福岡県工業技術センター
研究報告 No.28 (2018)

醤油膜ろ過残液処理法の検討（第2報）－カルシウムイオンによる醤油多糖類の不溶化・除去－
川口 友彰 *1

植木 達朗 *2

野田 義治 *2

Study on Processing Method of the Shoyu Cross-flow Filtration Retentate- A Method for Separation of the Shoyu-polysaccharides Insolubilized by Calcium Ions from theFiltration Retentate Tomoaki Kawaguchi, Tatsuro Ueki and Yoshiharu Noda

醤油の清澄化および無菌化のためクロスフロー膜ろ過処理が行われているが，発生する高粘性・高濁度の濃縮残液（膜ろ過残液）による歩留り低下や処理困難性が問題となっている。膜ろ過残液の主成分で粘性に寄与する多糖類を不溶化し除去することができれば，これらの問題を解決できる可能性がある。そこで本研究では， 2価金属イオン添加による膜濾過残液中多糖類の不溶化・除去および醤油分回収を試みた。その結果，pH 13.5条件下でCaCl 2を添加することで不溶物が生じることがわかった。固液分離により不溶物を除去することで，高分子量多糖類 と低濁度・低粘性の醤油分に分離することができた。得られた回収醤油分については，オフフレーバーがみられ，直接の調味料利用には適さないことがわかった。

1 はじめにが考えられる。菊地らは，醤油粕中に含まれる醤油酸近年，醤油製造においてクロスフロー方式の膜ろ過性多糖類のカルシウムイオンによる沈殿形成能を評価が普及している。クロスフロー膜ろ過は，醤油もろみし，0.1 Mを圧搾して得た生揚醤油の清澄化，無菌化，火入れ澱2)CaCl 2条件下で沈殿形成しないことを報告している 。杉浦らは，酸性多糖類がpH 10以上・2価処理不要化等といった利点を有する。一方，膜を通過以上の金属塩存在下で沈殿することを見出した 3) 。こしない多糖類や菌体を含む高粘性・高濁度の難分解性

れは，高pHにより酸性多糖類中カルボキシル基の平衡濃縮残液が処理生揚醤油の5～10 %程度発生し，歩留が解離状態に偏り，2価以上の陽イオンとの架橋反応まり低下，排水処理，廃棄コスト等が問題となっていが起こることによるものと推察される。したがって，

る 1) 。特に，膜ろ過残液中には多量の醤油を含むため，酸性下でカルシウムとの低反応性をしめす醤油酸性多何らかの醤油回収方法が求められている。

糖類 2) に対しても，高pHで架橋が可能となる程度の解膜ろ過残液からの醤油分回収方法としては，野田ら離状態を実現できれば，醤油多糖類を沈殿・除去できによる希釈・加熱処理法，希釈・酵素処理法が報告さる可能性がある。そこで本研究では，2価金属イオンれている 1) 。これらは，膜ろ過残液を2倍希釈し85 ℃による醤油多糖類の不溶化・除去および醤油分の回収

1時間加熱あるいはペクチナーゼ剤処理後にセラミッについて調べ，膜ろ過残液処理法としての有効性を検

ク膜で再ろ過することにより80 %の醤油分を回収可能討した。とする技術である。また，特別な処理を必要としない，膜ろ過残液を直 接もろみに5 %程度返送する技術 1) は

2 研究，実験方法実用化されているものの処理量に限界があるため，さ2-1 試料

らなる有効処理法確立による膜ろ過残液の併用処理化

醤油膜ろ過残液は福岡県醤油醸造協同組合より提供が期待されている。

されたものを使用した。

膜ろ過残液中の主成分は粘性に寄与する酸性多糖類

2-2 不溶化反応である 1) ことから，有効処理法として酸性多糖類除去

2-2-1 条件検討
不溶化後の固液分離が容易と思われる膜ろ過残液 3倍希釈条件で不溶化条件を検討した。膜ろ過残液に10*1 生物食品研究所*2 福岡県醤油醸造協同組合- 24 -

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N NaOHを加えpHを調整（pH 10.8～13.5）した。膜ろ条件下で詳細に検討することとした。前述の多糖類を過残液500 µL相当量のpH調整済み膜ろ過残液に，2 M除去できたCaCl 2 添加量（100 µL；400 µmol/mL-膜ろCaCl2 または2 M MgCl2 を10～375 µLを加え，超純水で過残液）以下の添加量を中心に不溶化反応を行い，醤全量1500 µLとした。混合後，遠心分離により上清を油分回収率および多糖類を含む高分子成分の挙動を調回収した。0.45 µmシリンジフィルターでろ過し分子べた。

量分布測定用試料とした。

CaCl2 添加量の増加に伴い，不溶化物が多く生じ，2-2-2 不溶化・醤油分回収試験

固液分離で回収できる醤油分が減少したが，いずれの膜ろ過残液20 mLを10 N NaOHでpH 13.5に調整した。

条件でも7割程度回収できることがわかった（表1）。

2 M CaCl 2を2.8～4 mL加え混合・不溶化した。不織布
で固液分離後，12 N HClにより中和した。中和液を粘表1CaCl 2添加量による醤油分回収率
CaCl2添加量 (μmol/mL-膜ろ過残液)

度・濁度・色度・アミノ酸分析に供した。
2-3 分析
醤油分回収率 (%)

HPLC(Waters Alliance HPLCシステム)により分子量

200

240

280320360

400

600

91878380737367

分 布 を 測 定 し た 。 カ ラ ム は 東 ソ ー ( 株 ) 製 TSKgel
guardcolumn G3000PW XL ， G6000PW XL ， G3000PWXL を 連 結

各醤油分の分子量分布（除去対象の醤油多糖類等をし て 使 用 し た 。 分 析 は 溶 離 液 20 mM Na-acetate(pH含む高分子量部分）測定結果を図1に示す。CaCl 2添加5.0)，流速0.6 mL/min，カラム温度25 ℃，内部ヒー量増加に伴い，pH 13.5調整済み膜ろ過残液のクロマ

ター30 ℃，検出は示差屈折率で行った。

トグラムに比較し，いずれの添加量においても減少・粘度は東機産業(株)TVB10形粘度計を用いて25 ℃で低分子側（分子量が大きい順に溶出するため溶出時間測定した。濁度・色度は紫外可視分光光度計（Thermoが長い方）へのシフトがみられた。280 µmol/mL-膜ろFisher Scientific(株 )Evolution220 ）に よ り， そ れ

過 残 液 で ピ ー ク 高 さ が 半 分 程 度 に 減 少 し ， >320

ぞれ430 nm，660 nmで測定した。アミノ酸は全自動アµmol/mL-膜ろ過残液で，特に分子量の大きい成分（溶ミノ酸分析機（日本電子(株)JLC-500/V2）により分析出時間23～25分付近）が減少することがわかった。

した。
300

pH13.5調整残液

3 結果と考察200 μmol/mL-残液

3-1 不溶化条件の検討
200240mV

はじめに，2価金属イオン添加により膜ろ過残液に280不溶物が生じる条件を調べた。膜ろ過残液500 µL相当
100

量のpH調整膜ろ過残液（pH 10.8～13.5）に2 M CaCl2320

あ る い は 2 M MgCl2 を 100 ～ 375 µL添 加 し た と こ ろ ，CaCl 2 ・MgCl 2 いずれの場合も不溶物が生じ，遠心分離360
400600023により固液分離可能であった。一方，固液分離で得られた上清の分子量分布には，以下にしめすような顕著

図1な 差 が 見 ら れ た （ デ ー タ 未 掲 載 ）。 CaCl 2 の 場 合 ， pH

2425262728
溶出時間 (min）293031

異なる添加量のCaCl2処理(pH 13.5)によって得られた醤油分の分子量分布13.5以上で膜ろ過残液中の多糖類を含む高分子成分の3-2 不溶化・醤油分回収試験

ほ と ん ど が 消 失 し た 。 pH 12.9 で は 2 M CaCl 2 添 加 量200 µL 以 上 で 高 分 子 成 分 の 減 少 が 認 め ら れ た 。 pH不 溶 化 条 件 検 討 の 結 果 ， pH 13.5 条 件 下 で >280

10.8～12.5ではこれら高分子成分の減少は認められなµmol/mL-膜ろ過残液のCaCl 2 を添加することで約 7～8かった。MgCl2 では，いずれのpH条件においても高分割程度の醤油分および沈殿した多糖類等を回収できる子成分の減少は少なかった。

ことがわかった。しかし上記結果は，膜ろ過残液としそこで，膜ろ過残液中多糖類を除去できたpH 13.5て3倍希釈条件で行っており，実用上は醤油の希釈お- 25 -福岡県工業技術センター
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よび処理規模を可能な限り抑える必要がある。また，れることがわかった。

操作の簡便性も重要であることから，必要最低限の添

以上の結果から本法は，膜ろ過残液からの多糖類分加（NaOH，CaCl 2，HCl）による不溶化・回収試験を，離方法として有効であると思われた。一方，回収醤油

膜ろ過残液処理量を20 mLにスケールアップして実施

分は直接調味料として利用するには適さず，さらなるし た 。 膜 ろ 過 残 液 1 mLに 対 す る CaCl 2 添 加 量 は 280～検討が必要であることがわかった。

400 µmolとした。試験の結果，いずれの条件においても不溶物が生じた。不溶物は不織布手搾りで固液分離4 まとめできるものであった。得られた醤油分は塩酸中和後の醤油膜ろ過残液処理法としての有効性を評価するた希釈率が1.5倍以内で，実用上の許容範囲におさまるめ，2価金属イオンによる 膜濾過残液中多糖類不溶ことがわかった（データ未掲載）。ただし，表2にしめ化・除去および醤油分の回収を試みた。その結果，pHすように回収率は遠心分離時（表1）よりも低く，圧13.5以上で一定量以上の CaCl2 を添加することにより搾機等での追加検討が必要と思われる。醤油分の物性多糖除去可能で，粘度・濁度ともに低減した醤油分をとしては，処理前の膜ろ過残液と比較し，いずれの添得ることができた（MgCl 2 では多糖除去はできなかっ加量によっても粘度・濁度低下が見られた。

た）。オフフレーバーがみられたため回収醤油分の調
味料利用には課題があるが，膜ろ過残液あるいは醤油

表2不溶化・醤油分回収試験(pH 13.5)
粘度(mPa・s)

色度 *

濁度 *

加工品からの醤油多糖類分離方法として活用できる可回収率(%)

膜ろ過残液 (原液）48

膜ろ過残液 (最終希釈率1.5倍）中和済

12.71.700.16-

280 μmol-CaCl 2/mL-残液

101.520.1170

320 μmol-CaCl 2/mL-残液

9.37

1.410.09-

360 μmol-CaCl 2/mL-残液

6.16

1.280.07-

400 μmol-CaCl 2/mL-残液

3.82

1.200.0755

市販醤油 (原液)能性がある。

-3.6

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)菊地忠昭，杉本洋，横塚保:日本農芸化学会誌，5010倍希釈液を測定

巻(6号), pp. 279-286(1976)
3)花王株式会社：特開2005-179495(2005)

処理前後の成分変化を調べるため，遊離アミノ酸分析を行った（図2）。その結果，アミノ酸に関してはHis，Argに減少が見られるものの大きな変化はないことが変化率 (%, 回収醤油分/膜ろ過残液)わかった。

140120100806040200図2

膜ろ過残液と回収醤油分のアミノ酸組成比較（ 回 収 醤 油 分 の 処 理 条 件 は pH 13.5 ， 280 µmolCaCl2/mL-膜ろ過残液処理）

回収醤油分の官能評価を行ったところ，処理前の膜ろ過残液に比べ「薬品臭」・「刺激臭」・「苦味」が感じら- 26 -