JP7252733B2 - 乳蛋白質加水分解物の製造方法 - Google Patents
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Description
・飲料にサイクロデキストリンを添加する方法(特許文献1)。
・アミノ酸含有食品の製造において、酸味料でpHを調整後、特定の糖質で風味を整える方法(特許文献2)。
・シルクペプチドの製造工程においてトレハロースを添加する方法(特許文献3)。
・飲料に没食子酸を含有させる方法(特許文献4)。
・乳清蛋白質原料として、脂肪含量が1%未満、乳糖含量が1質量%未満の乳清蛋白質単離物を用いる方法(特許文献5)。
特許文献5の方法は、脂質含量が1質量%未満、乳糖含量が1質量%未満という高度に精製された乳清蛋白質原料を使用するので、乳蛋白質加水分解物の蛋白質当たりの価格が高くなり、経済的に望ましくない。
本発明の他の一態様は、高度に精製された乳蛋白質原料を用いなくても、風味に優れた乳蛋白質加水分解物が得られる乳蛋白質加水分解物の製造方法を提供することを目的とする。
[2]前記乳蛋白質加水分解物の分子量分布における分子量5,000ダルトン未満の画分の割合が、70面積%以上である、[1]の乳蛋白質加水分解物。
[3]蛋白質分解酵素による乳蛋白質原料の酵素分解を行って酵素分解物を得る工程と、
前記酵素分解物を、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸の合計の含有量が固形分換算で50mg/kg以下となるように精製し、乳蛋白質加水分解物を得る工程
を有する、乳蛋白質加水分解物の製造方法。
[4]前記蛋白質分解酵素が、動物由来プロテアーゼ、バシラス由来プロテアーゼ、アスペルギルス由来プロテアーゼ、植物由来プロテアーゼ及び乳酸菌由来プロテアーゼからなる群から選ばれる少なくとも1種である、[3]の乳蛋白質加水分解物の製造方法。
[5]前記乳蛋白質原料の固形分のうち、乳糖の割合が1~10質量%である、[3]又は[4]の乳蛋白質加水分解物の製造方法。
[6]前記酵素分解物を、細孔径が0.2μm以下の精密ろ過膜、又は限外ろ過膜を用いて精製する、[3]~[5]のいずれかの乳蛋白質加水分解物の製造方法。
本発明の乳蛋白質加水分解物の製造方法によれば、高度に精製された乳蛋白質原料を用いなくても、風味に優れた乳蛋白質加水分解物が得られる。
本発明の一態様に係る乳蛋白質加水分解物は、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸(以下、これらをまとめて「特定遊離脂肪酸」ともいう。)の合計の含有量が、固形分換算で50mg/kg以下である。
特定遊離脂肪酸の合計の含有量は、固形分換算で40mg/kg以下が好ましく、0mg/kgであってもよい。
カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸それぞれの含有量は、固形分換算で20mg/kg以下が好ましく、0mg/kgであってもよい。
特定遊離脂肪酸及び他の遊離脂肪酸の合計の含有量、つまり全遊離脂肪酸の含有量は、固形分換算で、50mg/kg以下が好ましく、0mg/kgであってもよい。製造しやすさ、製品の歩留りの点では、10mg/kg以上が好ましい。
遊離脂肪酸の含有量は、ガスクロマトグラフ質量分析法(GC-MS)により測定される値である。
乳蛋白質加水分解物は、特定遊離脂肪酸、ペプチド及び遊離アミノ酸以外に、乳糖、脂肪、ミネラル等をさらに含んでいてもよい。これらの成分は通常、乳蛋白質原料に由来する。
分子量5,000ダルトン未満の画分の割合(面積%)は、分子量分布曲線における全面積(分子量分布曲線とベースラインに囲まれた領域の合計面積)のうち、分子量5,000ダルトン未満の領域の面積の割合である。
分子量分布は、高速液体クロマトグラフィーにより測定され、詳しい測定条件は以下のとおりである。
高速液体クロマトグラフィー(宇井信生ら編、「タンパク質・ペプチドの高速液体クロマトグラフィー」、化学増刊第102号、第241頁、株式会社化学同人、1984年)により分子量分布を測定する。具体的には、ポリ・ハイドロキシエチル・アスパルタミド・カラム[Poly Hydroxyethyl Aspartamide Column:ポリ・エル・シー(Poly LC)社製。直径4.6mm及び長さ220mm]を用い、20mM塩化ナトリウム、50mMギ酸により溶出速度0.4mL/分で溶出する。検出はUV検出器(島津製作所社製)を用い、データ解析はゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)分析システム(島津製作所社製)を使用する。
乳蛋白質加水分解物の平均分子量は、高速液体クロマトグラフィーにより測定される数平均分子量である。数平均分子量は、分子量分布から以下の概念により求める。分子量分布の測定方法は前記のとおりである。
数平均分子量(Number Average of Molecular Weight)は、例えば文献(社団法人高分子学会編、「高分子科学の基礎」、第116~119頁、株式会社東京化学同人、1978年)に記載されているとおり、高分子化合物の分子量の平均値を次のとおり異なる指標に基づき示すものである。すなわち、蛋白質加水分解物等の高分子化合物は不均一な物質であり、かつ分子量に分布があるため、蛋白質加水分解物の分子量は、物理化学的に取り扱うためには、平均分子量で示す必要がある。数平均分子量(以下、Mnと略記することがある。)は、分子の個数についての平均であり、ペプチド鎖iの分子量がMiであり、その分子数をNiとすると、次の数式(1)により定義される。
本発明の他の一態様に係る乳蛋白質加水分解物の製造方法は、蛋白質分解酵素による乳蛋白質原料の酵素分解を行って酵素分解物を得る工程(酵素分解工程)と、前記酵素分解物を、特定遊離脂肪酸の合計の含有量が固形分換算で50mg/kg以下となるように精製し、乳蛋白質加水分解物を得る工程(精製工程)と、を有する。
乳蛋白質原料は、乳蛋白質を含む。乳蛋白質としては、乳清蛋白質、カゼイン、ラクトフェリン等が挙げられる。乳蛋白質原料に含まれる乳蛋白質は1種でも2種以上でもよい。
乳蛋白質原料は、乳蛋白質以外に、水分、乳糖、脂肪、ミネラル等をさらに含んでいてもよい。
乳蛋白質原料としては、苦味の弱い乳蛋白質加水分解物を製造する点では、乳清蛋白質を含む乳清蛋白質原料が好ましい。乳清蛋白質原料の例としては、乳清(ホエイ)、乳清蛋白質濃縮物(WPC)、乳清蛋白質単離物(WPI)、及びそれらの2以上の混合物等が挙げられる。WPC及びWPIはそれぞれ、乳清から乳清蛋白質を分離精製したものである。WPCの乳清蛋白質含量は通常30質量%以上90質量%未満、WPIの乳清蛋白質含量は通常90~97質量%である。
乳蛋白質含量の上限は特に限定されず、例えば95質量%であってよい。乳蛋白質原料を比較的安価に入手できる点では、乳蛋白質含量は、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい。
乳蛋白質含量は、ケルダール法により測定された窒素含量に、窒素・たんぱく質換算係数(6.38)を乗じて求めた値である。
乳糖含量は、0質量%であってもよいが、乳蛋白質原料を比較的安価に入手できる点では、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましい。本発明によれば、乳糖含量が1質量%以上の比較的安価な乳蛋白質原料を用いても、風味の良好な乳蛋白質加水分解物が得られる。
乳糖含量は、1~10質量%であってよく、2~7質量%であってよい。
乳糖含量は、高速液体クロマトグラフィーにより測定することができる。
脂肪含量は、0質量%であってもよいが、乳蛋白質原料を比較的安価に入手できる点では、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましい。本発明によれば、脂肪含量が1質量%以上の比較的安価な乳蛋白質原料を用いても、風味の良好な乳蛋白質加水分解物が得られる。
脂肪含量は、1~10質量%であってよく、2~8質量%であってよい。
脂肪含量は、レーゼ・ゴットリーブ法により測定することができる。
酵素分解工程では、蛋白質分解酵素による乳蛋白質原料の酵素分解を行う。
蛋白質分解酵素は、食品衛生上無害な市販品であってよい。動物由来プロテアーゼとしては、PTN6.0S(ノボザイムズ社製)、パンクレアチン×4.0滅菌品(天野エンザイム社製)、ペプシン(天野エンザイム社製)等が例示される。バシラス由来プロテアーゼとしては、プロテアーゼNアマノ(天野エンザイム社製)、ニュートラーゼ(ノボザイムズ社製)、ビオプラーゼSP-20(ナガセケムテックス社製)等が例示される。アスペルギルス由来プロテアーゼとしては、プロテアーゼAアマノ(天野エンザイム社製)、フレーバーザイム(ノボザイムズ社製)、スミチームMP(新日本化学社製)等が例示される。植物由来プロテアーゼとしては、パパインW-40(天野エンザイム製)等が例示される。乳酸菌由来プロテアーゼとしては、FC-H(森永乳業製)等が例示される。
蛋白質分解酵素は1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
蛋白質分解酵素として、固定化酵素を使用することもできる。
乳蛋白質原料の酵素分解の方法の一例として、乳蛋白質原料を用いて乳蛋白質溶液を調製し、前記乳蛋白質溶液に蛋白質分解酵素を添加し、前記蛋白質分解酵素の至適温度で保温する方法が挙げられる。
この方法では、保温時に乳蛋白質の加水分解が進行する。保温時間によって、分子量5,000ダルトン未満の画分の割合、平均分子量等を調整できる。
乳蛋白質溶液の固形分濃度は、20質量%以下が好ましく、5~15質量%がより好ましい。固形分濃度が5質量%以上であれば、乳蛋白質加水分解物の製造上の効率が良好であり、20質量%以下であれば、分解効率の低下、加熱処理時の焦付き、冷却時の粘度上昇等の不具合が生じにくい。
乳蛋白質溶液に蛋白質分解酵素を添加する前の処理として、pH調整の前若しくは後、又はその両方で、加熱処理、イオン交換処理等の処理を適宜実施してもよい。
蛋白質分解酵素は、一括又は適宜の間隔で乳蛋白質溶液に添加することができる。
蛋白質分解酵素の至適温度は、例えば30~60℃、好ましくは40~55℃である。保温時間は、例えば2~24時間、好ましくは3~12時間である。保温中、至適pHを維持するため、乳蛋白質溶液のpHを適宜調整することもできる。
加熱処理は、常法により行うことができる。加熱処理条件(温度及び時間)は、使用した蛋白質分解酵素の熱安定性に配慮し、十分に失活できる条件を適宜設定することができ、例えば80~135℃、30分間~2秒間の条件が挙げられる。加熱処理後の酵素分解物溶液は、常法により冷却する。
精製工程では、酵素分解工程で得た酵素分解物を、特定遊離脂肪酸の合計の含有量が固形分換算で50mg/kg以下となるように精製する。
精製方法としては、例えば、酵素分解物の溶液を、細孔径が0.2μm以下の精密ろ過膜、又は限外ろ過膜を用いて処理する方法が挙げられる。この場合、前記精密ろ過膜又は限外ろ過膜を透過した透過液として、乳蛋白質加水分解物を含み、特定遊離脂肪酸の含有量が低減された溶液が得られる。
限外ろ過膜としては、例えば、分画分子量が100万以下の限外ろ過膜が挙げられる。限外ろ過膜の分画分子量は、製造効率の点から、500以上が好ましく、1000以上がより好ましい。なお、一般的に細孔径の大きさは精密ろ過膜>限外ろ過膜である。
精密ろ過膜、限外ろ過膜はそれぞれ市販品を使用できる。
特定遊離脂肪酸の含有量を低減するには、溶液の固形分の希釈又は濃縮により適正な処理条件を調整する。具体的には、溶液の固形分濃度を1~40質量%に調整して精密ろ過膜又は限外ろ過膜で処理すれば、特定遊離脂肪酸の含有量が少なくなる。操作性及び効率性の点からは、固形分濃度5~15質量%に調整することがより好ましい。また、ろ過前の乳清蛋白質加水分解物には、夾雑物として不溶性の未分解の蛋白質や脂肪等の不溶性懸濁物質が含まれており、遠心分離機等の工程により、事前に不溶性懸濁物質を取り除くことで、精密ろ過膜又は限外ろ過膜処理での処理における膜の目詰まりの防止や精製効率を上げることができる。
この試験では、ペプチド独特の雑味や臭気の原因物質について検討した。
市販の粉末状の乳清蛋白質濃縮物(Milei80、ミライ社製、乳蛋白質含量:78.0%、乳糖含量:5.9%)を10%の濃度で水に溶解し、水酸化ナトリウムを添加してpHを8.5に調整した。そこに、蛋白質分解酵素としてプロテアーゼAアマノ(天野エンザイム社製)を、蛋白質1g当り0.02g添加し、50℃で6時間保持した。その後、90℃で10分間加熱して酵素を失活させ、10℃に冷却して酵素分解物溶液を得た。
次いで、得られた酵素分解液を、細孔径0.2μmの精密ろ過膜マイクローザUMP-353(旭化成ケミカルズ社製)で、固形分11.0%、液温度7℃の条件で処理し、透過液を回収した。回収した透過液を、濃縮機により濃縮した後、噴霧乾燥機により乾燥して、粉末状の乳蛋白質加水分解物を得た。
得られた乳蛋白質加水分解物の分子量分布における分子量5,000ダルトン未満の画分の割合は97面積%、平均分子量は503であった。
得られた乳蛋白質加水分解物を10%の濃度で水に溶解して乳蛋白質加水分解物溶液を調製し、以下の測定及び評価を行った。
酵素分解物溶液及び乳蛋白質加水分解物溶液それぞれについて、遊離脂肪酸の含有量をガスクロマトグラフ質量分析法により下記の条件で測定し、固形分1kg当たりの各遊離脂肪酸の含有量(mg/kg)を算出した。結果を表1に示す。
分析条件:
ガスクロマトグラフ装置(GC):アジレントテクノロジー社製(GC6890型)、
カラム:DBI(商品名) アジレントテクノロジー社製、
膜厚:5μm、
長さ:60m、
直径:0.32mm。
(測定条件)
GCオーブン昇温条件:35℃、10分間、15℃/分(260℃まで)2分間保持、
ガス流量:2mL/分 ヘリウムガス、
検出器:パルスド炎光光度検出器(PFPD)(金陵電機株式会社製)。
酵素分解物溶液及び乳蛋白質加水分解物溶液をそれぞれ、訓練された5名のパネラーに試食してもらい、以下の基準により官能評価を実施し、それらの平均点を評価値とした。結果を表2に示す。
5点:ペプチド独特の雑味が非常に強く感じられる。
4点:ペプチド独特の雑味が強く感じられる。
3点:ペプチド独特の雑味が中程度に感じられる。
2点:ペプチド独特の雑味が弱く感じられる。
1点:ペプチド独特の雑味がほとんどない。
5点:ペプチド独特の臭気が非常に強く感じられる。
4点:ペプチド独特の臭気が強く感じられる。
3点:ペプチド独特の臭気が中程度に感じられる。
2点:ペプチド独特の臭気が弱く感じられる。
1点:ペプチド独特の臭気がほとんどない。
表1に示すとおり、酵素分解物には、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸が含まれており、それらの合計量が固形分換算で50mg/kgを超えていた。これに対し、乳蛋白質加水分解物では、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸の量が低減されており、それらの合計量が固形分換算で50mg/kg以下であった。
表2に示すとおり、酵素分解物には、ペプチド独特の雑味や臭気が強く感じられた。これに対し、乳蛋白質加水分解物は、ペプチド独特の雑味及び臭気が低減されていた。
これらの結果から、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸の合計の含有量を50mg/kg以下とすることにより、風味に優れた乳蛋白質加水分解物が得られることがわかった。
市販の牛乳乳清蛋白質濃縮物2.0kg(ミライ社製、乳蛋白質含量:78.0%、乳糖含量:5.9%、脂肪含量5.2%)を脱イオン水18kgに溶解し、10%水酸化ナトリウム水溶液を添加して溶液のpHを7.2に調整し、乳蛋白質水溶液20.6kgを調製した。この乳蛋白質水溶液を、プレート式熱交換器を使用して75℃で6分間加熱殺菌し、液温を50℃に調整し、10%水酸化カリウム水溶液を添加してpHを8.0に調整した後、蛋白質分解酵素として、蛋白質1g当たりPTN6.0S(ノボザイムズ社製)を0.01g、プロテアーゼNアマノ(天野エンザイム社製)を0.02gの割合で添加し、50℃で5時間保持した後、85℃で10分間加熱して酵素を失活させ、酵素分解物溶液を得た。
次いで、得られた酵素分解液を、細孔径0.1μmの精密ろ過膜(マイクローザUSP-143、旭化成ケミカルズ社製)で、固形分10.0%、液温度5℃の条件で処理し、透過液を回収した。回収した透過液を、濃縮機により濃縮した後、噴霧乾燥機により乾燥して、粉末状の乳蛋白質加水分解物1.4kgを得た。
得られた乳蛋白質加水分解物の分子量分布における分子量5,000ダルトン未満の画分の割合は99面積%、平均分子量は435であった。また、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸の合計の含有量は、固形分換算で40mg/kgであった。
得られた乳蛋白質加水分解物からは、ペプチド独特の臭気や雑味がほとんど感じられなかった。
得られた組成物に沈殿や凝集は認められず、また、ペプチド独特の臭気や雑味がほとんど感じられなかった。
市販のWPC(蛋白質含量87%。アーラフーズイングレディエンツ製)1.5kgを8.5kgの精製水に溶解し、乳蛋白質水溶液を調製した。この乳蛋白質水溶液に10%水酸化ナトリウム水溶液を添加して溶液のpHを8.0に調整した後、蛋白質分解酵素として、蛋白質1g当たりビオプラーゼSP-20(ナガセケムテックス社製)を0.03g、トリプシン(ノボザイムズ社製)を0.01g、パパインW-40(天野エンザイム社製)を0.01gの割合で添加し、55℃で6時間保持した後、85℃で10分間加熱して酵素を失活させ、酵素分解物溶液を得た。
次いで、得られた酵素分解液を、公称分画分子量10,000の限外ろ過膜(マイクローザSLP-1053、旭化成ケミカルズ社製)で、固形分13.0%、溶液温度4℃の条件で処理し、透過液を回収した。回収した透過液を、濃縮機により濃縮した後、噴霧乾燥機により乾燥して、粉末状の乳蛋白質加水分解物約1.1kgを得た。
得られた乳蛋白質加水分解物の分子量分布における分子量5,000ダルトン未満の画分の割合は100面積%、平均分子量は401であった。また、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸の合計の含有量は、固形分換算で30mg/kgであった。
得られた乳蛋白質加水分解物からは、ペプチド独特の臭気や雑味がほとんど感じられなかった。
得られた酸性飲料は、蛋白質の凝集や沈殿が見られない透明な溶液であり、また、ペプチド独特の臭気や雑味がほとんど感じられなかった。
本発明の乳蛋白質加水分解物は、ペプチド独特の雑味や臭気が少なく、風味に優れるので、嗜好性が要求される飲食品の原材料として有用である。本発明の乳蛋白質加水分解物を用いれば、嗜好性が要求される飲食品を良好に製造できる。
本発明の乳蛋白質加水分解物を用いる飲食品の形態としては、例えば、加工乳、乳飲料、発酵乳、清涼飲料、炭酸飲料、栄養飲料、果汁飲料、経腸栄養食品、流動食、育児用ミルク、スポーツ飲料が挙げられる。
Claims (2)
- 乳清蛋白質及び乳糖を含み、固形分のうち前記乳糖の割合が2~10質量%である乳蛋白質原料の蛋白質分解酵素による酵素分解を行って酵素分解物を得る工程と、
前記酵素分解物を、細孔径が0.2μm以下の精密ろ過膜を用いた処理によって、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸の合計の含有量が固形分換算で50mg/kg以下となるように精製し、乳蛋白質加水分解物を得る工程
を有する、乳蛋白質加水分解物の製造方法。 - 前記蛋白質分解酵素が、動物由来プロテアーゼ、バシラス由来プロテアーゼ、アスペルギルス由来プロテアーゼ、植物由来プロテアーゼ及び乳酸菌由来プロテアーゼからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の乳蛋白質加水分解物の製造方法。
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