JP2001072701A - タピオカ澱粉の製造方法及びアミノ酸の発酵生産方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャッサバ芋からタピオカ澱粉を効率よ
く分離取得する方法並びにタピオカ澱粉を出発原料とす
る工業的に有利なアミノ酸の発酵生産方法を提供する。 【解決手段】 キャッサバ芋に澱粉採取のための通常の
破砕処理を施して粒径１〜１０ｍｍに粉砕し、次いで機
械的磨砕を施して５０メッシュパスとするか、または機
械的磨砕を施した後、セルラーゼによる酵素的処理を施
し、次いで澱粉懸濁液とカスを分離し、澱粉懸濁液より
澱粉を回収することを特徴とするタピオカ澱粉の製造方
法。このようにして回収したタピオカ澱粉に澱粉液化酵
素および糖化酵素を作用させて高濃度糖液とし、該糖液
を発酵原料に用いるアミノ酸の発酵生産方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャッサバ芋に機
械的磨砕または酵素的処理を施してタピオカ澱粉を収率
よく分離取得する方法並びにこのようにして製造取得し
たタピオカ澱粉を酵素糖化して糖液となし、これを発酵
原料に用いるアミノ酸の発酵生産方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】タピオカは、キャッサバ芋から生産され
る澱粉であり、酵素糖化によりグルコースに変換され、
Ｌ−グルタミン酸モノナトリウム塩、Ｌ−リジン等のア
ミノ酸発酵製品の主要原料として使われている。

【０００３】従来、タピオカはキャッサバ芋を粉砕し、
芋の中に蓄えられた澱粉の微粒子を繊維質等のカスから
分離採取し、乾燥することによって製造されている。一
般的に、原料であるキャッサバ芋（生芋）に対し２０〜
２５％の収率でタピオカが得られており、これとほぼ同
量のカスが排出されているのが現状である。

【０００４】キャッサバ芋の破砕は、通常ラスパー等に
よって行われているが、破砕された芋組織は澱粉粒子に
比較し数百〜数千倍も大きく澱粉粒子の分離には充分と
は言えず、澱粉の収率に顕著な向上が認められない。

【０００５】ラスパーでのキャッサバ芋の破砕と同様の
状態を実験室で再現するために、図７に示すフローシー
トに従っておろし金でキャッサバ芋をすりおろし、澱粉
製造実験を行い、最終的に得られた澱粉、カスの各重量
を測定し、澱粉の収率（抽出率）を求めた。同一条件で
３回の実験を行った結果を表１に示す。

【０００６】

【表１】

【０００７】表１に示すように、いずれの回も得られた
澱粉重量とカスの重量はほぼ同じであり、実際のタピオ
カ澱粉工場で製品であるタピオカとほぼ同量のカスが排
出されている状況とよく一致している。

【０００８】ところが、キャッサバ芋の澱粉含量を分析
したところ、生芋（水分約５０％）の４０〜４５％が澱
粉であり、従って、相当量の澱粉が抽出されずに、排出
される繊維質等のカスの中に残留していることになる。
事実、前述の実験で得たカスを走査性電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）で観察し、そのＳＥＭ写真を図５（４００倍）、図
６(１０００倍)に示したように、ほぼ均質で球状の澱粉
粒がびっしり存在し、多数の澱粉粒子が膜状のもので覆
われているのがわかる。このように、おろし金ですりお
ろした芋からのカスの中でも多くの澱粉粒子が残留し、
膜状のもので覆われているため、澱粉採取のための通常
の破砕処理においても同様、澱粉の得量に大きな制約を
受け、キャッサバ芋中の澱粉が充分に抽出できない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、カスの中に存
在する澱粉粒子を覆う膜状のセルロースやヘミセルロー
スを破損、切断もしくは分解させれば、澱粉粒子が漏れ
出し、収率の向上につながり、ひいてはアミノ酸発酵工
業の大幅のコストダウンに寄与するものと考えられ、本
発明はかかる観点に着目してなされたもので、キャッサ
バ芋から澱粉を効率よく分離取得する方法並びにこのよ
うにして製造取得したタピオカ澱粉を酵素糖化して糖液
となし、これを発酵原料に用いるアミノ酸の発酵生産方
法を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討した結果、澱粉採取のための
通常の破砕処理を施したキャッサバ芋にさらに機械的磨
砕を施し、または機械的磨砕を施した後にセルラーゼを
作用させることにより、澱粉粒子を覆う膜が破損、切断
もしくは分解され、その結果、澱粉が効率よく抽出し得
ること、そしてタピオカ澱粉の収率向上に伴ない、これ
を出発原料とする工業的に有利なアミノ酸発酵プロセス
の確立に成功し、本発明を完成するに至った。

【００１１】すなわち、本請求項１に係る発明は、キャ
ッサバ芋に澱粉採取のための通常の破砕処理を施して粒
径１〜１０ｍｍに粉砕し、次いで機械的磨砕を施して５
０メッシュパスとした後、澱粉懸濁液とカスを分離し、
澱粉懸濁液より澱粉を回収することを特徴とするタピオ
カ澱粉の製造方法であり、請求項２に係る発明は、キャ
ッサバ芋に澱粉採取のための通常の破砕処理を施して粒
径１〜１０ｍｍに粉砕し、次いで機械的磨砕を施した
後、セルラーゼによる酵素的処理を施し、次いで澱粉懸
濁液とカスを分離し、澱粉懸濁液より澱粉を回収するこ
とを特徴とするタピオカ澱粉の製造方法であり、請求項
３に係る発明は、請求項１または２記載の製造方法によ
って得られたタピオカ澱粉を水に懸濁してスラリーと
し、これに澱粉液化酵素および糖化酵素を作用させて製
造された糖液を発酵原料に用いるアミノ酸の発酵生産方
法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明において、原料として使用されるキャッサ
バ芋は、収穫した生芋の他に、皮を剥いだ芋でもよい。
また、乾燥した芋を用いてもよい。これらを常法に従っ
てラスパー等を用いて１〜１０ｍｍの粒子に粉砕する。
粉砕されたキャッサバ芋はさらに機械的磨砕を施すか、
または機械的磨砕を施した後にセルラーゼを作用させ
る。

【００１３】本発明における機械的磨砕は、これによっ
て芋組織が２００μｍ以下にまで細かくされた状態にす
る任意の方法が適用される。例えば、後記実施例によっ
て示された「おろし金ですりおろす」／「乳鉢にて磨砕
する」の組み合わせのように異なった二段の機械的磨砕
処理によって効果的に行うことができる。

【００１４】工業的規模での大量処理に際し、機械的磨
砕を行う装置としては、ホモジナイザー、ボールミル等
が挙げられる。ジェットミル等の湿式微粉砕機も使用可
能である。

【００１５】この磨砕処理により、１〜１０ｍｍに粉砕
された芋粉を磨砕するが、磨砕の程度としては、５０メ
ッシュパスが好ましく、１００メッシュパスが特に好ま
しい。

【００１６】機械的な磨砕処理に加えてセルラーゼを作
用させる場合、「ＣＥＬＬＵＬＡＳＥ ＹＣ」（商品
名、キッコーマン社製）等の市販のセルラーゼが使用可
能であり、トリコデルマ属のカビの産出するセルラーゼ
が好適に使用される。使用量は濾紙崩壊活性で１０以上
程度であればよい。反応は、４０〜５０℃の温度範囲で
ｐＨ５〜７で行われる。反応時間は通常１〜５時間でよ
い。

【００１７】機械的磨砕または機械的磨砕／セルラーゼ
反応を行った後、澱粉懸濁液とカスと分離され、澱粉懸
濁液を例えば、濃縮、濾過あるいは、遠心分離等の固液
分離操作によって澱粉が原料生芋に基づいて３５〜４０
％の好収率で分離取得することができる。

【００１８】アミノ酸発酵用原料として利用するには、
カスと分別した澱粉懸濁液に直接澱粉液化酵素および糖
化酵素を作用させて澱粉を液化・糖化する。また、分離
取得した澱粉を用いる場合には、水を加えて澱粉懸濁液
を調製し、これに液化酵素および糖化酵素を作用させる
と、澱粉は液化・糖化してグルコースとなり可溶化す
る。

【００１９】液化酵素を含有する液に液化すべき澱粉の
全量を一度に添加せずに少量ずつ分けて添加すると、４
５〜５５ｇ／ｄｌの高濃度に懸濁できるので、４０〜５
０％の高濃度糖化液を製造することができる。

【００２０】液化酵素、例えば「Ｔ−５」〔商品名、大
和化成（株）製〕を粉末１ｇ当たり２０になるように添
加し、８５〜９５℃で１時間加熱攪拌する。放冷し、希
硫酸にてｐＨを４．２に調整したならば、引き続き、糖
化酵素、例えば「ＮＣ−４．２」〔商品名、天野製薬
(株)製〕を粉末１ｇ当たり２〜５単位になるように添加
し、５５〜６５℃に加熱し、同温度に保ちながら４０〜
４８時間加熱攪拌して酵素反応を完結させる。

【００２１】また、澱粉を水に懸濁する際に、あらかじ
め液化酵素を２０ユニット／粉末ｇ添加しておいた方が
液化が早く進行する。４０〜６０℃で液化酵素含有液に
澱粉粉末を徐々に添加することにより液化・糖化効率が
あがり、高濃度（４５〜５５ｇ／ｄｌ）の澱粉を糖化し
てグルコース濃度４０〜５５ｇ／ｄｌの糖液を製造する
ことができる。この方法により、澱粉の９５％以上が糖
化可能である。

【００２２】本発明においては、更にこのようにして得
られた糖液をアミノ酸発酵原料に用いるところに特徴が
ある。

【００２３】アミノ酸発酵の種類は問わないが、例えば
グルタミン酸、リジン、メチオニン、トリプトファン、
スレオニン、セリン、プロリン、アラニン、バリン、ロ
イシン、フェニルアラニン、ヒスチジン、アルギニン、
オルニチン、グルタミン、アスパラギン酸等のアミノ酸
の発酵を例に挙げることができる。

【００２４】これらの発酵に用いられる微生物はそれぞ
れの発酵に公知のものを用いることができる。例を挙げ
れば、次のとおりである。 Ｌ−グルタミン酸発酵：ブレビバクテリウム・ラクトフ
ェルメンタムＡＴＣＣ １３８６９ Ｌ−リジン発酵：ブレビバクテリウム・ラクトフェルメ
ンタムＡＴＣＣ ２１８００ Ｌ−トリプトファン発酵：エシェリヒア・コリＡＧＸ１
７（ＰＧＸ４４）［ＮＲＲＬ Ｂ−１２２６３］ Ｌ−フェニルアラニン発酵：ブレビバクテリウム・ラク
トフェルメンタムＡＪ １２６３７（ＦＥＲＭ ＢＰ−４
１６０）フランス特許出願公開第２,６８６,８９８号参
照 Ｌ−チロシン発酵：ブレビバクテリウム・ラクトファー
メンタムＡＪ １２０８１（ＦＥＲＭ Ｐ−７２４９）特
開昭６０−７００９３号公報参照 Ｌ−スレオニン発酵：コリネバクテリウム・アセトアシ
ドフィラムＡＪ １２３１８（ＦＥＲＭ ＢＰ−１１７
２）米国特許第５，１８８，９４５号参照 Ｌ−イソロイシン発酵：ブレビバクテリウム・フラバム
ＡＪ １２１４９（ＦＥＲＭ ＢＰ−７５９）米国特許第
４，６５６，１３５号参照

【００２５】発酵に用いる培地も炭素源として本発明の
糖液を用いるほかは公知の培地と同様でよい。上記の糖
液は炭素源の全量に使用してもよく、その１部に使用し
てもよい。１部に使用する場合の残余の炭素源は従来用
いていたものと同様でよい。発酵方法も従来と同様でよ
い。

【００２６】リジン等のアミノ酸の場合には主な用途が
飼料である。そこで、リジン等を飼料に用いる場合には
発酵液をそのまま乾燥して飼料添加物とすることができ
る。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２８】実施例１：タピオカ澱粉の製造 キャッサバ芋１０ｇをおろし金を用いてするおろし、数
ｍｍ程度の大きさにする。水３０ｍｌに懸濁し、これを
乳鉢を用いて磨砕を行った。処理時間は２分及び１５分
とした。約４０メッシュの金網で濾した。濾液に網上残
渣を水２０ｍｌで洗浄処理した処理水を合わせて３００
０ｒｐｍ、１０ｍｉｎの条件で遠心分離し、得られた沈
殿（澱粉）を減圧下、６０℃で２４時間乾燥した。ま
た、網上残渣（カス）を同様な条件で乾燥した。

【００２９】得られた結果を表２に示したとおりで、乳
鉢による機械磨砕を加えないで行った結果（表１）と比
較し、澱粉の得量が上がり、カスの量が減少した。２分
の機械処理で１０．４％の収率向上、１５分の機械処理
で３２．９％の収率向上となった。

【００３０】

【表２】

【００３１】１５分の機械的磨砕処理を行って得たカス
のＳＥＭ写真は、図１(４００倍)、図２（１０００倍）
に示す。この場合においてもかなりの澱粉粒子が残って
いる状態が観察されるも、機械的磨砕を加えないで行っ
た結果（図５、図６）に比較して、所々澱粉粒子を覆う
膜状の物質が破れたり、ちぎれ去ったりしている様子が
窺える。

【００３２】実施例２：タピオカ澱粉の製造 実施例１において、おろし金を用いてすりおろしたキャ
ッサバ芋の懸濁液に乳鉢を用いて２分間磨砕処理を施し
たものに、下記表３に示す条件で酵素処理を行い、その
後の澱粉とカスとの分離操作を実施例１と同様に行っ
た。得られた結果は表４に示す。

【００３３】

【表３】 注） ＊ ：セルラーゼは「ＣＥＬＬＵＬＡＳＥ ＹＣ」
(商品名、キッコーマン社製）を用いた。 ＊＊：プルラナーゼは「ＤＥＸＴＲＯＺＹＭＥ ｐｌｕ
ｓ Ｌ」（商品名、ノボ社製）を用いた。

【００３４】

【表４】

【００３５】表４に示した結果から、セルラーゼ処理を
加えることにより、実施例１と同様に澱粉の得量が上が
り、カスの量が減少し、収率が向上することが判明した
が、澱粉に作用するプルラナーゼ（澱粉枝きり酵素）処
理では、澱粉の得量や収率は機械的処理による向上以上
の有意な効果は認められなかった。

【００３６】セルラーゼ処理を加えた場合のカスについ
てのＳＥＭ写真は、図３(４００倍)、図４（１０００
倍）に示す。セルラーゼ処理により、機械的磨砕処理と
同様澱粉粒子を覆っている膜状物質は除去されており、
残った膜も非常に薄くなっている。このことから、セル
ラーゼにより、この膜状物質は溶かされたものと考えら
れる。

【００３７】参考例１：糖液製造 実施例１で得たタピオカ澱粉４５０ｇを水に懸濁し、全
容が１Ｌになるように調整した。これを攪拌しつつ８５
℃に加熱し、液化酵素「Ｔ−５」を１．５ｍｌ添加し、
１時間液化反応を行った。液化終了後、６０℃まで冷や
した時点で希硫酸にてｐＨを４．５に調整し、糖化酵素
「ＮＣ−４．２」を０．５ｍｌ添加した。糖化反応は、
６０℃で４８時間振とう攪拌により行った。糖液中のグ
ルコース濃度は４４．５ｇ／ｄｌ（糖化率９７％）であ
った。

【００３８】実施例３：Ｌ−グルタミン酸発酵 培地には、市販のグルコース６０ｇ／Ｌ及びＭｇＳＯ_４
１ｇ／Ｌ、KH_２PO_４１ｇ／Ｌ、大豆蛋白酸加水分解物１
５ｍｌ／Ｌ、ビオチン３００μｇ／Ｌを含む基質溶液２
７０ｍｌを１２０℃で１５分間加熱殺菌してＳ型ジャー
に張込んだ。

【００３９】これに予め培養しておいたグルタミン酸生
産菌ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム(ＡＴ
ＣＣ １３８６９)の種培養液３０ｍｌを加えて全量３０
０ｍｌとし、発酵を開始した。発酵は１〜１．２ｋｒｐ
ｍの攪拌と１／１ｖｖｍの通気をし、ｐＨをアンモニア
で７．５に維持して行った。発酵温度は３０℃にし、培
養開始後5時間目にポリオキシエチレンソルビタンモノ
パルミテート２０００ｍｇ／Ｌ濃度になるよう添加し
た。

【００４０】糖液には参考例１で得られた糖液をグルコ
ース換算で４２ｇ／dｌとなるように希釈し、１２０℃
で１５分間加熱殺菌して用いた。糖液はポリオキシエチ
レンソルビタンモノパルミテートを２０００ｍｇ／Ｌに
なるよう添加して基質溶液として発酵液中の糖濃度を１
〜２ｇ／ｄｌに保つように連続供給した。発酵結果は収
率が５６％であった。

【００４１】上記で得られた発酵液を市販の中空糸ペン
シル型膜モジュールで膜分離した。膜透過液に塩酸を添
加してｐＨ３．２に調整してグルタミン酸結晶を晶析分
離した。

【００４２】発酵例２：Ｌ−リジン発酵 市販のグルコース３０ｇ／Ｌ、塩化アンモニウム１０ｇ
／Ｌ、尿素３ｇ／Ｌ、KH _２PO_４１ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ_４・
７Ｈ_２Ｏ１００ｍｇ／Ｌ，ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ１０ｍ
ｇ／Ｌ，ＭｎＳＯ_４・４Ｈ_２Ｏ８ｍｇ／Ｌ，大豆蛋白酸
加水分解物(窒素として)１ｇ／Ｌ、サイアミン塩酸塩
０．１ｍｇ／Ｌ及びビオチン０．３ｍｇ／Ｌを含有する
培地（ｐＨ７．０）を、５００ｍｌ容振とうフラスコ３
本に各２０ｍＬづつ分注した。１１５℃で１０分間加熱
殺菌後、この培地に、予めブイヨンスラント上で４８時間
生育させたブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム
（ＡＴＣＣ２１８００）を1白金耳接種し、３１．５℃
で２４時間振糖培養した。以上は種培養である。廃糖蜜
として８０ｇ／Ｌ、硫酸アンモニウム５０ｇ／Ｌ、KH _２P
O_４１ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ１ｇ／Ｌ、大豆蛋
白質加水分解物（窒素として）１００ｍｇ／Ｌ、サイア
ミン塩酸塩０．１ｍｇ／Ｌ、及びビオチン０．３ｍｇ／
Ｌを含有する培地（ｐＨ７．０）を、３基の１Ｌ容ガラ
ス製小型発酵槽に３００ｍＬづつ分注し、１２０℃１５
分間加熱殺菌した。３１．５℃まで冷却後、上記のフラ
スコ培養終了液を発酵槽１基当り１５ｍＬづつ添加し、
温度３１．５℃、通気量１／２ｖｖｍ、攪拌数７００ｒ
ｐｍの条件で培養を行った。培養液中の糖濃度が５ｇ／
Ｌ以下になった時点よりフィード培地のフィードを開始
した。培地は参考例１で得られた糖液をグルコース換算
で４０ｇ／dｌとなるように調整した糖液、大豆蛋白質
加水分解物（窒素として１００ｍｇ／Ｌ）、サイアミン
塩酸塩（０．１ｍｇ／Ｌ）及びビオチン（０．３ｍｇ／
Ｌ）を含有していた。培養液中の糖濃度が５ｇ／L以下
になるようにフィード培地のフィード速度を調節しつつ
培養を続け、１００ｍＬのフィード培地をフィード終了
後、培養液中の糖が消費し尽くされた時点で培養を終了
し、培養液中に蓄積したＬ−リジン濃度を定量した。培
養の結果は収率が３５％であった。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、通常の破砕処理に更に
機械的磨砕処理を加えることにより、膜状の物質の一部
が破壊され、そこに包まれていた澱粉粒子が抽出されて
その分の収率が向上した。また、機械的磨砕処理に加え
てセルラーゼ処理を施すことにより、この膜状の物質が
分解され、ほとんどの澱粉粒子が抽出されてくるため、
収率は大きく向上するという利点を享受できる。澱粉は
引き続き直接酵素液化・糖化することにより、４０％以
上の高濃度の糖液を効率よく製造することができ、この
糖液を用いてアミノ酸を高い収率で取得することができ
る。このように、本発明によりキャッサバ澱粉のほとん
どを糖化させてアミノ酸発酵原料に利用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１における機械的磨砕処理（１５分）
を行って得たカスのＳＥＭ写真（４００倍）を示す。

【図２】 実施例１における機械的磨砕処理（１５分）
を行って得たカスのＳＥＭ写真（１０００倍）を示す。

【図３】 実施例２におけるセルラーゼ処理を行って得
たカスのＳＥＭ写真（４００倍）を示す。

【図４】 実施例２におけるセルラーゼ処理を行って得
たカスのＳＥＭ写真（１０００倍）を示す。

【図５】 比較例におけるカスのＳＥＭ写真（４００
倍）を示す。

【図６】 比較例におけるカスのＳＥＭ写真（１０００
倍）を示す。

【図７】 キャッサバ芋から澱粉及びカスの製造例を示
すフローシート。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｓ 3/02 Ｃ１２Ｓ 3/02 (72)発明者 山本 泰 東京都中央区京橋一丁目15番１号 味の素 株式会社内 Ｆターム(参考） 4B064 AE19 AE25 AF12 CA02 CA21 CB07 CE06 DA10 4C090 AA04 BA13 BC10 CA01 DA27

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャッサバ芋に澱粉採取のための通常の
   破砕処理を施して粒径１〜１０ｍｍに粉砕し、次いで機
   械的磨砕を施して５０メッシュパスとした後、澱粉懸濁
   液とカスを分離し、澱粉懸濁液より澱粉を回収すること
   を特徴とするタピオカ澱粉の製造方法。
2. 【請求項２】 機械的磨砕を施した後、セルラーゼによ
   る酵素的処理を施すことを特徴とする請求項１記載のタ
   ピオカ澱粉の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の製造方法によっ
   て得られたタピオカ澱粉を水に懸濁してスラリーとし、
   これに澱粉液化酵素および糖化酵素を作用させて製造さ
   れた糖液を発酵原料に用いるアミノ酸の発酵生産方法。