物を除去する。この可溶性ファイバー抽出物の分画が、必要に応じて、さらに行われ得、種々の食品および非食品使用を有する異なる分子量調製物を回収する。
【００１１】
デンプン除去されたトウモロコシファイバーを得るためにトウモロコシファイバー外皮を非アルカリデンプン除去プロセス（酸性または非アルカリ酵素溶液）に供すること、このデンプン除去されたるトウモロコシファイバー外皮を脱水すること、および水溶性低カロリートウモロコシファイバーを得るために上記デンプン除去され、そして脱水されたトウモロコシファイバー外皮を１つ以上の熱化学的処理に曝すことによって産生されるデンプン除去されたトウモロコシファイバー外皮を含む、水溶性低カロリートウモロコシファイバー組成物がまた開示される。本発明の別の実施形態では、本明細書中に開示される素組成物は、溶液形態にある水溶性オリゴ糖ファイバー濃縮物である。なお別の実施形態では、この組成物は、乾燥された形態にある。
【００１２】
別の実施形態は、食品素材、およびデンプン除去されたトウモロコシファイバーを得るためにトウモロコシファイバー外皮を非アルカリデンプン除去プロセスに供すること、このデンプン除去されたトウモロコシファイバー外皮を脱水すること、およびこのデンプン除去され、そして脱水されるトウモロコシファイバー外皮を１つ以上の熱化学的処理に曝し、水溶性低カロリートウモロコシファイバー組成物を得ることによって産生されたデンプン除去されたトウモロコシファイバー外皮から調製された水溶性低カロリートウモロコシファイバー組成物を含む食品を提供する。この食品素材は、任意の公知の従来の動物またはヒトが消費可能な食物成分（単数または複数）であり得る。この食品は、動物の餌、またはヒト消費のために適切な食物であり得る。
【００１３】
別の実施形態では、薬学的組成物が提供され、薬物、およびデンプン除去されたトウモロコシファイバーを得るためにトウモロコシファイバー外皮を非アルカリデンプン除去プロセスに供すること、このデンプン除去されたトウモロコシファイバー外皮を脱水すること、およびこのデンプン除去され、そして脱水処理されたトウモロコシファイバー外皮を１つ以上の熱化学的処理に曝し、水溶性低カロリートウモロコシファイバー組成物を得ることによって産生されたデンプン除去されたトウモロコシファイバー外皮を含む水溶性低カロリートウモロコシファイバーを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（詳細な説明）
本明細書中に開示されるプロセスは、トウモロコシファイバー外皮をデンプン除去すること、およびこのデンプン除去されたファイバーを可溶化するために熱化学的加水分解工程を採用することを包含し、低カロリーであり（すなわち、ヒトによって摂取可能）、しかも、ヒトまたは動物消費のための食品添加物、薬学的充填剤として有用であるヘミセルロース由来のファイバーを含む組成物（好ましくは食品グレードの産物）を生成する。本明細書で用いられるとき、「トウモロコシファイバー外皮」は、代表的には、排他的でなく、湿潤製粉プロセスにより、トウモロコシ種子から胚芽および内乳を除去した後に残る周壁物質である。出発トウモロコシファイバー外皮物質は、約１７〜２５％のデンプン、約９〜１３％のタンパク質、約４０〜４５％のヘミセルロース、約１４〜１８％のセルロース、約２〜３％の灰分、約３〜４％の油、および約３〜６％のフェルラ酸およびクマル酸を含む。アラビノキシラン含有ヘミセルロースは、このポリマー分子量の８０〜９０％をＤ−キシロースおよびＬ−アラビノースとして含み、このポリマー分子量の残りの１０〜２０％を占める、Ｌ−アラビノースおよびＤ−マンノース、Ｄ−ガラスクトース、フェルラ酸、クマル酸、およびＤ−グルクロン酸の１つ以上を含む側鎖でキシラン骨格が置換されている。
【００１５】
本明細書の全体を通じて用いられるとき、単一の値を参照する用語「約」は、値の陳述された値±１０％、または測定機器の正確さの±程度、いずれにせよ、より大きいことさえを意味する。範囲を参照して、「約」は、陳述された範囲の上限と下限との間の差異、または測定機器の正確さの程度の±２０％、いずれにせよ、より大きいことさえを意味する。
【００１６】
本明細書に開示されるプロセスでは、上記トウモロコシファイバーは、最初、酵素的にデンプン除去され、上記熱化学的工程の間の主にデンプンの加水分解に由来するグルコースの分解からの分解産物の生成を防ぐ。このデンプン除去工程は、湿潤製粉プラントから得られたトウモロコシファイバー外皮など（代表的には、約４５重量％〜約７０重量％の範囲の、そしてより代表的には約５３重量％〜約６５重量％の範囲水の湿気含量を有する）を十分な量の水の中に配置し、約１０〜１５重量％のトウモロコシファイバー外皮固形分含量を有する混合物を得る。このトウモロコシファイバー外皮が乾燥製粉プラントから得られる場合、湿気含量は、上記混合物と同じレベルを得るように調節され得る。この混合物は、標準的なジャケット付きの半月形タンク中、大気圧で約３５℃〜約７０℃の範囲、そしてより代表的には約５０℃の温度に処理され、そしてこの混合物は、無機酸（鉱酸）で約３〜約５の範囲の非アルカリｐＨに調節される。特定の実施形態では、この無機酸として硫酸を用いることが特に有利である。この混合物に、約０．０１％〜約１．０％の範囲の、そして代表的には約０．０５％（総酵素重量／乾燥トウモロコシファイバー重量）のデンプン分解酵素が添加される。特定の実施形態では、このデンプン分解酵素は、α−アミラーゼとグルコアミラーゼのような別のデンプン分解酵素との等量部を含む混合物である。酵素を含む混合物は、上記トウモロコシファイバー外皮中のデンプンの少なくとも大部分を加水分解するために十分な温度および時間の間保持される。例示の実践では、この温度は、約５０℃〜約９０℃、そして代表的には約６０℃であり、そしてこの時間は、約０．１時間〜約２４時間、そして代表的には約１６時間である。この混合物は、例えば、約１００〜約８００ＲＰＭの範囲、代表的には約１５０ＲＰＭでブレード撹拌機で撹拌することによってかき混ぜられる。この撹拌速度は、この混合物が完全に混合され得る限り重要ではない。タンブラーは、大スケールの実施形態のための撹拌機の適切な代替物である。
【００１７】
デンプンの加水分解は、主にグルコースを含む可溶性成分、ならびにセルロースおよびヘミセルロースを主に含む粗ファイバー混合物を含む不溶性成分を含む混合物を生じる。このデンプン除去工程からの粗製の不溶性ファイバーは、適切な固体／液体分離技法を用いて脱水される（すなわち、それから液体が除去される）。適切な非制限的な例は、濾過、沈殿、遠心分離およびスクリュープレスの使用を含む。１つの例示の実施形態は、約１０〜約６０Ｈｚで、そしてより好ましくは約２０ＨｚでＶｉｎｃｅｎｔプレスセット（Ｖｉｎｃｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｔａｍｐａ、ＦＬ）を利用し、これは、約１〜３当量重量からを採用してトウモロコシファイバーと当量重量の水を利用して洗浄される。粗製のファイバー画分は、Ｖｉｎｃｅｎｔプレスを利用して再び脱水され、可溶化された液体画分をさらに除去する。スクリュープレスを用いないとき、この粗製のファイバー画分は、スプレーすることおよび遠心分離により、スプレーすることおよび濾過、再懸濁および濾過、またはファイバーが不溶性である溶媒（例えば、水）でファイバー画分を洗浄するための当業者に利用可能な任意のその他の手段によって洗浄され得る。
【００１８】
この洗浄された粗製のファイバー画分は、次に、熱化学的加水分解工程に供され、ここで、粗製ファイバーは、水の存在下で、そして必要に応じて添加される酸とともに高められた温度に処理される。たとえ、さらなる酸が添加されなくとも、この処理はなお熱化学的である。なぜなら、（ｉ）デンプン除去工程からの酸の一部分がこの粗製ファイバーとともに持ち込まれ、（ｉｉ）当初のトウモロコシファイバー外皮材料中に存在する乳酸のような遊離酸の一部分が、この粗製ファイバーとともに残存し、そして（ｉｉｉ）水の存在下で加熱するような粗製ファイバー画分を処理することからの分解産物は、この粗製ファイバー画分中に存在するヘミセルロースから遊離される酢酸を含むからである。例示の実施形態では、この熱化学的加熱は、約１３０℃〜約１７５℃の温度、代表的には約１４５℃、そして約２．７０バール（２７０ｋＰａ）〜約８．９２バール（８９２ｋＰａ）の圧力、そして代表的には約５．１バールで、約１〜６０分、代表的には約３０分間、回転する圧力タンクを有する圧力リアクターを利用して行われる。例示の実践では、このタンクは、約０．１〜１０ＲＰＭで、そして１つの実践では約１ＲＰＭで回転される。
【００１９】
この熱化学的処理工程は、ヘミセルロースの部分を、ヒトによって消化されない、単糖類（主にキシロース）および小さな可溶性オリゴ糖類を含む可溶性画分（すなわち、水溶性低カロリーファイバー）に加水分解する。その他の画分は、このヘミセルロースの加水分解されない部分とともに、セルロースを含む不溶性粗ファイバー画分を残す。必要に応じて、この不溶性粗ファイバー画分はさらに脱水され得、そして第２の熱化学的処理に供され、より可溶性のファイバーを得る。１つの例示の実践では、上記の最初の熱化学的に処理された混合物からのファイバーは、最初、約１０〜約６０Ｈｚ、代表的には約２０ＨｚでＶｉｎｃｅｎｔプレスセット（Ｖｉｎｃｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｔａｍｐａ、ＦＬ）を利用して脱水され、可溶性ファイバーを含む液体画分を得、そして不溶性ファイバー残渣は、約１〜３当量重量の水を利用して洗浄され、そしてＶｉｎｃｅｎｔプレスを再び利用して脱水し、第２の熱化学的加熱工程で処理される前に任意の可溶化されたファイバーをさらに抽出する。
【００２０】
特定の実施形態では、単一の熱化学的処理工程は、少なくとも約３０％（代表的には約３０〜５０％）のヘミセルロースを水溶性ファイバーに加水分解する。その他の実施形態では、収率を増加するために、この可溶性画分は粗製ファイバーから除去され得、そしてこの粗製ファイバーが第２の熱化学的処理に供され得、水溶性低カロリーファイバーを含む第２の可溶性画分をさらに得る。いずれの場合にも、全体の加水分解は、デンプン除去されないトウモロコシファイバー外皮の熱化学的加水分解に類似であるが；Ｍａｉｌｌａｒ反応副産物の量はかなりより少なく、着色がより少ない産物に至る。
【００２１】
本明細書中の方法によって調製される単糖類および水溶性ファイバーを含む水溶性画分は、いくつかの方法によって特徴付けられる。１つの特徴付けでは、この水溶性画分の固形分含量は、少なくとも約１０％の、２より大きい重合の程度を有するオリゴ糖を含む。別の特徴付けでは、この水溶性画分は、少なくとも約２０％の、２より大きい重合の程度を有するオリゴ糖を含む。なお別の特徴付けでは、この水溶性画分は、少なくとも約３０％の、２より大きい重合の程度を有するオリゴ糖を含む。なお別の特徴付けでは、単糖類に対する２〜９の重合の程度を有する水溶性オリゴ糖の比は、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、そしていくつかの実施形態では、少なくとも約４０％である。なお別の特徴付けでは、２〜７の重合の程度を有する水溶性オリゴ糖に対する８〜９の重合の程度を有する水溶性オリゴ糖の比は少なくとも０．８、そして特定の実施形態では、約０．８〜約３．０である。なお別の特徴付けでは、上記組成物は、炭水化物材料の任意の前述の比によって特徴付けられ得、そしてさらに、ヘミセルロース由来のタンパク質成分を含む。可溶性ファイバーを含む液体画分は、任意の適切な固体／液体分離工程によって不溶性粗製ファイバー画分から分離され、そしてこの液体画分は保持される。この液体画分は濃縮され得、濃縮された可溶性ファイバー産物を提供するか、または乾燥されて固形の可溶性ファイバー産物を提供する。
【００２２】
この液体画分は、必要に応じて、当業者に公知の任意の多くの方法によってプロセッシングされ得、例えば、この可溶性ファイバーが食品添加物として用いられるべきとき、または特にこのファイバーが薬品または薬学的添加物として用いられるとき、不純物またはその他の成分を除去する。特定の実施形態では、この液体画分は、可溶性ファイバーのサイズ範囲の種々の分布を含む画分を選択するため、または特にこの液体画分から単糖類および二糖類を除去するために、クロマトグラフィーまたは沈殿のようなサイズ分け技法で処理され得る。採用され得る適切な方法は、制限されないで：イオン交換クロマトグラフィー（例えば、代表的には、約１〜２０ベッド容量／時間の流速とともに室温で行われる強酸または強塩基カチオン交換クロマトグラフィー）；同様の流速とともに室温下での炭素カラム処理；約２５〜１５０ｐｓｉ  ポンド／平方インチの範囲の圧力で１００Ｋ分子量カットオフの膜濾過を利用する膜限外濾過；珪藻土での濾過助剤および適切な減圧（例えば、３０Ｈｇ（７６２ｔｏｒｒ））を用いる濾過；および、例えば、ディスク−スタック型遠心分離器を利用する遠心分離を含む。
【００２３】
可溶性ファイバー含有液体に対する随意の処理は、この混合物から任意の発酵可能な糖類を除去する目的のための発酵ステップであり得る。これは、任意のグルコース、キシロースもしくはその他の任意の単糖類、またはマルトースおよびその他の消化可能な二糖類（これらは、両方とも、最終産物からヒトによって消化可能）の除去を確実にする。これは、約２８℃〜約３５℃の範囲の温度、そして好ましくは３０℃で、約３．５〜約５．５の範囲のｐＨ、好ましくはｐＨ４．５、１００ＲＰＭの撹拌とともに大気圧で発酵槽中のＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅで行われ得る。述べられたように、可溶性ファイバーを含む液体は、さらにプロセッシングされ得、水溶性ファイバー濃縮物または乾燥産物を生成する。このファイバー組成物を乾燥する１つの例示の方法は、約２００℃〜約３００℃の範囲、そして好ましくは約２６０℃の入口温度、および約５０℃〜約１５０℃の範囲、そして好ましくは約８６℃の出口温度のＡＰＶ  Ｃｒｅｐａｃｏ，Ｉｎｃ．のスプレードライヤーを利用して液体をスプレードライすることである。乾燥産物または濃縮物は、ヒト食品適用における低カロリー充填剤として、または薬学的添加物のような非食品適用における種々の使用のために用いられ得る。
【実施例】
【００２４】
以下の実施例は、本発明をより詳細に示す。これらの実施例は、いかなる方法においても本発明の範囲を制限することはいかなる方法においても意図されない。
【００２５】
（実施例Ｉ）
市販の供給元Ｇｅｎｅｎｃｏｒ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌおよびＮｏｖｏｚｙｍｅから得た４つのデンプン分解酵素；２つのα−アミラーゼ酵素（ＥＣ  ３．２．１．１．Ｓｐｅｚｙｍｅ  ＦＲＥＤおよびＴｅｒｍａｍｙｌ  ＳＣ）および２つのアミログルコシダーゼ酵素（ＥＣ  ２．２．１．３，Ｓｐｉｒｉｚｙｍｅ  ＰｌｕｓおよびＯｐｔｉｄｅｘ  Ｌ−４００）の各々５０ｍＬを、２０．７Ｋｇのトウモロコシファイバー（４１．２６％固形分；８．５５ｋｇ乾燥重量基礎）に添加した。合計４４．２ｋｇの脱イオン水をトウモロコシファイバーのスラリーに添加し、固形分含量を１３％乾燥固形分まで下げた。このスラリーをタンブラーリアクター中で約６０℃に保持し、このリアクターは、約１ＲＰＭで約２０時間の間回転していた。デンプン加水分解の後、トウモロコシファイバーを、スクリュープレスでプロセッシングすることにより４２．３％固形分まで機械的に脱水した。デンプン加水分解の後、１５．６ｋｇ（６．６２ｋｇ  ｄ．ｗ．ｂ．）のファイバーが残り、それ故、２２．６％のファイバーがデンプン加水分解工程によって可溶化された。残りのファイバーを、次の熱化学的加水分解のために、２つの７．８２ｋｇ（３．３１ｋｇ  ｄ．ｗ．ｂ．）のデンプン除去されたトウモロコシファイバーのバッチに分割した。デンプン除去トウモロコシファイバーの第１の７．８２ｋｇのバッチを酸の添加なしに、そして第２のバッチを酸の添加とともに加水分解した。
【００２６】
（実施例ＩＩ）
デンプン除去されたファイバーの第１のバッチを、１１．３ｋｇの脱イオン水と混合し、固形分濃度を１７．３％まで下げた。このファイバーを、タンブラーリアクター中で約１４１℃で、そして約５．１バールの圧力で約３０分間１ＲＰＭで加水分解した。この加水分解温度に到達するために要した時間は約２０分であり、そして減圧工程は、約１５分で終了し、周囲圧力に到達した。０．２２ｋｇのスチーム濃縮物を、この熱化学的加水分解工程の間にトウモロコシファイバーに添加した。熱化学的加水分解の後、このファイバーをスクリュープレス中で機械的に脱水し、ｐＨ３．４５で１０．７ｋｇの抽出物を得た。このファイバーを水で洗浄し、そして４２．３％固形分まで再び機械的に脱水し、３．４０のｐＨの１３．９ｋｇの洗浄抽出物を得た。残りのファイバーの塊は４．９９ｋｇ（２．１１ｋｇ  ｄ．ｗ．ｂ．）であり、それ故、この熱化学的処理によって３６．２％のファイバーが、そして全体で（デンプン除去および熱化学的加水分解）５０．７％が可溶化された。
【００２７】
（実施例ＩＩＩ）
ファイバーの第２のバッチ（７．８２ｋｇ）を０．３％（２３．５ｇ）の硫酸で処理した。この硫酸は、合計１２．７ｋｇの水に混合し、そしてこの液体を、ファイバーに添加し、固形分含量を１６．１％まで下げた。ファイバーを、タンブラーリアクター中で約１４１℃で、そして約５．１バールの圧力で約３０分間１ＲＰＭで加水分解した。この加水分解温度に到達するために要した時間は約２０分であり、そして減圧工程は、約１５分で終了し、周囲圧力に到達した。０．７３ｋｇのスチーム濃縮物を、この熱化学的加水分解工程の間にトウモロコシファイバーに添加した。熱化学的加水分解の後、このファイバーをスクリュープレス中で機械的に脱水し、ｐＨ２．５０で１３．５ｋｇの抽出物を得た。このファイバーを水で洗浄し、そして３９．９３％固形分まで再び機械的に脱水し、２．２８のｐＨの１２．８ｋｇの抽出物を得た。残りのファイバーの塊は４．４２ｋｇ（１．７７ｋｇ  ｄ．ｗ．ｂ．）であり、それ故、この熱化学的処理によって４６．６％のファイバーが、そして全体で（デンプン除去および熱化学的加水分解）５８．７％が可溶化された。
【００２８】
それぞれ、酸添加なくしてか、または酸添加の後に得た可溶性トウモロコシファイバー調製物から調製された実施例ＩおよびＩＩのトウモロコシファイバー加水分解物抽出物を、減圧フィルターフラスコに取り付けたＢｕｃｈｎｅｒ漏斗中のＶＷＲ４１７（迅速、定性的）１１．０ｃｍの紙フィルターを通じて濾過した。濾過助剤珪藻土のプレコートを、加水分解物を導入する前にこのフィルター上に注いだ。
【００２９】
このフィルター助剤プレコートを注ぐための手順は以下のようであった：
ａ．フィルターをＢｕｃｈｎｅｒ漏斗アセンブリ中に配置する；
ｂ．ビーカー中のフィルター助剤スラリーを脱イオン水（ＤＩ）と混合する；
ｃ．減圧ラインに取り付けて、フィルターをＤＩ水で湿らす；そして
ｄ．このフィルター助剤スラリーを、最初にゆっくりと、そして次に迅速に注ぎプレコートを形成する。
【００３０】
このプレコートを注いだ後、加水分解物を、プレコートの頂部層が固形物でブロックさされるまで濾過した。この時点で、プレコートの頂部層を掻き取り、そして加水分解物を、フィルター助剤が固形分で再びブロックされるようになるまで濾過した。頂部層を次いで掻き取り、そしてこのサイクルを、このプレコートが除去されるまで繰り返した。この時点で、新たなフィルターおよびフィルター助剤プレコートを付与し、そしてこのプロセスを繰り返した。
【００３１】
（可溶性トウモロコシファイバーオリゴ糖加水分解物に対するタンパク質およびＤＰ分析）
タンパク質およびＤＰ（重合の程度）分析のための４つのサンプルを、トウモロコシファイバーオリゴ糖加水分解物について以下のように調製した：（１）加水分解（酸なし）および非濾過；（２）加水分解（酸なし）および濾過；（３）酸加水分解および非濾過；ならびに（４）酸加水分解および濾過。
【００３２】
（トウモロコシファイバー加水分解物からのタンパク質分析）
４つの加水分解物（上記の１〜４）のタンパク質濃度を、当業者に公知のように、Ｂｒａｄｆｏｒｄ分析（Ｂｒａｄｆｏｒｄ、Ｍ．Ｍ．「タンパク質−色素結合の原理を利用するタンパク質のマイクログラム量の定量のための迅速および高感度方法」、Ａｎａｌ  Ｂｉｏｃｈｅｍ．１９７６年５月７日；７２：２４８〜５４）によって分析した。
【００３３】
（Ｂｒａｄｆｏｒｄタンパク質アッセイ）
上記サンプルについてのタンパク質濃度の推定を、上記で列挙された４つのサンプルについて用いた。酸処理された加水分解物は、約６．５６％の固形物レベルを有し、そして酸処理されなかった加水分解物は、約５．３％の乾燥固形物レベルを有していた。タンパク質レベルは、酸処理された加水分解物で約５．９ｇ／Ｌ、そして酸処理されなかった加水分解物で約２．６ｇ／Ｌであった。それ故、適正な希釈率は各サンプルについて１０００×であり、各サンプルは、１０００×に希釈され、２〜１０ｐｐｍ（１００万分の１の部）のタンパク質濃度を得た。上記に列挙されたようなＢｒａｄｆｏｒｄ  Ａｓｓａｙの指示書が実施され、そして標準物およびサンプルの吸光度が決定された。標準物で分析された濃度および吸光度を用いて標準曲線をプロットし、そして傾きおよび切片を得、実験サンプル中のタンパク質濃度を算出した。表１は、４つの実験サンプルの算出されたタンパク質濃度を示す。
【００３４】
（ＤＰ分析）
４つの実験サンプルは、クロマトグラフィーにより、９の重合の程度（ＤＰ）までとともに単糖類およびオリゴ糖についてアッセイされた。結果は表２に示される。
【００３５】
（結果）
タンパク質分析（表１）は、タンパク質濃度が、加水分解手順における酸の存在によって増大するが、本明細書で提示されるようなフィルターの補助を用いる濾過工程によって除去されることを示す。
【００３６】
加水分解工程において酸を用いることは、加水分解物中のオリゴ糖の重合の程度（ＤＰ２〜ＤＰ９）を減少し、これは、遊離されたオリゴ糖が単糖類または分解産物に即座に分解されるためである可能性が最も高い。この反応は、液体中に存在する硫酸によって触媒される。
【００３７】
濾過工程は、（本明細書中で提示されるように）ほとんどすべての重合の程度（ＤＰ２〜ＤＰ９）のオリゴ糖および単糖類の大きな画分、ならびにタンパク質を除去した。
【００３８】
濾過媒体は、加水分解物中の大部分のタンパク質、オリゴ糖類、および単糖類を吸収する。これらの結果は、好ましくは、上記の加水分解物は、濾過なくして用いられるべきであることを示す。非濾過加水分解物について、この加水分解物が分析されるとき、クロマトグラムのはじめに大きなピークが出現し、そしてこのピークは、より大きなオリゴ糖類であるか、または高度に分岐したオリゴ糖類を含むようである。より好ましくは、これらの結果は、上記の加水分解物が、食品グレードファイバー、低カロリー添加物、または充填剤として用いられるべき場合、非濾過で酸なしで調製された加水分解物が、最も重要であることを示す。表１：Ｂｒａｄｆｏｒｄ分析による算出されたタンパク質濃度。
【００３９】
表１  トウモロコシファイバー外皮からの可溶性ファイバーのタンパク質分析
【００４０】
【表１】
0005408999.tif 000002
表２．クロマトグラフィーによるＤＰ分析（グラム／リットルの値）
【００４１】
【表２】
0005408999.tif 000003
水溶性トウモロコシファイバーを含むサンプルを、ＡＰＶ  Ｃｒｅｐａｃｏ，Ｉｎｃ．スプレードライヤーを用いてスプレー乾燥した。入口温度は約２６０℃に維持され、そして出口温度は約８６℃であった。上記抽出物は、スプレードライヤーノズルを通ってポンプ輸送され、そして乾燥された材料は塊状にされ、そして空気力でこのドライヤーから運び出された。１つの実施例では、上記の酸処理水溶性トウモロコシファイバー抽出物からは３５０．８ｇの材料が生成され、そして酸なしで処理された水溶性トウモロコシファイバー抽出物は２５６．４５ｇの材料を生成した。
【００４２】
本明細書中で例示的に記載される方法およびプロセスは、異なる順序の工程で適切に実施され得る。それらは、本明細書中または請求項中に示される工程の順序に必ずしも制限されない。
【００４３】
本明細書中および添付の請求項中で用いられるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がその他であることを明瞭に示さなければ、複数の参照を含む。
【００４４】
この特許が、詳細な実施例、または本明細書に詳細に開示される局面もしくは方法に制限されると解釈される状況はない。この特許が、特許商標庁の審査官もしくは任意のその他の職員もしくは従業員によってなされた任意の陳述によって、そのような陳述が詳細に存在せず、そして本特許の発行前に本特許に至った本出願に詳細に関連する応答の書面において出願人によって明示して採用された性格付け、または条件なくしては、制限されるものとして解釈される状況はない。
【００４５】
本明細書中で採用される用語および表現は、説明の用語として用いられており、そして制限ではなく、そしてこのような用語および表現、もしくは任意のその位置部分の使用において、現在知られ、そして後に開発される任意の等価物を排除する意図はなく、これは、このような等価物が本明細書中に提示されるか、もしくは示されるか否か、あるいは、このような等価物が予見可能であるか否かにかかわらず、種々の改変が請求項に記載の本発明の範囲内にあると認められ、これは、これらの請求項がなんらかの理由で改変もしくは補正ありまたはなしで発行されようとされないとにかかわらない。それ故、本発明は、好ましい実施形態および随意の特徴によって詳細に開示されているけれども、それらで具現化され、または本明細書中で開示される本発明の改変物または変更物が、当業者によって言及され得、そしてそのような改変物および変更物が、本明細書中で開示され、そして請求項に記載される本発明の範囲内であると考えられることが理解される。
【００４６】
本明細書中に記載される詳細な方法および組成物は、好ましい実施形態の代表であり、そして例示であり、そして本発明の範囲に対する制限としては意図されない。その他の目的、局面、および実施形態が、本明細書を考慮する際に当業者に生じ、そして請求項の範囲によって規定されるような本発明の思想内に包含される。実施例が与えられている場合、その説明は、これらの実施例のみを含むと解釈されるのではなく、これらに制限されるのではない。本発明の範囲および思想から逸脱することなく、本明細書中に開示される本発明に対し、変化する置換物および改変物がなされ得ることは当業者に明らかであり、そして本発明の説明から、本明細書中で例示して提示されるものを含み、種々の改変物および等価物が、本発明の概念をその範囲から逸脱することなく履行するために用いられ得ることは明白である。当業者は、変更が、本発明の思想および範囲から逸脱することなく形態および詳細においてなされ得ることを認識する。記載される実施形態は、すべての局面で例示的であり、そして制限的でないとして考慮されるべきである。それ故、例えば、さらなる実施形態が、本発明の範囲内であり、そして添付の請求項内にある。
【００４７】
本発明の詳細な実施形態が例示の目的のために説明されているが、本発明の詳細の多くの改変例が添付の請求項で規定されるような本発明から逸脱することなくなされ得ることは当業者に明らかである。