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食品工業技術センター 研究報告 第26号

印刷用ページを表示する 掲載日:2012年1月18日更新

食品工業技術センター > 研究開発・成果 > 研究報告 第26号


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第26号 平成22年(2010)

でんぷん分解性乳酸菌Lactobacillus plantarum A305株の培養特性およびマルトオリゴ糖の生成

 近年,乳など動物由来資源での発酵に関わる乳酸菌の他に,野菜,果物など植物資源で増殖可能な乳酸菌を用いた発酵が注目され,様々な発酵食品やリキッド飼料などの開発に利用されている.また,植物資源の中で重要な位置を占めるでんぷんを分解・利用できる乳酸菌として,Lactobacillus 属では, L. amylovorus, L. manihotivorans, L. cellobiosus, L. plantarumなどが報告されている.特に,Giraudらは,発酵キャッサバから分離したL.plantarum A6株が,生でんぷんを分解すると報告している.このA6株は,pH6を保持すると菌体外で高いα - アミラーゼ活性を示すが,乳酸の生成に伴い,培養液のpHが3.5に低下すると,α - アミラーゼ活性が低下し,ほとんどでんぷんを分解できなくなると報告されている.一方,Minerva らは,魚と米の発酵食品から分離されたL.plantarum L137株のでんぷん分解酵素を精製し,その酵素の至適温度と至適pH は,それぞれ35℃およびpH3.8~4.0であり,20~45℃およびpH3.5~5.0の範囲で高活性を維持すると報告している.さらに,可溶性でんぷんからの分解生成物は,グルコース(G1),マルトース(G2)も存在するが, 主要なものはマルトオリゴ糖のマルトトリオース(G3),マルトテトラオース(G4),マルトペンタオース(G5)であることを報告している.

 マルトオリゴ糖は,低甘味,高粘性を示し,G3やG4は特にでんぷんの老化抑制効果を有する.また,人に対する機能性として,G4の摂取により腸内環境を改善する効果が認められている.一方,乳酸菌そのものは,整腸作用や血中コレステロール低減作用,血圧降下作用など人の健康に役立つとされている.

 著者らはこれまでに,小麦フスマから,可溶性でんぷんを単一炭素源とした培地で増殖するL. plantarum A305株を単離している.本菌株について,可溶性でんぷんを炭素源とした培地で,マルトオリゴ糖の生成がみられた.

 そこで,本研究では,食品,飲料等に利用可能な,マルトオリゴ糖を高含有する乳酸発酵物製造を目的に,L. plantarum A305株を用い,でんぷんを原料としてマルトオリゴ糖を高生成する培養方法について検討した.

酒母製造に利用可能な乳酸菌の選抜

  清酒醸造では,醪の雑菌や野生酵母汚染を防止し,健全な発酵を行なうために酒母が製造される.酒母は,優良清酒酵母を高密度に含むことと,多量の乳酸を含むことが備えるべき重要な条件となる.酒母製造法は二つに区分される.蒸米,米麹を仕込み水に仕込み,微生物叢の遷移の中で,乳酸菌により乳酸を生成させる,伝統的製法である生酛系酒母と,仕込み時に乳酸と酵母を同時に添加して酒母を速成する,現在主流の速醸酛系酒母である.

 生酛系酒母製造では,自然由来の硝酸還元菌や乳酸菌の増殖を促し,雑菌のいない良好な環境を作り出す.しかし,使用する麹,水の菌叢や菌数が大きく影響するため,安定性に乏しい.このため,微生物の遷移を不確定な自然増殖の制御によらず,人為的に硝酸還元菌や乳酸菌を添加することにより,生酛系酒母製造を安定化させようとの試みがなされてきた.これらの試みは,生酛系酒母製造を行っている酒造場においては,硝酸還元菌や乳酸菌が順調に増殖しない場合に有効な手段と考えられる.しかし,伝統的な生酛系酒母の製造方法は,時間と手間がかかることには変わりがない.

 生酛系酒母における乳酸菌の役割は,乳酸を生成することが第一であるが,それ以外の効果についても研究が進んでいる.例えば,乳酸菌が死滅する過程で溶出する,細胞壁成分のテイコ酸が,蒸米溶解を促進すると報告されている.また,乳酸を直接添加する速醸酛系酒母に対して,生酛系酒母では,乳酸菌の増殖に伴う乳酸生成がおこるため,酒母のpH 経過が異なり,アミノ酸含量が高いと報告されている.このため,生酛系酒母による製成酒では,酒母由来の高含有アミノ酸により,酵母によるペプチド取込が抑えられ,ペプチド含量が高いと報告されている.さらに,生酛系酒母中の酵母は,アルコール耐性が強いため,醪末期までよく発酵し,細胞死滅に伴う細胞成分の漏出が少ないとされている.このアルコール耐性の強さは,酵母の細胞膜の特徴的なリン脂質組成によるもので,これは生酛由来の乳酸菌の増殖に起因することが報告されている.このように,生酛系酒母の特徴は,乳酸菌が増殖して生成する乳酸だけによるものではないことが示されてきた.

 そこで,本研究では,速醸酛系酒母製造方法で,従来の乳酸添加の代わりに,乳酸菌により乳酸を生成させ,併せて乳酸菌の乳酸生成以外の効果を発現させる利用の仕方を検討することとした.すなわち,生酛系酒母製造における,低温仕込みや硝酸還元菌の増殖は省いて,乳酸菌の増殖により酒母製造を行うものである.添加する乳酸菌に求められる培養特性は,酒母成分に近いと考えられる麹汁成分中での生育が可能で,火落ちの原因菌となり得ないようアルコール感受性を有し,酒母の濃糖環境で増殖できる特徴を有することと考えられる.さらに,酒母へ添加する際に望ましい麹汁での培養可能性を調査することとした。以上の条件を満たす乳酸菌株を,当センターが保有している様々な分離源由来の乳酸菌株の中から選抜し,酒母作製試験および清酒小仕込試験での適性について検討した結果を報告する.

 超音波画像解析によるゆで卵の異物検出

 消費者の食品に対する安全・安心意識の高まりに伴い,食品製造企業に寄せられる異物混入クレーム件数が増加している.食品製造現場では,異物が製品の中に混入している場合の異物検出装置として,金属探知機やX 線異物検出機などが利用されているが,異物の種類や大きさ等が多様なため,完全に検出・除去できないのが現状である.特に,密度が低い異物などは,これらの装置では検出できないものも多く存在する.そのため,食品企業では,従来の装置では検出できない異物の新たな検出・除去技術が求められている.

 超音波は非破壊で瞬時に素材内部の情報を得られるため,安全と品質を保ちながら,食品を検査できる有効な手段であると考えられる.しかし,超音波は空気中では減衰しほとんど情報を得ることができないため,水中での情報収集に利用されることが多い.著者らは,水中に浸漬可能な食品であるゆでた鶏卵の卵殻を取り除いた剥き身(以下ゆで卵とする)を検査対象とし,従来の方法では検出が難しいゆで卵に付着または突き刺さった卵殻を異物として,超音波照射で得られたエコー画像を利用して検出することを検討した. 

 県内酒造場の山廃酛から分離した乳酸菌とその性質

  清酒醸造における酒母は,雑菌の生育を防止するために多量の乳酸を含むことが必要である.酒母は,乳酸菌によって乳酸を生成させる生酛系酒母(生酛,山廃酛)と,既製の乳酸を添加する速醸酛系酒母とに区分される.伝統的製法である生酛系酒母では,自然に発生してくる微生物を利用する.生酛系酒母が主流であった時代から,生酛系酒母に生育する乳酸菌については,多くの研究がされている. 伝統的製法では, まず乳酸球菌のLeuconostocmesenteroides が増殖し, 少し遅れて乳酸桿菌のLactobacillus sakei が増殖するとされている.しかし,乳酸桿菌,乳酸球菌のどちらかだけが出現し,乳酸菌種の変遷がみられない酒母も報告されている.速醸酛系酒母が主流となった近年においても,生酛系酒母の乳酸菌叢が調査され,過去の報告と同様に,乳酸桿菌と乳酸球菌両方が認められるものや,乳酸桿菌が認められないものも多くあると報告されている.

 生酛系酒母製造では,自然由来の硝酸還元菌や乳酸菌を利用するため,使用する麹,水の菌叢や菌数が大きく影響し,安定性に乏しい.微生物の遷移を不確定な自然増殖の制御によらず,人為的に硝酸還元菌や乳酸菌を添加することにより,生酛系酒母製造を安定化させようとの試みがなされてきた.

 今回,広島県で製造されている清酒の酒質を変えることなく,生酛系酒母製造安定化の一助とするべく,添加乳酸菌として活用できる菌株探査のため,県内酒造場の山廃酛から,乳酸菌を分離し,諸性質を調べた.分離した乳酸菌(以下,分離乳酸菌とする)の性質と,伝統的生酛系酒母で発生するとされている乳酸球菌のL. mesenteroides および乳酸桿菌のL. sakei の性質を比較検討したので報告する.

超音波画像解析によるカキ異物検出法の開発

 消費者の食の安全性への意識の高まりから,異物の問題はより深刻化する傾向にある.食品異物の検査装置には様々なものがあるが,様々な業種で使用されている装置として金属探知機やX線検出器があげられる.しかし,金属探知機は金属以外を検出ができないなど,それぞれの装置には欠点があり,あらゆる異物に対応できるわけではない.

 超音波は気体,液体,固体のどの媒質中でも伝播し,伝播中の媒質と異なる性質の媒質に当たると,その界面において反射する特徴がある.また,高密度の物質でも低密度の物質でも反射測定が可能であることなど,他の検査方法にはない特性を持つ.これらの性質を食品異物の検出に応用することで,新たな検査機器の開発が期待できる.本報告では医療診断用機器を使用し,超音波反射画像によるカキむき身に混入する異物の検出を試みた.

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