福岡県工業技術センター
研究報告 No.29 (2019)

醤油膜ろ過残液処理法の検討（第4報）－ろ過膜孔径の違いが生揚成分の膜透過性に与える影響－
川口 友彰 *1

野田 義治 *2 植木 達朗 *2

脇山 元気 *2

坂田文彦 *1

野見山修治 *3

Study on Processing Method of the Shoyu Cross-flow Filtration Retentate- Effect of Pore Size on Permeability in the Cross-flow Filtration Tomoaki Kawaguchi, Yoshiharu Noda, Tatsuro Ueki, Motoki Wakiyama, Fumihiko Sakata and Shuji Nomiyama

醤油のクロスフロー膜ろ過処理は混濁成分および菌体を除去する一方，多糖類を含む高分子量成分の膜透過をも阻止し，醤油成分ロスと残液処理困難性につながっている。そこで本研究では，膜孔径を従来使用されている 0.1μmから0.45 μmとし，生揚成分の膜透過性の変化を調べた。その結果，膜孔径0.45 μmでは113 kDa以下の高分子量成分の膜透過性が高まること，火入れ垽（おり）タンパクは膜に保持され，火入れ後も垽が発生しないことを明らかにした。膜ろ過残液の高分子量成分は33 %エタノールで沈殿する分子量と一致し，エタノール処理でほとんど残存することなく除去することができた。生揚の膜ろ過において，膜孔径0.45 μmの膜適用は，醤油成分保持および副産物（膜ろ過残液）処理において有効であることが判明した。

1 はじめにmとし，生揚成分の透過性および膜ろ過残液の処理性

近年，醤油製造においてクロスフロー方式の膜ろ過を調べた。

が普及している。クロスフロー膜ろ過処理は，醤油もろみを圧搾して得た生揚の清澄化，無菌化，火入れ垽

2 研究，実験方法処理軽減等の利点を有する。一方，膜を通過しない多2-1 試料

糖類や菌体を含む高粘性・高濁度の難分解性濃縮残液

醤油膜ろ過透過液・残液および醤油垽は福岡県醤油が処理生揚の5～10 %程度発生し，歩留まり低下，排醸造協同組合より提供されたものを使用した。膜ろ過

水処理，廃棄コスト等が問題となっている 1) 。特に，は，原料生揚を85 ℃で加熱後，膜孔径0.1 μmあるい

膜ろ過残液中には多量の醤油を含むため，何らかの醤は0.45 μmの精密ろ過膜で行った。

油回収方法が求められている。

2-2 火入れこれまでに我々は，生揚と膜ろ過残液の分子量分布

膜ろ過透過液の火入れは，瓶に入れて60 ℃で2時間の比較から，膜ろ過（膜孔径0.1 μm）により6.2 kDa

加熱後，85 ℃で1時間加熱することにより行った。メ

以上の高分子量成分が膜に保持されることを明らかにスシリンダーに移し，5日静置後の垽容量を測定した。

した 2) 。膜ろ過残液中に存在するこれらの高分子量成

2-3 SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）

3)分は，アルカリ条件下でのカルシウム処理 やエタノ

醤油垽1 mLを水と混合し遠心分離し，得られた沈殿2)

ール処理 により沈殿・除去でき，膜ろ過残液からのを水に懸濁した。遠心上清が透明となるまで繰り返し，低粘度清澄醤油の回収が可能であったことから，膜ろ沈殿をサンプルバッファーで溶解した。100 ℃で5分過残液の主な粘性成分であることを確認している。し加熱した後電気泳動に供した。

たがって，これら高分子量成分を回収（膜透過）する

膜ろ過残液1 mLに0.2 mLの100 %(w/v)トリクロロ酢ことで，生揚成分のロス削減と，粘性成分減少による酸（TCA）を加え15,000×gで5分遠心分離を行った。

膜ろ過残液の処理性向上が期待できる。そこで本研究得られた沈殿を20 % TCA 1 mLで懸濁した。上記TCA処

では，生揚のクロスフロー膜ろ過において，精密ろ過理を計3回行った後，沈殿に2 mLのエタノールを加え，膜の膜孔径を従来使用されている0.1 μmから0.45 μTCA処理と同様の操作で2回洗浄を行った。沈殿をサンプルバッファーに溶解し，100 ℃で5分加熱した後電気泳動に供した。

*1 生物食品研究所*2 福岡県醤油醸造協同組合*3 福岡県商工部- 21 -福岡県工業技術センター
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電気泳動はLaemmliの方法で行い，分離ゲルは10 %6.2 kDaより低分子の領域（溶出時間33分以降）にポリアクリルアミドゲルを用いた。

おいては，透過液（破線），残液（実線）の分布は膜2-4 膜ろ過残液のエタノール処理

孔径が異なってもよく一致しており，検討した膜孔径

膜孔 径0.45 μmで膜 ろ 過し て生 じ た膜 ろ 過 残液 20において低分子成分の透過性に顕著な差はないことがmLにエタノール10 mLを加え，2,330×gで15分間遠心わかった（図1A）。一方，溶出時間33分より前の高分分離し上清を回収した。

子量側では膜孔径の差による分子量分布の違いが認め2-5 分析られた(図1B)。生揚にはもともと高分子量成分が存在HPLC（Waters Alliance HPLCシステム）により分子しているが，いずれの膜孔径による膜ろ過においても，量 分 布 を 測 定 し た 。 カ ラ ム は 東 ソ ー ( 株 ) 製 TSKgel

透過液は高分子量成分が除かれ，残液はその高分子量

guardcolumn G3000PW XL ， G6000PWXL ， G3000PWXL を 連 結成分が蓄積することがみてとれる。膜孔径によりそのして使用した。溶離液20 mM Na-acetate（pH 5.0），

程度 が異 なっ て お り， 膜孔 径0.1 μmでは およ そ113

流速0.6 mL/min，注入量50 μL，カラム温度25 ℃，kDa以上（溶出時間26.6分以前）の高分子量成分の膜内部ヒーター30 ℃，検出は示差屈折率で行った。ア

透過を阻止し，およそ113 kDaより小さな成分（溶出ミノ 酸は 全自 動ア ミノ 酸分 析機 （日 本電 子 (株)JLC-時間26.6～29分）についても半分以上膜透過を阻止し500/V2）により，粘度はTVB10形粘度計（東機産業）ていることがわかった。一方，膜孔径0.45 μmでは，を用いて25 ℃で測定した。

0.1 μmと比較し生揚成分の透過性が高く，およそ113kDa以下の成分の半分以上が透過した。その結果とし3 結果と考察て，膜孔径0.45 μmの残液にはおよそ113 kDa以下の3-1 膜孔径による透過成分および保持成分の変化成分が，膜孔径0.1 μmの残液よりも少なかった。

膜孔径の違いが生揚成分の膜透過性にどのように影

図2に，アミノ酸分析結果をしめす。膜ろ過透過液

響するかを分子量分布の変化により調べた（図1）。

（図2A），残液（図2B）ともに，生揚（斜線棒）と比較し，膜孔径による大きな差は見られなかった（膜孔(A)径0.1 μmの残液においてわずかに減少がみられた）。
生揚

この結果は，前述の低分子量成分のクロマトグラムに透過液 (0.1 µm)みられた結果を支持するものであった。

透過液 (0.45 µm)
残液 (0.1 µm)
残液 (0.45 µm)(A)
標準物質の分子量 (kDa)
366
736

48.8
113

166.2

1421.7

生揚
透過液 (0.1 µm)
透過液 (0.45 µm)

20222426

283032 34 36 38
溶出時間 (min)40424446

濃度 (mg/mL)

1248

108
64(B)

2

残液 (0.1 µm)0(B)14残液 (0.45 µm)

12

生揚
残液 (0.1 µm)
残液 (0.45 µm)

濃度 (mg/mL)

10

生揚8642022242628
溶出時間 (min)30323420

図1

膜ろ過透過液・残液の分子量分布(A)クロマトグラム全体，(B)高分子領域拡大

図2- 22 -膜ろ過透過液（A）・残液（B）のアミノ酸含量

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また，膜ろ過前後の粘度に膜孔径による違いは認め3-2 膜ろ過残液のエタノール処理性られなかった（表1）。

膜孔径0.45 μmによる膜ろ過では，図1にしめすように溶出時間26分付近をピークとする成分が蓄積した。

表1

膜ろ過透過・残液の粘度

生揚

粘度 (mPa・s)3.8

この分子量分布のパターンは33 %エタノール存在下で膜ろ過透過液0.1 µm 0.45 µm

膜ろ過残液
0.1 µm 0.45 µm

沈殿する膜ろ過残液（膜孔径0.1 μm）成分の分布パ

2.7228.5より，蓄積成分の残存が少ない低粘度・清澄醤油を回3.16ターン 2) とよく一致しており，33 %エタノール処理に29.7収できることが考えられた。そこで，膜ろ過残液（膜孔径0.45 μm）を33 %エタノール処理後，回収した清以上の結果より，膜孔径0.45 μmでの膜ろ過は0.1

澄醤油の分子量分布を調べた。

μmに比べ，高分子量成分の透過性が高まること（醤その結 果，図 4Aのように ，回収醤 油の分 子量分 布

油成分ロスを削減できること）がわかった。

（破線）は，膜ろ過残液（実線）から高分子量成分が一方で，透過する高分子量成分中に垽の原因となる除去され，生揚（点線）のパターンに近づくことがわタンパクも存在する可能性が考えられたため，火入れ

かった。回収醤油の粘度も同様に，生揚と同等の値を試験およびSDS-PAGEによるタンパク分析を行った。火しめした（図4B）。

入れ試験の結果，いずれの膜孔径の膜ろ過透過液においても垽は生じなかった（データ未掲載）。図3にSDS-(A)PAGEの結果をしめす。醤油垽にみられる45.1, 32.2,残液 (0.45 µm)

30 kDa付近の濃い複数のバンド等のバンドパターンを，回収醤油いずれの膜孔径の膜ろ過残液も有しており，垽の原因生揚となるタンパクが膜で阻止されていると考えられる結果であった。火入れ試験の結果とあわせ，膜孔径0.45μmの膜ろ過においても，火入れ垽が生じる程の垽タンパクの透過は無いと考えられた。

(kDa)
229.3
136.4

2094.6222426283032

溶出時間 (min)71.3(B)30

粘度 (mPa・s)

45.1

32.2

25201510526.80M0.1 µm

膜ろ過残液

0.45 µm 醤油垽

残液

図3図4

膜ろ過残液と醤油垽の電気泳動結果

回収醤油生揚膜ろ過残液エタノール処理によって得られた回収醤油の分子量分布（A）および粘度（B）

M：分子量マーカー- 23 -福岡県工業技術センター
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4 まとめ
生揚のクロスフロー膜ろ過処理において残液に蓄積する高分子量成分は，醤油成分ロス・膜ろ過残液処理困難性につながる。そこで本研究では，膜孔径変更によるこれらの問題改善を目的とし，生揚成分の膜透過性を調べた。その結果，膜孔径を0.1 μmから0.45 μmにすることで高分子量成分の膜透過性が高まり，成分ロスを削減できることがわかった。また，膜ろ過で生じた残液は，蓄積成分をほとんど残存することなく33 %エタノール処理で除去でき，清澄醤油回収可能であることがわかった。生揚の膜ろ過において，膜孔径0.45 μmの膜適用は，醤油成分保持および副産物（膜ろ過残液）処理において有効であると思われた。

5 参考文献1) 野田義治，植木達朗，大場和徳，脇山元気：醤油の研究と技術，37巻(6号)，pp. 365-369(2011)2) 川口友彰，野田義治，植木達朗，脇山元気，野見山 修 治 ： 醤 油 の 研 究 と 技 術 ， 45 巻 (2 号 ) ， pp.
103-109(2019)3) 川口友彰，植木達朗，野田義治：福岡県工業技術センター研究報告，28号，pp. 24-26（2018）- 24 -