原料も製法も様々なアミノ酸製造法

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真空濃縮によるアミノ酸の濃縮

アミノ酸の製造ついて

霧島黒酢のアミノ酸製品は、ご存じの通り「植物原料」に絶対の自信を持って開発・生産をしています。これは「私達の体にあった安全性の高い製品開発」を追求した結果であり、原料だけでなく生産方法や製品化の過程でも言えることです。
工業用、食品用、飼料用など様々な分野で使用されるアミノ酸は全てが植物原料ではなく、逆に植物原料のアミノ酸はごく一部と言えるでしょう。アミノ酸の製造方法は「原料となるタンパク質をアミノ酸に分解し、必要とするアミノ酸を取り出す」方法が一般的ですが、その原料や手段は様々です。今回は霧島黒酢に限らず、アミノ酸の生産方法のいくつかを解説致します。

アミノ酸の製造方法

アミノ酸製造の分類

アミノ酸製造の分類

1950年~1960年代にかけて、世界中で生化学、発酵化学、微生物学が急速に発展しました。これらの技術を使った生産物として、グルタミン酸やリジンの発酵生産に成功し、微生物を使った生産技術の開発に発展しました。1960年~1970年代には、多くの日本人研究者によって、微生物発酵技術を使ったアミノ酸の生産法が開発されるようになったのです。
アミノ酸の中でも最も生産量の多いグルタミン酸は、1960年代以降はそれまでの主流だった抽出法(原料のタンパク質を分解してアミノ酸を取りだす方法)から発酵法に切り替えられ、発酵法の技術開発が急速に進んだ事もあり、現在ではその他のアミノ酸も発酵法での生産が主流となっています。
アミノ酸の原料は、石油系原料と非石油系原料があります。石油系原料のアミノ酸は、石油を石油資化性の酵母や細菌を使って菌体の増殖をさせ、菌体からタンパク質を分離させたSCP (Single cell protein、微生物タンパク質)を原料として使用します。SCPは石油系原料のn-パラフィンを原料にして生産するプロセスで、石油中に含まれる発ガン性物質の3,4-ベンツピレンが原料に微量混入の恐れがあるとの問題から、消費者運動に発展しました。SCP等の石油原料タンパク質は人体への悪影響が指摘され、現在でも食糧用としては認可されていません。しかも製造コストが原油価格に左右されるため、現在では生産のほとんどが非石油系原料になりつつあります。
非石油原料は動物原料、植物原料、その他の窒素化合物を原料とするアミノ酸で、原料中に含まれるタンパク質を分解して作られます。SCPを飼料として家畜に与え、家畜の排泄物を窒素化合物として原料にする場合、SCPの発ガン性物質が不純物として混入する事が心配されます。

抽出型アミノ酸生産

アミノ酸生産法で最も単純な方法が、抽出法によるアミノ酸生産です。タンパク原料と水をタンクに入れ、沸騰させてアミノ酸を抽出します。原理は家庭でつくる鰹や昆布、いりこのダシと同じです。どちらの製法も長時間沸騰させるため、タンパク質が壊れてしまうことがあります。

●熱水抽出法

タンクに原料と水を入れて、長時間沸騰させてアミノ酸を分解します。原料によって抽出時間を変えますが、数時間から数十時間必要です。

●加圧熱水抽出法

熱水抽出法を発展させた方法として、加圧式抽出法があります。原理は抽出法と同じですが、タンクを加圧し、100℃以上の加熱をすることで効果的にアミノ酸を抽出できます。1次抽出で通常の熱水抽出法を行い、2次抽出で120℃6時間~12時間の加圧熱水抽出を行う等、組み合わせて抽出する製造法もあります。

分解型アミノ酸生産

抽出型は抽出に時間がかかり、原料のタンパク質を完全に抽出できないために決して効率の良い製法とは言えません。原料のタンパク質から出来るだけ多くのアミノ酸を生産するためには、より効果的なアミノ酸生産法が必要になり、タンパク質を直接分解する方法が開発されました。いくつかの方法がありますが、ここではまとめて分解法と呼ぶことにします。
アミノ酸調味料の製造でも、抽出型と分解型を目的に応じて使い分けていますが、現在は分解型が主流となりつつあります。発酵型と比べても生産設備が比較的安価で、放射線設備や遺伝子組み換え設備が必要ないために、特に酸分解法は様々なメーカーが導入しています。

●自己消化法

タンパク原料が持つ、自身のタンパク質分解酵素によってアミノ酸に分解します。例えば魚のエラにはタンパク質分解酵素が多く含まれ、そのままでは自身の酵素によってタンパク質が分解されてしまいます。鮮度を保つためにエラを取ってしまうのはこのためです。
自己消化法を応用したアミノ酸生産では、魚醤などに含まれるアミノ酸があります。主に水産加工後の資源の有効活用のために利用されています。

●酵素分解法

自己消化法と似たプロセスの生産法ですが、自己消化酵素を持たない原料の場合に適しています。原料に消化酵素を加え、タンパク質を分解してアミノ酸の生産する方法です。この方法がアミノ酸の大量生産を可能にし、アミノ酸調味料の市場拡大に大きな役割を果たしました。
原料と目的とするアミノ酸に応じた酵素を使用することで、多様な製品を作ることができます。発酵型アミノ酸生産と違い、微生物の繁殖を必要としないため、短時間に安価なアミノ酸を生産する事が出来ます。

●酸分解法

酸分解法によるアミノ酸製造

酸分解法によるアミノ酸製造

原料に濃塩酸を加え、加水分解によってタンパク質をアミノ酸に分解する方法です。主にアミノ酸調味料生産に使われています。加水分解の際にアミノ酸が変質したり、生産過程で苛性ソーダなどによる中和が必要になります。高濃度の塩酸を使うために、タンパク質を効率良く分解することが出来ます。
動物原料、植物原料にかかわらず、タンパク質が含まれている物は原料として使用できるため、幅広い原材料が使われています。酵素分解法では分解しにくいタンパク質でも、この製法では容易に分解することが出来ます。この製法が確立された頃から、頭髪に含まれるタンパク質を原料としたアミノ酸調味料の製造に使われてきましたが、近年の日本人の頭髪からは重金属が検出されることが多く、重金属が検出されにくい、アジア地域の人の毛髪を輸入して使用することもあります。
この製法はアミノ酸に限らず様々な物質の生産に使われ、一般的に加水分解と呼ばれる製法は、酸分解法と同様の製法です。

発酵型アミノ酸生産

微生物の発酵を使い、アミノ酸を作り出す方法です。一般的な発酵では、タンパク質を発酵によって分解する事を言いますが、この方法ではタンパク質原料が無くても、微生物(バクテリア)の繁殖活動の中で、アミノ酸を生成する事が出来ます。
より効果的な微生物を見つけ出し、目的に応じて微生物の遺伝子組み換えを行う必要があります。微生物の特性を変化させるため、放射線設備が必要なこともあります。微生物は突然変異の速度が速く、予想外の変異をすることも考えられるため厳密な微生物管理をする必要があます。

●微生物発酵法

微生物発酵法によるアミノ酸製造

微生物発酵法によるアミノ酸製造

自然界にはアミノ酸を生産する微生物が沢山います。微生物の種類によって生産されるアミノ酸は異なりますので、目的とする微生物を探します。一般的に微生物は自分自身に必要なアミノ酸しか生産しませんので、放射線処理などによって微生物の性質を変えて使用します。同じような放射線処理で、生産されるアミノ酸を変えることが出来ます。原料のタンパク質量に関係なく、微生物が増殖できる環境を整えることでアミノ酸を生産することが出来ます。この製法では、微生物(バクテリア)の繁殖に必要な糖分さえあれば、アミノ酸の製造が可能です。

現在ではアミノ酸生産に広く使われる製造法ですが、微生物が生み出す不純物には有害な物もあり、微生物自体の性質が変化した場合には予想外の不純物が生まれる可能性もあります。
※現在製品として販売されているアミノ酸原料は、不純物の混入に関しては国の安全基準を満たしております。

遺伝子研究は急速に発展し、その応用でアミノ酸やその他の栄養成分を安価に生産することが出来るようになりました。しかも、この方法は現在では非常に広く使われている生産方法です。ところが一見無害な微生物でも、遺伝子操作によって想像できない猛毒を出す危険性を指摘する声もあります。

発酵分解法

分解法は酵素や塩酸を使ってタンパク質を分化しますが、発酵分解法は発酵によってタンパク質をアミノ酸に分解します。麹発酵がアミノ酸の発酵分解の代表的な製法で、日本古来の麹発酵製品は、発酵分解法で作られる製品の代表です。
微生物発酵法と違い、原料にタンパク質が含まれることが条件です。その他の製法と比較すると生産効率が悪く、アミノ酸製品を生産するためにはほとんど用いられません。特定のアミノ酸を高純度で取り出すことは難しいとされています。麹菌が分解できる原材料を使うため、動物性原料のアミノ酸は生産できません。

●麹発酵分解法

霧島黒酢では麹菌を使って原料となる穀類のタンパク質を発酵分解し、アミノ酸を生産します。黒酢の醸造を行い、黒酢に含まれるアミノ酸を、酸を取り除きながら濃縮することで、アミノ酸を高単位で含有したエキスを製造します。
日本古来からの発酵法を使うことで、安全性が高い生産方法です。反面、時間がかかり、仕込みなどの手間がかかります。生産されるアミノ酸は、原料となる穀物によってバランスが異なります。その他の製造法と違い、霧島黒酢では化学的処理や加水分解、アミノ酸吸着分離を行わず、天然のバランスに近いアミノ酸製品を生産しています。

アミノ酸吸着・分離

抽出法や分解法で生産されたアミノ酸原液には、アミノ酸以外の物質も多く含まれます。この原液の中からアミノ酸を取り出すために、イオン交換樹脂や合成吸着剤などの吸着剤を使用します。これらは合成樹脂で作られた粒子状の吸着抽出剤です。アミノ酸に限らず、液状原料の成分や発酵生産物の濃縮や成分分離に広く使われています。現在では取り出す物質によって様々な吸着剤が生産されています。

原料液中に吸着剤を浸し、規定の時間で取り出すと吸着剤に目的のアミノ酸が吸着されます。この吸着剤を塩酸や苛性ソーダで洗浄すると、吸着剤からアミノ酸を取り出すことが出来ます。このようにして出来たアミノ酸液を中和、濾過、濃縮後、粉末やペーストにしてアミノ酸が出来上がります。

現在の製品は國の安全基準内のであり、製造過程で出来た不純物は濾過で除去しますが、不純物が全く混入する可能性がゼロではないと思われます。過去のアメリカで発生したトリプトファン事件は、製造過程で混入した不純物(毒素)が原因とされています。製造コストを下げるには濾過を簡素化する場合もあります。

霧島黒酢のアミノ酸製造

霧島黒酢でのアミノ酸製品は黒酢の醸造が基本になっています。そのため、黒酢の発酵研究においてもアミノ酸を多く作る麹菌を探し、現在も他社とは違う麹菌を使用しています。
霧島黒酢エキス8や18は、玄米黒酢を濃縮した製品です。黒酢エキス21は、玄米黒酢、大麦黒酢を醸造・濃縮した黒酢エキスをベースにして、黒大豆発酵エキスと米糠発酵エキスをブレンドした製品です。

最近特に効果が期待されているアルギニンエキス・オルニチンエキスは、穀物の発酵技術を応用して、キクイモを原料とした、麹発酵アミノ酸エキスです。

食品として摂取が難しいアミノ酸であるトリプトファンエキスは、従来の黒酢醸造・濃縮の製法を基本として、原料のブレンドや発酵温度の厳密な管理などの新技術を導入、麹菌の力を最大限に引き出す新製法のアミノ酸エキスです。それまでのアミノ酸製品と比較して、脳の栄養とも言えるアミノ酸「トリプトファン」を多く含んでいる事が特徴です。

霧島黒酢のアミノ酸製品は、各製品でアミノ酸バランスが異なっていますが、私達の身体が必要とする必須アミノ酸を高濃度に含有しています。又、他社のように単品のアミノ酸を分離・抽出することはしていません。
これは、アミノ酸はバランスが大切で、身体が必要とするアミノ酸バランスに近いアミノ酸製品を摂ることが、最も効果的だと考えるからです。
最近のアミノ酸研究では、単品のアミノ酸の効果が注目されることが多いようですが、単品のアミノ酸を過剰に摂ることは体内のアミノ酸バランスを崩し、健康を害することも考えられます。何より、単一のアミノ酸を分離する際の製法が、安全だとは言えないのです。

例えば、一般の食品に多く含まれるグルタミン酸は、うま味成分としてアミノ酸調味料のグルタミン酸ナトリウムの元になった成分です。
ところがアミノ酸調味料(グルタミン酸ナトリウム)は大量に摂取するとめまい、しびれ、頭痛の原因になることがあり、動物実験では妊娠中にグルタミン酸ナトリウムを過剰に摂取すると、赤ちゃんに脳障害が出る可能性が高くなるとの研究結果があります。そのため、離乳食にグルタミン酸ナトリウムを添加することを禁止している国もあります。

霧島黒酢独自のアミノ酸濃縮法

真空濃縮によるアミノ酸の濃縮

真空濃縮によるアミノ酸の濃縮

市場には様々な黒酢カプセルがありますが、それらは黒酢を釜で加熱し、煮詰めることで濃縮します。濃縮した液体から、イオン交換樹脂などでアミノ酸吸着・分離を行った純度の高い単一アミノ酸を添加するメーカーもあります。ところが、アミノ酸や他の栄養素は加熱によって壊れたり変質したりすることがあります。アミノ酸吸着や分離の際に使用する薬品で、アミノ酸が変質したり、発ガン性物質が発生したり、イオン交換樹脂から環境ホルモンが溶け出す可能性も指摘されています。

霧島黒酢では安全性を第一に考え、上記のような濃縮を行いません。黒酢を濃縮する時には、真空濃縮法を使って高濃度に濃縮します。この方法では、濃縮用エバボレーターを減圧する事で液体の沸点を下げ、低い温度でも濃縮が可能になります。安全性が高い製法なのですが、酸性の液体を真空濃縮するには専用の機材と温度や時間管理のノウハウが必要となり、霧島工場でもエキス濃縮の際には、熟練の担当者がつきっきりで作業を行います。
この濃縮法では低温で濃縮が出来るために、黒酢の濃縮以外にもアセロラ果汁の濃縮にも使用されています。

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