(57)【要約】【課題】 一般の酵素を用いて米糖化液を製造する際に、酸・高温高圧の前処理を行うことで、米の糖化効率を格段に向上させる米糖化液の製造方法を提供すること。【解決手段】容器に米粉と水の混合比（重量比）を、１：１．５〜２．５として導入して混合・攪拌後、該容器内の混合液に塩酸を添加してｐＨを１．５〜２．５に調整し、次いで酸処理後の混合液を圧力容器内で、温度１００〜１３０℃の範囲下で１５〜２５分加熱する前処理を行い、その後酵素による糖化を行うことを特徴とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に米粉と水を所定の混合比で導入して混合・攪拌後、該容器内の混合液に塩酸を添加してｐＨを１．５〜２．５に調整し、次いで酸処理後の混合液を圧力容器内で、温度１００〜１３０℃の範囲下で１５〜２５分加熱する前処理を行い、その後酵素による糖化を行うことを特徴とする米糖化液の製造方法。
【請求項２】
前記前処理における加熱温度が、１１０〜１２５℃であることを特徴とする請求項１記載の米糖化液の製造方法。
【請求項３】
前記前処理における加熱時間が１８〜２２分であることを特徴とする請求項１又は２記載の米糖化液の製造方法。
【請求項４】
米粉と水の混合比（重量比）が、１：１．５〜２．５であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の米糖化液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米の糖化液の製造方法に関し、詳しくは、エタノールを生産する前段階の糖化液製造工程に際し糖化効率が高い米糖化液の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止策の一環としてエタノール、特に生物由来のエタノールへの関心が高まっており、エタノールを燃料とする車が開発されたことや、原料となるトウモロコシやサトウキビの価格高騰などの現象は記憶に新しいところである。
【０００３】
米は、日本酒の原料であり、発酵素材としてはなじみの深い素材であるが、トウモロコシやサトウキビに比べ価格が高い点、トウモロコシよりもたんぱく質の量が多い点、加熱すると糊化が強い澱粉の性質などから工業的なエタノール生産の原料としての活用は遅れていた。
【０００４】
エタノールの製造工程には、高分子の澱粉を含む原料を主にグルコースなどの分子量の小さい糖質に加水分解する糖化工程と、酵母によってグルコースからエタノールを生産する発酵工程がある。糖化工程には、酸を用いて加水分解する酸糖化法と、酵素を用いて加水分解する酵素糖化法が知られている。
【０００５】
米の糖化は、本発明のようなアルコールを生産する他に、水飴（主な成分をグルコースが２つ結合したマルトースとする）などの甘味料を生産するためにも行われており、さまざまな手法が開示されている。  
【０００６】
特許文献１では、新規な活性を持つ複合酵素剤による糖化反応促進でグルコースを高収量で得る技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２においては生米に水を加え、１１５〜１２５℃、１〜６分の高温高圧処理を行って澱粉をα化させ、その後にアミラーゼを加えてホモジナイズし、酵素の作用を高めて短時間で糖化させ、その後すぐに酵素を失活させて、糖液の生産を行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−６２８８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の技術では、特別な複合酵素剤を生産又は購入する必要がある。複合酵素剤を生産するには窒素源、炭素源が必要となり、さらにその培養には温度管理、ｐＨ管理を２〜４日かけて行わなければならない。また、培養後は遠心分離、除菌等を行って回収作業も行わなければならず、手間及び費用がかかるという問題がある。
【０００９】
特許文献２の技術は糊化が強いα澱粉に対して流動性を確保する必要があり、米の容量に対してバッチ式で２〜４倍、連続式では８〜１２倍の水を添加しなければならない。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、一般の酵素を用いて米糖化液を製造する際に、酸・高温高圧の前処理を行うことで、米の糖化効率を格段に向上させる米糖化液の製造方法を提供することにある。
【００１１】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１３】
（請求項１）
容器に米粉と水を所定の混合比で導入して混合・攪拌後、該容器内の混合液に塩酸を添加してｐＨを１．５〜２．５に調整し、次いで酸処理後の混合液を圧力容器内で、温度１００〜１３０℃の範囲下で１５〜２５分加熱する前処理を行い、その後酵素による糖化を行うことを特徴とする米糖化液の製造方法。
【００１４】
（請求項２）  
前記前処理における加熱温度が、１１０〜１２５℃であることを特徴とする請求項１記載の米糖化液の製造方法。
【００１５】
（請求項３）  
前記前処理における加熱時間が１８〜２２分であることを特徴とする請求項１又は２記載の米糖化液の製造方法。
【００１６】
（請求項４）  
米粉と水の混合比（重量比）が、１：１．５〜２．５であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の米糖化液の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一般の酵素を用いて米糖化液を製造する際に、酸・高温高圧の前処理を行うことで、米の糖化効率を格段に向上させる米糖化液の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１９】
（前処理工程）
通常、米中澱粉を、酵素を使ってグルコースに変換すると、グルコースの回収効率が悪い。これは米中澱粉が運動性の低いβ澱粉として存在するためである。本発明では酵素処理を行う前処理として加熱処理を行うことでβ澱粉からα澱粉に変化させて、その運動性を高めることで米中の澱粉を酵素が分解しやすくなる。一方でα澱粉化した米は粘性が高く、糊状になると逆に酵素が作用しにくくなる。そのため、酸を加えて低ｐＨで行うことで糊状になること（糊化）を防ぎ、α化澱粉の流動性を高めている。
【００２０】
本発明の酸処理や加熱処理を行うと、澱粉がβ化しないよう６０℃以上に保持したまま酵素処理を行うことで、グルコースの回収効率を高くし、米の糖化効率を向上させることができる。  
【００２１】
本発明の米糖化液の製造方法における最初の工程は、容器に米粉と水を所定の混合比で導入して混合・攪拌する工程である。
【００２２】
米粉と水の混合比（重量比）は、１：１．５〜２．５であることが好ましく、より好ましくは１：１．２〜２．２である。混合比（重量比）が１：２．５より越えると、酵素反応効果が低下するので好ましくなく、また１：１．５より小さいと得られる糖液の濃度が低下するので好ましくない。
【００２３】
この工程で用いられる容器としては、耐酸性と耐熱性がある円筒形容器（約１０Ｌ）等が挙げられる。
【００２４】
次の工程は、前記容器内の混合液に塩酸を添加してｐＨを１．５〜２．５の範囲に調整する酸処理を行う工程である。
【００２５】
酸処理に塩酸を用いるのは、糖化工程の後、アルコール発酵（エタノール生産）を行う上で好ましいからである。例えば硫酸を用いると、得られた糖化液に硫黄が含まれ、この硫黄がアルコール発酵を阻害するので好ましくない。
【００２６】
本発明では、ｐＨは１．５〜２．５の範囲に調整されるが、ｐＨが１．５未満であると製造プロセスを耐強酸仕様にする必要があるために好ましくなく、またｐＨが２．５を越えるとα化した米の糊化を防ぐ効果が少ないので好ましくない。
【００２７】
本発明において好ましいｐＨは１．６〜２．４の範囲であり、より好ましいｐＨの範囲は１．８〜２．２の範囲である。
【００２８】
次の工程は、酸処理後の混合液を圧力容器内で、温度１００〜１３０℃の範囲下で１５〜２５分加熱する工程である。
【００２９】
加熱温度が１００℃未満であると澱粉のα化が十分進行しないために好ましくなく、また加熱温度が１３０℃を越えると製造プロセスを耐圧仕様にしなければならないので好ましくない。加熱温度は好ましくは１１０〜１２５℃であり、さらに好ましくは１２０〜１２２℃である。
【００３０】
また加熱時間は１５分未満であると澱粉のα化が十分進行しないために好ましくなく、また２５分を越えても、それ以上の効果はなく、製造プロセスにおけるエネルギーを無駄に消費してしまうので好ましくない。加熱時間は好ましくは１８〜２２分である。
【００３１】
加熱することにより、高温、高圧環境になり、米中澱粉をβ澱粉からα澱粉に変化させてその運動性を高めることができる。また、ｐＨが１．５〜２．５の範囲に調整されているのでα化した米が強く糊化することを防ぐことができる。
【００３２】
高温高圧処理を行う圧力容器としては、好ましくはオートクレーブが用いられる。
【００３３】
本発明では、反応終了後は米粉中の澱粉が再びβ化しないように６０℃前後に温度を保持した状態で酵素糖化工程に供することが好ましい。
【００３４】
本発明では、前記の混合・攪拌工程、酸処理工程、加熱処理工程を前処理といい、この工程を通常の糖化工程の前処理として行うことで、澱粉のグルコースへの糖化効率を大幅に向上させることができる。
【００３５】
（糖化工程）
前述のように前処理した米粉液のｐＨを中和し、第一次酵素反応に使用する酵素の最適ｐＨにする。中和にはＮａＯＨ水溶液などを用いるのが好ましい。このとき温度が５０〜６０℃以下にならないように保つことが好ましい。
【００３６】
次いで液化酵素を添加し、大まかに混ぜた後、加熱、攪拌をしながら第一次酵素反応（澱粉の液化）を行う。
【００３７】
澱粉の液化に用いる酵素としては、例えば、α−アミラーゼ、β−アミラーゼが挙げられるが、ここではα−アミラーゼを使用することが好ましい。
【００３８】
次いで無菌状態で冷却した後、第二次酵素反応（澱粉の糖化）の最適ｐＨに調整し、酵素を加えて攪拌しながら、第二次酵素反応を行う。澱粉の糖化に使用する糖化酵素としてはグルクザイム、プロテアーゼ、リパーゼなどが挙げられる。
【００３９】
所定時間酵素反応を行い、必要により酵素を失活させて、糖化工程を終了する。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はかかる実施例によって限定されない。
【００４１】
（実施例１）
（前処理：酸処理・加熱処理）
米粉  １０００ｇ、水  ２０００ｇ（米：水＝１：２）を容器に入れ、攪拌した後、含米粉液をＨＣｌ（６ｍｏｌ／Ｌ）にてｐＨを２．０に調整し、オートクレーブで１２１℃、２０分加熱した。
【００４２】
反応終了後、米粉中澱粉が再びβ化しないように６０℃前後に温度を保持した状態で酵素糖化工程に供した。
【００４３】
（糖化工程）
前処理後、全容量が減少していた場合はイオン交換水を補充した。
【００４４】
前処理した米粉液のｐＨを５．８にＮａＯＨ水溶液（１０ｍｏｌ／Ｌ）で調整した。
【００４５】
このとき温度が５０〜６０℃以下にならないようにし、大きな固まりは事前に滅菌したスプーンでほぐしてかき混ぜ、液化酵素（アミラーゼＲＧ−ＩＩＧ）を原料米粉に対して０．０５ｗｔ％添加した。
【００４６】
攪拌翼、フタ（ともに滅菌済み）をセットし、加熱器に乗せ、攪拌機と攪拌翼の棒を固定し熱電対をセットした後データロガーの電源を入れ、温度測定しながら、２００ｒｐｍにて攪拌しながら、９５〜１００℃まで加熱し、６０分間保持した。
【００４７】
攪拌翼、フタを取り外し、無菌状態で６０〜６５℃まで冷却し、ｐＨをＨＣｌにて４．５に調整して、グルクザイムＡＦ−６（アマノ）、プロテアーゼＮ「アマノ」、リパーゼ「ワコー」をそれぞれ原料米粉に対して０．０７ｗｔ％添加した。
【００４８】
再び反応容器を加熱器に乗せ、蓋をして攪拌機と攪拌翼の棒をしっかりと固定し熱電対をセットし、５８℃、２００ｒｐｍにて攪拌しながら、２０時間保持して、糖化工程を終了させ、糖化液のグルコース濃度を測定した。
【００４９】
グルコース濃度の測定は高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ  ＬＣ−８０１０  東ソー製）により行い、回収率は（糖化液中のグルコース濃度）／（米粉澱粉中の全糖量）で表す。
【００５０】
（比較例１）
実施例１において、前処理を行わず、実施例１と同じ酵素糖化工程を行った。
【００５１】
（比較例２）
実施例１の条件で、塩酸によるｐＨ調整を行わずに、加熱処理のみを行い、酵素糖化工程を行った。
【００５２】
（比較例３）
実施例１の条件で、加熱時間を５分にして前処理を行い、酵素糖化工程を行った。
【００５３】
（比較例４）
実施例１の条件で、加熱温度を９５℃にして前処理を行い、酵素糖化工程を行った。
【００５４】
以上の実験の結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
2008237055.tif 000002
【００５６】
表１より、実施例１は、比較例１、比較例２、比較例３、比較例４と比べ、糖回収量が高く、回収率が高いことが分かる。