乾燥粉末乳酸菌のスターターの開発 (第 1報 )

北海道立食品加 工研究 セ ンター報告 No 2 1996[報
文]
65
乾燥粉末乳酸菌 の ス ター ター の 開発 (第 1報 )
一
二.′″グ αγ劉
の乾 燥 化 ―
吉川修司 ・浅野行蔵 0富 永一哉
Fluidized-bedDrying of Lactic Acid Bacteria for Food Starter (Part I)
- Drying of Lactobacillus
plantarurnShuji YosHmRwe,Kozo Asauo and Kazuya Touru,qce
Starter is useful for producing fermented foods due to its ability to enhance flavor and taste and
reproduce products of consistently high quality
Although lactic‐
bacteria‐
based starters are
acid‐
primarily used for the production of fermented dairy products like yogurt and cheese,potential exists
for these starters to be a valuable ingredient in products such as soybean paste and in the development
夕
2Z, Vhich
ヽ
was used for gelatinizing chum
απι
α2zι
θろαιグ
ノ
:鶴 タノ
In this experilnent, Lα ι′
vas dried on a fluidized bed.
salmon surimi and minced scallops as mentioned in previous studies, 、
of new products.
ViabiHty of lactic acid bacteria after dehydration was highest(96.8%)when Skim milk was used as the
starter core and a 30% sucrOSe solution was used as a prOtective reagent to prevent dehydration
乳酸菌 は pHを 低下 させ る他 に,マ イル ドな香 りや味
を形成 した り,テ クスチャー を変化 させ るな ど,食 品の
く
熟成 に寄与 して い る。 そのため様々な種類 の乳酸菌 が食
タ
たがつて,取 扱 い と管理 が容 易 な低価格 の ス ター
ーが望 まれ る。 また,バ リエー シ ョンを豊富 にするこ
品に利用 されてい る。乳酸菌 を食品加工 に利用す るのに,
現状 では原料 に当初か ら付着 していた乳酸菌や工場 に棲
と
で乳製品以外 の乳酸 発酵食 品へ の応用が見込 まれ,品
質
の安定化 に資す る。 さらに,従 来 の食品 と異な る新規
し
は凍結乾燥品である。
み着 いた蔵付 き乳酸菌の自然増殖 に依存 してい る。 その 発 酵食品 の開発 にも道が 開かれ る。以上の ように乳酸菌
ため製造期間が一定 しない,味 わ いの深 い高品質 の製品 を 乾燥菌体 として供給 で きれば,中 小の食品企業 にお い
が期待通 りにで きない な どの問題 があ り,製 造 の安 定化 て も容易 に使用可能 とな り,地 域食品工 業 の発展 に寄与
が要望 されている。
で
きる。
こ
れ らのニ ー ズを満 たす乾燥法 として,我 々は流動層
発酵食 品 を工業的規模 で安 定 生産 す るた めには,ス
ター ター (種菌)を 利用す る技術が広 く行われ ている。 乾 燥法 に着 目 した。流動層乾燥法 は,流 動層 の中で粉体
乳酸菌 ス ター ター は,ヨ ー グル トやチーズな ど発酵乳製 を 温風 で舞 い上 げなが ら乾燥す る方法である。
体 である乳酸菌培養液の乾燥 は,流 動層中で粉体 を
品の製造 には欠かせない。 しか し,道 内の食品企業 にお 液
風 で舞 い上 げなが ら,菌 液 を噴霧 して粉体 に絡 めて い
いては,乳 酸菌 をスター ター として添加す る製造法 は, 温
ヨー グル トやチーズな ど発酵乳製 品だけで,他 の食品で く 方法 で可能である。吹 き付 けられた菌液 は,粉 体 に付
は行われてい ない。
着
ー
ー
食品用乳酸菌 スタ タ は凍結品 あるいは凍結乾燥品 が
が市販 されてい る。凍結乾燥 スター ター の製造 は,イ ニ 風
す ると同時 に温風 によ り水分 を奪われ る。菌液 の水分
奪われ る際の気化熱 によ り品温の上昇 が抑 えられ,温
によるダメー ジが緩和 され る。 この方法 は,ス プ レー
ー
シ ャル コス トお よびランニ ング コス トが過大 とな り,割
ド ライヤー による乾燥 に比 べ 熱 によるダメ ジが少 な
ー
高 となる。凍結品 は乾燥菌体 よりも保管 スペ スが多 く く ,ま た凍結乾燥 に比 ベ コス トが安 い とい う利点 がある。
動層乾燥 によ り粉体 の表面 は菌体で覆われ ることに
必要 である上 に,凍 結融解 を繰 り返す と活性 が低下す る 流
な ど問題点が多 い。現在国内で供給 されて い るものの多 な る。 この場合 に用 い る粉体 を基材 とい う。 さらに菌体
吉川 。他 :茅L酸菌 L.沙 ″π″協%の 乾 燥化
を保護 す るた め に加 え られ る糖 な どの添加 物 を保護 材 と
MgS04・
い う。対 象 とす る乳酸菌 につ いて保護 材 ,基 材 ,乾 燥 条
件 な どを検 討 し,活 性 の 高 い乳酸 菌粉 末 ス ター タ ー を得
MnS044-5H20
1.0%
FeS04・
1.0%
る条件 を調 べ る こ とが重 要 で あ る。
当食 品加 工 研 究 セ ンター で は,乳 酸 菌 を用 い た
NaCl
新規 発
20.0%
7H20
7H20
1.0%
2 。 粉 末 乳 酸 菌 ス ター タ ー の 製 造 方 法
酵食 品 を開発 す べ く,道 産 水産物 を利 用 した発 酵食 品 の
開発 を行 って きた 1)。
BST培 地 2.52に 供 試 菌株 で あ る L.クル物 協π JCM
l149Tを接種 し, 2日 間 30°
Cに て ジ ャー フ ァー メ ン ター
本研 究 は,水 産 発 酵食 品 の ス タ ー タ ー として 用 い た 乳
を用 い て,毎 分 250回 転 にて攪 拌 しなが ら,通 気 せ ず に
わらαθ蒻箔 夕″π″協%を 流動 層
酸 菌 の ひ とつ で あ る Zαθ
乾 燥機 を用 いて乾 燥粉 末 ス タ ー タ ー を製 造 す るた め に,
培 養 した 。培 養 中 は,培 養液 の pHを
基材 の種 類,保 護材 の 濃度 につ い て検 討 した 。
分 問,遠 心 分 離 に よ りOD660約 7前 後 の 培 養 液 を約 20
を用 い て 6.5に 保 った。培 養 液 か ら菌体 を 8,000 rpm,15
倍 に濃縮 して,菌 体 濃縮 液 を調 製 した 。
実 験 方 法
流動 層乾 燥 を行 うに当た り,基 材 はス キ ム ミル ク (雪
印乳業 ),コ ー ン グ リッツ MS(大 洋飼 料 ,以 後,コ ー ン
1.供 使 菌株 および培 養 方法
試験 には理 化 学研 究 所 よ り購 入 した 。 Z.夕 ″物 協%
JCM l149Tを 用 い た 。
乳酸 菌 の培 養 には以 下 の組成 で培 地 を調 製 して用 い た
(以下 ,BST培
14%ア ンモ ニ ア水
地 )。菌 懸濁 液 お よび ス タ ー タ ー の生 菌 数
せ た もの を用 い た。小 麦粉 や上 新粉 は粒 子径 が小 さ過 ぎ,
ス キム ミル クや コー ング リッツ と同一 の乾 燥 条件 で は,
流動 層乾 燥機 上部 のバ グ フ ィル タ ー (粉体 の 流 出 を防 ぐ
た め に排 気 口付 近 に着 け る布製 の袋状 の フ ィル ター )に
測定 には BCP培 地 (日水 製薬 )を 用 い た。
乳酸 菌用培 地 (BST培 地 )
グル コー ス
グ リッツ),小 麦粉 (日清製粉 )と 上新 粉 (新潟食 品工 業 )
を用 い た 。なお,コ ー ング リッツは水 分 を 3%ま で乾 燥 さ
5.0%
トラ ップ され る恐 れ が あ った。そ こで小麦粉 につ い て は,
酵母 エ キス
1.0%
乾 燥条件 の 変更 を行 うの とは別 に,粒 径 を大 き くした基
K2HP04
1.5%
材 も調 製 した (以後 ,小 麦粉 と区別 す るた め小 麦粉粒 と
硫 酸 ア ンモ ニ ウム
0.5%
呼 ぶ ).具 体 的 な小 麦粉 の製造 方法 は,小 麦粉 (日清製粉
5%ツ イ ン 80溶 液
1.0%
薄 力粉 )を パ スタマ シンに投 入後 ,30%加 水 してパ ス タ
無機塩類 容 液
0.1%
状 に整形 した 。つ いでパ ス タ を細 断 して流 動 層乾 燥機 (不
ニ パ ウダル ,写 真 な らび に図 面 は Fig.1参照)で乾 燥 と調
pH 8.0
無機液類溶 液
製 した .
Air sucktion filter
Exhaust
Fluidized‐
bed
Bucket set handle
Fig.l
Fluidized-bed dryer
北海道立食品加 工研究 セ ンター報告 No.21996
で あ る。よって ,菌 濃縮 液 は 11倍 に希釈 され,係 数 11
流動層乾燥の条件 は以下 の通 りである。
温風温度 50℃
は この希 釈倍 数 に 由来 す る。
温風風速 14.0∼ 14.5m/sec
こ とに よる。
圧搾空気送風圧力 2.5 kgf/cm2
5.ス タ ー タ ー の 水分含 量 の 測定
枠 量瓶 にス タ ー ター を 1∼2g入 れ ,105℃ で約 1日 放
基材投入量 200g
置後,放 冷 して乾 燥 前後 の重量変化 か ら水分量 を算 出 し
菌懸濁液投入量 20 ml
菌懸濁液 20%シ ュー クロー ス溶液 と菌濃縮液 を
た。
菌懸濁液流量 4m1/min
結 果 お よび 考 察
10 mlず つ混合 した
小麦粉,上 新粉 を基材 とした場 合 は,バ グフィル ター
ヘ の トラップ を防 ぐた め温風 の風速 を弱 めた (11∼12
m/sec)。
保護剤濃度 の生残率 へ の影響 を調 べ る実験では,基 材
はスキム ミルクを用 いた。保護剤 はシュー クロー スを用
い,濃 度 を 0∼30%ま で変化 させ,乾燥前後 の生菌数 か ら
生残 率 を求めた。
3。 テ ス トプラン トを用 いた流動層乾燥
実験用 の小型流動層乾燥機 と比 べ 25倍 量 の粉体 を処
理で きるテス トプラン ト (大川原製作所)を 用 いて,ス
ター ター の試作 を行 った。乳酸菌 の培 養,菌 懸濁液 およ
びスター ター の生 菌数測定 は小型流動層乾燥機 を用 いた
1.乳 酸 菌生 残 率 の 基 材 の 種 類 によ る影 響
乾燥 中 の流動 層乾 燥機 の排 気温度 を調 べ る こ とで ,菌
液 の水 分 が 奪 わ れ て い る状 態 を把 握 で き る。 コー ン グ
リッツお よびス キ ム ミル クを基材 とした場 合 の供給 温風
温度 と排気 温度 の温度差 (以下温風 温度差 )な らび に菌
懸濁 液 の送 液量 の 関係 を Fig.2に示 した。 両 基材 で の 温
風 温 度 差 の 推 移 は コー ン グ リッツ を基 材 と した場 合 は
9°
C前 後 ,ス キ ム ミル ク を基 材 とした場 合 は 8∼9℃ で ほ
ぼ一 定 で あ つた 。 しか し,菌 懸濁 液 の送 液 が終 了 す る と
同時 に温風 温度差 が急 激 に低 下 した 。 この現 象 か ら菌 懸
濁液 を基材 に噴霧 して い る段 階 で,既 にス ター ター の乾
燥 が 進 んで い る と考 え られ た 。
小麦粉粒 を基材 とした場 合 の生 残 率 は,8.2%で コー ン
場合 と同様 とした。
流動層乾燥の具体的な条件 は以下の通 りである。
流動層乾燥の条件
グ リ ッツ と大差 はなか った (Fig 3).スキ ム ミル ク を基材
とした場 合 は 3510%,コ ー ング リッツの場合 は 5.9%,
乾燥温度 50°C
上 新 粉 を基 材 と した 場 合 は 14.2%,小
菌懸濁液流量 22m1/min
基材 ス キム ミルク (造粒 して い ない もの)
13.7%で あ った。 以上 よ り,流 動層乾燥 にお いて基材 が
乳酸 菌 の生残 率 を左 右 す る大 きな フ ァクタ ー で あ る と考
基材投入量 5,000g
え られ た 。基材 の 中 で はス キ ム ミル クが最 も生残 率 が 高
菌懸濁液投入量 500 ml
菌懸濁液 24%シ ュー クロー ス溶液,菌 濃縮液 を
く,L.夕 ″滋 筋物 を乾 燥 す る際 の基 材 として最 も優 れ て
250 mlず つ混合 した
生残率 は以下 の数式 にて計算 した。
2×
44骰
いた。
2.乳 酸 菌生残 率 の 保護 材 濃度 に よ る影響
生残率 は シ ュー ク ロー ス濃度 を増加 して も,10%濃
4.生 残率 の計算
生残率 (°
/。
)=必
麦 粉 の場 合 は
編￡尭異荀許
100
※基材 200gに スプ レーする菌懸濁液 の量が 20 mlで ,
度
まで は保護 材 無添加 の場 合 と差 が な く,生 残率 14∼18%
とほぼ一 定 で あ つた (Fig.4).スキム ミル クは基材 として
適 してお り,乾 燥 時 の ダメ ー ジ を少 な くして い る こ とが
改 めて推察 され た。シ ュー ク ロー ス濃度 を 20%に す る と
菌懸濁液 は菌濃縮液 と保護 材溶液 を 10 mlず つ混合
生残 率 は 33%で あ り,濃 度 10%以 下 の約 2倍 に高 まる。
して調 製す る。 よって,菌 濃縮液 は 22倍 に希釈 され,
さ らに濃 度 を 30%と す る と,生残率 は 96.8%ま で 向上 し
係数 22は この希釈倍数 に由来す る。
た 。 流動 層乾 燥 にお い て保護 剤 の濃度 が 乳酸菌 の生 残 率
を左右 す る大 きな フ ァクター で あ った 。乾 燥粉 末 の水 分
ただ し,テ ス トプラ ン トを使用 した場合 の生残率 は以
含量 は,4∼ 7%の 間 にあ り,保 護 材濃 度 の差 に よる生 残
下 の数式 にて計算 した。
生残 率 (%)=
スタ ー ター の生菌 数 ×11
菌 懸 濁 液 の生 菌 数
× 100
※基 材 5,000gに ス プ レー す る菌 懸 濁 液 の 量 が 500 ml
率 の変化 に影 響 を与 えて い な い と考 え られ た。
3.テ ス トプラ ン トを用 いた流動層 乾燥
菌懸濁 液 ,ス ター タ ー の生菌 数 お よび流動 層乾燥 に よ
吉川 ・他 :乳 酸菌 Z.タ ルπ″%%の
68
80
70
60
50
40
30
20
10
00
0
10 0
20
90
18
80
16
70
14
60
12
50
10
40
8
30
6
20
4
10
2
00
0
0
30 60 90 120150180210240270300330
30 60 90 120150180210240270300330
D e h y d r a u o n ■m e ( ∞ c )
Dehydratlon tlme(sec)
a Corn grits used as a core starter
―
奮日︶８ 一
〇〇５∽
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︵
０ し ︻ｏ﹁ 口ｏ﹄ｏ﹁︼ つ ０﹄ｏ一”﹄ｏＯＦ Ｏ い
100
乾 燥化
Temperature difference(°
C)
b Skim m‖ ku∞ d as a core of starter
―
―
Supplyed total cen suspendion(ml)
Fig.2 Temperature differential during fluidized-bed drying oI L. plantarumJCM 1 I 49r
Temperatureof suppliedhot air decreases
during drying.
The temperaturedifferentialwas calculatedby subtractingthe temperatureof the exhaustfrom
that of the suppliedair.
０
︲
０
３
９
70
５
２
０
８
０
６
50
５
１
０
５
40
０
４
０
︲
30
０
３
５
20
０
２
10
０
１
０
Corn grits
Daugh granule
Flour
Rice powder
０
Skim milk
0
0
Core of Starters
●ｏ一
●ｏυ﹄０“
︵
０
“に
︵︶ “
だ
′
60
０
７
︵
ゝ ︶ む 〓 つ壺＞
０
２
共〓 ５理＞
︵
ゝ ︶ 〓 ８ εｏｏｂ 場 Ｌ´
80
5
10
15
20
Sucrose concentration (%)
Q Viability (oA)@ Water content (%)
Fig.3 Viability and water content of L. pfantarum
JCM 1 I 49r after the fluidized-bed drying
with various starter cores
Fig.4 Viability of L. plantarumJCM I l49r and
the water content of starters after dehydration and treatment with various concentrations of sucrose
る乳酸 菌 の生 残 率 はそれ ぞれ以 下 の数値 とな った。
菌 懸濁液
ス タ ー タ ー の生 菌 数
乳酸菌 の生 残率
6.85×109 CFU/ml
6.80×108 cFU/g
約 100%
乳 酸 菌 は流 動 層 に投 入 した 菌 が 完 全 に生 き残 って お
り,こ の ス タ ー タ ー を用 い て水産 発酵食 品 を試 作 す る こ
とに も成 功 した 。.な お 4°
Cで ス タ ー ター を約 1年 保 管 し
た後 に水産 発酵食 品 を試作 して も十分 なゲル 形成 が認 め
られ (テー タ略 ),Z.夕 滋η″協π 乾 燥 菌体 の実 用化 の 目
途 が た った。
要
し
日
水産 発 酵食 品 の ス タ ー タ ー として用 い た 乳酸菌 の ひ と
つ で あ る Lαιあろ
αιグ
′
′
塔 クルπ″協物 を用 い て,流 動 層乾 燥
ー
ー
に よる粉 末 ス タ タ の製造 条件 を検 討 した 。
基材 として,ス キ ム ミル ク,コ ー ング リッツ,小 麦粉
と上 新粉 を用 い て試験 した結 果,ス キ ム ミル ク を使 用 し
た場 合 の生 残 率 が最 も高 か った 。
ス キム ミル ク を基材 として,シ ュー ク ロー ス (保護 材 )
の濃度 に よる生 残 率 の差 異 を調 べ た 。生残 率 は シュー ク
北海道 立食品加 工研究 セ ンター報告 No 2 1996
ロー スが 30%の 場 合 が 最 も生残 率 が 高 か つた 。
テ ス トプラ ン トを用 いて流動 層乾 燥 を行 つた 結果 ,乳
酸菌 の生残 率 は非 常 に高 く,ス タ ー ター として十分機能
した。
文
1)吉
献
川 。他 :北 海 道立食 品加 工 研 究 セ ン ター研 究報
告,23(1994)