CN107531807A - 纤维素复合体 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种纤维素复合体,该纤维素复合体即使在饮料中的离子以高浓度添加的情况下,纤维素复合体自身也稳定分散,并且悬浮稳定性优异。本发明的解决手段在于一种纤维素复合体,其是含有纤维素、不具有化学交联结构的阴离子性多糖类以及含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子的纤维素复合体,其中,在使该纤维素复合体以1质量%的量分散于由0.45g碳酸氢钠溶解于100ml的纯水中而得的水溶液中时的粘度为10mPa·s以上。
Description
技术领域
本发明涉及纤维素复合体。
背景技术
众所周知,由纤维素与阴离子性多糖类构成的纤维素复合体,其在水系介质中形成纤维素胶体,显示出良好的悬浮稳定性,该纤维素复合体在食品、医药品、化妆品、涂料、陶瓷、树脂、催化剂、其他工业用品等领域中被广泛使用。特别是,出于悬浮稳定剂、乳化稳定剂、增粘稳定剂等稳定剂、组织赋予剂、起云剂、白度提高、流动性改良、研磨剂、食物纤维、油脂代替等目的,而使用该纤维素复合体。例如,在作为饮料的钙强化牛奶中,出于如乳钙和碳酸钙之类的比重大的水不溶性成分的悬浮稳定性的目的,而添加该纤维素复合体。
迄今为止,在只存在少量矿物成分即离子的介质中,为了提高该纤维素复合体所具有的悬浮稳定性,而进行了各种各样的研究。
专利文献1中公开了含有微细纤维素和羧甲基纤维素钠的水分散性的复合体。
专利文献2中公开了含有纤维素和多糖类的纤维素复合体。其中记载了,该纤维素复合体含有胶体状纤维素复合体,通过动态光散射法测得的该胶体状纤维素复合体的中值直径为0.85μm以上。此外,还记载了优选羧甲基纤维素钠作为所述多糖类这一要点。进一步地,该文献中记载了下述纤维素复合体的制造方法:在将含有纤维素、多糖类与水系介质的混合物用湿法进行共处理的工序中,将固体成分设定为35质量%以上,温度设定为80℃以下。而且,记载了在以高浓度添加有可可、咖啡提取物等的饮料中,使用该纤维素复合体的水分散性组合物的悬浮稳定性优异。
专利文献3中公开了下述水分散性组合物:其为除了含微细纤维素与角叉菜聚糖或藻酸盐的水溶胶(hydrocolloid)之外,作为抗滑剂,还添加几乎完全可溶于水中的任意无机盐,以高剪切力进行混炼而得到的水分散性组合物。其中还有特别优选氯化钙作为该无机盐的记载。此外,还记载了该水分散性组合物在巧克力饮料、饮用酸奶制品中的悬浮稳定性优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特公昭40-12174号公报
专利文献2:PCT公报第2013/022090号刊
专利文献3:日本专利特表2006-508195号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年,伴随着由于全球气候变暖引起的中暑患者的增加,对在可可、咖啡、红茶等罐装或PET装嗜好饮料中添加了以钠等为代表的矿物成分的制品进行了研发。在这样的制品中,由于饮料中的矿物成分以离子状态存在,故而如果矿物成分为高浓度的话,则存在饮料中所添加的稳定剂不稳定化、稳定剂自身沉淀的问题。而且,如果稳定剂自身沉淀的话,则蛋白质等水不溶成分的沉淀也变得容易发生。因此,希望有一种下述的纤维素复合体:即使在以高浓度添加有矿物成分的饮料中,稳定剂自身也稳定地维持分散状态,可以发挥出该饮料中的其它的水不溶成分的悬浮稳定化效果。
即使通过由纤维素与阴离子性多糖类构成的以往的纤维素复合体也无法充分地解决上述问题点。即,即使使用以往的纤维素复合体,在以高浓度添加有矿物成分即离子的饮料中,该纤维素复合体之间也终将凝集沉淀,不具有分散稳定性,无法充分发挥出作为稳定剂的功能。
例如,至于专利文献1、2中所述的纤维素复合体或水分散性组合物,纤维素自身的分散稳定性良好。进一步地,如果使用专利文献2中所述的纤维素复合体,则即使在以高浓度添加有可可、咖啡提取物、红茶提取物等成分的口感丰富的饮料(rich taste drink)中,也可获得充分的悬浮稳定性。但是,在饮料中以高浓度添加离子的情况下,存在以下问题:纤维素复合体彼此之间凝集,然后沉淀,不具有分散稳定性,无法充分发挥出作为稳定剂的功能。
专利文献3中所述的纤维素复合体,即使在饮料中以高浓度添加有离子的情况下,也可以具有其自身可以稳定分散这样的分散稳定性。然而,对饮料中的其它的水不溶成分的悬浮稳定效果并不充分,在以高浓度添加有离子的饮料中,依然存在出现沉淀、凝集的问题。
本发明的课题在于提供一种纤维素复合体,该纤维素复合体即使在离子以高浓度存在的体系中,其自身也具有分散稳定性,并且悬浮稳定性也优异。
解决课题的手段
在本发明的第1局面中,本发明人发现,通过制成在纤维素与阴离子性多糖类中添加吸水性粒子、使之高度复合化而成的纤维素复合体,即使在离子强度高的饮料中,纤维素复合体自身也具有分散稳定性,并且悬浮稳定性优异,进而完成本发明。本发明中所述的“复合化”是指,纤维素表面中的至少一部分通过氢键等化学键而被阴离子性多糖类所包覆,此外,纤维素的“复合体”是指,纤维素表面中的至少一部分通过氢键等化学键而被阴离子性多糖类所包覆。
此外,本说明书中所述的离子强度是指,由电解质溶液中的1种离子或者多种离子的合计表示的强度,该离子强度是通过下述方法算出:将各自的离子的、摩尔浓度mi与电荷Zi的2乘方所获得的值的积全部进行加和,进一步将其除以2。即,离子强度定义为下述式:
0.5×Σmi(Zi)2。
例如,0.1M的MgSO4水溶液的离子强度根据上述式子计算为0.5×(0.1×22+0.1×(-2)2)=0.4。
进一步地,本说明书中所述的“分散稳定性”是指,在使纤维素复合体分散于不含非水溶性的成分的水系介质中时的、纤维素复合体自身的分散稳定性。具体地,其是指,不发生纤维素粒子的分离、凝集、沉淀等,呈现出均一的外观。
此外,本说明书中所述的“悬浮稳定性”是指,在水系介质中含有可可粉或钙、功能性食品原材料等纤维素复合体以外的非水溶性成分时,通过纤维素复合体的添加效果,使该非水溶性成分悬浮稳定化。具体地,其是指,不仅纤维素,该非水溶性成分的粒子也不发生分离、凝集、沉淀等,呈现出均一的外观。
如果对本发明的第1局面进一步说明的话,还发现了:通过吸水性粒子存在于纤维素复合体中,使含有该吸水性粒子的纤维素复合体分散于水系介质中时,该吸水性粒子自身溶胀,促进从纤维素复合体粒子的内部的崩坏,其结果是,具有提高纤维素复合体的分散性的作用。因此,本发明的纤维素复合体可以通过包括下述复合化工序的方法制造:将纤维素、不具有化学交联结构的阴离子性多糖类、和含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子进行复合化的工序。
此外,本发明的第2局面涉及可以将阴离子性多糖类与纤维素进一步高度复合化的方法。即,本申请发明人发现了,在将纤维素与阴离子性多糖类进行混炼时,通过添加吸水性粒子,纤维素中包含的水分被该粒子吸收水分,事实上提高了混炼时的固体成分比值(是指混炼物的干燥质量对混炼物的质量的100分率),据此在混炼物的粘性高的半固体状态下,以高混炼能量进行混炼变为可能。其结果发现了可以获得一种纤维素复合体,该纤维素复合体使羧甲基纤维素钠等具有保护胶体性的阴离子性多糖类与纤维素进一步高度地复合化变为可能,复合体所具有的耐离子性提高,即使在离子强度高的饮料中,纤维素复合体自身也稳定地分散,并且悬浮稳定性优异。另外,此处所述的“保护胶体性”是指,阴离子性多糖类覆盖胶体状的纤维素表面,抑制由外部离子引起的纤维素粒子表面的电荷的中和。
即,本发明如下所述。
(1)纤维素复合体,含有纤维素、不具有化学交联结构的阴离子性多糖类以及含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子,其特征在于,
在使该纤维素复合体以1质量%的量分散于由0.45g碳酸氢钠溶解于100ml的纯水而得的水溶液中时的粘度在10mPa·s以上。
(2)根据上述(1)所述的纤维素复合体,其特征在于,上述吸水性粒子的饱和吸水量在3ml/g以上。
(3)根据上述(1)或(2)所述的纤维素复合体,其特征在于,所述吸水性粒子的含量为0.5~15质量%。
(4)根据上述(1)~(3)中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,上述具有化学交联结构的化合物选自羧甲基纤维素钙、羟基磷酸交联淀粉、交联羧甲基纤维素钠以及海藻酸钙。
(5)根据上述(1)~(4)中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,上述具有化学交联结构的化合物为羧甲基纤维素钙。
(6)根据上述(1)~(5)中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,上述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类选自羧甲基纤维素钠以及黄原胶。
(7)根据上述(1)~(6)中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,上述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类为羧甲基纤维素钠。
(8)根据上述(1)~(7)中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,上述纤维素/上述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类的添加比为50~99质量份/1~50质量份。
(9)制造方法,制造上述(1)~(8)中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,包括将上述纤维素、上述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类以及上述含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子进行复合化的工序。
(10)制造方法,其制造含有纤维素以及不具有化学交联结构的阴离子性多糖类的纤维素复合体,其特征在于,包括在含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子的存在下将所述纤维素与所述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类进行复合化的工序。
(11)食品,其特征在于,含有上述(1)~(8)中任一项所述的纤维素复合体。
(12)工业制品,其特征在于,含有上述(1)~(8)中任一项所述的纤维素复合体。
(13)医药品,其特征在于,含有上述(1)~(8)中任一项所述的纤维素复合体。
(14)咖啡饮料,其特征在于,含有上述(1)~(8)中任一项所述的纤维素复合体。发明的效果
根据本发明,可以提供一种纤维素复合体,该纤维素复合体即使在矿物质即离子以高浓度存在的体系中也具有分散稳定性,并且悬浮稳定性优异。
具体实施方式
以下,对本发明进行具体说明。
本发明的纤维素复合体,其是含有纤维素、不具有化学交联结构的阴离子性多糖类以及含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子的纤维素复合体,其中,在使该纤维素复合体以1质量%的量分散于由0.45g碳酸氢钠溶解于100ml的纯水而得的水溶液中时的粘度在10mPa·s以上。
<纤维素>
本发明中,“纤维素”是指,具有葡萄糖通过β键聚合而成的结构的β-葡聚糖中的一种。作为原料,可列举出木材、竹、麦秆、稻秆、棉花、苎麻、蔗渣、洋麻、甜菜、海鞘、细菌纤维素等纤维素纤维质。该纤维素纤维质除了含有纤维素以外,有时也会含有半纤维素或木质素等成分。作为原料,既可以使用这些中的1种纤维素纤维质,也可以使用将2种以上混合所得物。
<纤维素的平均聚合度>
作为本发明中使用的纤维素,优选是结晶纤维素,特别优选是平均聚合度为500以下的结晶纤维素。平均聚合度可以根据通过《第14修订日本药典》(第14改正日本薬局方)(广川书店发行)的结晶纤维素确认试验(3)中规定的铜乙二胺溶液进行的比浓粘度法来测定。如果平均聚合度为500以下,则因在与阴离子性多糖类的复合化工序中,纤维素系物质变得容易受到搅拌、粉碎、磨碎等物理处理,复合化变得容易受到促进,故而优选。更优选地,平均聚合度为300以下,进一步优选地,平均聚合度为250以下。平均聚合度越小则复合化的控制变得越容易,故而其下限无特别的限定,优选的范围在10以上。
<纤维素的水解>
作为控制平均聚合度的方法,可列举出纤维素纤维质的水解处理等。通过水解处理,进行纤维素纤维质内部的非晶质纤维素的解聚,平均聚合度变小。另外,同时地,通过水解处理,除了可以去除上述非晶质纤维素之外,还可以去除半纤维素和木质素等杂质,故而纤维素纤维质内部多孔质化。据此,通过混炼工序等,在付与纤维素与阴离子性多糖类以机械剪切力的工序中,纤维素变得容易受到机械处理,纤维素变得容易微细化。其结果是,纤维素的表面积变高,与阴离子性多糖类的复合化的控制变得容易。
水解的方法并无特别的限定,可列举出酸水解、热水解、蒸汽爆炸、微波分解等。这些方法既可以单独使用,也可以2种以上并用。酸水解的方法中,通过在使纤维素纤维质分散在水系介质中的状态下,适量添加质子酸、羧酸、路易斯酸、杂多酸等,边搅拌边加温,由此能够容易地控制平均聚合度。虽然此时的温度、压力、时间等反应条件因纤维素种类、纤维素浓度、酸种类、酸浓度而不同,但是适当调制为可达成目标平均聚合度。例如,可列举出以下条件:使用2质量%以下的无机酸水溶液,在100℃以上、加压下,处理纤维素10分钟以上。该条件时,酸等催化剂成分渗透至纤维素纤维质内部,水解受到促进,所使用的催化剂成分量变少,其后的精制也变容易。
<纤维素的粒子形状(长径/短径比(L/D比))>
本发明的纤维素复合体中的纤维素优选为微细的粒子状的形状。纤维素的粒子形状是指,将纤维素复合体以1质量%浓度制成纯水悬浮液,使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟)使之分散,得到水分散体,将该水分散体用纯水稀释至0.1~0.5质量%,铸造在云母上,进行风干,以用高分辨率扫描显微镜(SEM)或原子力显微镜(AFM)测量该风干所得物质时所得粒子像的长径(L)与短径(D)的比(L/D比)表示,算作100个~150个粒子的平均值。
从悬浮稳定性的角度考虑,L/D优选小于20,更优选为15以下,进一步优选为10以下,特别优选为5以下,特别优选小于5,最优选为4以下。L/D的下限根据其定义为1。
<不具有化学交联结构的阴离子性多糖类>
本发明中的多糖类是指,单糖类以α或β键合且构成主链或侧链的化合物。作为单糖类,除了包括葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖等糖以外,也包括岩藻糖、鼠李糖等脱氧糖、N-乙酰基葡糖胺等氨基糖、硫糖、葡萄糖酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸等糖酸、糖醇。单糖类的羟基也可以通过乙酰基、羧甲基、磺酸基等官能团进行修饰。
将通过在水中使阳离子游离出从而其自身成为阴离子的多糖类称为阴离子性多糖类。本发明中,通过使用阴离子性多糖类,进一步促进与纤维素的复合化。作为天然的阴离子性多糖类,可列举出:作为单糖类而含有葡萄糖醛酸的结冷胶(gellan gum)或黄原胶、含有半乳糖醛酸的车前籽胶(psyllium seed gum)、含有葡萄糖醛酸与半乳糖醛酸的刺梧桐胶(karaya gum)、含有经磺酸化的半乳糖的角叉菜聚糖(carrageenan)。作为合成的阴离子性多糖类,可列举出:作为单糖类而含有经羧甲基化的葡萄糖的羧甲基纤维素。
此处,对本申请发明中所述的“化学交联结构”进行说明。
在单体键合而成的聚合物中,将与邻接的1个或2个单体键合的单体定义为“键合单元”。将与邻接的3个以上的单体键合的单体定义为“分支单元”。例如,在葡萄糖键合而成的多糖类中,与邻接的2个葡萄糖在1位以及4位键合的葡萄糖相当于键合单元,与邻接的3个葡萄糖在1位、4位以及6位键合的葡萄糖相当于分支单元。
将仅由键合单元所构成的聚合物的结构定义为直链结构。例如,由与邻接的1个葡萄糖在1位或4位键合的葡萄糖所成的端部的键合单元、和由与邻接的2个葡萄糖在1位以及4位键合的葡萄糖所成的中间部的键合单元所成的直链淀粉相当于直链结构。
将由键合单元与分支单元所形成、分支单元彼此之间并未通过共价键或离子键直接键合的聚合物的结构定义为分支结构。例如,下述支链淀粉相当于分支结构:该支链淀粉具有由与邻接的1个葡萄糖在1位或4位键合的葡萄糖所成的端部的键合单元、与由与邻接的2个葡萄糖在1位以及4位键合的葡萄糖所成的中间部的键合单元、与由与邻接的3个葡萄糖在1位、4位以及6位键合的葡萄糖所成的分支单元,虽然分支单元彼此之间并未直接共价键合或离子键合,但是一部分的分支单元与键合单元键合。
将由键合单元与分支单元所形成、分支单元彼此之间通过共价键或离子键直接键合的聚合物的结构定义为交联结构。例如,下述羧甲基纤维素钙符合:该羧甲基纤维素钙具有由与邻接的1个羧甲基化葡萄糖在1位或4位键合的羧甲基化葡萄糖所形成的端部的键合单元、与由与邻接的2个羧甲基化葡萄糖在1位以及4位键合的羧甲基化葡萄糖所形成的中间部的键合单元、与由与邻接的3个羧甲基化葡萄糖在1位、4位糖苷键合(共价键合)、在3位或6位离子键合的羧甲基化葡萄糖所形成的分支单元,分支单元彼此之间直接通过钙离子离子键合。(参见下述各结构。)
因此,本申请发明中所述的“不具有化学交联结构”是指,不具有通过共价键或离子键化学键合而形成的交联结构,例如是指相当于上述直链结构或上述分支结构的结构。
[化1]
作为不具有化学交联结构的阴离子性多糖类,以下物质是适宜的。
例如,可列举出车前籽胶、刺梧桐胶、角叉菜聚糖、海藻酸、海藻酸钠、HM果胶、LM果胶、棕色固氮菌胶((Azotobacter vinelandii gum)、黄原胶、结冷胶、羧甲基纤维素钠等水溶性多糖类。这些阴离子性多糖类中,优选羧甲基纤维素钠(以下,也称为“CMC-Na”。)以及黄原胶。此外,这些阴离子性多糖类也可以2种以上组合。
<羧甲基纤维素钠>
上述阴离子性多糖类中,CMC-Na因容易与纤维素复合化而特别优选。此处所述的CMC-Na是指,由纤维素的羟基的氢原子的一部分或全部被-CH2COO基(羧甲基)取代的阴离子聚合物与Na阳离子所形成者,具有D-葡萄糖经β-1,4键合而成的直链状的化学结构者。CMC-Na例如可通过下述制法获得:将纸浆(纤维素)溶于氢氧化钠溶液中,用单氯乙酸(或其钠盐)进行醚化的制法。CMC-Na是白色细粉末,迅速溶解于水中。通过利用该特性,由此用作增稠剂。
特别是,从复合化的角度考虑,优选使用取代度与粘度被调制在下述特定范围的CMC-Na。
取代度是指,在CMC-Na中的羟基(每1单位葡萄糖具有3个羟基)上羧甲基醚键合的程度,优选每1单位葡萄糖0.6~2.0。取代度如果在上述范围的话,则取代度越高,越容易与纤维素复合化,纤维素复合体的储能模量提高,即使在高盐浓度的水溶液中(例如,10质量%的氯化钠水溶液)也可以发挥高悬浮稳定性,故而优选。更优选地,取代度为0.9~1.3。
取代度通过以下方法测得。精确计量0.5g的试样(酐),包于滤纸中,在磁性坩埚中进行灰化。冷却后,将其转移到500mL烧杯中,添加约250mL的水与35mL的0.05M硫酸,煮沸30分钟。将其冷却后,添加酚酞指示剂,用0.1M氢氧化钾对过量的酸进行返滴定,按照下述式算出。
取代度=(162×A)/(10000-80A)
A=((af-bf1)/试样酐(g))-碱度(或+酸度)
其中,
A:1g试样中的被碱所消耗的0.05M的硫酸的量(mL);
a:0.05M硫酸的使用量(mL);
f:0.05M硫酸的效价;
b:0.1M氢氧化钾的滴定量(mL);
f1:0.1M氢氧化钾的效价;
162:葡萄糖的分子量;
80:CH2COONa-H的分子量。
碱度(或酸度)的测定法:精密量取1g试样(酐)于300mL烧瓶中,添加约200mL水进行溶解。在其中添加5mL的0.05M硫酸,煮沸10分钟后,进行冷却,添加酚酞指示剂,用0.1M氢氧化钾进行滴定(SmL)。同时,进行空白试验(BmL),按照下述式算出。
碱度=((B-S)×f2)/试样酐(g)
其中,f2是0.1M氢氧化钾的效价。(B-S)×f2的值为负时,定为酸度。
此外,CMC-Na的粘度在1质量%的纯水溶液中,优选为500mPa·s以下。此处所述的粘度通过以下方法测得。首先,使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTOhomogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟),将CMC-Na的粉末以1质量%的量分散于纯水中,调制水溶液。接着,对于所获得的水溶液,在分散3小时后(25℃保存),安放在B型粘度计(转子转速60rpm)上,静置60秒后,使之旋转30秒钟,进行测定。其中,转子可以根据粘度进行适当变更。
CMC-Na的粘度越低,则与纤维素的复合化越容易受到促进。因此,CMC-Na的粘度更优选为200mPa·s以下,进一步优选为100mPa·s以下。下限虽然并未特别设定,但其优选范围在1mPa·s以上。
<吸水性粒子>
吸水性是指物质保持水的性质,在此,将每单位质量的物质可以保持的最大水量,饱和吸水量用作指标。饱和吸水量基于吸油量JIS K5101中记载的吸油量的测定法,使用蒸馏水代替油进行测定。终点定为整体变为一个块状之后、开始水分离的点。
如果吸水性粒子的饱和吸水量为每1g吸水性粒子3ml以上,则以高混炼能量将纤维素与阴离子性多糖类进行混炼变为可能,其结果是,耐离子性提高,即使在高浓度添加离子的饮料中也稳定地分散,并且悬浮稳定性优异。吸水性粒子的饱和吸水量优选为4ml/g以上,更优选为6ml/g以上。上限虽然并未特别设定,但优选为25ml/g以下。
另外,在测定吸水性粒子的饱和吸水量时,测定饱和吸水量测定前的含少量水分的吸水性粒子的重量与水分含量,预先将其换算为不含水分的状态的重量。水分含量为通过使用红外线水分计的干燥减量法而测得者。作为前处理的干燥,将1.0g试样装入秤量瓶中,均一推展至该层厚度变为5mm以下之后,不盖盖子,在105℃的通风干燥机中干燥3小时。为了获得饱和吸水量测定所需要的量,重复上述操作。
吸水性粒子的大小优选为500μm以下。这是由于,如果在500μm以下,则吸水性粒子自身难以沉淀。下限虽然没有特别限定,但是从混炼时的纤维素复合体中的其它成分的亲和性的角度考虑,优选为1μm以上。
本发明中,作为吸水性粒子,优选为含有具有化学交联结构的化合物的粒子。本申请发明中所述的“具有化学交联结构”是指,具有通过共价键或离子键从而化学键合、形成的交联结构的情况。作为具有化学交联结构的吸水性原材料,以下物质是适宜的。
例如,可列举出羧甲基纤维素钙、海藻酸钙、交联羧甲基纤维素钠、甲基丙烯酸酯-二乙烯基苯钾共聚物、交联聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、淀粉甘醇酸钠、乙酰化己二酸交联淀粉、乙酰化磷酸交联淀粉、羟烷基化磷酸交联淀粉、磷酸交联淀粉、磷酸单酯化磷酸交联淀粉等。这些吸水性的原材料中,优选羧甲基纤维素钙(以下,CMC-Ca)、海藻酸钙等可作为食品添加剂的物质。
上述吸水性粒子中,从与纤维素复合体中的其它成分的亲和性的角度考虑,最优选为具有纤维素骨架的CMC-Ca。
<羧甲基纤维素钙>
此处所述的CMC-Ca是指,由纤维素的羟基的氢原子的一部分或全部被-CH2COO基所取代的阴离子聚合物与Ca阳离子所形成者,具有D-葡萄糖经β-1,4键合而成的直链状的化学结构者。CMC-Ca例如可以通过下述制法获得:该制法将纸浆(纤维素)溶于氢氧化钠溶液中,在用单氯乙酸(或其钠盐)进行醚化后,进行硫酸处理,在水中成为不溶性游离酸,用碳酸钙中和为钙盐。
CMC-Ca是白色细粉末,不溶于水、酸,部分溶解于碱。此外,吸水性非常高这已为大家所公知,利用该特性来用作锭剂的崩解剂。此外,在食品工业领域中,还可以作为成型剂而被添加于饼干(biscuit)、曲奇饼(cookie)等中。
特别是,从复合化的角度考虑,优选使用取代度被调制在下述特定范围的CMC-Ca。取代度的定义与上述CMC-Na相同,优选为0.5~2.0。如果取代度在上述范围,则取代度越高吸水性越高,容易促进纤维素与阴离子性多糖类的复合化。更优选地,取代度为0.5~0.7。
<吸水性粒子的添加比率>
在本发明的纤维素复合体中,吸水性粒子的添加比率就吸水量与混炼能量的关系考虑,优选以0.5~15质量%的量含有。更优选为0.5~10质量%,进一步地优选为0.5~7质量%,特别优选为0.5~4质量%。另外,吸水性粒子的添加量为基于不含水分的状态的吸水性粒子的重量的情况。
<纤维素与阴离子性多糖类的添加比率>
优选地,本发明的纤维素复合体中的纤维素与阴离子性多糖类的添加比(纤维素/阴离子性多糖类)为50~99质量份/1~50质量份。通过将该纤维素与阴离子性多糖类的添加比设为上述组成,复合化受到促进,提高离子强度高的水分散体中悬浮稳定性,可以实现功能性食品原材料等水不溶性成分的沉淀防止效果。本发明的纤维素复合体中的纤维素与阴离子性多糖类的添加比更优选为70~99质量份/1~30质量份,进一步优选为80~99质量份/1~20质量份,特别优选为85~99质量份/1~15质量份。另外,纤维素与阴离子性多糖类的添加量为基于各自不含水分的状态的重量的值。
<碳酸氢钠水溶液中的粘度>
为了在高浓度添加有离子的饮料中,纤维素复合体具有分散稳定性并且体现悬浮稳定效果,从而在为使0.45g碳酸氢钠溶解于100ml纯水中、以1质量%的量含有该纤维素复合体的溶液时的纤维素复合体的粘度应在10mPa·s以上。此时溶液中的NaHCO3(MW=83.98)的浓度为0.05358M,离子强度为0.16。粘度可以通过以下方法测得。
在预先使0.45g碳酸氢钠(和光纯药工业(株)制造)溶解于100mL纯水而得的水溶液中,使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟),将纤维素复合体以1质量%(测定重量与水分含量,基于换算为不含水分状态的纤维素复合体的重量。)的量进行分散,调制分散液,在25℃的环境下静置。接着,对于所获得的分散液,在静置后经过1小时的时间点,安放在B型粘度计(转子转速60rpm)上,静置60秒之后,使之旋转30秒钟,测定粘度。其中,转子可以根据粘度做适当变更。
由于上述粘度的值越高则纤维素复合体的悬浮稳定性越优异,故而优选为10mPa·s以上,更优选为30mPa·s以上,进一步地优选为70mPa·s以上,特别优选为100mPa·s以上,最优选为110mPa·s以上。从应当使之悬浮稳定化的饮料的饮用口感的角度考虑,粘度的上限优选为500mPa·s以下。
<纤维素复合体的水中的储能模量>
接着,对本发明的纤维素复合体的水分散体的储能模量(G’)进行说明。关于本发明的纤维素复合体,在以1质量%的量含有纤维素复合体的pH6~7的所有范围的水分散体中,储能模量(G’)优选为0.40Pa以上。储能模量表征的是水分散体的流变学上的弹性,表示纤维素与阴离子性多糖类的复合化、或纤维素与阴离子性多糖类及其它水溶性胶的复合化的程度。储能模量越高则意味着纤维素与阴离子性多糖类的复合化、或纤维素与阴离子性多糖类及其它水溶性胶的复合化越得到促进,意味着纤维素复合体的水分散体中的网状结构是刚直的。网状结构越刚直,则纤维素复合体的悬浮稳定性越优异。
本发明中,储能模量为通过使纤维素复合体分散于纯水中所得的水分散体(pH6~7)的动态粘弹性测定所得的值。即,给予水分散体应变时的、保持纤维素复合体网状结构内部所积蓄的应力的弹性成分表征为储能模量。
作为储能模量的测定方法,首先使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟),使纤维素复合体分散于纯水中,调制1.0质量%的水分散体。将所获得的水分散体在室温下静置3天。该水分散体的应力的应变仰赖性通过粘弹性测定装置(流变科学公司(Rheometric Scientific,Inc.)制造;ARES100FRTN1型;几何形状:双层库爱特(Double Wall Couette)型;温度:250℃恒定;角速度:20rad/秒;应变:在1→794的范围内扫描;为了不破坏水分散体的微细结构而使用移液管,慢慢注入,静置5分钟之后,在动态应变(Dynamic Strain)模式下开始测定)进行测定。本发明中的储能模量为上述测定中所获得的应变-应力曲线上的应变为20%时的值。该储能模量的值越大,则纤维素复合体所形成的水分散体的结构越有弹性,表示纤维素与阴离子性多糖类、或纤维素与阴离子性多糖类及其它水溶性胶高度复合化。
纤维素复合体的储能模量优选为0.5Pa以上,更优选为1.8Pa以上,进一步优选为3.5Pa以上,特别优选为4.5Pa以上。
储能模量的上限虽然并未特别设定,但是如果考虑含有纤维素复合体作为饮料时的易饮性,则为6.0Pa以下。如果在6.0Pa以下,则在能充分获得悬浮稳定性的纤维素复合体的添加量(因饮料而不同,例如咖啡、可可、红茶等嗜好饮料、或Ca强化牛奶等饮料的话为0.01~1.0质量%)中,因饮用口感轻松而优选。此外,如果储能模量在该范围,则即使是在为了调节食用感而降低纤维素复合体的添加量的情况(例如,0.5质量%以下)下,其与纤维素以外的水不溶成分也难以产生凝集等。
<纤维素复合体在碳酸氢钠水溶液中的储能模量>
接着,对本发明的纤维素复合体在碳酸氢钠水溶液中的储能模量(G’)进行说明。关于本发明的纤维素复合体,在使0.45g的碳酸氢钠溶解于100mL的纯水中、以1质量%的量含有该纤维素复合体的水分散体中,其储能模量(G’)优选在0.40Pa以上。
作为纤维素复合体在碳酸氢钠水溶液中的储能模量的测定方法,除了使用使0.45g的碳酸氢钠溶解于100ml的纯水中所得的水溶液代替纯水以外,其余与上述储能模量的测定方法相同。
如前所述,纤维素复合体在碳酸氢钠水溶液中的储能模量优选为0.4Pa以上,更优选为1.0Pa以上,进一步优选为1.7Pa以上,特别优选为2.1Pa以上。
<触变性>
接着,对本发明中的纤维素复合体的触变性进行说明。触变是指,当在一定的应力下持续搅拌时,结构被破坏,液体的粘度随时间下降,而当撤掉应力时,结构恢复,随着时间的推移而返回原来状态的现象。关于触变,其表示在结构恢复时的与结构破坏时不同的举动(滞后现象),可以说其滞后现象的面积越大则触变越大,其显示食用感良好等良好的特性。
作为触变的测定方法,首先使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCELAUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟),使纤维素复合体分散于纯水中,调制0.5质量%的水分散体。将所获得的水分散体在室温下静置3天。该水分散体的增减剪切速率时的应力通过粘弹性测定装置(流变科学公司(Rheometric Scientific,Inc.)制造;ARES100FRTN1型;几何形状:双层库爱特(Double Wall Couette)型;温度:250℃恒定;最终剪切速度:200s-1;区域时间:60s;试验前等待时间:600s;为了不破坏水分散体的微细结构而使用移液管,慢慢注入)测定。关于滞后现象的面积,从剪切速度(Shear Rate)为0→200[1/s](1单位1单位地提高剪切速度,最终提高至200(1/s))时的剪切应力(stress[Pa])求取剪切速度为200→0[1/s](从200开始1单位1单位地降低剪切速度,最终降低至0(1/s))时的剪切应力(stress[Pa]),回线面积(area of loop)(Pa/s)根据梯形规则算出。
纤维素复合体的滞后现象的面积优选为1500以上,更优选为3300以上,进一步优选为4500以上。上限虽然并未特别设定,但其实际范围为10000以下。
<纤维素复合体的胶体状纤维素复合体含量>
本发明的纤维素复合体优选含有50质量%以上的胶体状纤维素复合体。此处所述的胶体状纤维素复合体是指,将纤维素复合体配成0.5质量%的浓度的纯水悬浮液,使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟)使之分散,进行离心分离处理(久保田商事(株)制造,商品名“6800型离心分离器”转子型号RA-400型;收集在处理条件:离心力39200m2/s下离心分离处理10分钟后所得的上清液,进一步地对其上清液以116000m2/s离心分离处理45分钟),该离心分离处理后的上清液中残存的固体成分(含有纤维素与阴离子性多糖类)。胶体状纤维素复合体含量是指,胶体状纤维素复合体相对于纤维素复合体整体的质量百分率。关于胶体状纤维素复合体,由于其相比于通过离心分离来沉淀的粗大粒子,在静置状态下保存中难以沉淀,故而如果胶体状纤维素复合体含量在50质量%以上,则悬浮稳定性提高。优选为60质量%以上,更优选为70质量%以上,特别优选为80质量%以上。关于胶体状纤维素复合体含量,由于其越多则悬浮稳定性越高,故而其上限并无特别限定,但其优选范围为100质量%以下。
<纤维素复合体的阴离子性多糖类的伸展性-通过动态光散射法测得的中值径->
本发明的纤维素复合体的特征在于:在配成水分散体时,从纤维素粒子表面放射状伸展的阴离子性多糖类的伸展性大。其阴离子性多糖类的伸展性以在上述胶体状纤维素复合体中的通过动态光散射法测得的中值粒径表示,关于本发明的纤维素复合体,其中值粒径优选为0.85μm以上。
其通过动态光散射法测得的中值径可以用以下方法测定。首先,将纤维素复合体配成0.5质量%浓度的纯水悬浮液,用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCELAUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟)使之分散,进行离心分离处理(久保田商事(株)制造,商品名“6800型离心分离器”转子型号RA-400型,收集在处理条件:离心力39200m2/s下离心分离处理10分钟后所得的上清液,进一步地对该上清液以116000m2/s离心分离处理45分钟。),收集离心分离处理后的上清液。另外,该离心分离处理用于除去通过离心分离沉淀的不利于改善悬浮稳定性的粗大粒子,并且用于回收有利于改善悬浮稳定性的胶体状纤维素粒子。接着,将所收集的上清液放入50mL容量的PP制试样管中,用超声波清洗器(ASONE制造的超声波清洗器,商品名AUC-1L型)超声波处理10分钟。其后,通过ζ电位·粒径测定系统(大冢电子(株)制造,商品名“ELSZ-2”(Batch Cell))测定粒度分布(相对于粒径值的散射强度的度数分布)。此处所述的中值粒径是指,对应于其度数分布中的散射强度的累计50%的粒径值(μm)。关于胶体状纤维素复合体的中值粒径,由于其越大则纤维素复合体的悬浮稳定性越优异,故而其优选为1.5μm以上,更优选为2.0μm以上,进一步优选为2.5μm以上。关于上限,虽然没有特别限制,但优选为5.0μm以下。
<纤维素复合体的制造方法>
接着,对本发明的纤维素复合体的制造方法进行说明。本发明的纤维素复合体可以通过充分混合纤维素、阴离子性多糖类以及吸水性粒子,将这些成分复合化而获得。但是,本发明的纤维素复合体优选通过下述方法获得:在混炼工序中,在吸水性粒子的存在下,向纤维素与阴离子性多糖类施加机械剪切力,使纤维素微细化的同时,在纤维素表面上使阴离子性多糖类复合化。特别是,为了获得具有上述特定值以上的中值粒径的纤维素复合体,而有必要在经微细化的纤维素上充分混炼阴离子性多糖类而使之复合。
此外,混炼时,也可以添加阴离子性多糖类之外的水溶性胶、亲水性物质以及其它的添加剂等。经上述处理的产物根据需要可进行干燥。本发明的纤维素复合体可以是经过上述机械剪切后的未干燥产物和其后经干燥后的产物等中的任一种形态。
为了施加机械剪切力,可以采用使用混炼机等来进行混炼的方法。混炼机可以使用捏合机、挤出机、行星式混合机、擂溃机等,既可以是连续式也可以是间歇式。混炼时的温度未必需要设定在特定的范围,在由于混炼时的复合化反应、摩擦等而发热时,也可以边除热边混炼。这些机器既可以单独使用,也可以二种以上的机器组合使用。这些机器只要根据各种用途中的粘性要求等进行适当选择即可。
另外,混炼温度越低,则越抑制阴离子性多糖类的劣化,作为结果得到的纤维素复合体的储能模量(G’)变高,故而优选。混炼温度优选为0~100℃,更优选为90℃以下,特别优选为70℃以下,进一步优选为60℃以下,最优选为50℃以下。高能量下,为了维持上述混炼温度,也可以自由采用套管冷却、放热等缓慢除热的方法。
如前所述,通过添加吸水性粒子,从而可以吸收混炼物中包含的水分,实际上提高混炼时的固体成分。混炼时的固体成分(混炼物的干燥质量相对于混炼物的质量的100分率)优选设为20质量%以上。通过以混炼物粘性高的半固体形态进行混炼,混炼物不变成稀状态,下述的混炼能量变得容易传递至混炼物,复合化受到促进,故而优选。混炼时的固体成分更优选为30质量%以上,进一步优选为40质量%以上,特别优选为50质量%以上。虽然上限并无特别限定,但考虑到混炼物不变成水分含量少的不连续颗粒状、获得充分的混炼效果与均一的混炼状态方面,实际范围优选为90质量%以下。更优选为70质量%以下,进一步优选为60质量%以下。进一步地,为了使固体成分在上范围,作为加水的时机点,可以在混炼工序前加必要量的水,也可以在混炼工序过程中加水,并且也可以实施这两者。
此处所述的固体成分是指,通过干燥减重法获得的固体成分。基于将规定质量的湿润状态的混炼物干燥、蒸发掉的水分的质量,使用下式算出。固体成分=(100-(蒸发掉的水分含量(g)/湿润状态的混炼物的质量(g)×100))(质量%)。例如,可以使用通过下述方法算出的固体成分:将2.0g的混炼物细细粉碎至直径为5mm以下,使用上式,从使用红外线水分计(株式会社KETT科学研究所制造的FD-240型,在105℃下加热30分钟)对该粉碎后的混炼物进行处理所获得的水分含量,算出。
此处,对混炼能量进行说明。混炼能量是用混炼物的每单位质量的混炼机所消耗的电量(Wh/kg)来定义。混炼能量优选为50Wh/kg以上。如果混炼能量为50Wh/kg以上,则给予混炼物的磨碎性高,纤维素与阴离子性多糖类的复合化、或者纤维素与阴离子性多糖类及其它水溶性胶等的复合化受到促进,中性纤维素复合体的悬浮稳定性提高。更优选为80Wh/kg以上,进一步优选为100Wh/kg以上,特别优选为200Wh/kg以上,更优选为300Wh/kg以上,最优选为400Wh/kg以上。
虽然认为混炼能量高者的话,纤维素与阴离子性多糖类的复合化受到促进,但是如果混炼能量变得过高,则工业上设备变得过大,对设备造成过大的负担,故而混炼能量的上限优选为1000Wh/kg。
复合化的程度被认为是纤维素与阴离子性多糖类及其它成分的氢键的比例。如果复合化进行,则氢键的比例变高,本发明的效果提高。此外,通过复合化的进行,纤维素复合体中包含的胶体状纤维素复合体的中值粒径变大。
混炼时的原料的投入方法可列举出以下方法:同时投入纤维素与阴离子性多糖类与吸水性粒子使之复合化的方法;首先将纤维素与吸水性粒子进行混炼,在实际上提高纤维素的固体成分之后,投入阴离子性多糖类使之复合化的方法,最优选为以下方法:在使纤维素与阴离子性多糖类复合化之后,投入吸水性粒子,实际上提高整体的固体成分,进一步进行复合化的方法。此外,也可以在多阶段中分别进行上述方法。
在得到本发明的纤维素复合体时,干燥通过上述混炼工序获得的混炼物时,可使用盘式干燥、喷雾干燥、带式干燥、流化床干燥、冷冻干燥、微波干燥等公知的干燥方法。优选地,在将混炼物供给到干燥工序时,不在混炼物中添加水,维持混炼工序的固体成分浓度,供给到干燥工序。
干燥后的纤维素复合体的含水率优选为1~20质量%。通过将含水率调至20质量%以下,变得难以产生发粘、腐坏等问题和搬运·运输成本的问题。更优选为15质量%以下,特别优选为10质量%以下。此外,通过调至1质量%以上,不会出现因过度干燥而导致分散性恶化的情况。更优选为1.5质量%以上。
使纤维素复合体在市场上流通时,由于其形状为粉体的话更容易处理,故而优选将通过干燥获得的纤维素复合体粉碎处理为粉体状。其中,在使用喷雾干燥作为干燥方法时,由于干燥与粉末化可以同时进行,故而也可以不进行粉碎。将干燥过的纤维素复合体粉碎时,可使用切割式粉碎机、锤式粉碎机、销棒式粉碎机(pin mill)、喷射式粉碎机等公知的方法。粉碎的程度为粉碎至经粉碎处理后的产物全部通过孔径1mm的筛的程度。更优选地,全部通过孔径425μm的筛,并且优选粉碎至平均粒度(重均粒径)为10~250μm。这些干燥粉末是纤维素复合体的微粒凝集,形成的二次凝集体。该二次凝集体在水中搅拌时将崩解,分散成上述纤维素复合体微粒。二次凝集体的表观重均粒径是指,使用RO-TAP式振筛机(平工作所制造的振筛机(sieve shaker)A型)、JIS标准筛(Z8801-1987),将10g试样筛分10分钟所得的粒度分布中的累积重量50%粒径。
将经干燥过的纤维素复合体在水中搅拌时,形成容易分散、纤维素均一分散、具有光滑组织的无粗糙感的稳定的胶体分散体。特别是,在中性条件下,由于纤维素不发生凝集和分离,形成稳定的胶体分散体,故而作为稳定剂等发挥优异的功能。
<用途>
本发明的纤维素复合体可以在各种各样的食品中使用。如例举则有:包括咖啡、红茶、抹茶、可可、年糕小豆汤、果汁等嗜好饮料,生乳、加工乳、乳酸菌饮料、豆乳等乳性饮料,钙强化饮料等营养强化饮料以及含食物纤维饮料等的各种饮料类;冰淇淋、牛奶冻、软冰淇淋、奶昔、果子露等冰点心类;黄油、奶酪、酸奶、咖啡增白剂(coffee whitener)、淡奶油(whipping cream)、卡仕达奶油(custard cream)、布丁等乳制品类;蛋黄酱、人造奶油(margarine)、涂抹食品的酱(spread)、起酥油等油脂加工食品类;各种汤、炖菜、沙司、佐料汁、调味汁等调味料类;包括以芥末酱为代表的各种香料酱、果酱、以糖花膏(flowerpaste)为代表的各种填充馅、各种馅、冻胶(jelly)的凝胶·糊状食品类;包括面包、面、意大利面、比萨饼、各种预混物的谷类食品类;包括糖果、曲奇饼干(cookie)、饼干(biscuit)、薄煎饼、巧克力、年糕等的日式点心·西式点心类;以鱼糕、鱼肉山芋饼(hanpen)为代表的水产肉糜制品;以火腿、香肠、汉堡牛肉饼等为代表的畜产制品;奶油炸牛肉薯饼(creamcroquette)、中华料理用馅、奶汁烤菜(gratin)、饺子等各种菜肴类;腌咸食品、酒糟腌制食品等珍馐类;宠物食品类以及经管摄食的流食类等。
本发明的纤维素复合体在这些用途中,可以用作悬浮稳定剂、乳化稳定剂、增粘稳定剂、泡沫稳定剂、起云剂、组织赋予剂、流动性改良剂、保形剂、防脱水剂、质地改质剂、粉末化基础剂、食物纤维基础剂、油脂代替等低卡路里化主剂。此外,即使上述食品为蒸煮食品、粉末食品、冷冻食品、微波炉用食品等形态或使用时调制的加工方法不同,也仍然能够发挥本发明的效果。特别是,在即使在加热环境、低pH环境、高盐浓度环境中也发挥出功能的方面,与以往纤维素系原材料不同。
在食品中使用本发明的纤维素复合体时,使用与各食品制造中通常实施的方法相同的仪器,除了添加主原料之外,根据需要还可以添加香料、pH调节剂、增粘稳定剂、盐类、糖类、油脂类、蛋白类、乳化剂、酸味料、色素等,进行混合、混炼、搅拌、乳化、加热等操作。
特别地,由于本发明的纤维素复合体即使在高浓度含有矿物即离子的介质中也稳定地分散,储能模量(G’)高,悬浮稳定性优异,故而特别适宜用作含有大量矿物成分的流食和饮料的悬浮稳定材料。具体地,优选作为离子强度在0.1以上的流食和饮料的悬浮稳定剂,更优选作为离子强度在0.2以上的流食和饮料的悬浮稳定剂。只要本发明的纤维素复合体发挥出效果,所使用的离子饮料和流食的离子强度的上限没有限制,但例如也可列举出1.0。另外,作为离子强度在0.2以上的饮料的例子,可列举出添加有碳酸氢钠的饮料、以及可可、红茶和咖啡提取液等、含有高浓度矿物的物质。
<纤维素复合体的添加方法>
作为饮食品中添加本发明的纤维素复合体的方法,可列举出使本发明的纤维素复合体与主原料或着色料、香料、酸味料、增稠剂等成分同时分散于水中的方法。
此外,在将纤维素复合体的干燥粉末分散于水系介质中时,暂且将纤维素复合体分散于水中后、添加于目的食品形态中的方式由于纤维素复合体的悬浮稳定性提高,故而优选。纤维素复合体是干燥粉末的情况下,作为分散于水中的方法,可以使用食品等制造工序中通常所使用的各种分散机·乳化机·磨碎机等混炼机进行分散。作为混炼机的具体例子,可以使用螺旋桨搅拌机、高速混合机、均质混合机(homomixer)、切割机等各种混合机;球磨机、胶体磨机、珠磨机、擂溃机等磨机类;以高压均质机、纳米超高压均质机(Nano-Mizer)等高压均质机为代表的分散机·乳化机;以行星式混合机、捏合机、挤出机、湍流增强器(turbulizer)等为代表的混炼机等。也可以组合使用2种以上的混炼机。此外,边加热边操作的方式更容易分散。
<在饮食品中的添加量>
本发明的纤维素复合体例如可以在咖啡、可可、牛奶等饮料中添加使用,特别地,优选可以在根据以往技术的纤维素复合体难以发挥悬浮稳定性效果的咖啡饮料中使用。作为纤维素复合体相对于饮食品的添加量,并无特别限制,但优选为0.01质量%以上。通过将纤维素复合体的添加量调至0.01质量%以上,分散、悬浮稳定性增加,乳化稳定、防脱水的效果优异。纤维素复合体的添加量更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上。从不引起凝集和分离的角度、以及饮料的易饮性(过喉感、舌头上的粗糙感)的角度考虑,纤维素复合体的添加量优选为5质量%以下。
<不溶性成分>
本发明的纤维素复合体特别适宜于含有水不溶性成分的中性饮食品。水不溶性成分,是指不溶于水的成分,本发明中是指通过10mm的孔径的筛的水不溶性成分。更优选为通过5mm的筛的水不溶性成分,进一步优选为通过2mm的筛的水不溶性成分。水不溶性成分虽然在中性条件下变得不稳定,但是通过添加本发明的纤维素复合体,可获得优异的悬浮稳定性。
作为水不溶性成分,可列举出:食物·饮料中的蛋白、果粒、乳酸菌饮料等中含有的乳酸菌、蔬菜果汁饮料中的果肉部分等、乳钙、碳酸钙、β-葡聚糖、蛋白质(大豆蛋白、奶蛋白、胶原蛋白)、姜黄、荔枝等比重比水大的功能性食品原材料等;辅酶Q10等泛癸利酮(ubidecarenone)化合物、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、或其酯等ω-3化合物、神经酰胺化合物等比重比水轻的功能性食品原材料等。
虽然上述功能性食品原材料的添加量根据饮料的每日摄入量与原材料的效果效能而不同,但是显得对于饮料,优选添加0.01质量%以上。更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上。
<天然浓厚流食>
本发明的纤维素复合体也适宜于流食。此处所述的流食是指,一般被称为天然浓厚流食,以天然食品为基质,补加矿物和食物纤维、维生素类,调整至每1ml为1kcal以上,主要面向婴儿或成人的重症患者的具有流动性的食物。这种天然浓厚流食中,容易产生以下问题:由于以高浓度的天然食品作为基质,故而容易产生残渣,该残渣发生沉淀,结果导致流食难以通过食管;以及,成分中包含的矿物与蛋白质在流食的加热杀菌时反应产生凝集物。通过添加本发明的纤维素复合体,可以解决这些问题,获得稳定的天然浓厚流食,可以抑制加热杀菌时的凝集物的产生。
<中暑应对饮料>
本发明的纤维素复合体也适宜于与通常的饮料比较而添加了更高浓度的矿物的中暑应对饮料。厚生劳动省推荐,在中暑患者增加的夏季,每20~30分钟,杯摄取1~2杯的每100ml添加有40~80mg的钠的口服保水液。关于满足上述钠添加条件的咖啡、红茶、抹茶、可可、年糕小豆汤、果汁等嗜好饮料、生乳、加工乳、乳酸菌饮料、豆浆等乳性饮料,以离子状态存在的钠与成分中的蛋白质等发生反应,最终产生凝集物。此外,即使添加稳定剂防止产生凝集物,一般如果矿物成分变为高浓度,则稳定剂不稳定化,稳定剂自身沉淀,结果产生发生蛋白质等水不溶成分沉淀的问题。然而,在这样的饮料中,通过添加本发明的纤维素复合体,可以解决这些问题,可以获得稳定的中暑应对饮料。
<食品以外的用途>
本发明的纤维素复合体是胶体分散性显著提高的物质,在除了作为食品用途以外,作为用途还可以列举出糖浆剂、液剂和软膏等医药品、以及化妆水、乳液、洗涤剂等化妆品、食品用·工业用洗涤剂和处理剂原料、家庭用(衣料、厨房、住所、餐具等)洗涤剂原料、涂料、颜料、陶瓷、水系胶乳、乳化(聚合)用、农药用、纤维加工用(精炼剂、染色助剂、柔软剂、拒水剂)、防污加工剂、混凝土用混合剂、印刷油墨用、润滑油用、抗静电剂、防雾剂、润滑剂、分散剂以及脱墨剂等工业制品。其中,特别是在构成成分以高浓度的离子状态而存在的组合物中,不发生凝集和分离、水分离、沉淀,可以保持稳定的分散状态。此外,在作为稳定剂的性能显著提高的同时,由于通过其顺滑的舌感与醇厚感可以消除粗糙感的问题,故而也可以在上述记载以外的广阔范围的食品用途中使用。
通过下述实施例,对本发明进行说明。但这些并不限制本发明的范围。
实施例
<纤维素的平均聚合度测定法>
纤维素的平均聚合度根据通过《第14修订日本药典》(广川书店发行)的结晶纤维素确认试验(3)中规定的铜乙二胺溶液进行的比浓粘度法来测定。
<羧甲基纤维素钠(CMC-Na)的粘度>
(1)使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟),将CMC-Na的粉末以1质量%的量分散于纯水中,调制水溶液。
(2)对所获得的水溶液分散3小时后(25℃保存),安放在B形粘度计(转子转速60rpm)静置60秒后,使之旋转30秒钟进行测定。其中,转子可以根据粘度而使用最合适的转子。
<羧甲基纤维素钠(CMC-Na)的取代度>
(1)精确称量0.5g的试样(酐),包于滤纸中,在磁性坩埚中进行灰化。
(2)冷却后,将其转移到500mL烧杯中,添加约250mL的水与35mL的0.05M硫酸,煮沸30分钟。将其进行冷却,添加酚酞指示剂,用0.1M氢氧化钾对过量的酸进行返滴定,按照下述式算出取代度。
取代度=(162×A)/(10000-80A)
A=((af-bf1)/试样酐(g))-碱度(或+酸度)
其中,
A:1g试样中的被碱所消耗的0.05M的硫酸的量(mL);
a:0.05M硫酸的使用量(mL);
f:0.05M硫酸的效价;
b:0.1M氢氧化钾的滴定量(mL);
f1:0.1M氢氧化钾的效价;
162:葡萄糖的分子量;
80:CH2COONa-H的分子量。
碱度(或酸度)的测定法:精密量取1g试样(酐)于300mL烧瓶中,添加约200mL水进行溶解。在其中添加5mL的0.05M硫酸,煮沸10分钟后,进行冷却,添加酚酞指示剂,用0.1M氢氧化钾进行滴定(SmL)。同时,进行空白试验(BmL),按照下式算出。
碱度=((B-S)×f)/试样酐(g)
其中,f是0.1M氢氧化钾的效价。此外,在(B-S)×f的值为负时,作为酸度。
<吸水性粒子的饱和吸水量>
饱和吸水量基于吸油量JIS K5101中记载的吸油量的测定法,使用蒸馏水代替油进行测定。终点定为整体变为一个块状之后、开始水分离的点。
<纤维素的粒子形状(L/D)>
将纤维素复合体配成1质量%浓度的纯水悬浮液,将使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟)分散的水分散体用纯水稀释至0.1质量%,使用移液管,在云母上浇铸1滴。用空气除尘器,将剩余的水分吹飞,风干,调制试样。基于用原子力显微镜(装置:Digital Instruments社制造的Nano ScopeIV MM,扫描器:EV,测定模式:轻敲(Tapping),探针:NCH型硅单晶探针)测得的图像,从长径(L)为2μm以下的粒子形状算出长径(L)与短径(D),其比(L/D)为纤维素粒子的形状,计算100~150个粒子的平均值。
<纤维素复合体的储能模量>
(1)使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟),使纤维素复合体分散于纯水中,调制1.0质量%浓度的纯水分散体。将所获得的水分散体在室温下静置3天。
(2)通过粘弹性测定装置(Rheometric Scientific,Inc.制造,ARES100FRTN1型,几何形状:双层库爱特(Double Wall Couette)型,在1→794%的范围内扫描应变)测定该水分散体的应力的应变仰赖性。本发明中,储能模量(G’)使用在上述测定中获得的应变-应力曲线上的应变20%的值。
<纤维素复合体在碳酸氢钠水溶液中的储能模量>
(1)在预先使0.45g碳酸氢钠(和光纯药工业(株)制造)溶解于100mL纯水而得的水溶液中,使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟)将纤维素复合体以1质量%(测定重量与水分含量,基于换算为不含水分状态的纤维素复合体的重量。)的量进行分散,调制1.0质量%的分散体。将所获得的水分散体在室温下静置3天。
(2)通过粘弹性测定装置(Rheometric Scientific,Inc.制造,ARES100FRTN1型,几何形状:双层库爱特型,温度:25.0℃恒定,角速度:20rad/秒,应变:在1→794%的范围内扫描)测定该分散体的应力的应变仰赖性。本发明中,储能模量(G’)使用在上述测定中获得的应变-应力曲线上的应变20%的值。
<纤维素复合体的胶体状纤维素复合体含量>
(1)将纤维素复合体配成0.5质量%浓度的纯水悬浮液,使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟)进行分散。
(2)将此分散液进行离心分离处理(久保田商事(株)制造,商品名“6800型离心分离器”转子型号RA-400型,收集处理条件:离心力39200m2/s下离心分离处理10分钟后的上清液,进一步对该上清液以116000m2/s进行离心分离处理45分钟。)。
(3)将离心后的上清液导入玻璃制称量瓶中,在60℃干燥15分钟后,再在105℃下干燥2小时,在干燥器内进行恒重后,测定重量。此外,另外也将未离心的水分散体同样地进行干燥,测定重量。从这些结果,根据下式求得上清液中残存的纤维素固体成分的质量百分率。
胶体状纤维素复合体含量的计算式:(对未离心处理50g进行离心分离处理后获得的上清液50g的固体成分)/(未离心处理50g中的固体成分)×100
<胶体状纤维素复合体通过动态光散射法测得的中值径>
(1)将纤维素复合体配成0.5质量%浓度的纯水悬浮液,用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟)分散,进行离心分离(久保田商事(株)制造,商品名“6800型离心分离器”转子型号RA-400型,收集在处理条件:离心力39200m2/s下离心10分钟后所得的上清液,进一步地对该上清液以116000m2/s离心处理45分钟。),收集离心后的上清液。
(2)将该上清液放入50mL容量的PP制试样管中,用超声波清洗器(AS ONE制造的超声波清洗器,商品名AUC-1L型)超声波处理10分钟。
(3)其后,通过ζ电位·粒径测定系统(大冢电子(株)制造,商品名“ELSZ-2”(BatchCell))测定粒度分布(相对于粒径值的散射强度的度数分布)。此处所述的中值粒径是指,对应于其度数分布中的散射强度的累计50%的粒径值(μm)。
<触变性>
(1)作为触变的测定方法,首先使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCELAUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟),使纤维素复合体分散于纯水中,调制0.5质量%的纯水分散体。将所获得的水分散体在室温下静置3天。
(2)通过粘弹性测定装置(Rheometric Scientific,Inc.制造,ARES100FRTN1型,几何形状:双层库爱特型,温度:25.0℃恒定,最终剪切速度:200s-1,区域时间:60s,试验前等待时间:600s)来测定该水分散体的升降剪切速率时的应力。关于滞后现象的面积,从剪切速度(Shear Rate)为0→200[1/s](1单位1单位地提高剪切速度,最终提高至200(1/s))时的剪切应力(stress[Pa])求取剪切速度为200→0[1/s](从200开始1单位1单位地降低剪切速度,最终降低至0(1/s))时的剪切应力(stress[Pa]),回线面积(area of loop)(Pa/s)根据梯形规则算出。
<碳酸氢钠水溶液中的粘度>
(1)在预先将0.45g碳酸氢钠(和光纯药工业(株)制造)溶解于100mL纯水中所得的水溶液中,使用高剪切均质机(日本精机(株)制造,商品名“EXCEL AUTO homogenizer ED-7”处理条件:转速15,000rpm×5分钟)使纤维素复合体以1质量%(测定重量与水分含量,基于换算为不含水分状态的纤维素复合体的重量。)的量进行分散,调制1.0质量%的分散体。
(2)对于所获得的水溶液分散1小时后(25℃保存),安装在B型粘度计(转子转速60rpm)上,静置60秒后,使之旋转30秒钟,进行测定。其中,转子根据粘度而使用最适合的转子。
(实施例1)
将市售溶解用纸浆(DP纸浆)裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状的纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以纤维素(以下MCC)/CMC-Na/CMC-Ca的质量比(测定重量与水分含量,基于换算为不含水分状态的成分的重量的值)为84/15.5/0.5的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体A。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为40Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~40℃。
所获得的纤维素复合体A的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为0.7Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.4Pa,胶体状纤维素复合体含量为68质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.5μm,触变性为640,碳酸氢钠水溶液中的粘度为10mPa·s。结果如表1所示。
(实施例2)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/14/2.0的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体B。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为50Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~40℃。
所获得的纤维素复合体B的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为1.7Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为1.0Pa,胶体状纤维素复合体含量为73质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.7μm,触变性为1560,碳酸氢钠水溶液中的粘度为30mPa·s。结果如表1所示。
(实施例3)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/13.5/2.5的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体C。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为70Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~40℃。
所获得的纤维素复合体C的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为2.9Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为1.7Pa,胶体状纤维素复合体含量为76质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.8μm,触变性为2660,碳酸氢钠水溶液中的粘度为70mPa·s。结果如表1所示。
(实施例4)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/13/3的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体D。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为90Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~60℃。
所获得的纤维素复合体D的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为3.4Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为2.0Pa,胶体状纤维素复合体含量为79质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.8μm,触变性为3120,碳酸氢钠水溶液中的粘度为100mPa·s。结果如表1所示。
(实施例5)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体E。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为100Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~60℃。
所获得的纤维素复合体E的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为3.6Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为2.1Pa,胶体状纤维素复合体含量为82质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.8μm,触变性为3300,碳酸氢钠水溶液中的粘度为110mPa·s。结果如表1所示。
(实施例6)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/8/8的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体F。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为150Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在40~70℃。
所获得的纤维素复合体F的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为4.5Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为1.3Pa,胶体状纤维素复合体含量为77质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为3.0μm,触变性为4130,碳酸氢钠水溶液中的粘度为40mPa·s。结果如表1所示。
(实施例7)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/1/15的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体G。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为170Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在40~70℃。
所获得的纤维素复合体G的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为0.8Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.4Pa,胶体状纤维素复合体含量为60质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.6μm,触变性为730,碳酸氢钠水溶液中的粘度为12mPa·s。结果如表1所示。
(实施例8)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为50/37.5/12.5的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体H。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为70Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~40℃。
所获得的纤维素复合体H的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为0.9Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.5Pa,胶体状纤维素复合体含量为63质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.5μm,触变性为825,碳酸氢钠水溶液中的粘度为50mPa·s。结果如表1所示。
(实施例9)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为98/1.5/0.5的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体I。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为120Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在40~70℃。
所获得的纤维素复合体I的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为0.7Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.4Pa,胶体状纤维素复合体含量为51质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.5μm,触变性为660,碳酸氢钠水溶液中的粘度为14mPa·s。结果如表1所示。
(实施例10)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的羟基二淀粉磷酸酯(hydroxy distarch phosphate)(每1g的吸水量3g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/羟基二淀粉磷酸酯的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体J。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为80Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在30~50℃。
所获得的纤维素复合体J的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为3.0Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为1.8Pa,胶体状纤维素复合体含量为80质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.6μm,触变性为2750,碳酸氢钠水溶液中的粘度为85mPa·s。结果如表1所示。
(实施例11)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的交联羧甲基纤维素钠(每1g的吸水量6.5g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/交联羧甲基纤维素钠的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体K。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为110Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~70℃。
所获得的纤维素复合体K的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为3.8Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为2.2Pa,胶体状纤维素复合体含量为80质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.8μm,触变性为3500,碳酸氢钠水溶液中的粘度为120mPa·s。结果如表1所示。
(实施例12)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的海藻酸钙(每1g的吸水量3.2g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/海藻酸钙的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体L。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为80Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在30~60℃。
所获得的纤维素复合体L的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为3.1Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为1.8Pa,胶体状纤维素复合体含量为76质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.3μm,触变性为2840,碳酸氢钠水溶液中的粘度为88mPa·s。结果如表1所示。
(实施例13)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(1%溶解液的粘度250mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体M。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为80Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~40℃。
所获得的纤维素复合体M的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为2.7Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为1.6Pa,胶体状纤维素复合体含量为79质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.5μm,触变性为2475,碳酸氢钠水溶液中的粘度为65mPa·s。结果如表1所示。
(实施例14)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售CMC-Na(2%溶解液的粘度11mPa·s,醚化度0.7~0.8)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体N。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为90Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~60℃。
所获得的纤维素复合体N的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为3.3Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为1.9Pa,胶体状纤维素复合体含量为77质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.6μm,触变性为3030,碳酸氢钠水溶液中的粘度为90mPa·s。结果如表1所示。
(实施例15)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与市售黄原胶(三荣源F.F.I.(株)BISTOP(ビストップ)D-3000)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/黄原胶/CMC-Ca的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体O。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为60Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~50℃。
所获得的纤维素复合体O的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为1.5Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.9Pa,胶体状纤维素复合体含量为61质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.0μm,触变性为1375,碳酸氢钠水溶液中的粘度为50mPa·s。结果如表1所示。
(比较例1)
以与实施例相同的操作,将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为84/15.6/0.4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体P。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为30Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~30℃。
所获得的纤维素复合体P的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为0.5Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.3Pa,胶体状纤维素复合体含量为64质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为0.9μm,触变性为460,碳酸氢钠水溶液中的粘度为7mPa·s。结果如表1所示。
(比较例2)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)与市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为83/1/16的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体Q。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为190Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在40~80℃。
所获得的纤维素复合体Q的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为0.6Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.3Pa,胶体状纤维素复合体含量为48质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为0.6μm,触变性为550,碳酸氢钠水溶液中的粘度为5mPa·s。结果如表1所示。
(比较例3)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)、市售的海藻酸丙二醇酯(以下PGA)(每1g的吸水量3g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/PGA的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体R。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为70Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~40℃。
所获得的纤维素复合体R的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为1.1Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.5Pa,胶体状纤维素复合体含量为79质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为2.1μm,触变性为1000,碳酸氢钠水溶液中的粘度为20mPa·s。结果如表1所示。
(比较例4)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
接着,准备湿饼状纤维素与CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)与市售的结冷胶(gellan gum)(三荣源F.F.I.(株)制造的天然结冷胶KELCOGEL LT-100)(每1g的吸水量24g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/结冷胶的质量比为84/12/4的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体S。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为250Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在50~90℃。
所获得的纤维素复合体S的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为6.4Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为3.7Pa,胶体状纤维素复合体含量为61质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.7μm,触变性为5900,碳酸氢钠水溶液中的粘度为210mPa·s。结果如表1所示。
(比较例5)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)与市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为49/38/13的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体T。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为60Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~40℃。
所获得的纤维素复合体T的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为0.7Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.3Pa,胶体状纤维素复合体含量为62质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.2μm,触变性为710,碳酸氢钠水溶液中的粘度为7mPa·s。结果如表1所示。
(比较例6)
将市售DP纸浆裁剪后,在2.5mol/L盐酸中、105℃下水解15分钟后,进行水洗·过滤,制作固体成分为50质量%的湿饼状纤维素(平均聚合度为220)。
然后,准备湿饼状纤维素与CMC-Na(1%溶解液的粘度55mPa·s,醚化度1.0~1.3)与市售的CMC-Ca(每1g的吸水量6g),在行星式混合机((株)品川工业所制造,5DM-03-R,搅拌叶片为钩型)中,以MCC/CMC-Na/CMC-Ca的质量比为99.5/0.38/0.13的方式投入,加水使固体成分变为45质量%。
其后,以126rpm进行混炼,获得纤维素复合体U。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为100Wh/kg。关于混炼温度,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在40~80℃。
所获得的纤维素复合体U的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为0.5Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.2Pa,胶体状纤维素复合体含量为45质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.3μm,触变性为460,碳酸氢钠水溶液中的粘度为3mPa·s。结果如表1所示。
(比较例7)
使用市售KP纸浆,进行纤维素的水解,然后,准备湿饼状纤维素(平均聚合度为220)与作为A成分的市售CMC-Na(2%溶解液的粘度620mPa·s,醚化度1.0~1.3)、作为B成分的市售CMC-Na(2%溶解液的粘度25mPa·s,醚化度1.0~1.3),以MCC/CMC-Na(A成分+B成分)的质量比为90/10(CMC-Na的构成:A成分/B成分=40/60)的方式投入,加水使固体成分变为45质量%,与实施例1同样地进行混炼,获得纤维素复合体V。混炼能量通过行星式混合机的混炼时间来控制,实测值为100Wh/kg。关于混炼温度,通过套管冷却进行调整,使用热电偶直接测定混炼物的温度,整个混炼在20~60℃。
所获得的纤维素复合体V的粒子L/D为1.6。储能模量(G’)为2.5Pa,碳酸氢钠水溶液中的储能模量为0.1Pa,胶体状纤维素复合体含量为72质量%,胶体状纤维素复合体的动态光散射中值粒径为1.2μm,触变性为2300,碳酸氢钠水溶液中的粘度为3mPa·s。结果如表1所示。
<含有高浓度离子的浓厚流食>
使用通过上述实施例、比较例所获得的纤维素复合体A~V,通过以下操作制作含有离子高浓度的浓厚流食,并进行评价。
添加46.0g的大豆油、3.45g的乳化剂卵磷脂,进一步添加70℃的温离子交换水,调至1852.29g。随后,使用TK均质混合机(特殊机化工业制造的Model MarkII,7000rpm×3分钟,60℃下)进行混合分散,然后,添加预先混有28.75g的酪蛋白钠、86.25g的大豆蛋白、299.0g的糊精的产物,用螺旋桨搅拌(700rpm×20秒),然后添加作为矿物成分的8.40g的碳酸氢钠、9.22g的磷酸氢二钾、6.88g的碳酸钙、4.00g的碳酸镁、0.15g的柠檬酸铵、0.46g的干燥酵母(锌)与4.60g的纤维素复合体,总量为2300g,配成流食。此外,该流食的碳酸氢钠、磷酸氢二钾、碳酸钙、碳酸镁以及柠檬酸铵的合计离子强度算作0.65。
在使用TK均质混合机(7000rpm×1分钟,70℃下)进行混合分散后,用活塞型均质机进行均质化处理(50MPa),充填于250mL的耐热瓶中,获得含有高浓度离子的浓厚流食。然后,进行加热热杀菌(121℃,15分钟),用自来水冷却1小时后,将容器上下轻轻振荡10次后,在40℃的氛围下静置保存1个月,目视观察外观。评价方法如下所示,所得结果如表1所示。
<悬浮稳定性:饮食品的外观观察>
各种饮料(制造法参考以下实施例、比较例)中,关于以下4个项目,制定基准,通过目视判定。
(分离)基于装入耐热瓶的饮料上部的色淡的层的体积,根据下述评价基准进行评价。
◎(优):无分离;
○(良):分离小于10%;
△(可):分离小于30%;
×(不可):分离在30%以上。
(沉淀)基于装入耐热瓶的饮料底面的堆积物的量,根据下述评价基准进行评价。
◎(优):无沉淀;
○(良):部分有薄的沉淀;
△(可):整面有薄的沉淀;
×(不可):整体有浓的沉淀。
(凝集)装入耐热瓶的饮料整体中,基于不均一部分的量,根据下述评价基准进行评价。
◎(优):均一;
○(良):稍微一部分不均一;
△(可):一部分不均一;
×(不可):整体不均一。
(食用感)食用感根据以下评价基准进行评价。
◎(优):过喉感轻快,有适度的醇厚感。
○(良):过喉感中有少许糊状感。
△(可):过喉感重,有糊状感。
×(不可):过喉感虽好,但感觉到水分多。或者过喉感重,有强烈的糊状感。
[表1]
表1
[表2]
表1(续)
[表3]
表1(续)
[表4]
表1(续)
<咖啡饮料>
使用通过上述实施例5所得的纤维素复合体E以及通过比较例3所获得的纤维素复合体R,通过以下操作制作咖啡饮料,进行评价。
在250g的咖啡粉(KEY咖啡(株)制造的商品名“PREMIUM BLEND”)中,添加60℃的水使其总量变为1000g,浸渍,返回常温后,用法兰绒制的滤布进行过滤,制作咖啡提取液。该提取液用糖度计(爱拓(ATAGO)制造的商品名“PAL-1”)测定Brix,结果Brix为4.0。
然后,向该咖啡提取液64.5质量份中,添加牛奶13.0质量份、砂糖5.0质量份、乳化剂(三菱化学食品制造的商品名“蔗糖脂肪酸酯P-1670”)0.03质量份、碳酸氢钠(和光纯药制造特级Glade)0.60质量份、纤维素复合体E、纤维素复合体R各0.035质量份(干燥品换算),向其中添加纯水,配成合计为100质量份的咖啡饮料。此外,由于1升水中含有6g碳酸氢钠的水溶液的离子强度为0.214,故而该咖啡饮料所含有的碳酸氢钠的离子强度至少相当于其以上。
将该咖啡饮料装入不锈钢制的2L容量的容器中,在80℃下,用螺旋桨搅拌(300rpm,10分钟)。然后,将该分散液用活塞型均质机(APV制造的商品名“Manton-Gaulin均质机”)进行均质化处理(20MPa)。对此进行超高温(UHT)加热杀菌处理(140℃,60秒),充填到200mL容量的玻璃制耐热瓶中,在塞严之后,用自来水冷却1小时后,将容器上下轻轻振荡10次后,在60℃的氛围下静置保存28天,通过目视观察外观。评价方法如下所示。
<悬浮稳定性:饮食品的外观观察>
在各咖啡饮料中,关于以下4个项目,制定基准,通过目视判定。
(分离)基于装入耐热瓶的饮料上部的色淡的层的体积,根据下述评价基准进行评价。
◎(优):无分离;
○(良):分离小于10%;
△(可):分离小于30%;
×(不可):分离在30%以上。
(沉淀)基于装入耐热瓶的饮料底面的堆积物的量,根据下述评价基准进行评价。
◎(优):无沉淀;
○(良):部分有薄的沉淀;
△(可):整面有薄的沉淀;
×(不可):整体有浓的沉淀。
(凝集)装入耐热瓶的饮料整体中,基于不均一部分的量,根据下述评价基准进行评价。
◎(优):均一;
○(良):稍微一部分不均一;
△(可):一部分不均一;
×(不可):整体不均一。
(油环)基于在装入耐热瓶的饮料的上部上沿瓶边确认到的环状油固化物的量,根据下述评价基准进行评价。
◎(优):无;
○(良):稍微一部分产生;
△(可):产生不完整的环状;
×(不可):产生完整的环状。
根据上述结果可知,含有实施例5的纤维素复合体E的咖啡饮料中,分离为◎、沉淀为◎、凝集为◎、油环为◎,而含有比较例3的纤维素复合体R的咖啡饮料中,分离为×、沉淀为×、凝集为×、油环为×。由此可知,即使在含有中和盐、纤维素复合体的添加量被限制为微量的体系中,由于本申请的纤维素复合体的分散良好,故而仍然可以呈现出高悬浮稳定性。
产业上的可利用性
通过将本发明的纤维素复合体添加于高离子强度的饮食品中,可以抑制成分的分离和凝集、沉淀的产生,使之悬浮稳定。此外,由于本发明的纤维素复合体的悬浮稳定性优异,故而可用于添加有通常的可可、咖啡、红茶、牛奶等成分的饮料。进一步地,除了这些饮料之外,由于即使在含有功能性食品原材料等水不溶性成分的饮食品中,也显示出优异的悬浮稳定性,故而也很有用。
Claims (14)
1.纤维素复合体,含有纤维素、不具有化学交联结构的阴离子性多糖类及含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子,其特征在于,在使所述纤维素复合体以1质量%的量分散于由0.45g碳酸氢钠溶解于100ml纯水而得的水溶液中时的粘度在10mPa·s以上。
2.根据权利要求1所述的纤维素复合体,其特征在于,所述吸水性粒子的饱和吸水量在3ml/g以上。
3.根据权利要求1或2所述的纤维素复合体,其特征在于,所述吸水性粒子的含量为0.5~15质量%。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,所述具有化学交联结构的化合物选自羧甲基纤维素钙、羟基磷酸交联淀粉、交联羧甲基纤维素钠以及海藻酸钙。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,所述具有化学交联结构的化合物为羧甲基纤维素钙。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,所述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类选自羧甲基纤维素钠以及黄原胶。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,所述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类为羧甲基纤维素钠。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,所述纤维素/所述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类的添加比为50~99质量份/1~50质量份。
9.制造方法,制造权利要求1~8中任一项所述的纤维素复合体,其特征在于,包括将所述纤维素、所述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类及所述含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子进行复合化的工序。
10.制造方法,制造含有纤维素以及不具有化学交联结构的阴离子性多糖类的纤维素复合体,其特征在于,包括在含有具有化学交联结构的化合物的吸水性粒子的存在下将所述纤维素与所述不具有化学交联结构的阴离子性多糖类进行复合化的工序。
11.食品,其特征在于,含有权利要求1~8中任一项所述的纤维素复合体。
12.工业制品,其特征在于,含有权利要求1~8中任一项所述的纤维素复合体。
13.医药品,其特征在于,含有权利要求1~8中任一项所述的纤维素复合体。
14.咖啡饮料,其特征在于,含有权利要求1~8中任一项所述的纤维素复合体。
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