(57)【要約】【課題】ビートファイバーやビートパルプからフェルラ酸又はフェルラ酸配糖体を、１６０℃より低温での加熱により、水性媒体中に効率よく溶出して製造する方法を提供する。【解決手段】ビートファイバー又はビートパルプから、フェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質を製造する方法であって、ビートファイバー又はビートパルプを、二酸化炭素を含有する水性媒体中に浸漬し、これを１００〜１５０℃の温度範囲に保持してフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質を抽出する工程を有するフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビートファイバー又はビートパルプから、フェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質を製造する方法であって、
ビートファイバー又はビートパルプを、二酸化炭素を含有する水性媒体中に浸漬し、これを１００〜１５０℃の温度範囲に保持してフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質を抽出する工程を有するフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法。
【請求項２】
前記水性媒体が水である請求項１に記載のフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法。
【請求項３】
前記二酸化炭素の水性媒体中の含有量が、０．０１ｇ／ｌ以上である請求項１又は請求項２に記載のフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法。
【請求項４】
加熱温度が１２５〜１５０℃である請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法。
【請求項５】
加熱して保持する時間が、２〜６時間である請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビートファイバーやビートパルプに含まれるフェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質（フェルラ酸配糖体）を可溶化し水媒体中に溶出して製造するフェルラ酸又はフェルラ酸配糖体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビートファイバーは、ビート根から砂糖を抽出した後に残る残渣（ビートパルプ）より製造することができる天然品の食物繊維である。ビートパルプやビートファイバーにはフェルラ酸（ferulic acid）やフェルラ酸結合型糖質等が含まれていることが知られている。例えば、ビートファイバーに含まれるペクチンの側鎖には、アラビノースをユニットとするアラビノオリゴ糖やガラクトースをユニットとするガラクトオリゴ糖が含まれており、そのそれぞれのオリゴマーの末端にフェルラ酸が付加していることが知られている。
【０００３】
活性酸素種などのラジカルは、ＤＮＡの損傷や癌の原因となり、細胞の老化を促すと言われているが、フェルラ酸は、抗酸化作用を持ち、活性酸素種などのラジカルと反応する。そして、フェルラ酸が、乳癌や肝臓癌に対して抗腫瘍活性を示すこと、癌細胞にアポトーシスを起させる作用をすること、さらにベンゾピレンなどによる発癌を予防する効果を持つこと等も報告されている。
【０００４】
さらに、フェルラ酸には、アスコルビン酸やビタミンＥと共存すると、酸化ストレスを減らしチアミン二量体を形成して皮膚を守る、アルツハイマー型認知症に有効であり認知症予防の効果が期待されるとの報告もされている。さらに又、フェルラ酸は、バニリンの工業合成の原料となり、質量分析でのタンパク質のマトリックスとしても利用される。フェルラ酸ナトリウムが、アセスルファムカリウムの苦みをマスキングする味覚装飾として用いられることも開示されている。
【０００５】
このような種々の利用が期待されるフェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質の製造方法も種々開示されている。例えば、特許文献１には、ビートファイバー等のバイオマス資源からフェルラ酸結合型糖質を、発酵や酵素反応などのバイオプロセスを経ずに製造する方法が開示されている。この方法は、ビートファイバー等の植物細胞壁由来のペクチン含有原料に、飽和蒸気圧以上の圧力制御下において、加熱温度１６０〜１８０℃、加熱時間５〜１５分の処理条件により水熱処理を施すとの水熱処理工程を備える高圧水熱反応を直接作用させて、フェルラ酸結合型糖質を製造することを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８７０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の方法は、１６０〜１８０℃での加熱を必要とする方法である。実際の操業において、このような高温での加熱をするためには、設備面でも運転経費面でも大きなコストを要する。さらに、後述のように、本発明者が検討した結果、１６０℃以上で加熱するとフェルラ酸が分解しその収量が減少することが見出されている。従って、より低温での加熱により、ビートファイバーやビートパルプからフェルラ酸又はフェルラ酸配糖体を製造できる方法の開発が望まれる。しかし、１６０℃より低温での加熱では、フェルラ酸やフェルラ酸配糖体の収量が低下するとの問題があった。
【０００８】
本発明は、従来技術の前記の問題を解決するためのもので、１６０℃より低温での加熱により、ビートファイバーやビートパルプからフェルラ酸又はフェルラ酸配糖体を、高い収量で製造できる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は前記課題を達成するため鋭意検討した結果、ビートファイバーやビートパルプを水性媒体に浸漬して加熱するときに、前記水性媒体に二酸化炭素を共存させれば、フェルラ酸又はフェルラ酸配糖体が高い収量で得られ、前記課題を達成できることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明は、  ビートファイバー又はビートパルプから、フェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質を製造する方法であって、
ビートファイバー又はビートパルプを、二酸化炭素を含有する水性媒体中に浸漬し、これを１００〜１５０℃の温度範囲に保持してフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質を抽出する工程を有するフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法である。
【００１１】
本発明は、さらにその好ましい態様として、前記のフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法であって、水性媒体が水である態様を提供する。
【００１２】
本発明は、さらにその好ましい態様として、前記のフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法であって、前記二酸化炭素の水性媒体中の含有量（水性媒体中の濃度）が、０．０１ｇ／ｌ以上である態様を提供する。
【００１３】
本発明は、さらにその好ましい態様として、前記のフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法であって、加熱して保持する温度が１２５〜１５０℃であり、前記保持が加圧下行われる態様を提供する。
【００１４】
本発明は、さらにその好ましい態様として、前記のフェルラ酸又はフェルラ酸結合型糖質の製造方法であって、加熱して保持する時間が、２〜６時間である態様を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法によれば、１００〜１５０℃との特許文献１に記載の従来技術より低い加熱温度により、ビートファイバーやビートパルプからフェルラ酸又はフェルラ酸配糖体を、従来技術と同等以上の収率で製造することができる。低い加熱温度を採用できるので、実際の操業における設備面、運転経費面でのコストを、従来技術に比較して軽減できる。又、高温での加熱によるフェルラ酸の分解を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に使用されるビートファイバー、ビートパルプは、ビート根から得られる天然素材である。すなわち、ビートパルプは、ビート根から砂糖を抽出した後に残る残渣であり、砂糖の生産に伴い副生される。又ビートファイバーは、ビートパルプより製造することができる天然品の食物繊維であり、種々の用途に使用されており、市販されている。ビートファイバーは、植物細胞壁組織において一般的にみられる成分であるペクチン、ヘミセルロース、セルロース及びリグニン等から構成される。
【００１７】
ビートパルプやビートファイバーには、遊離のフェルラ酸が含まれており、本発明の製造方法により、ビートパルプやビートファイバー中に含まれているフェルラ酸を水性媒体中に溶出してフェルラ酸を製造することができる。同様に、ビートファイバーに含まれるペクチンの側鎖に含まれているフェルラ酸結合型糖質、例えばアラビノオリゴ糖やガラクトオリゴ糖のオリゴマーの末端にフェルラ酸が付加している配糖体も、本発明の製造方法により製造することができる。又、この配糖体をアルカリ等で加水分解することによりフェルラ酸を得ることができる。
【００１８】
本発明の方法では、先ず、ビートファイバー、ビートパルプが、水性媒体中に浸漬される。水性媒体の量は、質量比で、ビートファイバー、ビートパルプの量の２〜１００倍程度が好ましく、５〜２０倍程度がより好ましい。水性媒体の量が少なすぎる場合は、ビートパルプやビートファイバーから水性媒体へ抽出される（溶出する）フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質の量が不十分となり収量が低下する。一方、水性媒体の量が多すぎる場合は、フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質が溶出した水性媒体からのフェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質の回収の効率が低下する傾向がある。
【００１９】
水性媒体とは、水を主成分とする溶媒であり、実質的に水のみからなるもの、水及び水と相溶性のある他の液体（例えばアルコール）との混合物、等を挙げることができる。水性媒体は１００〜１５０℃の温度に加熱されるので水性媒体としては、実質的に、沸点の比較的高い水のみからなるものが好ましい。
【００２０】
１００〜１５０℃の温度に加熱された水性媒体の沸騰を防ぐため、加圧がされる。加圧の圧力としては、水性媒体の沸騰を充分防ぐことができる圧力が採用される。水性媒体の蒸発による減少を抑制するため、加熱温度における水の飽和蒸気圧より十分高い圧力が好ましい。又は、加熱温度における水の飽和蒸気圧又はそれに近い圧力で加圧するときは、還流装置等の蒸発による水性媒体の減少を防ぐ装置を使用することが好ましい。
【００２１】
本発明の方法は、水性媒体中に二酸化炭素を共存させること、すなわち二酸化炭素を溶解した水性媒体を用いることを特徴とする。二酸化炭素を共存させると、ビートパルプやビートファイバー中に含まれるフェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質が水性媒体中に溶出しやすくなり、抽出の効率が向上する。ビートパルプやビートファイバーを、水性媒体中、二酸化炭素の存在下で加熱すると、フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質が水に可溶化するためと考えられる。
【００２２】
二酸化炭素を共存する水性媒体は、水性媒体中に二酸化炭素を吹き込む等の方法により製造することができる。二酸化炭素の濃度が高い程、フェルラ酸の収量（製造効率）が上がるので、二酸化炭素を共存する水性媒体中の二酸化炭素の濃度は、０．０１ｇ／ｌ以上が好ましい。より好ましくは、ビートパルプやビートファイバーを水性媒体中に浸漬して加熱する際の、加熱温度及び加圧される圧力における飽和濃度の１０％以上の濃度であり、さらに好ましくは、前記飽和濃度の７０％以上の濃度である。
【００２３】
水性媒体中に、ビートファイバー、ビートパルプが浸漬された後、１００〜１５０℃の温度で加熱され前記温度範囲に所定時間保持される。この工程を施すことによりフェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質がビートファイバー、ビートパルプから水性媒体中に溶出し、抽出される。加熱温度が１００℃未満の場合は、水性媒体中への溶出が不十分になり、フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質の収量が低下する傾向がある。加熱温度が１５０℃を超える場合は、フェルラ酸が分解しやすくなり収量が低下する傾向がある。又、高温での加熱のための設備や運転のためのコストを要し、実際の操業における費用が増大する。
【００２４】
加熱温度は、１２５〜１５０℃の範囲がより好ましい。加圧下、加熱温度を１２５℃以上とすることにより、水性媒体中への溶出量を増やし収量を向上させることができる。
【００２５】
ビートファイバー、ビートパルプが浸漬された水性媒体の加熱時間は、特に限定されない。フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質が水性媒体中へ溶出する量は、加熱される時間とともに増大するが、一定時間を超えると溶出する量はほとんど増大しなくなるので、生産性等の点で不利になる。そこで、加熱時間は、通常、２〜６時間の範囲から選択される。
【００２６】
フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質が水性媒体中へ溶出（抽出）する量を増やすため、ビートファイバー、ビートパルプが浸漬された水性媒体を加熱中は、水性媒体を撹拌することが好ましい。
【００２７】
ビートファイバー、ビートパルプに含まれるフェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質を水性媒体中へ抽出した後、前記水性媒体から、濾過や遠心分離等の方法によりビートファイバー、ビートパルプが除去される。濾過や遠心分離は、通常冷却後行われ、既存の公知の方法で行うことができる。
【００２８】
濾過後の濾液等、フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質を含む水性媒体から、フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質を回収する方法は、特に限定されない。例えば、濾液を蒸発乾固して回収する方法、吸着材にフェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質を吸着させて溶出する方法等を挙げることができる。蒸発乾固の場合には、フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質を分解しない条件、例えば、１５０℃以下の加熱温度を採用する。又、蒸発乾固により得られた固形物中には、フェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質以外の不純物を含んでいるので、前記の固形物に精製処理、例えばメタノール等の溶媒を使用した精製処理を施してもよい。
【００２９】
フェルラ酸結合型糖質を水性媒体中でアルカリ等を使用して加水分解すると、遊離のフェルラ酸（又はフェルラ酸の塩）を得ることができる。例えば、前記の濾液にアルカリ水溶液を加えて加熱することにより濾液中のフェルラ酸結合型糖質からフェルラ酸を生成することができる。
【実施例】
【００３０】
［下記実験に使用した反応容器］
ハイパーグラスター  ＴＥＭ−Ｖ−１０００Ｎ（耐圧ガラス工業社製）
【００３１】
［下記実験でのフェルラ酸の定量方法］
１）遊離フェルラ酸の定量
ビートファイバー、ビートパルプに含まれるフェルラ酸やフェルラ酸結合型糖質が水性媒体中へ溶出した後、ビートファイバーやビートパルプを含む水性媒体を、３０００ｒｐｍで１５分間遠心分離を行った。遠心分離後の上澄みをろ紙で濾過してビートファイバーやビートパルプ等を除去した。濾液を１−ｂｕｔａｎｏｌを用いて抽出して試料を作製後、ＨＰＬＣによりフェルラ酸を定量した。
【００３２】
２）フェルラ酸配糖体の定量
「遊離フェルラ酸の定量」の際に得られた濾液をアルカリ処理して、フェルラ酸を遊離させた後、濾液を１−ｂｕｔａｎｏｌを用いて抽出して試料を作製し、その後ＨＰＬＣによりフェルラ酸を定量した。定量値は、遊離フェルラ酸とフェルラ酸配糖体中のフェルラ酸の合計量であるので、前記の遊離フェルラ酸の定量値をこの定量値から引くことによりフェルラ酸配糖体を定量することができる。
【００３３】
［ＨＰＬＣによる分析条件］
試料を、以下の条件でＨＰＬＣにより測定して得られたピーク面積から、下記の検量線に基づきフェルラ酸の濃度を求めた。
・カラム；Ｗａｔｅｒｓ  ＢＥＨ  Ｃ１８  ２．１×５０ｍｍ
・カラム温度；４０℃
・移動相；Ａ液  ０．５％酢酸
Ｂ液  アセトニトリル
・検出器：ＵＶ；３２０ｎｍ
【００３４】
［検量線の作製］
フェルラ酸を１０ｍｇ秤量し、１−ｂｕｔａｎｏｌに溶かし１ｍｇ／ｍｌにする。その液の１μｌ、２．５μｌ、５μｌ、７．５μｌ及び１０μｌをそれぞれＨＰＬＣにインジェクションし、１μｇ、２μｇ、５μｇ、７．５μｇ、１０μｇの時のピーク面積を求めた。得られたピーク面積と濃度の関係に基づき検量線を作製した。
【００３５】
（実験１）
ビートファイバー（日本甜菜製糖社製）７０ｇを７００ｍｌの水に浸漬して、前記の反応容器に投入した。室温にて４時間撹拌後、３０００ｒｐｍで１５分間遠心分離をし、上澄みをろ紙にて濾過して濾液試料を得た。
【００３６】
（実験２）
ビートファイバー（日本甜菜製糖社製）７０ｇを７００ｍｌの水に浸漬して前記の反応容器に投入後、容器を密閉し加熱した。加熱により容器内は３気圧（０．３ＭＰａ）となった。３気圧下で加熱開始後約１時間で１４０℃（加熱温度）に到達し、到達後その加熱温度に２時間維持した。その後約１時間で冷却した後、３０００ｒｐｍで１５分間遠心分離をし、上澄みをろ紙にて濾過して濾液試料を得た。
【００３７】
（実験３）
ビートファイバー（日本甜菜製糖社製）７０ｇを７００ｍｌの水に浸漬して、前記の反応容器に投入し、二酸化炭素を吹き込み飽和させてから容器を密閉し、３気圧下、加熱した。加熱開始後約１時間で１４０℃（加熱温度）に到達し、到達後２時間、前記加熱温度に維持した。その後約１時間で冷却した後、３０００ｒｐｍで１５分間遠心分離をし、上澄みをろ紙にて濾過して濾液試料を得た。
【００３８】
（遊離フェルラ酸の定量）
実験１〜３で得られた濾液試料のそれぞれの０．５ｍｌに、１−ｂｕｔａｎｏｌを１回目０．８ｍｌ、２回目０．３ｍｌ入れて撹拌後、遠心分離により上清を回収して合わせて１ｍｌの抽出液にした。この抽出液を孔径０．２２μｍのフィルターで濾過後、前記の条件、方法によるＨＰＬＣ（５μｌインジェクション）の分析により遊離フェルラ酸を定量した。結果を表１の「遊離フェルラ酸量」の欄に示した。
【００３９】
（フェルラ酸の全量の定量）
実験１〜３で得られた濾液試料のそれぞれ０．５ｍｌに、２ＮＮａＯＨを加えて室温で１時間処理した後、６ＮＨＣｌを加えて中和した。その後、１−ｂｕｔａｎｏｌを１回目０．６ｍｌ、２回目０．５ｍｌ入れ、撹拌後、遠心分離により上清を回収して合わせて１ｍｌの抽出液にした。この抽出液を孔径０．２２μｍのフィルターで濾過後、前記の条件、方法によるＨＰＬＣ（５μｌインジェクション）の分析によりフェルラ酸を定量した。この定量値は、遊離のフェルラ酸及びフェルラ酸結合型糖質からＮａＯＨによる加水分解により生成したフェルラ酸の合計量を示す。そこで、結果を表１の「フェルラ酸全量」の欄に示した。
【００４０】
【表１】
2016029905.tif 000002
【００４１】
表１の結果より明らかなように、加熱温度は１４０℃であるが水（水性媒体）中に二酸化炭素を共存させていない実験２では、遊離フェルラ酸量、フェルラ酸全量のいずれも、加熱せずに室温で行った実験１と同じであり、加熱による収量（製造効率）の向上は見られない。この結果より、水性媒体中に二酸化炭素を共存させない場合は、１４０℃程度の加熱温度では、フェルラ酸又はフェルラ酸配糖体を高い効率で製造することは困難であることがわかる。
【００４２】
一方、加熱温度を１４０℃とし、水（水性媒体）中に二酸化炭素を共存させた実験３では、遊離フェルラ酸量、フェルラ酸全量のいずれも、実験１、２より高い収量で得られており製造効率が向上している。この結果より、水性媒体中に二酸化炭素を共存させれば、１４０℃程度の加熱温度で、フェルラ酸又はフェルラ酸配糖体を高い効率で製造できることがわかる。
【００４３】
実験４〜７    加熱温度、加熱時間によるフェルラ酸配糖体の製造効率の違い
ビートファイバー（日本甜菜製糖社製）７０ｇを７００ｍｌの水に浸漬して、前記の反応容器に投入し、二酸化炭素を吹き込み飽和させてから容器を密閉し、３気圧下、加熱した。加熱開始後約１時間後に表２に示す加熱温度に到達し、到達後、表２に示す反応時間、前記加熱温度に維持した。その後約１時間で冷却した後、３０００ｒｐｍで１５分間遠心分離をし、上澄みをろ紙濾過して濾液試料を得た。
【００４４】
（フェルラ酸の全量の定量）
実験４〜７で得られた濾液試料のそれぞれの０．５ｍｌに、０．５ＮＮａＯＨを加えて６０℃で９０分処理した後、６ＮＨＣｌを加えて中和した。その後、１−ｂｕｔａｎｏｌを１回目０．６ｍｌ、２回目０．５ｍｌ入れ、撹拌後、遠心分離により上清を回収して、合わせて１ｍｌの抽出液にした。この抽出液を孔径０．２２μｍのフィルターで濾過後、前記の条件、方法によるＨＰＬＣ（５μｌインジェクション）の分析によりフェルラ酸を定量した。この定量値は、遊離のフェルラ酸及びフェルラ酸結合型糖質からＮａＯＨによる加水分解により生成されたフェルラ酸の合計量を示す。そこで、結果を表２の「フェルラ酸全量」の欄に示した。
【００４５】
【表２】
2016029905.tif 000003
【００４６】
表２に示すように、加熱温度が１２０℃の実験４、１４０℃の実験５では、フェルラ酸（遊離フェルラ酸及びフェルラ酸結合型糖質由来のフェルラ酸）が高い収量で得られている。一方、加熱温度が１６０℃の実験６、７では、フェルラ酸の収量が減少しており、特に保持時間が長い（６時間）実験７ではその減少が大きい。１６０℃ではフェルラ酸の分解が生じているためと考えられる。従って、１５０℃を超える加熱温度は、好ましくなく採用するべきではないことが示されている。
【００４７】
以上の結果より、本発明の範囲の加熱温度（１００〜１５０℃）で、フェルラ酸又はフェルラ酸配糖体を高い効率で製造できることが推定される。