JP5011543B2 - Gaba含有発酵物の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、エンテロコッカス・アビウムを用いてγ−アミノ酪酸(以下、「GABA」ともいう)を含有する発酵物を製造する方法に関する。
GABAは、広く天然界に存在するアミノ酸の一種で、発芽玄米、茶、野菜類、穀類に含まれている。人等の哺乳動物においては脳や脊椎に存在する抑制性の神経伝達物質であり、その生理効果については、血圧降下作用、精神安定化作用、抗ストレス作用、アルコール代謝促進作用、脳代謝促進作用、肥満防止作用等が知られている。
従って、高血圧症の改善や精神安定化作用を期待して、GABA含有量を増加させた食品を摂取することが提唱されている。食品中のGABAの含有量を増加する方法としては、例えば、市販されているギャバロン茶のように、茶葉を嫌気的条件下で処理することによってGABA含量を増加させる方法や米胚芽等を水に浸漬することによりGABA及び遊離アミノ酸を顕著に増加する方法が開発されている(非特許文献1)。しかしながらこれらの方法では、茶葉を湯で抽出する際にGABAが希釈される、或いは、大量の胚芽を集める必要がある、といった問題が残されていた。
一方、微生物発酵法を利用してGABAを富化した食品も開発され、例えば2種の乳酸菌を接種して高濃度のGABAを得る方法(特許文献1)、乳製品をプロテアーゼで処理してGABAの出発原料であるグルタミン酸を生産し、乳酸発酵させる方法(特許文献2)、キムチから単離された乳酸菌を用いる方法(特許文献3)、鮒寿司より単離された乳酸菌を用いる方法(特許文献4)、グルタミン酸と2種以上の乳酸菌を用いることにより低ナトリウム含量を達成させる方法(特許文献5)、グルタミン酸デカルボキシラーゼを有する乳酸菌を用いてGABAが付加された大豆を製造する方法(特許文献6)等が報告されている。
特開2000−308457号公報 特開2001−120179号公報 特開2003−70462号公報 特開2005−102559号公報 特開2005−198578号公報 特開2004−187501号公報 化学と生物Vol33,No.4,1995
本発明は、果実や野菜がもつ風味を損なうことなく、より高濃度のGABAを含有する発酵果実又は野菜を効率よく製造する方法を提供することに関する。
本発明者は、斯かる実情に鑑み、GABAを効率よく生産でき、植物の発酵に適する微生物及び発酵条件を検討したところ、エンテロコッカス アビウムを用いて、植物又はその汁液をグルタミン酸又はその塩及び酒粕の存在下で発酵した場合に、GABAを高濃度含有する発酵物が得られることを見出した。
すなわち本発明は、植物又はその汁液を、グルタミン酸又はその塩及び酒粕又はその抽出物の存在下、エンテロコッカス・アビウムを用いて発酵することを特徴とするγ−アミノ酪酸含有発酵物の製造方法に係るものである。
また本発明は、上記方法により製造された発酵物に係るものである。
また本発明は、上記方法により製造された発酵物を含有する食品又は飼料に係るものである。
本発明によれば、高濃度のGABAを含有し、果実や野菜等の植物の風味を損なうことのない発酵植物又はその汁液を製造することができる。そして当該発酵物を用いることにより血圧降下作用、精神安定化作用等の機能を有する食品又は飼料を製造することができる。
本発明のGABA含有発酵物の製造方法は、植物又はその汁液を、グルタミン酸又はその塩及び酒粕又はその抽出物の存在下、エンテロコッカス・アビウムを用いて発酵するものである。
本発明の方法において原料として用いられる素材は、ミカン、モモ、ブドウ、イチゴ、ナシ等の果実、ニンジン、トマト等の野菜、等の植物又はその汁液である。
このうち、GABA産生量の点から、ミカン、モモ、ブドウ、イチゴ、ナシ及びニンジンが好ましい。
ミカン、モモ、ブドウ、イチゴ、ナシ及びニンジンは、その種類には限定されるものではないが、ミカンとしては、例えばウンシュウミカン(Citrus unshiu Markovich)が挙げられ、モモとしては、例えば白桃、黄桃、大久保、白鳳等が挙げられ、ブドウとしては、例えばキャンベルアーリー、スーパーハンブルグ、巨峰、ピオーネ、マスカットオブアレキサンドリア、ネオマスカット、マスカットベリーA、デラウェア、甲州、セミヨン等が挙げられ、イチゴとしては、例えばさちのか、とよのか、アイベリー、女峰等が挙げられ、ナシとしては、例えば豊水梨、二十世紀等が挙げられ、ニンジンとしては、例えばセリ科のニンジン(人参:Daucus Carota L.var.satiraDC.)、金時ニンジン、ミニキャロット、五寸ニンジン等が挙げられる。
これらの汁液としては、上記植物をミキサー等を用いて摩砕し、必要に応じて更に搾汁することにより得られる果汁、野菜汁等を意味する。斯かる汁液は、適宜濃縮してもよく、この濃縮液をそのまま、或いは濃縮液を蒸留水等で適当な濃度に希釈して本発明の発酵原料とすることができる。
斯かる植物又はその液汁は、それぞれを単独で用いて本発明発酵物の原料とすることができるが、目的に応じてこれらを組み合わせて使用してもよい。
尚、上記植物又はその液汁には、ゼラチン、寒天、糖類、香料、果肉等、通常発酵乳の製造に使用される原料を添加することもできる。例えば、蔗糖、グルコース、フラクトース、パラチノース、トレハロース等の糖類、ソルビトール、キシリトール、エリスリトール、還元水飴等の糖アルコール、アスパルテーム、アセスルフャムカリウム等の高甘味度甘味料、蔗糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、レシチン等の乳化剤、カラギーナン、キサンタンガム、グァーガム等の増粘剤、クエン酸、乳酸、リンゴ酸等の酸味料、レモン果汁、オレンジ果汁等の果汁類の他、ビタミン類やカルシウム、鉄、マンガン、亜鉛等のミネラル類、更には甘草、桂枝、生姜のような生薬、或いは香草等を添加することが可能である。
本発明の発酵に用いられるグルタミン酸(「Glu」と記すことがある)は、化学的にはアミノ酸の一種であるL−グルタミン酸を指し、その塩としては、ナトリウム塩が挙げられる。斯かるグルタミン酸又はその塩は、調味料としての用途を持つ食品添加物であるグルタミン酸、グルタミン酸ナトリウムや、食品蛋白質を酸や酵素で加水分解して得られるグルタミン酸のいずれを用いても構わない。
また、遊離グルタミン酸等を含む調味料、水産加工品、トマト等の食材を、本発明のグルタミン酸又はその塩の供給源として用いることもできる。
グルタミン酸又はその塩の使用量は、特に制限はないが、30重量%以下が好ましく、0.1〜10重量%がより好ましく、特に1重量%〜5重量%が好ましい。添加する方法は一度に全量添加する方法、又は複数回に分けて添加する方法のどちらでもよい。
本発明において、「酒粕」とは、「酒粕」又は「焼酎蒸留残渣」を意味する。「酒粕」は「もろみ」から清酒を搾り取った後の残りかすをいう。「焼酎蒸留残渣」とは、穀類等をアルコール発酵させ、これを蒸留して焼酎を得た残りの残渣である。酒粕はそのまま使用することもできるが、その抽出物を使用することもできる。
発酵に際し、酒粕を共存させることにより、GABAの生産性を上昇させることができる。
酒粕をそのまま用いる場合、多くの水分を含むことから腐敗を防止するためにも、充分に乾燥させたものを使用するのが好ましい。乾燥手段は、特に限定されるものではなく、凍結乾燥法、熱風乾燥法、マイクロ波乾燥法、噴霧乾燥法、遠赤外線放射乾燥法等の公知の方法によって行えばよい。なお、本明細書においては噴霧乾燥法によって得た乾燥酒粕を「SD」と表記することもある。
酒粕の抽出物は、常温下又は加温下で適当な溶剤で抽出することにより得ることができる。なお、本発明の抽出物には、各種溶剤抽出液又はその希釈液、濃縮液もしくは乾燥末が包含される。
上記抽出物を得るために用いられる抽出溶剤としては、極性溶剤、非極性溶剤のいずれをも使用することができ、これらを混合して用いることもできる。例えば、水;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;プロピレングリコール、ブチレングリコール等の多価アルコール類;酢酸エチル等のエステル類;n−ヘキサン等の炭化水素類;クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類が挙げられ、このうち、水、アルコール類、水−アルコール混液が好ましく、特に水、エタノール、水−エタノール混液、中でも15〜75%の水−エタノール混液(vol/vol)を用いるのが好ましい。
抽出条件は、使用する溶媒によっても異なるが、例えば水、アルコール類、水−アルコール混液又は酢酸エチル等により抽出する場合、酒粕又は焼酎蒸留残渣1重量部に対して1〜10重量部の溶剤を用い、4〜40℃、好ましくは20〜30℃の温度で、1〜5日間、特に1日間抽出するのが好ましい。
上記の抽出物は、そのまま用いることもできるが、当該抽出物を希釈、濃縮若しくは凍結乾燥した後、必要に応じて粉末又はペースト状に調製して用いることもできる。また、上記抽出物から不活性な夾雑物を除去して用いることもでき、さらに必要により、公知の方法で脱臭、脱色等の処理を施してから用いてもよい。
酒粕若しくは抽出物の添加量は、発酵原料に対して、0.01重量%〜5.0重量%とするのが好ましく、更に0.05重量%〜3.0重量%、特に1.0重量%〜2.0重量%であるのが好ましい。
グルタミン酸又はその塩及び酒粕又はその抽出物は、あらかじめ植物又はその液汁に配合しておくことでも、また発酵時に添加することでもよい。尚、GABAの生産量を上げるために風味を損なわない程度に酵母抽出液を添加してもよい。
本発明の製造方法に用いられるエンテロコッカス アビウム(Enterococcus avium)は、通性嫌気性のグラム陽性球菌で、人の腸管、口腔などに存在する常在菌であるが、以下に示すエンテロコッカス アビウム(Enterococcus avium) G15(以下、「G15株」ともいう)を用いるのが好ましい。
「エンテロコッカス アビウム(Enterococcus avium) G15」は、無農薬栽培を行っている畑で育てているニンジンの葉から本発明者により始めて分離され、2005年9月22日、〒292−0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8、独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター(NPMD)に寄託(NITE BP−142)した菌株であり、以下の菌学的性質を有する。
1)連鎖球菌、2)グラム染色は陽性、3)ランスフィールドの群抗原Dを有する、4)カタラーゼ活性は陰性、5)芽胞形成能は無い、6)通性嫌気性
そして、後記実施例2に示すように、MRS液体培地でG15株を培養した場合、30℃48時間の培養で、270mg/100mlのGABAを確認した。このことから、本発明のG15株はグルタミン酸デカルボキシラーゼの作用によりグルタミン酸からGABAを生成する乳酸菌であると判断される。
また、当該G15株は、乳酸発酵に伴う酸度の低下により弱酸性のpH4.7で死滅するため、酸味の弱い食品を製造するのに有用である。
発酵に用いるエンテロコッカス アビウムの菌数には特に制限はないが、作用させる菌数が少ないと菌の増殖に時間を要するために雑菌汚染が起こりやすくなり、菌数が多いと前培養に手間がかかり、要する費用も高くなる。このため、スターターとして前培養したエンテロコッカス アビウム培養液を0.5%〜5%加えるのが好ましく、1%〜3%加えるのがより好ましく、特に1.5%〜2.5%加えるのがより好ましい。
発酵は、通気、撹拌、静置若しくはこれらの組合せ等により作用させるバッチ法、又は固定化処理を行った乳酸菌をカラム等に充填して作用させる連続法等により実施すればよい。
作用温度は20〜45℃が好ましく、GABA生産性の観点から25〜40℃がより好ましく、特に28〜37℃が好ましい。
また、培養時間は1時間〜10日間の範囲で適宜選択すればよい。
また、反応中は、生じるpHの変化に対し、クエン酸ナトリウム等の有機酸、又はカセイソーダ等のアルカリでpH調整を行ってもよく、pHの測定及び調整は常法に従って行えばよい。
pH調整剤としてクエン酸Naを用いる場合には、0.1重量%〜20重量%加えるのが好ましく、更に0.5重量%〜10重量%、特に1重量%〜5重量%であるのが好ましい。
斯くして得られた発酵物は、そのまま使用することができるが、カラム分離、濾過、濃縮、乾燥等の通常の処理工程によってGABAの含有量をさらに高めてから利用してもよい。
本発明の発酵物は、後記実施例1に示すとおり、GABA濃度が上昇しており、素材の有する風味を維持している。従って、当該発酵物それ自体、或いは当該発酵物を各種の食品又は飼料に配合することにより、血圧降下作用、精神安定化作用、抗ストレス作用、アルコール代謝促進作用、脳代謝促進作用、肥満防止作用等の機能を有する食品又は飼料とすることができる。例えば、当該機能を発揮する旨を表示した機能性飲食品、病者用飲食品、特定保健用食品、栄養補助食品等とすることができる。
本発明の食品の形態は特に限定されるものではないが、果汁飲料、炭酸飲料、茶系飲料、乳飲料、アルコール飲料、清涼飲料等の飲料や、ゼリー状食品や各種スナック類、焼き菓子、ケーキ類、チョコレート、ジャム、パン、ガム、飴、スープ類、漬物、佃煮等、あらゆる食品形態とすることができる。また、飼料としては、例えばペット飼料、家畜飼料、養殖飼料等とすることができる。
本発明の方法により得られた発酵物を配合したヨーグルト及び漬物の調製例を以下に示す。
<ヨーグルト>
ヨーグルト原材料の一部に、本発明の発酵物を0.1重量%〜20重量%、好ましくは0.5重量%〜10重量%、更に好ましくは1重量%〜5重量%となるように加えて混合する。これを、無脂乳固形分が8.0%以上の濃度になるように水溶液を調製し、65〜130℃の温度で1秒〜30分の時間加熱殺菌を行い、その後25〜45℃の温度まで冷却する。続いて、これに乳酸菌をスターターとして、0.1〜6重量%接種する。接種後、25〜45℃の温度で3〜72時間、乳酸菌量が1000万個/ml以上になるまで発酵を行い、発酵終了後10℃以下まで冷却し、GABA含有ヨーグルトとする。
<漬物>
通常の漬物製造に準じて塩漬けした大根、胡瓜、白菜、きゃべつ、人参、茄子等の野菜を準備する。必要があれば乳酸菌・糖・酵母エキスを添加して醗酵を促進させ、pH、風味等を調節しておく。調製した中漬け(pH3.8〜pH5.0)に、本発明の発酵物を0.5重量%〜100重量%、好ましくは2重量%〜50重量%、更に好ましくは3重量%〜20重量%となるように加え、更に必要に応じて調味料等を加え、低温で熟成させ、GABA含有漬物とする。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例1 エンテロコッカス アビウム(Enterococcus avium) G15の分離と同定
ニンジンの葉を裁断し、その0.5gを0.5%グルタミン酸ナトリウム含有MRS液体培地(15mL容ねじ栓付試験管に10mL)に入れ、ねじ栓をし、30℃及び37℃で微嫌気状態で培養した。
3日目と7日目に100μLずつ抜き取り、0.5%グルタミン酸ナトリウム含有MRS液体培地に稙菌した。これを3日培養した後、再び0.5%グルタミン酸ナトリウム含有MRS液体培地に100μL稙菌した。3日培養した後、100倍希釈液を100μL、1%炭酸カルシウム含有、0.5%グルタミン酸ナトリウム含有MRS寒天培地に塗布し、アネロパック嫌気を用いそれぞれの温度で嫌気培養を行った。
周囲が透明なコロニーを1つピックアップし、MRS液体培地で懸濁した後、再び1%炭酸カルシウム含有、0.5%グルタミン酸ナトリウム含有MRS寒天培地に塗布した。この操作をもう一度繰り返し行った後、最終的に0.5%グルタミン酸ナトリウム含有MRS液体培地で培養し、20%グリセロール含有MRS液体培地と等量混ぜ合わせ、グリセロールストックとし−70℃で保存した。
30℃、37℃培養プレートから計15個のコロニーを採取し、8個がGABA高生産菌であった(30℃で6個、37℃で2個)。グラム染色の結果、8個のGABA高生産菌は全てグラム陽性連鎖球菌であった。
このうちの一株について、16S r−RNA用プライマー(27f)5’−agagtttgatcctggctcag−3’<配列番号2>及び(1525r)5’−aaaggaggtgatccagcc−3’<配列番号3>を用いて、約1.5kbをPCRにて増幅した。続いて、プライマー(r2L)5’−gactaccagggtatctaatc−3’<配列番号4>を用いてダイレクトシークエンスを行い、DDBJ(DNA Data Bank of Japan)のホームページからプログラムFASTAにより検索した。その結果、エンテロコッカス アビウムの16S r−RNAの相当箇所と99.2%の高い相同性を認めた。当該塩基配列を配列番号1として配列表に示す。また、BD BBLCRYSTAL GP同定検査試薬(日本ベクトン・ディッキンソン株式会社)を使った結果もエンテロコッカス アビウムであることを示した。
そこで、得られた菌株を、2005年9月22日、〒292−0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8、独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターにエンテロコッカス アビウムG15として寄託した(NITE BP−142)。
実施例2 エンテロコッカス アビウムG15株のGABA生産性の確認
MRS液体培地(メルク社製 MRSブロス)に0.5%濃度となるようグルタミン酸ナトリウムを添加し、121℃で15分間殺菌し、30℃まで冷却した。あらかじめ同培地で48時間培養済みのG15株発酵液を2%量摂取し,30℃で48時間培養した。培養液の乳酸酸度の変化は、0.33(0時間)から1.22(48時間)、GABA量は11.5mg/100ml(0時間)から270mg/100ml(48時間)であった。
実施例3 果汁培地でのGABA生産量の比較
表1に示すそれぞれの果汁に対し、0.5%グルタミン酸Na添加、0.5%グルタミン酸Na+1% 酒粕(SD)溶液添加の培地を作製し、pHを5.8に調製した。これら培地を115℃、20分間オートクレーブすることにより滅菌した。MRS培地にて24時間前培養したG15株をそれぞれの培地に2%接種し、37℃及び28℃で20時間培養後、GABA量を酵素法にて定量した。結果を表1に示す。
尚、1% 酒粕(SD)溶液は、噴霧乾燥酒粕1gを100ml培地あるいは精製水に溶かして調製した。
Figure 0005011543
表1より、全ての培地において生育、増殖することが確認された。そして、全ての果汁において、酒粕を加えた方がGABA量が上昇した。
実施例4 ミカン発酵液中におけるGABA濃度の経時的変化
ミカン果汁に対して、グルタミン酸を最終濃度0.5%(w/v)となるように加えたものと加えていないものについて低温殺菌(60℃、30 min)した後、G15株を植菌し、37℃にて培養した時のGABA産生量の経時変化を調べた。その結果、グルタミン酸を加えたミカン果汁においてのみ、GABA産生量が上昇した(表2)。
Figure 0005011543
実施例5 植物汁液でのGABA生産量
還元ニンジン汁、還元ミカン果汁、還元梨果汁を表3に示す各条件の添加物を加え調製後、ニンジン培地は121℃、15分、ミカン培地は105℃、5分、ナシ培地は100℃、50分の殺菌処理を行う。殺菌後、30℃まで冷却し、あらかじめ培養済みのG15株スターター(100%還元ニンジン汁+1.5%酒粕(SD)溶液+0.5%グルタミン酸)を2%量添加する。所定の時間まで培養後、GABA含有量を測定した(表3)。
Figure 0005011543
その結果、ミカン果汁に対して3%グルタミン酸、1%クエン酸Na、1.5%酒粕(SD)溶液を添加し、30℃で24時間培養した場合、GABA含有量は1,137mg/100mlに達した。
同様に、G15株を利用することにより、ニンジン果汁、ナシ果汁でもGABAを生産できることが分かった。
実施例6 GABA入り植物乳酸菌ヨーグルトの製造
1)G15株スターターの調製
ニンジン汁に1.5%酒粕(SD)溶液、0.5%グルタミン酸、1%クエン酸Naを加えて100℃50分殺菌し、30℃に冷却する。これにG15株を2%量接種し、30℃24時間培養後10℃以下に冷却したものをG15株のスターターとする。
2)植物乳酸菌スターターの調製
脱脂粉乳の13%水溶液に酒粕(SD)溶液を1%量添加し、同様に処理したものを植物乳酸菌のスターターとする。
3)ミカン発酵液の調製
還元ミカン果汁に1.5%酒粕(SD)溶液、0.5%グルタミン酸、1%クエン酸Naを加えて100℃50分殺菌し、30℃に冷却する。これに1)で調製したG15株スターターを2%量接種し、30℃48時間培養後、10℃以下に冷却する。これをGABA含有のミカン発酵液とする。このミカン発酵液には1.5g/100mlのGABAを含んでいた。
4)ヨーグルト製造
ヨーグルト製造原液に2%量の3)で調製したミカン発酵液を加え、90℃10分で殺菌した後、2)で調製した植物乳酸菌スターターを5%量接種して38℃10時間培養し、10℃以下に冷却し、GABA含有植物乳酸菌ヨーグルトを得た。

Claims (2)

  1. ミカン、モモ、ブドウ、イチゴ、ナシ及びニンジンから選ばれる1種以上の植物又はその汁液を、グルタミン酸又はその塩及び酒粕又はその抽出物の存在下、エンテロコッカス・アビウム G15(NITE BP−142)を用いて発酵することを特徴とするγ−アミノ酪酸含有発酵物の製造方法。
  2. 植物又はその汁液に対して、酒粕又はその抽出物を0.01重量%〜5.0重量%の範囲で用いる請求項1記載の方法。
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