WO2007094360A1 - コーヒー豆または／およびコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する方法 - Google Patents

コーヒー豆または／およびコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する方法 Download PDF

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Kazuya Iwai
Naoya Kasai
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Ucc Ueshima Coffee Co., Ltd.
Osaka Prefecture University
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    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a polysaccharide from coffee beans or / and coffee extraction residue, and in particular, arabinogalatatan (galatatan) from galatatomannan from coffee beans or Z and coffee extraction residue.
  • the present invention relates to a method for efficiently extracting and producing polysaccharides.
  • the “coffee beans” as used in the present invention refers to green beans before roasting, or roasted coffee beans that have been roasted at a high temperature to advance the Maillard reaction. "" Refers to the residue after extracting soluble solids from roasted coffee beans with water, hot water, steam, etc.
  • coffee is a favorite product that is harvested from coffee berries and refined, roasted, crushed and extracted from the endosperm portion, but about 48% of the endosperm portion is a polysaccharide. It is said that it is composed of galatatomannan, arabinogalatatan, and cellulose (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • Galatatomannan is a polysaccharide composed of galactose and mannose.
  • galatatomannan distributed in the market is derived from the seeds of fenac greek and guaia seeds.
  • Guar gum obtained from potato, locust bean gum obtained from locust bean seeds, tara gum obtained from cod seeds, cassia gum obtained from cassia seeds, and the like.
  • As a method for producing galatatomannan it can be obtained by extracting the plant with water, hot water, alkali, acid or the like.
  • galatatomannan is a polysaccharide that humans cannot digest, it is generally called dietary fiber.
  • Galatatomannan absorbs water and dissolves in water when dissolved in water, and is widely used as an industrial raw material for foods, cosmetics, pharmaceuticals, etc. as a natural thickener.
  • galatatomannans are characterized in that the ratio of galactose: mannose varies depending on the plant derived from the raw material. For example, the ratio of galactose to mannose is 1: 1 for Funeglique gum, 1: 2 for Guar gum, and 1: 4 for locust bean gum.
  • Gala Tatomannan has the property of improving water solubility, emulsification, and stability as the ratio of galactose to mannose increases. This is because galactose-free, 100% mannan is insoluble in water, and the side chain galactose force extends the mannan polymer to prevent it from becoming a water-insoluble binder. .
  • Garata Mannan is also contained in coffee beans. Massive distribution around the world, such as coffee beans' If a plant material that is consumed contains high-quality galatatomannan, it can be considered a very useful resource for galatatomannan.
  • galatatomannan contained in coffee beans is said to have a very low ratio of galactose to mannose, and the ratio is 1:16 to 1:18 for raw beans (for example, Non-patent document 2).
  • Such mannose-rich polysaccharides are sparingly water-soluble and difficult to use in the food industry and the like, so galata mannan derived from coffee beans has never been used industrially.
  • arabinogalatatan is a kind of water-soluble hemicellulose, which is a cell wall constituent common to all plants, and a polysaccharide in which a side chain composed of arabinose or galactose is bound to a main chain composed of galactose It is a general term.
  • the arabinogalatatan is roughly divided into Type-I and II due to the difference in structure.
  • Type—I arabinogalatatan has a main chain with a j3 _ (1 ⁇ 4) -galatatobilanoside bond and a side chain with a single L-arabinose residue.
  • Type-II arabinogalatatan consists of a main chain consisting of ⁇ - (1 ⁇ 3) -galatatopyranoside linkage and a / 3 _ (1 ⁇ 6) -galatatoside linkage modified with one L-arabinose. Composed of side chains It is characterized by containing trace amounts of xylose, rhamulose, fucose, glucuronic acid and the like.
  • Type-II arabinogalatatan is abundant in the coffee bean endosperm.
  • Robusta varieties Coffea canephora var. Robusta
  • OType -IIT Rabinogalatatan content is 17% (per dry weight) in coffee beans, 3% higher than arabica varieties (Coff ea arabica) .
  • roasted coffee beans contain arabinogalatatan with a low arabinose content (see Non-Patent Document 3, for example).
  • coffee beans also contain arabinogalatatan, and it is very difficult to take out power that seems to be useful in the food, cosmetics, and pharmaceutical industries.
  • it When trying to extract arabinogalatatan from coffee beans, it must be extracted for a long time with a very concentrated alkali.
  • Non-Patent Document 5 it is described that only half of the whole is extracted even if it is extracted all day and night at 100 ° C with 20% NaOH.
  • coffee beans contain a large amount of arabinogalatatan, which is not practical for commercial production.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 2005-341801
  • Non-Patent Document 1 Bradbury, A G W.; Halliday, D J. Cnemical structures of coffee bean polysaccharide. J Agric Food Chem. 38,389-392 (1990)
  • Non-Patent Document 2 R.J.Clarke, O.G.Vitzhum, COFFEE Recent Developments, Blackwell Science, p5 (2001)
  • Non-Patent Document 3 Redgwell R J., Fischer M., Curti D., Sutherland P., Hallett I., Macrae E., Arabinogalactan-proteins in Coffee Bean Cell Walls, FFI Ghananore, 211, 38-4 7 (2006 )
  • Non-Patent Document 4 Risa Imamura, Kenji Murai, Shungiku Chung, Sachiko Takebe, Junichi Kobashi, Metabolism of arabinogalactan by rat and human intestinal bacteria, Bifidos, 6, 19 -29 (1992)
  • Non-Patent Document 5 R.J.Clarke, O.G.Vitzhum, COFFEE Recent Developments, Blackwell Science, p4 (2001)
  • An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a polysaccharide from coffee beans and / or coffee extraction residues, which have been considered difficult to decompose and have not been noticed.
  • the object is to provide a method for efficiently releasing arabinogalatatan or galactan and galatatomannan.
  • the present invention is a method for producing a polysaccharide from coffee beans or / and coffee extraction residue
  • the present invention acts directly on the cell wall constituents of coffee beans by repeating the method of subjecting coffee beans and coffee extraction residues to alkali treatment, and then subjecting them to microorganism-derived enzymes, particularly cellulase, and thereby directly acting on the cell wall constituents of coffee beans.
  • coffee beans or Z and cell wall components of coffee extraction residue are solubilized by 85% or more (claim 2).
  • arabinogalatatan is a cell wall constituent, and it has been very difficult to extract from coffee beans and coffee extraction residues by conventional methods.
  • the present invention has been found that these cell wall components can be solubilized by 85% or more by optimally combining two-stage alkali treatment and enzyme treatment under a predetermined temperature condition. As a result, polysaccharides such as arabinogalactan and galactomannan can be efficiently extracted.
  • the cell wall component is composed of arabinogalatatan or galactan and galatatomannan to form a cell wall tissue (claim 3).
  • the polysaccharide is arabinogalatatan or galactan (claim 4).
  • the power of coffee beans containing arabinogalatatan is very difficult to extract, and if it is attempted to extract by a conventional method, it will be extracted for a long time with a very concentrated alkali. Must.
  • the present invention makes it possible to easily and efficiently extract arabinogalatatan or galactan from powerful cell wall components by performing a predetermined treatment on coffee beans and coffee extraction residues.
  • the polysaccharide is a galactomannan containing 30% or more of galactose (claim 5).
  • the ratio of galactose to mannose is high (more than 30%) in the coffee bean cell wall, where not only galatatomannan with a very small ratio of galactose to mannose is distributed.
  • such a production method makes it possible to efficiently and mildly take out this galatatomannan together with arabinogalatatan.
  • a galactan consisting of arabinose: galactose and galactose, wherein the ratio of arabinose: galatatoose is 1: 2 ⁇ 4: 1: 4, using coffee beans and coffee extraction residue as raw materials, Galatatomannans having a galactose: mannose ratio of 1: 1 to 1: 3 can be obtained.
  • Galatatomannan galabinogalatatan with a high galactose content can be used as a thickening polysaccharide in the food industry, cosmetics, and pharmaceutical industries, and it can be efficiently used with coffee beans or coffee extraction residues as raw materials. Production is possible.
  • FIG. 1 Flow diagram of a method for producing polysaccharides from coffee beans and coffee extraction residues.
  • FIG. 2 An explanatory diagram showing the correlation between the result of alkali treatment and the treatment time.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the results of enzyme treatment after alkali treatment
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the correlation between the result of enzyme treatment and treatment time.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the sugar composition of the processing step and the extract and the solid residue portion according to Example 1.
  • FIG. 10 shows the sugar composition of the treatment step and the extract and the solid residue portion according to Example 2.
  • Explanatory drawing [FIG. 11] Explanatory drawing which shows the sugar composition of the processing process and the extract which concern on Example 3, and a solid residue part BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the coffee beans used in the present invention include the cultivated species of the genus coffea belonging to the Acanthaceae plant, three varieties of arabi varieties, strength Nefoora varieties, and reberica varieties, and several tens of varieties of coffee based on them. It refers to the origin. Alabi seeds account for about two-thirds of the world's coffee production and are characterized by high quality and rich flavor. Strong Nefola seeds have a strong bitter taste and a sour taste. Riberica varieties are not imported into Japan, where quality and production are low.
  • the present invention is a method for producing a polysaccharide from coffee beans and coffee extraction residues, comprising: (a) a step of pulverizing the coffee beans and coffee extraction residues; and (bl) a heat treatment in the presence of a dilute alkali. Steps to be performed (the first treatment process is set to “b 1”), (c 1) the step of causing enzyme cellulase to act (the first enzyme treatment step is set to “cl”), (b2) Again, heat treatment in the presence of dilute alkali (the second alkali treatment step is referred to as “b2”), (c2) a step of allowing cellulase to act again (the second enzyme treatment step is referred to as “c2”) )).
  • coffee beans of a variety of origins and production methods can be used.
  • the coffee extraction residue discharged from the coffee beverage factory is used as it is, the target product can be obtained, but the coffee beans decomposition rate will be 2 to 3 times by pulverizing with low yield.
  • the yield of arabinogalatatan and galatatomannan is improved.
  • it can be pulverized by using a dry crusher such as a jet type, tornado type, ball type or cutter type mill. If finely pulverized, the enzyme reaction is more likely to proceed.
  • a particle size (median value) of 10.0 / im to 5. Omm is preferable, and a particle size force S10. ⁇ ⁇ to 0.6mm is more preferable.
  • the particle size is less than 10 ⁇ 0 ⁇ m, it becomes a fine powder, making it difficult to transport and handle. On the other hand, if it exceeds 5. Omm, the processing function does not work sufficiently and the extraction efficiency deteriorates.
  • the coffee beans or coffee extraction residue contains a large amount of lipids, they may be appropriately defatted with hot water, steam, an organic solvent, or the like.
  • An organic solvent or a mixed solvent of an organic solvent and water can be used.
  • Specific examples of the organic solvent to be used include ethanol, methanol, propanol, ethyl ether, hexane, and black mouth form.
  • pretreatment with alkali is performed.
  • the body structure, sucrose, polyphenol, water-soluble polysaccharides, etc. present in the coffee bean tissue are mainly brown pigments and water-soluble polysaccharides in coffee extraction residues. As a result, it was found that the enzyme reaction was facilitated.
  • the body structure refers to a part that is contained in cells of the endosperm portion of a plant and is covered with a film such as pectin and the like in which lipids and proteins inside the primary cell wall are formed as a lump.
  • a typical body structure can be seen in soybeans (Kasai N et al., Isolation and Enzymatic Digestion of Body Complex of Soybeen Seed, J. Agric Food Chem, 53, 10026-10 033 (2005)). .
  • the alkaline aqueous solution is appropriately selected from aqueous solutions of sodium carbonate, sodium hydroxide, power hydroxide, barium hydroxide, and the like.
  • the amount of the alkaline water solution used is preferably 5 to 30 times the weight of dried green coffee beans, roasted coffee beans, and coffee extraction residue.
  • results of enzyme treatment are shown in the photograph as shown in FIG. 0.
  • the presence of coffee extraction residue was confirmed when pre-treated with 1M NaOH at 100 ° C or lower for 1 hour or with 1M NaOH at 50 ° C or lower for 1 hour.
  • 0.1M NaOH was used, and in the test zone pretreated for 1 hour at 50 ° C, the coffee extraction residue was destroyed, and 0.1M NaOH was In the test section pretreated for 1 hour at 100 ° C, the coffee extraction residue was broken.
  • the alkali treatment is preferably 0.1M or more as the concentration of the aqueous alkali solution, more preferably 0.:! To 1M.
  • the alkali treatment time is more preferably about 1 hour or more, and pretreatment is preferably performed under heating conditions of 2 hours or more.
  • the alkali treatment temperature is preferably a heating temperature condition of 90 ° C. or higher in order to increase the amount of brown material to be eluted.
  • a heating temperature condition of 50 ° C or higher in order to cause the coffee extraction residue to collapse during the enzyme treatment in the subsequent process. It is preferable to perform pretreatment under heating conditions at a temperature of 90 ° C or higher. However, even under heating conditions of 90 ° C or less, the coffee extraction residue can be made almost free by adjusting the concentration of the aqueous alkaline solution.
  • the pretreatment temperature is preferably low, and the two-stage heat treatment (b2) and enzyme treatment described below are preferred.
  • the first alkali treatment is to remove the brown pigment and body structure, and 50 ⁇ : 100 ° C is preferred as the heat treatment in the early stage.
  • the number of alkali treatments can be reduced by increasing the amount of alkali and raising the treatment temperature.
  • the alkali concentration is preferably 5 to 30 times, especially 10 times or more.
  • the alkali concentration is preferably 0.1 M or more, the treatment temperature is 100 ° C. or more, and the treatment time is 20 minutes or more.
  • the enzyme used in the present invention is derived from microorganisms, coffee beans, And it is not particularly limited as long as it has an activity of crushing the cell wall components by acting as a coffee extraction residue.
  • Microorganisms have been used for a long time as bacteria producing enzymes such as pectinase used for fruit juice clarification and hemicellulase used for improving the extraction rate of coffee. is there.
  • Such an enzyme can be obtained by culturing a microorganism.
  • the culture method is not particularly limited as long as a polysaccharide-degrading enzyme is produced.
  • a normal culture method such as solid culture or liquid culture may be used.
  • culture may be performed under normal conditions.
  • coffee beans and any fraction containing coffee extraction residue decomposing activity can be used. If necessary, the coffee bean and fraction containing coffee extraction residue decomposing activity can be used in a conventional manner. It is also possible to use a purified or partially purified product.
  • Examples of such an enzyme agent that may be a commercially available enzyme agent include Cellulase Daiwa (Daiwa Kasei Co., Ltd.). These enzyme agents are commercially available as food-grade enzyme agents, have been used for food applications, and safety has been established.
  • Cellulase Daiwa is a kind of cellulase produced by Trichoderma.
  • the conditions for allowing the above enzymes to act on coffee beans and coffee extraction residues are not particularly limited as long as they are the conditions used for ordinary enzyme reactions, but the reaction should be performed under the optimum operating conditions for the enzymes used. Is desirable.
  • the reaction temperature is preferably 25 to 65 ° C, preferably 50 to 60 ° C, preferably under conditions where the enzyme is not inactivated. Needless to say, it is desirable to carry out the reaction under the optimum working conditions of the enzyme as the pH of the reaction.
  • the pH is 2 to 9, and preferably the pH is 4.0 to 6.0.
  • the average number of sugar chains produced by the enzymatic reaction was considered to be about 2.21.
  • the enzyme reaction time depends on the amount of enzyme used, but it is usually preferable to set it between 8 hours and 24 hours.
  • the types of reducing sugars contained in the solution were analyzed. As shown in FIG. 7, the monosaccharides were arabinose (Ara), galactose (Gal), mannose (Man), glucose (Glc), rhamnose. (Rha) was detected. This is a sugar that is not originally contained in the coffee extract residue and is derived from the polysaccharides that make up the coffee extract residue, namely arabinogalatatan, galatatomannan with a high mannose content, and cellulose. it is conceivable that . Based on this, it was considered that these monosaccharides were produced by enzymatic degradation of coffee beans and cell wall components of coffee extraction residue by enzymes produced by microorganisms.
  • the polysaccharide component contained in the ratio of galactose: mannose in the ratio of 1 ::! To 2: 3 is partly contained in the cell wall of the coffee bean, and is stretched around the cell in the form of a mesh. It was found to be the main component of the structure (Fig. 8). This polysaccharide component could be easily recovered by centrifugation at 3000 rpm for 5 minutes.
  • (b2) A step of performing a heat treatment in the presence of a dilute alkali (second time)
  • the cell wall-derived polysaccharide component obtained by the above method is further treated with 0.1 M NaOH at 120 ° C for 10 minutes, so that the arabinose: galactose ratio is from 1: 4 to 1: 2.4.
  • the galatatomannan constituents with a rabinogalatatan and galactose: mannose ratio of 1: 1 to 1: 3 can be isolated separately.
  • the alkali treatment condition is preferably 0.1M or higher as the concentration of the alkaline aqueous solution, more preferably from 0 :! to 1M.
  • Alkaline treatment time is preferably about 1 hour or more. It is more preferable to perform pretreatment under heating conditions of 2 hours or more. Further, in order to increase the amount of brown material to be eluted and to produce a state without coffee extraction residue in the enzyme treatment in the subsequent step, it is preferable to perform pretreatment under heating conditions of 120 ° C. or higher.
  • the first alkali treatment is intended to remove brown pigments and body structures, 50 ⁇ : 100 ° C may be used, but the second alkali treatment must be 120 ° C or more Les. At this temperature, arabinogalatatan, which is tightly bound to the cell wall, is eluted, and the subsequent substrate reaction can proceed smoothly by exposing the substrate part properly.
  • the present invention at least 85% or more of the cell wall components of coffee beans and coffee extraction residues are solubilized by a production method that optimally combines two-stage alkali treatment and enzyme treatment.
  • the enzyme-treated solution does not contain cellulose, which contains monosaccharides, oligosaccharides, arabinogalactan, galatatomannan with a galactose content of 30% or more.
  • ethanol can be added and the precipitate collected by centrifugation or other treatments, or purified by chromatography such as gel filtration. Concentration and drying may be appropriately performed in the form of a mixture.
  • Example 1 Production of arabinogalatatan (galatatan) and galactmannan from coffee extraction residue
  • Figure 9 shows the saccharide composition of the series of treatment steps, the extract, and the solid residue.
  • the reaction was carried out at 40 ° C for 24 hours. After the reaction, solid-liquid separation was performed by centrifugation (3000 rpm, 5 min). The sugar content on the supernatant side was 95.0 ⁇ ll lmg.
  • the precipitated residue is a cell wall component mainly composed of galatatomannan, and the amount of this cell wall component is 20.5 weight 0 /% of the initial untreated coffee extraction residue. Met.
  • the galactose: mannose ratio was 1: 3.
  • Cell wall component (0.21 g) obtained by the treatment in (3) was added to 10 volumes of 0.1 M acetate buffer ( PH 5.0). After dissolution, Cellulase Daiwa (Daiwa Kasei Co., Ltd.) was added to 1% and reacted at 40 ° C for 24 hours. After the reaction, solid-liquid separation was performed by centrifugation (3000 rpm, 5 min) to obtain a solubilized solution containing galactmannan. The sugar content of the supernatant was 177 ⁇ 9 ⁇ 24 mg and the galactose: mannose ratio was 1: 3.
  • the insoluble component of the defatted coffee extraction residue was finally 3.85% after a series of treatments.
  • the final residue component mainly contained mannose.
  • the sugar content in the insoluble component was suppressed with a glass plate that had a very low sugar content, and collapsed easily when pressure was applied with a finger.
  • FIG. 10 shows a series of processing steps, the sugar composition of the extract, and the solid residue part.
  • Crushing green coffee beans (Brazil Santos No. 2) (average particle size 78.7 ⁇ m, median diameter 45.4 zm) ( ⁇ . 0) was heated and heated at 100 ° C for 20 minutes. After heat treatment, solid-liquid separation was performed by centrifugation (3000i "pm, 5min) to obtain alkali-treated green coffee beans. Also, 10g of 0.1M water was added to 2g of alkali-treated green coffee beans obtained by this treatment. Sodium oxide was added and heated for 20 minutes at 100 ° C. After the heat treatment, the residue side precipitated by centrifugation (3000 rpm, 5 min) was collected, and the sugar content of the supernatant was 421. Omg. The residue side was collected.
  • the insoluble component of the defatted coffee beans was finally 4.95% after a series of treatments.
  • the final residue component was a force S mainly containing mannose, and the sugar content in the insoluble component was easily reduced by pressing with a glass plate with very little sugar and applying pressure with a finger.
  • the insoluble component of the defatted coffee beans was finally 13.7% after a series of treatments.
  • the final residue component mainly contained mannose.
  • the sugar content in the insoluble component was suppressed with a glass plate with very little sugar content, and easily collapsed when pressure was applied with a finger.

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Abstract

　従来その分解が困難といわれ着目されてこなかったコーヒー豆または／およびコーヒー抽出残渣から、効率的に多糖類を製造する方法提供することを目的とする。（ａ）コーヒー豆または／およびコーヒー抽出残渣を１０．０μｍ～５．０ｍｍの粒子径に粉砕する工程、（ｂ１）前記（ａ）記載の工程の後、希アルカリ存在下、５０～１００°Cでの加熱処理を行う工程、（ｃ１）前記（ｂ１）記載の工程終了後、セルラーゼを作用させる工程、（ｂ２）前記（ｃ１）記載の工程を経た後、希アルカリ存在下、１２０°C以上の加熱処理を行う工程、（ｃ２）前記（ｂ２）記載の工程を経た後、セルラーゼを作用させる工程、を含む、コーヒー豆または／およびコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する。

Description

明 細 書
コーヒー豆または/およびコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する方法 技術分野
[0001] 本発明は、コーヒー豆または/およびコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する方法 に関し、特に、コーヒー豆または Zおよびコーヒー抽出残渣からァラビノガラタタン (ガ ラタタン)ゃガラタトマンナンからなる多糖類を効率的に抽出 ·生産する方法に関する ものである。なお、本発明でいう「コーヒー豆」とは、焙煎する前の生豆、あるいは高温 で焙煎処理しメイラード反応を進行させたコーヒー焙煎豆のことをレ、い、「コーヒー抽 出残渣」とはコーヒー焙煎豆から水、湯、水蒸気等によって可溶性固形分を抽出した 後の残渣のことをいう。
背景技術
[0002] 現在コーヒーは、コーヒーノキから果実を収穫し、その胚乳部分を精製し、焙煎、粉 砕、抽出して飲用されている嗜好品であるが、その胚乳部分の約 48%は多糖類であ り、ガラタトマンナン、ァラビノガラタタン、セルロースから構成されているとされている（ 例えば非特許文献 1参照)。
[0003] ガラタトマンナンは、ガラクトースとマンノースから構成される多糖類である力 一般 的に市場で流通しているガラタトマンナンとしては、フエヌグリークの種子から得られる フエヌグリークガム、グァ一の種子から得られるグァーガム、イナゴマメの種子から得ら れるローカストビーンガム、タラの種子から得られるタラガム、カシアの種子から得られ るカシアガムなどが挙げられる。ガラタトマンナンの製造方法としては、上記植物体に 水、熱水、アルカリ、酸等で抽出することによって得ることができる。
[0004] ガラタトマンナンはヒトが消化できない多糖類なので、一般的に食物繊維と言われ ている。ガラタトマンナンは、水に溶かすと水分を吸収しゲルィ匕する性質があり、天然 増粘剤として広く食品、化粧品、医薬品等の工業用原料として利用されている。
[0005] これらガラタトマンナンは、ガラクトース：マンノースの比率が原料由来の植物によつ て異なっていることが特徴である。例えばガラクトースとマンノースの割合として、フエ ヌグリークガムは、 1 : 1、グァーガムが 1 : 2、ローカストビーンガムは、 1 : 4である。ガラ タトマンナンにおいては、マンノースに対するガラクトースの割合が高くなるに従い水 溶性、乳化性、安定性が向上する性質を持っている。それは、ガラクトースの無レ、 10 0%マンナンは水には不溶であり、側鎖のガラクトース力 マンナンの高分子を長く伸 ばし、水に不溶の結合物になるのを防いでいるためである。
[0006] そのため、ガラタトマンナンにおいては、ガラクトースを多く含有しているほうが食品 、化粧品、医薬品工業において有用であるといわれており、ガラタトマンナンで最もガ ラタトース含有量の多いフエヌグリークガムについての精製方法が開示されている（例 えば特許文献 1参照）。
[0007] また近年になり、食品、化粧品、医薬品工業における増粘剤、安定剤としての役割 以外で、ガラタトマンナンの機能性に関する研究が盛んになり、様々な効能があるこ とが明らかになつてきた。例えば血液中のコレステロールを低下させる作用、肝機能 障害改善及び予防、プリン体の吸収抑制、肥満防止、アレルギー体質の改善などの 効果が挙げられ、今後注目の機能性食品素材である。
[0008] ガラタトマンナンはコーヒー豆にも含まれている。コーヒー豆のような、世界中で大量 に流通 '消費されている植物素材中にもし品質のよいガラタトマンナンが含まれてい れば、ガラタトマンナンの資源として非常に有用であると考えられる力 一般的にコー ヒー豆に含まれるガラタトマンナンは、マンノースに対してガラクトースの比率が非常 に少ないと言われており、その比率は生豆のもので 1： 16〜1： 18である（例えば非特 許文献 2参照）。このようなマンノースの多い多糖類は難水溶性であり、食品工業等 では使用し難ぐそのためコーヒー豆由来のガラタトマンナンは工業的に利用される ことはなかった。
[0009] ァラビノガラタタンは水溶性へミセルロースの一種で、全ての植物に共通する細胞 壁構成成分であり、ガラクトースからなる主鎖にァラビノースもしくはガラクトースからな る側鎖が結合した多糖類の総称である。ァラビノガラタタンは構造の違レ、から Type— Iと IIに大別されている。 Type— Iァラビノガラタタンは j3 _ (1→4)—ガラタトビラノシド 結合をもつ主鎖とひ 一 L—ァラビノース残基を有する側鎖が結合している。 Type -II ァラビノガラタタンは、 β - (1→3)—ガラタトピラノシド結合からなる主鎖とひ一L—ァ ラビノースで修飾された /3 _ (1→6)—ガラタトシド結合からなる側鎖で構成され、ごく 微量のキシロース、ラムロース、フコース、グルクロン酸などを含んでいるのが特徴で ある。
[0010] Type— IIァラビノガラタタンはコーヒー豆胚乳部に多く含まれている。非特許文献 1 によると、たとえばロブスタ種（Coffea canephora var. robusta) OType -IIT ラビノガラタタン含量はコーヒー豆に 17% (乾燥重量あたり）含まれ、ァラビ力種（Coff ea arabica)より 3%ほど多レヽ。
[0011] またコーヒー豆を焙煎した場合、焙煎の熱によってァラビノガラタタンは分解を受け
、側鎖のァラビノースが切断され香気成分、色素成分に変化する。従って焙煎された コーヒー豆にはァラビノース含有量の少ないァラビノガラタタンが含まれている（例え ば非特許文献 3参照)。
[0012] ァラビノガラタタンは水溶性多糖類のなかでは粘度が低レ、ので、粘度を上げずに固 形分濃度を上げることができ、インクにおいては色の転写性改善、安定性向上などの 目的で使用されるほか、近年ではプレバイオテイクス効果等、機能性食品素材として 有望視されている (例えば非特許文献 4参照)。
[0013] このようにコーヒー豆には、ァラビノガラタタンも含まれており、食品、化粧品、医薬 品工業において有用であると思われる力 取り出すのは非常に困難である。コーヒー 豆からァラビノガラタタンを抽出しようとすると、非常に濃いアルカリで長時間抽出しな ければならない。例えば非特許文献 5によると、 20%NaOHで 100°C、一昼夜抽出 しても全体の半分しか抽出されないと記載されてレ、る。このようにコーヒー豆にはァラ ビノガラタタンが多く含まれているが、商業的に製造するには実際的ではなかった。
[0014] 特許文献 1 :特許公開 2005— 341801号公報
非特許文献 1： Bradbury, A G W. ; Halliday, D J. Cnemical structures of coffee bean polysaccharide. J Agric Food Chem. 38,389-392(1990)
非特許文献 2 : R.J.Clarke, O.G.Vitzhum, COFFEE Recent Developments, Blackwell Science, p5(2001)
非特許文献 3 : Redgwell R J.， Fischer M., Curti D.， Sutherland P., Hallett I., Macrae E.， Arabinogalactan-proteins in Coffee Bean Cell Walls, FFIジャーナノレ、 211、 38-4 7 (2006) 非特許文献 4 :今村理佐、村井健二、趙春菊、竹部幸子、小橋恭一、ァラビノガラクタ ンのラットおよびヒト腸内細菌による代謝、ビフィズス、 6、 19 -29 (1992)
非特許文献 5 : R.J.Clarke, O.G.Vitzhum, COFFEE Recent Developments, Blackwell Science, p4(2001)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0015] 本発明は、従来その分解が困難といわれ着目されてこなかったコーヒー豆または/ およびコーヒー抽出残渣から、効率的に多糖類を製造する方法提供することを目的 とするものである。特に、ァラビノガラタタンもしくはガラクタン、およびガラタトマンナン を効率的に遊離させる方法を提供することを目的とするものである。 課題を解決するための手段
[0016] このような課題を解決するために鋭意検討の結果、下記のコーヒー豆または Zおよ びコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する方法によって上記目的を達成できることを 見出し、本発明を完成するに至った。
[0017] すなわち、本発明は、コーヒー豆または/およびコーヒー抽出残渣より多糖類を製 造する方法であって、
(a)コーヒー豆または/およびコーヒー抽出残渣を 10· 0 μ ΐη〜5. Ommの粒子径に 粉砕する工程；
(bl)前記（a)記載の工程の後、希アルカリ存在下、 50〜： 100°Cでの加熱処理を行う 工程；
(cl)前記 (bl)記載の工程終了後、セルラーゼを作用させる工程；
(b2)前記（cl)記載の工程を経た後、希アルカリ存在下、 120°C以上の加熱処理を 行う工程；
(c2)前記 (b2)記載の工程を経た後、セルラーゼを作用させる工程
を含むことを特徴とする (請求項 1)。
[0018] つまり、本発明は、コーヒー豆やコーヒー抽出残渣にアルカリ処理、次に微生物由 来の酵素、特にセルラーゼを施す方法を繰り返すことで、直接コーヒー豆の細胞壁 構成成分に作用して、セルロース由来の単糖類、オリゴ糖類を遊離させ、効果的にァ ラビノガラタタンおよびガラクトース含量の多レ、ガラタトマンナンを取り出すことができ ることを見出したもので、従来その分解が困難であったコーヒー豆やコーヒー抽出残 渣から、効率的に多糖類を製造する方法を提供することが可能となった。
[0019] ここで、本発明においては、コーヒー豆または Zおよびコーヒー抽出残渣の細胞壁 成分を 85%以上可溶化させることを特徴とする（請求項 2)。
[0020] 上記のように、ァラビノガラタタンは細胞壁構成成分であり、従前の方法によっては 、コーヒー豆やコーヒー抽出残渣から取り出すのは非常に困難であった。本発明は、 所定の温度条件下において、 2段階のアルカリ処理と酵素処理を最適に組み合わせ ることによって、これらの細胞壁成分を 85%以上可溶化させることができることを見出 したものである。これによつて、ァラビノガラクタンゃガラクトマンナンなどの多糖類を 効率的に抽出することが可能となった。
[0021] また、本発明において、前記細胞壁成分が、ァラビノガラタタンもしくはガラクタン、 およびガラタトマンナンから構成され、細胞壁組織を形成することを特徴とする（請求 項 3)。
[0022] 上記の検証の結果、コーヒー豆細胞壁には、ァラビノガラタタンもしくはガラクタンだ けでなく、商業的にも価値の高レ、ガラタトース含量の多レ、ガラタトマンナン部分が存 在していることを見出した。本発明は、さらに、コーヒー豆やコーヒー抽出残渣に対し て所定の処理を行うことによって、力かる細胞壁成分からァラビノガラタタンとともに、 ガラタトマンナンを温和に簡便に取り出すことが可能となった。
[0023] ここで、本発明において、前記多糖類が、ァラビノガラタタンもしくはガラクタンであ ることを特徴とする (請求項 4)。
[0024] 上記のように、コーヒー豆には、ァラビノガラタタンも含まれている力 取り出すのは 非常に困難で、従前の方法によって抽出しようとすると、非常に濃いアルカリで長時 間抽出しなければならない。本発明は、コーヒー豆やコーヒー抽出残渣に対して所定 の処理を行うことによって、力かる細胞壁成分からァラビノガラタタンもしくはガラクタン を簡便にかつ効率的に取り出すことが可能となった。
[0025] また、本発明において、前記多糖類が、ガラクトースを 30%以上含有するガラクトマ ンナンであることを特徴とする（請求項 5)。 [0026] 上記の検証の結果、コーヒー豆細胞壁には、従来のマンノースに対するガラクトー ス比率が非常に少ないガラタトマンナンだけが分布しているわけではなぐマンノース に対するガラクトースの比率が高く（30%以上）、商業的にも価値の高いガラタトマン ナン部分が存在していることを見出した。本発明においては、こうした製造方法によつ て、ァラビノガラタタンとともにこのガラタトマンナンを、効率的にかつ温和に簡便に取 り出すことが可能となった。
発明の効果
[0027] 本発明によれば、コーヒー豆、コーヒー抽出残渣を原料として効率的にァラビノース ：ガラタトースの比が 1 : 2· 4〜： 1 : 4のァラビノガラタタン、ガラクトースからなるガラクタ ン、ガラクトース：マンノースの比が 1： 1〜： 1： 3のガラタトマンナンを得ることができる。 このようなガラクトース含有量の多いガラタトマンナンゃァラビノガラタタンは食品工業 、化粧品、医薬品工業で増粘多糖類として使用することができ、原料としてコーヒー 豆、あるいはコーヒー抽出残渣を用いて効率的な製造が可能である。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]コーヒー豆やコーヒー抽出残渣よりの多糖類製造方法についてのフロー図 [図 2]アルカリ処理を行った結果と処理時間との相関を示す説明図
[図 3]アルカリ処理を行った結果と処理温度との相関を示す説明図
[図 4]アルカリ処理を行った結果と処理温度との相関を示す説明図
[図 5]アルカリ処理後に酵素処理を行った結果を示す説明図
[図 6]酵素処理を行った結果と処理時間との相関を示す説明図
[図 7]酵素処理に生成した糖の構成を示す説明図
[図 8]酵素処理後の細胞壁の構造体を示す説明図
[図 9]実施例 1に係る処理工程と抽出液、固体の残渣部分の糖組成を示す説明図 [図 10]実施例 2に係る処理工程と抽出液、固体の残渣部分の糖組成を示す説明図 [図 11]実施例 3に係る処理工程と抽出液、固体の残渣部分の糖組成を示す説明図 発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、本発明の詳細を、コーヒー豆やコーヒー抽出残渣由来のァラビノガラタタンお よびガラタトマンナンの製造方法について、図 1のフローチャートを基に説明する。な お、アルカリ処理、酵素処理はこれに限定されることなぐ適宜繰り返しても良好な結 果が得られるが、アルカリ処理と酵素処理を交互に繰り返し行った方がガラタトマンナ ンの収率は高まる。
[0030] 本発明に用いられるコーヒー豆としては、ァカネ科植物に属する coffea属の栽培種 、ァラビ力種、力ネフオラ種、リベリカ種の三原種とそれをもとにした数十品種のコーヒ 一由来であることを指す。ァラビ力種は、世界のコーヒー生産量の約三分の二を占め 、高品質で豊かな香味が特徴である。力ネフオラ種は苦味が強レ、うえに酸味がなぐ 香りもよいとはいえず、ブレンドに適している。リベリカ種は、品質も生産量も低ぐ 日 本には輸入されていない。
[0031] 本発明は、コーヒー豆やコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する方法であって、（a )コーヒー豆やコーヒー抽出残渣を粉碎する工程、（bl)希アルカリ存在下での加熱 処理を行う工程（第 1回目のアル力リ処理工程を「b 1」とする）、（c 1 )酵素セルラーゼ を作用させる工程 (第 1回目の酵素処理工程を「cl」とする）、（b2)再度、希アルカリ 存在下での加熱処理を行う工程（第 2回目のアルカリ処理工程を「b2」とする）、 (c2) 再度セルラーゼを作用させる工程 (第 2回目の酵素処理工程を「c2」とする）、を含む ことを特徴とする。つまり、直接コーヒー豆の細胞壁構成成分に作用して、セルロース 由来の単糖類、オリゴ糖類を遊離させ、効果的にァラビノガラタタンおよびガラクトー ス含量の多いガラタトマンナンを取り出すことができるものである。以下、各工程に沿 つて説明する。
[0032] (a)コーヒー豆やコーヒー抽出残渣を粉砕する工程
本発明においては、レ、かなる起源、製法のコーヒー豆であっても使用することがで きるが、ァラビノガラタタンおよびガラタトマンナンを効率的に製造するため、コーヒー 豆を各種粉砕機により粉末にして表面積を上げることが望ましい。つまり、コーヒー飲 料工場力 排出されるコーヒー抽出残渣の場合はそのまま用いた場合、 目的物を得 ることはできるが収率が低ぐ粉砕することによってコーヒー豆の分解率が 2〜3倍に 向上し、ァラビノガラタタンおよびガラタトマンナンの収率が向上する。具体的には、 ジェット式やトルネード式及びボール式及びカッター式のミル等の乾式破砕機を使用 して粉砕することができる。微細に粉砕すれば、より酵素反応が進行しやすくなる。 [0033] 粒度については、粒径（メジアン値）が 10. 0 /i m〜5. Ommが好ましぐさらに粒径 力 S10. Ο μ ΐη〜0. 6mmがより好ましレヽ。粒径が 10· 0 μ mを下回ると、微粉体となり 搬送や取り扱いが困難になる。また、 5. Omm以上となると、処理機能が十分に働か ず抽出効率が悪くなる。
[0034] また、コーヒー豆やコーヒー抽出残渣に脂質が多く含まれる場合には、熱水、水蒸 気、有機溶媒などによって適宜脱脂してもよい。また有機溶媒または有機溶媒と水と の混合溶媒を使用することができる。具体的に使用する有機溶媒としては、エタノー ノレ、メタノーノレ、プロパノール、ェチルエーテル、へキサン、クロ口ホルム等を挙げるこ とができる。
[0035] (bl)希アルカリ存在下での加熱処理を行う工程（第 1回目）
本発明では前処理方法として、アルカリによる前処理を行うことを特徴とする。前処 理方法としてアルカリ処理を行うことで、コーヒー豆の組織内部に存在するボディ構 造体、ショ糖、ポリフエノール、水溶性多糖類など、コーヒー抽出残渣では主に褐色 色素や水溶性多糖類が抽出除去され、その後の酵素反応が進みやすくなることを見 出すに至った。
[0036] ボディ構造体とは、植物の胚乳部の細胞に含まれ、一次細胞壁の内部の脂質、タ ンパク質などがぺクチン等の皮膜で覆われ塊となっている部分のことを指し、大豆な どでは典型的なボディ構造体を見ることができる（Kasai N et al., Isolation and Enzym atic Digestion of Body Complex of Soybeen Seed, J. Agric Food Chem, 53, 10026-10 033(2005))。
[0037] 上記アルカリ水溶液としては、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化力 リウム及び水酸化バリウム等の水溶液から適宜選択して用いられる。上記アルカリ水 溶液の使用量は、好ましくは乾燥コーヒー生豆、およびコーヒー焙煎豆、およびコー ヒー抽出残渣の 5〜 30倍重量である。
[0038] コーヒー生豆、コーヒー焙煎豆を使用する場合も同様の前処理が必要であるが、特 にコーヒー焙煎豆、およびコーヒー抽出残渣においては、ショ糖、タンパク質、ポリフ ヱノールなどの熱反応物であるコーヒー褐色色素が細胞壁成分に付着しているので 、このアルカリ処理を 2回以上繰り返してもよい。 [0039] (bl— 1)アルカリ処理濃度と処理時間の検討
アルカリ処理濃度と時間はできるだけ穏やかな条件が好ましいため、そのアルカリ 濃度ならびに時間を検討した。
(1)検証には、具体的には 0. lgのコーヒー抽出残渣を用レ、、これに 50倍量の上記 NaOH溶液を作用させたのち溶出された褐色物質を 405nmの吸光度で測定した。 ァノレカリ濃度 (こ関して fま 2000mM (Molo/0)、 1000mM、 500mM、 250mM、 125 mM、 62. 5mM、 31. 25mM、 15. 63mM、 7. 813mMおよび OmM (蒸留水；対 照）の NaOH溶液を用レ、、処理時間に関しては 30分、 1時間、 2時間、 3時間および 4時間とし、処理温度については 120°Cの温度で検討した。
(2)すべての実験は 4回行い、その平均値と SD (標準偏差)でグラフに示した。その 結果、図 2に示すように、アルカリ前処理においてはどのアルカリ濃度においても、処 理時間が長いほど溶出してくる褐色物質の量は多い傾向が見られた。しかし、アル力 リ濃度が 125〜2000mMの試験区間においては、例えば 4時間の処理における溶 出褐色色素量において分散分析と多重比較を行ったところ有意差はみられなかった 。また、 0〜125mMの試験区間においては、例えば 4時間の処理における溶出褐色 色素量において分散分析と多重比較を行ったところ、この試験区間においてすベて 危険率 5%で有意差がみられた。
[0040] (bl— 2)アルカリ処理濃度と処理温度の検討
次に、アルカリ処理濃度と処理温度の関連について検討した。
(1)検証には、アルカリ前処理において、アルカリ濃度として 0· 02M、 0. 1Mおよび 1Mの NaOH溶液を用レ、、処理温度を 20。C、 40。C、 60。C、 80。C、 90。C、 110。Cお よび 120°Cとし、処理時間を 1時間および 2時間とする条件で検討した。また、その条 件で前処理した後、微生物由来の酵素としてセルラーゼを用い酵素処理を行レ、、コ 一ヒー抽出残渣の存在の有無を検討した。
(2)前処理を行った結果は、図 3 (処理時間 1時間）および図 4 (処理時間 2時間）に 示すように、処理濃度については、濃度依存的に溶出してくる褐色色素量が増える 傾向にあつたが、 1Mと 0. 1Mの Na〇Hでは濃度の差ほど溶出してくる褐色色素量 に大きな差はみられな力、つた。処理温度については、 1時間処理、 2時間処理の両者 において、 90°C以上から、溶出してくる褐色色素量が大きくなつた。
また、酵素処理を行った結果を、図 5のように写真で示す。 0. 1Mの NaOHを用いて 100°C以下にて 1時間前処理した場合、あるいは 1Mの NaOHを用いて 50°C以下に て 1時間前処理した場合において、コーヒー抽出残渣の存在が確認された力 その 後の酵素処理において、 0. 1Mの Na〇Hを用レ、、 50°Cにて 1時間前処理した試験 区ではコーヒー抽出残渣の崩壊が見られ、 0. 1Mの Na〇Hを用レ、、 100°Cにて 1時 間前処理した試験区ではコーヒー抽出残渣は崩壊していた。
[0041] (bl— 3)上記検討結果のまとめ
上記の検討結果から、アルカリ処理は、アルカリ水溶液濃度として 0. 1M以上が好 ましぐ 0.：!〜 1Mがより好ましい。アルカリ処理時間は、約 1時間以上が好ましぐ 2 時間以上の加熱条件で前処理を行うことがより好ましい。
アルカリ処理温度は、溶出する褐色物質を多くするためには、 90°C以上の加熱温度 条件とすることが好ましい。また、後工程における酵素処理においてコーヒー抽出残 渣の崩壊が生じるためには、 50°C以上の加熱温度条件とすることが好ましぐさらに 外観上コーヒー抽出残渣のない状態を作製するためには 90°C以上の温度の加熱条 件で前処理を行うことが好ましレ、。ただし、 90°C以下の加熱条件においても、アル力 リ水溶液濃度を調整することによってコーヒー抽出残渣を殆んどない状態にすること ができる。酵素処理に用いる酵素が失活しない条件 (例えば 60°C以下）を早期に実 現するためには、前処理温度は低温が好ましぐ後述する 2段階の加熱処理 (b2)お よび酵素処理 (c2)を行う場合には、最初のアルカリ処理は褐色色素やボディ構造体 を除去するのが目的であり、早期の段階での加熱処理としては 50〜： 100°Cが好まし レ、。
また、アルカリ量を増やし、処理温度を高めればアルカリ処理の回数を減らすこともで きる。この場合アルカリ量は 5〜30倍量、特に 10倍量以上が好ましぐアルカリ濃度 は 0. 1M以上、処理温度は 100°C以上、処理時間は 20分以上の条件が望ましい。
[0042] (cl)酵素セルラーゼを作用させる工程 (第 1回目）
次に、アルカリ処理したコーヒー豆、およびコーヒー抽出残渣の酵素反応条件につ いて記述する。本発明に用いられる酵素としては、微生物由来であり、コーヒー豆、 およびコーヒー抽出残渣作用してその細胞壁成分を崩壊させる活性のあるものであ れば、特に限定されるものではない。微生物は、果汁清澄用に使用されるぺクチナ ーゼ、コーヒーの抽出率向上のために使用されるへミセルラーゼ等の酵素の生産菌 として古くから使用されており、安全性が確立された菌である。
[0043] このような酵素は、微生物を培養することにより得ることができる。培養の方法として は、多糖類分解酵素が産生される方法であれば特に限定されるものではなぐ固体 培養、液体培養等の通常の培養方法を用いればよい。また、培養条件としても、通常 の条件で培養を行えばよい。本発明においては、コーヒー豆、およびコーヒー抽出残 渣分解活性を含有するいかなる画分を使用してもよぐ必要に応じてコーヒー豆、お よびコーヒー抽出残渣分解活性を含有する画分を常法により精製あるいは部分精製 したものを使用することもできる。また、市販の酵素剤を使用してもよぐそのような酵 素剤としては、セルラーゼダイワ（大和化成株式会社)等が挙げられる。これらの酵素 剤は、食品用酵素剤として市販されているものであり、食品用途としての使用実績が あり、安全性が確立されている。セルラーゼダイワはトリコデルマ属が産生するセルラ ーゼの 1種である。
[0044] コーヒー豆、およびコーヒー抽出残渣に上記の酵素を作用させる条件としては、通 常の酵素反応に用いられる条件であれば特に問題はないが、使用する酵素の最適 作用条件で反応することが望ましい。反応の温度としては、酵素が失活しない条件下 で反応を行うことが望ましぐ 25〜65°C、好ましくは 50〜60°Cがよレ、。また、反応の p Hとしては、酵素の至適作用条件下で反応を行うのが望ましいことはいうまでもなぐ pH2〜9、好ましく ίま pH4. 0〜6. 0力 Sよレヽ。
[0045] (cl一 1)酵素反応の検討
コーヒー抽出残渣を使用して微生物由来の酵素を使って分解し、生成した糖の分 析を行い、何が生成されているかを検討した。
(1)アルカリ処理したコーヒー抽出残渣（コーヒー抽出残渣に対して 50倍量の 0. 1M の Na〇Hを加え、 120°C、 1時間オートクレープした後、ろ過、乾燥して得られたもの ) 2. Ogに、 0. 1M酢酸緩衝液（pH5. 0) 15mL、 0. 1M酢酸緩衝液（pH5. 0) lmL にセルラーゼダイワ（大和化成株式会社) 80mgを溶力 た酵素溶液 lmLをカ卩えて 4 0°Cで酵素分解反応を行った。反応開始 1、 2、 4、 8および 24時間後に採取し、遠心 した後、酵素の失活温度（70°C)まで加熱し酵素反応を止めた。その後、それぞれの サンプルについてアルジトール'アセテート法により中性糖の分析を行った。
(2)図 6に示すように、酵素反応が進み全糖量が増加してくるに伴い、同様に還元糖 、ゥロン酸も生成してくることが分かった。グラフの結果より、生成してくる糖類は酵素 反応後 24時間でほぼ頭打ちとなっているので、酵素処理時間は 24時間程度が適し ていると考えられる。酵素反応 24時間後の全糖量 (48. 05mg/mL)と還元糖量（2 1. 77mg/mL)より、
48. 05/21. 77 = 2. 21
よって、酵素反応で生成してくる糖の平均糖鎖数は約 2. 21だと考えられた。
また上記結果より、酵素反応時間は使用する酵素の量に依存するが、通常 8時間か ら 24時間の間に設定するのが作業上好ましい。
[0046] (cl 2)生成した糖の構成の分析
(1)溶解液に含まれる還元糖の種類を分析したところ、図 7に示すように、単糖類とし てはァラビノース（Ara)、ガラクトース（Gal)、マンノース（Man)、グルコース（Glc)、 ラムノース (Rha)が検出された。これはもともとコーヒー抽出残渣には含まれていない 糖であり、コーヒー抽出残渣を構成している多糖類、すなわちァラビノガラタタン、マ ンノース含量の多いガラタトマンナン、セルロースの構成成分由来であると考えられる 。このこと力ら、これらの単糖類は微生物が生産する酵素によって、コーヒー豆、およ びコーヒー抽出残渣の細胞壁成分が酵素分解して生成したものと考えられた。
(2)上記酵素処理によって分解しなかった部分について糖分析を行ったところ、ガラ タトース：マンノースが 1：：!〜 2： 3の割合で含まれる多糖類から構成される細胞壁成 分であることを発見した。
(3)このような、ガラクトース：マンノースが 1：：!〜 2： 3の割合で含まれる多糖類成分は 、コーヒー豆細胞壁に一部含まれるほか、細胞内部に網の目状に張り巡らされている 構造体の主要構成成分であることがわかった（図 8)。この多糖類成分は、 3000rpm 、 5分の遠心分離処理によって容易に回収することができた。
[0047] (b2)希アルカリ存在下での加熱処理を行う工程（第 2回目） 上記方法により得られた細胞壁由来多糖類成分について、更に 0. 1Mの Na〇H で 120°C、 10分処理することにより、ァラビノース：ガラクトース比が 1 : 4〜： 1 : 2· 4のァ ラビノガラタタンとガラクトース：マンノース比が 1： 1〜： 1： 3のガラタトマンナン構成部分 を別々に単離することができる。
[0048] このとき、アルカリ処理を行う条件は、上記（bl _ 3)に述べたように、アルカリ水溶 液濃度として 0. 1M以上が好ましぐ 0. ：!〜 1Mがより好ましい。アルカリ処理時間は 、約 1時間以上が好ましぐ 2時間以上の加熱条件で前処理を行うことがより好ましレ、 。また、溶出する褐色物質を多くし、後工程における酵素処理においてコーヒー抽出 残渣のない状態を作製するためには 120°C以上の温度の加熱条件で前処理を行う ことが好ましい。
[0049] つまり、最初のアルカリ処理は褐色色素やボディ構造体を除去するのが目的であり 、 50〜： 100°Cでよいが、二度目のアルカリ処理は 120°C以上でなければならなレ、。こ の温度で細胞壁に強固に結合しているァラビノガラタタンが溶出され、基質部分がき ちんと露出することでその後の酵素反応をスムーズに進ませることができる。
[0050] (c2)酵素セルラーゼを作用させる工程 (第 2回目）
上記方法で得られたガラクトース：マンノース比が 1： 1〜1： 3のガラタトマンナン構成 部分に対し、再びセルラーゼ処理することで、さらに純度の高まったガラタトマンナン を得ること力 Sできる。
[0051] 以上のように、本発明においては、 2段階のアルカリ処理と酵素処理を最適に組み 合わせた製造方法によって、コーヒー豆およびコーヒー抽出残渣の細胞壁成分は少 なくとも 85%以上可溶化される。酵素処理液中には単糖、オリゴ糖、ァラビノガラクタ ン、ガラクトース含有量が 30%以上含まれるガラタトマンナンなどが含まれる力 セル ロースは含まれなレ、。ァラビノガラタタン、またガラタトマンナンのみを単離する場合は 、エタノールを添加し沈殿を遠心分離などの処理で回収する方法や、ゲル濾過など のクロマトグラフィーで精製できるほか、可溶化液を混合物という形で適宜濃縮、乾燥 処理を行ってもよい。
実施例
[0052] 次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 [0053] く実施例 1 > コーヒー抽出残渣からのァラビノガラタタン (ガラタタン）およびガラク トマンナンの製造
一連の処理工程と抽出液、固体の残渣部分の糖組成を図 9に示した。
[0054] (1)希アルカリ処理（1回目）
脱脂処理したコーヒー抽出残渣 2gに対し、 10倍量の 0. 1M炭酸ナトリウム緩衝液（ ρΗΙΟ. 0)をカロえ 100°C、 20分力口熱した。加熱処理後、遠心分離（3000rpm、 5min )によって固液分離しアルカリ処理コーヒー抽出残渣を得た。この処理で得たアルカリ 処理コーヒー抽出残渣 2gに対し、 10倍量の 0. 1M水酸化ナトリウムを加え 100°C、 2 0分加熱した。加熱処理後、遠心分離（3000rpm、 5min)によって固液分離した。上 清の糖含有量は 425. 3mgであった。沈殿した残渣側を回収した。
[0055] (2)酵素処理（1回目）
(1)の処理で得たアルカリ処理済コーヒー抽出残渣 0. 91gに 10倍量の 0. 1M酢 酸緩衝液（ρΗ5· 0)をカ卩え、セルラーゼダイワ（大和化成）を 1 %になるように添カロし、 40°C、 24時間反応させた。反応後、遠心分離（3000rpm、 5min)によって固液分 離した。上清側の糖含有量は 955. 0± l l lmgであった。沈殿した残渣側はガラタト マンナンを主成分とする細胞壁成分であり、この細胞壁成分量はイニシャルの未処 理コーヒー抽出残渣の 20. 5重量0 /。であった。またガラクトース：マンノース比率は 1 : 3であった。
[0056] (3)希アルカリ処理（2回目）
(2)の処理で得た細胞壁成分 0. 44gに対し、 10倍量の 0. 1M水酸化ナトリウムを カロえ 120°C、 20分力口熱した。加熱処理後、ガラクトース：マンノース = 1 : 2· 6の抽出 液が得られた。この抽出液中のガラクトースは重合物として含まれており、ァラビノガ ラタタン由来であると思われた。この処理液を遠心分離（3000rpm、 5min)によって 固液分離した。上清の糖含有量は 59. 5 ± 3. 7mgであった。沈殿した残渣側はガラ タトマンナン含有量が更に高まった細胞壁成分であり、この成分量はイニシャルの未 処理コーヒー抽出残渣の 13. 5重量％であった。
[0057] (4)酵素処理（2回目）
(3)の処理で得た細胞壁成分 0. 21gを 10倍量の 0. 1M酢酸緩衝液 (PH5. 0)に 溶解し、セルラーゼダイワ（大和化成株式会社）を 1%になるように添加し、 40°C、 24 時間反応させた。反応後、遠心分離（3000rpm、 5min)によって固液分離し、ガラク トマンナンが含まれる可溶化液を得た。上清の糖含有量は 177· 9 ± 24mgであり、 ガラクトース：マンノース比率は 1： 3であった。
[0058] (5)結果
表 1に示すように、一連の処理により最終的に脱脂コーヒー抽出残渣の不溶成分は 3. 85%であった。最終残渣成分は主にマンノースを含んでいた力 不溶成分中の 糖含有量は非常に少な ガラス板などで押さえ、指で圧力をかけると容易に崩壊し た。
[0059] [表 1]
Figure imgf000017_0001
ここで、残存率（％) *は、水不溶性固形重量/未処理豆重量 X 100 (n=4)
[0060] く実施例 2〉 コーヒー生豆からのァラビノガラタタンおよびガラタトマンナンの製造 一連の処理工程と抽出液、固体の残渣部分の糖組成を図 10に示した。
[0061] (1)希アルカリ処理（1回目）
コーヒー生豆（Brazil Santos No. 2)を粉砕（平均粒子径 78. 7 μ m、メジアン径 45. 4 z m)し、脱脂処理したもの 2gに対し、 10倍量の 0. 1M炭酸ナトリウム緩衝液（ ρΗΙΟ. 0)をカロえ 100°C、 20分力口熱した。加熱処理後、遠心分離（3000i"pm、 5min )によって固液分離しアルカリ処理コーヒー生豆を得た。またこの処理で得たアルカリ 処理コーヒー生豆 2gに対し、 10倍量の 0. 1M水酸化ナトリウムを加え 100°C、 20分 加熱した。加熱処理後、遠心分離（3000rpm、 5min)によって沈殿した残渣側を回 収した。上清の糖含有量は 421. Omgであった。沈殿した残渣側を回収した。
[0062] (2)酵素処理（1回目） (1)の処理で得たアルカリ処理済コーヒー生豆 0. 93gに 10倍量の 0. 1M酢酸緩 衝液（ρΗ5· 0)をカロえ、セルラーゼダイワ（大和化成）を 1 %になるように添加し、 40 °C、 24時間反応させた。反応後、遠心分離（3000rpm、 5min)によって固液分離し た。上清側の糖含有量は 940. 9 ± 77mgであった。沈殿した残渣側はァラビノガラタ タン、ガラタトマンナンを主成分とする細胞壁成分であり、この細胞壁成分のガラタト ース：マンノース比は 1： 3であった。この細胞壁成分量はイニシャルの未処理コーヒ 一生豆の 22. 2重量％であった。
[0063] (3)希アルカリ処理（2回目）
(2)の処理で得た細胞壁成分 0. 41gに対し、 10倍量の 0. 1M水酸化ナトリウムを 加え 120°C、 20分加熱した。加熱処理後、強固に細胞壁成分に結合していたァラビ ノガラタタンを含む水溶性画分が溶出し、この画分のァラビノース：ガラクトース比率 は 1 : 4であった。この処理液を遠心分離（3000rpm、 5min)によって固液分離した。 上清の糖含有量は 31. 7 ± 7. 9mgであった。沈殿した残渣側はガラタトマンナン含 有量が更に高まった細胞壁成分であり、この成分量はイニシャルの未処理コーヒー 抽出残渣の 13. 5重量％であった。
[0064] (4)酵素処理（2回目）
(3)の処理で得た細胞壁成分 0. 27gを 10倍量の 0. 1M酢酸緩衝液（ρΗ5· 0)に 溶解し、セルラーゼダイワ（大和化成）を 1%になるように添加し、 40°C、 24時間反応 させた。反応後、遠心分離（3000i"pm、 5min)によって固液分離し、ガラタトマンナ ンが含まれる可溶化液を得た。上清の糖含有量は 394. 2 ± 28. 3mgであり、ガラク トース：マンノース比は 1： 3であった。
[0065] (5)結果
表 2に示すように、一連の処理により最終的に脱脂コーヒー生豆の不溶成分は 4. 9 5%であった。最終残渣成分は主にマンノースを含んでいた力 S、不溶成分中の糖含 有量は非常に少なぐガラス板などで押さえ、指で圧力をかけると容易に崩壊した。
[0066] [表 2] 水溶性画分 残存率（％) * 処理方法 (各 2g)
全糖 (mg) ゥロン酸、 mg) タンパク質（mg) 平均値土檁準偏差
①コ一ヒー生豆の希アルカリ処理
(0.1 Na2C03緩衝液— 0.1 M NaOH 420.96土 50.16 30.28 ± 3.35 204.37 ± 24.89 46.34 ± 1.24 処理、各 100°C、 20min)
②①の残渣に対するセルラーゼ処理 940.86 土 77.05 33.07 ± 2.13 4.97 土 1.27 20.5 ± 0.21 (1回目）
③②の残淹に対する希アルカリ処理 31.66土 7.91 3.66土 0.29 12.72 ± 1.68 13.5 (0.1 M NaOH, 120。C、20min) 土 0,20
④③の残渣に対するセルラーゼ処理 394.19土 28.28 11.02 ± 1.07 13.56土 1.26 4.95土 0.12 (2回目) ここで、残存率（％) *は、水不溶性固形重量/未処理豆重量 X 100 (n二 4)
[0067] <実施例 3 > コーヒー生豆からのァラビノガラクタンおよびガラタトマンナンの製造 一連の処理工程と抽出液、固体の残渣部分の糖組成を図 11に示した。
[0068] (1)希アルカリ処理（1回目）
コーヒー生豆（Brazil Santos No. 2)を粉砕（平均粒子径 78. 7 μ m、メジアン径 45. 4 /i m)し、脱脂処理したもの 2gに対し、 10倍量の 0· 1M炭酸ナトリウム緩衝液（ ρΗΙΟ. 0)を加え 100°C、 20分加熱した。加熱処理後、遠心分離（3000]rpm、 5min )によって固液分離しアルカリ処理コーヒー生豆を得た。この処理で得たアルカリ処理 コーヒー生豆 2gに対し、 10倍量の 0. 1M水酸化ナトリウムを加え 100°C、 20分加熱 した。加熱処理後、遠心分離（3000rpm、 5min)によって固液分離した。上清の糖 含有量は 421. 0± 50. 2mgであった。沈殿した残渣側を回収した。
[0069] (2)希アルカリ処理（2回目）
(1)の処理で得たアルカリ処理コーヒー生豆 0. 93gに対し、 10倍量の 0. 1M水酸 化ナトリウムを加え 120°C、 20分加熱した。加熱処理後、この処理液を遠心分離（30 00rpm、 5min)によって固液分離し、ァラビノガラタタンを含む水溶性画分とガラタト マンナンを含有する細胞壁成分を得た。ァラビノガラタタンを含む水溶性画分のァラ ビノース：ガラクトース比は 1 : 2. 4であり、水溶性画分の糖含有量は 94. 9 ± 10. 3m であった。ガラタトマンナンを含む細胞壁成分量はイニシャルの未処理コーヒー生 豆の 40. 5重量％であった。
[0070] (3)酵素処理（1回目）
(2)の処理で得たガラタトマンナンを含有する細胞壁成分 0. 8gを 10倍量の 0. 1M 酢酸緩衝液 (pH5. 0)に溶解し、セルラーゼダイワ（大和化成）を 1 %になるように添 加し、 40°C、 24時間反応させた。反応後、遠心分離（3000rpm、 5min)によって固 液分離し、単糖、オリゴ糖、ガラタトマンナンを 903 ± 27· 2mg含む可溶化液を得た。 ガラタトマンナンのガラクトース：マンノース比は 1： 2. 4であった。
[0071] (4)結果
表 3に示すように、一連の処理により最終的に脱脂コーヒー生豆の不溶成分は 13. 7%であった。最終残渣成分は主にマンノースを含んでいた力 不溶成分中の糖含 有量は非常に少なぐガラス板などで押さえ、指で圧力をかけると容易に崩壊した。
[0072] [表 3]
Figure imgf000020_0001
ここで、残存率（％) *は、水不溶性固形重量/未処理豆重量 X 100 (n=4)

Claims

請求の範囲
[1] (a)コーヒー豆または/およびコーヒー抽出残渣を 10. 0 x m〜5. 0mmの粒子径 に粉砕する工程；
(bl)前記（a)記載の工程の後、希アルカリ存在下、 50〜： 100°Cでの加熱処理を行う 工程；
(cl)前記 (bl)記載の工程終了後、セルラーゼを作用させる工程；
(b2)前記（cl)記載の工程を経た後、希アルカリ存在下、 120°C以上の加熱処理を 行う工程；
(c2)前記 (b2)記載の工程を経た後、セルラーゼを作用させる工程
を含む、コーヒー豆または/およびコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する方法。
[2] コーヒー豆または/およびコーヒー抽出残渣の細胞壁成分を 85%以上可溶化させ ることを特徴とする請求項 1記載のコーヒー豆または/およびコーヒー抽出残渣より 多糖類を製造する方法。
[3] 前記細胞壁成分が、ァラビノガラタタンもしくはガラクタン、およびガラタトマンナンか ら構成され、細胞壁組織を形成することを特徴とする請求項 1または 2に記載のコーヒ 一豆または/およびコーヒー抽出残渣より多糖類を製造する方法。
[4] 前記多糖類が、ァラビノガラタタンもしくはガラクタンであることを特徴とする請求項 1
〜3のいずれかに記載のコーヒー豆または Zおよびコーヒー抽出残渣より多糖類を 製造する方法。
[5] 前記多糖類が、ガラクトースを 30%以上含有するガラタトマンナンであることを特徴 とする請求項 1〜4のいずれかに記載のコーヒー豆または Zおよびコーヒー抽出残渣 より多糖類を製造する方法。
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