(57)【要約】植物物質へ外来タンパク質を加えることからなる、植物物質からデンプンを製造する方法が提供される。これはタンパク質の網状構造を作り出す。デンプンは、タンパク質網状構造／植物物質混合物から単離される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
小麦以外の植物物質からデンプンを製造する方法であって、上記植物物質へ外来タンパク質を加えてタンパク質の網状構造を作成し、そのタンパク質網状構造混合物からデンプンを単離することからなる上記方法。
【請求項２】
外来タンパク質がグルテンである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
グルテンが小麦グルテンである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
タンパク質の網状構造を、混合作用により作成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
グルテンを、小麦種由来の遺伝物質の発現により、植物物質中で全体的にまたは部分的に生成する、請求項２または３に記載の方法。
【請求項６】
タンパク質網状構造混合物を、塩の添加により変性する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
タンパク質網状構造混合物を、酸化反応によってグルテンの架橋性を高めるために、薬剤の存在下で混合することにより変性する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
タンパク質網状構造混合物を、グルテンタンパク質を架橋することが知られたトランスグルタミナーゼまたは他の酵素の存在下で混合することにより変性する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
植物網状構造混合物を、グルテンタンパク質を架橋することが知られたアルデヒド試薬の存在下で混合することにより変性する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
植物物質が、小麦以外の穀物／穀粒、豆類、植物種子または果実である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
穀物／穀粒が、オート麦、ライ麦または大麦である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
穀物／穀粒がライ小麦である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
植物物質が、外来タンパク質の添加以前に、粉の形態にある、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
小麦以外の植物物質からデンプンを抽出する方法であって、下記の（ａ）および（ｂ）の工程を含んでなる上記方法：
（ａ）粉砕植物物質を小麦グルテンおよび水と混ぜて、凝集塊を形成させる工程；および
（ｂ）上記凝集塊からデンプンを水で洗い出す工程。
【請求項１５】
デンプンを、沈降、濾過、遠心、蒸発またはこれらプロセスの組合せもしくは改良法により、タンパク質／植物物質塊から単離する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
ドウを、グルテンおよび植物物質の組合せから、そのグルテン／植物物質混合物を休ませることにより調製する、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
５０〜８０％水対粉砕植物物質の重量比率を用いる、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
‐ドウを水で覆いながら混練して、デンプン顆粒を放出させる；および
‐タンパク質塊を留めてデンプン懸濁物を通過させる粗いメッシュでの濾過により、デンプン顆粒を回収する；
ことにより、デンプンをドウから洗い出す、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載された方法により製造されたデンプン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、デンプンの製造、更に詳しくは、デンプンおよびタンパク質を含有する植物物質からの食用デンプンおよび新規タンパク質の分別に関する。更に詳しくは、本発明は、植物タンパク質と結合させて、水中でのそれらの溶解度を減少させるための、小麦グルテンとの混合に関する。
【０００２】
背景
デンプンは極めて重要な工業および食品原料である。食品用のデンプンは、植物物質を細粒に砕き、水中の懸濁物としてデンプンを不溶性植物物質から洗い出し、次いで、通常ある形態で濾過または遠心するプロセスにより、その懸濁物からデンプンを取出すことからなる操作を用いて、デンプン質植物構成分（穀粒、種子、塊茎）から一般的に抽出される。高純度のデンプンを得るためには、非デンプン植物物質が、デンプンと比較して、溶解度または密度に差異を有するか、または有するようにされることが重要である。
【０００３】
植物の不溶性および可溶性成分からデンプンを分離するプロセスは、精製デンプンを得るために重要なステップであるが、有益な他の植物成分の単離上も重要であり、そこではデンプンの除去が必要とされるステップである。
【０００４】
上記の原理に基づく操作を用いたデンプンの工業的抽出は、様々な形で応用されている。例えば、原料をすりおろして植物細胞を開かせ、二酸化イオウまたは重硫酸ナトリウムとの反応によりタンパク質の溶解度を減少させ、次いで洗浄してデンプンを抽出することにより、デンプンはポテトおよびカッサバから単離される。コーンを浸してから湿式摩砕して胚芽および皮を除き、微粉砕し、次いで遠心分離および濾過技術にかけて、タンパク質からデンプンを分離させることにより、デンプンはトウモロコシ（ｚｅａ ｍａｙｓ）から単離される。摩砕された小麦粉を水と混合してドウにし、次いで不溶性小麦グルテンからデンプンを洗い出すことにより、デンプンは小麦から単離される。
【０００５】
デンプンは非水性抽出により植物物質から単離してもよい。例えば、大麦からデンプンを得るための操作において、ＭｃＤｏｎａｌｄ ａｎｄ Ｓｔａｒｋ（１）はいくつかの操作をみつけていたが、いずれも食品安全性または産業上利用性がないとみなされた。
【０００６】
上記の水性分離プロセスは限定数の植物に適用しうるだけであるため、ほとんどの工業用デンプンは４供給源：ポテト、カッサバ、トウモロコシおよび小麦から得られるのみである。コメデンプンはアルカリ溶液に浸すことからなるプロセスを用いてコメから単離しうるが、低効率である。他の植物源からデンプンの抽出に際する主な障壁は、大きな非デンプン植物ポリマーの溶解度を、デンプンから分離させる上で十分に低下させることの困難性である。
【０００７】
発明の目的
本発明の主目的は、現工業方法の下で良い分離を得られない植物物質からデンプンを単離するための水性方法を提供することである。その方法は、デンプンを分離および精製する目的、またはβ‐グルカンおよび新規タンパク質のような他の植物物質の単離に際するステップとしてデンプンを取出す目的のために用いうる。
【０００８】
発明の要旨
本発明は、植物物質へ外来タンパク質を加えてタンパク質の網状構造を作成し、そのタンパク質網状構造混合物からデンプンを単離することからなる、小麦以外の植物物質からデンプンを製造するプロセスを提供する。
【０００９】
植物物質へ加えられる外来タンパク質は、好ましくはグルテン、更に好ましくは小麦グルテンである。
グルテン物質は、小麦種由来の遺伝物質の発現により、植物物質中で全体的にまたは部分的に生成する。
タンパク質網状構造／植物物質塊の性質は、塩の添加により変性しうる。
タンパク質網状構造／植物物質塊の性質は、酸化反応によってグルテンの架橋性を高めるために、薬剤の存在下で混合することにより変性してもよい。
タンパク質網状構造／植物物質塊の性質は、グルテンタンパク質を架橋することが知られたトランスグルタミナーゼまたは他の酵素の存在下で混合することにより変性してもよい。
タンパク質網状構造／植物物質塊の性質は、グルテンタンパク質を架橋することが知られたアルデヒド試薬の存在下で混合することにより変性してもよい。
【００１０】
植物物質は、小麦以外の穀物／穀粒；豆類；植物種子；または果実でも、またはそれらに由来するものでもよい。植物物質は、好ましくはオート麦、ライ麦または大麦である。
植物物質は、外来タンパク質の添加以前に、好ましくは粉の形態にある。
次いで、デンプンを、いずれか公知の手段により、タンパク質／植物物質塊から単離する。
【００１１】
特に、本発明は：
（ａ）粉砕植物物質を小麦グルテンおよび水と混ぜて、凝集塊を形成させ；および
（ｂ）凝集塊からデンプンを水で洗い出す；
工程を含んでなる、小麦以外の植物物質からデンプンを抽出する方法を提供する。
次いで、デンプンを、沈降、濾過、遠心、蒸発またはこれらプロセスの組合せもしくは改良法により単離する。
【００１２】
好ましくは、ドウは、グルテンおよび植物物質の組合せから、グルテン／植物物質混合物を１０〜３０分間休ませることにより調製する。
好ましくは、５０〜８０％水対粉砕植物物質の重量比率が用いられる。
【００１３】
好ましくは、デンプンは：
‐ドウを水で覆いながら混練して、デンプン顆粒を放出させる；および
‐タンパク質塊を留めてデンプン懸濁物を通過させる粗いメッシュでの濾過により、デンプン顆粒を回収する；
ことにより、ドウから洗い出す。
【００１４】
デンプン顆粒は：
‐洗液を遠心して、固形ケークとしてデンプンを単離し；および
‐白色デンプンケークを乾燥させる；
ことにより、洗液から遠心してもよい。
【００１５】
本発明は、上記方法のいずれかにより生産された場合に、デンプンも提供する。
このようにして、本発明は、非有害かつ無毒性であるデンプンを生産するプロセスを提供する。
【００１６】
本発明は、デンプンを洗い出せる凝集湿潤塊の形態で、小麦グルテンと不溶性網状構造を形成させることにより、植物タンパク質および他の長鎖ポリマーの溶解度を減少させることからなる。本発明の発見は、このプロセスによりもつれで繋がれまたはグルテンと架橋された植物タンパク質が、さほどの可溶性タンパク質の混入なしに、高純度のデンプンを網状構造から洗い出せるほど十分水に不溶性であることである。次いで、デンプンは公知の方法により水溶性成分およびいずれか他の懸濁物質から単離される。
【００１７】
本発明は少くとも５つの大きな利点をもたらす。
第一に、いくつかの供給源からデンプンを分離することがうまく行えることである。デンプンは、この操作を用いて、大麦、オート麦、ライ麦、ライ小麦、コメ、グリーンピース、スプリットピース（ｓｐｌｉｔ ｐｅａｓ；干して２つに割ったエンドウ豆）、アマランスおよびバナナからうまく単離された。重大な制限は、微細な植物物質および小麦グルテンが水の存在下で混合されたときに、安定な凝集塊を形成しうるプロセスの能力である。この適用リストは網羅的なものではなく、それらは穀粒、種子、豆類および果実からのデンプンの単離を表わしているにすぎない。
【００１８】
第二に、そのプロセスは、多くの場合に高回収率で、高純度のデンプンを生産する。例えば、簡単なベンチトップ沈降および濾過装置を用いて、ライ麦、スプリットピース、ライ小麦、オート麦、コメ、グリーンピースおよびアマランスから、乾燥重量ベースで、各々９９．５％、９９．５％、９９．３％、９９．０％、９８．９％、９８．４％および９７．６％純度のデンプンを得た。更に精密な工業濾過装置からは、より高い純度が期待されるであろう。
【００１９】
第三に、そのプロセスは高収率をもたらしうる。理論の９５％を超えるデンプン収率が、穀粒のオート麦、大麦、ライ小麦で得られた。理論の４０〜５０％のデンプン収率は、コメ、アマランスとスプリットおよびグリーンピースから得られた。これらの収率は簡単な篩分けおよび濾過装置で得られ、抽出効率の限界を表わしているとは考えられない。
【００２０】
第四に、そのプロセスは食品、化粧品または医薬品向けに適している。そのプロセスは化学品またはデンプンの化学的修飾を要せず、唯一の溶媒として水による中性条件下で行える。
【００２１】
最後に、小麦デンプンを製造する上で、そのプロセスは現行工業操作と適合している。
【００２２】
発明の具体的な説明
本発明は、添付図面を参照してここに記載されている。
本発明は、デンプンを含有する微細化された植物物質を、小麦グルテンとの凝集塊に変換し、次いでそれを水で洗浄してその塊からデンプンを取出すことに関する。次いで、デンプンは、何らかの手段、例えば傾瀉、遠心、濾過、蒸発により、水から分離される。
【００２３】
本発明の重要な特徴は、それが広範囲のデンプン質植物物質に対して有効なことである。これらには、穀粒の大麦、オート麦、ライ麦、コメ、ライ小麦およびトウモロコシ；アマランスで例示される他の種子；スプリットピースおよびグリーンピースで例示される豆類；およびバナナで例示される果実があるが、それらに限定されない。
【００２４】
プロセスのフロー図が図１で示されている。
そのプロセスは、植物物質を微細化して水と混ぜることを要する。植物物質が低水分を有しているならば、その物質は、例えば穀粒のローラー摩砕により、粉砕して、粉末を形成させてよい。植物物質が高水分を有しているならば、それはふやかしてパルプまたはスラリーを形成させてもよい。
【００２５】
物質
小麦グルテン
この研究で用いられた小麦グルテンは、”Ｌｅｓ Ｍｉｎｏｔｅｒｉｅｓ Ｏｇｉｌｖｉｅ Ｉｔｅｅ”，Ｍｏｎｔｒｅａｌ，ＣａｎａｄａのＷＨＥＴＰＲＯ．７５と、ほとんどのデンプンが取り出されるまで、水を頻繁に代えながら練って、粉‐水ドウから洗い出すことにより、我々の研究室で得られたグルテンであった。双方のグルテンはデンプン単離実験で類似の結果を示した。
【００２６】
穀紛
コメ粉は地元のスーパーマーケットのものであった。オート麦、ライ麦粉はＮｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ ＢｉｏＧｒａｉｎｓ Ｌｔｄ，Ａｓｈｂｕｒｔｏｎから購入した。それらは粗い粒子を除去するために研究室において１２５μｍで篩分けした。大麦およびライ小麦は、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｑｕａｄｒｕｍａｔ Ｊｕｎｉｏｒ実験製粉ミルを用いて砕かれた、Ｃｒｏｐ ＆ Ｆｏｏｄリサーチ実験栽培変種であった。
【００２７】
種子粉
アマランス粉はＮｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ ＢｉｏＧｒａｉｎ製であり、研究室において１２５μｍメッシュで篩分けした。
【００２８】
豆果
ピースおよびスプリットピース粉は地元のスーパーマーケットのものであった。
【００２９】
果実
グリーンバナナは地元のスーパーマーケットのものであった。それらの皮をむき、約３ｃｍ片にスライスし、凍結乾燥し、次いで実験ミルを用いて粉に砕いた。
【００３０】
他の化学品
塩は食用工業塩であった。アスコルビン酸は日本、大阪の武田化学工業社製であった。トランスグルタミナーゼは日本の味の素製であった。
【００３１】
例１
方法
標準方法により、望ましい物質の粉末を小麦グルテンおよび水と混ぜて、硬めのドウを作った。このドウを室温で３０〜４５分間放置した。次いで、それを水の下で練って、タンパク質のマトリックスからデンプンを放出させた。この洗浄ステップは、次の洗浄からの追加回収が不要になるまで繰り返した。洗浄ステップからのデンプン懸濁物を、ナイロンメッシュ（４５〜７５μｍ）を用いて濾過した。濾液を３０００ｇで２０分間遠心して、しばしば脱色された物質が混合する組成物の薄い上層を純粋デンプンの上に形成したペレットを得た。上層を慎重にこすりとり、デンプンを温乾燥オーブンで風乾した。一部のランでは、塩または／およびアスコルビン酸（ＡＡ）または／およびトランスグルタミナーゼ（ＴＧＡ）を用いて、もっと強いドウを作るようにドウの性質を変えた。そのプロセスを評価するために、添加されるグルテン、塩、アスコルビン酸およびトランスグルタミナーゼの比率を変えながら、植物物質から得られるある範囲の粉末を標準プロセスから採取した。デンプン収率は、風乾デンプンを乾燥紛の既分析デンプン含有率と比較することにより計算した（デンプンおよび粉末の水分レベルは通常１％以内であった）。タンパク質、脂肪およびペントサン含有率を測定することにより、デンプンの純度について分析した。
【００３２】
例２
オート麦粉からのデンプンの単離
粗いヌカを除去するために、使用前にオート麦粉を１２５μメッシュで篩分けした。
粉末およびグルテンの全サンプル（５０ｇ）をファリノグラフミキサーを用いて混ぜた。得られたドウを３０分間休ませた。
オート麦粉とグルテン、塩およびアスコルビン酸との異なる処方で、このステップを繰り返した（表１〜４）。
ドウを水の下で練ってデンプン顆粒を放出させ、次いでドウ懸濁物を４５μメッシュナイロンクロスで濾過した。（４〜６）回、またはデンプンがドウからもはや放出されなくなるまで、ドウを連続的に同様にして洗浄した。濾液を合わせ、デンプンを遠心によりそれらから単離した。デンプンペレットは薄褐色上層を有していたが、それはこすると容易に除け、純粋なデンプンを残留させた。
更なる分析のため、凍結乾燥により、合わせた水層から水溶性フラクションを回収した。
表１〜４で示された結果は、これらの条件下におけるオート麦デンプン単離の最適な操作が、収率および純度に関して、１８％グルテンおよび３％塩のときであったことを示している。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
【表２】
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【００３５】
【表３】
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【００３６】
【表４】
2004536891.tif 000005
【００３７】
例３
ライ麦粉からのデンプンの単離
市販ライ麦粉を１２５μスクリーンで篩分けして、粗いヌカおよび他の粗い粒子を除去した。
オート麦研究と類似したある範囲の実験において、ライ麦粉、グルテンおよび他の乾燥物質のサンプル（５０ｇ）をファリノグラフミキサーで十分な水と混ぜて、凝集ドウを形成させた。ドウを３０分間休ませた。
ドウを水の下で練ってデンプン顆粒を水中に放出させ、ドウ懸濁物を７２μメッシュナイロンクロスで濾過して回収した。次いで４〜６回、またはデンプンがドウからもはや放出されなくなるまで、連続的にドウを洗浄した。濾液を合わせ、デンプンを遠心により単離し、次いで物理的なこすりとりにより薄褐色上層を慎重に除去した。純粋なデンプンを穏やかな条件下で風乾させた。
更なる分析のため、合わせた水層から回収された水溶性物質を凍結乾燥させた。
オート麦の場合のように、塩、アスコルビン酸およびトランスグルタミナーゼのレベルを変えてこの操作を繰返し、我々の研究室でライ麦粉からのデンプンの抽出のために最適な条件を決定した。
表５〜８はライ麦デンプンに関する抽出収率データおよび純度計算を示している。これらは１７．５％グルテンおよび３％塩という最適条件を示しているが、最適値の近辺にも広い許容度を有している。
【００３８】
【表５】
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【００３９】
【表６】
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【００４０】
【表７】
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【００４１】
【表８】
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【００４２】
例４
ライ麦粉からのデンプン抽出のスケールアップ
最適な抽出方法（ライ麦粉＋１７．５％グルテン＋３％塩）を、５００ｇ、１ｋｇおよび２ｋｇの乾燥物質を各々用いることにより、研究室で１０、２０および４０倍にスケールアップした。これらの試験は、前記と同様の操作を用いて、Ｈｏｂａｒｔミキサーで行った。ドウを４０分間休ませた。大規模操作でも小規模試験と同様の純度のデンプンを生じ、収率は４２．２５〜４６．５％であった。
【００４３】
例５
コメ粉からのデンプンの単離
先のランのように、コメ粉および他の乾燥成分５０ｇの全サンプルを十分な水と混ぜて、ファリノグラフミキサーで硬い凝集ドウを形成させた。サンプルを２〜３分間放置させてから、物質を水和させると、ドウ形成は改善された。３０分間のドウ休止時間を用い、次いでドウを水の下で練って、先のようにデンプンを水中に放出させた。５〜６回の連続洗浄を要した。デンプンを濾過および濾液の遠心により回収した。再び、表８で示されたように、ある範囲の塩およびアスコルビン酸レベルで調べた。
【００４４】
例６‐大麦およびライ小麦からのデンプンの単離
上記の穀物で用いられた同様の方法を用いて、大麦およびライ小麦からデンプンを単離した。結果はライ麦粉の場合と類似していた。ライ小麦が用いられた場合、必要な外来グルテンのレベルは６％に低下し、ライ小麦に存在する遺伝的移入小麦グルテンが必要なグルテンの残量分を補充していた。
【００４５】
例７‐豆果からのデンプンの単離
ピースおよびスプリットピース粉を前記と同様の手法で処理した。得られたドウを穀紛の場合よりも長く６０分間にわたり休ませた。ドウを水の下で４〜５回練り、次いで４９μメッシュで濾過した。濾液を４５分間放置し、着色上層をデンプン層からデカントし、次いでそれを遠心した。デンプンペレットの着色上層をこすりとって、純粋なデンプンを残留させた。一般的に、水中での練りに耐えられる硬いドウを作るためには、すべての豆果がグルテンの更なる添加を要した。デンプンペレット上の褐色層は、すべての穀物の場合よりも豆果のときにやや厚かった（表９）。豆果粉と共にトランスグルタミナーゼの使用は、デンプン純度を改善した。
【００４６】
【表９】
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【００４７】
例８
種子（アマランス）からのデンプンの単離
アマランス粉のサンプルを、標準操作を用いて処理した。結果は表１０で示されている。
【表１０】
2004536891.tif 000011
【００４８】
例９‐果実からのデンプンの単離
地元のスーパーマーケットから購入した、十分には熟していない（青い）バナナを、この実験に用いた。粉末を得るために、皮を剥き、直ちにスライスし、凍結乾燥し、実験室用ミルを用いて粉に砕いた。バナナおよびグルテン（２０〜３０％）の全サンプル（５０ｇ）をＢｒａｂｅｎｄｅｒミキサーで塩（３％）と混ぜた。ドウを６０分間休ませ、次いで水に浸して練り、デンプンを水中に放出させた。洗浄ステップを３回繰返し、洗浄水を合わせ、次いで４９μメッシュナイロンクロスで濾過した。次いでデンプン水を３５００ｇで２０分間遠心し、デンプンペレットを褐色上層からこすりとり、次いで純粋なデンプンを風乾して１２％の収率を得た。
バナナデンプンの分析では、ペントサンなし、０．１５％タンパク質および０．３５％脂肪を示した。
【００４９】
本発明が上記の例および図面を参照して記載されてきたが、多くのバリエーションおよび修正が、この明細書で記載されている本発明の範囲から逸脱せずに行えることは明らかであろう。
【００５０】
参考文献
（１）
ＭｃＤｏｎａｌｄ，Ａ．Ｍ．Ｌ． ａｎｄ Ｓｔａｒｋ，Ｊ．Ｒ．
Ａ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｒｌｅｙ ｓｔａｒｃｈ
（大麦デンプンの単離用操作の臨界試験）
Ｊ．ｏｆ Ｉｎｓｔ．Ｂｒｅｗ．９４，１２５−１３２，１９８８
【００５１】
産業上の利用性
本発明はいくつかの植物物質からデンプンを生産するプロセスを提供する。そのデンプンは食品または工業原料として産業上用いうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は好ましいプロセスのフロー図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004536891.tif 000036
2004536891.tif 000037
2004536891.tif 000038