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中国の主要食糧資源の持続生産と高度利用技術の開発

2009年5月28日

劉建学(Liu Jianxue):
河南科技大学食品生物工程学院副院長、教授。

1999年江蘇大学農産品加工貯蔵工程学科、工学博士

現 中国農業工程学会高級会員、中国食品科学技術学会高級会員、中国農業工程学会農産品加工貯蔵工程分会第六、七、八回理事会常務理事。河南省高校青年骨幹教師、河南省学術技術先導者、孟津県政府顧問。

近年は主に農産品加工貯蔵工程、食品栄養品質安全などの分野で科学研究と技術開発に従事している。省レベルの研究プロジェクト15;出版された著作8部、発表した学術論文52篇、うちEI、SCIに収録されたもの11篇。

獲得した賞:河南省政府科技進歩二等賞1項、科技進歩三等賞1項、省教育庁科技賞一等賞1項、二等賞1項、河南省優秀自然科学論文賞二等賞5項、洛陽市政府科技賞二等賞1項

 食糧の深加工技術の研究と応用レベルの向上に力を入れ、食糧の深加工を発展させることは、中国の食糧安全を保障する重要な行動である。世界の先進国の経験が示すとおり、穀物の深加工の発展は穀物構造の調整に影響を及ぼし、それによって穀物資源の利用率と付加価値を高め、農業従事者の収入を向上させるのに有効な方法であることがわかった。深加工技術の分野で、中国の研究は先進諸国に比べ、かなりへだたりがある。このため、第11次5ヵ年計画で、国家は食糧の深加工に対し明確な要求を出した。すなわち、一応の形を作った現代的な食糧加工システムを、加工増値30%前後によって2010年までに深加工を今の8%から15%に高めるという要求である。

1. 小麦の深加工

1.1 グルテンパウダー

 グルテンパウダーは主に2つのたんぱく質からなる。ひとつは、分子量が比較的小さく、球状で伸縮性があるアルコール可溶たんぱく質、もうひとつは、分子量が大きく、繊維状を呈し、弾性に富む小麦たんぱく質であり、この小麦たんぱく質が全体の80%以上を占める。グルテンパウダーは水を吸うと網状構造のウェットグルテンとなり、粘着性・伸縮性・熱凝固性・乳化性・皮膜形成性に富む。たんぱく質の化学では構造が効能を決めるので、グルテンパウダーの効能特性を高めるためには、たんぱく質の側鎖と主鎖構造を理解する必要がある。現在、植物たんぱく質の改質技術には主に、物理法・酵素法・化学法がある。

1.1.1 物理法

 グルテンパウダーの改質に用いられる物理方法は主にたんぱく質高圧処理・熱処理・マイクロ波処理・超音波処理などである。

 高圧処理はたんぱく質の構造に一定の影響を与え、たんぱく質の理化特性(外観の状態やゲル特性、流動特性など)に変化を起こさせる。Apichartsrangkoonら[1]は高圧処理後の水和グルテン(含水量62.5%)の物理化学性質を研究した。研究の結果、温度や圧力、処理時間の増加に伴い、安定小麦タンパク構造のジスルフィド結合数も増加することがわかった。圧力400~800MPaの条件で、60℃の温度で50分間熱処理を行ったところ、グルテンパウダーの硬度とジスルフィド結合数も増加したのである。高圧処理により、グルテンパウダーの硬度もジスルフィド結合数も変化する。これにより、グルテンパウダーを用いてユニークな性質と構造を持った製品を生産する可能性が生じたのである。趙冬艶ら[2]は、原始溶解度7.7%のグルテンパウダーに湿熱処理を施し、溶解度を48.4%にまで高めた。しかも、その乳化性と乳化安定性はともに100%である。超音波の方向性と透過力も強く、液体中に空化作用を起こすこともできるので、超音波処理によりグルテンたんぱく溶液の溶解度を高めることが可能である。

1.1.2 酵素法

 酵素法による改質はコントロールしやすく、条件も適当で消耗が少なく、一貫性が強く、副産物も少ないというメリットがあるので、広く注目されている。

 グルテンパウダーは制限酵素加水分解作用によって、その効能性質は著しく改善する。Dagoら[3]は、真菌たんぱく酵素の加水分解熱処理を行ったグルテンパウダーの溶解度は、加水分解度(DH)の増加に伴い増えるが、DHが一定の範囲を超えると発生したバブルが壊れる事を発見した。加水分解度が適切(DH14%)であれば、グルテンパウダーの溶解度が増大するばかりでなく、pH9とpH6.5のときは気泡もかなり多く発生し、グルテンパウダーの応用範囲も広まる。斉軍茹は、中性たんぱく酵素加水分解小麦グルテンたんぱくを用いて、酵素分解物の効能性を研究し、酵素分解に小麦グルテンのたんぱく溶解度と乳化力、起泡性が大いに高まることを発見した。DHが絶え間なく上昇するに伴い、溶解度も増加を続ける。一定のDH値まで高まると、乳化特性と起泡力も高まるが、一定値を越えると、乳化特性と起泡力は下降する。このため、比較的高い効能特性を持つ酵素分解グルテンたんぱくを得るためには、グルテンたんぱくのDHが一定の範囲内にあるようにコントロールする必要がある。

 パパインはメルカプトーたんぱく酵素の一種であり、その作用は広く応用され、リパーゼを含んでいる。趙冬艶ら[4]はパパインを用いてグルテンパウダーの乳化性を改良した結果、グルテンパウダー質量分数11.0%、酵素濃度25μL/gグルテンパウダー、pH 7.0、処理時間2.0 h、処理温度55℃のときに、パパインはグルテンパウダーの乳化性を最高の加水分解条件に引き上げることがわかった。このとき、加水分解度3.5%、グルテンパウダーの乳化活性は57.4%から72.4%に、乳化安定性は53.7%から75.5%に,溶解度は7.7%から15.3%に高まる。このことから、パパインたんぱく酵素がグルテンパウダーの溶解度と乳化性を非常に高めることは明らかである。

 アルカリ性たんぱく酵素 Alcalaseは一種の非特異性のペプチド結合のdicerであり、主に疏水性芳香族アミノ酸(チロシン・L-Phenylalanine・トリプトファンなど)にその作用が見られるペプチド構造である。趙冬艶ら[5]はAlcalase酵素を用いてグルテンパウダーの乳化性を改良した結果、Alcalase酵素加水分解はグルテンパウダーの乳化性と乳化安定性の改善に高い効果を持つことが明らかになった。DH2%±の時に最大値を示し、乳化活性77.02%、乳化安定性78.56%になったのである。Blandineは グルテンパウダーを2種類の分子量50 kg/molと150 kg/molの無機超濾膜分離水解産物に分け、トリプシン制限性加水分解を行った。その結果、pH4.0と6.5、及び0.2%と2%NaC1のもとで、滞留物はいずれも安定した起泡性を呈し、乳化性はその他の加水分解産物より優れていた。トランスグルタミナーゼは一種の触媒たんぱく分子の架橋酵素であり、たんぱく質の構造・溶解性・起泡性・乳化性・流動性などを改善することができる。たとえわずかの酵素であっても、たんぱく質食品に添加すれば食品のたんぱく構造が受ける影響は大きい。この酵素は一種の単体たんぱく質であり、親水性が非常に高いので、最適なpH値のもとでは中性で、熱に対しても安定している。趙冬艶はトランスグルタミナーゼを用いてグルテンパウダーの乳化性を改良した結果、最適な条件の下でグルテンパウダーの乳化活性は84.9%、乳化安定性は85.7%にまで高まり、酵素分解前に比べ乳化性が非常に高まったことがわかった。

1.1.3 化学法

1)りん酸化改質

 たんぱく質のりん酸化改質は、たんぱく質の側鎖活性遺伝子Ser、Thr、Tyrの水酸基、およびLysのε-アミノ基を、それぞれりん酸基のグループに入れ(Ser、Thr)Tyr-PO2—とLys-PO3—を作り、そこから大量のりん酸根群を引き出す。常用の化学リン酸化試薬にはPOCl3・りん酸・三重合体りん酸ナトリウムなどがある。賈光峰はPOCl3を用いグルテンパウダーにりん酸化の改質をおこない、りん酸化処理によりグルテンパウダーの粘着性が明らかに高まることを発見した。同時に、三重合体りん酸ナトリウムを用いてりん酸化改質を図っても食品たんぱく質の効能と栄養を改善し、たんぱく質の消化率には影響しない。李瑜ら[6]は三重合体りん酸ナトリウムを用いてグルテンたんぱく質のりん酸化改質を図り、その結果、リン酸化改質によってグルテンたんぱく質の効能性質は著しく改善し、乳化性、溶解性、起泡性、安定性のいずれも大幅に向上した。グルテンパウダーはりん酸化改質により、こしが比較的弱いパン粉を強化し、パン生産に用い、内部構造とやわらかさを改善し、内部の気泡がより細かく滑らかで弾力性に富んだふわふわのパンをつくりあげることができる。

2)アシル化作用

 たんぱく質のアシル化作用は、たんぱく質の分子求核基群(例、アミノ基や水酸基)とアシル化試薬の親電子基群(例、カルボニル基)が相互に反応し、新効能基を引き入れる過程である。常用のアシル化改質試薬は無水酢酸と無水琥珀酸である。張紅印ら[7]は無水酢酸と無水琥珀酸を用いてグルテンたんぱくのアシル化改質を研究した。その結果、アシル化改質後のグルテンたんぱくは溶解度、乳化性、起泡性、安定性のいずれも大幅に高まった。同じような反応条件の下では、琥珀アシル化反応のほうがアセチル化反応よりも、グルテンたんぱくの効能性の改質に効果があることが判明した。アシル化作用とは逆に、消化の過程では脱アシル化作用を経てリジンに復原される。アシル化たんぱく質の栄養価値への人々の関心も倍増した。たんぱく質の琥珀アシル化の程度は高く、たんぱく質利用の生物作用を妨害し、動物の消化吸収に不利だという研究結果もある。アシル化たんぱく質の代謝メカニズムと安全性についての解明をさらに一歩深め、食品として適しているかどうかを討論しなければならない。

3)グリコシル化作用

 近年、多くの学者は糖を用いてたんぱく質を改質し、管理条件下で糖とたんぱく質にMaillard反応を起こし、たんぱく質‐糖共価化合物を生成している。この化合物の効能特性(溶解性、乳化活性、乳化安定性など)は原始たんぱく質より明らかに改善されている。王亜軍ら[8]の研究では、管理条件下でグルテンパウダーと乳糖にMaillard反応を起こすことにより、グルテンパウダーの乳化活性は明らかに改善されることがわかった。

1.1.4 遺伝子工学の改質

 遺伝子工学法は、たんぱく質の合成遺伝子を組み替えて、たんぱく質の効能特性を変化させる。Mansurは、中国の春小麦のグルテンたんぱくに遺伝子工学を用いて改質を行った。その結果、この種の遺伝子組替小麦は流動性に優れ、製造したパンの体積は大きく、品質も良いことがわかった。しかし、この技術はサイクルが長いため、効果が遅く、現在まだ実験段階にある。

 単一の改質技術は往々にして改質目的の達成が困難である。近年、二つ、または二つ以上の方法を用いてたんぱく質に改質を施す技術が数多く出現した。酸法を用いて酸アミドを改質し、酵素分解処理したグルテンパウダーに結合させれば、グルテンパウダーの乳化性と起泡性は著しく向上するという研究もある。童群義は、無水酢酸と三重合体りん酸ナトリウムを用いてグルテンパウダーに複合改質を行った。その結果、複合改質後のグルテンたんぱくは溶解度、乳化性、起泡性、安定性のいずれも、改質前、または単独改質後よりも大幅に改善した。これは、グルテンパウダーがりん酸化やアセチル化の複合改質を経て、一種の高乳化性たんぱくになり、グルテンの網状構造に対しても十分な強化作用を持つことを説明している。

1.2 小麦変性でんぷん

1.2.1 小麦ヒドロキシ基でんぷん

 ヒドロキシ基でんぷんはアルカリ性の条件の下で、でんぷんとエポキシプロパンが反応し、でんぷんの分子にヒドロキシ基を引き入れて生成した一種のでんぷんエーテル類化合物である。小麦でんぷんはヒドロキシ基化を経ると、多くの性能が明らかに改変する。親水性のヒドロキシ基が入ると、水素結合の作用ででんぷんの分子間が弱まり、水に対するでんぷんの親和力が強化する。このため、でんぷんの膨張性と粘着性が高まり、でんぷん糊の老化の発生を効果的に防止する。ヒドロキシ基はでんぷん糊の透明度・凍解安定性・保水性・貯蔵安定性を大幅に高める。研究結果から、エポキシプロパン量の増加は、反応するエーテル化の程度を明らかに高め、製品の代替度も増加するが、しかし反応効率は下降することがわかった。しかも、エポキシプロパンを大量に加えると、製品の代替度は高くなるが、糊状化温度は下降するため、反応温度下ですでに部分的に糊状化現象が起こり、水洗や遠心脱水が困難になる。このため、反応中のエポキシプロパンの使用量は7.5~12.5 mLにコントロールしなければならない。反応温度が上昇すると、反応程度と反応効率はともに高まる。しかし、比較的高い反応温度ではでんぷんを糊状化しやすく、反応を均一に進行することがむずかしくなるばかりか、製品の洗浄脱水にも適さない。このため、反応温度は40~45℃の間で選択するのが望ましい。

1.2.2 小麦カルボキシメチル基でんぷん

 カルボキシメチル基でんぷん(CMS)は変性でんぷんの一種であり、その物理化学性質はカルボキシメチルセルロース(CMC)と似ており、効能も似通っているが、生産コストはCMCより低い。このため、多くの分野でCMSがすでにCMCに取って代わり、医薬・食品・紡績・製紙・石油探査のボーリング・日用化学工業・その他の方面で広範に応用されている。現在、小麦深加工の発展に伴い、小麦でんぷんも日を追って増加している。CMSの研究と生産はすでに70年以上の歴史があるとはいっても、小麦CMSの研究は中国では依然として少ない。林紅秀と陳肇錟[10]は小麦でんぷんを原料にして、冷水の中で糊状化し、凝固性は弱く、凍解安定性は良く、透明度が高い小麦カルボキシメチル基でんぷんを製造した。この研究により、小麦でんぷんから小麦CMSを製造する最適条件は、でんぷんの用量が16.2 gの場合、水酸化ナトリウムは8.8 g、モノカルボン酸8.5g、アルコール濃度60%、アルコール溶液50mL、反応温度35℃、反応時間70分だということがわかった。この研究は小麦CMS研究の理論上の空白を埋めただけではなく、小麦でんぷんの性能を改善し、応用範囲を広め、製品の付加価値を高めることが可能である。

1.2.3 低代替度小麦でんぷんりん酸エステル

 でんぷんりん酸エステルは変性でんぷんに属し、一種のマイナスイオン型のでんぷんである。元来のでんぷんに比べ、粘着度と透明性がともに高く、ゴムのような粘性があり、しかも、細菌に対する分解度も安定している。でんぷんりん酸エステルは食品技術で乳化剤・増粘剤・安定剤として使用されているが、良好な凍結溶解安定性があるので、特に冷凍食品に応用されている。製紙工業ではでんぷんりん酸エステルを紙パルプの紙力増強剤として、紡績工業ではでんぷんりん酸エステルを糊付・プリント・織物の整理にそれぞれ使用し、元来のでんぷんに比べ、より高い効果を挙げている。このほかにも、でんぷんりん酸エステルは接着剤・降下剤・薬物充填財・垢取剤などに使用されている。

 董彩文と陳肇錟[11]は小麦でんぷんりん酸エステルの製造と性質を研究し、その結果を発表した。ピロリン酸ナトリウムを用いて、小麦でんぷんりん酸エステルを製造する最適条件は、でんぷんの重量に対するリン酸塩の割合0.0287、pH值5.9、反応温度150℃、反応時間75分、でんぷんの重量に対する尿素の割合0.0460である。小麦でんぷんりん酸エステルの保水性と増粘性、凍解安定性はいずれも小麦でんぷんより優れ、糊状化温度も明らかに下降した。これにより、小麦でんぷんの性能の改善が可能になるだけでなく、応用範囲は広まり、小麦の深加工中に生産される大量の副産物のはけ口の問題も解決し、小麦の深加工の経済効益を高めることが可能になった。

1.2.4 小麦架橋エステル化でんぷん

 架橋作用はでんぷんの粘着度を大幅に強め、でんぷんのりの熱安定性を高める。エステル化作用はでんぷんの親水性を強化し、糊状化温度を下げる。でんぷんに架橋エステル化二重変性を行えば、架橋でんぷんとエステル化でんぷんの優れた性質を兼ね備えたでんぷん製品を得ることができる。小麦でんぷんはエポキシプロパン架橋と無水酢酸エステル化の修飾処理を経ると、高粘度のでんぷんを得ることができるが、その最適条件は、架橋剤の用量が0.27%、架橋時間3.3時間、架橋pH10、反応温度25℃、エステル化剤の用量6%、エステル化pH8.9である。この条件で作り出された小麦架橋エステル化でんぷんの粘着度は元来のでんぷんの5-6倍であり、より優れた安定剤や増粘剤として、その方面に応用されている。

1.3 小麦ふすまの総合利用

1.3.1 小麦ふすまたんぱく

 小麦ふすまたんぱくは12%-18%のたんぱく質を含む十分豊富な植物たんぱく質資源の一種であり、人体に必要な各種アミノ酸を含んでいる。ふすまに含まれるたんぱく質の構成は小麦粉のそれとは異なる。小麦粉の主要な構成物であるたんぱくの64%はアルコール可溶たんぱく質であり、24%はグルテンであるが、ふすまに含まれる4種類のたんぱく質は比較的平均に分布し、アルブメン20.1%、グロブリン14.3%、アルコール可溶たんぱく質12.4%、グルテン23.5%である。分離して取り出したふすまたんぱくは高濃縮たんぱくとして、直接たんぱく質の添加剤となり、食品業界で使用されている。たんぱく質の含有量を増やし、食品の栄養価値と構造の特性を高め、また、分離して取り出したふすまたんぱくに改質処理を施すことによりたんぱく質の加水分解液を生産することができる。このため、ふすまたんぱくは栄養強化剤として食品中に添加される。たとえば、パンや菓子類の発泡剤としてふすまたんぱくを使用した場合は食品の老化を防ぎ、肉製品に使用した場合は弾力性や保油性を増強する。

1.3.2 ふすま多糖

 小麦ふすまは多くの炭水化合物を含み、ふすま全体の50%前後になる。主に細胞壁多糖である。さらに10%前後のでんぷんを含み、主にふすまに癒着する胚乳からなる。小麦ふすまの細胞壁多糖は非でんぷん多糖とも称され、小麦細胞壁の主な構成成分である。細胞壁多糖には水溶性と非水溶性があり、主に、ペントサン、(1→3,1→4)-β-D-グルコサン、セルロースからなる。一般に細胞壁多糖の抽出溶剤に用いられているのは主に、ペントサンと(1→3,1→4)-β-D-グルコサンだが、そのほかに少量のヘキソース重合体を含んでいる。ふすま多糖は比較的高い粘着性を持ち、吸水性や持水性にも優れているので、保湿剤や増粘剤・乳化安定剤などの食品添加剤に使用されている。また、成膜性能にも優れているので、食用膜などに用いることも可能である。

1.3.3 ふすま食物繊維の調製

 小麦ふすまは40%の食物繊維を含んでいる。これらの食物繊維は、便秘を予防し、抗癌の作用があり、血清コレステロールを下げ、糖尿病患者の血統レベルを調整し、胆結石を予防するなど、十分に重要な生理効能を持つ。このため、食物繊維とその食品の研究開発は、栄養学会と食品科学の業界から、ますます重要視されている。小麦ふすまの食物繊維は主にパン・餅・菓子類などの高繊維食品に用いられ、食物繊維が持っている吸水・吸油・保水などの性質を利用して、豆乳や豆腐、肉製品に添加し、鮮度を保ち、水の浸透を防ぐ。

1.3.4 小麦ふすまのペントサン

 ペントサンは小麦の中の主要な非でんぷん多糖であり、穀物食物繊維の主要成分のひとつであり、主に、ヘキソース・キシロース・アラビノース・ガラクトース・マンノース・ブドウ糖などからなる多糖である。多くの研究により、ペントサンは練り粉に対し明らかな作用を持ち、パンの焙った品質を左右することがわかった。小麦中のペントサンは主に小麦ふすまに存在し、小麦ふすまの約20%前後がペントサンである。このため、小麦ふすまを原料にペントサンを調製し、その開発結果をパンの添加剤にすると、将来性は非常に明るい。このほか、ペントサンには高粘度酸化ゲル化などの性質があり、増粘剤と保湿剤として、食品業界に応用することができる。

1.3.5 β-でんぷん酵素の調整

 小麦ふすまには大量のでんぷん酵素を含み、なかでもβ-でんぷん酵素の含有量は約5×104U/gである。ふすまから抽出したβ-でんぷん酵素は、部分的に、または全面的に、麦芽の代わりになるので、ビールや飲料などの糖化剤として用い、食糧の節約にもなるし、食糧の副産物の価値を効果的に高めることもできる。

1.3.6 ふすま抗酸化剤の調製

 小麦ふすまの主な効能性である抗酸化剤はフェルラ酸・バニリン酸・クマリン酸である。小麦ふすま中の遊離アルカリ基フェルラ酸の含有量は0.5%-0.7%であり、この部分の物質を豊富に調製できれば、天然の抗酸化剤とすることができる。

1.4 小麦胚芽の総合利用

 小麦胚芽は小麦粉工場の主要な加工副産品のひとつであり、小麦の重量の1.4%-3.8%を占める。分析の結果、小麦胚芽中のたんぱく質の含有量は約30%以上、人体の必須アミノ酸8種類を含み、特にリジンの含有量は豊富で、米や小麦粉の6-7倍になる。小麦胚芽は約10%の脂肪を含み、そのなかの80%は不飽和脂肪酸である。リノール酸の含有量は60%以上である。小麦胚芽中にはカルシウム・マグネシウム・鉄・亜鉛・カリウム・りん・銅・マンガンなど多くのミネラルが含まれ、特に鉄分と亜鉛の含有量は豊富で、小麦胚芽100gあたりに鉄分9.4mg、亜鉛10.8mgを含んでいる。

1.4.1 小麦胚芽たんぱく

 小麦胚芽たんぱく質の含有量は30%前後に達し、不溶性たんぱく質はその中の30.2%を占め、非たんぱく性窒素は11.3-11.5%を占める。小麦胚芽たんぱく質の含有量に勝るのは大豆のみである。大豆たんぱく質の含有量は83%を占め、主食である米と小麦の場合のそれぞれ4.9倍と3.2倍になる。たんぱく質の含有量が比較的大きい動物食品と比べてみると、牛肉・豚肉・鶏肉(すべて脂のない赤みの肉)のそれぞれ1.5倍・1.8倍・2.1倍である。必須アミノ酸の構成は大豆・牛肉・鶏の卵に近く、主食の米よりも明らかに優れている。近年、小麦胚芽たんぱくは栄養が豊富で、生理効能も優れた食品原料であることを、人々が次第に認識し始めた。小麦胚芽たんぱくの開発を深めることが、当面のたんぱく資源と効能性の研究開発の方向である。

1.4.2 小麦胚芽オイル

 小麦胚芽中の脂肪酸は約10%を占め、そのうち80%は不飽和脂肪酸であり、リノール酸が約50%以上を占める。小麦胚芽を原料として調製した胚芽オイルには、小麦の栄養の精髄が集中している。ビタミンE、リノール酸、Octacosanoic Acid (Montanic Acid)などを豊富に含み、まだ未研究ではっきり解明されていない微量の生理活性成分を一部含んでいるが、栄養価は非常に高い。小麦胚芽中のビタミンEの含有量は約0.5%、その中で生物活性が最高のD-αトコフェリルはビタミンE総量の50%前後を占め、さらに一定量のTocotrienolsを含む。小麦胚芽オイルに含まれるビタミンEは大豆油の1倍、コーンオイルの2倍-2.5倍、綿花種油の3倍-4倍、米糠油の3倍-8倍で、最も理想的な天然宝庫だと国際的にも認められている。ビタミンEは若さを保ち、肌を保護する美容効果があるので、一連の老人性疾病を予防し、抗癌や体の衰えを防ぐ作用がある。しかも、血中酸素の利用率を高め、筋肉に持久力をつけ、抗不妊力もある。このほか、小麦胚芽オイルは高不飽和脂肪酸のリノール酸とリノレン酸を含んでいる。

 小麦胚芽オイルの錠剤は販売されており、胚芽オイル錠剤の販売価格はキログラムあたりUS$3000に達する。目下、85%-95%の小麦胚芽オイルと3%-8%のレシチンを混ぜ合わせむらのない液状にし、ゼラチンのカプセルに入れ、一種の高級な栄養食品を形成している。油をとった後の胚芽粕もまた一種の栄養価値が高い食品原料である。

1.4.3 低温脱脂麦胚芽

 小麦胚芽は低温で油を抽出した後、非変性脱脂胚芽粕が得られる。色は白色でたんぱく質にほとんど変化はない。粗たんぱく質の含有量は約33%、アミノ酸の構成は基本的に均衡が取れており、大量の天然ビタミンを含んでいる。このため、小麦胚芽に固有の各種栄養素を用いて、主に次のような粉末状の食品を開発した。(1)麦胚芽調味品と麦胚芽飲料。単酵素、または二重酵素法で、適当な条件の下で脱脂麦胚芽を分解し、ろ過または濃縮、発泡吹付けなどによって麦胚芽調味品と麦胚芽液体/固体飲料を製造する。(2)麦胚芽パン。低温脱脂麦胚芽粕は滅酵素粉砕を経ると脱脂麦胚芽粉となる。5%のグルテンパウダーと0.5%の複合乳化剤を用い、8%の麦胚芽粉を加えると、できたパンの体積と筋状の構造は比較的良い。パンの風味や表面の色、栄養価値も改善された。(3)麦胚芽ビスケットと菓子類。焼く製品の中に適量の麦胚芽粉を加えると、製品の外観と食感を改善できるだけでなく、栄養価値を高めることもできる。ビスケットには一般に13%の麦胚芽粉を加え、菓子類には15%の麦胚芽粉を加える。

2 米の深加工

2.1 米の深加工技術

米の深加工の鍵である重要技術を全面的に革新し、“米の深加工の高付加価値製品と重要技術研究の新機軸システム”を創設した。米ぬか押出安定技術は品質保証期間を1年とし、アメリカの先進レベルに追いつき、米ぬか栄養素と米ぬか栄養繊維健康食品を開発した。米ぬか栄養素は米ぬか中の良質なたんぱく質・脂肪・ビタミン・可溶性食物繊維・ミネラルを豊富に含む。米ぬか栄養繊維は米ぬか中の食物繊維を主とし、豊富なたんぱく質などの栄養成分を含んだ栄養繊維食品であり、清潔生産と米ぬか全利用技術を実現した。米ぬか利用率>98%、米ぬかの価値は従来のl0倍に高められた。低アレルギー性たんぱくと抗性でんぷんの研究成果は、価値の低い早秈米を高い付加価値ある食品にしたのである。開孔率99%以上、吸油率1.3 mg/gの秈米多孔でんぷんの研究が成功し、国内の空白は埋まり、国外の同種の製品の指標となった。調製技術は国際的な先進レベルにあり、秈米の付加価値はl0倍に高まった。中国が開発した米胚芽飲料は、国内のみならず国外の飲料業で始めて開発されたもので、独特の栄養効能と風味を持つ。1トンの米胚芽から8トンの米胚芽飲料ができ、米胚芽の価値はl5倍に高まった。現在、国内では米の高付加価値製品の初の生産ライン、ビーフンとインスタントビーフンの生産モデルラインが建設され、製品は遠く欧州連合に輸出されている。酵素法と物理法を組み合わせた方法を用いて、生物改質による良質な米たんぱくと米ぬかたんぱくを得た。応用生物、高効物理分離、超微粉砕などの技術により、米ぬか栄養素の沸騰錠剤、米ぬか降血脂カプセル、米ぬか多糖、γ-アミノ酪酸、ライスミルクなどが開発され、米ぬか資源の100%利用を実現した。生物酵素法商品開発技術を用いて、米製品の鮮度保全問題を解決し、1年以内なら劣化を防いでビーフンを保存することが可能になった。米の深加工高効増値技術の研究成果は、米の価値を5-8倍に高め、全国の多くのトップ企業に普及している。

2.2 米の深加工の重要な新製品の研究と開発

2.2.1 インスタント栄養ライス、レトルト米、ファーストフードライス加工の重要技術と設備の研究と開発

 インスタント主食に対するわが国のニーズについては、栄養豊富で衛生的・安全且つ便利なインスタント栄養ライスシリーズやレトルトライスシリーズの製品を開発した。大量の良質な砕米を用いて、ファーストフード栄養ライスを研究し、大豆粉・アミノ酸・ビタミン・微量のミネラル元素などの栄養素を補い、栄養均衡の理論と粉砕・混合・蒸し煮・圧縮・成型・乾燥などの技術を応用し、消費者によって異なるニーズを満たしたインスタントライス食品やファーストフード栄養ライスシリーズ製品を開発した。

2.2.2 早秈米を蒸谷米(parboiled rice)に加工する循環総合利用生産の重要技術と重大製品の研究と開発

 早秈米の工業的な品質と食用品質との隔たりについては、米の加工時にその精米率がわずか50%あまりであることを考えると、資源の利用率は低く、農民の増収などの問題に影響する。行った研究は以下のとおりである。早秈米を蒸谷米(parboiled rice)に加工する栄養品質と食用品質の研究;蒸谷米(parboiled rice)高油米ぬか製油とたんぱく質、食物繊維総合深加工などの研究;蒸谷米(parboiled rice)の籾殻(籾殻灰を含む)からシリカ白を生産する総合加工と循環利用する重要技術研究;深加工開発を用いて蒸谷米(parboiled rice)の砕米を総合循環させ、米たんぱくや米でんぷん糖など高付加価値製品の重要技術の研究など。早秈米蒸谷米(parboiled rice)の主製品と系列の副製品を開発し、早秈米の循環総合高効利用を実現したのである。

2.2.3 高純度米分離たんぱく、米微粒子化でんぷん調製の重要技術研究

 米分離たんぱくには高生物効価と低アレルギー性の効能がある。このため、世界の児童食品開発企業から高い関心を持たれている。現在、可溶性の米分離たんぱくの生産技術はまだ未成熟であるが、米でんぷんと米たんぱくの工業化を分離し、米分離たんぱくの生産規模を拡大し、米分離たんぱくを改質し、米微粒子化でんぷん調製と米微粒子化でんぷん調整脂肪代替物などの技術研究を開発し、シリーズ製品の開発と産業化を行えば、米の高効精深加工は実現する。

3. トウモロコシの深加工

3.1 トウモロコシの深加工技術の進展

 トウモロコシの精深加工製品は主にトウモロコシでんぷん・でんぷん糖・変性でんぷん・アルコールなどである。現在国内では、複合酵素改質技術を始めて用いて、ろう質トウモロコシでんぷんを利用して食品用の架橋酢酸エステル糊状化でんぷんや架橋ヒドロキシプロピルでんぷんを生産し、輸入品に取って代わっている。高効乾式変性でんぷん生産装置を自ら製造し、2万トンの乾式変性でんぷんモデル生産ラインを建設し、変性でんぷん業界の発展を長期にわたって悩ました環境汚染と節水問題を解決した。

 触媒とアルコール分離などの重要技術については、国際的に先駆けて、トウモロコシ加工を用いて有機化工アルコールの産業化を実現し、年産2万トンあまりの多元アルコールモデル生産ラインを建設した。エチレングリコールとグリコールの純度はそれぞれ99.5%と99%に達する。三高酵母菌株を育成し、アルコール度1l%-13%(v/v)の濁り酒の発酵に成功し、アルコール発酵の全体サイクルを55時間に短縮した。これにより、高濃度廃水のゼロ排出は実現し、エネルギーは37.8%、アルコール度生成コストは21%下降した。

3.2 トウモロコシ深加工の重要製品の研究と開発

 健康食品の発展傾向についていえば、低血糖指数と肥満疾病を予防する難消化性でんぷんおよびその他の変性でんぷん製品の研究と開発を行った。回生と老化により、新型結晶構造のメカニズムが形成され、それをめぐって、慢消化でんぷん生産の技術と設備の研究、製品の効能と応用研究を行った。反応効率が高まり、製品中の混入物の含有量が低下すると、低汚染複合変性ステアリン酸でんぷんエステルの生産技術の研究、産業化開発と製品応用技術の研究が行われ、マイクロカプセル化油脂と乳化香料エッセンスを開発した。環境保護型建築内の壁塗料に用いられるカルボキシメチル基が研究開発された。酵素法とは合成が異なる糖基分枝環デキストリンの生産技術と産業化の研究がなされ、派生化技術によって環デキストリン派生物の生産に成功し、環デキストリンシリーズの製品が生まれた。

 わが国の新エネルギー剤の戦略ニーズについて述べれば、L-乳酸の研究と開発を行った。L-乳酸に対するポリ乳酸(PLA)塩化ビニール製品業界と食品業界のニーズは急激に高まっているが、わが国ではL-乳酸のプラント生産技術がまだ完全ではなく、L-乳酸の生産に鍵となる重要な技術と産業化モデルの研究を行っている。L-乳酸生産菌を選別し、発酵技術を高め、抽出技術を研究し、原料の転化率と製品の品質を高め、生産コストを下げる。

 わが国のでんぷん糖は、生産量は大きいが、全体的な技術レベルは低い。そこで、でんぷん糖の生産に重要な技術と産業化の生産技術を研究し、現代的酵素技術・膜分離・工業スペクトル分離・結晶などの技術を運用して、高純度でんぷん糖生産の技術的なネックを突破し、高品質のぶどう液・結晶果糖・超高麦芽糖・全糖粉などの製品を開発し、中低レベルのでんぷん糖製品しか生産できないというわが国の現状を打破する[12]。

 食糧の深加工は長期間にわたる事業であり、たゆまぬ努力と骨身を惜しまぬ勤勉さが必要であり、数年間励めば完成するというものではない。このため、食糧の深加工は依然として第11次5ヵ年計画における科学技術問題の重要プロジェクトである。食糧深加工の攻略をめぐるプロジェクトの重点は、特に現代食品の転化加工と高付加価値製品の開発に共通の重要技術であり、国内の差し迫った必要性と新技術・新設備・新製品の知的所有権を研究し、産業化に共通の重要技術と重要な新製品開発を目指すものである。

主要参考文献:

  1. Apichartsrangkoon. Effects of high pressure on rheological properties of soy protein gels(高圧縮下における大豆プロテインジェルのレオロジー上の影響). Food Chemistry, Volume 80, Issue 1, January 2003, Pages 55-60
  2. 趙冬艶、王金水.湿热处理提高谷朊粉乳化性的研究[J](湿熱処理がグルテンパウダーの乳化性を増すという研究). 『粮食与饲料工业』,2003(4):45-47
  3. Dago. Candida albicans cellular internalization: a new pathogenic factor? (カンジタ菌細胞の内面化:新しい病原体か?) International Journal of Antimicrobial Agents, Volume 16, Issue 4, December 2000, Pages 545-547
  4. 趙冬艶、董海洲.木瓜蛋白酶提高谷朊粉乳化性的研究[J] (パパインがグルテンパウダーの乳化性を増すという研究). 『粮食与飼料工業』,2005(11):23-25
  5. 趙冬艶、王金水.碱性蛋白酶水解提高谷朊粉乳化性的研究[J] (アルカリ性たんぱく酵素加水分解がグルテンパウダーの乳化性を増すという研究). 『粮食与飼料工業』,2003(8):39-41
  6. 李瑜、尹春明.三聚磷酸钠改性小麦面筋蛋白研究[J] (三重合体りん酸ナトリウムの研究). 『粮食与油脂』,2002(2):4-5
  7. 張紅印、王蘭.小麦面筋蛋白的乙酰化改性[J] (小麦グルテンたんぱく質のアセチル化改質). 『無錫軽工大学学報』,2002,21(3):239-243
  8. 王亜軍、王金水.乳糖改性提高谷朊粉乳化性研究[J] (乳糖改質がグルテンパウダーの乳化性を増すという研究). 『食品工業科技』,2005,26(4):77-80
  9. 賈光鋒、柳慧花.微波改善谷朊粉黏性的研究[J] (マイクロ波がグルテンパウダーの粘着性を改善するという研究). 『粮食与飼料工業』,2004(3):23-24
  10. 林紅秀、陳肇錟.小麦羧甲基淀粉的研究[J] (小麦カルボキシメチル基でんぷんの研究). 『鄭州粮食学院学報』,1996,17(2):15-24
  11. 董彩文、陳肇錟.低取代度小麦淀粉磷酸酯的研究[J] (低代替度小麦でんぷんりん酸エステルの研究). 『鄭州粮食学院学報』,1995,16(2):1-7
  12. 姚惠源.我国“十一五”粮食深加工科技研究的发展趋势[J] (わが国の“十一五”食糧の深加工科学技術研究の発展傾向). 『粮食与飼料工業』,2006(4):3-5

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