JP2013116101A - 食物繊維含量の高い酵母細胞壁画分 - Google Patents

Abstract

【課題】酵母エキスの副産物として過剰に生成する酵母エキス残渣の有効利用、また酵母エキス残渣の減量を課題とする。また、化学的処理や物理的処理を必要とせずに食物繊維含量の高い酵母細胞壁の取得を課題とする。
【解決手段】酵母エキス残渣に対し、プロテアーゼを含まない細胞壁溶解酵素を作用させた後に７０〜８０℃で１０〜２０分加熱処理を行い、細胞壁を主とする画分と蛋白質を主とする画分に分離し、細胞壁を主とする画分を乾燥させることで、食物繊維含量が５０％以上の酵母細胞壁を得る。
【選択図】なし

Description

本願発明は、酵母菌体を原料として得られる食物繊維含量の高い酵母細胞壁画分の製造方法に関する。

食物繊維やそれを多く含む組成物は現在、健康食品や食品の機能性素材や物性改良剤など、さまざまな用途で使用されている。食物繊維を多く含む組成物として酵母細胞壁が知られており、これに含まれるグルカンやマンナンは、さまざまな製法で精製され健康食品や機能性素材、飼料などとして広く利用されている。特にβ−１，３−１，６グルカンは、抗腫瘍作用や免疫賦活作用など多様な機能性が世界中で広く研究されている。近年極めて低分子のそれは、抗酸化作用があることも報告された。また、マンナンから精製されるマンノースも機能性健康食品として注目を浴びている。酵母細胞壁は一般には、酵母菌体から酵母エキスを抽出した後の残渣として取得されている。酵母エキス残渣は、調味料等に用いられる酵母エキス製造の際に副産物として大量に生成するものであり、これを有効利用することは廃棄物削減というメリットもある。具体的には、酵母を自己消化や酵素反応することで細胞質画分をエキス分として可溶化し、固液分離により不溶性画分が酵母エキス残渣となり、これを酵母細胞壁として採取する。ここで得られた酵母細胞壁は不純物が多く食物繊維含量が低いので、不純物を除去するための方法としてアルカリエタノール処理（特許文献１）、アルカリ・酸処理を行う（特許文献２）等の化学的な方法や酵母あるいは酵母細胞壁に対し、ホモジナイゼーション処理のような物理的処理を行う方法(特許文献３や特許文献４等）が報告されている。
しかし、アルカリエタノール処理やアルカリ・酸処理などの手法は化学的な処理を伴い、食品としての安全性の問題や大量の薬品が廃棄物として産生されるなどの問題があるため実際には使用しにくい。またホモジナイゼーション処理のような物理的な処理は使用する機械や設備が高コストであり実際の使用は難しい。

上記の化学的な方法、物理的な方法の他に、酵素を用いる方法も検討されてきた。しかしながら、酵母細胞壁は、食物繊維であるグルカン、マンナンや蛋白質、脂質を主要な成分としこれらが複雑で強固な複合体を形成しているため、この酵母エキス残渣は一般的な酵素の作用をほとんど受けないか、受けても分離が難しく、化学的方法や機械的破砕によらずこれ以上食物繊維含量を上げることは困難であった。

特開平９−１０３２６６号公報 特開２００４−１１３２４６号公報 特開平９−１１７２６３号公報 特開２００２−１５３２６３号公報

解決しようとする課題は、酵母菌体を原料として、化学的な処理や高コストの機械、設備を用いることなく、簡単な方法で食物繊維含量の高い酵母菌体由来組成物を取得することである。

本発明者らは、研究の結果、酵母エキスの副産物として過剰に生成する酵母エキス抽出後の酵母菌体に対して、プロテアーゼを含まない細胞壁溶解酵素を作用させ、作用させた後に加熱処理を加えることで、化学的処理及びホモジナイゼーション処理を必要とせずに食物繊維含量の高い細胞壁画分を製造できることを見出した。さらに、このようなプロテアーゼを含まない細胞壁溶解酵素は、酵母エキス未抽出の培養酵母に対しても作用させることができ、この方法によっても食物繊維含量の高い細胞壁画分を得られることを見出した。
なお、プロテアーゼを含む細胞壁溶解酵素の場合はそのプロテアーゼが作用しない温度またはpHで作用させることで、これに準じる品質の酵母細胞壁を製造できる。

すなわち本発明は、
（１）酵母エキス抽出後の酵母菌体又は酵母エキス未抽出の酵母菌体に細胞壁溶解酵素を作用させた後に蛋白質を主とする画分を除去することを特徴とする、食物繊維を５０重量％以上含有する酵母細胞壁画分の製造方法、
（２）前記酵母菌体がキャンディダ・ユティリス又はサッカロマイセス・セレビシエである上記（１）に記載の酵母細胞壁画分の製造方法、
（３）前記細胞壁溶解酵素がプロテアーゼを含まないグルカナーゼであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の酵母細胞壁画分の製造方法、
（４）前記グルカナーゼがストレプトマイセス属由来のものである上記（３）に記載の製造方法、
（５）前記細胞壁溶解酵素を、プロテアーゼが作用しない温度及び又はプロテアーゼが作用しないpHで作用させることを特徴とする上記（１）に記載の酵母細胞壁画分の製造方法、
（６）前記細胞壁溶解酵素の作用に次いで50〜95℃、5分以上、好ましくは70℃〜80℃、10〜20分の加熱処理を行なった後に蛋白質を主とする画分を除去することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれが一つに記載の酵母細胞壁画分の製造方法
（７）上記（１）〜（６）に記載の製造方法により得られた、食物繊維を５０重量％以上含有する酵母細胞壁画分、
（８）β-１，３-１，６-グルカンの含量が８０重量％以上であることを特徴とする酵母細胞壁画分
に係るものである。

本発明により、高コストの設備や化学的処理を要することなく、酵母菌体から食物繊維含量の高い組成物を取得することができる。酵母菌体は食経験があり、また化学的処理を伴わないことから、得られた食物繊維組成物は食品として安全性が高いものである。従って健康食品の素材のほか、食品物性改良剤などにも用いることができる。
さらに、従来は産業廃棄物もしくは低価格の肥飼料になっていた酵母エキス抽出後の酵母菌体や、ビール製造工程から排出されるような酵母エキスにすることのできない酵母菌体を原料として用いることができるため、産業廃棄物の減量にも寄与するものである。

以下に、本発明を具体的に説明する。本発明において原料として用いることのできる酵母菌体の種類は、酵母細胞壁溶解酵素により溶解可能なものである。たとえば、サッカロミセス、エンドミコプシス、サッカロミコデス、ネマトスポラ、キャンディダ、トルロプシス、プレタノミセス、ロドトルラなどの属に属する菌、あるいはいわゆるビール酵母、パン酵母、清酒酵母などが挙げられる。このうち、特に食経験が多いキャンディダ・ユティリス又はサッカロマイセス・セレビシエが望ましい。

本発明で用いる酵母菌体の形態としては、第一に酵母エキス抽出後の残渣が挙げられる。酵母エキス抽出後の残渣とは具体的には、食用酵母について熱水、アルカリ性溶液、機械的破砕、細胞壁溶解酵素、蛋白質分解酵素、リボヌクレアーゼ、またはデアミナーゼのいずれか一つ以上を用いて抽出処理することにより酵母エキスを抜いた後の残渣である。例として、(株)興人製の「KR酵母」が挙げられる。このような残渣は一般的に、食物繊維、タンパク質、脂質を主要な成分とするものであるが、構造的には食物繊維を構成する糖と他の成分が複合体となって強固に結合していることが推察される。

その他、実生産で用いうる酵母菌体として、酵母エキスにすることのできない酵母菌体も挙げられる。たとえばビール製造工程から排出された肥飼料用の酵母菌体や廃棄物としての酵母菌体でも良い。

本発明の食物繊維を多く含む酵母細胞壁画分（以下、「食物繊維組成物」とも言う。）を取得する工程として、まず上述の酵母菌体（以下、酵母菌体の重量は乾燥重量とする。）に水を加えて約5〜20%濃度に調整、懸濁した後に、細胞壁溶解酵素を添加し、30℃以上にて1〜6時間作用させる。

ここで添加する細胞壁溶解酵素としてはグルカナーゼとマンナナーゼがあるが、本発明においては、細胞壁溶解酵素がプロテアーゼ活性をほとんど有さないことが重要である。具体的には、ストレプトマイセス属由来のβグルカナーゼ「デナチームGEL」（ナガセケムテックス社製）、Taloromyces属由来のβグルカナーゼ「Filtrase BRX」（DSMジャパン社製）等があり、中でも「デナチームGEL」が最も望ましい。
一般的に使用されている細胞壁溶解酵素の多くは、配合物または夾雑物としてプロテアーゼ活性物を含有しておりこのような細胞壁溶解酵素をそのまま用いると、得られた細胞壁画分は食物繊維含量の低いものとなる。たとえば、天野エンザイム社製「ツニカーゼFN」は、グルカナーゼとプロテアーゼの混合物の酵素製剤であり、このようなプロテアーゼを含有する酵素製剤を用いる場合には、酵素製剤中のプロテアーゼが作用しないような温度またはpHで作用させる必要がある。

細胞壁溶解酵素による反応に次いで、５０℃以上、望ましくは５０〜１００℃、より望ましくは７０〜８０℃の温度で、５分以上、望ましくは１０〜２０分の加熱処理を行った後、遠心分離機にて蛋白質を主とする画分を沈殿させて除去し、食物繊維を主とする画分をエキスとして取得する。この画分はそのまま、または濃縮後乾燥して酵母細胞壁画分とする。
なお、前述の加熱処理を行わない場合、原料菌体あたりの酵母細胞壁画分の収量が低くなるため、コスト的には望ましくない。

酵母エキス抽出後の酵母菌体を原料として上記の製法により得られた酵母細胞壁画分は、その乾燥物中の食物繊維含量が５０重量％以上である。
さらに、その酵母細胞壁画分を適当な分画分子量の分離ろ過膜で処理することにより、β-１，３-１，６-グルカンの含量が８０重量％以上の酵母細胞壁画分を取得することもできる。

以下、実施例により本願発明を具体的に説明する。

＜実施例１＞
特開２００２−１０１８４６号公報実施例３に記載のキャンディダ・ユティリス酵母エキス製造方法において、エキス抽出後、遠心分離により除去された菌体残渣を取得し、原料の酵母菌体として用いた。
この酵母菌体１kgを水に懸濁して１０％濃度とした後、４０℃、ｐH４．５に調整後、細胞壁溶解酵素（ＤＳＭジャパン社製「Filtrase BRX」）を３０ｇ加え、５時間作用させ、次いで７０℃ ２０分で加熱処理した後、遠心分離機にて細胞壁を主とする画分と蛋白質を主とする画分に分離、細胞壁を主とする画分を乾燥し、酵母細胞壁画分を186ｇ得た。この酵母細胞壁画分につき、酵素-重量法（日本食品分析センター分析値）により食物繊維含量を測定した結果、食物繊維含量は58％であった。

＜実施例２＞
キャンディダ・ユティリス酵母エキス抽出後の酵母菌体「ＫＲ酵母」（興人製）１kgを水に懸濁して１０％濃度とした後、４０℃、ｐH６．０に調整後、細胞壁溶解酵素（ナガセケムテックス社製「デナチームGEL」）を３ｇ加え、５時間作用させ、次いで７０℃ ２０分で加熱処理した後、遠心分離機にて細胞壁を主とする画分と蛋白質を主とする画分に分離、細胞壁を主とする画分を乾燥し、酵母細胞壁画分を318ｇ得た。この酵母細胞壁画分につき、酵素-重量法（日本食品分析センター分析値）により食物繊維含量を測定した結果、食物繊維含量は61％であった。

＜実施例３＞
キャンディダ・ユティリス培養酵母菌体「酵母MG」（興人製）１ｋｇを適当に水に溶解し9０℃、２０分で加熱処理し、遠心分離機にてエキス分を抽出した後の残渣を水に懸濁して１０％濃度とし４０℃、ｐH６．０に調整後、細胞壁溶解酵素（ナガセケムテックス社製「デナチームGEL」）を３ｇ加え、５時間作用させ、次いで７０℃ ２０分で加熱処理した後、遠心分離機にて細胞壁を主とする画分と蛋白質を主とする画分に分離、細胞壁を主とする画分を乾燥し、酵母細胞壁画分を２５６ｇ得た。この酵母細胞壁画分につき、酵素-重量法（日本食品分析センター分析値）により食物繊維含量を測定した結果、食物繊維含量は5６％であった。

＜実施例４＞
サッカロマイセス・セレビシエ培養酵母由来のビール酵母乾燥菌体１ｋｇを適当に水に溶解し9０℃、２０分で加熱処理し、遠心分離機にてエキス分を抽出した後の残渣を水に懸濁して１０％濃度とした後、４０℃、ｐH６．０に調整後、細胞壁溶解酵素（ナガセケムテックス社製：デナチームGEL）を３ｇ加え、５時間作用させ、次いで７０℃ ２０分で加熱処理した後、遠心分離機にて細胞壁を主とする画分と蛋白質を主とする画分に分離、細胞壁を主とする画分を乾燥し、酵母細胞壁画分を２０１ｇ得た。この酵母細胞壁画分につき、酵素-重量法（日本食品分析センター分析値）により食物繊維含量を測定した結果、食物繊維含量は５３％重量であった。

＜実施例５＞
実施例２において、細胞壁溶解酵素を作用させた後の７０℃、２０分の加熱処理を行わない以外は実施例２と同様にして、酵母細胞壁画分を７６ｇ得た。この酵母細胞壁画分につき、酵素-重量法（日本食品分析センター分析値）により食物繊維含量を測定した結果、食物繊維含量は６３重量％であった。
＜実施例６＞
実施例５において、得られた酵母細胞壁画分中の食物繊維の大半はグルカンとマンナンであり、酵素-重量法（アイルランドメガザイム社製、MUSHROOM and YEAST BETA-GLUCAN ASSAY KIT）によりβ-１，３-１，６-グルカン含量を測定した結果、３１．５重量%であった。この細胞壁画分を分画分子量１３，０００の分離ろ過膜（旭化成ケミカルズ社製、マイクローザＵＦ）で分離後、分子量１３，０００以下のろ過液を回収し、更に分画分子量３，０００の分離ろ過膜（旭化成ケミカルズ社製、マイクローザＵＦ）で分離し、ろ過液に含まれる色素成分とミネラル成分の除去を行い、低分子のβ-１，３-１，６-グルカンを得た。酵素−重量法（アイルランドメガザイム社製、MUSHROOM and YEAST BETA-GLUCAN ASSAY KIT）によりβ-１，３-１，６-グルカン含量を測定した結果、８３．４重量%であった。

＜比較例１＞
実施例１において、細胞壁溶解酵素「Filtrase BRX」３０ｇとプロテアーゼ５ｇを同時に作用させた以外は実施例１と同様の処理を行った。酵母エキス抽出残渣１ｋｇから酵母細胞壁画分を５２１ｇ取得できたが、この酵母細胞壁画分につき、酵素-重量法により食物繊維含量を測定した結果、食物繊維含量は２３％であった。

本発明の製造方法により得られた酵母細胞壁画分は、機能性素材や食品の物性改良剤として使用することができる。例えば畜肉加工品や冷凍食品の保水剤や保形剤、冷凍・解凍耐性剤、ドリップ防止剤として他、様々な食物繊維素材として利用することができる。また、免疫賦活剤等の機能性素材としても利用することができる。それに加え、簡単な分離・精製を行うことで高純度の低分子β-１，３-１，６-グルカンを得ることができ、健康食品などとして利用することができる。

Claims (8)

1. 酵母エキス抽出後の酵母菌体又は酵母エキス未抽出の酵母菌体に細胞壁溶解酵素を作用させた後に蛋白質を主とする画分を除去することを特徴とする、食物繊維を５０重量％以上含有する酵母細胞壁画分の製造方法。
2. 前記酵母菌体がキャンディダ・ユティリス又はサッカロマイセス・セレビシエである請求項１に記載の酵母細胞壁画分の製造方法。
3. 前記細胞壁溶解酵素がプロテアーゼを含まないグルカナーゼであることを特徴とする請求項１または２に記載の酵母細胞壁画分の製造方法。
4. 前記グルカナーゼがストレプトマイセス属由来のものである請求項３に記載の製造方法。
5. 前記細胞壁溶解酵素を、プロテアーゼが作用しない温度及び又はプロテアーゼが作用しないpHで作用させることを特徴とする請求項１に記載の酵母細胞壁画分の製造方法。
6. 前記細胞壁溶解酵素の作用に次いで50〜95℃、好ましくは70℃〜80℃で、5分以上、好ましくは10〜20分の加熱処理を行なった後に蛋白質を主とする画分を除去することを特徴とする請求項１〜５のいずれが一項に記載の酵母細胞壁画分の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法により得られた、食物繊維を５０重量％以上含有する酵母細胞壁画分。
8. β-１，３-１，６-グルカンの含量が８０重量％以上であることを特徴とする酵母細胞壁画分。