JP2001501826A - 可塑化タンパク質材料を形成する方法、及びそれを含有する組成物 - Google Patents

可塑化タンパク質材料を形成する方法、及びそれを含有する組成物

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Abstract

(57)【要約】 可塑化タンパク質材料を生成させる方法であって、可塑剤成分をタンパク質成分と選択的に対合させてブレンドを形成する方法。そのブレンドを制御された剪断条件下で加熱し,て、そのタンパク質成分内に均一に分散した可塑剤成分を有する可塑化タンパク質材料を製造する。この可塑化タンパク質材料は、ガム及び糖菓組成物の製造を包含する種々の目的に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 可塑化タンパク質材料を形成する方法、及びそれを含有する組成物 発明の背景 発明の分野 : 本発明は、可塑化タンパク質材料を形成する方法、及びそれを含有する組成物 、特にチューインガム及び糖菓組成物の製造のための組成物に関する。この可塑 化タンパク質材料は、チューインガム及び糖菓組成物中の1又はそれを越える慣 用的成分に置き代わって、可食性及び/又は生分解性である製品を提供するのを 可能にする特性を有する。 この可塑化タンパク質材料は、まず、所望の規準に従って対合された少なくと も1のタンパク質及び少なくとも1の可塑剤を混合することにより作られる。次 いで、その固体状態の混合体を加熱下及び制御された剪断条件下で処理して、ユ ニークな特性、即ち、特にガム及び糖菓組成物に適する特性を有する可塑化タン パク質材料を製造する。先行技術の説明 : タンパク質は、約5,000から数百万までの分子量を有するアミノ酸のポリ ペプチド鎖である。全てのタンパク質は、同じ20のアミノ酸の組みから構築さ れる。これらアミノ酸の側鎖は、大きさ、形状、電荷、水素結合能力及び化学反 応性が異なる。かくして、異なるタンパク質は、異なる化学的及び物理的特性を 示すことができる。 多くのタンパク質は類似のアミノ酸組成を有するが、アミノ酸の配列は相互に 独自のものである。タンパク質のポリペプチド鎖は、それらのアミノ酸配列に依 存して、特異的なやり方で折り畳まれている。タンパク質の構造自体は、そのポ リペプチドを形成する異なるアミノ酸間の相互作用により決定され維持されてい る。天然の生物学的活性構造を決定するアミノ酸残基の特異的線状配列は、環境 条件により影響を受ける。タンパク質構造の多様性及び機能は、ポリペプチド及 びタンパク質における固有の特性の相対的重要性が個々のタンパク質の各々に依 存するということを意味している。 タンパク質により採られる構造及び具体的なコンフォメーションを大まかに決 定する、共有的及び非共有的の両方の化学力及び物理力には、共有結合、水素結 合、静電気的相互作用、疎水的相互作用、及び弱くて非特異的な誘引力及び反発 力が含まれる。 タンパク質は、疎水的相互作用、水素結合、イオン対相互作用、金属イオン配 位、及びファンデルワールス相互作用のような、幾つかの異なる相互作用によっ てそれぞれのコンフォメーションに保たれている。アミノ酸残基の対の間のジス ルフィド結合の形成によるタンパク質の種々の部分の架橋結合も、タンパク質の コンフォメーションに衝撃を与え得る。 タンパク質によって溶液中で採られる三次元構造は、上記の全ての相互作用の 結果である。この構造は、温度又は溶液条件を変えることによっても変化し得る 。溶剤条件中での熱、pH及び電荷は、コンフォメーション変化を起こしてタン パク質を変性させ、それらの天然の構造を失わせることができる。タンパク質の 変性は、典型的には不可逆である。天然では、これら変化は、タンパク質の特性 の変化を招来し、それは、製品の形成には有利であったり、不利であったりする 。 変性は、タンパク質の最もユニークは特性である。というのは、他の天然のポ リマーは変性されないからである。本明細書では、変性は“タンパク質分子の二 次、三次又は四次構造の、共有結合を破壊しないあらゆる変性”として定義され る。タンパク質構造の変化は、通常、そのタンパク質の物理的、化学的又は機能 的特性の少なくとも1つにおけるある変化を伴う。タンパク質の変性は、しばし ば、2つの状態の過程として考えられるので、タンパク質は、天然のコンフォメ ーションの状態にあるか又は変性の状態にあるかのいずれかである。しかしなが ら、今や、このことは単純化し過ぎであることが明らかである。というのは、タ ンパク質が陥る幾つかの追加の中間状態があると考えられるからである。 タンパク質の構造及びそれらの特性の変化の度合いは、個々のタンパク質自体 の性質、並びに変性のタイプ及び程度に依存する。タンパク質構造の中間状態に ついては殆ど知られていない。この中間状態が、十分に変性されたタンパク質に 比べて異なる度合いの反応性を有する可能性がある。しかしながら、タンパク質 が変性に際して、(a)形状の変化にも拘らず分子量に変化がない、(b)明白 な均一サイズのサブユニットに解離する、及び(c)凝集するという、3種のや り方で反応し得ることは明らかである。 典型的な変性は分子量の変化なしに起こり得るので、タンパク質の解離又は脱 分極は、変性により成されるということは、常に確かという訳ではない。しかし ながら、タンパク質の凝集は、加熱の結果として最も普通に起こり、変性剤の存 在によって防ぎ得る。凝集の過程をコントロールするのは難しく、pH、イオン 強度及び溶剤組成のような環境的要因に敏感であり、そして加熱の時間及び速度 にも依存するが、一次的な時間−量の応答を与えない。従って、凝集は、変性タ ンパク質分子の動電学的能力に依存する二次的現象である。 凝集の状態にあるタンパク質の性質は、タンパク質の官能性の点からそれらの 最も重要な特性であり得る。凝集体の形成を可能にするタンパク質分子間の相互 作用を支配する力は、個々の分子の第二及び第三構造を作り上けるために働く力 と同じであると考えられる。 構造の変化の度合い及びタンパク質の特性は、タンパク質を変性する様式に部 分的に依存している。中でも、変性の結果としてのタンパク質の最も重要な変化 は、(1)溶解性の低下、(2)生物活性の喪失、(3)構成基の反応性の増加 、及び(4)分子形状及びサイズの変化である。 変性は、物理的、化学的及び生物学的方法の適用によって引き起こされ得る。 物理的方法には、加熱、凍結、表面力、音波、磨砕、加圧、及び紫外線や電離線 を含む放射線の適用が含まれる。化学的方法には、溶剤、pH調節剤、及び塩の ような化学物質の使用が含まれる。生物学的方法には、タンパク質分解酵素の使 用が含まれる。 通常は55〜75℃の加熱によって引き起こされるタンパク質変性は、慣用的 には、溶剤の使用を必要とする。そうすれば、とりわけポリペプチド鎖の付随的 分解を避けることができ、そして好ましくは希薄溶液にすれば、変性されたタン パク質の分子間相互作用を避けることができる。水溶液、非水溶液及び水−アル コール溶液が、全てに使用されてきた。 タンパク質の分類を包含するタンパク質の一般的説明は、John M.deMan, “Principles Of Food Chemistry”2nd Edition,Van Nostrand Reinhold,New York,NY(1990)pp.88-、及びGrant & Hackh's Chemical Dictionary,5nd Ed ition,McGraw-Hill,Inc.,New York,NY(1987)pp.477-478に見出すことが できる。なお、これらは参照により本明細書に組み入れられるものとする。 チューインガムは、伝統的に非水溶性ベース部分とフレーバーと甘味料を含有 する水溶性部分から構成される。ベース部分は、最終製品に咀嚼特性を付与する 咀嚼に適した物質を包含するガムベース部分を包含する。このガムベースは、典 型的には、フレーバー及び甘味料の放出プロフィールを決定するので、ガム製品 の重要な役目を果たす。フレーバー及び甘味料は、感覚にアピールするチューイ ンガムの側面を提供する。 チューインガムベースは、慣用的に、ガムに跳ね返り性又はゴム性を提供する エラストマーと呼ばれる材料を含有する。エラストマーは、非水溶性ポリマーで あって、天然ゴム及びチクルのような天然ポリマー、及びスチレン−ブタジエン コポリマー、ポリイソブチレン、ポリエチレン等のような合成ポリマーの両方が ある。エラストマーは、通常、ガムベースに伸長性又は弾性を提供するために、 種々の分子量のポリビニル酢酸(PVA)と混合される。慣用的なガムは、エラ ストマーを軟化するためのエラストマー溶剤として用いられる樹脂;蝋;可塑剤 として働き得る油脂;充填剤;及び任意成分である酸化防止剤及び乳化剤のよう な材料をも含有する。 チューインガムを製造するための慣用的な成分及び方法は、参照により本明細 書に組み入れられる、Sugar Confectionery Manufacture,2nd Edition,E.B.J ackson編,Blackie Academic & Professional,Glasgow,NZ(1995)pp.259-286 に記載されているように、公知である。 例えば、ヌガーのような糖菓組成物を製造するための慣用的な成分及び方法は 、参照により本明細書に組み入れられる、“Choice Confections”,Walter Ric hmond,Chapter 14,p.250,Manufacturing Confectionery Publishing Company (1954)に開示されている。 天然タンパク質は、それらが一般に柔軟性を欠いているために、弾性、伸長性 及び咀嚼性のようなガムベース又は糖菓成分の特性を示さないし、そう見せかけ ることもしない。変性タンパク質はチューインガムに用いられてきたが、当該技 術分野では、感覚レベルではあるが、タンパク質をベースとするガムは、慣用的 なガムにまで至っていない。例えば、米国特許第5,482,722号は、糖菓製 品で使用するためのタンパク質咀嚼性ベースを開示しており、そこでは、プロラ ミンがアルコール/水溶剤系中に溶解され、口当たり剤が添加され、そしてその 口当たり剤が中に封じ込まれた析出物を形成している。 そのような系は、ガム及び糖菓組成物に慣用的に用いられるエラストマーに置 き換え得るタンパク質材料を形成するのに用いられるが、そのような材料は、慣 用的なチューインガム及び糖菓組成物が有するのと同じ感覚的特性を依然として 効果的に発揮しはしない。 従って、そのような製品に本明細書に規定するタンパク質材料を提供すること 及びそのような製品に慣用的なガム製品及び糖菓製品と同じか又は類似の感覚的 特性を授けることは、ガム製品及び糖菓製品を開発する技術分野において有意な 進歩となるであろう。 エラストマー、PVA、蝋等のような、慣用的なガム製品及び糖菓製品の1又 はそれを越える成分の諸特性を有しかつ1又はそれを越える慣用的な成分の代用 物としてチューインガム製品及び糖菓製品に用いることができるタンパク質材料 を提供することは、当該技術分野において更なる進歩となるであろう。また、食 物のように食べることができ及び/又は生分解性であるタンパク質材料をベース とするチューインガム製品及び糖菓製品であって、伝統的なガム製品又は糖菓製 品の感覚を提供するチューインガム製品及び糖菓製品を提供することは、望まし くもあろう。 発明の要旨 本発明は、部分的に、少なくとも1のタンパク質(即ち、タンパク質成分)及 び少なくとも1の可塑剤(即ち、可塑剤成分)の組み合わせ又はブレンドから誘 導される可塑化タンパク質材料であって、それら成分が、その最終生成物(可塑 化タンパク質材料)を種々の目的に用いることができ、特に、ガム及び糖菓組成 物に使用するのに適するように対合されたものである、可塑化タンパク質材料に 向けられている。 本発明は、そのブレンドからの可塑化タンパク質材料の形成にも向けられてい る。そのブレンドは、好ましくは、制御された剪断条件下で加熱されて、エラス トマー、蝋、樹脂及びポリ酢酸ビニル(PVA)のような、チューインガム及び 糖菓製品の1又はそれを越える慣用的な成分と置き換えることができ、同時に、 その製品に所望の特性を付与するだけでなく、その製品を可食性及び/又は生分 解性にもする、可塑化タンパク質材料を生成する。 より具体的には、本発明は、部分的に、少なくとも1のタンパク質(タンパク 質成分)及び少なくとも1の可塑剤(可塑剤成分)から構成される可塑化タンパ ク質材料であって、そのタンパク質及び可塑剤成分の固体状態ブレンドが制御さ れた剪断条件下で約20〜約140℃の温度で加熱されるところの可塑化タンパ ク質材料に向けられている。 本発明のもう1つの側面では、可塑化タンパク質材料を形成するのに適するタ ンパク質成分と可塑剤成分のブレンドを製造する方法であって: a)第1溶解性パラメーターを有するタンパク質又はタンパク質の混合物(タ ンパク質成分)であって、該第1溶解性パラメーターが式(I) δ1 2=δD1 2+δp1 2+δH1 2 (I) (式中、δ1は、該タンパク質又はその混合物の総合溶解性パラメーター値であ り、 δD1は、該タンパク質又はその混合物の分散力に因る溶解性パラメータ ー値であり、 δp1は、該タンパク質又はその混合物の極性力に因る溶解性パラメータ ー値であり、 δH1は、該タンパク質又はその混合物の水素結合に因る溶解性パラメー ター値である。) により定義される成分を選択すること、及び b)第2溶解性パラメーターを有する可塑剤又は可塑剤の混合物(可塑剤成分 )であって、該第2溶解性パラメーターが式(II) δ2 2=δD2 2+δp2 2+δH2 2 (II) (式中、δ2は、該可塑剤又はその混合物の総合溶解性パラメーター値であり、 δD2は、該可塑剤又はその混合物の分散力に因る溶解性パラメーター値 であり、 δp2は、該可塑剤又はその混合物の極性力に因る溶解性パラメーター値 であり、 δH2は、該可塑剤又はその混合物の水素結合に因る溶解性パラメーター 値である。) により定義される成分を選択すること を含む方法であって、溶解性パラメーター値の対である、δ1−δ2、δD1−δD2 、δp1−δp2及びδH1−δH2の少なくとも1が互いの15%以内である方法が提 供される。 本発明の更なる側面では、上記の規準を満たすタンパク質成分及び可塑剤成分 の選択されたブレンドは、場合により、該選択されたブレンドの自由体積(FV )値が下式(III) FV=0.025+αd(T−Tgd)+αp(T−Tgp) (III) (式中、αdは、該可塑剤又はその混合物の熱膨張係数であり、 αpは、該タンパク質又はその混合物の熱膨張係数であり、 Tgdは、該可塑剤又はその混合物のガラス転移温度であり、 Tgpは、該タンパク質又はその混合物のガラス転移温度であり、 Tは、典型的には周囲温度又は最終用途の温度である参照温度であ る。) に従って決定されるところの更なるスクリーニングに付されてもよい。 一般に、ブレンドの自由体積が高いほど、そのブレンドは、本発明の可塑化タ ンパク質材料を形成するのに適している。 本発明のもう1つの側面によれば、可塑化タンパク質材料についてのガラス転 移温度又はその範囲は、下式(IV)(式中、αd、αp、Tgd、及びTgpは、上で定義した通りであり; Tgmixは、可塑化タンパク質材料のガラス転移温度であり;そして Vdは、可塑剤の体積分率である。) に従って選択され、また、タンパク質と可塑剤との相対量は上式に従って決定さ れる。 発明の詳細な説明 概して、本発明は、可塑剤又はその混合物(可塑剤成分)が少なくとも1のタ ンパク質(タンパク質成分)のマトリックス内に分散された可塑化タンパク質材 料の形成に向けられている。そのような材料は、ガム及び糖菓組成物を包含する がこれらに限定されない種々の用途に特に適する特性を有する。 本発明による可塑化タンパク質材料の形成がうまくゆくか否かは、まず、以下 に説明するように、溶解性パラメーターとして言及される変数及び場合によって はブレンドの自由体積により決定される、タンパク質又はその混合物及び可塑剤 又はその混合物を含む1又はそれを越えるブレンドの適切な選択に依存する。 次いで、得られたタンパク質成分と可塑剤成分のブレンドを、好ましくは、加 熱下及び制御された剪断条件下で加工して、可塑化タンパク質材料を提供する。 これは、チューインガム及び糖菓製品中の1又はそれを越える慣用的成分に代用 できるだけでなく、そのような製品を可食性及び/又は生分解性にもする。特に 、本可塑化タンパク質材料は、ポリマーの特性(引張強さ、変形能、弾性及び硬 性を含む)を有する。 本発明によれば、好ましい方法は、タンパク質成分を溶融状態に、即ち、粘稠 液体の形態のタンパク質成分に変性する。より具体的には、その方法は、好まし くは加工前は固体状態にあるタンパク質成分と可塑剤成分のブレンドを制御され た剪断条件下で加熱して、冷却すると、その可塑剤成分がそのタンパク質成分の 変性されたマトリックス内に封じ込まれるようにすることを含む。 溶融又は融合は、熱の適用により固体相から液体相への物質の変換を説明する ために一般に用いられる用語である。溶融している物質は、流動性と加工性を有 する。多くの合成ポリマーで見られるように、タンパク質は一般には加熱で溶融 したり流動したりしない。それらは、通常、タンパク質を溶融するのに必要な温 度に到達する前に分解する。可塑剤は、通常は、加熱で流動化するブレンドされ た材料を提供するためにポリマー材料に添加される物質であって、それにより、 そのポリマーの作業性や柔軟性が向上する。今回、可塑剤成分とタンパク質成分 との固体状態のブレンドを溶融状態まで加熱すると、そのタンパク質成分の分解 は起こらないが、そのタンパク質成分の変性が起こることが分かった。 本発明によれば、適するタンパク質又はその混合物と可塑剤又はその混合物を 可塑化タンパク質材料の形成のためのブレンドを形成するように対合させること が、それを用いるあらゆる製品の所望の特性を達成するのに重要である。タンパ ク質成分と可塑剤成分を対合させること及びこれら材料の所望のブレンドを得る 方法こそが、本発明の有意な側面を提供するのである。 単一のタンパク質又はタンパク質の混合物を単一の可塑剤又は可塑剤の混合物 と混合してブレンドを形成できることは理解されるであろう。単に便宜上のため に、以下では、単一のタンパク質と単一の可塑剤から形成されるブレンドについ て言及する。 適するタンパク質又はその混合物の選択は、部分的に、そのタンパク質の分子 量及び最終生成物(例えば、ガム及び糖菓組成物)の形成に望まれる温度範囲内 でのその加工性に依存するであろう。チューインガム及び糖菓組成物の形成のた めの典型的な加工温度は、約20〜120℃の範囲内である。適するタンパク質 は、押出機、ブレンド装置等を含む慣用的な混合装置を用いる加工に耐えるもの でもある。 タンパク質の分子量は、そのタンパク質がポリマーとして分類されるのに十分 な高さでなければならない。少なくとも約5,000、好ましくは少なくとも約 10,000の分子量が適している。 可塑化タンパク質材料の形成のために選択されるタンパク質は、適する可塑剤 と対合されなければならない。これまで、タンパク質と可塑剤の混合は、ランダ ムかつ試行錯誤によるものでしかなかったので、最終製品に所望の特性を付与し ないブレンドしかもたらさないことが多かった。本発明の一側面によれば、タン パク質と可塑剤の混合は、部分的には、タンパク質成分と可塑剤成分の溶解性パ ラメーターを所望の範囲内に対合させ、そして密接に関連するそれらの組み合わ せだけを用いることにより達成される。 従って、適するタンパク質成分を可塑剤成分と対合させることは、まず、それ らの相対的粘着性により決定されるタンパク質成分と可塑剤成分の溶解性パラメ ーターを考慮することに依存する。種々の材料の溶解性パラメーター及びそれを 計算する方法は、例えば、参照により本明細書に組み入れられるD.W.Van Kreve len Elsevier“Properties of Polymers”(1990)に開示されているように、当 該技術分野で公知である。 化合物(例えば、タンパク質)の溶解性パラメーターは、分散力、水素結合力 及び極性力に因る溶解性パラメーター値の合計である。本発明によれば、タンパ ク質と可塑剤の各々についての総合溶解性パラメーター(δ)、又は前記分散力 (δD)、極性力(δp)及び水素結合力(δH)のうちの1又はそれ以上のいず れかが類似していれば、そのタンパク質は、その可塑剤中に溶解するか又は可塑 化される。特に、本発明者らは、タンパク質と可塑剤又はそれぞれの混合物につ いての上記の溶解性パラメーター値の対のうちのいずれか1又はそれ以上が互い の15%以内、好ましくは10%以内であれば、そのタンパク質成分及び可塑剤 成分は、本可塑化タンパク質材料を作るのに適する潜在的ブレンドを提示できる ことを確認した。 より具体的には、本発明によれば、選択されたタンパク質又はタンパク質の混 合物の溶解性パラメーターは、次の式(I) δ1 2=δD1 2+δp1 2+δH1 2 (I) (式中、δ1は、該タンパク質又はその混合物の総合溶解性パラメーター値であ り、 δD1は、該タンパク質又はその混合物の分散力に因る溶解性パラメータ ー値であり、 δp1は、該タンパク質又はその混合物の極性力に因る溶解性パラメータ ー値であり、そして δH1は、該タンパク質又はその混合物の水素結合に因る溶解性パラメー ター値である。) により決定される。 固体状態ブレンドを形成するのに適する提案される可塑剤又は可塑剤の混合物 の溶解性パラメーターは、式(II) δ2 2=δD2 2+δp2 2+δH2 2 (II) (式中、δ2は、該可塑剤又はその混合物の総合溶解性パラメーター値であり、 δD2は、該可塑剤又はその混合物の分散力に因る溶解性パラメーター値 であり、 δp2は、該可塑剤又はその混合物の極性力に因る溶解性パラメーター値 であり、そして δH2は、該可塑剤又はその混合物の水素結合に因る溶解性パラメーター 値である。) により決定される。 本発明によれば、溶解性パラメーター値の対である、δ1−δ2、δD1−δD2、 δp1−δp2及びδH1−δH2の少なくとも1が互いの15%以内、好ましくは互い の10%以内であれば、そのタンパク質成分及び可塑剤成分は、本発明による可 塑化タンパク質材料を形成するのに適する候補であるブレンドを与える。 本発明の好ましい形態では、溶解性パラメーター値のこれら対の少なくとも1 が互いの10%以内である。特に、選択されたタンパク質がゼイン及び/又はグ リアジンを包含するときは、タンパク質成分及び可塑剤成分のブレンドが類似の δ値及び/又はδD値を有することも好ましい。最も好ましいのは、互いの15 %以内、最も好ましくは10%以内のδ値とδD値を有するタンパク質−可塑剤 ブレンドである。 例示的タンパク質及び可塑剤についての総合溶解性パラメーター値(δ)及び その成分力の溶解性パラメーター値(δD、δp及びδH)を表1に示す。 表 1 表1に示す通り、タンパク質であるゼインとグリアジンは、それぞれ類似のδ 値(22.5及び22.6)を有する。加えて、δD、δp及びδHも類似している 。ゼインとグリアジンに類似の溶解性パラメーター値を示す可塑剤は、イソプロ ピルアルコール及びイソブチルアルコールである。従って、ゼイン及び/又はグ リアジンとイソプロピルアルコール及び/又はイソブチルアルコールとのブレン ド (即ち、互いの差の15%以内、好ましくは互いの差の10%以内の溶解性パラ メーター値を有する)は、本発明に従って、本発明の可塑化タンパク質材料の形 成に最も適するタンパク質/可塑剤ブレンドを提供すると考えられる。本発明の ブレンドの形成に適する他の候補は、類似の方法で決定することができる。 本発明の任意であるが好ましい実施態様においては、候補ブレンドのリストを それぞれの溶解性パラメーター値を比較することによりスクリーニングした後、 各々の候補ブレンドの自由体積を考慮することにより、適するブレンドを決定す ることができる。 自由体積は、分子間の空間である。自由体積は、分子の動きの増加とともに増 加する。従って、不釣り合いな量の自由体積は、ポリマー系における鎖末端基に 関係する。 従って、鎖末端基の濃度の増加、即ち、分子量の低下は、自由体積を増加させ る。従って、柔軟な側鎖が高分子に付加すれば、自由体積は増加する。これら効 果の全ては、内部可塑化のために用いることができ、自由体積は、ポリマー分子 に関しては空間的に固定される。しかしながら、小さな分子の添加は、あらゆる 位置において、添加されたその物質の量だけ、大きな高分子の自由体積に影響し 、これは、外部可塑化として知られている。添加される分子の大きさ及び形状及 びその原子及び原子群の性質(即ち、非極性、極性、水素結合性であるか又はそ うではないか、及び密であるか又は粗いか)が、それがどのように可塑剤として 機能するかを決定する。 ポリマーの自由体積を増加させる普通の作用は、それが可塑化されることであ る(即ち、ガラス転移温度が低下し、モジュラス及び引張強さが減少し、そして 伸び率及び衝撃強さが増加する)。しかしながら、可塑剤により与えられる運動 の自由度は、ポリマー分子がそうする性質を有しているなら、それらが相互にし っかりと連携できるようにもする。 一般に、自由体積は、適する可塑剤はタンパク質の自由体積を増やすという原 則に基づく。タンパク質の自由体積の増加は、そのタンパク質の可動性を、従っ て、可塑化の程度を高める。かくして、より大きな可塑化が望まれるなら、可塑 剤の量を増やせばよい。 かくして、溶解性パラメーター値を比較することにより適するタンパク質候補 及び可塑剤候補を選択することに加えて、そのような候補の更なるスクリーニン グが次式(III) FV=0.025+αd(T−Tgd)+αp(T−Tgp) (III) (式中、FVは、ブレンドの自由体積であり; αpは、該タンパク質の熱膨張係数であり; αdは、該可塑剤の熱膨張係数であり; Tは、参照温度;典型的には周囲温度又は最終用途の温度であり; Tgdは、該可塑剤のガラス転移温度であり;そして Tgpは、該タンパク質のガラス転移温度である。) により行われる。 かくして、タンパク質成分及び可塑剤成分の熱膨張係数及びそれらそれぞれの ガラス転移温度が、自由体積を、従って、そのブレンドの可塑化の度合いを決定 する。チューインガム及び糖菓分野における殆どの場合について、所与のタンパ ク質及びその混合物については、そのブレンドの自由体積が大きいほど、その可 塑剤はより適している。かくして、所与のタンパク質成分について最も有効な可 塑剤成分は、そのブレンドに最大の自由体積値を提供するものであろう。 タンパク質であるゼインと種々の可塑剤を含むブレンドの自由体積を表2に示 す。 表 2 表2に示すように、エタノールとゼインの組み合わせが、そこに示した潜在的 候補の中で最も高い自由体積を提供する。一般に、自由体積が高いほど、そのブ レンドを構成する材料の可塑化の度合いがより良好となる。従って、自由体積は 、予め選択したタンパク質又はその混合物についての望ましい可塑剤成分を選択 する際のツールとして用いられ得る。 タンパク質成分と可塑剤成分の潜在的ブレンドを、そのタンパク質成分とその 可塑剤成分それぞれの溶解性パラメーター値を比較することだけにより、又は、 場合により、上で説明したようにそのブレンドの自由体積により特定したら、最 終製品(可塑化タンパク質材料)のガラス転移温度を考慮しなければならない。 例えば、チューインガム及び糖菓組成物については、その可塑化タンパク質材料 についての適するガラス転移温度は、例えば、約35〜45℃の範囲である。 可塑化タンパク質材料についてのガラス転移温度(Tgmix)の決定は、次式( IV) (式中、αd、αp、Tgd、及びTgpは、先に定義した通りであり;そして Vdは、可塑剤の体積分率である。) に従ってなされる。 従って、可塑化タンパク質材料のガラス転移温度は、それぞれの熱膨張係数の 比、可塑剤成分の体積分率、可塑剤成分の体積分率、及び可塑剤成分とタンパク 質成分のそれぞれのガラス転移温度間の差により決定される。一般に、可塑化タ ンパク質材料のガラス転移温度は、比較的高い熱膨張係数及び/又は高いガラス 転移温度を有する可塑剤成分を選択することにより高めることができる。低い可 塑化タンパク質材料のガラス転移温度が望ましいなら、比較的高い熱膨張係数及 び/又は低いガラス転移温度を有するタンパク質を選択することが適切である。 タンパク質と可塑剤の所与のブレンドについての可塑化タンパク質材料のガラ ス転移温度への可塑剤の体積分率の変化の効果を表3及び4に示す。ここでは、 ゼインがエチレングリコール及びエタノールと量を変動させて混合される。 表 3 表 4 表3及び4に示すように、可塑剤の量が増加してタンパク質の体積が小さくな るにつれて、ブレンドのガラス転移温度が低下する。かくして、可塑化タンパク 質材料のガラス転移温度は、式(IV)に従ってタンパク質と可塑剤の相対量を変 化させることによって変えることができる。 本発明で使用するのに適するタンパク質は、如何なる合成タンパク質であって も、植物タンパク質及び動物タンパク質のような如何なる天然タンパク質であっ てもよく、水溶液であっても非水溶液であってもよい。タンパク質は、酵素的に 変性されたものであっても、化学的に変性されたものであっても、遺伝子工学の 産物であってもよい。タンパク質は、実質的に純粋であっても、穀物フラクショ ンのような混合物の一部であってもよい。穀物フラクションが用いられる場合に は、あるバッチのガラス転移温度が他のバッチのものと相違してもよく、そして このことがその溶解性パラメーター値及び/又はガラス転移温度に影響を与え得 ることが理解できるであろう。 タンパク質は、次のものから選択することができるが、これらに限定されるも のではない: コーン、小麦、大麦、米、烏麦、大豆及びサトウモロコシタンパク質のような 穀物タンパク質、及びグルテンやゼイン、グルテニン及びグリアジンのようなプ ロラミン類を包含するそれらのフラクション;及び ゼラチン、卵アルブミン(オバルブミン)、ラクトアルブミン、カゼイン及び カゼインナトリウム、乳漿、及びカゼイン塩と乳漿のブレンドのような乳単離物 (milk isolates)を包含する、コラーゲン、卵タンパク質及び乳タンパク質の ような動物タンパク質。 本発明の可塑化タンパク質材料を調製するのに使用するタンパク質又はその混 合物の選択は、その可塑化タンパク質製品に求められる特性を含む幾つかの要因 に基づく。水溶性を提供することが望ましいヌガー又は咀嚼性医薬品のような咀 嚼性糖菓についでは、水溶性製品を提供することができるタンパク質成分を使用 することが好ましい。慣用的なチューインガムについては、非水溶性製品を提供 するタンパク質成分を使用することが望ましい。他の要因には、製品に望まれる 粘弾性が含まれる。例えば、より大きな粘弾性を有する製品は、一般に、コーン ゼイン及び小麦グリアジンを包含する小麦タンパク質及びコーンタンパク質のグ ループ、又はゼラチン、及びそれらのブレンドから選択されるタンパク質成分の 使用により提供される。対照的に、あまり粘弾性を有さない製品は、一般に、卵 白、乳漿、及びカゼインナトリウムから選択されるタンパク質成分の使用により 提供される。 先に示したように、タンパク質又はその混合物の選択は、部分的に、そのガラ ス転移温度に依存する。多くの用途については、約20〜120℃の範囲の温度 での加工のために、約40〜120℃のガラス転移温度を有するタンパク質又は その混合物が好ましい。多くの商業的に入手可能なタンパク質は、かなりの残留 水分を有することが理解されよう。水は、タンパク質のガラス転移温度を低くす る傾向がある。かくして、本発明による可塑化タンパク質材料を製造するために タンパク質成分を選択するときは、タンパク質中の水の存在を考慮に入れなけれ ばならない。 単一タンパク質も、諸タンパク質の組合せ体も、ブレンドの形成のためのタン パク質成分としで使用することができる。タンパク質組合せ体には、ゼイン/卵 白、ゼイン/カゼインナトリウム、ゼイン/乳単離物、卵白/乳単離物、グルテ ン/ゼラチン、ゼラチン/ゼイン、ゼラチン/カゼインナトリウム、ゼラチン/ グリアジン、ゼラチン/乳単離物等が含まれるが、これらに限定されない。異な る特性を組み合わせる組合せ体は、ゼラチンのようなゴム様のタンパク質をグリ アジンのようなブラスチック様のタンパク質と組み合わせるといったような使用 にとって好ましい。 本明細書で先に説明した可塑剤は、可塑化タンパク質材料に作業性を提供し、 その粘弾性に寄与する。本発明で使用するのに適する可塑剤又はその混合物は、 有機可塑剤及び有機化合物を含有しない水のようなものを包含する種々の材料か ら選択することができる。 好ましいクラスの可塑剤である有機可塑剤には、フタル酸ジメチル、フタル酸 ジエチル及びフタル酸ジブチルのようなフタル酸誘導体;好ましくは約200〜 6,000の分子量を有するポリエチレングリコール;グリセロール;ポリプロ ピレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール及びエチレ ングリコールのようなグリコール;クエン酸トリブチル、クエン酸トリエチル及 びトリアセチルクエン酸のようなクエン酸エステル;ドデシル硫酸ナトリウム、 水とブレンドされたポリオキシメチレン(20)ソルビタン及びモノオレイン酸 ポリオキシエチレン(20)ソルビタンのような表面活性剤;エタノール及びイ ソプロピルアルコールのようなアルコール;酢酸及び乳酸のような有機酸及びそ れらの低級アルキルエステル;ソルビトール、マンニトール、キシリトール及び リカシンのような増量性甘味料(bulk sweetener);植物油、綿実油及びヒマシ 油のような油脂;酢酸モノグリセリド;トリアセチン;ショ糖エステル;伝統的 フレーバーオイル;又はそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。 好ましい有機可塑剤は、グリセロール及びグリコールのようなポリオール、特に プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール及びポ リエチレングリコールのようなポリオール、及び有機酸、特に乳酸及び酢酸、及 びそれらの対応するエステルである。 本タンパク質/可塑剤ブレンド中に存在するタンパク質成分の量は、上で述べ たように変動するであろう。本可塑化タンパク質材料の望ましいガラス転移温度 を考慮しなければならない。典型的には、タンパク質成分の量は、少なくとも4 0重量%であり、最も典型的には少なくとも50重量%であろう。特に良好な可 塑化タンパク質材料は、一般に、タンパク質成分の量が約60〜75重量%であ るときに得られる。 本タンパク質/可塑剤ブレンドの全量を基準とする典型的な可塑剤の好ましい 量には、例えば、水性エタノール(20〜40重量%)、プロピレングリコール (20〜40重量%)、エチレングリコール(10〜30重量%)、及び酢酸及 び乳酸(10〜30重量%)が含まれる。食品(例えば、チューインガム及び糖 菓組成物)に関連する用途には、その使用を取り締まる規制があるので、エタノ ールは好ましくないといえる。 チューインガム及び糖菓製品にとって好ましいタンパク質と可塑剤のブレンド には、ゼイン/プロピレングリコール/グリセロール;ゼイン/グリセロール/ プロピレングリコール/酢酸/水;ゼイン/乳酸/グリセロール/プロピレング リコール/グリコール;及びゼイン/乳酸/プロピレングリコール/乳酸エチル /乳酸ブチル/酢酸エチル/グリセロールが含まれる。 タンパク質成分及び可塑剤成分は、それぞれ乾燥状態で使用される。即ち、タ ンパク質と可塑剤のプレブレンドは、タンパク質で均一に分散された可塑剤の粉 末の物性を有する。本タンパク質/可塑剤ブレンドは、通常、タンパク質のブレ ンド及び/又は可塑剤のブレンドから構成され、タンパク質/可塑剤ブレンドの 成分の相溶性が最大となるように、各々の成分の特性が利用されるであろう。 タンパク質と可塑剤はブレンドに混合され、そのブレンドは処理されて、タン パク質のマトリックス内に分散した可塑剤との混合物を形成する。本発明の好ま しい形態においでは、タンパク質と可塑剤との混合物は、そのタンパク質の溶融 段階では高度に粘稠な材料(即ち、可塑化タンパク質材料)から構成される。溶 融温度及びその溶融温度におけるブレンドの粘度のいずれも、存在する可塑剤の タイプ及び量により影響を受け得る。一般に、本発明の実施において、可塑化タ ンパク質材料を形成するために使用される可塑剤の量が多ければ多いほど、その 可塑化タンパク質材料を形成するために使用されるブレンドの粘度はより低くな る。 溶融可塑化の前に他の材料をタンパク質成分にブレンドしてもよい。例えば、 チューインガムにおいては、用いるタンパク質成分及び可塑剤成分の量を変動さ せて、ガム中の慣用的なエラストマー及びPVAに置き換えることができる材料 を提供し、更に蝋様の特性及び他の特性も提供することができると同時に、これ ら追加の特性のために溶融可塑化プロセスに他の材料を添加してもよい。例えば 、本発明のある態様では、溶融可塑化の前にタンパク質成分に多糖類を混合する 。多糖類は可塑化タンパク質材料の粘弾性に最小限の作用しか有さない一方で、 慣用的なチューインガムに見られる蝋のような成分により通常提供される諸特性 を提供することができる。 本発明で使用ずるのに適する多糖類は、中性であってもイオン性であってもよ い。イオン性多糖類には、ペクチン、カラギーナン、アルギン酸プロピレングリ コール等が含まれる。中性多糖類には、セルロースエステル及びセルロースエー テルが含まれる。 このプロセスは、場合により酸の存在下で行ってもよい。酸は、中性pHで主 として両性イオンであるタンパク質成分の等電点に影響を及ぼす。pHを変える ことは、タンパク質成分だけでなくタンパク質/多糖類混合物の相互作用をも高 める。有機酸及び無機酸の両方を用いて酸性pHを提供することができる。 タンパク質成分と可塑剤成分とのブレンドからの可塑化タンパク質材料の形成 は、好ましくは、制御された剪断条件下で約20〜120℃で行われる。本発明 による“制御された剪断条件”とは、可塑剤をタンパク質のマトリックス内に均 一に分散させるのに十分な程度までブレンドを剪断に曝すことを意味する。 剪断作用及びぞの決定及び種々の材料への影響は、Ronald Darby,“Viscoela stic Fluids”(Marcel Deker,Inc.1976)pp.7-8に開示されている。なお、こ の文献は参照により本明細書内に組み入れられる。 本発明の目的のために、タンパク質成分及び可塑剤成分のブレンドは、チュー インガム及び糖菓組成物の製造に慣習的に用いられるよりも激しい剪断条件に付 される。より具体的には、ガム及び糖菓組成物は、典型的には、シグマミキシン グブレード(即ち、S形状を有するブレード)を用いる開放釜中で製造される。 剪断作用を穏和なレベルに維持する。というのは、a)釜が開放されているので 、ブレンドが混合中にストレスを和らげるために釜内部で上昇するからであり、 またb)S形状のシグマブレードは穏和な剪断速度しかブレンドに提供できない からである。 本発明によれば、タンパク質及び可塑剤のブレンドに適用される剪断作用は、 ガム及び糖菓組成物の製造に慣習的に用いられるよりも大きい。そのような装置 は、例えば、ローラーブレードを用いるミキサー又は押出機及び類似の装置であ ることができる。 タンパク質及び可塑剤のブレンドの可塑化は、ミキサー又は押出機内で行うこ とができる。いずれの場合も、その装置は、中間の又は好ましくは高い剪断作用 を提供する装置であるべきである。より高い剪断作用は、タンパク質成分のマト リックス内に可塑剤成分を均一に分散するのに好ましい。先に示したシグマブレ ードを用いるもののような低い剪断ミキサーは、強い圧縮力を課することなく混 転及び混練を提供するためにガムベース及びチューインガム製造に伝統的に用い られるが、一般に、タンパク質を変性するには十分な剪断作用を提供しない。カ ムブレードは、中間的剪断作用を提供することが知られており、ゴム及びエラス トマー材料の特性を研究するのに有用である。しかしながら、ローラーミキサー ブレードは、その曲り角のあるデザインに起因して高い剪断作用を提供するので 、 可塑化タンパク質材料の製造に使用するのにより適している。本発明に使用する のに適するこのタイプのミキサーには、Brabender、Hobart、Sigma Kettle、Hak ke及びPlanetaryミキサーが含まれる。 タンパク質成分及び可塑剤成分のブレンドからの可塑化タンパク質材料の形成 は、高剪断条件下で高温で行われる。Brabenderミキサーのようなミキサー中で タンパク質と可塑剤のブレンドを、約20(周囲温度)〜約140℃、好ましく は約20〜120℃の温度に加熱し、トルクが一定になって実質的な変性が完了 したことを示すまで、高い剪断下で処理する。時間は、タンパク質と可塑剤のタ イプ及び量のような要因に依存するであろう。140℃までのより高い温度を用 いて処理時間を短縮することができるが、より高い温度は、場合によりタンパク 質に悪影響を与え得る。一般に、より多くの可塑剤が存在する場合には、より短 い時間でよい。ミキサーをこの時点で止め、材料を熱い間に取り出してから冷却 し、分析し、そして使用する。 ミキサーは、タンパク質又はタンパク質の混合物を可塑剤の存在下で処理して 高い処理トルク値を発生するのに特に適している。より短い処理時間や連続処理 の能力などの経済的理由から、処理は好ましくは押出機内で行われる。適する押 出機は、可塑剤のマトリックス中でタンパク質を均一に分散する剪断能力(即ち 、高い剪断作用)を提供すべきである。適する押出機には、Berstoff、Killion 、Brabender及びWerner-Pfleiderrer押出機が含まれるがこれらに限定されない 。 押出機は、過剰に凝集しないために低い一定処理トルク値を維持できるところ のタンパク質又はタンパク質の混合物を処理するのに特に適している。好ましく は、タンパク質成分は、まず、可塑剤成分と激しく混合されてから溶融押出され る。押し出されたものは、ストランド又はフィルムの形で集められて分析される 。 ミキサー又は押出機のいずれでも、好ましくは、この処理は、タンパク質が過 剰に凝集する直前にそのタンパク質の変性段階に到達するように行われる。変性 されたタンパク質の凝集又は網状構造化は、分子間結合の形成によって起こる。 タンパク質が変性するとき、天然状態で分子内水素結合及び分子内疎水性相互作 用に関与していた官能基は分子間相互作用のために使えるようになる。これは、 凝集をもたらして粘弾性の網状構造を漸進的に形成する。その材料は粉体からペ ーストに変化する。 凝集前の変性段階中に加工時間の長い窓を有するか又はいかなる程度にも凝集 しない材料は、可塑化タンパク質材料の製造に使用するのに好ましい。ここで言 う粘弾性を示す材料は、変性後にいかなる大きな程度にも凝集しない材料によっ て提供され得ることが分かった。これら材料の処理は、より容易に制御できる。 チューインガム又は糖菓組成物を一工程で製造する方法にその材料を用いるのが 望ましい場合には、その材料はそのような用途に服し易い。ゼイン、グリアジン 、乳単離物及びゼラチン自体は、本明細書で更に説明するように、容易に溶融加 工できるので、ガム成分の前駆体として特に適する。過剰に凝集する材料につい ては、その過剰な凝集の直前に溶融可塑化処理をやめるのが好ましい。卵白、乳 漿、及びカゼインナトリウムのようなタンパク質は、変性するとより凝集し易く なって、本明細書で更に説明するように、より限定された加工時間でより高い加 工粘度を有する。これら材料は、あまり凝集しないで望ましい可塑化タンパク質 材料を提供する傾向にあるタンパク質とのブレンドとして用いることができる。 存在する可塑剤成分の量も、加工時間の窓に影響し得る。一般に、ブレンド中 に存在する可塑剤の量が大きいほど、追加の可塑剤を添加することの恩恵は横ば い状態となるが、加工時間の窓が長くなる。ゼイン及び関連するプロラミン類の ようなタンパク質で、約90〜75重量%のタンパク質と約10〜25重量%の 可塑剤のタンパク質/可塑剤ブレンドを有することが好ましい。卵白のようなタ ンパク質についでは、ブレンド中に約75〜50重量%のタンパク質と約25〜 50重量%の可塑剤を有するのが好ましい。 本可塑化タンパク質材料を可塑化処理した後に単離しても、処理を続けてチュ ーインガムのような最終製品を製造してもよい。その材料を単離する場合には、 それは伝統的なバッチ製造法で用いられる。これら方法は当業者に周知である。 そのチューインガムを押出機を用いて製造してもよい。 一工程法、即ち、チューインガムを直接に製造する方法は、好ましい態様であ る。ミキサーでも押出機でもこの方法に使用することができるが、押出機を使用 するのが好ましい。押出機は、連続法でチューインガムを製造する、即ち、チュ ーインガム成分を連続的に加えながら製品を出口から取り出すのを可能にする。 タンパク質成分及び可塑剤成分を押出機の初期バレル(initial barrel)に加え るか、又は可塑剤を第2又は第3バレルに加えて、そのブレンドを先に説明した 制御された剪断条件下で加熱することができる。樹脂及び他のガムベース成分を この時点又は後の段階で加えてもよい。次いで、甘味料及びフレーバーのような 伝統的なチューインガム成分を後の段階で加えてもよい。最初はより高い温度を 用い、フレーバー及び甘味料の添加にはより低い温度を用いることができる。ま た、可塑化タンパク質材料を別の押出機で製造して、得られた材料を初期バレル に加えてもよい。 急速凝集性及び穏和凝集性タンパク質を含んでなるチューインガムを製造する ために押出機を用いることができる。加工時間は添加の順序を選択することによ り制御することができる。急速に凝集せずかつ低いトルク値しか有さないタンパ ク質を処理の始めに押出機に添加することができる。急速に凝集するタンパク質 は、短時間加工添加剤として用いることができる。 本発明の可塑化タンパク質材料は、蝋、エラストマー及びロジンを含む、ガム 及び糖菓組成物中の1又はそれを越える慣用的な原料の代用物として用いること ができる。この代用は、可食性及び/又は生分解性である製品を製造するのを可 能にする。しかしながら、慣用的成分をそのような組成物に含めてもよいことが 理解されるであろう。 チューインガムベースに用いられる慣用的なエラストマーは、当該技術分野で 公知のいかなる非水溶性ポリマーであってもよい。それらには、スチレン−ブタ ジエンコポリマー(SBR)及び非SBRタイプが含まれる。天然エラストマー の例には、ゴムラテックス(天然ゴム)及びグアユールゴムのようなゴム、及び チクル、ジェルトン、バラタ、グッタペルカ、レチ・カプシ、ソルバ、クラウン ガム、ニスペロ、ロシディンハ(rosidinha)、ペリロ、ニガー・グッタ、チュニ ュ、グッタ・ケイ、ペンダレ、レチェ・デ・バカ、チキーバル(chiqubul)、クラ ウンガム等、及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。合成エ ラストマーの例には、ポリイソブチレン、イソブチレン−イソプレンコポリマー (ブチルゴム)、ポリエチレン、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンコポリ マー、ポリイソプレン等、及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定さ れない。伝統的なガムベース組成物に用いられるエラストマー(ゴム)の量は、 用いられるガムベースのタイプ(接着性タイプか非接着性タイプか又は慣用的タ イプか風船ガムタイプか又は標準タイプか)、望まれるガムベース組成物のコン システンシー、及び最終製品を製造するためにその組成物中に用いられる他の成 分のような種々の要因に依存して変動する。例えば、エラストマーは、通常、ガ ムベース組成物中に、そのガムベース組成物の全重量を基準として約2〜約60 重量%の量で存在する。 ポリ酢酸ビニル(PVA)は、通常、ガムベースにそれらの分子量範囲に依存 する量で添加される。ガムベース組成物中に用いられるPVAの全量は、通常、 全ガムベース組成物を基準として約5〜95重量%である。 本発明は、エラストマー溶剤(粘着付与剤)、蝋、油脂、乳化剤、表面活性剤 、充填剤、酸化防止剤等のような伝統的なチューインガム成分を本発明のガムに 取り入れることにも関する。 エラストマー溶剤(粘着付与剤)には、天然ロジンエステル及び例えばテルペ ンの合成誘導体が含まれるが、これらに限定されない。本発明での使用に適する エラストマー溶剤の例には、タル油ロジンエステル;部分水素化ウッド及びガム ロジン;ウッド及びガムロジン、部分水素化ウッド/ガムロジン、部分二量化ウ ッド及びガムロジン、ポリマー化ウッド及びガムロジン、及びタル油ロジンのグ リセロールエスデル;脱臭されたグリセロールエステルウッドロジン;ウッド及 びガムロジンのペンタエリスリトールエステル;部分水素化ウッド及びガムロジ ン;部分水素化ウッドロジンのメチルエステル;ロジン及び、水素化、二量化及 びポリマー化ロジンのような変性ロジンのメチル、グリセロール及びペンタエリ スリトールのエステル;α−ピネン又はβ−ピネンのポリマーのようなテルペン 樹脂、テルペン炭化水素樹脂;ポリテルペン類等;及びそれらの混合物が含まれ るが、これらに限定されない。このエラストマー溶剤は、ガムベース組成物中で 、そのガムベース組成物の約2〜約75重量%の量で用いられることができる。 蝋は、鉱物起源でも、動物起源でも、植物起源でも又は合成起源であってもよ い。鉱蝋の非限定的例にはパラフィン及び微晶質蝋のような石油蝋が含まれ、動 物蝋には蜜蝋が含まれ、植物蝋にはカルナバ、カンデリラ、米糠、エスパルト、 亜麻及びサトウキビ蝋が含まれ、そして合成蝋にはFischer-Tropsch合成により 製造される蝋、及びそれらの混合物が含まれる。 ガム組成物に使用可能な適する油脂には、綿実油、大豆油、ココナッツ油、パ ーム核油、牛脂、水素化獣脂、ラード、ココアバター、ラノリン等のような水素 化又は部分水素化された植物又は動物の脂肪;パルミチン酸、オレイン酸、ステ アリン酸、リノレイン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、カプロン酸、カプリル酸 、デカン酸のような脂肪酸又はエステル及びステアリン酸ナトリウム及びステア リン酸カリウムのような塩が含まれる。これら成分を用いるときは、一般に、ガ ム組成物の14重量%までの量で存在する。 典型的な乳化剤には、アセチレート化モノグリセライド類、グリセリルモノス テアレート、脂肪酸モノグリセライド類、ジグリセライド類、プロピレングリコ ールモノステアレート、レシチン、トリアセチン、グリセリルトリアセテート等 、及びそれらの混合物が含まれる。好ましい乳化剤は、グリセリルモノステアレ ート及びアセチレート化モノグリセライド類である。これらは、可塑剤としても 役立つ。乳化剤は、ガムベース組成物の約1〜約15重量%の量で用いられ得る 。 本ガムベースは、更に表面活性剤を含有することができる。適する表面活性剤 の例には、ポリオキシメチレン(20)ソルビタンモノオレート、ポリオキシエ チレン(20)ソルビタンモノラウレート、ポリエチレン(4)ソルビタンモノ ラウレート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノパルミテート、ポリオ キシエチレン(20)ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン(4) ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタントリステ アレート、ポリオキシエチレン(5)ソルビタンモノオレート、ポリオキシエチ レン(20)ソルビタントリオレート、ソルビタンモノラウレート等が含まれる 。存在する表面活性剤の量は、仕上がりチューインガムに所望の軟らかさを提供 するのに有効であるべきである。典型的には、表面活性剤は、ガムベースの全重 量を基準として、約0.5〜約3.0重量%の量でそのベース中で用いられる。 本ガムベース組成物は、有効量の充填剤も含むことができる。有用な充填剤に は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、粉砕された石灰石、ケイ酸マグネシウ ム、リン酸カルシウム、セルロースポリマー、クレー、アルミナ、水酸化アルミ ニウム、ケイ酸アルミニウム、タルク、リン酸三カルシウム、リン酸二カルシウ ム等のような有機及び無機の化合物、及びそれらの混合物が含まれる。典型的に は、充填剤は、ガムベース組成物中に、そのガムベース組成物の全重量を基準と して、約1〜40重量%の量で用いられる。 本ガムベースは酸化防止剤も含む。典型的な酸化防止剤の非限定的な例は、ブ チレート化ヒドロキシトルエン(BHT)、ブチレート化ヒドロキシアニソール (BHA)、及び没食子酸プロピルである。それらの混合物も使用することがで きる。 チューインガムの技術分野における当業者に知られている他の慣用的なチュー インガム添加剤も、本発明のガムベース組成物に使用することができる。 伝統的なチューインガム組成物に用いられるガムベースの量は変動するであろ う。一般に、ベースを最終チューインガム製品中に約10〜75重量%の量で含 めることができる。 チューインガム組成物は、増量性甘味料も含有することができる。適する糖に は、キシロース、リブロース、グルコース(デキストロース)、マンノース、ガ ラクトース、フルクトース(レブロース)、スクロース(砂糖)、マルトース、 転化糖、部分加水分解デンプン及びコーンシロップのような単糖類、二糖類及び 多糖類、及びそれらの混合物が含まれる。適する非砂糖系増量剤には、ソルビト ール、キシリトール、マンニトール、ガラクチトール、マルチトール、及びそれ らの混合物、イソマルト、マルトデキストリン類のような糖アルコール;水素化 デンプン加水分解物;水素化ヘキトース;水素化二糖類等;及びそれらの混合物 が含まれる。上記の増量剤又は甘味料は、ガムベース組成物の全重量を基準とし て、約17〜約90重量%の量で使用することができる。 本チューインガム組成物は、高強度甘味剤(甘味料)も含むことができる。適 する強度甘味料(intense sweetener)の例には、(A)ジヒドロカルコン類、 モネリン、ステビオサイド類、グリチルリチン、ジヒドロフラベノール、及び米 国特許第4,619,834号に開示されたものの如きL−アミノジカルボン酸ア ミノアルカン酸エステルアミド、及びそれらの混合物のような、水溶性の天然に 存在する強度甘味料;(B)ナトリウム又はカルシウムサッカリン塩の如き可溶 性サッカリン塩、シクラミン酸塩、3,4−ジヒドロ−6−メチル−1,2,3− オキサチアジン−4−オン−2,2−ジオキシドのナトリウム、アンモニウム又 はカルシウム塩、3,4−ジヒドロ−6−メチル−1,2,3−オキサチアジン− 4−オン−2,2−ジオキシドのカリウム塩(Acesulfam-K)、サッカリンのフリ ー酸型等、及びぞれらの混合物を含む水溶性人工甘味料;(C)L−アスパルチ ル−L−フェニルアラニンメチルエステル(アスパルターム(Aspartame))及び 米国特許第3,492,131号に記載された物質、L−α−アスパルチル−N− (2,2,4,4−テトラメチル−3−チエタニル)−D−アラニンアミド水和物 (Alitame)、L−アスパルチル−L−フェニルグリシン及びL−アスパルチル −L−2,5−ジヒドロフェニルグリシンのメチルエステル、L−アスパルチル −2,5−ジヒドロ−L−フェニルアラニン、L−アスパルチル−L−(1−シ クロヘキセン)アラニン等の如きL−アスパラギン酸誘導甘味料、及びそれらの 混合物を含むジベプチド基剤甘味料;(D)普通の砂糖(スクロース)の塩素化 誘導体、例えば、クロロデオキシスクロース又はクロロデオキシガラクトスクロ オキシ糖誘導体の如き天然に存在する水溶性甘味料から誘導される水溶性強度甘 味料;クロロデオキシスクロース及びクロロデオキシガラクトスクロース誘導体 の例には、1−クロロ−1’−デオキシスクロース;4−クロロ−4−デオキシ −α−D−ガラクトピラノシル−α−D−フルクトフラノシド、又は4−クロロ −4−デオキシガラクトスクロース;4−クロロ−4−デオキシ−α−D−ガラ クトピラノシル−1−クロロ−1−デオキシ−β−D−フルクトフラノシド、又 は4,1’−ジクロロ−4,1’−ジデオキシガラクトスクロース;1’,6’− ジクロロ−1’,6’−ジデオキシスクロース;4−クロロ−4−デオキシ−α −D−ガラクトピラノシル−1,6−ジクロロ−1,6−ジデオキシ−β−D−フ ルクトフラノシド、又は4,1’,6’−トリクロロ−4,1’,6’−トリデオキ シガラクトスクロース;4,6−ジクロロ−4,6−ジデオキシ−α−D−ガラク トピラノシル−6−クロロ−6−デオキシ−β−D−フルクトフラノシド、又は 4,6,6’−トリクロロ−4,6,6’−トリデオキシガラクトスクロース;6, 1’,6’−トリクロロ−6,1’,6’−トリデオキシスクロース;4,6−ジク ロロ−4,6−ジ デオキシ−α−D−ガラクトピラノシル−1,6−ジクロロ−1,6−ジデオキシ −β−D−フルクトフラノシド、又は4,6,1’,6’−テトラクロロ−4,6, 1’,6’−テトラデオキシガラクトスクロース;及び4,6,1’,6’−テトラ デオキシスクロース;及びそれらの混合物が含まれるがこれらに限定されない; 及び(E)thaumaoccous danielli(タウマチンI及びII)ののようなタンパク 質基剤強度甘味料が含まれる。これら強度甘味料は、通常、チューインガム組成 物の全重量を基準として約1重量%までの量で用いられる。 本チューインガム組成物は、当業者に知られているフレーバーから選択され、 天然及び人工のフレーバーを含むる風味剤も含有することができる。非限定的な 代表的風味剤には、(A)スペアミント油、シナモン油、ウインターグリーン油 (サリチル酸メチル)、ペパーミント油(メントール)、丁字油、ベイ油、アニ ス油、ユーカリ油、タイム油、ヒマラヤスギの葉の油、ニクズク油、ピメント油 、セージの油、メース、ビターアーモンドの油、及びカッシア油;(B)バニラ のような人工、天然及び合成のフルーツフレーバー、及びレモン、オレンジ、ラ イム、グレープフルーツを含む柑橘油、及びリンゴ、セイヨウナシ、モモ、ブド ウ、イチゴ、キイチゴ、サクランボ、プラム、パイナップル、アンズ等を含むフ ルーツエッセンス;(C)アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、アニスアルデ ヒド、シンナムアルデヒド、シトラール、ネラール、デカナール、エチルバニリ ン、ヘリオトープ、ピペロナール、バニリン、α−アミルシンナムアルデヒド、 ブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、シトロネラール、デカナール、酢酸ジヒ ドロカルビル(dihydrocarvyl acetate)、ギ酸オイゲニル、アルデヒドC−8、 アルデヒドC−9、アルデヒドC−12、2−エチルブチルアルデヒド、ヘキセ ナール、トリルアルデヒド、ベラトルムアルデヒド、2,6−ジメチル−5−ヘ プタナール、2,6−ジメチルオタナール、2−ドデセナール、p−メチルアミ ソール等のようなアルデピド類及びエステル類が含まれる。一般に、参照により 本明細書中に組み入れられるNational Academy of SciencesによるChemicals Us ed in FoodProceeding,publication 1274,pp.63-258に記載されているもののよ うなあらゆる風味剤又は食品添加剤を用いることができる。フレーバー成分とし て用いることができる他の成分には、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸等のような酸 及び 酸味剤が含まれる。ガム組成物中には、風味剤は、一般に、チューインガム組成 物の約0.02〜5重量%の量で存在する。 本チューインガム組成物は、ガム組成物の約6重量%までの量で加えられるこ とができる二酸化チタンのような顔料;食物、薬物及び化粧品用途に適する、F. D.& C.染料及びレーキとして知られている天然の食品色素及び染料から選択され るがそれらに限定されない着色剤も含有することができる。全てのF.D.& C.着色 剤の掲載及びそれらの対応する化学構造は、Kirk-Othmer Encyclopedia of Chem ical Technology,第3版,5巻,857-884頁に見出すことができ、その内容は参 照により本明細書中に組み入れられるものとする。 他の慣用的な添加剤をチューインガム組成物に用いることができる。使用する ことができる慣用的な添加剤の例には、メチルセルロース、アルギネート、カラ ゲナン、キサンタンガム、ゼラチン、イナゴマメ、トラガカント、ローカストビ ーンのような増粘剤;リンゴ酸、アジピン酸、クエン酸、酒石酸、フマル酸、及 びそれらの混合物のような酸味剤;及び無機アジュバントの範鴫で上に述べたも ののような充填剤が含まれる。 本発明は、ヌガーのような糖菓製品を製造するのに用いることができる。ヌガ ーは、泡立てられたキャンディとソフトキャンディの組合せである。卵白又は卵 アルブミンのようなタンパク質が用いられ、卵白が、糖蜜、砂糖、ピスタチオ及 び/又はアーモンドのようなナッツ、及び風味剤を包含する他の成分と混合され る間に多くの水分が除かれる。本発明の可塑化タンパク質材料を、それに含有さ れるタンパク質及び/又は慣用的な成分の代用物として又はそれへの添加剤とし て用いることができる。 咀嚼型ヌガー(chewy nougat)及びサクサク型ヌガー(short nougat)の2つ のタイプのヌガーがある。いずれのタイプも卵アルブミン、卵フラッペ又は他の タンパク質をべースとする材料を用いることにより作ることができる。 ヌガーのバッチのサクサクさ又は咀嚼性は、そのバッチが含有するコーンシロ ップ、転化糖又は糖蜜のような非結晶性の糖のパーセンテージ、及び製造に用い られる混合方法によりコントロールされる。サクサク型ヌガーの高度に調理され たタンパク質は、通常、泡立てられたタンパク質のバッチが含有するよりも大き なパーセンテージの砂糖を含有する。高度に調理されたタンパク質のバッチは、 泡立てられた卵フラッペに、その高度に調理されたバッチの熱が卵白を固めない ようにゆっくりと添加されるべきである。低度にしか調理されていないバッチは 、それに卵白が添加されることになるのだが、そのバッチの熱が卵白を固めるこ とがなく、かくしてそれらの泡立ち具合を壊すことがないように、十分に冷やさ れるべきである。 咀嚼型ヌガーは、サクサク型ヌガーよりも多くのコーンシロップを含有すべき である。その高度に調理されたバッチは、サクサク型ヌガーよりも少ない砂糖を 含有すべきである。糖蜜の等量の砂糖とコーンシロップを含有するヌガーのバッ チは、高度に調理されたバッチ及び低度にしか調理されていないバッチに使用さ れる砂糖及びコーンシロップ又は糖蜜の量を変動させることにより、咀嚼型ヌガ ーにもサクサク型ヌガーにもなることができる。 ヌガーの製造は、参照により本明細書中に組み入れらる“Choice Confections ”,Waller Richmond(Chapter 14),pp 251-267,Manufacturing Confectionery Publishing Company(1954)に開示されている。 本発明によれば、可塑化タンパク質材料をヌガー製品に用いて所望の特性を提 供することができる。チューインガムには不溶性のタンパク質を用いるが、ヌガ ー及び他の咀嚼性糖菓は、典型的には、可溶性タンパク質を用いて本発明に従っ て作られる。 本発明の可塑化タンパク質材料を用いるガムの製造には、出発タンパク質又は その混合物が非水溶性であることが必要である。“非水溶性”という用語は、そ の通例の広い意味で用いられ、かつ問題の材料の大部分が典型的な加工条件下で 水に溶解しないことを意味する。非水溶性タンパク質の例は、ゼイン、グルテン 、及びラクトアルブミンである。 典型的には水溶性であるためにチューインガムに使用することができないタン パク質を非水溶性にすることができる。そのようなタンパク質を架橋剤で処理し て水と非相溶性である架橋タンパク質を作る。そのような架橋剤は食品グレード の種類のものでなければならず、タンニン酸、ポリフェノール類、グルタミン酸 、L−リシンモノ塩酸、グルタルジアルデヒド、D−グルコース及びグルタルア ル デヒドが含まれる。 本発明を現時点で好ましい態様であると考えられるものに関して説明してきた が、他の態様も、この出願の一部分を形成する請求の範囲により包含される本発 明の範囲内であることが理解されるべきである。 実施例1 タンパク質及び可塑剤の対合 以下は、予め選択されたタンパク質(即ち、ゼイン)とのブレンドを形成する のに適する可塑剤を特定するための例示的操作を示すものである。 ゼインの溶解性パラメーターを、その総合溶解性パラメーター値δ及びその成 分δD、δp及びδHを特定又は計算することにより決定する。それぞれの溶解性 パラメーター値を以下の表5に示す。 表5 次いで、あるグループの可塑剤の溶解性パラメーターを得るか又は計算する。 説明のために、エタノール及びプロピレングリコールだけをゼインとブレンドを 形成するための潜在的可塑剤として選んだ。しかしながら、例えば、表1に示し たように、ずっと多くのグループの可塑剤についての溶解性パラメーターを得る こと又は計算することができることが理解されるであろう。エタノール及びプロ ピレングリコールの溶解性パラメーター値が表5に示してある。 次いで、タンパク質及び可塑剤についてδ、δD、δp及びδHについての溶解 性パラメーター値を比較する。タンパク質についての溶解性パラメーター値が対 応する可塑剤についての溶解性パラメーター値の15%以内、好ましくは10% 以内であるなら、そのペアはブレンドを形成するための好ましい候補と考えられ る。表5に掲げたタンパク質及び可塑剤について、相互にブレンドを形成するた めのそれらそれぞれの溶解性を表6に示す。 表6 表6から、エタノール及びプロピレングリコールの両方が、各々がタンパク質 の15%以内、好ましくは10%以内の溶解性パラメーター値を少なくとも1つ 有するので、ゼインとブレンドを形成する潜在的な候補であることが分かる。 2つの可塑剤のうちでゼインとブレンドを形成するのに最良のものを決定する には、各々のタンパク質−可塑剤ブレンドの自由体積を先に記載した式(III) に従って計算する。その結果を表7に示す。 表7 表7に示すように、ゼインとエタノールのブレンドは、ゼインとプロピレング リコールのブレンドよりも大きな自由体積を有する。これら2種の具体的なブレ ンドに関しては、可塑化タンパク質材料の形成について、ゼインとエタノールの ブレンドが、ゼインとプロピレングリコールのブレンドと比較した場合に、その 大きな自由体積の故に、加工には好ましいと考えられる。 潜在的なブレンド又は複数のブレンドを上記のようにして決定したら、期待さ れる最終製品(可塑化タンパク質材料)のガラス転移温度を、選択した可塑剤の 体積分率に基づき、上記の式(IV)に従って決定する。ゼイン及びエタノールの ガラス転移温度を表8に示す。 表8 最終製品のガラス転移温度についての望ましい範囲のこの情報及び知見から、 適するゼインとエタノールの量を用いてブレンドを形成することができ、次いで 、そのブレンドを本発明による可塑化タンパク質材料を得るための加熱条件及び 制御された剪断条件下で加工することができる。 実施例2 可塑化タンパク質材料の形成I.バッチ式混合: この実施例で、タンパク質と可塑剤又は可塑剤の混合物を本発明の条件下でう まく処理して可塑化タンパク質材料を提供できることが示すものである。この実 施例は、更に、高剪断バッチ型混合装置の使用も示すものである。 ゼイン、乳単離物及びゼラチンが、容易に溶融加工されることが示される。卵 白、乳漿、及びカゼインナトリウムも容易に溶融加工されるが、過剰に凝集する ことが示される。後者は高いトルク値を示すので、前者よりも一定の時間及び温 度を越えると加工性が制限される。本発明に従って形成される全ての可塑化タン パク質材料は、咀嚼性糖菓の合成成分に代用できる特性を示す。 タンパク質の変性は、粉体から粘稠なペーストへの相変換に起因する加工トル ク値(融合トルク値)におけるピークにより示される。可塑化タンパク質材料の トルク値(粘度の測定)、ガラス転移温度及び機械的特性の測定を行う。 ゼイン、卵白、牛乳(乳漿濃厚物、カゼインナトリウム、乳単離物(80%の カゼイン塩と20%の乳漿のブレンド))、及びゼラチン(GP−8,250 Bloom)は、それぞれ、Freeman Industries、Clofine Dairy and Food Products 、New Zeeal and Milk Products and Hormel Foods Corporationから得た。これ ら商業的なタンパク質は受け入れ品をそのまま使用した。 プロピレングリコール及びグリセロールはSigmaから、クエン酸トリエチル、 ポリエチレングリコール及びソルビトールは、それぞれMorflex、Aldrich及びSP I Polyolsからのものであった。 ブチルゴムは、Exxonからのポリ(イソブチレン−イソプレン)コポリマー(B utyl 077,分子量=400,000)であり;ポリ(酢酸ビニル)はUnion Carbi deからのAYAC,分子量=12,800であり;Wax 175はPetroliteからのもので あった。 これら実施例では、C.W.Brabenderトルクレオメーター(PL 2,000)を用いて 、ローラーブレードを装備したprepミキサーでタンパク質を可塑化した。こ のBrabenderレオメーターは、2つの不規則な形状のローラー上に嵌まっている 加熱されたチャンバーである。次式を用いることにより、ある量の物質をこのチ ャンバーに70%容量まで加える:サンプル添加量=70%×ミキサー容量×サ ンプルの比重。サンプルを溶融させ、そしてその溶融物中で所与の回転速度でロ ーラーを回転させるのに要する全トルクをダイナモメーターで測定する。このダ イナモメーターは、トルクアームによってロードセルに連結している可動性のギ ヤボックスを包含している。この装置は予め較正されているが再較正してもよい 。ポリマー温度は、サンプルチャンバー中に突き出した熱電対を用いて測定され る。そのデータは、一定の回転速度でのトルク(y軸)と温度の測定値vs時間 (x軸)からなり、サンプルの加工性を表わす。ミキサー中で用いられる物質の 全量は250gであった。トルク値を測定し、そして異なる温度で1/2分間隔 で時間の関数としてマイクロプロセッサーにより記録した。以下の表は、描かれ る点に有意であると考えられる値を示すものである。 トルクは“メートル−グラム”又は“ニュートン−メートル”として表される 。これらは、ポアズ又はパスカル−秒などの他の単位に容易に変換することがで きる。この単位は、Brabenderトルクレオメーターの使用から派生するものであ る。発生したトルクはサンプルにかかる剪断応力と相関するので、このレオメー ター は溶融粘度計として使用することができる。このBrabenderのミキシングブレー ドの回転速度ば、サンプルが受ける剪断の最大速度を決定する。従って、見掛け 粘度=K1(トルク/RPM)となり、壁における剪断速度=K2×RPMとなる 。K1及びK2は、異なるタイプのボウルとブレードについてBrabenderにより決 定される定数である。本発明に用いられるミキシングボウル(prepミキサー )についての値は、K1=10,760であり、K2=2.47である。これら数式 に基づけば、30RPMでは、その剪断速度は約75秒-1であり、1メートル− グラム(トルク)は約360ポアズ又は36Pa−秒(見掛け粘度)である。 このトルクレオメーターからの可塑化タンパク質材料のガラス転移温度(Tg )を、Perkin Elmer示差走査熱量計(DSC)7装置を用いて、20℃/分の加 熱速度で測定した。各サンプルに関して−30〜+120℃で2回の加熱スキャ ンを行った。この熱分析の前に、全てのサンプルをオーブン中で約70℃で乾燥 させた。 このトルクレオメーターのミキシングボウルからの可塑化タンパク質材料を、 室温で約8,000psiでCarverプレス機を用い、4”×0.5”×0.125 ”の寸法を有する鋳型を用いて、圧縮成型した(ASTMD638)。 A.ゼイン: ゼイン粉末を異なる量のグリセロール、プロピレングリコール及び水と比較の ために混合して、その混合物をBrabenderミキサーのprepミキサー中で室温 から120℃まで30rpmで加熱した。ゼインの水での可塑化は、高温での水 の蒸発を避けるために30〜80℃で行った。 表9は、20%可塑剤でのゼインの可塑化についてのトルク値を時間の関数と しての示したものである。 表9:20%可塑剤でのゼインのトルク値 トルク値のピーク、即ち、融合ピークは、加熱及び剪断下でのタンパク質構造 の変性過程を示すものであるが、3種全ての可塑剤について認められる。これら 融合ピークは、異なる可塑剤を用いたときに異なる温度で、即ち、水、プロピレ ングリコール及びグリセロールについて、それぞれ、60℃、80℃及び100 ℃で起こる。これは、ゼインの変性は異なる可塑剤で、それらの構造及び溶解性 パラメーター値に相対して変動することを示している。 表10a〜10bは、可塑化されたゼイン生成物について、融合温度、融合ト ルク値及びガラス転移温度値を可塑剤含有量の関数として示したものである。 表10a:ゼインの融合温度(℃) 表10b:ゼインの融合トルク(℃) 表10c:可塑化されたゼインのTg(℃) 表10bは、全ての場合にトルク値が減少し、更なる凝集が起こらないときは タンパク質の融合後に一定になることを示している。ゼインの溶融過程は、トル ク値が一定のままでいるときの温度で進行する筈である。このことは、トルク値 から得られる結果と一致する。ゼインの融合は水によって最も良好に達成され、 プロピレングリコール及びグリセロールがそれに次ぐが、乏しい安定性が水を可 塑剤として望ましくないものにする。綿実油も上の試験においてゼインについて の可塑剤として用いられたが、その実験条件下では融合が起こらなかった。 表11は、120℃におけるゼインのトルク値を可塑剤含有量の関数として示 したものである。 表11:120℃でのゼインのトルク値 可塑剤量の増加に伴うトルク値の指数関数的減衰及びその降下は、プロピレン グリコールについて最大である。水についてのトルク値は、より低温(即ち、8 0℃)で得られた。プロピレングリコールは、それら例示したものの中で最も効 果的な可塑剤である。 表12は、可塑剤のブレンド(75%グリセロール及び25%プロピレングリ コール)を用いて、ゼインとの可塑化タンパク質材料を形成することができるこ とを示すものである。 表12:可塑化されたゼインのTg(℃) 表12は、可塑化されたタンパク質材料のガラス転移温度値を提供する。ゼイ ンのTg値がグリセロールとプロピレングリコールとのブレンド中のプロピレン グリコールの関数として与えられている。可塑剤としての(15%グリセロール +20%プロピレングリコール)の存在下で、ゼインのTg値は35℃Cまで低 下する。 B.卵白: 卵白の粉末を(30%のグリセロールと混合し、その混合物をBrabenderのミ キシングボウル中で30〜120℃に加熱した。 表13は、卵白の可塑化についてのトルク値を示すものである。 表13:卵白のトルク値 図13に示すように、混合物のトルク値は、約80℃での変性後に12,00 0mgに増加した。表13は、変動するグリセロールの量(20〜30%)と固 定された水の量(20%)での卵白の30〜80℃の間のトルク値も与える。卵 白のグリセロール単独との融合混合物は、ミキシングボウルから出した後に検査 すると非常に脆かった。卵白タンパク質中での変性過程と凝集過程は非常に急速 である。水/グリセロールブレンドは、卵白の過剰な凝集のない溶融過程を可能 にするが、先に述べたように、水は可塑剤としては望ましくない。変性ピーク (融合)が50℃で見られ、その後にトルクの一定値への降下がより高い温度( 75℃)で見られる。可塑剤ブレンド中でグリセロールの量が増加すると、融合 トルクが低下する。水の存在に起因して卵白の更なる凝集は起こらない。 表14は、剪断速度が有する、変性過程への作用を示すものである。 表14:25%グリセロール及び50℃での卵白のトルク値 50℃で25%のグリセロールを有する卵白を75秒-1及び225秒-1の剪断 速度で加工した。より高い剪断速度で、凝集過程を加速する追加のエネルギーが 与えられる。 表15及び16は、タンパク質としての卵白と共に可塑剤としてブレンドを用 いる更なる例を示している。可塑剤含有量の全量を30%に維持しながら、グリ セロールとソルビトールの量を変動させて異なる比率で混合した。卵白とブレン ドする前に、この混合可塑剤を、ソルビトールが溶融してグリセロールと均一な 液体を形成するまで加熱した。次いで、この熱い液体を卵白と混合してミキシン グボウル中で50℃で加工した。 表15は、変性のトルク値を示している。 表15:50℃での卵白のトルク値 先に純粋なグリセロールで認められた通りに変性が起こった。しかしながら、 過剰な凝集は、15%のソルビトールの存在下でかなり遅延した。このブレンド 中のより多い量のソルビトールは、凝集過程を加速することが分かった。 表16に、可塑化された卵白材料のTg値をグリセロール/ソルビトールブレ ンド中のソルビトール含有量の関数として示す。 表16:可塑化された卵白のTg(℃) Tg値はソルビトールの量が増加するにつれて降下する。最適量のソルビトー ルを可塑剤及び甘味料としてタンパク質と用いることができる。クエン酸トリエ チル及びプロピレングリコールも卵白についての可塑剤として用いたが、その実 験条件下では融合が起こらなかった。 C.乳タンパク質: 表17a〜17cは、50℃での異なる量のグリセロールとの乳漿タンパク質 、カゼインナトリウム及びTMPの溶融可塑化を示すものである。 表17a:50℃での乳漿タンパク質のトルク値 表17b:50℃でのカゼインナトリウムのトルク値 表17c:50℃でのTMPのトルク値 表17a〜17bに示したデータは、20%及び30%グリセロールは、凝集 過程が変性段階の殆ど直後に続く場合の乳漿タンパク質の加工を改善することが できないことを示している。しかしながら、40%グリセロールは凝集を遅らせ て、そのタンパク質の可塑化をかなり改善する。カゼインナトリウムについての 加工窓は、可塑剤の量の増加に伴って増加する。ポリ(エチレングリコール)も 乳漿タンパク質の可塑剤として用いたが、この実験条件下では融合は起こらなか った。 表18a及び18bは、50℃でのプロピレングリコールとのカゼインナトリ ウム及びTMPの溶融可塑化を示すものである。 表18a:50℃でのカゼインナトリウムのトルク値 表18b:50℃でのTMPのトルク値 カゼインナトリウムについての加工窓は、グリセロールで見られたように、可 塑剤の増加に伴って増加する。80℃で加工した50%プロピレングリコールで は過剰な凝集は認められなかった。これらデータから、このタンパク質は長時間 加工することができるので、押出機を用いるような連続式加工において用いるこ とができることが分かる。乳単離物(TMP)については、40%及び50%プ ロピレングリコールが、カゼインナトリウムについて認められたように、過剰な 凝集を排除する。その最終トルク値は非常に低い。 表19は、50℃における、卵白、乳漿、カゼインナトリウム及びTMPタン パク質について、可塑剤としてグリセロールを用いたときの加工窓の比較を示し たものである。 表19:50℃及びトルク=5,000mgでの 諸タンパク質についての加工窓時間(分) 一般に、これらタンパク質の加工は、好ましくは、低温(50〜70℃)で多 くの量の可塑剤と共に行われるべきである。 表20a及び20bは、それぞれ、グリセロール及びプロピレングリコールを 可塑剤として用いるカゼインナトリウムとTMPのTgを示すものである。 表20a:可塑化された乳タンパク質のTg 表20b:可塑化された乳タンパク質のTg 表20a及び20bに示されるように、Tg値は可塑剤含有量が増加するにつ れて降下する。両方の可塑剤は、Tg値を低下させるのに効率が良いことが分か る。 表21は、80℃において異なる量のグリセロールで可塑化されたゼラチンの トルク値を加工時間の関数として示すものである。 表21:80℃でのゼラチンのトルク値 各々の実験について、トルクは、殆ど直接に変性過程及び凝集過程を示しなが ら増加する。ゼラチンを長時間処理したときでさえ、トルク値は一定のままで、 過剰の凝集が起こっていないことを示す。グリセロールは、その量が増加するに 伴ってトルク値が減少するので、ゼラチンについての効果的な可塑剤であること が分かる。ゼラチンが高温で加工されるとき、トルク値は低い。可塑化されたゼ ラチンは、熱可塑性プラスチック材料と同じように冷却後に再び処理することが できる。このことは、この可塑化された材料は連続加工に非常に有用であること を示している。 幾つかの好ましい可塑化タンパク質材料について見出される変性過程で評価さ れるパラメーター、即ち、加工トルク値と加工温度、及びTg値を表22に纏め る。 表22:タンパク質特性の纏め 表23から29は、本発明の方法により調製された可塑化タンパク質材料につ いて見出される機械的特性を示したものである。可塑化タンパク質材料のモジュ ラス及び強度の低下、及び破断点伸びの増加は、有用な最終製品を提供するに際 しての可塑化方法の有効性を表わしている。 可塑化タンパク質材料をCarverプレス機を用いて80〜120℃の温度で8, 000psiで5分間圧縮成型することによって、成型シートを作製した。鋳型 の寸法は、各々の成型実験について127mm×114.3mm×3.175mm であって、これは(密度=1g/ccと仮定して)約50gの材料に相当する。 テフロンシートをタンパク質と金属板の間に置いて、成型実験後のサンプル取り 出し過程中の粘着の問題を回避した。可塑化タンパク質材料の機械的特性を測定 するため、それら成型シートを127mm×12.7mm×3.175mmの寸法 に切断した。幾つかのサンプルは刃を用いて切断するのが困難だったので、帯の こを用いてそれらシートを必要な寸法に切断した。これらガムベース成分が非常 に脆い場合には、それらをホットナイフを用いて切断した。引張試験は、AST MD638法に従って、50.8mmのゲージ長さ、12.7mmの幅及び3.1 75mmの厚さを有する引張試験片への50.8mm/分で100kgのロード セルを用いるInstron Testing Systemで行った。結果は、各々の可塑化タンパク 質材料についての少なくとも10の試験片の平均値に相当する。次の表は、これ ら可塑化タンパク質材料の機械的特性を纏めたものである。 表23:可塑化されたゼインの機械的特性 表24:可塑化されたゼラチンの機械的特性 表25:可塑化されたグリアジンの機械的特性 表26:可塑化された卵白の機械的特性 表27:可塑化されたカゼインナトリウムの機械的特性 表28:可塑化された乳漿濃厚物の機械的特性 表29:可塑化された乳単離物の機械的特性 表30は、伝統的なガム成分についての機械的特性を示す。 表30:ガムベース成分の機械的特性 表31は、先の章で調製された可塑化タンパク質成分のうちの幾つかの感覚的 評価を示したものである。咀嚼性に関する効果がガム分野の専門家のパネルによ り評価された。表31は、これら感覚的結果を、これら可塑化タンパク質材料の 機械的特性を慣用的なガム成分について表30に掲げられた機械的特性、つまり ブチルゴム(ゴムの様)、PVA(張った様)及び蝋(蝋の様)と比較すること によって、それらについて予測される結果と比較するものである。この比較は、 可塑化タンパク質材料の実験的感覚的特性と、それらの機械的特性に基づいた予 測感覚的特性の間の補正を示すものである。 表31:分析的評価と感覚的評価の間の比較 上の評価に基づけば、可塑化タンパク質材料の機械的特性は、ガム成分として のそれらの有用性を規定するのに使用することができる。II .押出機調製 この実施例は、タンパク質混合物を可塑剤と共に用いて可塑化タンパク質材料 を調製することを例示するものである。押出機を加工装置として用いた。 タンパク質−可塑剤ブレンドを、ロッド又はリボンダイを装備した計量型スク リューを有する逆回転コニカルニ軸押出機(C.W.Brabender)を用いて溶融加工 した。この押出機は、3つのバレルヒーター/温度冷却機と1又は2のダイゾー ンを有する。押出加工中の圧力と溶融温度を追跡するために、圧力変換器と熱電 対を第3ゾーンの端部とダイそれぞれに付けた。トルク及びrpmを含む全ての 加工パラメーターをコンピューターにより制御することができ、そして可塑化タ ンパク質材料の押出中に直接プリントした。典型的な加工条件は次の通りである : 加工温度(ゾーン1〜4): 70〜100℃ 加工トルク: 500〜3000mg ヘッド圧: 80〜600psi RPM: 20〜40 タンパク質を異なる比率で予備混合してから、異なる量の可塑剤で激しく混合 した。次いで、この混合物をホッパーを介して送入することによって押出した。 その押出物をストランド形態で集めて分析した。 押出しの間に測定した幾つかの可塑化タンパク質材料のトルク値を以下の表3 2及び33に示す。 表32:ゼラチンをベースとする30%グリセロール とのブレンドについてのトルク値 表33:ゼインをベースとする30%PGとのブレンドについてのトルク値 押出したタンパク質ストランドを切断して約80℃で8,000psiで圧縮 成型した。実施例2に記載したのと同じ試験片寸法及び試験条件を用いて機械的 特性を測定した。表34〜41は、種々の可塑化タンパク質材料のそれら特性を 纏めたものである。 表34:ゼラヂン/カゼインナトリウム/30%グリセロールの機械的特性 表35:ゼラチン/TMP/30%グリセロールの機械的特性 表36:ゼラチン/グリアジン/30%グリセロールの機械的特性 表37:ゼラチン/ゼイン/30%グリセロールの機械的特性 表38:ゼイン/カゼインナトリウム/30%PGの機械的特性 表39:ゼイン/TMP/30%PGの機械的特性 表40:ゼイン/卵白/30%グリセロールの機械的特性 表41:ゼラヂン/カゼイン塩/ゼイン/30%グリセロールの機械的特性 実施例3 可塑化タンパク質材料でのガム調製 この実施例は、本発明の可塑化タンパク質材料を含有するガムベース及びチュ ーインガムの調製を例示するものである。この実施例は、本発明の方法に従って 調製された予備調製可塑化タンパク質材料を使用することと可塑化タンパク質材 料を単離しないでガム製品を生成させることの両方を例示する。ミキシングボウ ル(バッチ式)と押出機(連続式)の両方の使用を例示する。 A.ガムベース調製: この実施例は、ガムベースの調製を例示する。実施細例A1及びA2は、先の 実施例1及び2に従って調製された可塑化タンパク質材料の使用を例示する。実 施細例A3は、一工程での、即ち、可塑化タンパク質材料の単離なしでのガムベ ースの調製を例示する。実施細例A1 ゼラチン この実施例は、伝統的なエラストマーなしで調製されるガムベースを例示する 。 ゼラチンと30%グリセロールから作られた予備押出された可塑化タンパク質 材料を100℃でBrabenderミキシングボウルに加えて4分間加工した(トルク =4,000mg)。残りのガムベース成分を掲げた通りの順序でそのボウルに 加えた。実施細例A2 ゼラチン及び卵白 この実施例は、エラストマー及びPVAなしで調製されるガムベースを例示す る。 ゼラチン、卵白及びグリセロールから作られた予備押出された可塑化タンパク 質材料を100℃でBrabenderミキサーに加えて上記の通りにガムベースを調製 した。実施細例A3 ゼイン この実施例は、伝統的なエラストマー、PVA及び蝋の代用物を例示する。 このガムベースは、40のL/Dの8個のバレルを有するように形造られたBe rstoff押出機を用いて調製された。rpmは200で温度は50〜85℃の範囲 であった。タンパク質を50℃に加熱された初期バレルに加えて、可塑剤を第2 バレルに加えた。そのタンパク質−可塑剤ブレンドを75〜80℃の温度で高剪 断に曝した。樹脂と脂肪を第3バレルに加えた。充填材はゼインと一緒に加えた 。 B.チューインガム調製: この実施例は、チューインガムの調製を例示する。実施細例B1、B7、B8 、B9及びB10は、一工程での、即ち、可塑化タンパク質材料の単離なしでの チ ューインガムの調製を例示する。実施細例B2〜B4は、先の実施例に従って調 製された予備調製可塑化タンパク質材料の使用を例示する。実施細例B5及びB 6は、予備調製可塑化タンパク質材料を追加のタンパク質と共に使用することを 例示する。実施細例B1 ゼインをベースとするガム配合物 この実施例では、エラストマー及びPVAに可塑化タンパク質材料を代用して 伝統的な処方に用いた。 このチューインガムをBrabenderミキシングボウル中で30rpmで105℃ から50℃の初期温度で均一になるまで調製した。諸成分を掲げた通りの順序で 加えた。増量性甘味料は、20mlの水中に予備溶解させた。 上記のガム配合物を、商業ガム製品とのパネル試験により、初期咀嚼硬度、柔 軟性、苦み、風味、甘さ、蝋性、硬度、水分、凝集性、接着性及びバネ性につい て経時的に比較した。パネリスト達は、実施細例B1ガムが、初期咀嚼硬度及び 柔軟性において、及び全体硬度、水分、バネ性、風味及び甘さにおいても、商業 製品と類似していると判断した。実施細例B1のガムは、大きな苦みと非常に強 い蝋性を有することが分かった。実施細例B2 グリアジンをベースとするガム配合物 この実施細例及び実施細例B3〜B6は、エラストマー、PVA及び蝋に予備 調製された可塑化タンパク質材料を代用することを例示する。 グリアジン及びグリセロールを含有する可塑化タンパク質材料を100℃でBr abenderミキシングボウルに加えて、残りの成分を掲げた通りの順序でそのボウ ルに加えた。実施細例B3 グリアジン/ゼラチンブレンドガム配合物 この処方は、実施細例B1と類似のやり方で行った。実施細例B4 グリアジン/グリセロールガム配合物(グリアジン/ゼラチンブ レンドなし) この処方は、実施細例B1と類似のやり方で行った。感覚的特性を評価するた めにパネルがこのガムを評価した。このガムは、より大きなバネ性を有する伝統 的ガムに近いテクスチャーを有することが分かった。初期の硬い咀嚼性の後に、 それは軟らかくなった。その蝋性は、テクスチャーというより味覚の一つである ことが分かった。実施細例B5 ゼラチン/ゼイン/グリセロールガム配合物 この実施例は、実施細例B1と類似のやり方で行った。感覚的特性を評価する ためにパネルがこのガムを評価した。このガムは、硬くて、タフィー様の、ゴム 様特性に向かう咀嚼性を有することが分かった。このガムは、チューインガムが 有する蝋性を有すると評価された。実施細例B6 ゼラチン/グリセロールガム配合物 この実施例では、ゼラチンとグリセロールからできた可塑化タンパク質材料を 予備溶融可塑化してから、ゼラチン−グリアジンブレンドを添加して更に可塑化 した。 この実施例は、実施細例B1と類似のやり方で行った。感覚的特性を評価する ためにパネルがこのガムを評価した。このガムは、最初は堅く、その後は速やか に軟化して、伝統的な咀嚼性ではなくて凝集性しか有さないことが分かった。実施細例B7 ゼイン配合物 次の実施例は、樹脂、ゴム及びPVAを本発明の可塑化タンパク質材料で置き 換えた調製物を示すものである。そのガムを配合するのに用いた成分を以下に示 す。 上記のゼイン、プロピレングリコール、乳化物及びCaCO3をボウル中で混 合した。その混合物をBrabender中で80℃で2分間加熱した。上記の蝋成分を 加えて得られた混合物を70℃まで冷やした。上記のオイル、乳化剤及び大豆油 物を混合しながら加えて、得られた混合物を50℃まで冷やした。次いで、甘味 料及びフレーバーを加えて2分間混合した。 得られたガムは、口の中で、速やかな水和性、ゴム様の初期咀嚼性、及び滑ら かなテクスチャーを示した。実施細例B8 グルテン配合物 次の実施例は、全てのガムベース原料を本発明による可塑化タンパク質材料で 置き換えた調製物を示すものである。そのガムを配合するのに用いた成分を以下 に示す。 これら成分を実施細例B7に記載したのと類似のやり方で混合した。得られた ガムは、優れた弾性、跳ね返り性、及び咀嚼性を示した。実施細例B9 ゼイン配合物 次の実施例は、ゴムを本発明の可塑化タンパク質材料により置き換えたチュー インガムの調製を示すものである。そのガムを配合するのに用いた成分を以下に 示す。 上記のゼイン、グリセリン、乳化物及びCaCO3をボウル中で混合した。そ の混合物をBrabender中で85゜Cで2分間加熱した。上記の蝋成分を85℃で1 5分かけて加えた。上記のオイル及び乳化剤を混合しながら15分かけて加えて 、得られた混合物を70℃まで冷やした。次いで、甘味料、フレーバー及び大豆 油を5分かけて加えて40℃で混合した。 このガム組成物は、合成ガムベースの代用物として格別な可能性を示した。そ の組成物は、弾性、跳ね返り性、咀嚼性を示し、そして噛むとすぐにチューイン グ属性を与える。実施細例B10 ゼイン配合物 次の実施例は、樹脂、ゴム及びPVAを本発明の可塑化タンパク質材料により 置き換えたチューインガムの調製を示すものである。そのガムを配合するのに用 いた成分を以下に示す。 上記のゼイン及びプロピレングリコールをボウル中で混合した。その混合物を Brabender中で60℃で5分間加熱した。CaCO3及び砂糖を加えて10分間混 合して得られた混合物を55℃まで冷やした。上記のコーンシロップ及びレシチ ンを混合しながら10分間で加えて、得られた混合物を50℃まで冷やした。次 いで、酢酸、甘味料及びフレーバー加えて、50℃で10分間混合した。 得られたガムは、口の中で、速やかな水和性、ゴム様の初期咀嚼性、及び滑ら かなテクスチャーを示した。 実施例4 実施細例C1 ヌガー配合物 本発明による軟質ヌガー糖菓製品を以下に示した成分から調製した。 熱水道水(60g)にゼラチンを加えて溶解するまで混合することによりフラ ッペを形成させた。この溶液を30分間放置した。冷水道水(27.5g)にア ラビアゴムを加えてゼラチンと同じやり方で処理した。これらゼラチン溶液及び アラビアゴム溶液をHobartミキサー中の818.0gの温かいコーンシロップ4 4Beに加えて、その中で低速で混合してから中速で混合して全部で4分間混合 した。 1503.5gの44Beコーンシロップ、943.5gのグラニュー糖、及び 600mlの水を混合することによりBobシロップを調製した。この混合物を 130℃に加熱した。 このBobシロップを上記のフラッペに混合しながらゆっくり約5分間で加え た。セルロース粉末を混合しながら2分間で加えた後、砂糖及び脂肪を続けて加 えた。その後、上記の脱塩された乳漿タンパク質/グリセロール可塑化タンパク 質材料を混合しながら加えてから、甘味料とフレーバーを加えた。 得られたヌガーは、咀嚼性及びテクスチャーを包含する慣用的なヌガーの全て の特性を示す。実施細例C2〜C4 ヌガー配合物 グリセロール(0.33重量%)をそれぞれ同量の乳酸エチル(実施細例C2 )、乳酸(実施細例C3)及び乳酸ブチル(実施細例C4)と置き換えたことを 除いては、実施細例C1の方法を繰り返した。実施細例C2〜C4に従って製造 された得られたヌガーは、咀嚼性及びテクスチャーを包含する慣用的なヌガーの 全ての特性を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AU,BA ,BB,BG,BR,CA,CN,CZ,EE,GE, HU,IL,IS,JP,KR,LC,LK,LR,L T,LV,MG,MK,MN,MX,NO,NZ,PL ,RO,SG,SI,SK,SL,TR,TT,UA, UZ,VN,YU (72)発明者 デイヴ,ヴァイプル・ブッペンドラ アメリカ合衆国ニュージャージー州07901, サミット,コンスタンティン・プレイス 20,ナンバー 31 (72)発明者 ヴィシュワナサン,アラン アメリカ合衆国デラウェア州19810,ウィ ルミントン,ロミリー・ドライブ 3203

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.可塑化タンパク質材料を形成するのに適合性のタンパク質と可塑剤を特 定する方法であって: a)タンパク質成分を選択すること; b)式(I) δ1 2=δD1 2+δp1 2+δH1 2 (I) (式中、δ1は、該タンパク質成分の総合溶解性パラメーター値であり; δD1は、該タンパク質成分の分散力に因る溶解性パラメーター値であり ; δp1は、該タンパク質成分の極性力に因る溶解性パラメーター値であり ;そして δH1は、該タンパク質成分の水素結合に因る溶解性パラメーター値であ る。) により定義される該タンパク質成分の溶解性パラメーターを決定すること; c)可塑剤成分であって、式(II) δ2 2=δD2 2+δp2 2+δH2 2 (II) (式中、δ2は、該可塑剤成分の総合溶解性パラメーター値であり; δD2は、該可塑剤成分の分散力に因る溶解性パラメーター値であり; δp2は、該可塑剤成分の極性力に因る溶解性パラメーター値であり;そ して δH2は、該可塑剤成分の水素結合に因る溶解性パラメーター値である。 ) により定義される第2溶解性パラメーターを有する可塑剤成分を選択すること; 及び 次の溶解性パラメーター値の対の差、δ1−δ2、δD1−δD2、δp1−δp2及び δH1−δH2の少なくとも1が互いの15%以内となるように対合させることを含 む方法。 2.溶解性パラメーター値の対の差の少なくとも1が互いの10%以内とな る、請求項1記載の方法。 3.δ1とδ2の差が互いの15%以内となる、請求項1記載の方法。 4.δD1とδD2の差が互いの15%以内となる、請求項1記載の方法。 5.対合されたタンパク質成分と可塑剤成分の自由体積を式(III) FV=0.025+αd(T−Tgd)+αp(T−Tgp) (III) (式中、FVは自由体積であり; αpは、該タンパク質成分の熱膨張係数であり; αdは、該可塑剤成分の熱膨張係数であり; Tgdは、該可塑剤成分のガラス転移温度であり; Tgpは、、該タンパク質成分のガラス転移温度であり;そして Tは、参照温度である。) に従って計算すること、及び該対合されたタンパク質成分と可塑剤成分を最高の 自由体積を有するように特定することを更に含む、請求項1記載の方法。 6.可塑化タンパク質材料を製造する方法であって: a)第1溶解性パラメーターを有するタンパク質成分であって、該第1溶解性 パラメーターが式(I) δ1 2=δD1 2+δp1 2+δH1 2 (I) (式中、δ1は、該タンパク質成分の総合溶解性パラメーター値であり; δD1は、該タンパク質成分の分散力に因る溶解性パラメーター値であり ; δp1は、該タンパク質成分の極性力に因る溶解性パラメーター値であり ;そして δH1は、該タンパク質成分の水素結合に因る溶解性パラメーター値であ る。) により定義される成分を選択すること; b)第2溶解性パラメーターを有する可塑剤成分であって、該第2溶解性パラ メーターが式(II) δ2 2=δD2 2+δp2 2+δH2 2 (II) (式中、δ2は、該可塑剤成分の総合溶解性パラメーター値であり; δD2は、該可塑剤成分の分散力に因る溶解性パラメーター値であり; δp2は、該可塑剤成分の極性力に因る溶解性パラメーター値であり;そ して δH2は、該可塑剤成分の水素結合に因る溶解性パラメーター値である。 ) により定義される成分を、次の溶解性パラメーター値の対の差、δ1−δ2、δD1 −δD2、δp1−δp2及びδH1−δH2の少なくとも1が互いの15%以内であるよ うに選択すること;及び c)該対合されたタンパク質成分と可塑剤成分を混合してブレンドを形成し、 該ブレンドを処理して該可塑剤成分が該タンパク質成分中に均一に分散した可塑 化タンパク質材料を形成することを含む方法。 7.溶解性パラメーター値の対の差の少なくとも1が互いの10%以内とな る、請求項6記載の方法。 8.δ1とδ2の差が互いの15%以内となる、請求項6記載の方法。 9.δD1とδD2の差が互いの15%以内となる、請求項6記載の方法。 10.対合されたタンパク質成分と可塑剤成分の自由体積を式(III) FV=0.025+αd(T−Tgd)+αp(T−Tgp) (III) (式中、FVは自由体積であり; αpは、該タンパク質成分の熱膨張係数であり; αdは、該可塑剤成分の熱膨張係数であり; Tは、参照温度であり; Tgpは、該タンパク質成分のガラス転移温度であり;そして Tgdは、該可塑剤成分のガラス転移温度である。) に従って計算することを更に含む、請求項6記載の方法。 11.ブレンドを処理する工程が、該ブレンドを約20〜140℃の温度で制 御された剪断条件下で加熱することを含む、請求項6記載の方法。 12.ブレンドを約20〜120℃の温度で加熱することを含む、請求項11 記載の方法。 13.ブレンドを閉ざされたミキサー又は押出機内で処理することを含む、請 求項11記載の方法。 14.ブレンドをローラーブレードと接触させることを含む、請求項13記載 の方法。 15.可塑化タンパク質材料についての所望のガラス転移温度を選択しそして タンパク質成分と可塑剤成分の量を式(IV) (式中、Tgmixは、該可塑化タンパク質材料の選択されたガラス転移温度であり ; αdは、該可塑剤成分の熱膨張係数であり; αpは、該タンパク質成分の熱膨張係数であり; Vdは、該可塑剤の体積分率であり; Tgdは、、該可塑剤成分のガラス転移温度であり;そして Tgpは、、該タンパク質成分のガラス転移温度である。) に従って選択することを更に含む、請求項6記載の方法。 16.タンパク質成分の量がブレンドの全量を基準として少なくとも40重量 %である、請求項6記載の方法。 17.タンパク質成分の量がブレンドの全量を基準として少なくとも50重量 %である、請求項16記載の方法。 18.タンパク質成分の量がブレンドの全量を基準として約60〜75重量% である、請求項17記載の方法。 19.タンパク質成分が水溶性である、請求項6記載の方法。 20.タンパク質成分が非水溶性である、請求項6記載の方法。 21.タンパク質成分が、穀物タンパク質、動物タンパク質、卵タンパク質、 及び乳タンパク質からなる群から選択される、請求項6記載の方法。 22.タンパク質成分が、ゼイン、グルテニン、グリアジン、及びそれらの混 合物からなる群から選択される穀物タンパク質である、請求項21記載の方法。 23.卵タンパク質及び乳タンパク質成分が、ゼラチン、卵アルブミン、ラク トアルブミン、カゼイン、カゼインナトリウム、乳漿、及びそれらの混合物から なる群から選択される、請求項21記載の方法。 24.可塑剤成分が少なくとも1の有機可塑剤である、請求項6記載の方法。 25.有機可塑剤が、プロピレングリコール、エチレングリコール、酢酸、乳 酸、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール及びエ タノール、及びぞれらの混合物からなる群から選択される、請求項24記載の方 法。 26.水溶性タンパク質を架橋剤と反応させて非水溶性タンパク質を形成する ことを更に含む、請求項19記載の方法。 27.請求項6の方法により製造される可塑化タンパク質材料。 28.タンパク質成分と可塑剤成分とを含む可塑化タンパク質材料であって、 該タンパク質成分と該可塑剤成分との固体状態ブレンドを制御された剪断条件下 で約20〜約140℃の温度で加熱して形成される可塑化タンパク質材料。 29.タンパク質成分が、ゼイン、グルテニン又はグリアジンを包含する、請 求項28記載の可塑化タンパク質材料。 30.可塑剤成分が少なくとも1の有機可塑剤である、請求項28記載の可塑 化タンパク質材料。 31.ガム又は糖菓組成物を形成する方法であって: a)タンパク質成分を選択すること; b)式(I) δ1 2=δD1 2+δp1 2+δH1 2 (I) (式中、δ1は、該タンパク質成分の総合溶解性パラメーター値であり; δD1は、該タンパク質成分の分散力に因る溶解性パラメーター値であり ; δp1は、該タンパク質成分の極性力に因る溶解性パラメーター値であり ;そして δH1は、該タンパク質成分の水素結合に因る溶解性パラメーター値であ る。) により定義される該タンパク質成分の溶解性パラメーターを決定すること; c)可塑剤成分を式(II) δ2 2=δD2 2+δp2 2+δH2 2 (II) (式中、δ2は、該可塑剤成分の総合溶解性パラメーター値であり; δD2は、該可塑剤成分の分散力に因る溶解性パラメーター値であり; δp2は、該可塑剤成分の極性力に因る溶解性パラメーター値であり;そ して δH2は、該可塑剤成分の水素結合に因る溶解性パラメーター値である。 ) により定義される第2溶解性パラメーターにより選択すること、この際、次の溶 解性パラメーター値の対の差、δ1−δ2、δD1−δD2、δp1−δp2及びδH1−δH2 の少なくとも1が互いの15%以内となるようにする; d)該対合されたタンパク質成分と可塑剤成分を混合してブレンドを形成する こと; e)該ブレンドを処理して該可塑剤成分が該タンパク質中に均一に分散した可 塑化タンパク質材料を形成すること;及び f)該可塑化タンパク質材料を前記ガム又は糖菓組成物を形成するのに十分な 他の成分と混合すること を含む方法。 32.溶解性パラメーター値の対の差が互いの10%以内となる、請求項31 記載の方法。 33.δ1とδ2の差が互いの15%以内となる、請求項31記載の方法。 34.δD1とδD2の差が互いの15%以内となる、請求項31記載の方法。 35.対合されたタンパク質成分と可塑剤成分の自由体積を式(III) FV=0.025+αd(T−Tgd)+αp(T−Tgp) (III) (式中、FVは自由体積であり; αpは、該タンパク質成分の熱膨張係数であり; αdは、該可塑剤成分の熱膨張係数であり; Tは、参照温度であり; Tgdは、、該可塑剤成分のガラス転移温度であり;そして Tgpは、、該タンパク質成分のガラス転移温度である。) に従って計算することを更に含む、請求項31記載の方法。 36.ブレンドを処理する工程が、該ブレンドを約20〜140℃の温度で制 御された剪断条件下で加熱することを含む、請求項31記載の方法。 37.ブレンドを約20〜120℃の温度で加熱することを含む、請求項26 記載の方法。 38.ブレンドを閉ざされたミキサー又は押出機内で処理することを含む、請 求項36記載の方法。 39.ブレンドをローラーブレードと接触させることを含む、請求項38記載 の方法。 40.可塑化タンパク質材料についての所望のガラス転移温度を選択しそして タンパク質成分と可塑剤成分の量を式(IV) (式中、Tgmixは、該可塑化タンパク質材料の選択されたガラス転移温度であり ; αdは、該可塑剤成分の熱膨張係数であり; αpは、該タンパク質成分の熱膨張係数であり; Vdは、該可塑剤の体積分率であり; Tgdは、該可塑剤成分のガラス転移温度であり;そして Tgpは、該タンパク質成分のガラス転移温度である。) に従って選択することを更に含む、請求項31記載の方法。 41.タンパク質成分の量がブレンドの全量を基準として少なくとも40重量 %である、請求項40記載の方法。 42.タンパク質成分の量がブレンドの全量を基準として少なくとも50重量 %である、請求項41記載の方法。 43.タンパク質成分の量がブレンドの全量を基準として約60〜75重量% である、請求項42記載の方法。 44.タンパク質成分が水溶性である、請求項31記載の方法。 45.タンパク質成分が非水溶性である、請求項31記載の方法。 46.タンパク質成分が、穀物タンパク質、動物タンパク質、卵タンパク質、 及び乳タンパク質からなる群から選択される、請求項31記載の方法。 47.穀物タンパク質が、ゼイン、グルテニン、グリアジン、及びそれらの混 合物からなる群から選択される、請求項46記載の方法。 48.卵タンパク質及び乳タンパク質が、ゼラチン、卵アルブミン、ラクトア ルブミン、カゼイン、カゼインナトリウム、乳漿、及びそれらの混合物からなる 群から選択される、請求項46記載の方法。 49.可塑剤成分が少なくとも1の有機可塑剤である、請求項31記載の方法 。 50.有機可塑剤が、プロピレングリコール、エチレングリコール、酢酸、乳 酸、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール、及び エタノールからなる群から選択される、請求項49記載の方法。 51.水溶性タンパク質を架橋剤と反応させて非水溶性タンパク質を形成する ことを更に含む、請求項44記載の方法。 52.請求項31の方法により製造されるガム。 53.生分解性であるか、可食性であるか、又は生分解性かつ可食性である、 請求項52記載のガム。 54.請求項31の方法により製造される糖菓組成物。
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