(57)【要約】本発明は人参の食餌繊維とオリゴ糖およびその製造方法に関し、人参粕を圧出成型および遠心分離して人参食餌繊維を製造する一方、人参粕に多糖類加水分解酵素を処理した後、限外濾過して人参オリゴ糖を製造する環境親和的な方法で人参粕から生理活性物質である食餌繊維およびオリゴ糖を生産する優れた効果がある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）　人参エキスを抽出した後、加工副産物として生産された人参粕を収去して、該人参粕を乾燥および粉砕する段階；
（ｂ）　前記（ａ）段階で乾燥および粉砕された人参粕をＬ／Ｄ比（ｌｅｎｇｔｈ：ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｒａｔｉｏ）２０〜４０の２軸圧出成型器に投入した後、スクリュー速度１５０〜４００ｒｐｍ、試料投入速度２０〜６０ｋｇ／ｈｒ、水分含量１５〜４０％になるように維持しながら圧出成型する段階；
（ｃ）　蒸留水に前記（ｂ）段階で圧出成型された試料１〜１０％（ｗ／ｖ）を添加して攪拌した後、遠心分離する段階；
（ｄ）　前記（ｃ）段階で遠心分離して得られた沈澱物を乾燥して不溶性人参食餌繊維を製造する段階；
（ｅ）　前記（ｃ）段階で遠心分離して得られた上澄液を濾過した後、該濾過液の３〜５倍嵩のイソプロパノールを添加して沈澱物を得、該沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄し乾燥して水溶性人参食餌繊維を製造する段階を含むことを特徴とする人参食餌繊維の製造方法。
【請求項２】
前記請求項１の方法により製造された人参食餌繊維。
【請求項３】
（ａ）　人参エキスを抽出した後、加工副産物として生産された人参粕を乾燥および粉砕する段階；
（ｂ）　前記（ａ）段階の乾燥および粉砕された人参粕に多糖類加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼを単独で処理したり、これら酵素の混合液を１：１〜１：０．００１の重量比で添加した後、３０〜６０℃で３０分〜６時間攪拌して人参粕内の多糖類を加水分解する段階；
（ｃ）　前記（ｂ）段階の酵素処理試料を１００℃で１０〜３０分間加熱して酵素を不活性化した後、遠心分離して上澄液から水溶性人参オリゴ糖溶液を得る段階；
（ｄ）　前記（ｃ）段階で遠心分離して得られた上澄液を濾過した後、限外濾過器を利用して分子量５００〜５，０００の限外濾過膜に順次に通過させ分子量別に分画して乾燥することにより人参オリゴ糖を製造する段階を含むことを特徴とする人参オリゴ糖の製造方法。
【請求項４】
前記請求項１に記載された方法により製造され、分子量が５００〜５，０００である人参オリゴ糖。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人参の食餌繊維とオリゴ糖およびその製造方法に関し、より詳細には、圧出成型工程により人参粕から製造した人参食餌繊維およびその製造方法、そして、多糖類加水分解酵素処理工程により人参粕から製造した人参オリゴ糖およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
人参（Ｐａｎａｘ　ｇｉｎｓｅｎｇ　Ｃ．Ａ．Ｍｅｙｅｒ）はアジア極東地域（北緯３３〜４８：韓国、北満州、ロシア一部）に自生する植物であって、植物分類学上、五加科人参属に属する多年生宿根草で約１１種が知られている。特に、韓国内で生産される人参は高麗人参と呼ばれ、その薬理活性が最も優れたものとして良く知られている。人参は生産工程により水参、紅参、白参および太極参などの形態で製造されている。
人参は現代科学的な研究結果により動脈硬化、高血圧、ストレス、疲労回復、精力増進、低血圧、更年期障碍、糖尿病、癌、老化防止など各種の成人病に対する予防および治療効果が非常に優れたものと明かされている（Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，１６（５），３９１‐３９２（２０００）；Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｌｉｎｉｃａｌ　Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ，５５（８），５６７‐５７５（１９９９））。
産業的に人参は熱水やアルコールなどの溶媒を利用してエキスを抽出して利用している。しかし、エキスを抽出した後に残る人参粕の主成分は大部分多糖類で構成された食餌繊維（ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ）成分で構成されているため、各種の生理活性が期待されるにも拘わらず、単に飼料として利用されたり廃棄されるなど産業的に活用されていない。
前記食餌繊維は人体内の酵素により分解されない成分であって、セルロース、ヘミセルロース、ペクチンなどの多糖類成分が主を成している。食餌繊維の生理的な機能性を決定する最も重要な要因は溶解度であって、食餌繊維成分は溶解度により大別すると水溶性食餌繊維（ｗａｔｅｒ‐ｓｏｌｕｂｌｅ　ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ）と不溶性食餌繊維（ｗａｔｅｒ‐ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ　ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ）に分類されるが、これらにより提供される生理特性がそれぞれ異なる（Ｆｏｏｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４１（２），８１‐８５（１９８７））。即ち、不溶性食餌繊維は消化器官を通過するとき多量の水分吸収により大便の容積増加、腸内通過時間短縮、澱粉の加水分解抑制および葡萄糖の吸収遅延などの生理作用をする。反面、水溶性食餌繊維により形成された３次元構造のゼルは食物の通過を遅延させ葡萄糖の吸収を阻害し、特に、血中のコレステロール含量を低下させる役割をするものと明かされている。
また、オリゴ糖（Ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ）は低分子の炭水化物物質であって、生産方式により２種類に分けられる。即ち、糖類の酵素的生物転換（ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　ｂｉｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）により製造されるイソマルトオリゴ糖（ｉｓｏｍａｌｔｏ‐ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、フルクトオリゴ糖（ｆｒｕｃｔｏ‐ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、ガラクトオリゴ糖（ｇａｌａｃｔｏ‐ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）などと多糖類の加水分解により製造されるイヌリンオリゴ糖（ｉｎｕｌｉｎ　ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、アルギン酸オリゴ糖（ａｌｇｉｎａｔｅ　ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、キトサンオリゴ糖（ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）に分けられる（食品産業と栄養．３（１），１８‐２３（１９９８））。
前記オリゴ糖は有用な腸内微生物の増殖を促進するビフイド因子（ｂｉｆｉｄｏｇｅｎｉｃ　ｆａｃｔｏｒ）としての生理活性を有し、多糖類加水分解物により生成されるオリゴ糖の場合には血中コレステロール低下作用、抗菌作用、免疫体系活性化作用など各種の生理学的および薬理学的な機能性を有している（Ｌｅｂｅｎｓｍ．Ｗｉｓｓ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，２７，１‐９（１９９６）；Ｔｒｅｎ．Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，７，３５３‐３６８（１９９６））。
一方、植物細胞壁（Ｐｌａｎｔ　ｃｅｌｌ　ｗａｌｌ）はセルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ヘミセルロース（ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅｓ）、ペクチン（ｐｅｃｔｉｎ）などの多糖類の成分とリグニン（ｌｉｇｎｉｎ）、糖蛋白質などで構成されている。ところで、これらの構成成分は互いに遊離された状態で存在するのではなく、大部分が共有結合、水素結合、イオン結合、疎水結合などにより強く連結されて不溶性状態で存在する（韓国栄養食糧学会誌，２３（２）：３５８‐３７０（１９９４））。
植物細胞壁を構成している多糖類は人体内の酵素により分解されない食餌繊維成分であって、一部ペクチン成分を除いては大部分が不溶生食餌繊維状態で存在する。不溶性状態で存在する植物細胞の構造を水溶化することは水溶性食餌繊維の含量を増加させることにより食餌繊維の生理特性を多様化することができるという長点がある。
一般的に、植物細胞壁から食餌繊維成分を水溶化するためには伝統的に恒温下で酸やアルカリ溶液を利用して不溶性成分を分解する方式を利用している。しかし、このような化学的な抽出方法は廃水の多量発生、容器の腐蝕、生産食餌繊維成分の分解による機能性低下、抽出残滓の再活用不可能などいろいろな産業的問題点を有している（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２６０，２８３‐２９６（１９９４））。
従って、業界間では化学的処理なく植物細胞壁を環境親和的な方法で水溶化することにより機能性炭水化物素材を生産する技術の開発が望まれている。化学的な方法以外に植物細胞壁を効率的に水溶化する方法としては機械的水溶化方法と酵素的水溶化方法がある。
前記機械的水溶化方法とは、圧出成型器（Ｅｘｔｒｕｄｅｒ）を用いて植物細胞壁を物理的に水溶化する方法を言う。前記圧出成型器は混合・加圧・成型・乾燥・殺菌・冷却などの諸単位工程を単一機種により遂行できる装置であって、作動過程で高温・高圧および高剪断力（ｈｉｇｈ　ｓｈｅａｒ　ｆｏｒｃｅ）を伴うため、主に製麺・シリアル類などの加工食品や動物飼料の製造に多く用いられて来た。
前記圧出工程により提供される高剪断力は、植物細胞壁を構成している不溶性多糖類成分らを機械的な方法により水溶化するに極めて効率的に用いられることができる（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，６３（５），８４１‐８４４（１９９８））。しかし、現在まで圧出工程を利用して不溶性植物細胞壁を水溶化する技術の開発は、極めて制限的になされている。特に、今までは人参の不溶性細胞壁を水溶化するために圧出成型工程が産業上適用されたことがない。
また、酵素的水溶化方法とは、前記植物細胞壁を構成している不溶性多糖類成分らは多糖類加水分解酵素を利用して効率的に水溶化する方法を言う。人参粕は大部分が多糖類成分で構成されているため、多糖類加水分解を用いる場合、低分子のオリゴ糖生産が可能である。人参の構成多糖類はセルロース、ヘミセルロース、ぺクチンで構成されているため、これらに対する加水分解酵素であるセルラーゼ（ｃｅｌｌｕｌａｓｅ）、ヘミセルラーゼ（ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌａｓｅｓ）、ぺクチナ―ゼ（ｐｅｃｔｉｎａｓｅｓ）などを利用すれば極めて効率的に加水分解が可能である。
また、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼなどの多糖類加水分解酵素は、商業的に容易に求めることができるので、産業的な適用が容易である。特に、これら商業的な酵素は単一酵素から成っているのではなく、諸酵素が複合的に構成されているため、複合多糖類で構成されている植物細胞壁の加水分解に一層効率的に利用可能である。
本発明者は前記の如き点に着目して、短時間高温処理による加熱効果のみならず、高圧および強い剪断力を伴う圧出成型工程により人参粕から水溶性食餌繊維を製造する一方、多糖類加水分解酵素を利用して人参粕から低分子量の人参オリゴ糖を効率的に製造して、廃棄される人参粕から多様な生理活性物質を製造することにより本発明を完成した。
従って、本発明の目的は、圧出成型器を利用して人参から食餌繊維を簡便で経済的に生産する方法と圧出成型器を利用して製造した人参食餌繊維を提供することにある。
また、本発明の別の目的は多糖類加水分解処理により人参から低分子量のオリゴ糖の製造方法と人参から多糖類加水分解酵素を利用して製造した低分子量のオリゴ糖を提供することにある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は人参エキス製造時に加工副産物として生じる人参粕を２軸圧出成型器に投入してスクリュー速度、試料投入速度および水分含量を調節しながら圧出成型した後、蒸留水を添加して混合し遠心分離して上澄液から水溶性人参食餌繊維を製造し、沈澱物から不溶性人参食餌繊維を製造することにより達成した。
【０００４】
また、本発明の前記目的は人参エキス製造時に加工副産物として生じる人参粕に多糖類加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼを単独処理し、またはこれら酵素の混合液を添加して、人参粕内に存在する多糖類を加水分解した後、限外濾過膜に順次に通過させ分子量別に分画して人参オリゴ糖を製造することにより達成した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において人参粕から食餌繊維を製造する工程は、人参粕を２軸圧出成型器に投入して圧出成型する１段階と；圧出成型した試料に水を加えて攪拌した後、遠心分離する２段階と；遠心分離液にイソプロパノールを加えて得た沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄した後に乾燥することにより水溶性食餌繊維を製造する３段階と；２段階で沈澱物を乾燥して不溶性人参食餌繊維を製造する４段階で構成される。
【０００６】
本発明の人参粕から食餌繊維を製造する望ましい実施例は図１に示した。
【０００７】
前記１段階で用いた２軸圧出成型器は、同方向完全噛合型２軸圧出成型器（ｃｏｒｏｔａｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ　ｔｙｐｅ　ｔｗｉｎ　ｓｃｒｅｗ　ｅｘｔｒｕｄｅｒ：Ｂｕｈｌｅｒ　Ｂｒｏｔｈｅｒｓ　Ｃｏ．，ＤＮＤＬ‐４０，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を用いた。圧出成型条件はスクリュー速度１５０〜４００ｒｐｍ、試料投入速度２０〜６０ｋｇ／ｈｒ、試料水分含量１５〜４０％、Ｌ／Ｄ比２０〜４０に調節するのが望ましい。また、圧出成型器としては短縮圧出成型器（ｓｉｎｇｌｅ　ｓｃｒｅｗ　ｅｘｔｒｕｄｅｒ）または２軸圧出成型器（ｔｗｉｎ　ｓｃｒｅｗ　ｅｘｔｒｕｄｅｒ）が全て可能であるが、不溶性人参細胞壁をより効果的に水溶化するためには高剪断力を提高する２軸成型器がより望ましい。
前記圧出成型器を利用した物理的方法による人参食餌繊維の製造方法を製造工程別に詳細に説明する。
第１工程：人参粕の製造
紅参・白参および太極参の人参製品に熱水やエタノールまたはメタノールなどの溶媒を加えて人参内部のエキス（ｅｘｔｒａｃｔ）を抽出した後、加工副前記人参粕に残留する水分や溶媒を加熱蒸発器を利用して乾燥した後に粉砕して人参粕を製造する。産物として生産された人参粕を収去する。前記人参粕に残留する水分や溶媒を加熱蒸発器を利用して乾燥した後に粉砕して人参粕を製造する。前記人参粕に存在する澱粉はアルファ‐アミラーゼ（α‐ａｍｙｌａｓｅ）を処理して除去する。
第２工程：人参粕の圧出成型
前記第１工程で製造した人参粕をＬ／Ｄ比（ｌｅｎｇｔｈ：ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｒａｔｉｏ）２０〜４０の２軸圧出成型器に投入した後、スクリュー速度を１５０〜４００ｒｐｍにして試料を２０〜６０ｋｇ／ｈｒ速度で投入する。この際、水分含量を１５〜４０％になるように維持しながら圧出成型する。
第３工程：不溶性人参食餌繊維および水溶性人参食餌繊維の製造
前記第２工程で製造した圧出成型人参粕に蒸留水１〜１０％（ｗ／ｖ）を添加して４０〜８０分間攪拌する。前記試料を６，０００〜９，０００×ｇで５〜１５分間遠心分離して上澄液から水溶性人参食餌繊維を得、沈澱物からは不溶性人参食餌繊維を得る。前記上澄液は濾過した後、濾過液の３〜５倍嵩のイソプロパノール（ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）を添加し、３〜５時間放置して沈澱物を得、該沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄した後、常温で乾燥して水溶性人参食餌繊維を製造する。
【０００８】
本発明において人参粕からオリゴ糖を製造する工程は、人参粕を水に入れて攪拌した後、植物細胞壁加水分解酵素を加えて人参粕を加水分解する１段階と；酵素反応液を加熱して酵素を不活性化した後に遠心分離してオリゴ糖を含む上澄液を分離する２段階と；上澄液を限外濾過膜に通過させて分画物を乾燥することにより分子量別人参オリゴ糖を製造する３段階で構成される。
【０００９】
本発明の人参粕からオリゴ糖を製造する望ましい実施例は図３に示した。
【００１０】
本発明の乾燥人参粉末や人参粕に水を加えて攪拌した後、多糖類加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼを単独または混合して添加した。この際、多糖類加水分解酵素の添加方法は商業用として販売されている酵素を用いた。
【００１１】
本発明で用いた商業用はセルラーゼとしてセルクラスト（Ｃｅｌｌｕｃｌａｓｔ，Ｎｏｖｏ　Ｎｏｒｄｉｓｋ，Ｄｅｎｍａｒｋ）を、ヘミセルラーゼとしてセレミキスＬ（Ｃｅｒｅｍｉｘ　Ｌ　Ｎｏｖｏ　Ｎｏｒｄｉｓｋ，Ｄｅｎｍａｒｋ），フイルトラーゼＢＲ（Ｆｉｌｔｒａｓｅ　ＢＲ　Ｇｉｓｔ‐Ｂｒｏｃａｄｅｓ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）、ウルトラフロＬ（Ｕｌｔｒａｆｌｏ　Ｌ，Ｎｏｖｏ　Ｎｏｒｄｉｓｋ，Ｄｅｎｍａｒｋ）を、ぺクチナーゼとしてぺクチネックス（Ｐｅｃｔｉｎｅｘ，Ｎｏｖｏ　Ｎｏｒｄｉｓｋ，Ｄｅｎｍａｒｋ）を用いた。
【００１２】
酵素反応後には遠心分離して上澄液から人参オリゴ糖分画を得た後、これを限外濾過器を利用して分子量別に分画して、これを凍結乾燥したり熱風乾燥した。
【００１３】
前記多糖類加水分解酵素を利用した酵素的方法による人参オリゴ糖の製造方法を製造工程別に詳細に説明する。
第１工程：人参粕の製造
紅参・白参および太極参の人参製品に熱水やエタノールまたはメタノールなどの溶媒を加えて人参内部のエキスを抽出した後、加工副産物として生産された人参粕を収去する。前記人参粕に残留する水分や溶媒を加熱蒸発器や凍結乾燥器を利用して乾燥した後に粉砕して人参粕を製造する。前記人参粕に存在する澱粉はアルファ‐アミラーゼ（α‐ａｍｙｌａｓｅ）を処理して除去する。
第２工程：多糖類加水分解酵素処理工程
前記第１工程で製造した人参粕を蒸留水に１〜１０％（ｗ／ｖ）添加した後、人参粕に対し重量比で商業用多糖類加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ぺクチナーゼ単独または２種以上の混合酵素液を１：１〜１：０．００１を加えた後、酵素の反応条件により温度３０〜６０℃で３０〜４８０分間攪拌する。前記試料を１００℃で１５分間加熱して酵素を不活性化した後、５，０００〜１０，０００ｘｇで１０〜３０分間遠心分離して上澄液から水溶性人参オリゴ糖溶液を得る。この際、沈澱物は乾燥して食餌繊維として活用することができる。
第３工程：限外濾過膜を利用した分子量別人参オリゴ糖製造工程
前記第２工程で製造した人参オリゴ糖液を限外濾過器（ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｏｒ）を利用して分子量５００〜５，０００の限外濾過膜に順次に通過させた後に乾燥することにより分子量別人参オリゴ糖を製造する。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の人参食餌繊維およびオリゴ糖の製造方法についての具体的な方法を実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明の権利範囲はこれら実施例にのみ限定されるのではない。
実施例１：本発明の人参食餌繊維の製造
人参粕をＬ／Ｄ比２０の２軸圧出成型器に投入した後、スクリュー速度２５０ｒｐｍ、試料投入速度４０ｋｇ／ｈｒ、水分含量を２５％に維持しながら圧出成型した。前記圧出成型された人参粕５０ｇを蒸留水１Ｌに入れて１時間攪拌した後、６，５００×ｇで１０分間遠心分離した。遠心分離後得られた沈澱物を常温で乾燥して不溶性人参食餌繊維を製造し、上澄液は濾過した後、４Ｌのイソプロパノールを添加し４時間放置して沈殿物を得た。前記沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄した後、常温で乾燥して水溶性人参食餌繊維を製造した。前記乾燥物の圧出成型人参粕に対する重量比で水溶性人参食餌繊維の収率を測定した結果、１５．４％と現れた。このような結果は、圧出成型により人参粕から水溶性食餌繊維成分が成功的に分離されうることを意味する。
【００１５】
本発明の人参食餌繊維は飲料、ヨーグルト、製菓、製パン類および健康食品などに用いることができる。
実験例１：本発明の水溶性人参食餌繊維の分子量測定
水溶性人参食餌繊維の分子量測定は、ゲル濾過クロマトグラフィー（ｇｅｌ　ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を利用して測定した。前記ゲル濾過クロマトグラフィーは米国ウォータース社（Ｗａｔｅｒｓ　ＬＣ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｉ）の製品を用い、検出器はヒーテイングチャンバー（ｈｅａｔｉｎｇ　ｃｈａｍｂｅｒ）付きのＭ４１０‐ＲＩとＭ２０１０ミレニウムソフトウェア（Ｍｉｌｌｅｎｉｕｍ　ｓｏｆｔｗａｒｅ）を用いた。コラムはウルトラハイドロゲル（ｕｌｔｒａｈｙｄｒｏｇｅｌ）２５０＆１０００リニアコラムを用い、移動相としては０．１Ｍアセト酸と０．１Ｍ塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）混合液を用いた。分析時移動相の速度は１．０ｍｌ／ｍｉｎであり、標準物質としてはプルラン（Ｐｕｌｌｕｌａｎ）を用いた。前記標準物質プルランを利用したゲル濾過クロマトグラフィーの標準曲線は図２ａに示した通りである。
【００１６】
前記実施例１で製造された本発明の水溶性人参食餌繊維の重量平均分子量（ｗｅｉｇｈｔ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｗｅｉｇｈｔ）は、図２ｂに示した通り、９７，０００であった。
実施例２：圧出工程条件による本発明の人参食餌繊維の製造
前記実施例１と同一の人参粕原料を、表１に示した通り、試料投入速度、スクリュー速度および水分含量を調節しながら圧出成型して水溶性人参食餌繊維を製造した。前記製造した水溶性人参食餌繊維の生産収率と分子量を実施例１と実験例１の方法と同一に確認した。
【００１７】
実験結果、表１に示した通り、圧出工程条件により生産収率は１２．６〜２５．４％、分子量は４３，０００〜１２６，０００の分布を見せ、一般的に水分含量が少ない程生産収率は増加する反面、分子量は減少する傾向を見せた。これは圧出成型条件の変化により多様な収率と分子量を有する人参食餌繊維の生産が可能であることを意味する。
【００１８】
【表１】圧出成型条件（スクリュー速度、試料投入速度および水分含量）による　水溶性人参食餌繊維の収率および分子量
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実施例３：圧縮成型器のＬ／Ｄ比による本発明の人参食餌繊維製造
人参粕をＬ／Ｄ比４０の２軸圧出成型器に投入した後、実施例１と同一の条件下で圧出成型して水溶性人参食餌繊維を製造した。その結果、水溶性人参食餌繊維の収率が１９．５％に大いに増加した反面、分子量は５５，０００に減少した。これはＬ／Ｄ比の増加により圧出成型器内で人参粕の滞留時間（ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ　ｔｉｍｅ）が増加したためである。従って、反応条件だけでなくＬ／Ｄ比の変化によっても人参食餌繊維の収率と分子量の調節が可能であることが分かった。
比較実施例１：本発明の人参食餌繊維の収率と従来の酸処理工程により製造された人参食餌繊維の収率比較
人参粕原料５０ｇをｐＨ１．８のＨＣｌ溶液１Ｌに入れ８５℃で３０分間攪拌した後、これを濾過して得た上澄液に４Ｌのイソプロパノールを添加し４時間放置して沈殿物を得た。該沈澱物をイソプロパノールとアセトンで洗浄した後、常温で乾燥した。この乾燥物を初期人参粕原料に対する重量比で水溶性人参食餌繊維の収率を測定した結果１４．５％であった。
【００１９】
前記酸処理により製造された人参食餌繊維の収率と前記実施例１および２の圧出成型による水溶性人参食餌繊維の生産収率とを比較して見るとき、圧出成型工程が酸処理工程に比べて非常に効率的に水溶性人参食餌繊維を生産できるのが分かった。
実施例４：本発明の人参オリゴ糖の製造
乾燥人参粕２０ｇに蒸留水５００ｍｌを入れ３０分間攪拌した後、フイルトラーゼＢＲ（Ｇｉｓｔ‐Ｂｒｏｃａｄｅｓ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）を２．０ｇ加えて５０℃で２時間攪拌した。これを１００℃で２０分間加熱して酵素を不活性化した後、６，０００ｘｇで１０分間遠心分離して上澄液を濾過した。上澄液の固形分含量により人参オリゴ糖の収率を測定した結果、５６．７％と現れた。このような結果は多糖類加水分解酵素の処理により人参粕から人参オリゴ糖成分が成功的に分離されうることを意味する。また、前記実施例で製造したオリゴ糖はアルコール添加により沈澱物が生成されないため、低分子量のオリゴ糖で構成されていることを示した。
【００２０】
本発明の人参オリゴ糖は飲料、ヨーグルト、製菓、製パン類および健康食品などに用いることができる。
実験例２：本発明の人参オリゴ糖の分子量測定
人参オリゴ糖の分子量測定は、ゲル浸透クロマトグラフィーを利用して測定した。分子量の測定のために用いたゲル浸透クロマトグラフイーは、米国ウォータース社（Ｗａｔｅｒｓ　ＬＣ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｉ）の製品を用い、検出器はヒーテイングチャンバー付きのＭ４１０‐ＲＩとＭ２０１０ミレニウムソフトウェアを用いた。コラムはウルトラハイドロゲル１２０＆２５０コラムを用い、移動相としては０．１Ｍ　ＮａＮＯ３を用いた。分析時移動相の速度は０．８ｍｌ／ｍｉｎであり、標準物質としてはプルランと乳糖を用いた。前記標準物質プルランと乳糖を利用したゲル濾過クロマトグラフイーの標準曲線は、図４ａに示した通りである。
【００２１】
前記実施例４で製造された本発明の人参オリゴ糖の重量平均分子量は、図ｂに示した通り、１，０５０であった。
実験例３：本発明の人参オリゴ糖の腸内微生物増殖効果
本実験では韓国食品開発研究院で韓国人の糞便から分離したビフイドバクテリウムロングムを腸内微生物として用いた（Ｋｏｒｅａｎ　Ｊ．Ｄａｉｒｙ　Ｓｃｉ．，１１（１），１６‐２５，１９９８）。
【００２２】
ビフイドバクテリウムロングムは、下記表２に示したような組成を有する２０ｍｌ　ＭＲＳ　ｂｒｏｔｈで嫌気的条件で３次継代培養して活性を増加させた後、実験に用いた。この際、オリゴ糖を含んでいない培地を対照区とした。前記人参オリゴ糖を添加した培地と添加しなかった培地にビフイドバクテリウムロングムを接種し、３７℃インキュベーター（ｉｎｃｕｂａｔｏｒ）で培養しながら２時間間隔で培養液をサンプリングして６６０ｎｍで吸光度（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）を測定して生育曲線を作成した。
【００２３】
実験結果、図５に示した通り、前記実施例４で製造した人参オリゴ糖を培地中に添加した場合、培養２０時間が経過した後の吸光度が２．９５であり、添加しなかった対照区の場合には吸光度が０．２２であった。即ち、本発明の人参オリゴ糖を添加した場合、添加しなかった対照区に比べてビフイドバクテリウムロングムの生育が並外れに優れていた。
【００２４】
【表２】ビフイドバクテリウムロングムの培養のためのＭＲＳ　ｂｒｏｔｈ培地組成
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実施例５：人参オリゴ糖の製造時に加水分解酵素の種類による影響
加水分解酵素の種類が人参オリゴ糖の製造に及ぼす影響を調査した。乾燥人参粕１０ｇに蒸留水５００ｍｌを入れて３０分間攪拌した後、多糖類加水分解酵素としてＣｅｌｌｕｃｌａｓｔ（Ｎｏｖｏ　Ｎｏｄｉｓｋ，Ｄｅｎｍａｒｋ），Ｕｌｔｒａｆｌｏ　Ｌ（Ｎｏｖｏ　Ｎｏｒｄｉｓｋ，Ｄｅｎｍａｒｋ），Ｃｅｒｅｍｉｘ（Ｎｏｖｏ　Ｎｏｒｄｉｓｋ，Ｄｅｎｍａｒｋ），Ｐｅｃｔｉｎｅｘ（Ｎｏｖｏ　Ｎｏｒｄｉｓｋ，Ｄｅｎｍａｒｋ），Ｆｉｌｔｒａｓｅ　ＢＲ（Ｇｉｓｔ‐Ｂｒｏｃａｄｅｓ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）をそれぞれ０．１ｇずつ加えた後、下記表３に示したような条件により人参オリゴ糖を製造した。前記製造した水溶性人参オリゴ糖の生産収率と分子量は、それぞれ実施例４と実験例２の方法と同一に確認した。
【００２５】
実験結果、表３に示した通り、加水分解酵素の種類により生産収率は１９．６〜４３．１％、分子量は１，１８０〜１，８２０の分布を見せており、ヘミセルラーゼであるフイルトラーゼＢＲ（ＦｉｌｔｒａｓｅＢＲ）を用いた場合、オリゴ糖の収率が４３．１％で最も優れており、ぺクチナーゼであるぺクチンネックスを用いた場合にもオリゴ糖の収率が４０．７％で優れていた。これは加水分解酵素の種類により多様な収率と分子量を有する人参オリゴ糖の生産が可能であることを意味する。
【００２６】
【表３】加水分解酵素の種類による人参オリゴ糖の収率および分子量
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実施例６：人参オリゴ糖の製造時に加水分解酵素の混合効果
前記実施例５で用いた酵素を重量比で同量ずつ二つまたは三つを混合して実施例５と同一の条件により処理したとき、人参オリゴの収率および分子量の変化を調査した。
【００２７】
実験結果、表４に示した通り、前記実施例５でセルクラストを単独で用いた場合には人参オリゴ糖の生産収率が２０．５％で低いが、他の酵素を混合した場合には生産収率が大いに増加し、セルクラスト、フイルトラーゼおよびぺクチネックスを共に添加して反応させた場合、オリゴ糖の生産収率が５０．４％であった。
【００２８】
【表４】加水分解酵素の混合による人参オリゴ糖の収率および分子量
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実施例７：限外濾過器を利用した人参オリゴ糖の分子量分画
前記実施例５で加水分解酵素の種類を異にして製造された人参オリゴ糖液を限外濾過器（ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｏｒ：Ａｍｉｃｏｎ，ＵＳＡ）を利用して分子量３０００，１０００，５００の限外濾過膜に順次に通過させた後に凍結乾燥した。表５に示した通り、人参オリゴ糖の分子量別分画の収率は分子量が３，０００以上の場合にはオリゴ糖の生産収率が１０％以下であり、分子量が１，０００〜３，０００の場合にはオリゴ糖の生産収率が１５〜３０％であり、分子量５００〜１，０００の場合にはオリゴ糖の生産収率が４０〜５０％であり、分子量５００以下では生産収率が１８〜２０％であった。従って、適用する酵素の種類により限外濾過を利用すると分子量分布が多様な人参オリゴ糖の調剤が可能であるのが分かった。
【００２９】
【表５】限外濾過器を利用した人参オリゴ糖の分子量分画の収率
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産業上の利用性
以上、前記実施例と実験例により説明した通り、本発明の人参食餌繊維と人参オリゴ糖およびその製造方法は、廃棄されている人参粕から圧出成型工程を利用して不溶性および水溶性人参食餌繊維を製造する一方、人参粕から多糖類加水分解酵素と限外濾過器を利用して腸内ビフイド菌生育活性のある人参オリゴ糖を製造して環境親和的な方法で産業的に廃棄されている人参粕から生理活性物質であるオリゴ糖および食餌繊維を生産する効果がある。
【００３０】
また、圧縮成型の条件により分子量分布が多様な人参食餌繊維を製造することができ、加水分解酵素の種類と限外濾過方法により分子量分布が多様な人参オリゴ糖を製造することができる効果がある。
【００３１】
そして、従来の化学的処理方法による廃水発生、容器腐蝕、食餌繊維成分の分解、抽出残滓の再活用不可能のような産業的問題点を解決する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の人参食餌繊維の望ましい製造方法の実施例を工程別に図示した概略図である。
【図２ａ】図２ａは標準物質プルラン（ｐｕｌｌｕｌａｎ）を利用して作成したゲル濾過クロマトグラフィー（Ｇｅｌ　ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）の標準曲線を示す。
【図２ｂ】図２ｂは本発明の水溶性人参食餌繊維の分子量を示したゲル濾過クロマトグラフィー結果である。
【図３】図３は本発明の望ましい人参オリゴ糖製造方法を工程別に図示した概略図である。
【図４ａ】図４ａは標準物質プルランと乳糖（ｌａｃｔｏｓｅ）を利用して作成したゲル浸透クロマトグラフィーの標準曲線である。
【図４ｂ】図４ｂは本発明の人参オリゴ糖の分子量を示したゲル浸透クロマトグラフィー結果である。
【図５】図５は本発明の人参オリゴ糖を添加した培地におけるビフイドバクテリウムロングム（Ｂｉｆｉｄｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｌｏｎｇｕｍ）の生育曲線（ｇｒｏｗｔｈ　ｃｕｒｖｅ）である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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