JP2005537812A - 有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム - Google Patents

有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム Download PDF

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Abstract

本発明は、生のフルーツ全体、新鮮なカットフルーツ、野菜、獣肉、家禽肉、魚介類、穀類、ナッツ等をコーティングするのに有用な、添加有機酸と、タンパク質と、グリセロールとを含む可食性フィルム溶液を提供する。さらに、本発明の可食性フィルムは、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラおよび大腸菌O157:H7をはじめとする病原菌の増殖を抑制することができる。好ましい実施形態では、本可食性フィルムは、0.9%のグリセロールと、10%の大豆タンパク質と、2.6%のリンゴ酸とを含んでいる。また、本発明は、色を隠すことなく品質保持期間を延長する、可食性フィルムで食品をコーティングする方法を提供する。

Description

政府の権利
本発明は、一部、アメリカ農務省、州政府研究教育普及共同事業局から助成金の資金援助を受けたものである(00-51110-9748)。米国政府は、本発明において一定の権利を有し得る。
本発明は、グリセロールを果物中に自然に存在する有機酸と置き換えている可食性フィルムに関する。より詳しくは、本発明は、広範囲の病原菌に対して効果的であって、かつ、生のフルーツおよび野菜、獣肉、家禽肉、魚介類、穀類、ナッツ等の全体、またはそれらの新鮮なカット品をコーティングするのに使用可能な、有機酸添加の可食性フィルムを提供する。
米国では、毎年、約6〜8000万人の人々が食品媒介疾病に罹患し、9,000人が死亡し、それによる概算費用は50億ドルである。リステリア・モノサイトゲネス(Listeria monocytogens)、サルモネラ・ガミナラ(Salmonella gaminara)、大腸菌O157:H7をはじめとする、食品媒介病原菌は、家禽肉、獣肉、および新鮮フルーツおよび野菜に存在することが報告されていることから(Altekruseら、1994年;Mishuら、1993年)、食品産業及び世間一般において、それらの病原菌の発生は大きな問題となっている。特に、リステリア症は流産を誘発し、慢性基礎疾患の患者において髄膜炎を発症させ(Mishuら、1993年)、サルモネラ菌は敗血症を引き起こし、ヒトにおいて腸チフスまたはチフス様熱をもたらす可能性があり、さらに大腸菌O157:H7は腸上皮を損傷させる強力な毒素を産生し、その結果、急性出血性大腸炎、溶血性尿毒症症候群および血栓性血小板減少性紫斑病が発症する。
2001年には、監視下の10種類の食品媒介疾病に関する検査室診断例が計13,705件同定された。そのうち、サルモネラ菌は5,198件、大腸菌O157:H7は565件、リステリア菌は94件であった(Center of Disease Control、2002年)。加工後、食品表面上に微生物混入があるとリコールが起こり、その結果、食品産業に経済的な損失が発生する。1999年1月から2000年10月の期間に、調理済み肉またはすぐに食することができる肉のI類リコール97件ののうち、63件はリステリア菌の混入によるものであった。大腸菌O157:H7は、発酵食肉加工品(Tildenら、1996年)および生鮮食品(Besserら、1993年)が発生原因であった。一方、サルモネラ単離物は、2000年には、32,021件が公衆衛生研究所情報システム(Public Health Laboratory Information System)に報告されている。従って、食品中の食品媒介病原菌増殖を抑制する、簡単で経済的かつ効果的な手段が切望されている。
可食性フィルムは、水分、気体および蒸気の移動に対する障壁特性を提供し、食品成分添加剤および抗菌剤の担体として機能し、食品に物理的保護を提供することによって、食品の品質保持期間を延ばすことができる。しかし、病原菌の抑制を増強し、かつ製品の品質保持期間を延長するように比率を変えて、抗菌物質を放出する担体として可食性フィルムを利用することについては、情報がほとんどない。
可食性フィルムおよびコーティング剤の成分は、親水コロイド、脂質および複合物が含まれる、3つのカテゴリーに分類される。好適な親水コロイドとしては、タンパク質と炭水化物が挙げられる。タンパク質、脂質、多糖および複合物は、フィルム製造に用いられている原料の特質による。フィルムまたはコーティング剤の各種類は、それ自体の持つ特有の機能的特性を提供し、特定の食品用途に最も適するものである。
取り扱い上の望ましい物理的強度と柔軟性を持つタンパク質ベースまたは多糖ベースのフィルムを製造するためには、可塑剤が必要である(Torres、1994年)。グリセロールは、フィルムの製造で最も一般的に用いられている可塑剤の1種である。通常、取り扱いの容易なフィルムを製造するためには、25〜50%のグリセロールが必要である。しかし、この濃度のグリセロールを含む可食性フィルムは、若干の甘いフレーバーを付けてしまう可能性がある。しかし、多目的の用途においては、風味のほとんどないフィルムが望ましい。従って、広範囲の病原菌を抑制するとともに、品質保持期間を延長する、グリセロール含有量が限定された可食性フィルムが求められている。
可食性フィルムコーティングは、生鮮品を微生物による腐敗から保護し、熟成を遅らせ、品質保持期間を延長することができる(Brody、2002年)。色は、消費者による生鮮品の選択に影響を及ぼす主な要因である(Good、2002年)。従って、生鮮品の表面上に病原菌の生存を抑制する可食性フィルムをコーティングする場合、色を隠すような悪影響を及ぼすものではあってはならない。
本明細書中の文献の記載または引用は、かかる文献が本発明の先行技術であるということを容認するものと理解すべきではない。
Altekruseら、1994年 Mishuら、1993年 Center of Disease Control、2002年 Tildenら、1996年 Besserら、1993年 Torres、1994年 Brody、2002年 Good、2002年 Rhimら、2000年 Koら、2001年 SirugusaおよびDiuckson、1993年 Richardsら、1995年 Zhuangら、1996年 Sapersら、1999年 Sheletら、1995年 Faridら、1998年
従って、本発明は、可食性フィルム中のグリセロール濃度を75%低減し、グリセロールを果物中に自然に存在する有機酸と置き換えることにより、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラおよび大腸菌O157:H7をはじめとする、広範囲の病原菌を効果的に抑制するフィルムを製造する、本発明者らの驚くべき技術に関する。より詳しくは、本発明は、わずか0.9%のグリセロールと、タンパク質または親水コロイドと、添加有機酸とを含む、可食性フィルムを提供する。特に、本発明の可食性フィルムのタンパク質は、大豆、乳漿、米糠抽出物、卵白および小麦タンパク質からなる群から選択し、親水コロイドは、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、カラギーナンおよびペクチンからなる群から選択する。さらに、本発明の有機酸は、リンゴ酸、乳酸、クエン酸および酒石酸からなる群から選択する。一実施形態では、本発明は、7.0〜16.5グラム重量のタンパク質と、0.63〜1.5グラム重量のグリセロールと、1.82〜4.3グラム重量の有機酸とを含む、可食性フィルムを提供する。別の実施形態では、本発明の可食性フィルムは、1.5〜7.5グラム重量の親水コロイドと、0.14〜0.68グラム重量のグリセロールと、0.40〜1.95グラム重量の有機酸とを含んでいる。
またさらに、本発明は、水にタンパク質または親水コロイドを混合するステップと、グリセロールを添加するステップと、フィルム溶液を調製するのに望ましい温度まで前記混合物を加熱するステップと、有機酸を添加するステップとを含む、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液の製造方法を提供する。好ましい実施形態では、本発明の方法は、水に2.6%濃度の大豆タンパク質を混合するステップと、0.9%濃度のグリセロールを添加するステップと、前記の大豆タンパク質とグリセロールの混合物を85℃まで加熱し、フィルム溶液を調製するステップと、全重量の2.6%の最終濃度までリンゴ酸を添加するステップとを含んでいる。
また本発明は、例えば、農産物、野菜、肉および加工食品(これらに限定されるものではない)等の食品にその色を隠すことなく塗布可能であり、かつ品質保持期間を延長することができる、可食性フィルムコーティングの最大厚を測定する本発明者らの技術に関する。
本節では、本発明及びその応用の詳細な記載を示す。これは、本発明の一般的な方法のいくつかの具体例を挙げて、より詳細にかつ具体的に記載するものである。これらの例は限定されるものではなく、かつ関連のある変更は当業者には明らかである。
本明細書に記載されている現時点での好ましい実施形態に関する様々な変更および改変は、当業者には明らかであることは理解されよう。かかる変更および改変は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、またそれに伴った利点を損なうことなく、行なうことができる。
従って、本発明は、添加有機酸と、タンパク質と、グリセロールとを含む可食性フィルムであって、前記有機酸が病原菌を抑制し得る、前記フィルムを提供する。
本発明のフィルムは、大豆タンパク質、米糠抽出物、小麦グルテンタンパク質、卵白、乳漿、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、カラギーナンおよびペクチンを含んでいる。これらのフィルムは、広範囲の製品において、(a)抗菌物質、(b)酸化防止剤、(c)風味剤、(d)着色剤、(e)栄養補助成分および機能成分、(f)医薬品、(g)栄養物質、および(h)包装材を担持するビヒクルとして用いることができる。
本フィルム溶液は、獣肉、家禽肉、魚介類、加工を最小限にとどめたフルーツおよび野菜商品に対してコーティング剤として用い、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ菌および大腸菌O157:H7をはじめとする病原菌の増殖を最小限にする、あるいは抑制することができる。コーティング剤は、可食性フィルムの厚さによって、見えないようにすることも、あるいは見えるようにすることもできる。特に、リンゴ酸を添加した大豆タンパク質では、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ菌および大腸菌O157:H7の対数減少値はそれぞれ2.48、7.52および2.28であった。リンゴ酸をフィルムへ添加して、グリセロールを部分的に置き換え、フィルムのpHを低下させ、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ菌および大腸菌O157:H7に対する抗菌活性を向上させることができる。
本フィルムの抗菌性に関する研究において、クエン酸、リンゴ酸および酒石酸がそれぞれ0.9%、1.8%および2.6%存在する条件下では、pH4.55、3.85および3.35のコントロール(有機酸を含まず)と比較した場合、リステリア・モノサイトゲネスの抑制が高まることがわかった。さらに、ナイシン非含有であって2.6%の有機酸を含むフィルムもまた、ナイシン含有の場合と同様な抑制レベルを示した。ナイシン非含有であって2.6%の有機酸を含むフィルムでは、高レベルの抗サルモネラ菌活性があることがわかった。また、大腸菌O157:H7も1.8%および2.6%の乳酸、ならびに2.6%のリンゴ酸を添加することによって抑制された。
従って、本発明の一実施形態は、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルムであって、有機酸がリンゴ酸、乳酸、クエン酸および酒石酸からなる群から選択される、前記フィルムを提供する。
本発明の別の実施形態では、有機酸の濃度は0.40〜4.3g重量である。
ナイシン(6400IU/gタンパク質)を添加した場合、乳酸に対するサルモネラ・ガミナラの感受性には影響はなかったが、リンゴ酸と酒石酸に対する感受性は低下した。リステリア・モノサイトゲネスおよび大腸菌O157:H7は、ナイシン非含有の場合のリンゴ酸(2.6%)に対して感受性が高かった。しかし、ナイシンを添加した場合には、リステリア・モノサイトゲネスおよび大腸菌O157:H7のリンゴ酸に対する感受性は低下した。従って、本発明の好ましい実施形態では、可食性フィルムはリンゴ酸を含み、その場合、リンゴ酸の濃度は0.40〜4.3グラムである。
本発明に関する研究では、クエン酸、乳酸およびリンゴ酸を0.9%から2.6%に増量した場合、可食性フィルムの物理的強度に影響がないことが明らかであった。従って、さらに別の実施形態では、本発明の可食性フィルムは、2.6%のグリセロールと2.6%の無機酸を含み、ここの場合、有機酸はクエン酸、乳酸およびリンゴ酸からなる群から選択する。好ましい実施形態では、フィルムの抗張力は3〜30MPaである。さらに、可食性フィルムの厚さは13〜160マイクロメーターである。従って、フルーツロールアップや栄養補助食品を含有可能な他の商品用の様々な風味を持つ厚みのあるフィルムを製造する条件を最適化することができる。別の好ましい実施形態では、リンゴ酸の濃度は2.6%(w/w)である。
大豆タンパク質は、溶解性に不利な影響がなく、広範囲のpHと添加剤においてフィルムを製造することに関して、その適合性から選択された。従って、一実施形態では、可食性フィルムはタンパク質を含み、その場合、前記タンパク質は大豆タンパク質である。
本発明に関する研究において、均質のフィルムを製造するための大豆、乳漿、小麦タンパク質およびカルボキシメチルセルロースの最適の濃度は、100g当たり、それぞれ10g、7g、16.5g、1.5gであることがわかった。好ましい実施形態では、大豆タンパク質の濃度は100グラム当たり1.5〜16.5グラムである。従って、さらに本発明の別の実施形態では、大豆タンパク質の濃度は10%重量である。さらにまた、本発明の別の実施形態は、親水コロイドを含む可食性フィルムであって、親水コロイドがカルボキシメチルセルロースである、前記フィルムを提供する。本発明の好ましい実施形態では、カルボキシメチルセルロースの濃度は1.5%である。
本発明は、可塑剤グリセロール(3.5%(w/w)の2.6%)を有機酸(2.6%(w/w))と部分的に置き換えることができることを明らかにしている。さらに、弾力性と物理的強度を持つフィルムを製造するためのグリセロールの最適濃度は、大豆の30%(w/w)、乳漿たんぱくの35%(w/w)、小麦グルテンの15%(w/w)、およびカルボキシメチルセルロースの15%(w/w)であった。従って、好ましい実施形態では、本可食性フィルムはグリセロールを含み、その場合、グリセロールの濃度は、100グラム当たり0.14〜1.5グラムである。15%未満のグリセロール濃度では、脆性の小麦グルテンフィルムおよびセルロースフィルムが生じた。さらに、35%および30%未満のグリセロール濃度では、それぞれ、脆性の乳漿タンパク質フィルムと大豆タンパク質フィルムが生じた。別の実施形態では、グリセロールは0.9重量%の濃度で存在する。
さらに本発明は、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液の製造方法であって、水にタンパク質または親水コロイドを混合するステップと、グリセロールを添加するステップと、60から85℃に前記混合物を加熱し、溶液を調製するステップと、有機酸を添加するステップとを含む、前記方法を提供する。
好ましい実施形態では、本発明は、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液の製造方法であって、水に7.0〜16.5重量の範囲のタンパク質を混合するステップと、0.63〜1.5重量の範囲のグリセロールを添加するステップと、60から85℃の温度に前記混合物を加熱し、溶液を調製するステップと、1.82〜4.3重量の濃度の有機酸を添加するステップとを含む、前記方法を提供する。本方法の別の実施形態では、前記混合物を30分間85℃に加熱する。
本方法の一実施形態では、溶液のpHは、リンゴ酸を用いて約3.3のpHに低下させる。
別の実施形態では、本発明の有機酸は、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択する。好ましい実施形態では、有機酸はリンゴ酸である。さらなる別の実施形態では、リンゴ酸の濃度は2.6重量%である。
本発明のさらなる別の実施形態では、本可食性フィルムのタンパク質は、大豆、乳漿、米糠抽出物、卵白および小麦タンパク質からなる群から選択する。好ましい実施形態では、タンパク質は大豆タンパク質である。別の実施形態では、大豆タンパク質は10重量%の濃度で存在する。
さらに本発明は、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液の製造方法であって、水に1.5〜7.5重量の範囲の親水コロイドを混合するステップと、0.14〜0.68重量の範囲のグリセロールを添加するステップと、60から85℃の温度に前記混合物を加熱し、溶液を調製するステップと、0.40〜1.95重量の濃度の有機酸を添加するステップとを含む、前記方法を提供する。本方法の別の実施形態では、前記混合物を30分間85℃に加熱する。
本方法の一実施形態では、溶液のpHは、リンゴ酸を用いて約3.3のpHまで低下させる。
別の実施形態では、本発明の有機酸は、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択する。好ましい実施形態では、有機酸はリンゴ酸である。さらに別の実施形態では、リンゴ酸の濃度は2.6重量%である。
本方法のさらなる別の実施形態では、本可食性フィルムの親水コロイドは、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、カラギーナンおよびペクチンからなる群から選択する。好ましい実施形態では、タンパク質はカルボキシメチルセルロースである。別の実施形態では、カルボキシメチルセルロースは1.5重量%の濃度で存在する。
生鮮食品の品質は、通常、生産物や肉類の色などの外観で判断する。しかし、可食性フィルムの厚みは、生鮮品の色や内部の気体組成に影響を及ぼす。従って、さらに本発明は、有機酸添加の抗菌性可食性フィルム溶液で色を隠すことなく食品をコーティングする方法であって、水にタンパク質または親水コロイドを混合するステップと、グリセロールを添加するステップと、60から85℃に前記混合物を加熱し、溶液を調製するステップと、有機酸を添加するステップと、食品に前記溶液を塗布するステップとからなる、前記方法を提供する。
当業者は、これらに限定するものではないが、液浸、噴霧、層状化、ドリッピング、ブローイング等をはじめとする多くの方法により前記溶液を塗布することができる。
好ましい実施形態では、本発明は、有機酸添加の抗菌性可食性フィルム溶液で色を隠すことなく食品をコーティングする方法であって、水に1.5〜7.5重量の範囲の親水コロイドを混合するステップと、0.14〜0.68重量の範囲のグリセロールを添加するステップと、60から85℃の温度に前記混合物を加熱し、溶液を調製するステップと、0.40〜1.95重量の濃度の有機酸を添加するステップと、食品に前記溶液を塗布するステップとを含む、前記方法を提供する。一実施形態では、溶液を8〜40μmの範囲で塗布する。本方法の別の実施形態では、前記混合物を30分間85℃に加熱する。
本方法の一実施形態では、溶液のpHは、リンゴ酸を用いて約3.3のpHに低下させる。
別の実施形態では、本発明の有機酸は、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択する。好ましい実施形態では、有機酸はリンゴ酸である。さらにまた別の実施形態では、リンゴ酸の濃度は2.6重量%である。
本発明のさらなる別の実施形態では、本可食性フィルムのタンパク質は、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、カラギーナンおよびペクチンからなる群から選択する。好ましい実施形態では、タンパク質はカルボキシメチルセルロースである。別の実施形態では、カルボキシメチルセルロースは1.5重量%の濃度で存在する。
本発明は、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液で食品をコーティングする方法であって、水に7.0〜16.5重量のタンパク質を混合するステップと、0.63〜1.5重量の範囲のグリセロールを添加するステップと、60〜85℃の温度まで前記混合物を加熱し、溶液を調製するステップと、1.82〜4.3重量の濃度の有機酸を添加するステップと、食品に前記溶液を塗布するステップとを含む、前記方法を提供する。本方法の別の実施形態では、前記混合物を30分間85℃に加熱する。
本方法の一実施形態では、本溶液のpHは、リンゴ酸を用いて約3.3のpHに低下させる。
別の実施形態では、本発明の有機酸は、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択する。好ましい実施形態では、有機酸はリンゴ酸である。さらなる別の実施形態では、リンゴ酸の濃度は2.6重量%である。
本発明のさらなる別の実施形態では、本可食性フィルムのタンパク質は、大豆、乳漿、米糠抽出物、卵白および小麦タンパク質からなる群から選択する。好ましい実施形態では、タンパク質は大豆タンパク質である。別の実施形態では、大豆タンパク質は10重量%の濃度で存在する。
また本発明は、抗菌性可食性フィルム溶液で食品をコーティングする方法であって、水に7.0〜16.5重量の範囲のタンパク質を混合するステップと、0.63〜1.5重量の範囲のグリセロールを添加するステップと、前記混合物を60〜85℃の温度に加熱し、溶液を調製するステップと、前記溶液を食品に塗布するステップとを含む、前記方法を提供する。本方法の別の実施形態では、前記混合物を30分間85℃に加熱する。
本発明のさらなる別の実施形態では、本可食性フィルムのタンパク質は、大豆、乳漿、米糠抽出物、卵白および小麦タンパク質からなる群から選択する。好ましい実施形態では、タンパク質は大豆タンパク質である。別の実施形態では、大豆タンパク質は10重量%の濃度で存在する。別の実施形態では、グリセロールはタンパク質の35%(w/w)である。
さらに別の実施形態では、また、本発明は、抗菌性可食性フィルム溶液で食品をコーティングする方法であって、水に7.0〜16.5重量の範囲の親水性コロイドを混合するステップと、0.63〜1.5重量の範囲のグリセロールを添加するステップと、前記混合物を60〜85℃の温度まで加熱し、溶液を調製するステップと、前記溶液を食品に塗布するステップとを含む、前記方法を提供する。本方法の別の実施形態では、前記混合物を30分間85℃に加熱する。
興味深いことに、カルボキシメチルセルロースによる非常に薄いコーティング(8μm)は、色を隠すことなく用いることができる。従って、別の実施形態では、親水コロイドはカルボキシメチルセルロースである。さらなる別の実施形態では、親水コロイドはカルボキシメチルセルロースであって、溶液8μmを食品に塗布する。
本発明の種々の実施形態を説明することを目的として以下に実施例を挙げるが、これらは本発明を限定することを目的とするものではない。
原料および方法
原料
大豆タンパク質(SP)単離物(ARDEX)はArcher Daniel Midland(Decatur、イリノイ州)から入手した。乳漿たんぱく(WP)単離物(PowerPro(登録商標))および小麦グルテン(WG)は、それぞれLand O'Lakes Food Ingredients Division (Arden Hills、ミネソタ州)およびMidwest Grain Products Inc.(Atchison、カンザス州)から入手した。試薬用アルコール(70%)は、Fisher Chemical Company (Pittsburg、ペンシルベニア州)から購入した。グリセロールはSigma Chemical Company(St. Louis、ミズーリ州)から購入した。クエン酸(無水物EM)、酒石酸(EM)、リンゴ酸および乳酸は、それぞれEM Science(Gibbonstown、ニュージャージー州)、J. T. Baker(Phillpsburg、ニュージャージー州)およびFisher Chemical Company(Pittsburg、ペンシルベニア州)から購入した。ナイシン(Nisaplin)は、Aplin & Barrett Ltd(Dorset、英国)から入手した。病原細菌のリステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラおよび大腸菌O157:H7は、フェーエットビル所在のアーカンソー大学、食品科学部、M.G.Johnson博士の研究室から入手した。微生物用培地、脳心臓滲出物(BHI)および栄養寒天(NA)は、Difco Laboratories (Detroit、ミシガン州)から購入した。
方法
フィルム形成溶液の最適化で用いたポリマーおよびグリセロールの濃度
大豆タンパク質フィルム
フィルム形成溶液中の大豆タンパク質(SP)濃度を最適化するため、100g当たり4g、6g、8g、10gおよび12gのSP単離物を用いた。最適の大豆タンパク質濃度を用いて、グリセロール濃度を最適化した。タンパク質の25%、30%、35%、40%および45%(w/w)のグリセロール濃度を用いて、フィルム形成溶液に対する可塑剤の濃度を最適化した。
SP単離物(100g当たり、4g、6g、8g、10gおよび12g)および脱イオン水(100g当たり、96g、94g、90gおよび88g)を混合し、30分間撹拌した。グリセロール(25%、30%、35%、40%および45%(w/w)タンパク質)をこの混合物に添加し、30分間撹拌した。この混合物を30分間85℃に加熱し、この加熱ステップ後、15分間撹拌した。プラスチックシート上にフィルムを形成し、相対湿度が45%で60℃の調湿チャンバーにてこれを乾燥させた。フィルムを剥離した後、フィルム厚、色、破壊強度および透湿性を測定した(図1を参照)。
乳漿タンパク質フィルム
100g当たり4g、5g、6g、7g、8gおよび10gの乳漿タンパク質(WP)を用いて、フィルム形成溶液中のWP濃度を最適化した。最適化した小麦タンパク質濃度を用いて、グリセロール濃度を最適化した。タンパク質の25%、30%、35%、40%および45%(w/w)のグリセロール濃度を用いて、フィルム形成溶液に対する可塑剤の濃度を最適化した。
WP(100g当たり4g、5g、6g、7g、8g、9gおよび10g)および脱イオン水(100g当たり96g、94g、90gおよび88g)を混合し、30分間撹拌した。グリセロール(25%、30%、35%、40%および45%(w/w)タンパク質)をこの混合物に添加し、30分間撹拌した。この混合物を30分間85℃に加熱し、この加熱ステップ後に15分間撹拌した。プラスチックシート上にフィルムを形成し、相対湿度が45%で60℃の調湿チャンバーにてこれを乾燥させた。フィルムを剥離した後、フィルム厚、色、破壊強度および透湿性を測定した。
小麦グルテンフィルム
100g当たり12g、14g、16gおよび18gの小麦グルテンタンパク質(WG)を用いて、フィルム形成溶液中のWP濃度を最適化した。最適化した小麦グルテン濃度を用いてグリセロール濃度を最適化した。タンパク質の25%、30%、35%、40%および45%(w/w)のグリセロール濃度を用いて、フィルム形成溶液に対する可塑剤濃度を最適化した。WGの溶解にはアルコール(70%)を用いた。
WG(100g当たり12g、14g、16gおよび18g)および脱イオン水(100g当たり96g、94g、90gおよび88g)を混合し、30分間撹拌した。グリセロール(10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%および45%(w/w)タンパク質)をこの混合物に添加し、30分間撹拌した。この混合物を30分間85℃に加熱し、加熱ステップ後に15分間撹拌した。プラスチックシート上にフィルムを形成し、相対湿度が45%で60℃の調湿チャンバーにてこれを乾燥させた。フィルムを剥離した後、フィルム厚、色、破壊強度および透湿性を測定した。
カルボキシメチルセルロースフィルム
100g当たり1.0g、1.5gおよび2.0gのカルボキシメチルセルロース(CMC)用いて、フィルム形成溶液中のWPの濃度を最適化した。最適化した小麦タンパク質濃度を用いて、グリセロール濃度を最適化した。タンパク質の25%、30%、35%、40%および45%(w/w)のグリセロール濃度を用いて、フィルム形成溶液に対する可塑剤の濃度を最適化した。
CMC(100g当たり1.0g、1.5gおよび2.0g)および脱イオン水(100g当たり96g、94g、90gおよび88g)を混合し、30分間撹拌した。グリセロール(10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%および45%(w/w)タンパク質)をこの混合物に添加し、30分間撹拌した。30分間85℃にこの混合物を加熱し、加熱ステップ後に15分間撹拌した。プラスチックシート上にフィルムを形成し、相対湿度が45%で60℃の調湿チャンバーにてこれを乾燥させた。フィルムを剥離した後、フィルム厚、色、破壊強度および透湿性を測定した。
グリセロールおよび有機酸添加の濃度を変えた大豆タンパク質フィルムの調製
2連で4種類の濃度のクエン酸、乳酸、リンゴ酸または酒石酸と、2連の4つの異なるpH値の4種類のコントロールと、2連のナイシン非含有の5種類のサンプルとを含む、50サンプル中のSP10グラムに90gの脱イオン水を添加した。このフィルム形成溶液に添加した有機酸の組成を表2に示す。3.5、2.6、1.8および0.9グラムのグリセロールを添加し、30分間、マグネティックバーを用いて撹拌することにより均質に混合した。得られた溶液を撹拌しながら30分間85℃にて加熱した。室温まで冷却した後、ナイシン(6400IU/ml)ならびに/またはクエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸(0、0.9、1.8、2.6g)を加熱処理した前記フィルム形成溶液に添加し、30分間撹拌した(図2を参照)。コントロールフィルムのpH値は、2N/0.2NのHClを用いて、6.95(オリジナルのpH値)、4.55、3.85および3.35に調節した。ナイシンおよび有機酸を含まないコントロールフィルムを用いて、有機酸の抗菌活性とナイシンの抗菌活性を評価した。
フィルム成型
上述のように製造したフィルムコーティング溶液50サンプルをドローダウン装置(Paul N. Gardner Company, Inc. Pampano Beach、フロリダ州)によって、19×28cm2のシリコーンコートマイラープラスチックシート(Richard Mister, Inc., Morrisville、ペンシルベニア州)上で均一な厚さに成型し、4時間、50℃で40%湿度の調湿チャンバー(Hot Pack、Philadelphia、ペンシルベニア州)で乾燥させた。乾燥後、プラスチックシートからフィルムを剥離し、パラフィン紙の間に置き、乾燥保存室(Sanplatec Corp.、日本)中、室温で50%の相対湿度にて保存した。
厚みの測定
フィルム厚は、最短2.5μmまで、マイクロメーター(2804-10型、Mitutoyo、日本)により測定した。厚みは4箇所で測定し、平均した。
色の測定
フィルムの色は、ミノルタ色彩計(Minolta colorimeter)CR-300(米国)により測定し、CIE L*a*b*およびL色度ならびに色角度を記録した。L*a*b*表色系は、輝度または明度成分(L*)および2種類の彩色成分からなる:緑(-a)から赤(+a)に対応するa*成分と、青(-b)から黄色(+b)の色に対応するb*成分である。L*C H○系では、L*は明度を表し、C*は色度を表し、Hは色角度を表す。フィルムサンプルを白色標準プレートの下に置き、色L*a*b*およびL*C*H○値を測定した。各サンプルにつき、4検体を3回測定して平均した。
破壊強度の測定
フィルムの破壊強度は、テクスチャーアナライザー(TA-XT2I、Texture Technologies Corp.、ニューヨーク州)を用いて測定した。試験の少なくとも48時間前に、室温および60%相対湿度でフィルムサンプルを調整した。破壊強度は、10mmフィルム試験装備(TA-108S Mini)上に30mmのフィルム断片をマウントし、2mmプローブ(TA-52)で穿刺した。破断点の力(N)を破壊強度として記録した。
細菌懸濁液の調製
リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラおよび大腸菌O157:H7に対する、ナイシン(6400IU/gタンパク質)添加大豆タンパク質フィルムの抗菌活性におけるクエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸の影響を検討した。リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラおよび大腸菌O157:H7の冷凍保存株(-80℃)を滅菌済みの接種用白金耳を用いて10mlの脳心臓滲出物(BHI)ブロスに移し、24時間37℃にてインキュベートした。2日目に細菌懸濁液10μlを10mlのBHIブロスに移し、18時間37℃にてインキュベートした。
フィルムディスクの抗菌性効果(透明阻止域アッセイ)
0.8gの栄養寒天を100mlの脱イオン水と混合することにより、軟寒天を調製した。沸騰させた後、10mlの軟寒天溶液を試験管へ入れた。オートクレーブにより軟寒天試験管の滅菌を行なった。使用前に、沸騰させたウォーターバスに試験管を入れて軟寒天試験管を溶解させ、37℃まで冷却させた。2日目の培養物から、BHIブロス中の細菌培養物10マイクロリットル(合計106cfu)を37℃の軟寒天(0.8%栄養寒天)10mlと混合し、栄養寒天プレート上に接種した。セッティング後、軟寒天上に円形のフィルムディスク(直径1cm)を置いた。プレートを24時間37℃にてインキュベートし、細菌増殖域中の透明域を視覚的に試験するとともに、透明域の厚さを記録した。
生存細菌のプレート菌数
2日目の培養物の細菌懸濁液(〜108〜109CFU/mlを)リン酸緩衝液(pH7)を用いて10倍希釈し、その希釈懸濁液の15μl(全1.5×106細菌)をフィルムディスクへ接種した。事前接種したフィルムディスクをストマッカー袋に移した後、985μlのリン酸緩衝液を添加し、2分間ストマックさせた。溶解されたフィルム懸濁液を、リン酸緩衝液(pH7)を用いて104倍まで連続希釈し、栄養寒天プレート上に広げながら接種した。24時間37℃にてプレートをインキュベートし、コロニーは数えた。対数減数値は、以下の方程式によって算出した。対数減数値=フィルム無しのコントロールにおけるCFU/mlの対数値-フィルムサンプル中のCFU/mlの対数値。
大豆タンパク質コーティング溶液の調製
10グラムのSPを90gの脱イオン水と混合し、30分間撹拌した。この混合物にグリセロール(3.5g)を添加し、さらに30分間撹拌した。得られた溶液を30分間85℃にて加熱し、さらに15分を撹拌した。室温まで冷却後、トマトをこの溶液に浸漬した。トマトをゴルフピン上に置くことによって、周囲条件にて乾燥させた。コーティングしたトマトの色とコーティングしたフィルムの厚さを測定した(図3を参照)。
乳漿タンパク質コーティング溶液の調製
7グラムの乳漿タンパク質を93gの脱イオン水と混合し、30分間撹拌した。この混合物にグリセロール(2.45g)を添加し、さらに30分間撹拌した。得られた溶液を10分間85℃にて加熱し、さらに15分を撹拌した。室温まで冷却後、トマトをこの溶液に浸漬した。トマトをゴルフピン上に置くことによって、周囲条件にて乾燥させた。コーティングしたトマトの色とコーティングしたフィルムの厚さを測定した。
小麦グルテンコーティング溶液の調製
16.5グラムの小麦グルテンタンパク質を70%の試薬アルコール中に溶解させ、83.5gの脱イオン水と混合し、30分間撹拌した。この混合物にグリセロール(2.8g)を添加し、さらに30分間撹拌した。得られた溶液を15分間85℃にて加熱し、さらに15分を撹拌した。室温まで冷却後、トマトをこの溶液に浸漬した。トマトをゴルフピン上に置くことによって、周囲条件にて乾燥させた。コーティングしたトマトの色とコーティングしたフィルムの厚さを測定した。
カルボキシメチルセルロースコーティング溶液の調製
1.5グラムのSPを98.5gの脱イオン水と混合し、30分間撹拌した。この混合物にグリセロール(0.5g)を添加し、さらに30分間撹拌した。得られた溶液を30分間85℃にて加熱し、さらに15分を撹拌した。室温まで冷却後、トマトをこの溶液に浸漬した。トマトをゴルフピン上に置くことによって、周囲条件にて乾燥させた。コーティングしたトマトの色とコーティングしたフィルムの厚さを測定した。
トマトコーティングの調製
大豆タンパク質、乳漿グルテンタンパク質、小麦タンパク質およびカルボキシメチルセルロースフィルム溶液でトマトをコーティングした。72個のトマトを洗浄して外来物質を除去し、周囲条件で乾燥した。18個のトマトを各ポリマーについて3連のフィルム形成溶液に浸漬し、ゴルフピン上で乾燥させた。乾燥後、各ポリマーの各連のフィルム形成溶液から得た1個のトマトをはがし、1コーティング後の厚みについて測定した。厚みは4箇所で測定し、平均した。残りの15個のトマトを各ポリマーでさらにコーティングし(第2コーティング)、ゴルフピン上に置いて乾燥させた。乾燥後、第2コーティングの各連から得た1個のトマトをはがし、最短2.5μmまでマイクロメーター(2804-10型、Mitutoyo、日本)を用いて厚みを測定した。残りの12個のトマトに各ポリマーでさらにコーティングし(第3コーティング)ゴルフピン上に置いて乾燥させた。異なる厚さのコーティングフィルムを得るためにこの方法を6コーティングまで繰り返した。
トマトコーティングの測定
90個のトマトを洗浄し、乾かした。18個のトマトを各ポリマーについて3連のフィルム形成溶液に浸漬し、ゴルフピン上に置いて乾燥させた。経時的なトマトの色変化を測定するため、18個のトマトをコントロール(コーティング無)として用いた。乾燥後、トマトの色L*a*b*色度および色角度は、ミノルタ色彩計CR-300(Minolta Co., Ltd、Ramsey、N.J.)を用いて測定した。残りの15個のトマトについてさらにコーティングを行い(第2コーティング)、L*a*b*色度および色角度について測定した。各コーティングと乾燥の後、同じ位置で色測定を行なった。この方法は6コーティングまで繰り返した。
コントロールトマト(コーティング無し)およびコーティングしたトマトは同時に測定した。コーティングトマトおよび非コーティングトマトは、10日間室温にて保持し、毎日色測定を行なった。
統計分析
すべての実験は反復して行なった。データは、SAS研究所(Cary、NC)の一般化ライナーモデル(GLM)によって分析した。Duncan複数範囲試験(Multiple Range Test)を用いて、処理の平均における差を比較した(SAS Institute, Inc.、1992年)。
1コーティングから6コーティング後のトマトの色、および10日まで保存している間のトマト色は、SAS Institute, Inc.(Cary、NC)の一般的ライナーモデル(GLM)によって分析した。最初のトマト色を共分散として用い、調整した平均値を用いて、処理の平均値とDunnet試験(SAS Institute, Inc.、1992年)によるコントロールの間の差を比較した。
Figure 2005537812
(実施例I)
最適フィルム形成溶液の製造に用いたポリマーおよびグリセロールの最適濃度
表1は、フィルム形成溶液を最適化するために用いた大豆タンパク質、乳漿タンパク質、小麦タンパク質およびCMC単離物の濃度を示す。均質のフィルムを製造するのに最適な大豆タンパク質、乳漿タンパク質、小麦タンパク質およびカルボキシメチルセルロースの濃度は、それぞれ、100g当たり10g、7g、16.5g、1.5gであった。弾力性と物理的強度を持つフィルムを製造するのに最適なグリセロールの濃度は、それぞれ、大豆タンパク質、乳漿タンパク質、小麦タンパク質およびカルボキシメチルセルロースの30%、35%、15%、15%(w/w)であった。100g当たり4.0、6.0および8.0gの大豆タンパク質濃度では、乾燥中にフィルム溶液がプラスチックシートで流動し、一方、100g当たり12.0gのタンパク質濃度では、厚みのあるゲルが形成され、均質に広がらなかった。
グリセロール濃度の最適化に100g当たり10gの大豆タンパク質濃度を選択した。大豆タンパク質フィルムを製造するのに必要なグリセロールの最適濃度は30%(w/wタンパク質)であった。30%未満のグリセロール濃度では脆性の大豆タンパク質フィルムが生じた。
100g当たり4.0、5.0および6.0gの乳漿たんぱく濃度は、乾燥中にフィルム溶液がプラスチックシートで流動し、一方、100g当たり、8.0、9.0、10gのタンパク質濃度は、厚みのあるゲルが形成され、均質に広がらなかった。グリセロール濃度の最適化に100g当たり7gの乳漿たんぱく濃度を選択した。乳漿たんぱくフィルムを製造するのに必要なグリセロールの最適濃度は35%(w/wタンパク質)であった。35%未満のグリセロール濃度では、脆性な乳漿たんぱくフィルムが生じた。
100g当たり12.0、14.0および16.0gの小麦グルテン濃度は、乾燥中、フィルム溶液がプラスチックシートで流動し、一方、100g当たり17.0、17.5および18.0gのタンパク質濃度は、塊を生じた厚みのあるゲルが形成され、均質に広がらなかった。グリセロール濃度の最適化に100g当たり16.5gの小麦グルテン濃度を選択した。小麦グルテンフィルムを製造するのに必要なグリセロールの最適濃度は15%(w/wタンパク質)であった。15%未満のグリセロール濃度では脆性な小麦グルテンフィルムが生じた。
100g当たり1.0gのカルボキシメチルセルロース濃度では非連続的なフィルムが生じ、一方、100g当たり2.0gの濃度では、濃いフィルム溶液が得られ、広がりが不均一であった。グリセロール濃度の最適化にカルボキシメチルセルロースの100g当たり1.5gの濃度を選択した。カルボキシメチルセルロースフィルムを製造するのに必要なグリセロールの最適濃度は15%(w/wカルボキシメチルセルロース)であった。15%未満のグリセロール濃度では、脆性なセルロースフィルムが生じた。
(実施例II)
有機酸添加大豆タンパク質フィルムの調製
ナイシン(6400IU/g)添加フィルムの物理的性質に対するクエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸の効果を検討するため、最適化大豆タンパク質フィルムを選択した。大豆タンパク質は、溶解性に影響なく、広範囲のpHと添加剤でフィルムを製造することに関して、その適合性から選択された。抗菌性ナイシンは、微生物の完全な死滅を生じない6400IU/gの濃度を選択した。有機酸はそれらの分子中にOH基を有することから、グリセロールとの組み合わせにおける有機酸の可塑化効果について調べた。グリセロールの25、50および75%を有機酸75、50および25%と置き換えた。所望のフィルムを製造するために用いたグリセロールは、フィルム形成溶液中3.5gであった。また、グリセロール3.5gを含むコントロールフィルムも含めた。有機酸3.5gとグリセロール0gを用いて製造されたフィルムは脆性であった。
大豆タンパク質単離物、脱イオン水およびグリセロールは、表2に示した量で混合した。得られた溶液は、撹拌しながら30分間85℃にて加熱した。ナイシン(6400IU/ml)、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸(0g、0.9g、1.8gおよび2.6g)を熱処理したフィルム形成溶液に添加し、2時間撹拌した。有機酸の抗菌活性を評価するため、ナイシン非含有のコントロールフィルムを製造した。また、ナイシンの抗菌活性を評価するため、有機酸非含有のコントロールフィルムを製造した。
Figure 2005537812
(実施例III)
厚みおよび破壊強度
表3は、大豆タンパク質フィルムの厚みと破壊強度に対する有機酸、ナイシンおよびグリセロールの影響を示す。クエン酸(38.4〜44.7μm)および酒石酸(34.9〜42.6μm)を添加したフィルムの厚みは、乳酸(23.8〜38.7μm)およびリンゴ酸(21.3〜32.7μm)を添加したフィルムより厚かった。リンゴ酸(134.09ダルトン)および乳酸(90.08ダルトン)に比べてクエン酸(192.13ダルトン)および酒石酸(150.09ダルトン)が高分子量であることにより、フィルム厚におけるこの厚みを説明することができる。
フィルムの物理的強度が低かったので、破壊強度を測定してフィルムの物理的強度を評価した。ナイシンの添加と、6.95(オリジナルのpH値)から4.55および3.85(等電pH付近)までpH値を低下させると、大豆タンパク質フィルムの破壊強度が低下した。これは、大豆タンパク質フィルムの破壊強度が酸性pH値において低く、アルカリ性pH値で高いというこれまでの報告書と一致している(Rhimら、2000年)。他の報告書では、ナイシンを添加すると、SPフィルムの破壊強度が5.36Nから7.22Nに高まることが報告されている(Koら、2001年)。これは、ナイシン非含有のフィルム(156.4μm)よりもナイシンを含有するフィルム(169um)の厚みが厚いことに基づいていると考えられる。本発明では、ナイシンを添加したフィルムの破壊強度は、ナイシン非含有のフィルムより低かった。低分子量成分は、タンパク質分子間の相互作用を低下させ、かつフィルムの破壊強度を低下させる。
クエン酸、乳酸およびリンゴ酸の量を0.9から2.6%まで増加した場合、フィルムの機械強度に対する効果は確認されなかった。しかも、酒石酸は、コントロール(0.32〜0.62N)と比較した場合、フィルムの破壊強度を低下させた(0.16〜1.33N)。これは、直鎖状酒石酸分子(HOOC-CHOH-CHOH-COOH)によってタンパク質間相互作用が低下したことによると考えられる。2.6%のグリセロールと、2.6%のクエン酸、乳酸およびリンゴ酸を含有しているフィルムサンプルは、低グリセロールおよび低有機酸を含有するサンプルに比べると(0.16〜0.62N)、破壊強度が高いことがわかった(それぞれ、0.90、0.87、0.97N)。1つには、2.6%のクエン酸、乳酸またはリンゴ酸を含有するフィルムは、折り畳まれていないタンパク質分子と架橋結合し、グリセロールは鎖間引力を低下させ、タンパク質分子の可撓性を高めていると考えられる。
Figure 2005537812
(実施例IV)
阻止域
フィルムの抗菌活性は、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラおよび大腸菌O157:H7を含む栄養寒天プレートの細菌増殖域上の1cm直径のフィルムディスクによって測定した。細菌の増殖域中のフィルムディスク周囲の透明域の厚みを表3に示す。ナイシンおよび3.5%グリセロールを含有する大豆タンパク質フィルムにおいては、リステリア・モノサイトゲネスはほとんど抑制されないことが認められた(<0.1mm)。しかし、0.9、1.8および2.6%のクエン酸(1.6、2.4および4.0mm)、リンゴ酸(1.5、3.0および5.5mm)および酒石酸(2.0、3.5および4.8mm)の存在下では、pH4.55、3.85および3.35のコントロール(有機酸非含有)と比較した場合(<0.5、1.0および1.5mm)、リステリア・モノサイトゲネスの抑制は高まっていた。また、ナイシン非含有であって、2.7%の有機酸を添加したフィルムは、ナイシン含有の場合と同レベルの抑制を示した。サルモネラ菌は、クエン酸2.6%を添加した場合のみ抑制された(<0.1および1.1mm)。ナイシン非含有であって2.6%の有機酸を添加したフィルムは、抗サルモネラ菌活性が低レベルであることが明らかであった。また、クエン酸1.8および2.6%(<0.2および1.0mm)、リンゴ酸2.6%(1.5mm)、ならびに酒石酸1.8および2.6%(<0.8および1.99mm)を添加すると、大腸菌O157:H7が抑制された。乳酸(2.6%)は、抗サルモネラ菌活性(0.1mm)および抗大腸菌O157:H7%(0.1mm)活性に対して効果が最小であることがわかった。しかし、2.6%グリセロールおよび2.6%乳酸の場合には、高レベルの抗サルモネラ菌(0.5mm)活性および抗EHEC(0.5mm)活性が確認された。
Figure 2005537812
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表4および表5は、大豆タンパク質フィルムに接種された、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラ、大腸菌O157:H7の対数値および対数減数値に対する有機酸、ナイシンおよびグリセロール添加の効果を示す。サルモネラ・ガミナラは、リステリア・モノサイトゲネスおよび大腸菌O157:H7に比べて有機酸の影響を受けやすい。サルモネラ・ガミナラは、ナイシン非含有の2.6%リンゴ酸、乳酸および酒石酸の影響を受けやすい(それぞれ、対数値は1.23、2.40および4.32であり、対数減数値は7.52、6.34および4.47である)。以前の報告では、赤身牛肉組織を1.7%の乳酸で処理し、7日間5℃にて保存した場合、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラ、および大腸菌O157:H7に関して、それぞれ2.03、1.63、0.91の対数減数値が明らかにされている(SirugusaおよびDiuckson、1993年)。本発明では、2.6%の乳酸により、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラ、および大腸菌O157:H7に関して、それぞれ0.79、8.77、1.29の対数減数値が得られた。
ナイシン(6400IU/gタンパク質)の添加は、乳酸に対するサルモネラ・ガミナラの感受性には影響はなかった(対数減数値7.37)、リンゴ酸および酒石酸に対する感受性は低下した(対数減数値はそれぞれ4.32および2.06)。リステリア・モノサイトゲネスおよび大腸菌O157:H7は、ナイシン非含有のリンゴ酸(2.6%)に対して感受性が高かった(対数減数値はそれぞれ2.48および2.28)。しかし、ナイシンを添加した場合、リンゴ酸に対するリステリア・モノサイトゲネスおよび大腸菌O157:H7の感受性は低下した(対数減数値はそれぞれ0.64および0.75)。酒石酸は、リステリア・モノサイトゲネスおよび大腸菌O157:H7の抑制に対して効果は示さなかった。クエン酸は、サルモネラ・ガミナラに対してわずかな効果が認められたが、リステリア・モノサイトゲネスおよび大腸菌O157:H7に対する効果はなかった。以前の報告では、乳酸は、腸炎菌および大腸菌の抑制に、クエン酸よりも効果的であることが実証されている(Richardsら、1995年)。他には、低濃度(0.2および0.4%)のクエン酸は、セルロースベースの可食性フィルムでコーティングされたトマトの表面または芯組織上のサルモネラ・モンテビデオ(Salmonella montevideo)では有意な減数は認められなかったことが報告されている(対数減数値2.18および1.92)(Zhuangら、1996年)。さらに、別の報告では、pH2.3のクエン酸および界面活性剤を含有するフルーツおよび野菜用の3.2%の市販洗浄剤により、リンゴ1/2個上の大腸菌(ATCC 25922)の対数減数値は2.1であったことが明らかであった(Sapersら、1999年)。一方、Sheletは、ナイシン(100mg/ml)、クエン酸(3.27%)およびpH3.5におけるトゥイーン20(0.61%)で処理したブロイラードラムスティック皮膚内混入サルモネラ・チフィムラム(Samonella typhimurum)の対数減数値4.84を報告している(Sheletら、1995年)。また、ある報告書は、4℃で保存した、2%クエン酸、塩酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸ですすいだナマズ骨なし切身では、5日までリステリア・モノサイトゲネスの対数減数値が1未満であることを開示している(Faridら、1998年)。従って、大豆タンパク質フィルムにリンゴ酸および乳酸を添加すると、有機酸の抗菌活性は向上する。
表2に示したこれらの結果は、可塑剤グリセロール(3.5%w/vの2.7%)を有機酸(2.7%のw/v)と部分的に置き換えることができることを明らかにしている。有機酸を混合したフィルムはすべて抗菌活性を示した。特に、リンゴ酸は3種類の病原菌(リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ菌および大腸菌O157:H7)すべてを抑制するのに効果的であった。特に、これらの病原菌の対数減数値はそれぞれ2.48、7.52および2.28であった。対数減数値が約2というのは非常に効果がある。
(実施例V)
トマトコーティング
トマトに対するSP、WP、WGおよびCMCの1コーティング〜6コーティングの厚みは、それぞれ10〜170、10〜33、20〜168および8〜40μmの範囲で変えた(表6)。WP/SP/WG/CMCの1コーティング〜6コーティングのコーティング後の、色L*(明度)、a*(赤色度)、b*(黄色度)の調整によるトマトの色、色度および色角度を記録した。SP、WP、WGおよびCMCコーティング剤の1コーティング〜6コーティングを施した場合とコーティングを施さない(コントロール)場合の(a*)の赤色度を表7に示す。10日間の保存期間中のカルボキシメチルセルロース、大豆、乳漿および小麦タンパク質コーティング剤の1コーティング〜6コーティングを施した場合と、コーティングを施していない(コントロール)場合の(a*)の赤色度は、図4-7に示す。
6回までのCMCコーティングは、トマトの天然色素に影響を及ぼさなかった。さらに、10日間保存した、CMCコーティング済みトマトと、未コーティングのトマトの赤い色には違いは見受けられなかった。カルボキシメチルセルロースの非常に薄いコーティング(8μm)は、トマトの色を隠すことはなかった。
大豆タンパク質フィルムは、1コーティング〜6コーティングを施したトマトの明度をp<0.05まで低下させた。しかし、トマトの明度に対する影響は、トマトの保存期間中は重要ではない。また、大豆タンパク質フィルムコーティングでは、1回のコーティング後、コーティングを施さなかったコントロールのトマトと比較した場合、トマトの赤色が増した。詳しくは、大豆タンパク質フィルムでコーティングしたトマトは、1回のみのコーティング(10μm)後、赤色と黄色が増し、色度と色角度は高くなり、かつ明度は低くなった。大豆タンパク質フィルムでコーティングされたトマトは、保存中、その赤い色が保持されたが、コーティングを施さなかったコントロールのトマトの赤色度は保存日数が経過するにつれて高くなった。
乳漿たんぱくコーティングでは、1回のコーティング(10μm)後、コントロールと比較した場合、トマトの明度は増し、黄色度は低下した(p<0.05)。10日まで、乳漿たんぱくフィルムでコーティングしたトマトとコーティングを施さなかったトマトの赤い色には差は認められなかった。
小麦グルテンフィルムのコーティングでは、2回のコーティング(30μm)後、赤色度が低下した。乳漿グルテンによる1回のコーティング(20μm)後、トマトの黄色度(色度)は低下したが、明度は高まった。保存期間中、小麦グルテンをコーティングしたトマトの赤色度はコントロールトマトより低かった。WGコーティングは、トマトの明度を高めた。
コーティングを施したトマトは、10日間の保存期間中、未コーティングのトマトに比べて良好にそれらの色と鮮度を保持していた。これらのコーティングによりトマトの品質保持期限を延長することができ、評価期間中、そのオリジナルの赤い色が維持される。
Figure 2005537812
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本明細書に引用されているすべての文献は、各刊行物または特許または特許出願がすべての目的に関してその全体を引用により援用されるように具体的かつ個別に示されたのと同程度に、それらの文献全体とすべての目的を引用により本明細書に援用するものとする。本発明の多数の変更および改変は、当業者に明らかなものとして、その趣旨と範囲から逸脱することなく行なうことができる。本明細書に記載されている特定の実施形態は、唯一実施例により提示されており、本発明は、添付されている特許請求の範囲の条件と、かかる特許請求の範囲が付与する同等の最大の範囲とによってのみ限定されるものである。
[参考文献]
Figure 2005537812
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フィルムの調製において、大豆タンパク質とグリセロールの濃度を最適化するステップを示す概要説明の図である。 有機酸添加を含めた大豆タンパク質フィルムを調製するステップを示す概要説明の図である。 大豆タンパク質コーティング溶液を調製するステップを示す概要説明の図である。 保存中のトマトの赤色に対する1〜6種のカルボキシメチルセルロースフィルムコーティングの効果を示すグラフである。 保存中のトマトの赤色に対する1〜6種の大豆タンパク質フィルムコーティングの効果を示すグラフである。 保存中のトマトの赤色に対する1〜6種の乳漿タンパクフィルムコーティングの効果を示すグラフである。 保存中のトマトの赤色に対する1〜6種の小麦グルテンフィルムコーティングの効果を示すグラフである。

Claims (73)

  1. (a)7.0〜16.5グラム(w/w)のタンパク質と、
    (b)0.63〜1.5グラム(w/w)のグリセロールと、
    (c)1.82〜4.3グラム(w/w)の有機酸と
    を含む、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム。
  2. 前記タンパク質が、大豆、乳漿、米糠抽出物、卵白および小麦タンパク質からなる群から選択される、請求項1に記載の可食性フィルム。
  3. 前記タンパク質が大豆タンパク質である、請求項1に記載の可食性フィルム。
  4. 前記大豆タンパク質が10重量%の濃度で存在する、請求項3に記載の可食性フィルム。
  5. 前記グリセロールが0.9重量%の濃度で存在する、請求項1に記載の可食性フィルム。
  6. 前記有機酸が、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択される、請求項1に記載の可食性フィルム。
  7. 前記有機酸がリンゴ酸である、請求項1に記載の可食性フィルム。
  8. 前記リンゴ酸が2.6重量%の濃度で存在する、請求項7に記載の可食性フィルム。
  9. (a)1.5〜7.5グラム(w/w)の親水コロイドと、
    (b)0.14〜0.68グラム(w/w)のグリセロールと、
    (c)0.40〜1.95グラム(w/w)の有機酸と
    を含む、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム。
  10. 前記親水コロイドが、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、カラギーナンおよびペクチンからなる群から選択される、請求項9に記載の可食性フィルム。
  11. 前記親水コロイドがカルボキシメチルセルロースである、請求項9に記載の可食性フィルム。
  12. 前記カルボキシメチルセルロースが1.5重量%の濃度で存在する、請求項10に記載の可食性フィルム。
  13. 前記グリセロールが0.9重量%の濃度で存在する、請求項9に記載の可食性フィルム。
  14. 前記有機酸が、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択される、請求項9に記載の可食性フィルム。
  15. 前記有機酸がリンゴ酸である、請求項9に記載の可食性フィルム。
  16. 前記リンゴ酸が2.6%(w/w)の濃度で存在する、請求項15に記載の可食性フィルム。
  17. 前記フィルムが、リステリア・モノサイトゲネス、サルモネラ・ガミナラおよび大腸菌O157:H7からなる群から選択される病原菌を抑制することができる、請求項1または9に記載の可食性フィルム。
  18. (a)水にタンパク質を混合するステップであって、前記タンパク質が7.0〜16.5の重量比で存在するステップと、
    (b)前記混合物にグリセロールを添加するステップであって、前記グリセロールが0.63〜1.5の重量比で存在するステップと、
    (c)前記混合物を30分間60〜85℃に加熱し、溶液を調製するステップと、
    (d)前記溶液に有機酸を添加するステップであって、前記有機酸が1.82〜4.3の重量比で存在するステップと
    を含む、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液を製造する方法。
  19. 前記混合物を30分間85℃に加熱する、請求項18に記載の方法。
  20. 前記溶液のpHを約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
  21. 前記溶液のpHを、リンゴ酸を用いて約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
  22. 前記有機酸が、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択される、請求項18に記載の可食性フィルム。
  23. 前記有機酸がリンゴ酸である、請求項18に記載の方法。
  24. 前記リンゴ酸が2.6重量%の濃度で存在する、請求項23に記載の方法。
  25. 前記タンパク質が、大豆、乳漿、米糠抽出物、卵白および小麦タンパク質からなる群から選択される、請求項18に記載の方法。
  26. 前記タンパク質が大豆タンパク質である、請求項18に記載の方法。
  27. 前記大豆タンパク質が10重量%の濃度で存在する、請求項26に記載の方法。
  28. (a)水に親水コロイドを混合するステップであって、前記親水コロイドが1.5〜7.5の重量比で存在するステップと、
    (b)前記混合物にグリセロールを添加するステップであって、グリセロールが0.14〜0.68の重量比で存在するステップと、
    (c)前記混合物を30分間60〜85℃に加熱し、溶液を調製するステップと、
    (d)前記溶液に有機酸を添加するステップであって、前記有機酸が0.40〜1.95の重量比で存在するステップと
    を含む、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液を製造する方法。
  29. 前記混合物を30分間85℃に加熱する、請求項28に記載の方法。
  30. 前記溶液を約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
  31. 前記溶液を、リンゴ酸を用いて約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
  32. 前記グリセロールが0.9重量%の濃度で存在する、請求項28に記載の可食性フィルム。
  33. 前記有機酸が、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択される、請求項28に記載の可食性フィルム。
  34. 前記有機酸がリンゴ酸である、請求項28に記載の方法。
  35. 前記リンゴ酸が2.6重量%の濃度で存在する、請求項34に記載の方法。
  36. 前記親水コロイドが、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、カラギーナンおよびペクチンからなる群から選択される、請求項28に記載の方法。
  37. 前記親水コロイドがカルボキシメチルセルロースである、請求項28に記載の方法。
  38. 前記カルボキシメチルセルロースが1.5重量%の濃度で存在する、請求項37に記載の方法。
  39. (a)水に親水コロイドを混合するステップであって、前記親水コロイドが1.5〜7.5の重量比で存在するステップと、
    (b)前記混合物にグリセロールを添加するステップであって、グリセロールが0.14〜0.68の重量比で存在するステップと、
    (c)前記混合物を30分間60〜85℃に加熱し、溶液を調製するステップと、
    (d)前記溶液に有機酸を添加するステップであって、前記有機酸が0.40〜1.95の重量比で存在するステップと、
    (e)前記溶液を8〜40μmの範囲で食品に塗布するステップと
    を含む、色を隠すことなく有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液で食品をコーティングする方法。
  40. 前記混合物を30分間85℃に加熱する、請求項39に記載の方法。
  41. 前記溶液を約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  42. 前記溶液を、リンゴ酸を用いて約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  43. 前記グリセロールが0.9重量%の濃度で存在する、請求項39に記載の可食性フィルム。
  44. 前記有機酸が、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択される、請求項39に記載の可食性フィルム。
  45. 前記有機酸がリンゴ酸である、請求項39に記載の方法。
  46. 前記リンゴ酸が2.6重量%の濃度で存在する、請求項45に記載の方法。
  47. 前記親水コロイドが、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、カラギーナンおよびペクチンからなる群から選択される、請求項39に記載の方法。
  48. 前記親水コロイドがカルボキシメチルセルロースである、請求項39に記載の方法。
  49. 前記カルボキシメチルセルロースが1.5重量%の濃度で存在する、請求項48に記載の方法。
  50. (a)水にタンパク質を混合するステップであって、前記タンパク質が7.0〜16.5の重量比で存在するステップと、
    (b)前記混合物にグリセロールを添加するステップであって、前記グリセロールが0.63〜1.5の重量比で存在するステップと、
    (c)前記混合物を30分間60〜85℃に加熱し、溶液を調製するステップと、
    (d)前記溶液に有機酸を添加するステップであって、前記有機酸が1.82〜4.3の重量比で存在するステップと、
    (e)前記溶液を10〜168μmの範囲で食品に塗布するステップと
    を含む、有機酸を添加した抗菌性可食性フィルム溶液で食品をコーティングする方法。
  51. 前記混合物を30分間85℃に加熱する、請求項50に記載の方法。
  52. 前記溶液のpHを約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項50に記載の方法。
  53. 前記溶液のpHを、リンゴ酸を用いて約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項50に記載の方法。
  54. 前記有機酸が、クエン酸、乳酸、リンゴ酸および酒石酸からなる群から選択される、請求項50に記載の可食性フィルム。
  55. 前記有機酸がリンゴ酸である、請求項50に記載の方法。
  56. 前記リンゴ酸が2.6重量%の濃度で存在する、請求項55に記載の方法。
  57. 前記タンパク質が、大豆、乳漿、米糠抽出物、卵白および小麦タンパク質からなる群から選択される、請求項50に記載の方法。
  58. 前記タンパク質が大豆タンパク質である、請求項50に記載の方法。
  59. 前記大豆タンパク質が10重量%の濃度で存在する、請求項58に記載の方法。
  60. (a)水に親水コロイドを混合するステップであって、前記親水コロイドが1.5〜7.5の重量比で存在するステップと、
    (b)前記混合物にグリセロールを添加するステップであって、グリセロールが0.14〜0.68の重量比で存在するステップと、
    (c)前記混合物を30分間60〜85℃に加熱し、溶液を調製するステップと、
    (d)前記溶液を8〜40μmの範囲で食品に塗布するステップと
    を含む、色を隠すことなく抗菌性可食性フィルム溶液で食品をコーティングする方法。
  61. 前記混合物を30分間85℃に加熱する、請求項60に記載の方法。
  62. 前記溶液を約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項60に記載の方法。
  63. 前記溶液を、リンゴ酸を用いて約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項60に記載の方法。
  64. 前記グリセロールが0.9重量%の濃度で存在する、請求項60に記載の可食性フィルム。
  65. 前記親水コロイドが、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、カラギーナンおよびペクチンからなる群から選択される、請求項60に記載の方法。
  66. 前記親水コロイドがカルボキシメチルセルロースである、請求項60に記載の方法。
  67. 前記カルボキシメチルセルロースが1.5重量%の濃度で存在する、請求項66に記載の方法。
  68. (a)水にタンパク質を混合するステップであって、前記タンパク質が7.0〜16.5の重量比で存在するステップと、
    (b)前記混合物にグリセロールを添加するステップであって、前記グリセロールが0.63〜1.5の重量比で存在するステップと、
    (c)前記混合物を30分間60〜85℃に加熱し、溶液を調製するステップと、
    (d)前記溶液を10〜168μmの範囲で食品に塗布するステップと
    を含む、色を隠すことなく抗菌性可食性フィルム溶液で食品をコーティングする方法。
  69. 前記混合物を30分間85℃に加熱する、請求項68に記載の方法。
  70. 前記溶液のpHを約3.3のpHに低下させるステップをさらに含む、請求項68に記載の方法。
  71. 前記タンパク質が、大豆、乳漿、米糠抽出物、卵白および小麦タンパク質からなる群から選択される、請求項68に記載の方法。
  72. 前記タンパク質が大豆タンパク質である、請求項68に記載の方法。
  73. 前記大豆タンパク質が10重量%の濃度で存在する、請求項72に記載の方法。
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