DE69719920T2

DE69719920T2 - Prozess zur herstellung eines emulgators und emulgierte zusammensetzung

Info

Publication number: DE69719920T2
Application number: DE69719920T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Tsukuba-gun NAKAMURA; Masayoshi Tsukuba-gun KATO; Taro Tsukuba-gun TAKAHASHI; Hirokazu Tsukuba-gun MAEDA
Original assignee: Fuji Oil Co Ltd
Current assignee: Fuji Oil Co Ltd
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2017-06-07
Also published as: DK0844017T3; EP0844017A1; WO1997046312A1; EP0844017A4; EP0844017B1; US6015840A; JPH09323033A; DE69719920D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Emulgatoren und emulgierte Zusammensetzungen, die unter Verwendung der Emulgatoren erhalten wurden.
Technischer Hintergrund
Emulgatoren können grob in niedermolekulare Emulgatoren und hochmolekuare Emulgatoren eingeteilt werden. Die niedermolekularen Emulgatoren sind die sogenannten grenzflächenaktiven Mittel, und zu ihnen gehören Fettsäure-Seifen, Glycerinester und Zuckerester. Zu hochmolekularen Emulgatoren gehören natürliche Substanzen wie Gummiarabicum und andere Gummen und Kasein sowie synthetische Produkte wie Acrylsäuresalze und Polyvinylalkohole.
Diese Emulgatoren werden in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck in geeigneter Zumischung verwendet, aber niedermolekulare Emulgatoren haben im allgemeinen den Nachteil der Empfindlichkeit gegenüber pH-Veränderungen und des Verlusts der emulgierenden Eigenschaft als Ergebnis von Veränderungen der Konzentration, die sich aus Salz-Zusatz oder Verdünnung ergibt.
Weil die natürliche hochmolekulare Substanz Gummiarabicum in hoher Konzentration verwendet werden muß, um stabile Emulsionen zu erzielen, während ihr Angebotsvolumen hochgradig von den Wetterbedingungen in dem Erzeugerstaat abhängt und ihre Kosten hochgradig variabel sind, gab es in den letzten Jahren einen Bedarf an natürlichen hochmolekularen Emulgatoren, die in stabilem Angebot bereitgestellt werden können. Andererseits sind synthetische Produkte wie Polyacrylsäure-Salze und Polyvinylalkohole wegen Problemen mit ihren emulgierenden Eigenschaften oft hinsichtlich ihrer Verwendung eingeschränkt. Ein zusätzliches Problem natürlicher hochmolekularer Emulgatoren ist, dass sie im allgemeinen selbst bei niedrigen Konzentrationen eine hohe Viskosität haben, und daher ist ihre Handhabbarkeit während der Herstellung von Emulsionen schlecht.
Wie oben erwähnt, müssen Emulgatoren, die für eine Vielfalt von Verwendungen eingesetzt werden, Emulsionen ergeben, die über lange Zeiträume einen stabilen emulgierten Zustand beibehalten, und wenn sie in Nahrungsmittel-Produkten verwendet werden, müssen sie einen geeigneten Geschmack und eine geeignete Textur liefern.
Beispielsweise gibt es bei Gummiarabicum, obwohl er in breitem Umfang als ein Emulgator für emulgierte Aromastoffe verwendet wird, die vorher erwähnten Probleme. Auch Xanthangummi wird in breitem Umfang als ein Emulgator für Mayonnaisen und Dressings verwendet, aber er ergibt hochgradig viskose Produkte und liefert nicht immer die gewünschte Textur. Außerdem ist Kasein, das in Cremes wie Kaffeesahne verwendet wird, wegen seiner hohen Empfindlichkeit gegenüber pH-Veränderungen und dem Brechen seiner Emulsionen bei Verdünnung nicht immer zufriedenstellend.
Offenbarung der Erfindung
Als ein Ergebnis sorgfältiger Forschung im Licht dieser Tatsachen haben die Erfinder vorliegender Erfindung gefunden, dass emulgierte Zusammensetzungen mit stark emulgierenden Eigenschaften, hoher Lagerstabilität, pH-Beständigkeit, Salz-Beständigkeit und Temperatur-Beständigkeit erhalten werden können durch Verwendung eines Zersetzungsprodukts, das aus der Zersetzung wasserlöslicher Hemicellulose mit einem speziellem Enzym erhalten wurde, als Emulgatoren. Die vorliegende Erfindung wurde aufgrund dieser Entdeckung vollendet.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Emulgatoren, das die Hydrolyse wasserlöslicher Hemicellulose mit gereinigter Rhamnogalacturonase aufweist, und emulgierte Zusammensetzungen, die unter Verwendung derartiger Emulgatoren erhalten wurden, bereit.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Gelchromatogramm einer Gelfiltrationschromatografie einer Rhamnogalacturonase-Rohenzymlösung unter Verwendung von GFC : TSK-Gel HW-50S (superfein) (Gelfiltrationschromatografie-Füllmaterial, Produkt von Toso Co.).
2 ist ein Chromatogramm einer Ionenaustauschchromatografie einer GFC-behandelten Rhamnogalacturonase-Fraktion unter Verwendung einer Säule mit IEC : DEAE-Toyopearl 650M (Negativ-Ionenaustauschchromatografie-Füllmaterial, Produkt von Toso Co.).
3 ist ein Chromatogramm einer Ionenaustauschchromatografie einer mit DEAE-Toyopearl 650M behandelten Rhamnogalacturonase-Fraktion unter Verwendung einer Säule mit CM-Toyopearl (Positiv-Ionenaustauschchromatografie-Füllmaterial, Produkt von Toso Co.).
4 ist ein Chromatogramm einer Affinitätschromatografie von Rhamnogalacturonan, das von AC : Sojabohnenpektin stammt, unter Verwendung von durch Vernetzen hergestelltem Vernetztem Rhamnogalacturonan (CLRG : vernetztes Rhamnogalacturonan, Cross-Linked Rhamnogalacturonan).
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Die gemäß der Erfindung als Ausgangsmaterial verwendete wasserlösliche Hemicellulose kann irgendein Molekulargewicht haben, hat aber bevorzugt ein mittleres Molekulargewicht von einigen wenigen Tausend bis einige wenige Millionen, und insbesondere 5.000 bis eine Million. Wenn das Molekulargewicht zu groß ist erhöht sich die Viskosität, was die Handhabbarkeit verringert. Das mittlere Molekulargewicht der wasserlöslichen Hemicellulose ist der nach dem Grenzviskositätsverfahren bestimmte Wert, wobei die Viskosität einer 0,1 M NaNO₃-Lösung unter Verwendung von Standardpullulan (Produkt von Showa Denko, KK.) als Standardsubstanz gemessen wird. Die Messung von Uronsäure wurde mittels des Blumenkrantz-Verfahrens durchgeführt und die Messung von Neutralzuckern wurde nach Alditol-Acetatisierung nach dem GLC-Verfahren durchgeführt.
Die wasserlösliche Hemicellulose wird entweder durch Wasser-Extraktion aus einem Hemicellulose enthaltenden Ausgangsmaterial oder, wenn nötig, durch Wärme-Elution unter sauren oder alkalischen Bedingungen erhalten, oder sie kann durch Zersetzung mit einem Enzym eluiert werden. Das folgende ist ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung wasserlöslicher Hemicellulose.
Erstens gehören zu geeigneten Ausgangsmaterialien, die zu verwenden sind, die Schalen öliger Samen von Sojabohne, Palme, Kokosnuß, Mais oder Baumwollsaat, wobei das Öl und Protein entfernt ist, und Rückstände von Körnern wie Reis oder Weizen, und Wurzeln wie Rüben, wobei die Stärke oder der Zukker entfernt sind; insbesondere bevorzugt ist Sojabohne, insbesondere aus dem Keimblatt gewonnene, und Okara (Bohnengallerte-Ausschuß) kann ebenfalls verwendet werden als ein Nebenprodukt aus der Herstellung von Tofu (Bohnengallerte) und Sojabohnenmilch oder abgetrenntem Sojabohnen-Protein.
Diese Ausgangsmaterialien können einer Wärme-Zersetzung bei einer Temperatur von bevorzugt 80°C bis 130°C, und bevorzugter von 100°C bis 130°C, unter entweder sauren oder alkalischen Bedingungen, aber bevorzugt bei einem pH nahe dem isoelektrischen Punkt eines jeden Proteins, unterzogen werden, und nach Fraktionierung der wasserlöslichen Fraktion kann sie direkt getrocknet werden oder einer Aktivkohle-Behandlung, Harzadsorptions-Behandlung oder Ethanol-Ausfällung unterzogen werden, um die hydrophoben Substanzen oder niedermolekularen Substanzen zu entfernen, und dann getrocknet werden, um die wasserlösliche Hemicellulose zu ergeben.
Wasserlösliche Hemicellulose ist ein Polysaccharid, das Galactose, Arabinose, Xylose, Rhamnose, Fucose, Glucose und Galacturonsäure als Saccharid-Bestandteile enthält. Eine genaue Analyse der Bestandteile wasserlöslicher Hemicellulose, wie sie durch Hydrolyse erhalten wird, ist in der ungeprüften japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. 4-325058 zu finden.
Galacturonsäure enthält zwei Arten von Carboxyl-Gruppen, eine in einer Methylester-Bindung und eine andere als eine freie Gruppe, und sie ist bevorzugt demethoxyliert, wobei unter dem Gesichtspunkt der Veresterungsgrad bevorzugt nicht größer als 50%, und bevorzugter nicht größer als 20%, ist.
Die gemäß der Erfindung verwendete gereinigte Rhamnogalacturonase ist ein Enzym, das selektiv Rhamnogalacturonan abbaut, und sie ist bevorzugt in einem so reinen Zustand wie möglich. Gereinigte Rhamnogalacturonase gemäß der Erfindung ist Rhamnogalacturonase, die im Vergleich zum Aktivitätswert anderer Enzyme wie β-Galactosidase, β-Glucosidase oder α-Arabinosidase einen überlegenen Aktivitätswert zeigt, wobei sie einen um mindestens einen Faktor 10, und bevorzugt einen Faktor 100, überlegenen Aktivitätswert zeigt. Die Reinheit der Rhamnogalacturonase ist so, dass sie einen Enzym-Aktivitätswert von mindestens 20 Einheiten/mg, und bevorzugt mindestens 25 Einheiten/mg, des Proteins ergibt.
Die Quelle der Rhamnogalacturonase kann beispielsweise Aspergillus Aculeatus sein, dessen Enzym-Zubereitung Pectinex Ultra SP-L (Rohenzym), im Handel erhältlich von Novo Nordisk Japan Co., besonders geeignet ist, und dieses Rohenzym kann gereinigt werden, um Rhamnogalacturonase einer für Erfindung brauchbaren Qualität zu erhalten. Eine genaue Erläuterung bezüglich dieses Enzyms ist in der internen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-506831 zu finden.
Die Viskosität der Lösung Enzym-zersetzter wasserlöslicher Hemicellulose ist im Fall einer 10%igen wässrigen Lösung bevorzugt nicht größer als 50 Centipoise, bevorzugter nicht größer als 30 Centipoise, und am meisten bevorzugt nicht größer als 15 Centipoise. Die niedrige Viskosität derartiger wässriger Lösungen wasserlöslicher Hemicellulose führt zu überlegener Handhabbarkeit während der Herstellung von Emulsionen im Vergleich zu nicht mittels Enzym zersetzter wasserlöslicher Hemicellulose.
Erfindungsgemäß kann die mit gereinigter Rhamnogalacturonase durch Hydrolyse erhaltene wasserlösliche Hemicellulose alleine als ein Emulgator verwendet werden, aber sie kann auch in Kombination mit existierenden Emulgatoren verwendet werden, um ihre Nachteile auszugleichen.
Als existierende niedermolekulare Emulgatoren können verschiedene anionische grenzflächenaktive Mittel, repräsentiert durch Fettsäure-Seifen, kationische oberflächenaktive Mittel wie quaternäre Ammoniumsalze, nichtionische grenzflächenaktive Mittel wie Glycerin-Fettsäure-Ester und Zuckerester, amphotere grenzflächenaktive Mittel wie Lecithin und natürliche grenzflächenaktive Mittel wie Saponin genannt werden.
Als existierende hochmolekulare Emulgatoren können natürliche Emulgatoren wie Leimalge (funori), Agar, Carrageenan, Furcellaran, Tamarindensamen-Polysaccharide, Angelicagummi, Karayagummi, Pektin, Xanthangummi, Natriumalginat, Tragantgummi, Guargummi, Johannisbrotkernmehl, Pullulan, Jellangummi, Gummi Arabicum, Gelatine, Molke und andere Albumine, Natrium-Casein und verschiedene Stärken genannt werden. Auch können als Beispiele für halbsynthetische Feinungsmittel (sizing agents) Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose (MC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Propylenglycol-al-ginat und aufbereitete Stärken, tpyischerweise lösliche Stärken, genannt werden, und als Beispiele für synthetische Feinungsmittel können Polyvinylalkohole und Natrium-polyacrylat genannt werden. Als Beispiele für existierende Dispergiermittel können Verdickungsmittel wie hochmethoxyliertes Pektin (HM-Pektin), Natrium-carboxymethylcellulose und Propylenglykol-alginat genannt werden.
Erfindungsgemäß haben, wenn der Emulgator, der durch Hydrolyse von wasserlöslicher Hemicellulose mit gereingter Rhamnogalacturonase erhalten wurde, für die Herstellung von Aroma-Emulsionen verwendet wird, die emulgierten Produkte eine größere Stabilität, einschließlich Wärme-Beständigkeit, Salz-Beständigkeit und Alkohol-Beständigkeit, sowie eine bessere Suspensions-Stabilität als diejenige, die durch Verwendung von Gummiarabicum oder behandelter Stärke erzielt wird, und wenn er für Mayonnaise oder Dressings verwendet wird, können frischere Mayonnaisen oder Dressings mit viel geringerer Viskosität als durch Verwendung von Xanthangummi oder Stärken erhalten werden. Außerdem können die Emulgatoren in Cremes wie Kaffeeweißer verwendet werden, um stabilere Cremes, die weniger anfällig für Demulgierung durch pH-Veränderungen und Verdünnung sind, zu ergeben.
Außerdem kann die Stabilität weiter verbessert werden durch Zugabe typischer Zucker wie Sucrose und Stärkesyrup, oder mehrwertiger Alkohole wie Glycerin, D-Sorbitol und Propylenglycol, sowie organischer Säuren wie Milchsäure, Tafelessig, Zitronensäure und Äpfelsäure zu der wässerigen Phase. Andere Zu- sätze, beispielsweise Anti-Verfärbungsmittel und Konservierungsmittel wie L-Ascorbinsäure und ihre Derivate oder Aminocarbonyl-Reaktionsprodukte können ebenfalls zugegeben werden.
Zu anderen Verwendungen für Emulgatoren, die erfindungsgemäß durch Hydrolyse von wasserlöslicher Hemicellulose mit gereinigter Rhamnogalacturonase erhalten wurden, gehören zusätzlich zu den oben erwähnten Nahrungsmittel-Produkten ihre Verwendungen als verschiedene Arten von Emulgatoren und Dispergiermittel für kosmetische und pharmazeutische Cremes wie Handcremes und Salben. Sie können auch in Agrochemikalien wie Insektiziden und Herbiziden vom Emulsionstyp Öl-in-Wasser verwendet werden, um Emulsionen und Dispersionen erweiterte Stabilität zu verleihen, was ihnen erlaubt, selbst nach der Verteilung mit einer hervorragenden, lang anhaltenden Wirkung stabil zu bleiben.
Die für die emulgierte Zusammensetzung verwendete Ölphase kann irgendeine ölige Substanz sein, die in Wasser praktisch unlöslich ist, und zu allgemeinen Beispielen gehören Fette und Öle, Öl-lösliche Aromastoffe, Öl-lösliche Pigmente, Wachse, Insektizide, Herbizide, Öl-lösliche Pharmazeutika und Öl-lösliche Reagenzien. Der Emulgator der Erfindung kann daher in breitem Umfang in allgemeinen bioindustriellen Produkten verwendet werden, wofür aromatische Emulsionen, Nahrungsmittel wie Mayonnaise, Dressings und Cremes, Kosmetika wie Handcremes, Arzneimittel wie Salben und Agrochemikalien wie Insektizide typisch sind.
Nun werden Ausführungsformen der Erfindung mittels Beispielen erläutert, wobei sich versteht, dass die Erfindung durch die Beispiele in keiner Weise beschränkt ist. In den Beispielen basieren "Teile" und "%" auf dem Gewicht.
Herstellung von Rhamnogalacturonase
Es wurden 100 ml Enzym-Lösung des im Handel erhältlichen Enzympräparats Pectinex Ultra SP-L abgemessen und die Pufferlösung unter Verwendung eines Amicon-Ultrafiltrationsgeräts (mit einer Membran Amicon PM-10) gegen eine 20 mM Acetat-Pufferlösung (pH 5,0) ausgetauscht. Das sich ergebende Produkt wurde als die Rohenzym-Lösung zur Reinigung von für die Erfindung zu verwendender Rhamnogalacturonase verwendet. Die Chromatogramme für jeden der Reinigungsschritte sind in den 1 bis 4 gezeigt.
In 1) oben steht GFC für Gelfiltrationschromatografie. Die niedermolekularen Kohlehydrate, Salze und Bräunungspigmente wurden vollständig aus der Rohenzym-Lösung entfernt, während die Pufferlösung in Schritt 2) zur Adsorption des Reagenz an der Säule ausgetauscht wurde.
In 2) steht IEC für Ionenaustauschchromatografie. Die 0,05 bis 0,07 M NaCl-Elutionsfraktionen wurden zur Verwendung als die Rhamnogalacturonase-Fraktion gesammelt.
In 3) wurde die Pufferlösung in Vorbereitung für Schritt 4) ausgetauscht.
In 4) steht IEC für Ionenaustauschchromatografie. Die 0,09 bis 0,12 M NaCl-Elutionsfraktionen wurden zur Verwendung als die Rhamnogalacturonase-Fraktion gesammelt.
In 5) wurde die Pufferlösung in Vorbereitung für Schritt 6) ausgetauscht.
In 6) steht AC für Affinitätschromatografie und CLRG steht für vernetztes Rhamnogalacturonan (crosslinked rhamnogalacturonan). Die Affinitätssäule wurde nach dem Verfahren von S. Inoue (Herstellungsverfahren für Affinitäts-Trägermaterial beschrieben in S. Inoue et al., Agric. Biol. Chem., 48 (1984) 764) unter Verwendung von wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose als das Grundmaterial hergestellt. Die Behandlung mit dieser Säule führte zur vollständigen Abtrennung und Entfernung der β-Galactosidase, die im Gemisch mit der Rhamnogalacturonase vorhanden war. Die 0,22 bis 0,30 M NaCl-Elutionsfraktionen wurden zur Verwendung als die Rhamnogalacturonase-Fraktion gesammelt.
Bei Untersuchung der verschiedenen Eigenschaften der gereinigten Rhamnogalacturonase nach den oben beschriebenen Verfahren wurde gefunden, dass der optimale pH im Bereich von 4,5 bis 5,0 liegt. Im Hinblick auf die pH-Stabilität wurde die Restaktivität nach zweistündiger Behandlung bei 35°C bei verschiedenen pH-Werten gemessen und es wurde gefunden, dass in einem pH-Bereich von 3,5 bis 7,5 80% oder mehr Aktivität beibehalten wurden. Die optimale Temperatur aber war in einem hohen Bereich von 50 bis 60°C, und in einem Temperaturbereich von 20 bis 45°C zeigten sich 80% oder mehr Restaktivität. Mittels SDS-Page-Analyse wurde gefunden, dass das Molekulargewicht 60.000 war, und der isoelektrische Punkt war 4,90. Diese Analysen legten nahe, dass das Enzym mit der in der japanischen Patentveröffentlichung mit der Prüf-Nr.6-506831 beschriebenen Rhamnogalacturonase identisch war.
Die für die Erfindung zu verwendende Rhamnogalacturonase ist bevorzugt enzymatisch rein. Die hergestellte Rhamnogalacturonase wurde daher hinsichtlich gleichzeitiger Anwesenheit von Pectinase und Hemicellulase analysiert, wobei sich die unten gezeigten Ergebnisse ergaben. Diese Ergebnisse bestätigten die praktische Abwesenheit jeglicher Enzymaktivität mit Ausnahme derjenigen von Rhamnogalacturonase. Der Enzymaktivitätswert des Enzyms bezüglich Protein war 25 Einheiten/mg. Es wurde auch bestätigt, dass der Aktivitätswert von 20 Einheiten/mg oder größer wirksam war.
Analysenergebnisse
Herstellung von wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose
Zu Rohokara, erhalten aus der Herstellung von abgetrenntem Sojabohnen-Protein, wurde die zweifache Menge Wasser zugegeben, und nach Einstellung auf pH 4,5 mit Chlorwasserstoftsäure wurde das Gemisch 1,0 Stunden lang bei 120°C erhitzt und die wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose wurde extrahiert. Nach der Extraktion wurde das Gemisch zentrifugiert (5.000 G × 10 min) und die hauptsächlich wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose enthaltende wasserlösliche Fraktion wurde abgetrennt. Natriumhydroxid wurde zu der auf diese Weise erhaltenen wässerigen Lösung, die die wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose enthielt, zugegeben und der pH wurde auf 12 eingestellt. Das Gemisch wurde dann 30 Minuten lang bei 70°C erhitzt. Der sich beim Erhitzen ergebende Niederschlag wurde entfernt und die Lösung wurde mit Chlorwasserstoffsäure neutralisiert (pH 7). Die sich ergebende Lösung wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose wurde durch Dialyse entsalzt, und nach Behandlung mit einer Aktivkohlesäule wurde sie getrocknet, um wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (A) herzustellen.
Beispiel 1
Die wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (A) wurde in einer Konzentration von 5% in einer 20 mM Acetat-Pufferlösung (pH 5,0) gelöst, und zwecks Zersetzung bei 40°C für 24 Stunden unter Rühren wurde die früher hergestellte gereinigte Rhamnogalacturonase in einer Menge von 1/10 der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose zugegeben. Nach der Enzymzersetzung wurde das Gemisch zur Enzym-Deaktivierung 5 Minuten lang der Wärmebehandlung bei 90°C unterzogen und dann zentrifugiert (5.000 G × 10 min), um die wasserlösliche, die enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose enthaltende Fraktion abzutrennen. Die auf diese Weise erhaltene wässerige Lösung von enzymzersetzter wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose wurde in einen Cellophanschlauch überführt und zur Entsalzung dialysiert, und dann wurde sie getrocknet, um die enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (B) zu erhalten.
Zehn Teile der oben erhaltenen wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) wurden in 80 Teilen Wasser gelöst, ein 6,5 Teile SAIB (Sucroseacetatisobutyrat) und 3,5 Teile Orangenöl enthaltendes Mischöl wurde in der Lösung bis zu einem Volumen von 100 Teilen dispergiert, und der pH wurde mit einer 50%igen Zitronensäurelösung auf 4,0 eingestellt, wonach die Dispersion mit einem Homogenisator (300 kgf/cm²) emulgiert wurde. Die Emulsion hatte eine niedrige Viskosität und daher eine zufriedenstellende Handhabbarkeit, während trotz des Fehlens der Zugabe anderer Emulgatoren der emulgierte Zustand stabil aufrechterhalten wurde, wobei er selbst nach kalter Lagerung für eine Dauer von drei Monaten keiner Veränderung unterlag, und daher war die Emulsion extrem stabil. Als nächstes wurden 8,7% Sucrose und 0,3% Zitronensäure in 100 ml Wasser gelöst, wonach auch 0,1% der vorherigen Emulsion zugegeben wurden, um ein orangenartiges alkoholfreies Getränk zu erhalten. Durch das Getränk wurde Luft mit einer Strömungsrate von 2,2 ml/min durchgeblasen, und die Trübung vor und nach dem Durchblasen wurde bei einer Extinktion von 620 nm gemessen, worauf der Durchblaswiderstand, definiert als das Verhältnis der Trübung nach dem Durchblasen bezüglich der Trübung vor dem Durchblasen, zu 88,3% bestimmt wurde. Ein höherer Durchblaswiderstand zeigt eine höhere Emulsionsstabilität verdünnter Lösungen an. Selbst nach Verstreichen von drei Monaten war die Suspension stabil ohne irgendeine beobachtbare Veränderung der emulgierten Teilchen.
Wenn dasselbe Verfahren unter Verwendung von nicht-enzymzersetzter wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose (A) als eine Kontrolle durchgeführt wurde, war der Durchblaswiderstand mit 78,5% geringfügig niedriger, während der emulgierte Zustand ebenfalls besser war, wenn die wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (B) verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Die wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (A) wurde in 5%iger Konzentration in einer 20 mM Acetat-Pufferlösung (pH 5,0) gelöst, und die Rhamnogalacturonase enthaltende Rohenzymlösung Pectinex Ultra SP-L (Enzymaktivitätswert von 0,1 Einheiten/mg bezüglich Protein) wurde zur sechsstündigen Zersetzung bei 40°C unter Rühren in einer Menge von 1/10 der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose zugegeben. Nach der Enzymzersetzung wurde das Gemisch zur Enzym-Deaktivierung fünf Minuten lang der Wärmebehandlung bei 90°C unterzogen und dann zentrifugiert (5.000 G × 10 min), um die die enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose enthaltende wasserlösliche Fraktion abzutrennen. Die in dieser Weise erhaltene wässrige Lösung enzymzersetzter wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose wurde in einen Cellophanschlauch überführt und zur Entsalzung dialysiert, und dann wurde sie getrocknet, um enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (C) zu erhalten.
Eine Probe einer aromatischen Emulsion wurde in genau derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die oben erhaltene wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (C) anstelle der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) in Beispiel 1 verwendet wurde, und obwohl die Emulsion eine niedrige Viskosität und daher eine zufriedenstellende Handhabbarkeit hatte, verklumpten die Emulsionsteilchen und der Durchblaswiderstand betrug nur 23,7%, was zu einer nicht zufriedenstellenden aromatischen Emulsion führte.
Vergleichsbeispiel 2
Die wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (A) wurde in 5%iger Konzentration in einer 20 mM Acetat-Pufferlösung (pH 5,0) gelöst, und zur 24stündigen Zersetzung bei 40°C unter Rühren wurde die Rhamnogalacturonase enthaltende Rohenzym-Lösung Pectinex Ultra SP-L in einer Menge von 1/10 der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose zugegeben. Nach der Enzymzersetzung wurde das Gemisch zur Enzym-Deaktivierung 5 Minuten lang einer Wärmebehandlung bei 90°C unterzogen und dann zentrifugiert (5.000 G × 10 min), um die die enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose enthaltende wasserlösliche Fraktion abzutrennen. Die auf diese Weise erhaltene wässrige Lösung enzymzersetzter wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose wurde in einen Cellophanschlauch überführt und zur Entsalzung dialysiert, und dann wurde sie getrocknet, um enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (D) zu erhalten.
Eine Probe einer aromatischen Emulsion wurde in genau derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die oben erhaltene wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (D) anstelle der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) in Beispiel 1 verwendet wurde, und obwohl die Emulsion von niedriger Viskosität und daher von zufriedenstellender Handhabbarkeit war, verklumpten die Emulsionsteilchen und der Durchblaswiderstand betrug nur 25,4%, was zu einer nicht zufriedenstellenden aromatischen Emulsion führte.
Die Zusammensetzungsverhältnisse für die wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulosen (A) bis (D) sind unten zusammengefaßt.
Zusammensetzungsverhältnisse wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulosen (Gew%)
Die enzymzersetzten wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulosen (B), (C) und (D) der Erfindung waren von niedrigerem mittleren Molekulargewicht als die konventionelle nicht enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (A), so dass sie die charakteristische Eigenschaft niedriger Viskosität besaßen. Die wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulosen (C) und (D) unterlagen einem Abbau der Zuckerketten und Proteine der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulosen durch die Wirkung von Pektinase, Hemicellulase und Protease in der Enzymlösung und waren daher von noch niedrigerem Molekulargewicht und niedriger Viskosität als die wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (B).
Die Zucker-Zusammensetzungen der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulosen (A) bis (D) wurden dann nach dem folgenden Verfahren analysiert. Uronsäure wurde nach dem Blumenkrantz-Verfahren gemessen, und die Neutralzucker wurden nach Alditolacetatisierung mittels des GLC-Verfahrens gemessen. Die Ergebnisse waren wie folgt.
Zucker-Zusammensetzungen wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulosen (Gew.%)
Vergleichsbeispiel 3
Eine Probe einer aromatischen Emulsion wurde in genau derselben Weise wie im Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass Gummiarabicum anstelle der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) in Beispiel 1 verwendet wurde, und der Durchblaswiderstand betrug nur 45,6%, während nach nur einem Monat Trennung beobachtet wurde.
Vergleichsbeispiel 4
Eine Probe einer aromatischen Emulsion wurde in genau derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass behandelte Stärke (Purity Gum, Produkt von Oji National, KK.) anstelle der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) in Beispiel 1 verwendet wurde, und der Durchblaswiderstand betrug nur 35,6%, während nach nur einem Monat entmischtes Sedimentieren und Gelieren beobachtet wurden.
Der emulgierte Zustand einer jeden der oben angegebenen aromatischen Emulsionen und ihrer orangenartigen alkhoholfreien Getränke wurde nach 30tägiger Lagerung bei 5°C betrachtet. Die Ergebnisse waren wie folgt.
Wie oben für die Zersetzung von wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose mit Rhamnogalacturonase gezeigt ist, zersetzten sich unter Verwendung eines Rohenzyms mit einem Enzymaktivitätswert von 0,1 Einheiten/mg bezüglich Protein sowohl die Hemicellulose als auch das Protein, was zu einer beeinträchtigten Emulgiereigenschaft führte. Wenn jedoch die wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulosen unter Verwendung von Rhamnogalacturonase, die aus der Rohenzym-Lösung gereinigt wurde, mit einem Enzymaktivitätswert von 25 Einheiten/mg bezüglich Protein zersetzt wurden, zeigten die Zersetzungsprodukte bessere Emulgiereigenschaften als die von nicht enzymzersetzter wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose. Die Wirkung der Emulgiereigenschaft war sogar mit einem Zersetzungsprodukt, das durch Zersetzen der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose auf einen Enzymaktivitätswert von 20 Einheiten/mg bezüglich des Proteins erhalten wurde, zufriedenstellend. So ist es durch Verwendung von Zersetzungsprodukten aus der Zersetzung von wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose mit gereinigter Rhamnogalacturonase mit einem Enzymaktivitätswert von mindestens 20 Einheiten/mg, und bevorzugt 25 Einheiten/mg, an Protein möglich, aromatische Emulsionen mit niedriger Viskosität und zufriedenstellender emulgierender Stabilität herzustellen, die bei Verwendung in Getränken stabile Emulgiermittel ergeben. Außerdem war die enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (B) sowohl hinsichtlich Emulgiereigenschaft als auch Emulsionsstabilität selbst den Emulgiermitteln mit ähnlich niedriger Viskosität Gummiarabicum und behandelter Stärke überlegen.
Beispiel 2
Dreißig Teile der oben erhaltenen wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) wurden in dreißig Teilen Wasser gelöst, ein 28,5 Teile SAIB (Sucroseacetatisobutyrat) und 11,5 Teile Orangenöl enthaltendes Mischöl wurde bis zu einem Volumen von 100 Teilen in der Lösung dispergiert, und der pH wurde mit einer 50%igen Zitronensäure-Lösung auf 4,0 eingestellt, wonach die Dispersion mit einem Homogenisator (300 kgf/cm²) emulgiert wurde. Die Emulsion war trotz der hohen Konzentration wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose (B) von niedriger Viskosität und hatte daher eine zufriedenstellende Handhabbarkeit, während der emulgierte Zustand ohne Zusatz anderer Emulgatoren stabil aufrechterhalten wurde, wobei er selbst nach kalter Lagerung für eine Dauer von drei Monaten extrem stabil blieb. Als nächstes wurden 120 Teile Sucrose und 2 Teile Zitronensäure in 880 Teilen Wasser gelöst, wonach auch 1 Teil der vorherigen Emulsion zugegeben wurde, um ein orangenartiges alkoholfreies Getränk zu erhalten. Der Durchblaswiderstand des Getränks betrug hohe 87,4%, wobei er selbst nach Verstreichen von drei Monaten völlig stabil blieb. Wenn dasselbe Verfahren unter Verwendung nicht enzymzersetzter wasserlöslicher Sojabohnen-Hemicellulose (A) als eine Kontrolle durchgeführt wurde, war die Handhabbarkeit wegen einer höheren Viskosität geringfügig schlechter, und der Durchblaswiderstand war mit 78,7% geringfügig geringer, während der emulgierte Zustand ebenfalls besser war, wenn die wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (B) verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 5
Eine Probe einer aromatischen Emulsion wurde in genau derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, dass anstelle der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) in Beispiel 2 Gummiarabicum verwendet wurde, und obwohl die Handhabbarkeit wegen einer niedrigeren Viskosität zufriedenstellend war, war die Emulgiereigenschaft geringer und nach nur einem Monat wurde Trennung beobachtet. Der Durchblaswiderstand war 74,6%.
Vergleichsbeispiel 6
Eine Probe einer aromatischen Emulsion wurde in genau derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, dass anstelle der wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) in Beispiel 2 behandelte Stärke (Purity Gum, Produkt von Oji National, KK.) verwendet wurde, und obwohl wegen einer niedrigen Viskosität die Handhabbarkeit zufriedenstellend war, führte die Alterung der Stärke zu entmischtem Sedimentieren und Gelieren, die bereits nach zwei Wochen beobachtet wurden.
Der emulgierte Zustand einer jeden der oben angegebenen aromatischen Emulsionen und ihrer orangenartigen alkoholfreien Getränke wurde nach 30tägiger Lagerung bei 5°C betrachtet. Die Ergebnisse waren wie folgt.
Beispiel 3
In 40 Teile Wasser und 18 Teile gebrauten Reiswein wurden 3,6 Teile Zucker, 3 Teile Kochsalz, 0,3 Teile Natrium-L-glutamat und 10 Teile enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (B) hineingegeben und sorgfältig aufgelöst. Nach allmählichem Zugeben von 15 Teilen Salatöl und Verwendung eines Homomischers zur Voremulgierung wurde das Gemisch mit einem Homogenisator (400 kgf/cm²) emulgiert, um ein emulgiertes Salatdressing mit niedriger Viskosität und gutem Geschmack und guter Textur zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 7
Eine Probe eines emulgierten Dressings wurde in genau derselben Weise wie in Beispiel 3 hergestellt mit der Ausnahme, dass anstelle der enzymzersetzten wasserlöslichen Sojabohnen-Hemicellulose (B) in Beispiel 3 0,4% Xanthangummi verwendet wurden und Wasser für den verbleibenden Teil zugeführt wurde; Das Dressing war jedoch von sehr hoher Viskosität.
Beispiel 4
Vier Teile enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (B) wurden in 75 Teilen Wasser gelöst. Nachdem dann bei 70°C 20 Teile gereinigtes Kokosnußöl, das 0,1 Teile eines im Handel erhältlichen Milch-Aromastoffs (Milk FT-013, Produkt von Takasago Perfumery Co., KK.) enthielt, zugegeben worden waren, wurde das Gemisch mit einem Homomischer voremulgiert. Dann wurde zur Emulgierung ein Hochdruck-Homogenisator (500 kgf/cm²) verwendet, um einen Weißer für Kaffee zu erhalten. Der Weißer behielt einen stabilen emulgierten Zustand, der selbst nach einmonatiger Lagerung stabil blieb. Wenn er 5% Zucker enthaltendem Kaffee (80°C, pH 5,3) zugegeben, wurde, trat absolut keine Flockenbildung auf, und der Kaffee hatte ein mildes Aroma.
Beispiel 5
Fünf Teile enzymzersetzte wasserlösliche Sojabohnen-Hemicellulose (B) wurden in 60 Teilen Wasser gelöst, und dann wurden 11 Teile Propylenglycol, 0,5 Teile Triethanolamin, 0,5 Teile eines öligen Aromas und eine geeignete Menge eines Konservierungsmittels zugegeben, um eine wässerige Phase herzustellen. Getrennt wurden 5 Teile Stearinsäure, 2 Teile Bienenwachs, 6 Teile Cetanol, 10 Teile Squalen und 1 Teil Lanolin gemischt, um eine Ölphase herzustellen, die dann zu der oben angegebenen wässerigen Phase zugegeben wurde und mit einem Homomischer voremulgiert wurde. Die Voremulsion wurde dann mit einem Nanomisator (750 kgf/cm²) emulgiert. Die Emulsion behielt einen stabilen emulgierten Zustand, der selbst nach sechsmonatiger Lagerung stabil blieb. Wenn sie als Handcreme auf Hände aufgetragen wurde, ergab sie ein zufriedenstellend frisches Gefühl und hielt eine sanfte Feuchtigkeit aufrecht.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben erläutert wurde, besitzen Emulgatoren, die gemäß dem Verfahren der Erfindung erhalten wurden, eine niedrige Viskosität und eine hervorragende Handhabbarkeit und daher werden, wenn diese Emulgatoren zur Herstellung aromatischer Emulsionen verwendet werden, die Emulsionen über lange Zeiträume stabilisiert, selbst in der Form fertiger Getränkeprodukte, und wenn sie in Mayonnaise, Dressings und dergleichen verwendet werden, ergeben Sie sehr glatte emulgierte Dressings ohne die charakteristische Eigenschaft hoher Viskosität von Xanthangummi. Die vorliegende Erfindung stellt auch verschiedene andere Wirkungen bereit, da sie die Herstellung von Cremes, die gegen pH-Veränderungen hochgradig beständig sind, erlaubt und auch zur Emulgierung von Kosmetika und Agrochemikalien wirkungsvoll verwendet werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Emulgators, aufweisend die Hydrolyse wasserlöslicher Hemicellulose mit gereinigter Rhamnogalacturonase.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die wasserlösliche Hemicellulose von Sojabohnen stammt.
Emulgierte Zusammensetzung, die unter Verwendung eines nach dem Verfahren von Anspruch 1 erhaltenen Emulgators hergestellt wurde.