JP2003523196A

JP2003523196A - 方法

Info

Publication number: JP2003523196A
Application number: JP2001560346A
Authority: JP
Inventors: ヨハンセン、アリルド; クレッペ、ガンナー; ラーセン、ヤン; モーエン、アイナー
Original assignee: ノーファームディーエー
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2003-08-05
Also published as: ES2230270T3; CN100510050C; BR0108412B1; EP1265982A2; WO2001060974A3; AU3212201A; AU2001232122B2; CN1426460A; CA2400605A1; DE60105985T2; BR0108412A; DE60105985D1; WO2001060974A2; GB0003620D0; US20070003602A1; ATE278010T1; SA01220149B1; US20030138878A1; EP1265982B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、単細胞タンパク質原料に向上した機能特性を与えるプロセスに関する。前記プロセスは、例えば、天然ガスの発酵から誘導される単細胞タンパク質原料のような単細胞タンパク質の水性スラリーを均質化する工程を含む。均質化されたタンパク質は、結果として優れた機能特性を有し、例えば、ゲル化剤や乳化剤として、特に食品産物の調製への使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】方法本発明は、改善された機能特性を有する生産物を生産するための、単細胞原料
の処理方法に関する。特に、本発明は、例えば、水性の細菌スラリーのような単
細胞原料を均質化する方法に関し、前記原料を制御された温度条件下において圧
力降下にさらす。

【０００２】最近、ヒトや動物の消費のための食料に含有できる新たなタンパク源の開発に
、多くの注目が向いている。多くの異なるタンパク質含有原料が、ヒトの食料や
動物の飼料において、魚肉や大豆製品および血漿のような、非常に伝統的なタン
パク源に代わるものとして提案されている。これらの原料は、高い割合でタンパ
ク質を含むカビや酵母や細菌を含有している。これらは、単細胞生殖によって生
育し、また、炭化水素または他の基質については、単細胞微生物の増殖を通じて
、タンパク質の生産するためのいくつかの生合成プロセスが発達している。今日
、最も広く使用されているタンパク質含有微生物（ここでは「単細胞タンパク質
」ともいう）は、カビまたは酵母由来のものである。

【０００３】単細胞原料は、例えば、スプレー乾燥産物として、直接食料に使用することが
できる。しかしながら、人と動物の両方に普及したその使用は、それらの機能特
性により限りがある。例えば、これらは、ゲル化や、乳化特性に乏しく、オイル
結合能に限度がある。

【０００４】いくつかの方法が、特に人間の食料品における使用に対して、単細胞タンパク
質原料の特性の改善に提案されている。例えば、米国特許３８４８０７号（Stan
dard Oil Company）には、全細胞および破壊された細胞の両方の混合物を含む水
性酵母ペーストを型から押出すという、タンパク質含有単細胞微生物をテクスチ
ャライズする方法が開示されている。その後、加熱工程および乾燥工程の結果、
咀嚼性、クリスプ性および水中での分散耐性のような望ましい特性を持つ生産物
となる。これは特に、ソーセージやハンバーガーミックスのような人間の食料へ
の添加物として使用することが適当である。改善した機能特性を有する単細胞タ
ンパク質は、また、水性酵母スラリーの熱処理によっても得られる（米国特許４
１９２８９７号；Standard Oil Company参照）。前記熱処理生産物は、例えば、
サラダドレッシング、タコス調味料ミックス、ストロガノフソースおよびピザソ
ースのような人間の食料において、香りを高め、口当たりの滑らかさを増加する
。

【０００５】伝統的なタンパク源の代替品として、タンパク質含有微生物の使用が増加する
に伴い、継続する必要性が、様々な食品への適用をより許容するために、このよ
うな原料の機能特性を改善または変化させるいずれかの方法のために存在する。

【０００６】単細胞タンパク質の機能特性は、このような原料を、均質化工程、特に細胞破
壊または細胞分解を起すことができる機械的工程にさらすことによって、変化さ
せること、および／または改善することができる。例えば、単細胞タンパク質含
有原料を圧力降下にさらす高圧均質化工程である。得られる均質化産物は、人間
およ動物食料の両方において、栄養素タンパク質として使用される時に、ゲル形
成、水分結合、オイル結合および乳化特性のような改善された機能特性を示す。

【０００７】このように、一つの側面から、本発明は、単細胞タンパク質原料に改善された
機能特性を与えるプロセスであって、前記単細胞タンパク質の水性スラリーを均
質化する工程を含む前記プロセスを提供する。このようなプロセスによって生産
された均質化タンパク質原料は、本発明のさらなる側面を形成する。

【０００８】均質化は、通常の手段によって行うことができる。好ましくは、均質化は、高圧ホモジナイザーを用いて行われる。例えば、圧力を変化しながら前記単細胞
原料を処理したり、好ましくは、細胞に影響し易い、圧力降下である。

【０００９】より好ましくは、本発明は、単細胞タンパク質原料に改善された機能特性を与
えるプロセスであって、前記プロセスが、以下の工程を含む。（ａ）単細胞原料の水性スラリーを調製し、（ｂ）均質化産物を生産するために、前記スラリーを細胞破壊に影響しやす
い圧力降下、例えば、４０ＭＰａ〜１２０ＭＰａ（４００〜１２００ｂａｒ）の
範囲の圧力降下、好ましくは５０ＭＰａ〜１１０ＭＰａ、例えば、６０ＭＰａ〜
１００ＭＰａの範囲にさらし、および、（ｃ）前記均質化産物を任意で乾燥する。

【００１０】本発明のさらなる側面において、均質化単細胞タンパク質原料またはタンパク
質含有ホモジネートは、単細胞原料由来であり、好ましくは同種の（homogenous
）細菌バイオマス由来である。

【００１１】ここで、「均質化（homogenized）」または「ホモジネート（homogenate）」
等の用語は、均一の（homogenous）産物を言及することを示している。好ましく
は、均質化工程にさらすことによる産物である。「homogenous」という用語は、
十分に均質な細胞成分の分散、懸濁または乳化を達成することを示す。一般に、
少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも７０％または８０％の均一程度を
有する産物は、実質的に「homogenous」と考えられる。実質的に均質な分散物、
懸濁物、乳化物は、例えば、９０％以上、好ましくは９５％以上の均一程度を有
する。

【００１２】一般的には、本発明における均質化工程は、流動性のある水性ペーストまたは
スラリーの形をとる微生物の単細胞原料の処理に関係する。破壊された細胞原料
の一部分は存在するけれども、一般に、これは本質的に全細胞原料から構成され
る。

【００１３】細菌のような単細胞生物は、細胞壁構造の内部に被包されたタンパク質を含
む、極度に小さい多くの細胞からなる。前記細胞壁は、相対的に硬く、メカニズ
ムのサポートを提供する役割を果たしている。本発明の均質化工程の間に、微生
物の細胞壁は破壊され、これによって前記細胞壁内からタンパク質部が放出され
る。これは、例えば、単細胞原料への加圧と減圧との連続によって達成できる。
均質化は、１５０Ｍｐａ（１５００ｂａｒｓ）までの圧力、好ましくは１４０Ｍ
Ｐａ（１４００ｂａｒｓ）で、例えば、１２０ＭＰａ（１２００ｂａｒｓ）まで
の圧力に達するよう前記原料を加圧することによって行うことができる。しかし
ながら、それは前記工程の効率を決定するために考えられる現実の圧力降下であ
り、一般の圧力降下は、４０ＭＰａ〜１２０ＭＰａの範囲、より好ましくは５０
ＭＰａ〜１１０ＭＰａ、例えば、６０ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲にある。

【００１４】一般に、前記工程は、例えば、APV Rannie（デンマーク）から入手可能な工業
用ホモジナイザーにより、制御された温度条件化で行うことができる。好ましく
は５０℃以下の温度であり、特に好ましくは２５℃〜５０℃、例えば、２５℃か
ら３５℃である。

【００１５】技術分野における公知の他の方法が、本発明に従った均質化を行うために使用
できる。例えば、均質化は、細胞壁を破壊できる剪断力に、前記単細胞原料をさ
らすことによって行うことができる。これは、両表面がお互い相対的に動くこと
によって剪断力が突き出されるゾーンを、前記原料が通り抜けるミキサーを用い
て達成できる。一般に、前記剪断力は、例えば、WO99/08782に記載されているロ
ーターステーターのように、例えば、回転表面のような移動表面と、制止表面と
の間で発生する。

【００１６】例えば、高スピードボールミリングのように、機械的な細胞分解の方法におい
て公知の他の技術を、均質化を行うために適用できる。超音波方法も適用できる
。

【００１７】単細胞タンパク質原料は、本発明の工程に従って処理することができる。しか
しながら、好ましい微生物としては細菌と酵母を含む。食製品における使用が認
可されているいくつかの細菌または酵母が使用でき、また、適当な種は、当業者
によって容易に選択される。特に好ましくは、本発明において使用する前記単細
胞タンパク質原料は、メタノトロフィック細菌、任意で１以上の種のヘテロトロ
フィック細菌との組合わせからなる微生物培養物である。特に好ましくはメタノ
トロフィック細菌とヘテロトロフィック細菌の組合わせである。ここで使用する
「メタノトロフィック」という用語は、メタンまたはメタノールを生育のために
利用する細菌を含む。「ヘテロトロフィック」は、生育のために、メタンやメタ
ノールよりもむしろ有機基質を利用する細菌に対して使用する用語である。

【００１８】都合のよいことに、前記単細胞原料は、酸素と、液体または気体の炭化水素、
アルコール、またはメタン、メタノールのような炭化水素、または天然ガスよう
な適当な基質を、栄養素無機物溶液と共に、微生物を含む管式反応器に供給する
発酵工程によって生産できる。このようなプロセスの多くは、よく知られており
、技術分野において述べられている。

【００１９】本発明において使用するのに特に好ましいものは、炭化水素フラクションまた
は天然ガスからの単細胞タンパク質原料である。特に好ましくは、天然ガスの発
酵由来の単細胞タンパク質である。発酵槽内において微生物の濃度は増加するの
で、反応器の内容物または培地は回収され（withdrawn）、微生物は、例えば、
遠心分離や限外濾過のような、技術分野においてよく知られている技術によって
分離できる。都合よく、このような発酵工程において、前記培地は、発酵槽から
連続的に回収することができ、細胞濃度は、１〜５重量％の間であり、例えば、
約３重量％である。

【００２０】２以上の微生物から生産された単細胞原料は、本発明に従って処理できる。こ
れらは、同じまたは異なる発酵槽において生産できるが、一般にこれらは同じ発
酵槽において、同じ発酵条件下で生産する。分離した発酵工程から生産した原料
は、本発明の工程にしたがった均質化に先立ち、それぞれ混合する。

【００２１】本発明に使用する好まし細菌は、初めにイギリスのバースの温泉から単離され
、スコットランド、アバーディーンの、National Collections of Industrial a
nd Marine Bacteria に NCIMB 11132 で寄託された好熱性細菌 Methylococcus c
apsulatus (Bath) を含む。 M. capsulatus (Bath）は、３７℃から５２℃の間
で生育できるが、至適生育温度は、約４５℃である。グラム陰性、非運動性球菌
であり、通常、対合を生じる。細胞内膜は、タイプＩメタノトロフ（methanotro
phs）の小胞ディスク特性（vesicular discs characteristic）の束として配置
されている。 M. capsulatus (Bath）は、一般的に公知のプラスミド無しに非常
に安定な生物である。これは、生育のためにメタンまたはメタノールを利用でき
、タンパク質合成のための窒素源としてアンモニア、硝酸または窒素分子を利用
することができる。

【００２２】本発明において使用に適当な他の細菌としては、それぞれ至適生育温度が約４
５℃であるヘテロトロフィック細菌 Alcaligenes acidovorans DB3 (NCIMB 1238
7株)、Bacillus firmus DB5 (NCIMB 13280株)およびBacillus brevis DB4 (NCIM
B 13288株)が含まれる。

【００２３】 A. acidovorans DB3 は、グラム陰性、好気性、Pseudomonadaceae属に属する
運動性桿菌であり、エタノール、酢酸、プロピオン酸および酪酸を生育のために
使用できる。B. brevis DB4 は、グラム陰性、内生胞子を形成し、Bacillus属に
属する好気性桿菌であり、酢酸、D-フルクトース、D−マンノース、リボース、D
-タガトースを利用できる。B. firmus DB5 は、グラム陰性、内生胞子を形成し
、運動性、Bacillus属に属する好気性桿菌であり、酢酸、N-アセチル−グルコサ
ミン、クエン酸、グルコン酸、D-グルコース、グリセロール、マンニトールを利
用できる。

【００２４】本発明の工程において使用する好ましい酵母は、Saccharomyces および Candi
da からなる群から選択される。

【００２５】 sole炭素およびエネルギー源としての天然ガスを使用する発酵工程の一例は、
欧州特許306466号（Dansk Bioprotein）に開示されている。この工程は、メタン
で生育するメタノトロピック細菌 M. capsulatus の連続発酵に基づく。空気ま
たは純酸素が酸素添加として使用され、窒素源としてアンモニアが使用される。
これらの基質に加えて、細菌培養は、一般に、水、リン酸塩（例えば、りん酸）
、およびマグネシウム、カルシウム、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ニッ
ケル、コバルトならびにモリブデン等の数種の無機物が、一般に硫酸塩、塩化物
、硝酸塩として使用される。単細胞原料の生産に使用される全ての無機物は、食
品用の品質であるべきである。

【００２６】天然ガスの組成は、異なるガス田によって様々であるが、前記天然ガスは、主
にメタンを含む。一般に、天然ガスは、９０％のメタン、約５％のエタン、約２
％のプロパンおよび高炭化水素を含むと考えられる。天然ガスの発酵の間、メタ
ンは、メタノトロフィック細菌によってバイオマスおよび二酸化炭素に酸化され
る。メタノール、ホルムアルデヒドおよびギ酸が、代謝産物である。ホルムアル
デヒドと、ある程度の二酸化炭素は、バイオマスに吸収される。しかしながら、
メタノトロフィック細菌は、生育のために炭素−炭素結合を含む基質を使用する
ことができず、エタンや、プロパンおよびある程度の高炭化水素のような天然ガ
スの残存成分は、メタノトロフィック細菌によって相当するカルボン酸を生成す
るために酸化される（例えば、エタンは、酢酸に酸化される）。このような生成
物は、メタノトロフィック細菌を抑制し、それゆえに、バイオマスの生産の間、
それらの濃度が低いままであること、好ましくは５０ｍｇ／ｍｌより低いままで
あることが重要となる。この問題の解決法の一つは、メタノトロフィック細菌に
よって生産される代謝物を利用できる、１以上のヘテロトロフィック細菌の使用
を組合わせることである。このような細菌もまた、細胞分解による発酵培地に放
出される有機物を利用することができる。これは、泡形成を避けるために重要で
あり、また、望ましくない細菌により汚染される培養のリスクを最小限にするた
めに役立つ。メタノトロフィック細菌とヘテロトロフィック細菌を組合わせる結
果、安定かつ高収率の培養となる。

【００２７】単細胞原料の生産の間、発酵混合物のｐＨは、一般に約６〜７の間、例えば、
６．５±０．３に制御される。ｐＨ制御のための適当な酸／塩基は、当業者によ
って容易に選択される。この点に関して使用される特に適当なものは、水酸化ナ
トリウム、および硫酸である。発酵の間、発酵槽内の温度は、４０℃〜５０℃の
範囲内に維持されることが好ましく、特に好ましくは４５±２℃である。

【００２８】本発明において特に好ましく使用されるのは、メタノトロフィック細菌 Methy
lococcus capsulatus (Bath) （NCIMB 11132株）と、ヘテロトロフィック細菌Al
caligenes acidovorans DB3 (NCIMB 12387株)およびBacillus firmus DB5 (NCIM
B 13280株)との組み合わせ、任意で Bacillus brevis DB4 (NCIMB 13288株)との
組み合わせである。 A. acidovorans DB3 の役割は、M. capsulatus (Bath)が天
然ガスのエタンとプロパンから産生した酢酸とプロピオン酸の利用である。A. a
cidovorans DB3 は、得られるバイオマスの全細胞の１０％までであり、例えば
、６％〜８％である。 B. brevis DB4 および B. firmus DB5 の役割は、培地に
おける分解産物および代謝産物の利用である。一般的に、B. brevis DB4 および
B. firmus DB5 は、連続発酵の間、それぞれの細胞数が１％以下である。

【００２９】単細胞原料の調製に使用する適当な発酵槽としては、Dansk Bioprotein の DK
1404/92、EP-A-418187 および EP-A-306466 に開示されているようなループ型
の発酵槽、またはエアーリフト反応槽がある。スタティックミキサーを有するル
ープ型発酵槽は、発酵槽のプラグ流特性のために、ガスの高い利用が可能である
（例えば、９５％以上）。ガスは、ループに沿っていくつかの部位に導入され、
それらがループ末端のヘッドスペースに分離されるまで、液体と接触して残る。
連続発酵は、２〜３％バイオマスの使用（乾燥重量基準）、０．０２〜０．５０
ｈ^-1、例えば、０．０５〜０．２５ｈ^-1の希釈速度（dilution rate）を達成す
る。

【００３０】他の発酵槽は、単細胞原料の調製に使用でき、これらは、管式および攪拌発酵
槽を含む。

【００３１】理論的にいうと、天然ガスの発酵から生産されたバイオマスは、粗タンパク質
重量６０〜８０％、粗脂肪重量５〜２０％、灰分重量３〜１０％、核酸（RNAお
よびDNA）重量３〜１５％、リン重量１０〜３０g/kg、鉄重量３５０mg/kgまで、
銅重量１２０mg/までを含む。特に好ましくは、前記バイオマスは、粗タンパク
質重量６８〜７３％、例えば、約７０％、粗脂肪重量９〜１１％、例えば、約１
０％、灰分重量５〜１０％、例えば、約７％、核酸（RNAおよびDNA）重量８〜１
２％、例えば、１０％、リン重量１０〜２５g/kg、鉄重量３１０mg/kgまで、銅
重量１１０mg/kgまでを含む。タンパク質組成のアミノ酸の概要は、システイン
、メチオニン、スレオニン、リジン、トリプトファンおよびアルギニンという非
常に重要なアミノ酸を高い割合であり、栄養的に有望である。一般に、これらは
それぞれ約０．７％、３．１％、５．２％、７．２％、２．５％、６．９％の量
存在している（全アミノ酸量における％）。一般に、脂質は、主に飽和パルミチ
ン酸（約５０％）、モノ不飽和パルミチン酸（約３６％）からなる。前記産物の
無機物含量は、一般に、高濃度のリン（約１．５重量％）、カリウム（約０．８
重量％）、およびマグネシウム（約０．２重量％）。

【００３２】一般に、連続発酵工程から得られる単細胞タンパク質原料は、遠心分離や限外
濾過等の濾過に供され、均質化に先立ち、存在する水分の多くを除去し、水性ペ
ーストまたはスラリーを形成する処理が行われる。遠心分離の間、バイオマスの
乾燥物含量は、一般に、約２〜約１５重量％、例えば、１２重量％増加する。限
外濾過は、４０℃から５０℃の間、例えば、４２〜４６℃の温度で行われ、さら
にバイオマスを、単細胞原料を１０〜３０％、好ましくは１５〜２５％、例えば
、１５〜２２％含む産物に濃縮する。限外濾過に使用する排除サイズは、一般に
約100,000ダルトンの範囲である。

【００３３】続くバイオマスの限外濾過は、例えば、１〜２４時間、好ましくは５〜１５時
間、約５〜１２時間、１０℃から２０℃、より好ましくは５〜１５℃、５、５〜
ｐＨ６．５の範囲で、バッファータンクを一定温度に維持した後、限外濾過ユニ
ットから濃縮されたタンパク質スラリーを熱交換器に通すことによって、冷やす
（好ましくは温度１０〜３０℃、例えば、１５℃）。

【００３４】均質化は、初め加圧によって破壊し（例えば、150Mpa（1500bars）までの圧力
）、それからホモジナイザーの内部を減圧する、通常の高圧ホモジナイザーで行
うことができる。好ましくは、バイオマスに与える全圧力降下は、40Mpa〜120Mp
a（400bar〜1200bar）の範囲であり、例えば、80Mpa(800bar)である。圧力の低
下は、例えば、１以上のステップを含むように段階的に行ってもよく、一般に１
または２のステップを含むけれども、好ましくはシングルステップである。均質
化を、２ステップの工程として行う場合、第２のステップにおける圧力降下は、
ホモジナイザーにおける全圧力降下の１／５以下、好ましくは１／１０以下、例
えば、約１／２０で行うことが好ましい。均質化の間の原料温度は、好ましくは
５０℃を越えない範囲である。

【００３５】ここで述べる均質化工程は、好ましくは本質的に破壊された細胞原料からなる
産物の生産を結果として生ずる。例えば、破壊された細胞原料は、少なくとも８
０重量％存在し、好ましくは９０重量％の量存在する。一般に、産物は、溶解性
および微粒子細胞成分を含む比較的粘性のタンパク質スラリーとなる。これは食
料品の添加物として直接使用できるけれども、通常、さらに前記産物から過剰の
水を除去するために処理される。追加の乾燥工程の選択は、均質化に続く産物の
水分含量および最終産物の所望の水分含量に依存する。

【００３６】一般に、産物は、さらに技術分野における公知のスプレー乾燥技術に従って処
理される。流動層ユニットを有するまたは有さない通常のスプレードライヤーが
使用でき、例えば、デンマークのAPV Anhydroから入手できる Type 3-SPDスプレ
ードライヤーがある。好ましくは、スプレードライヤー内の入口の空気の温度は
、約３００℃であり、出口の温度は９０℃である。好ましくは、得られる産物は
、約２〜１０重量％の水分含量であり、例えば、６〜８重量％である。前記産物
は、０．１〜０．５ｍｍの粒子サイズである。

【００３７】特に好ましくは、均質化工程は、スプレー乾燥に続いて迅速に行う。さらなる
工程に先立ち、例えば、貯蔵部またはバッファータンクに均質化産物を貯蔵し、
または保持することは、必須または望ましい。このような場合、産物を貯蔵する
条件は、スプレー乾燥に続く最終産物のゲル化特性を減少するかもしれない。均
質化産物のゲル化特性は、温度２０℃以下、ｐＨ＜７、好ましくはｐＨ＜６．５
における貯蔵によって維持できる。特に好ましくは、ｐＨ５．５〜６．５の範囲
、例えば、５．８〜６．５である。これらの条件下、前記産物は、ゲル化特性を
実質的に損なうこと無しに、２４時間まで貯蔵できる。

【００３８】本発明のさらなる側面において、均質化された単細胞タンパク質原料の機能特
性を維持する方法が提供され、前記方法は、前記原料を２０℃以下、ｐＨ約６．
５以下で貯蔵する工程を含む。

【００３９】本発明のプロセスにより生産される産物は、単独でも他のタンパク源と組合わ
せた使用であっても、人間や動物の食製品の両方への使用に、特に適することと
なる高い望ましい特性を有する。特に、オリジナルの単細胞タンパク質原料と比
較して、均質化産物は、ゲル形成、水分結合、オイル結合および乳化特性のよう
な改善された機能特性を示す。例えば、本発明の産物は、通常の食品用産物、特
にアルギン酸やカラギネートのようなポリサッカライドと混合した時、改善され
たゲル形成を示す。加えて、改善されたオイル結合能は、大豆油または魚油のよ
うなオイルと前記産物との混合において観察される。一般的には、本発明に従っ
て生産された均質化産物の１５重量％溶液は、1000〜2000Ｐａ、例えば、約1500
Ｐａのゲル強度（弾性率）を示す。

【００４０】本発明のさらなる側面は、ここで述べるように、食料または飼料産物の調製に
おける、ゲル化剤、乳化剤、またはオイルもしくは水のバインダーとしての、均
質化単細胞タンパク質原料の使用を提供する。

【００４１】本発明の産物は、特に、動物飼料やペットフードにおける天然血漿（natural
plasma）の代替品として使用する際に、特に食料品における機能タンパク質とし
て有用である。ペットフードに使用する場合、前記産物に、脂肪、糖、塩、香料
、無機物等のような添加成分が添加される。前記産物は、それから外観およびテ
クスチャーにおいて天然肉塊に似ている塊に形成される。本発明の産物は、必要
な栄養素を含むよう、容易に処方されるという利点を有し、動物により用意に消
化され、動物の口にあう。

【００４２】本発明の産物は、さらに肉製品（例えば、ミートボール）のテクスチュラント
（texturant）として、重量や体積を増加するための魚肉の増量剤としてに一般
に使用されている血漿（plasma）タンパク質の代替品として、乳化剤として（例
えば、ドレッシング等）、また、パン生地特性を改善するために使用できる。

【００４３】食製品に使用する場合、均質化原料は、一般に１〜１０重量％の量で使用され
、好ましくは５重量％である。正確な割合は、前記原料の所望の機能に依存し、
当業者なら容易に決定できる。一般に、ゲル化剤として使用する場合。２０重量
％までの量が使用でき、約５〜１０重量％である（生産物の乾燥重量にっ基づく
）。

【００４４】本発明のさらなる側面は、食品用産物や添加物を提供する。例えば、ここで記
述した均質化単細胞原料を含む、動物飼料またはペットフードである。

【００４５】本発明のさらなる側面は、ここで述べるような均質化単細胞原料の塊を含むペ
ットフードを提供する。

【００４６】本発明の好ましい形態は、本発明に従って調製した均質化単細胞原料を使用す
るための装置を図式的に表わした添付する図１を引用して述べる。

【００４７】図示のように、Methylococcus capsulatus (Bath) NCIMB 11132 は、４５℃、
ｐＨ６．５、希釈速度０．１５ｈ^-1で、アンモニア／無機物塩培地（ＡＭＳ）に
おける天然ガス連続発酵によって、発酵槽１において生産される。前記ＡＭＳ培
地は、以下に示す組成を含む（１リットルあたり）。１０ｍｇＮＨ₃、７５ｍｇ
Ｈ₃ＰＯ₄・２Ｈ₂Ｏ、３８０ｍｇＭｇＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ、１００ｍｇＣａＣｌ₂
・２Ｈ₂Ｏ、２００ｍｇＫ₂ＳＯ₄、７５ｍｇＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ、１．０ｍｇ
ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ、０．９６ｍｇＺｎＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ、１２０μｇＣｏＣｌ ₂ ・６Ｈ₂Ｏ、４８μｇＭｎＣｌ₂・４Ｈ₂Ｏ、３６μｇＨ₃ＢＯ₃、２４μｇＮ
ｉＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ、１．２０μｇＮａＭｏＯ₄・２Ｈ₂Ｏ。酸素は、制限因子で
ある。

【００４８】前記発酵槽は、１２５℃で１０分間熱殺菌された水で満たす。異なる栄養素の
添加は、それらの消費に従って制御される。連続発酵は、２〜３％バイオマスで
作動する（乾燥重量基準）。

【００４９】得られる単細胞原料は、連続的に採取される。それから、これは、遠心分離器
２において遠心分離され、乾燥重量は約２〜１５重量％に増加する。得られる水
性バイオマスは、貯蔵タンク（図示せず）に移され、例えば、５℃〜１５℃の間
の温度に維持される。

【００５０】細菌バイオマスは、100,000ダルトンの除外サイズである限外濾過ユニット３
を用いて、さらにバイオマス１５〜２２重量％を含む産物に濃縮される。限外濾
過を行う間の温度は、一般的に４０℃〜５０℃の間に維持される。限外濾過に続
いて、バイオマスは、濃縮されたタンパク質スラリーを前記限外濾過ユニットか
ら熱交換器に通すことによって、例えば、１０℃〜３０℃の温度に冷却される（
図示せず）。その後、前記タンパク質スラリーは、一定温度で、バッファータン
ク（図示せず）に保持される。得られる産物は、望まない細菌による汚染のない
、安定した培養物である。

【００５１】水の利用を最小源とし、無駄なミスの量を最小限とするために、遠心分離器２
および／または限外濾過ユニット３からの水は、短い熱処理の後、発酵器に戻さ
れる。

【００５２】細菌バイオマスの均質化は、商業的な高圧ホモジナイザー４によって実行され
る。前記バッファータンクからのタンパク質スラリーは、連続的に、加圧により
細胞破壊するホモジナイザ−を通して汲み出され、迅速に、ホモジナイザーの内
部の圧力を放出する。前記ホモジナイザー内の全圧力降下は、一般に、６０ＭＰ
ａ〜１００ＭＰａ（６００〜１０００bar）に変化する。均質化の間、温度は、
５０℃以下に維持されることが好ましい。

【００５３】均質化に続いて、溶性および粒子細胞成分を含む相対的に粘性のタンパク質ス
ラリーは、スプレードライヤー５によってスプレー乾燥される。入口の空気温度
が約３００℃で出口温度が約９０℃であるスプレー乾燥では、、６〜８重量％の
水成分を含む最終産物が得られる。

【００５４】得られる均質化タンパク質は、タンパク質濃度が７．５〜１５重量％で、６０
℃以上の温度で加熱し、続いて室温に冷却することで、はっきりとゲルを形成す
る。ゲル形成の安定した条件は、ｐＨ範囲５．７〜７．０の範囲であり、濃度５
０〜２００ｍｍｏｌのリン酸またはクエン酸緩衝液のような緩衝液を用いて調整
する。

【００５５】ゲル形成の改善は、均質化産物を、デンプンやアルギン酸、iota−またはkapp
a カラギーナンのようなポリサッカライドと混合することによって観察される。
ｐＨ５〜７．５の範囲であり、０．１〜２．０％塩化カリウムを含む水溶液にお
いて、産物（７．５〜１５重量％）に対するカラギーナンの０．５〜１．０重量
％の添加は、産物とポリサッカライドの間における相乗効果が示すように、ゲル
強度が増強される。レオロジーとゲル形成において、同じような相乗効果が、精
製デンプンやアミロースやアミノペクチンを種々含む化学的に修飾された様々な
デンプン源（デンプン終濃度３〜１０％）と、前記産物との混合によって観察さ
れる。

【００５６】均質化産物の乳化特性は、ｐＨ５〜７の塩化ナトリウム溶液において、大豆油
（終濃度２０〜４０％）と、タンパク質（２〜４％）を混合することによってみ
られる。この溶液は、スラックス（thurrax）混合機により混合される。前記混
合は、７０ＭＰａ（７００bar）の圧力で、ミクロ流動装置を通じた乳化を４回
繰り返すことによるエマルジョンの調製に先立って行われる。均質化産物から生
産されたエマルジョンは、さらに、開始物質の混合に先立ち、キサンタンの添加
（例えば、０．１〜０．５重量％量）により安定化できる。

【００５７】均質化原料のオイル結合能は、スラリーにおいて、大豆油または魚油のような
オイルと前記産物を混合することによって、証明できる。例えば、３ｍｌ大豆オ
イル中、０．５ｇの均質化産物と混合し、続いて、室温で３０分間インキュベー
ションする。オイル吸収により、産物の重量は、５０〜８０％まで増加すると予
想できる。

【００５８】続く制限されない実施例は、さらに本発明の説明するのに役立つ。

【００５９】実施例１ − 均質化されたバイオマスの調製 Methylococcus capsulatus (Bath) (NCIMB 11132株)、Alcaligenes acidovora
ns DB3 (NCIMB 12387株)、Bacillus firmus DB5 (NCIMB 13280株)を含む微生物
培養は、アンモニウム／無機物塩培地（ＡＭＳ）において、４５℃、ｐＨ６．５
、希釈速度0.15ｈ^-1で、天然ガスの連続好気性発酵によりループ型発酵槽内で生
産する。前記ＡＭＳ培地は、以下の組成を含む（リットル当たり）。１０ｍｇ
ＮＨ₃、７５ｍｇＨ₃ＰＯ₄・２Ｈ₂Ｏ、３８０ｍｇＭｇＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ、１００
ｍｇＣａＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ、２００ｍｇＫ₂ＳＯ₄、７５ｍｇＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂
Ｏ、１．０ｍｇＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ、０．９６ｍｇＺｎＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ、１２
０μｇＣｏＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ、４８μｇＭｎＣｌ₂・４Ｈ₂Ｏ、３６μｇＨ₃ＢＯ ₃ 、２４μｇＮｉＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ、１．２０μｇＮａＭｏＯ₄・２Ｈ₂Ｏ。

【００６０】発酵槽を、１２５℃で１０秒熱殺菌した水で満たす。種々の栄養素の添加は、
それらの消費量に応じて制御する。連続発酵は、２〜３％バイオマス（乾燥重量
基準）で作動する。

【００６１】以下の特性を有する単細胞原料を、連続的に採取した。

【００６２】組成（産物における％）粗タンパク質^* ６６粗脂肪９灰分７水６粗繊維１窒素フリー抽出物１１トータル１００＊粗タンパク質含量の乾燥重量は約７０％

【００６３】アミノ酸（産物における％）リジン４．３メチオニン１．９シスチン０．４スレオニン３．１トリプトファン１．５ロイシン５．２イソロイシン３．２バリン４．２チロシン２．８フェニルアラニン３．１ヒスチジン１．７アルギニン４．１アラニン４．９アスパラギン酸６．２グルタミン酸７．３グリシン３．４プロリン３．０セリン２．５トータル６２．８

【００６４】無機物リン１．０％塩素０．７％硫黄０．５％カルシウム０．４％カリウム０．４％マグネシウム０．２％ナトリウム０．１％鉄２００ｐｐｍ銅９０ｐｐｍ亜鉛１５ｐｐｍヒ素０．０５ｐｐｍセレニウム０．０２ｐｐｍ鉛０．０００２ｐｐｍカドミウム０．００００２ｐｐｍ水銀＜０．０２ｐｐｍ

【００６５】ビタミンｍｇ／ｋｇニコチン酸１２３リボフラビンＢ２６９イノシトール２８チアミンＢ１１１

【００６６】エネルギーＭＪ／ｋｇ総エネルギー２２．１

【００６７】他のデータ色ライトブラウン匂いニュートラル粒子サイズ１００〜３００ｐｐｍ

【００６８】バイオマスは、工業用連続遠心分離機において３０００ｒｐｍで遠心分離に供
し、続いて１００，０００ダルトンの限外サイズである膜を用いた限外濾過を行
う。それから、本発明に従って均質化バイオマスを生産するために、得られる産
物についえ、工業用ホモジナイザーによる均質化を行う（圧力降下：１０００ｂ
ａ（100Mpa）；入口温度：１５℃）。

【００６９】実施例２ − 均質化バイオマスの特性２．１凝集／ゲル化凝集は、タンパク質が熱変性するので、弾性率（Ｇ’）として測定できる。こ
れは、０．２ＭＮａ−リン酸（ｐＨ７．２）において、均質化されたバイオマ
スの１５％（ｗ／ｗ）溶液を用いて、Paar Physica UDS200 rheometerにより行
われる。前記機器は、一定圧力（１×１０^-3Pa）および周波数（１Hz）で、Ｇ’
を測定した。温度は、以下のように変化させる。２０〜９０℃ １０分間９０℃ ５分間９０〜２０℃ ５分間２０℃ ２分間

【００７０】実施例１で生産された産物の結果は、図２に示す。均質化されたバイオマスの
凝集は、６０℃〜７０℃の間の温度で始まる。弾性率の１０〜２０倍の増加は、
温度を９０℃に増加する時に観察される。弾性率の小さな増加のみは、温度を９
０℃に維持する間に見られる。２０℃に冷やすことによって、弾性率はさらに１
０倍増加する。

【００７１】２−２乳化実施例１で調製された均質化バイオマスを、１．５％ＮａＣｌに懸濁し、粒子
を壊すために強く混合した。ｐＨは、所望のｐＨ（例えば、ｐＨ６．５）に調整
し、前記溶液を１時間攪拌した。前記溶液は、大豆油と結合させ、Ytron-MS mix
er Type MSU G.C.AA を用いて３分間全速で乳化させた。乳化物を、試験管に移
し、油と水の分離を観察した。これらの乳化物を加熱するために、試験管を、沸
騰させたウォーターバスに３０分間入れた。

【００７２】実施例１の均質化バイオマスは、油層に分離することない安定な乳化剤であっ
た。しかしながら、低粘性システムにおいてはクリーム状となった。

【００７３】２．２．２．安定性キサンタンは安定化剤として使用されている。キサンタンを、室温で一晩攪拌
しながら、１．５％ＮａＣｌに溶解させた。均質化バイオマス乳化物を、２．２
．１に記載するようにキサンタン０．５％および０．２５％とともに調整した。

【００７４】キサンタンガムを用いた粘性の増加の結果、クリーム化することなく乳化し、
数週間安定に維持された。加熱は、乳化を壊した。しかしながら、均質化バイオ
マスの凝集が起こり、凝集間の水の分離が観察された。凝集パターンは、穏やか
に混合することにより、多くの乳化物に破壊される。これによって、安定な乳化
が維持される。

【００７５】安定な均質化バイオマス乳化は、異なるｐＨにおいても生産される。熱と組み
合わせた酸性により、クリーム化する結果とはる。おそらくキサンタンの加水分
解のために、粘性が低くなったからである。

【００７６】本発明に従った均質化バイオマスは、最高８０％までのオイルを含む oil in
water エマルジョンを生産できる。８５％までオイル濃度が増加すると、結果と
して water in oil エマルジョンに変換される。

【００７７】２．３脂肪／オイル吸収脂肪吸収は、実施例１の均質化バイオマス０．５ｇを３ｍｌ大豆油に懸濁し、
続いて、室温で３０分以上インキューベートした。懸濁液を、１０μｍ以下のフ
ィルターでろ過し、油不溶性原料へ吸収されたオイル量を測定した。

【００７８】測定した実施例１の均質化バイオマスの脂肪/オイル吸収と、数種の商業上利
用できるタンパク質^*の脂肪/オイル吸収を、図３に示す。図示のように、本発明
に従った生産物は、試験した他の商業上利用できるタンパク質よりも効果的に脂
肪と結合した。

【００７９】（＊ "Plasma" = APS Europe の AP820 スプレードライ動物血漿（spray-dried animal plasma） ; "Fish Meal" = Nordsildmel A/S の LT 3012 魚肉（Fish Meal） ; "Soya Kons Danpro A" および "Soya Kons Danpro A-02" = Central Soya Aarhu
s A/S の大豆濃縮物)

【００８０】２．４水分吸収実施例１の均質化産物の２．５％懸濁液を調製し、粒子を壊すために強く混合
した。１ＭＮａＯＨまたは１ＭＨＣｌを用いてｐＨを４、６および８に調整
し、前記懸濁液を室温で６０分間さらに攪拌した。それから、得られた懸濁液を
、SS-34 ローターにより10,000xgで３０分間遠心分離した。

【００８１】前記上澄を捨て、前記試験管を１０分間逆さまにすることで過剰の水分を除去
した。ウエットペレットの重量を測定し、それから１０５℃で一晩乾燥した。乾
燥ペレットの重量を測定した。

【００８２】水分吸収は、水不溶ペレットにより吸収された水分の量（ｇ）、または全タン
パク質に吸収された水分の量（吸収した水分）として測定する。その結果を下記
表１に示す。

【００８３】

【表１】

【００８４】表１に示すように、本発明に従った均質化バイオマスの不溶部分は、水の重量
の約４〜６倍を吸収し、タンパク質部分は、水の重量の２〜２．５倍であった。

【００８５】溶解性タンパク質の溶解性は、水の吸収の実験と同様に測定できるが、代わりに、上
澄における溶解性タンパク質を測定する。実施例１における均質化バイオマスの
結果および様々な商業的に利用できるタンパク質の結果は、図４に示す。

【００８６】（＊ "Plasma" = AP820 spray-dried animal plasma from APS Europe; "Fish Meal" = LT 3012 Fish Meal from Nordsildmel A/S)

【００８７】本発明に従った産物の溶解性は、ｐＨに依存し、酸性ｐＨは低い溶解性を示し
、アルカリ性ｐＨは高い溶解性を示した。酸性溶液が劣るのは、本発明の産物は
、コロイド粒子を示し、それはコロイド状特性が主であるからである。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年５月６日（２００２．５．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｅ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ラーセン、ヤンデンマーク、ディーケー−4400 カルンドボルグ、ハラスアレ、ノヴォズィメス (72)発明者モーエン、アイナーノルウェー、エヌ−4068 シュタヴァンガー、ピー．オー．ボックス 8005、ノーファームディーエー内Ｆターム(参考） 2B005 AA06 KA04 MB02 2B150 AA01 AA06 AB01 AC01 AD03 AD04 BA02 BE04 DD15 4B065 AA01X AA12X AA15X BD05 BD07 BD10 CA43 4H045 AA10 CA11 EA07 FA73 GA01 GA40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単細胞タンパク質原料に改善された機能特性を与えるプロセス
であって、前記単細胞タンパク質の水性スラリーを均質化する工程を含む前記プ
ロセス。
【請求項２】均質化が、前記単細胞原料を４０ＭＰａ〜１２０ＭＰａ（４０
０〜１２００ｂａｒ）の範囲の全圧力降下にさらすことによって行われる請求項
１記載のプロセス。
【請求項３】さらに、得られた均質化産物を乾燥する工程を含む請求の範囲
１または２記載のプロセス。
【請求項４】単細胞タンパク質原料に改善された機能特性を与える請求項１
記載のプロセスであって、前記プロセスが、以下の工程を含む。（ａ）単細胞原料の水性スラリーを調整し、（ｂ）均質化産物を生成するために、前記スラリーを４０ＭＰａ〜１２０Ｍ
Ｐａ（４００〜１２００ｂａｒ）の範囲の全圧力降下にさらし、および、（ｃ）前記均質化産物を任意で乾燥する。
【請求項５】前記均質化が、５０℃以下、好ましくは２５℃〜５０℃、例え
ば、２５℃〜３５℃の温度で行われる請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロ
セス。
【請求項６】前記圧力降下が段階的である請求項２〜５のいずれか一項に記
載のプロセス。
【請求項７】前記圧力降下が、第１のステップおよび第２のステップを含む
二つのステッププロセスとして行われ、前記第２のステップにおける圧力降下が
全圧力降下の１／５以下を示す請求項６記載のプロセス。
【請求項８】前記得られた均質化産物が、スプレー乾燥により乾燥される請
求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】スプレー乾燥に先立ち、前記均質化産物を、２０℃以下の温度
、約６．５以下のｐＨにおいて貯蔵タンクに保存する請求項１〜８のいずれか一
項に記載のプロセス。
【請求項１０】前記単細胞タンパク質原料が細菌または酵母を含む請求項１
〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】前記単細胞タンパク質原料が、メタノトロフィック細菌、任
意で１以上の種のヘテロトロフィック細菌との組合わせを含む細菌培養物である
請求項１０記載のプロセス。
【請求項１２】前記細菌培養物が、メタノトロフィック細菌およびヘテロト
ロフィック細菌を含む請求項１１記載のプロセス。
【請求項１３】前記細菌培養物が、メタノトロフィック細菌Methylococcus
capsulatus (Bath) (NCIMB 11132株)と、ヘテロトロフィック細菌Alcaligenes a
cidovorans DB3 (NCIMB 12387株)ならびにBacillus firmus DB5 (NCIMB 13280株
)との組合わせを含み、任意でBacillus brevis DB4 (NCIMB 13288株)との組み合
わせを含む請求項１２記載のプロセス。
【請求項１４】前記単細胞原料が、炭化水素フラクションまたは天然ガスの
発酵から誘導される請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１５】請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロセスによって得
られる均質化された単細胞タンパク質原料。
【請求項１６】均質化細菌バイオマスである均質化単細胞タンパク質。
【請求項１７】メタノトロフィック細菌Methylococcus capsulatus (Bath)
(NCIMB 11132株)と、ヘテロトロフィック細菌Alcaligenes acidovorans DB3 (NC
IMB 12387株)ならびにBacillus firmus DB5 (NCIMB 13280株)との組合わせを含
み、任意で Bacillus brevis DB4 (NCIMB 13288株)との組み合わせを含む請求項
１６記載の均質化単細胞タンパク質原料。
【請求項１８】請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の単細胞原料を含む
、動物飼料またはペットフード等の食品用産物または添加物。
【請求項１９】請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の単細胞原料の塊を
含むペットフード。