JP5541161B2 - リン酸化水溶性多糖類の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、蛋白質粒子の分散安定性を有するリン酸化水溶性多糖類、並びに当該多糖類を有効成分とする、蛋白質粒子の新規な分散安定剤に関する。
乳蛋白質を糖質と共に発酵させた、または有機酸の水溶液に分散させた、酸性乳飲料が知られているが、これにはハイメトキシペクチンやカルボキシメチルセルロース等が乳蛋白質粒子の分散安定剤として用いられてきた。特許文献1に開示されている、大豆から油脂及び蛋白質を分離除去したオカラを原料にして、酸性の条件下で高温加圧抽出して得られた水溶性大豆多糖類をこの分散安定剤として用いると、ペクチン等では達成できないpH4未満の酸性下で、非常に粘度の低い状態で乳蛋白質粒子を分散安定化できる。これにより、ペクチンを添加した糊状感のある重い飲み口の飲料とは異なる、それ以前にないすっきりとした軽い飲み口の酸性乳飲料を作製することが出来る(特許文献2)。
ところで、酸性乳飲料には、蛋白質を高配合したものや、発酵乳を用いて飲料を作製したものがある。これら飲料を水溶性大豆多糖類を用いてpH4未満の条件で調製すると、非常に酸味の強い飲料になってしまったり、低pHにより乳酸菌が生育できず、生菌タイプの乳酸菌飲料を作製することが出来ないといった問題がある。一方で、前述の水溶性大豆多糖類は、pH4.2を超えるpH域では、蛋白質粒子の充分な分散安定化能を示すことができず、あるいは添加量を増やすと、すっきりとした飲み口を阻害してしまう。そこで、pH4.2より高いpH環境で、且つ低粘度で、乳蛋白質粒子を分散安定できる水溶性多糖類が望まれている。
乳蛋白質は、その等電点以下の酸性下で正電荷を帯びているが、酸性乳飲料中の乳蛋白質粒子を多糖類によって分散させるモデルについて、特にペクチンと水溶性大豆多糖類に関して研究が進められている(非特許文献1)。乳蛋白質粒子の分散安定性に寄与する多糖類は、自身の持つ負電荷によって蛋白質表面にイオン的、または疎水的に結合することで、電気的反発や立体障害によって蛋白質粒子の凝集沈殿が抑えられると考えられている。これまで多糖類の分散安定性を向上させるために、多糖類の持つ負電荷を増やす試みは数多く実施されてきた。例えばセルロースにカルボキシメチル基を導入して負電荷を増やしたカルボキシメチルセルロース(CMC)などである。しかし、CMCは必ずしも乳蛋白質粒子の高い分散安定化力を持つものではない上に、飲料の粘度が高くなり、すっきりとした飲み口の飲料を得ることは難しかった。
特許第2599477号公報 特許第3280768号公報
J. Agric. Food Chem., 54 (17), 6241 -6246, 2006.
従来の水溶性大豆多糖類では安定力が低下する、蛋白質の等電点付近であるpH4.2を超えるpH域でも蛋白質粒子を分散安定化し、低粘度ですっきりした飲み口の酸性乳飲料を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の課題に対して鋭意研究を重ねた結果、従来の水溶性大豆多糖類では安定化出来なかったpH4.2を超える等電点付近のpH域で乳蛋白質粒子を分散安定化することを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、
(1)構成糖として酸性糖を有する水溶性多糖類に対し、二価金属イオンおよびリン酸類イオンで処理することを特徴とする、リン酸化水溶性多糖類の製造方法。
(2)構成糖として酸性糖を有する水溶性多糖類に対し、二価金属イオンで処理し、続けてリン酸類イオンで処理することを特徴とする、(1)に記載のリン酸化水溶性多糖類の製造方法。
(3)水溶性多糖類が大豆多糖類である、(1)に記載の製造方法。
(4)二価金属イオンがカルシウムまたはマグネシウムに由来するものである、(1)に記載の製造方法。
(5)リン酸類イオンがフィチン酸,メタリン酸,ポリリン酸から選ばれる1種以上に由来するものである、(1)に記載の製造方法。
(6)(1)乃至(5)に記載の方法で製造された、リン酸化水溶性多糖類。
(7)(6)に記載のリン酸化水溶性多糖類を有効成分とする蛋白質粒子の分散安定剤。
(8)(6)に記載のリン酸化水溶性多糖類を含んだ酸性蛋白食品。
(9)水溶性大豆多糖類に対し、二価金属イオン、およびリン酸類イオンで処理することを特徴とする、水溶性大豆多糖類の蛋白質粒子分散能増強方法。
(10)水溶性大豆多糖類に対し、二価金属イオンで処理し、続けてリン酸類イオンで処理することを特徴とする、水溶性大豆多糖類の蛋白質粒子分散能増強方法。
である。
本発明によれば、従来安定化力が低下した、乳蛋白質の等電点付近であるpH4.2を超えるpHで蛋白質を分散安定化し、低粘度ですっきりした飲み口の酸性乳飲料を提供することができる。また、乳酸菌が生育可能なpH域での酸性乳飲料の作製が可能となり、低粘度ですっきりした飲み口の生菌タイプの発酵乳入り酸性乳飲料ができる。
(水溶性多糖類)
以下、本発明を具体的に説明する。本発明における、構成糖として酸性糖を有する水溶性多糖類とは、カルボキシル基または硫酸基を有する酸性糖を、構成糖として有する水溶性多糖類である。その酸性糖がカルボキシル基を有する水溶性多糖類として、ビートやイモ類といった根菜類およびリンゴ,柑橘等の果実類から得られるペクチン、並びに大豆等から得られる水溶性大豆多糖類、アルギン酸等が挙げられる。また、その酸性糖が硫酸基を有する水溶性多糖類として、各種のカラギーナン等が挙げられる。本発明においては、酸性糖がカルボキシル基を有する水溶性多糖類が好ましく、特に水溶性大豆多糖類が、蛋白質粒子の分散能増強が著しいことから、好適である。
(水溶性大豆多糖類)
本願は種々の方法で得られる水溶性大豆多糖類を用いることができるが、例えば、特許文献1に記載された様な水溶性大豆多糖類を用いることができる。製造の一例を示せば、豆腐や豆乳、分離大豆蛋白質の製造時に副産物として得られオカラや、脱脂大豆粕(ミール)を原料として、これに加水を行い、抽出前のpHが3〜7となる条件下で、好ましくは100℃を超える温度域で抽出を行なう。抽出後、固液分離をおこない、上清を得る。得られた上清はガラクツロン酸のメチルエステルを、アルカリ処理等などの公知の方法により脱メトキシ処理することで、蛋白質粒子の分散能が増強され、好ましい。
(精製)
得られた水溶性大豆多糖類はそのままで用いることも可能であるが、より機能を発揮させるために蛋白質除去や脱塩等の精製を行うことが望ましい。
蛋白質の除去方法としては、pH調整し蛋白質を凝集させ、圧濾分離,遠心分離,ろ過や膜分離等の分離手段によって除去する方法、任意のプロテアーゼを用いて分解する方法、活性炭や樹脂を用いて不純物を吸着除去する精製方法等が挙げられる。脱塩処理の方法としては、塩類が分離除去出来るいずれの方法でも構わない。メタノール,エタノール,イソプロパノール,アセトン等の極性有機溶媒を用いた沈殿法,電気透析処理,イオン交換樹脂等による吸着除去,UF膜を用いた膜分画等が例示出来る。これらの1法又は2法以上を組み合わせて用いることが好ましい。
これらの精製は、前述した脱メトキシ処理の前でも、後述する二価金属およびリン酸類イオン処理に続いても、行なうことができる。こうして精製された、または未精製の水溶性大豆多糖類溶液を、そのまま或いは殺菌処理や乾燥処理等を経た後、以降の処理を行なうことができる。
(二価金属イオンおよびリン酸類イオン処理)
水溶性大豆多糖類などのこれら酸性糖を有する水溶性多糖類に、二価金属イオンおよびリン酸類イオンによる処理を行なう。二価金属イオンは、第2属として分類される元素に由来するものであり、好ましくはカルシウムまたはマグネシウムに由来するもの、またはこの併用物であり、更に好ましくはカルシウムに由来するものである。この二価金属イオンを、種々の塩、好ましくは炭酸塩,塩化物塩、水酸化物塩の形態で用いることができる。リン酸類イオンとは、リン酸,フィチン酸,ポリリン酸,メタリン酸またはその塩等に由来するものが例示でき、好ましくはキレート能を有するリン酸類イオンに由来するものであり、更に好ましくはフィチン酸若しくはヘキサメタリン酸またはそれらの塩に由来するものであり、最も好ましくはフィチン酸塩に由来するものである。
二価金属イオンおよびリン酸類イオン処理とは、これらの物質を前記水溶性多糖類の水溶液に直接添加するか、二価金属イオンおよび/またはリン酸類イオンを水溶液とし、その水溶液を水溶性多糖類の水溶液に添加することで行なわれる。二価金属イオンの添加量は、水溶性多糖類の酸性糖残基に対して好ましくは1〜300モル%、更に好ましくは5〜100モル%である。二価金属イオンが少ないと、後に述べる蛋白質粒子の分散安定効果が得られにくく、多いと風味劣化等の問題が生じる恐れがある。また、リン酸類イオンの添加量は、水溶性多糖類の酸性糖残基に対して好ましくは0.1〜300モル%、更に好ましくは1〜30モル%である。リン酸類イオンが少ないと、後に述べる蛋白質粒子の分散安定効果が得られにくく、多いと風味劣化等の問題が生じる恐れがある。
(二段階処理)
前述した酸性糖を有する水溶性多糖類に対する、二価金属イオンおよびリン酸類イオンによる処理は、まず二価金属イオンによる処理を行ない、続けてリン酸類イオンによる処理を行なうと、本願効果は更に顕著に表われ、また金属イオンやリン酸類イオンの使用量を減らすことができる。更に、二価金属イオンによる処理の後、水溶性多糖類の水溶液について、上述した各種の脱塩方法による精製を行なうと、続けて行なうリン酸類イオンによる処理が一層効果的となる。この二段階処理を行う場合、二価金属イオンの添加量は、水溶性多糖類の酸性糖残基に対して好ましくは1〜100モル%、更に好ましくは1〜80モル%である。また、リン酸類イオンの添加量は、水溶性多糖類の酸性糖残基に対して好ましくは0.1〜30モル%、更に好ましくは0.1〜15モル%、最も好ましくは0.5〜5モル%である。
(精製)
同時処理または二段階処理により、二価金属イオンおよびリン酸類イオン処理を行なわれたリン酸化水溶性多糖類は、乾燥等を行ない種々の用途に用いることも可能であるが、より機能を発揮させるために、加えた過剰の二価金属イオンおよびリン酸類イオンを除去するために、上述した脱塩等の精製を行うことが望ましい。精製されたリン酸化水溶性多糖類溶液をプレート殺菌、或いは蒸気殺菌等の殺菌処理を経た後、凍結乾燥,スプレードライ,加熱乾燥後に粉砕する等の方法により、粉体のリン酸化水溶性多糖類が得られる。
(分散安定剤)
本発明のリン酸化水溶性多糖類、特にリン酸化水溶性大豆多糖類は、蛋白質の粒子の凝集を防止し、分散安定状態を維持することができる、蛋白質の分散安定剤である。そのpH範囲はpH3付近よりpH4.2を超えるpH域までと広く、好ましくはpH3.4〜4.6、更に好ましくはpH3.6〜4.4の領域で効果的であり、酸性蛋白飲食品、特に酸性蛋白飲料に好適である。但し、pH4.2以下のpH領域での乳蛋白質の分散であれば、従来の水溶性大豆多糖類で達成出来るし、pH3.4未満のpH領域では、本発明でも達成が難しい場合がある。また、pH5.2を超えるpH域であれば、乳蛋白質は溶解を開始し、分散剤を用いる必要が少ない。本発明により製造されるリン酸化水溶性大豆多糖類から成る分散安定剤を用いることで、pH4.2を超えるpH域で酸性蛋白飲食品を調製することが出来る。
本発明の分散安定剤は従来用いられているペクチン等と比較して、酸味が出やすく風味が良好であり、広い用途に使用できる。また、粘度が低い特徴もある。分散安定剤の物性を改良するために、必要に応じて、各種ガム質及び蛋白質及びその分解物を併用して使用することが出来る。これら併用物としては、例えば澱粉,加工デンプン,各種セルロース,寒天,カラギーナン,ファーセラン,グアーガム,ローカストビーンガム,タマリンド種子多糖類,タラガム,アラビアガム,トラガントガム,カラヤガム,ペクチン,キサンタンガム,プルラン,ジェランガム,などの多糖類の他、ゼラチン等の蛋白質を例示出来る。
(酸性蛋白飲食品)
本発明における酸性蛋白飲食品とは、動植物由来の蛋白質を含有する酸性飲食品であり、牛乳,豆乳等の動植物性蛋白質を使用した飲料、またはそれに果汁、若しくはクエン酸,乳酸などの有機酸若しくはリン酸を始めとする無機酸を添加してなる酸性蛋白飲料、アイスクリームなどの乳成分入りの冷菓に果汁等を加えた酸性アイスクリーム、フローズンヨーグルト等の酸性冷菓、プリン,ババロア等のゲル化食品に果汁等を加えた酸性デザート、並びにコーヒー飲料,酸性クリーム,ヨーグルト,乳酸菌飲料(殺菌タイプ、生菌タイプを含む),発酵乳,ケフィア等の酸性を帯びた蛋白飲食品を包含する。また、動植物性蛋白質とは、牛乳,山羊乳を始めとする獣乳,豆乳、さらにそれらを加工した脱脂乳,全脂粉乳,脱脂粉乳,ホエーパウダー,粉末豆乳,加糖乳,練乳,濃縮乳,カルシウム等のミネラルやビタミン等を強化した加工乳及び発酵乳を用いた飲食品を指す。本発明の酸性蛋白飲食品の典型的な例示として、乳蛋白質が分散した酸性乳飲料が挙げられる。
本発明により製造されるリン酸化水溶性大豆多糖類は、特に酸性蛋白飲料において、その蛋白質の分散安定化に対して機能を発揮する。従来の水溶性大豆多糖類では安定化出来ない、蛋白質の等電点付近のpH域でも蛋白質を分散安定化出来る。その際の蛋白質種は、乳蛋白質が酸性飲食品として最も汎用的であり、本発明の分散安定剤の効果が顕著に表われ、好ましい。その際の酸性蛋白飲料の粘度は、蛋白質や分散安定剤の濃度によっても異なるが、例えば後述する実施例1の配合では、本発明の分散安定剤を用いると10mPa・s以下の粘度の酸性蛋白飲料とすることが出来る。また、従来の水溶性大豆多糖類を用いたpH4.2以下の酸性乳飲料では乳酸菌が生存できなかったのに対し、本発明の安定剤を用いると、乳酸菌が生存できるpH域の飲食品が出来るため、乳酸菌醗酵乳を用いた、未加熱生菌タイプの乳酸菌飲料を作製することが出来る。
本発明の蛋白質分散安定剤は、蛋白質濃度が10重量%以下の酸性飲食品において特に効果的であり、好ましくは酸性飲食品に対して0.05〜2.0重量%、より好ましくは0.1〜1.5重量%、更に好ましくは0.2〜1.0重量%添加することにより、蛋白質の等電点付近のpH域付近まで、蛋白質の良好な分散安定性を示す。例えば乳蛋白質では、pH3.4〜4.6程度の蛋白飲食品が調製出来、pH3.6〜4.4において特に効果的に凝集を抑制できる。分散安定剤が高濃度では、飲食品の風味に影響を与える場合があり、低濃度では分散安定能が発揮できない場合がある。
以下に実施例を記載する。尚、例中の%は特に断らない限り重量基準を意味するものとする。
○製造例1(同時混合・ヘキサメタリン酸)
水溶性大豆多糖類(ソヤファイブS-DA300:不二製油(株)製)の10重量%水溶液100gに、ヘキサメタリン酸ナトリウム13.78gおよび塩化カルシウム3.3g(共にキシダ化学製・試薬特級)を添加し、pH5.0にて室温下1時間撹拌した。99重量%エタノールを100g添加し、遠心分離にて沈澱を回収した。得られた沈澱を更に、70重量%、90重量%、95重量%のエタノールで順次洗浄し、更に沈澱をホットプレート上にて乾燥し、リン酸化水溶性大豆多糖類Bを得た。同様に、ヘキサメタリン酸ナトリウム1.38g,塩化カルシウム0.33gを添加したものを、リン酸化水溶性大豆多糖類C、ヘキサメタリン酸ナトリウム0.14g,塩化カルシウム0.033gを添加したものを、リン酸化水溶性大豆多糖類Dとした。尚、水溶性大豆多糖類のみをエタノール精製したものを別途調製し、比較製造例である水溶性大豆多糖類Aとした。
○実施例1(酸性乳飲料の作製と安定性評価)
(発酵乳の調製)
脱脂粉乳(よつ葉乳業(株)社製)を21重量%含む水溶液を調製し、攪拌しながら95℃で加熱殺菌した。冷却後、市販のプレーンヨーグルトを接種し、40℃の恒温器中でpHが4.6になるまで発酵させた。発酵したヨーグルトをホモゲナイザー(150kgf)にてカードを砕いて均質化し、発酵乳とした。
(酸性乳飲料の調製と評価)
発酵乳(均質化したヨーグルト)11.4gに、50%砂糖溶液を1.4g、上記各製造例で作製した水溶性大豆多糖類Aまたはリン酸化水溶性大豆多糖類B〜Dの0.8重量%各水溶液20gを加え総重量を40gとした(水溶性大豆多糖類の終濃度0.4重量%)。さらにクエン酸または水酸化ナトリウムの水溶液でpHを任意に調整した。超音波破砕機(カイジョー社製,5281型振動子)にで、30秒の処理を2回行なった。この1mlをエッペンドルフチューブに移し、80℃で30分間加熱した後に、10〜20℃まで冷却し、300rpmで20分間遠心分離を行ない、上澄を除いた沈澱重量を測定し、沈澱率を求めた。沈殿率は以下の式により算出した。
沈殿率(%)=(沈殿物重量)/(分取した酸性乳飲料重量)×100
沈澱率の評価は、沈殿率1%以下を◎、沈殿率1%を超え2%以下を○、沈殿率2%を超え4%以下を△、沈殿率4%を超えたものを×と表記した。
○表1.リン酸化水溶性大豆多糖類による酸性乳飲料の安定性(同時添加)
Figure 0005541161
コントロールの大豆多糖類Aに比較して、塩化カルシウム及びヘキサメタリン酸ナトリウムを添加したリン酸化水溶性大豆多糖類B〜Dは、いずれも酸性乳飲料がpH4.4〜4.6の際の沈澱量が減少し、このpH域での乳蛋白質粒子の分散が安定化されていた。
○製造例2(二段処理1・ヘキサメタリン酸)
水溶性大豆多糖類(ソヤファイブS-DA300)の5重量%水溶液1,000gに、塩化カルシウム3.68gを添加し、pH5.0にて室温下1時間撹拌した。99重量%エタノールを1,000g添加し、遠心分離にて沈澱を回収した。得られた沈澱を更に、70重量%、90重量%のエタノールで順次洗浄し、更に風乾して、Ca処理水溶性大豆多糖類を得た。
Ca処理水溶性大豆多糖類の5重量%水溶液100gに、ヘキサメタリン酸ナトリウムを0.4g,0.2g,0.025g添加し、pH5.0にて室温下1時間撹拌した。99重量%エタノールを100g添加し、遠心分離にて沈澱を回収した。得られた沈澱を更に、70重量%、90重量%のエタノールで順次洗浄し、更に風乾して、リン酸化水溶性大豆多糖類E〜Gを得た。
○製造例3(二段処理2・フィチン酸)
製造例2と同様にし、リン酸化水溶性大豆多糖類H〜Jを得た。但し、ヘキサメタリン酸ナトリウムの代りに、フィチン酸ナトリウム(sigma社製)を0.2g,0.1g,0.05g用いて調製を行なった。
○実施例2(酸性乳飲料の作製と安定性評価)
実施例1と同様にし、水溶性大豆多糖類A,およびリン酸化水溶性大豆多糖類E〜Jの評価を行なった。尚、各水溶性大豆多糖類は、酸性乳飲料に対する終濃度0.4重量%および0.8重量%の2種の系で評価した。
○表2.リン酸化水溶性大豆多糖類による酸性乳飲料の安定性(二段添加)0.4%
Figure 0005541161
○表3.リン酸化水溶性大豆多糖類による酸性乳飲料の安定性(二段添加)0.8%
Figure 0005541161
終濃度0.4重量%の系(表2)では、本発明の処理を行なったリン酸化水溶性大豆多糖類は、全体的に沈澱率が低下し、乳蛋白質粒子の分散安定能が向上していた。特にリン酸化水溶性大豆多糖類F〜Jでは、pH4.4での沈澱率が著しく少なくなっており、乳蛋白質粒子の等電点付近における分散安定能が向上していることが判った。また、終濃度0.8重量%の系(表3)では、全体的な沈澱率は更に低下すると共に、特にフィチン酸ナトリウムを添加したリン酸化水溶性大豆多糖類H〜Jに於て、pH4.4での沈澱率が大きく改善されていた。
○製造例4(ペクチンへの応用)
HM-ペクチン(CP kelco社製、YM-150-LJ)の5重量%水溶液1,000gに、塩化カルシウム3.68gを添加し、pH5.0にて室温下1時間撹拌した。99重量%エタノールを1,000g添加し、遠心分離にて沈澱を回収した。得られた沈澱を更に、70重量%、90重量%のエタノールで順次洗浄し、更に風乾して、Ca処理ペクチンを得た。
Ca処理ペクチンの5重量%水溶液100gに、フィチン酸ナトリウムを0.1g添加し、pH5.0にて室温下1時間撹拌した。99重量%エタノールを100g添加し、遠心分離にて沈澱を回収した。得られた沈澱を更に、70重量%、90重量%のエタノールで順次洗浄し、更に風乾して、フィチン酸が結合したリン酸化ペクチンを得た。
○製造例5(カラギーナンへの応用)
ラムダカラギーナン(三栄源FFI社製、カラゲニンCSL-1)の5重量%水溶液1,000gに、塩化マグネシウム0.032gを添加し、pH5.0にて室温下1時間撹拌した。99重量%エタノールを1,000g添加し、遠心分離にて沈澱を回収した。得られた沈澱を更に、70重量%、90重量%のエタノールで順次洗浄し、更に風乾して、Mg処理カラギーナンを得た。
Mg処理カラギーナンの1重量%水溶液500gに、フィチン酸ナトリウムを0.1g添加し、pH5.0にて室温下1時間撹拌した。99重量%エタノールを500g添加し、遠心分離にて沈澱を回収した。得られた沈澱を更に、70重量%、90重量%のエタノールで順次洗浄し、更に風乾して、フィチン酸が結合したリン酸化カラギーナンを得た。

Claims (9)

  1. 構成糖として酸性糖を有する水溶性大豆多糖類に対し、二価金属イオンおよびリン酸イオンで処理することを特徴とする、リン酸化水溶性大豆多糖類の製造方法。
  2. 構成糖として酸性糖を有する水溶性大豆多糖類に対し、二価金属イオンで処理し、続けてリン酸イオンで処理することを特徴とする、請求項1に記載のリン酸化水溶性大豆多糖類の製造方法。
  3. 二価金属イオンがカルシウムまたはマグネシウムに由来するものである、請求項1に記載の製造方法。
  4. リン酸イオンがフィチン酸,メタリン酸,ポリリン酸から選ばれる1種以上に由来するものである、請求項1に記載の製造方法。
  5. 請求項1乃至4に記載の方法で製造された、リン酸化水溶性大豆多糖類。
  6. 請求項5に記載のリン酸化水溶性大豆多糖類を有効成分とする蛋白質粒子の分散安定剤。
  7. 請求項5に記載のリン酸化水溶性大豆多糖類を含んだ酸性蛋白食品。
  8. 水溶性大豆多糖類に対し、二価金属イオン、およびリン酸類イオンで処理することを特徴とする、水溶性大豆多糖類の蛋白質粒子分散能増強方法。
  9. 水溶性大豆多糖類に対し、二価金属イオンで処理し、続けてリン酸類イオンで処理することを特徴とする、水溶性大豆多糖類の蛋白質粒子分散能増強方法。
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