JP2000236817A

JP2000236817A - タンパク質のゲル化性の改善方法

Info

Publication number: JP2000236817A
Application number: JP11041594A
Authority: JP
Inventors: Toru Hayashi; 徹林; Setsuko Suzuki; 節子鈴木; Mikiro Tada; 幹郎多田; Kazuyuki Sakagami; 和之坂上
Original assignee: San Ei Gen FFI Inc; National Food Research Institute
Current assignee: San Ei Gen FFI Inc; National Food Research Institute
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2000-09-05
Also published as: WO2000048472A1; US6586037B1; AU1683200A; EP1177725A4; EP1177725A1; CA2362218A1

Abstract

(57)【要約】【課題】タンパク質のゲル化性を改善するともも
に、ゲル化により生じる機能特性をタンパク質に付与で
きるタンパク質の処理方法を見出すことを目的とする。【解決手段】本発明によれば、タンパク質に電子線を
照射することによって、タンパク質のゲル化性が改善さ
れ、特にゲル化温度が本来のゲル化温度より高温領域に
移されるか、又はゲル化するタンパク質の割合が増大さ
れることからなるタンパク質のゲル化性の改善方法が提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線照射により
タンパク質のゲル化性を改善する方法及び該方法で処理
されたタンパク質、ならびに、電子線照射によりゲル化
性が改善されたタンパク質をゲル化する方法及び該方法
でゲル化されタンパク質を含む製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】タンパク質は、熱、塩酸グアニジンや尿
素などの変性剤、あるいはエタノールなどの有機溶媒に
より立体構造が破壊されて、いわゆる変性を生じる。例
えば、熱処理によるタンパク質の変性とは、１次構造に
含まれるペプチド結合の破壊は伴わず、２次、３次、４
次レベルでの立体構造の変化を起こすものであり、変性
した分子を凝集させて、タンパク質の網目構造を規則的
に形成することをいう。このような現象はゲル化と定義
することができ、タンパク質同士の相互作用によっても
たらされるものと考えられている。

【０００３】このため、卵白を用いる食品では、砂糖又
は糖アルコールを添加してタンパク質が変性する温度を
高めたり、ナトリウム塩などの塩類を加えて塩析するこ
とにより、製造工程中の熱変性の防止が図られている。
また、過剰なイオンや夾雑物となるカルシウムイオンを
脱塩処理で除去して清澄なタンパク質溶液を得るか、ク
エン酸塩や重合リン酸塩などのキレート剤を用いて金属
塩を除去し、変性を防止する方法も採用されている。し
かしながら、これらの方法はいずれもタンパク質そのも
のの性質を変えるものではなく、周辺の環境の条件を整
えることによって、熱変性によるゲル化を調整している
にすぎない。

【０００４】一方、タンパク質は、熱により変性され、
結果としてゲル化されることによって、粘弾性だけでな
く吸水性、稠密性、粒子の結合・粘着性の改善、乳化な
らびに泡沫の安定化などの機能特性を生じる。このた
め、タンパク質のゲル化は、各種乳製品、凝固卵白、ゼ
ラチンタンパク質、挽き肉や魚のすり身の加熱凝固製
品、大豆タンパク質、エクストルージョンや繊維化によ
ってつくられる植物タンパク質やパン生地などの食品製
造において重要な役割を担っている。例えば、乳清タン
パク質、大豆タンパク質、血漿タンパク質、カゼインミ
セルでは、カルシウム塩又はトランスグルタミナーゼの
ような酵素など、あるいはカラギーナン、ジェランガ
ム、キサンタンガムのようなゲル化剤及びゲル化を調整
する増粘剤、ローカストビーンガムなどの添加によって
ゲル化速度を早めたり、ゲル強度を高めたりする操作な
どが行われている。また、タンパク質を一旦アルカリ性
にした後、中和又は等電点pHにすることによってもゲル
化が行われている。

【０００５】なお、放射線などを用いてタンパク質を処
理する方法が知られている（特開平6-327447 号、特開
平 7-16085号）。しかし、これらの方法は殺菌を目的と
しており、タンパク質の性質、特にゲル化の性質が改善
されるとの知見は得られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、タンパク
質のゲル化性を改善するとももに、ゲル化により生じる
機能特性をタンパク質に付与できるタンパク質の簡便な
処理方法が求められている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を行った結果、タンパク質に電
子線を照射することによってタンパク質のゲル化性を改
善でき、特に、ゲル化温度が本来のゲル化温度より高温
領域に移されるか、またはゲル化するタンパク質の割合
が本来の割合よりも多くなるタンパク質が得られること
を見出した。したがって、本発明によれば、電子線照射
によりタンパク質のゲル化性を改善する方法及び該方法
で処理されたタンパク質、ならびに、電子線照射により
ゲル化性が改善されたタンパク質をゲル化する方法及び
該方法でゲル化されタンパク質を含む製品が提供され
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において電子線照射の対象
となるタンパク質は、ゲル化する性質をもつタンパク質
であればよく、特に限定されない。このようなタンパク
質としては、例えば、全卵、卵白、卵黄、オボアルブミ
ン、オボグロブリン、大豆粉、大豆タンパク質、小麦
粉、小麦タンパク質、小麦グルテニン、プラズマタンパ
ク質、乳清タンパク質濃縮物、ラクトグロブリン、タウ
リン、コラーゲン、ベタイン、ムタステイン、氷核タン
パク質、ラクトフェリン、イカスミ、ゼラチン、レンネ
ットカゼイン、αｓ１-カゼイン、β-カゼイン、リゾチ
ーム、ヘモグロビン、ミオグロビン、プレアルブミン、
アビジン、モネリン、ミラクリン、繊維状タンパク質、
ムチン、レクチン、プロトロンビン、血漿タンパク質、
糖タンパク質、ミエリン塩基性タンパク質、オキシトキ
シン、バソプレッシンなどが挙げられ、このうち卵白、
プラズマタンパク質、乳清タンパク質濃縮物及びゼラチ
ンが好ましい。

【０００９】また、タンパク質は、最終製品にタンパク
質を含む製品の製造又は加工工程で原料混合物に含まれ
るタンパク質、すなわち、タンパク質以外に各種の他の
成分を含むものであってもよい。製造又は加工工程でタ
ンパク質が利用される具体的な製品としては、例えば、
食品の分野では、畜産加工品（ハム、ソーセージ、サラ
ミ、酢豚、焼き豚、ホルモン焼き、ミートボール、コー
ンビーフ、レバーペースト、ハンバーグなど）、水産加
工品（かまぼこ、はんぺん、すり身、おでんの種、ツナ
油漬けなど）、農産加工品（惣菜、すきやき、マーボー
豆腐、シチュー、カレー、ミートソース、スープ類な
ど）、乳製品（練乳、豆乳飲料、チーズ、ヨーグルト、
各種調整乳製品など）、卵製品（マヨネーズ、出し巻き
卵、カスタードプリン、マシュマロ、ムース、メレン
ゲ、茶碗蒸しなど）、クリームパンのクリーム、ホイッ
プクリーム、シェイクドリンク、デザート類（ミルクプ
リン、フラン、ぜんざいなど）、冷菓類（アイスクリー
ムなど）及び冷凍加工食品（冷凍食品、冷凍ケーキな
ど）類、果実製品（ジャム、くり甘露煮など）、飲料
（ジュース、コーヒー乳飲料、炭酸飲料、清涼飲料、ニ
アウォーター、栄養ドリンク、機能性ドリンクなど）、
ヌードル製品（カップめん、ラーメンなど）、小麦粉製
品（お好み焼きパウダーなど）、大豆製品など、ならび
にレトルト加工、ホットパック、熱湯浸漬、 UHT（超高
熱殺菌）、HTST（短時間高温殺菌）、高圧加圧、無菌充
填工程の製品などが挙げられる。また、歯磨きペース
ト、マウスケア、口中清涼剤の各種医薬品、医薬部外
品、飼料、フィルム工業、化粧品などの分野でも利用が
可能である。

【００１０】本発明の方法は、タンパク質に電子線を照
射することにより行なわれる。電子線は、通常、電子線
発生装置から発生したものが用いられ、例えば直線型電
子加速器、バン・デ・グラーフ型電子加速器、エリアビ
ーム型あるいはコッククロフトワルトン型電子線発生装
置などを用いることができる。

【００１１】電子線を照射する際に、電子線に付加され
る加速電圧は 50KeV〜10MeV 、好ましくは300KeV〜5Me
V、さらに好ましくは300KeV〜2.5MeVの範囲である。 50
KeV未満の加速電圧を付加した電子線では期待する効果
が得られず、10MeV より大きい加速電圧を付加した電子
線は食品への使用が禁止されている。なお、本発明にお
ける電子線とは、線量率が 1.0×10⁵〜 1.0×10⁹Gy/hr
の範囲のものをいう。

【００１２】電子線が照射されるタンパク質は、乾燥状
態あるいは水に分散した状態などのいずれであってもよ
いが、電子線を充分に照射するためには、乾燥状態であ
って、フィルム状、板状、粒状または粉末状の形態であ
ることが好ましい。水に分散したタンパク質に電子線を
照射する場合には、照射後に必要に応じて噴霧乾燥、ド
ラム乾燥、熱風乾燥などにより固形分とすることができ
る。

【００１３】電子線は、タンパク質に直接あるいは間接
的に照射することができ、例えば粒状または粉末状のタ
ンパク質の場合には、ポリエチレン製の袋のような80μ
mの膜厚の容器に入れて照射することができる。この
際、厚みは、タンパク質の比重により適宜調整すること
ができ、望ましくは５〜10mmの間に調整して、容易に照
射することができる。

【００１４】また、電子線の照射は、開放系での空気存
在下、あるいは閉鎖系での空気、酸素ガスあるいは窒素
ガスの存在下で行うことができ、水やエタノールのよう
なアルコールが存在していてもよい。

【００１５】本発明者らは、上記のようにして電子線を
照射することにより、タンパク質のゲル化性が改善さ
れ、特にタンパク質のゲル化温度が本来のゲル化温度よ
り高温領域に移されるか、又はゲル化するタンパク質の
割合が本来の割合より増大されることを見出した。

【００１６】例えば、加熱時にゲル化する乳清タンパク
質濃縮物及び冷却時にゲル化する性質を有するゼラチン
では、電子線の照射により、ゲル化温度がそれぞれ同じ
条件下での本来のゲル化温度より高い温度に移される。
また、加熱時にゲル化する卵白の場合には、電子線の照
射により加熱後の冷却条件下でゲル化する性質が付与さ
れ、そのゲル化温度が加熱条件下における本来のゲル化
温度より高温領域に移される。一方、プラズマタンパク
質では、ゲル化するタンパク質の割合が本来の割合より
増大される。つまり、この明細書において「ゲル化温
度」とは、タンパク質にゲル化を生じさせる温度を意味
し、「ゲル化するタンパク質の割合」とは、全タンパク
質分子に対し、ゲル化する性質を有するタンパク質の割
合を意味する。また、ゲル化温度及びゲル化するタンパ
ク質の割合でいう「本来」とは、対象とするタンパク質
の純度、構成成分の比率、粒子の大きさなどの諸条件を
同一として、電子線を照射していないタンパク質で確認
される温度及び割合をいう。

【００１７】本発明の方法により電子線が照射されたタ
ンパク質は、そのゲル化温度が変化することにより本来
のゲル化温度でゲル化特有のざらつきや粘性を生じず、
取扱いが容易になるばかりでなく、ゲル化するタンパク
質の割合が増大することにより加水量を増し、保水性の
良い製品を提供することができる。特に、ハム、ソーセ
ージ、魚肉団子などの加工製品では、原料となるタンパ
ク質粉末が電子線の照射により加工工程で取扱いやすく
なり、製品の歩留まりが良くなる。また、タンパク質を
含有する飲料では、タンパク質の熱安定性が向上し、凝
集物の浮遊、のどごしのざらつきなどが生じず、粘稠性
のある増粘性あるいは良好な気泡性の素材を得ることが
できる。同様に、カスタードプリンの場合には、熱に強
いタンパク質の添加量を任意に設定することにより所望
のゲル強度に調整することができ、良好な乳化性を有す
る製品を得ることができる。

【００１８】その上、酵素類及びカラギーナンなどゲル
化のために従来用いられていた増粘多糖類や熱変性調整
のために添加されていた糖類、塩類、キレート剤などが
不要となるため、過剰な量の添加物の利用を回避するこ
とができる。なお、本発明による電子線照射は、これら
の添加物の作用を阻害しないので、本発明の方法におい
てこれらの添加剤を使用してもよく、それらの併用によ
ってゲル化あるいは熱変性調整をより確実にすることが
できる。

【００１９】電子線の照射により、タンパク質のゲル化
性が前記のように変化するメカニズムは定かではない。
しかしながら、例えば、卵白では、加熱により分子内の
水素結合及び疎水結合による高次構造が解けて、自然の
状態では内側にある疎水性のアミノ酸残基が表面に露出
して分子を会合すること、分子中にあった遊離のＳＨ基
が活性化されてＳＳ結合を形成すること、また分子表面
の親水性の解離基により構造の内部に水分子が取り込ま
れることなどが、ゲル化の現象として一般に知られてい
ることを考慮すると、本発明においては、電子線を照射
することで、上記の機構のいずれかにより疎水基あるい
は親水基の状態変化が起こり、タンパク質がゲル化する
温度域、時期、ゲルの強度などが変化するものと推測さ
れる。また、電子線の照射は、例えば１kGy の吸収線量
の照射により、タンパク質１kg当たり１Ｊのエネルギー
を与える。このため、芳香族アミノ酸などに吸収された
エネルギーが該アミノ酸をエネルギー的に励起して、よ
り安定な準励起化構造にしていることも推測される。

【００２０】電子線を照射したタンパク質は、当該分野
で周知の方法にしたがってゲル化させ、上記のような性
質を有するタンパク質のゲルとすることができる。

【００２１】本発明においては、示差熱分析(DSC) を用
いて、タンパク質のゲル化温度などの物理的変化を測定
し、それによりタンパク質の分子変化、状態変化を確認
した。この分析方法によれば、ゲル化温度の変化は、照
射した電子線の吸収線量に依存して増大する傾向にある
ことが認められた。また、電子線を照射したタンパク質
は、外観、性状、風味などに何ら有意な差がなく、電子
線の照射処理後にゲル化させたタンパク質のゲルも、電
子線を照射していないものと同等か、それ以上の食感及
びテキスチャーであり、得られたゲルの風味、味に異味
異臭や不快な変化を生じなかった。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００２３】実施例１乳清タンパク質濃縮物の粉末（三栄源エフ・エフ・アイ
社製、Lot No. 980605、タンパク質含量79.6重量％）を
ポリエチレン製の袋（縦 140×幅 140×厚さ0.08mm）に
入れ、厚さが５mmになるように薄く広げ、空気の存在下
で電子線を照射した。照射には、バン・デ・グラーフ型
電子加速器（日新ハイボルテージ社製）を用いた。加速
電圧は 2.5MeV(線量率 1.5×10⁶Gy/hr)とし、吸収線量
は、表面からの相対深度80％の位置で 25kGy（電子流：
32.1mA、速度 50m／分、照射幅20cm）とした。吸収線量
は三酢酸セルロース線量計を用いて確認した。

【００２４】Ａ．示差熱分析 (DSC) 電子線を照射した試料と未照射試料を、０℃から 100℃
への温度上昇条件（加熱条件）に付し、エンタルピー変
化とゲル化のピーク温度を下記の条件で測定した。エン
タルピー変化は得られた熱容量のグラフの面積から求め
た。測定機器：Micro DSC III (SETARAM社製）、試料の
重さ：約1000mg、タンパク質濃度２重量％、加熱速度１
°K／分、温度幅 283°〜373°K （10〜100℃）なお、ゲル化のピーク温度とは、横軸：時間（秒）、縦
軸：熱流(mW)とし、温度の上昇及び下降時に熱量測定か
ら得られた熱容量のグラフの変化で現れるピークの頂点
の温度を示す。結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】この結果、電子線の照射によりゲル化温度
は約50℃上昇したことが示された。したがって、電子線
の照射により、加熱による影響を受けにくく、本来のゲ
ル化温度でゲル化、凝固、分離を回避することができる
乳清タンパク質濃縮物の粉末が得られた。

【００２７】実施例２粉末形態の牛骨由来のアルカリ処理ゼラチン（三栄源エ
フ・エフ・アイ社製、Lot No. 980909、タンパク質含量
88.9重量％）を試験材料に用いて、実施例１と同様に処
理した。

【００２８】Ａ．示差熱分析(DSC) 電子線を照射した試料と未照射試料を 100℃から０℃へ
の温度下降条件（冷却条件）に付し、エンタルピー変化
とゲル化のピーク温度を測定した。結果を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】この結果、電子線の照射処理により、加熱
後の冷却条件下でのゲル化温度が上昇し、ゲル化を生じ
る温度範囲が電子線を照射していないものよりも広範囲
になるため、ゲル化に要する時間を短縮できるゼラチン
の得られたことが示された。

【００３１】実施例３卵白粉末（三栄源エフ・エフ・アイ社製、 Lot No.9809
07、タンパク質含量78.1重量％）を試験材料に用いて、
吸収線量を５、10及び25kGy(電子流：10.8、21.4、32.1
mA、速度 50m／分、照射幅20cm）としたほかは、実施例
１と同様にして処理した。

【００３２】Ａ．示差熱分析(DSC) 電子線を照射した試料と未照射試料を加熱条件及び冷却
条件に付し、それぞれの条件下でのエンタルピー変化と
ゲル化のピーク温度を測定した。結果を表３に示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】未照射の卵白粉末は加熱時にのみゲル化
し、加熱後の冷却時にはゲル化しなかった。これに対
し、電子線を照射した卵白では、加熱時にいずれの変化
も生じなかったが、加熱後の冷却時にゲル化温度が検出
された。この結果、電子線での照射により、加熱時に安
定で、加熱後の冷却時にゲル化する性質を有する卵白の
得られたことが示された。

【００３５】実施例４粉末の形態のプラズマタンパク質（三栄源エフ・エフ・
アイ社製、 Lot No.980907、タンパク質含量77.2重量
％）を試験材料に用いて、５kGy の吸収線量で実施例１
と同様に処理した。

【００３６】Ａ．示差熱分析 (DSC) 実施例３と同様にして、電子線を照射した試料と未照射
試料のエンタルピー変化とゲル化のピーク温度を加熱条
件と冷却条件で測定した。結果を表４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】温度下降時において、エンタルピーが電子
線の照射後に増大していることから、加熱後の冷却反応
でゲル化するタンパク質の割合がほぼ２倍に増加したこ
とが示された。この結果、加熱時の加工が容易で、歩留
りの良い製品を製造できるプラズマタンパク質の得られ
たことが示された。

【００３９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、タンパク質に電
子線を照射し、タンパク質のゲル化性を改善することが
できる。特に、ゲル化温度が本来のゲル化温度より高温
領域に移されることにより、ざらつきや粘性を生じにく
い、取扱いの容易なタンパク質を得ることができる。ま
た、ゲル化するタンパク質の割合が増大されることによ
り、タンパク質の保水性を良好にすることができる。さ
らに、かかるタンパク質をゲル化させて、このような性
質を有するタンパク質のゲルを得ることができる。電子
線は工業的に安価に使用することができ、その照射技術
も確立されていることから、本発明の方法により、簡便
な操作で大量のタンパク質を処理することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木節子茨城県つくば市並木４丁目10番１号904棟 301号 (72)発明者多田幹郎岡山県岡山市津島中１丁目３番１号102号 (72)発明者坂上和之大阪府豊能郡豊能町東ときわ台５丁目14番 12号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タンパク質に電子線を照射し、タンパク
質のゲル化性を改善することからなるタンパク質のゲル
化性の改善方法。
【請求項２】ゲル化性の改善が、タンパク質のゲル化
温度を本来のゲル化温度より高温領域に移すことである
請求項１に記載の方法。
【請求項３】加熱条件下でのタンパク質のゲル化温度
が、本来のゲル化温度より高温領域に移される請求項２
に記載の方法。
【請求項４】加熱後の冷却条件下でのタンパク質のゲ
ル化温度が、本来のゲル化温度より高温領域に移される
請求項２に記載の方法。
【請求項５】加熱後の冷却条件下でのタンパク質のゲ
ル化温度が、加熱条件下での本来のゲル化温度より高温
領域に移される請求項２に記載の方法。
【請求項６】ゲル化性の改善が、ゲル化するタンパク
質の割合を本来の割合より増大させることである請求項
１に記載の方法。
【請求項７】タンパク質が、乳清タンパク質濃縮物、
ゼラチン、卵白又はプラズマタンパク質である請求項１
〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】タンパク質が、食品の製造又は加工工程
で用いられる原料混合物として使用される請求項１〜７
のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】電子線が、電子線加速器を通して加速電
圧 50KeV〜10MeV の範囲を付加して使用される請求項１
〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】電子線が、線量率 1.0×10⁵〜 1.0×1
0⁹Gy/hr の範囲で照射される請求項１〜９のいずれか１
つに記載の方法。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１つに記載
の方法で処理したタンパク質を、ゲル化させることから
なるタンパク質のゲル化方法。
【請求項１２】請求項１〜１０のいずれか１つに記載
の方法でゲル化性が改善されたタンパク質。
【請求項１３】請求項１１に記載の方法でゲル化され
たタンパク質を含む製品。