技術資料

山口県産業技術センター

研究報告No.31 p30-33 (2019)

醸造用水に含まれる微量元素の発酵経過に与える影響
田中淳也 *

Influence of Trace Elements contained in Brewing Water on the Fermentation Process
Junya Tanaka
１．緒言醸造に使用される仕込水や原料米には様々な微量元素(マグネシウムやカルシウム，カリウムなど)が含まれてお出溶媒を 50mℓ添加し，室温で 3 時間振盪した後にろ過して得られたろ液を供し，糖化力測定キットおよび α アミラーゼ測定キット(キッコーマン製)を用いて測定した．

り，これらは酵母の増殖や発酵の促進に寄与するといわれ糖化試験は調製した酵素抽出溶媒 26mℓと米麹 4g，α化ている．山口県内の酒造会社においても，同一の原料米や米(徳島製麹)16g を混合して行った．15℃で 3 日間安置し，米麹を使用しても仕込水の違いにより酒質が異なる現象や，遠心分離により得られた液相中のグルコースおよびマルト

硬度の高い仕込水を使用することにより醪後半まで酵母のー ス 濃 度 を 高 速 液 体 ク ロ マ ト グ ラ フ ( 島 津 製 作 所 製 LC-

活性を高く維持できる現象がみられる．1950 年代から 6020A) により測定した．

年代にかけて，微量元素と酵母の増殖について研究が行わ２・３

れてきたが，それ以降の醸造用水に関する報告は少なく，

α化米 80g，米麹 20g，前述の米麹からの酵素抽出溶媒と発酵試験

米麹の酵素活性や酒質への影響に関する情報は乏しい．微して調製した水溶液 130mℓを混合し，20 日間発酵させた．

量元素が及ぼす酵母や米麹，酒質への影響が明らかになれ

もろみは 10℃で仕込み，1℃／1 日ずつ昇温させ，6 日目以ば，無機塩類を用いた仕込水の加工により，高品質な清酒降は 15℃を維持した．
製成酒のアルコール，酸度およびアミノ酸度は国税庁所製造が期待できる．
本研究では，清酒製造における健全なもろみ発酵と酒質定分析法により測定した．有機酸は，高速液体クロマトグ向上に資する技術的知見を得ることを目的とし，酒税法にラフを用いて測定した．香気成分については，ガスクロマより添加が認められているマグネシウム，カルシウム，カトグラフ(アジレント・テクノロジーズ製 7890B GC system)

リウムの醸造用水への添加が酵母や米麹に与える影響につを用いて測定した．

いて調査を行ったので報告する．
２．試験方法
２・１

酵母の増殖に対する影響

３．結果および考察
３・１

酵母の増殖に対する影響

YNB 培地に硫酸マグネシウムを添加した試験区では，対酵母は日本醸造協会が販売するきょうかい 7 号酵母を使照区に比べて増殖が速く，最終的な濁度も高かったが，マ用した．また，酵母の増殖試験用培地には，グルコース 5%グネシウム濃度の違いによる差はみられなかった(図 1).

を含む YNB 培地(日本ベクトン・ディッキンソン製)にマグ

また，塩化マグネシウムを 10ppm になるよう添加した試験

ネシウムまたはカルシウム濃度がそれぞれ 10ppm，20ppm，

区においても対照区に比べて増殖が速く，最終的な濁度も50ppm になるように，硫酸マグネシウム，塩化マグネシウ

高かったが，20ppm および 50ppm 試験区では対照区と同程ム，硫酸カルシウム，塩化カルシウムを添加した．また，度であった(図 2)．一方，硫酸カルシウムおよび塩化カル

上記無機塩類を添加しないものを対照区とした．これらのシウムを添加した試験区では，いずれの濃度においても対培地を 96 穴マイクロプレートに 270μℓ分注した後，酵母照区と同程度かそれよりも低い増殖を示した(図 3，図 4)．

濃度が 1.0×10 5 個/30μℓになるよう調製した酵母懸濁液

これらの結果は，既報 1)2) にあるように酵母の増殖にはマ30μℓを添加し，28℃で培養した．酵母の増殖の確認は，プレートリーダー(TECAN Austria 製 Infinite M200Pro)を用いて 660nm における吸光度を濁度とし，24 時間ごとに測定した．
２・２

米麹からの酵素溶出に対する影響

米麹からの酵素抽出溶媒は，マグネシウムを 20ppm および 50ppm 含む塩化マグネシウム水溶液および硫酸マグネシウム水溶液，カルシウムを 20ppm および 50ppm 含む塩化カルシウム水溶液および硫酸カルシウム水溶液，カリウムを20ppm および 50ppm 含むリン酸カリウム水溶液を使用した．
酵素力価の測定には，米麹(徳島製麹製)10g に各酵素抽
図1*

企業支援部食品技術グループ

硫酸マグネシウム添加区の増殖曲線

醸造用水に含まれる微量元素の発酵経過に与える影響

図2

塩化マグネシウム添加区の増殖曲線
図5

図3

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無機塩類添加によるグルコアミラーゼ活性への影響

硫酸カルシウム添加区の増殖曲線

図6

無機塩類添加によるαアミラーゼ活性への影響

ころ，両者間で高い相関が確認された(図 7)．精製された
αアミラーゼと各無機塩類の水溶液を混合して酵素力価を測定したところ，いずれの試験区も同程度の値を示したことから，硫酸イオンはαアミラーゼの活性を向上させるのではなく，米麹からの溶出を促進させる効果があると示唆された．
次に，各無機塩類を添加した水溶液と米麹，α化米を混
図4

塩化カルシウム添加区の増殖曲線

合して糖化試験を行ったところ，得られた液相中のグルコース濃度はいずれの試験区も対照区と同程度であった(図グネシウムが必須であり，カルシウムの影響は小さいこと

8)．前述のとおり，グルコアミラーゼ活性に対する各無機を裏付けるものであった．

塩類の影響は小さいため，生成物であるグルコース濃度に３・２米麹からの酵素溶出に対する影響ついても差がみられなかったものと考えられる．一方，マ各無機塩類を添加した水溶液により得られた米麹抽出液

ルトースについては，硫酸塩添加区では同量の元素濃度ののグルコアミラーゼ活性は，いずれの試験区も超純水のみ塩化物塩添加区に比べて濃度が高くなる傾向が確認されたで抽出した対照区と同程度であった(図 5)．一方，αアミ(図 9)．硫酸塩添加区においてはαアミラーゼの溶出が高ラーゼ活性については，硫酸カルシウム 50ppm 区および硫まることから，デンプン鎖の分解が促進され，二糖類であ酸マグネシウム 50ppm 区で高い値を示した(図 6)．塩化カるマルトースが増加したものと推察される.

ルシウム 50ppm 区のαアミラーゼ活性は 101U/g-wet であ以上の結果から，米麹からのグルコアミラーゼ溶出にはったのに対し，硫酸カルシウム 50ppm 区では 220U/g-wet と無機塩類の影響は小さいが，αアミラーゼ溶出には硫酸イ約 2 倍の値であった．同様に，塩化マグネシウム 50ppm 区

オンが強く影響を及ぼすことが推察された．

で は 144U/g-wet で あ っ た の に 対 し ， 硫 酸 マ グ ネ シ ウ ム

３・３

発酵試験

50ppm 区では 421U/g-wet と 3 倍以上高い値であった．硫酸

マグネシウム塩を添加した仕込水を用いて発酵試験を実イオン濃度とαアミラーゼ活性の関係について解析したと施した結果，マグネシウム塩の添加により製成酒のアルコ

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研究報告No.31 (2019)

図7

硫酸イオン濃度とαアミラーゼ活性の関係

図 10

マグネシウム塩によるアルコール濃度への影響

図8無機塩類添加によるグルコース濃度への影響

図 11 マグネシウム塩による酸度・アミノ酸度への影響

図9

無機塩類添加によるマルトース濃度への影響

図 12

マグネシウム塩による有機酸組成への影響報告しており 3) ，本試験においても同様の現象が見られた
ール濃度が増加することが確認された(図 10)．前項で示しと推察される．

たとおり，マグネシウム塩の添加が酵母の増殖を促進させ次に，製成酒の有機酸組成を測定したところ，マグネシることから，アルコールの生成量が増加したものと推察さ

ウム塩の添加によりリンゴ酸濃度が増加し，酢酸濃度が減れる．

少する傾向がみられた(図 12)．さらに，製成酒の香気成分

また，製成酒の酸度については，マグネシウム塩の添加を測定したところ，マグネシウム塩の添加により，吟醸香によりやや高くなる傾向がみられたが顕著な差はなかった．のひとつである酢酸イソアミル濃度が増加することが確認

一方，アミノ酸度については，マグネシウム塩の添加によされた(図 13)．しかし，マグネシウム濃度や塩化物塩，硫り低くなる傾向がみられ，硫酸マグネシウムではその差は酸塩の違いによる差はみられなかった．久武による無機塩大きかった(図 11)．日下はもろみへの硫酸塩の添加により類を多く含む海洋深層水を使用した醸造試験では，酢酸イ酵母のアミノ酸代謝が影響を受け，菌体内への取り込みがソアミルやカプロン酸エチルの濃度が増加する傾向がある

活性化されることで製成酒のアミノ酸度が減少することをと報告されていることから 4) ，マグネシウム塩の添加によ醸造用水に含まれる微量元素の発酵経過に与える影響

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ゼ溶出を促進することが明らかとなった．さらに硫酸イオンが酵母のアミノ酸代謝を変化させた結果，製成酒のアミノ酸度や有機酸組成に影響することを確認した．これまで，発酵に影響する元素としてマグネシウムやカリウムなどの陽イオンについて着目されていたが，本研究により陰イオ
ン，とりわけ硫酸イオンが酵母のアミノ酸代謝や米麹からの酵素溶出に影響を及ぼしていることが明らかとなった．
今後，これらの機序が解明されれば，無機塩類を用いた醸造用水の加工が酒質の向上につながると期待される．一方で，無機塩類の種類や濃度によっては，米の過剰な溶解や香味の不調和をもたらす懸念もあり，その使用には十分な
図 13

マグネシウム塩添加による香気成分への影響注意が必要である．本研究により得られた知見を酒類製造に関する技術支援に活用し，県産酒類の品質向上につなげる酵母の代謝の変化に伴い，香気成分の濃度にも影響したたい．と推察される．また，酢酸イソアミルは，酢酸とイソアミ

参考文献

ルアルコールの縮合エステルであるため，酢酸イソアミル濃度の増加が酢酸の低減に関係していることが示唆された．
4.

結言

1) 吉沢淑：日本醸造協会誌，51，p.51-54(1956)．
2) 市川邦介：日本発酵工学会誌，41，p.530-537(1963)．
3) 日下一尊：第 46 回独立行政法人酒類総合研究所講演会

無機塩類が酵母や米麹に与える影響について検証を行った結果，マグネシウム塩の添加が酵母の増殖を促進することを確認した．また，硫酸イオンが米麹からのαアミラー

要旨，(2009)．
4) 久武陸夫：日本醸造協会誌，95，p.478-484(2000)．