JP2009521955A - タンパク質加水分解産物およびそれを作製する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国仮特許出願第60/756,456号(2006年1月4日出願)、発明の名称「PROTEIN HYDROLYSATES AND METHOD OF MAKING」(その内容全体は、全ての目的のために参考として本明細書中に援用される)に基づく優先権を主張する。
長年の間、栄養士は、タンパク質を多く含み、そして飽和脂肪の少ない食品を推奨してきた。これらの推奨は多くの場合、高脂肪の食事、糖分を多く含むペストリー、キャンディーバー、およびソフトドリンクを、ゆで卵の白身、インゲンマメ、および脱脂乳のたまらなく魅力的な代替物と考える消費者によって無視される。健康な食品および美味しい食品の間の、時には対立するゴールを試み、そして折り合いをつけるために、製造業者は、人気のある食品中のより健康的でない物質を、より健康的な成分で置換する。例えば、従来のアイスクリーム中の飽和脂肪および糖のいくらかを、タンパク質および糖代用品で置換し得、それはアイスクリームを低カロリーに、そして脂肪および加工糖の量を少なくする。脂肪および炭水化物をタンパク質で置換することは、パスタおよびキャンディーバーのような食品にさえ及んだ。
本発明の実施態様は、タンパク質加水分解産物を産生する方法に関連する。その方法は、タンパク質を含む溶液を提供し、そして溶液のpHを約10.4以上に調整して、塩基性タンパク質溶液を形成する工程を含み得る。その方法はまた、塩基性タンパク質溶液にプロテアーゼ酵素を加えることを含み得、それは溶液中のタンパク質の少なくとも一部をタンパク質加水分解産物へ変換する。
タンパク質添加物および人気のある食品および飲料における成分代用品としてふさわしいサイズプロファイルを有する、タンパク質加水分解産物の混合物が記載される。加水分解産物の平均サイズは、よい溶解性および吸湿性の性質を有するのに十分小さく、しかし苦味を感じない程度に十分大きい範囲に入る。これらの加水分解産物を、高度に塩基性の水性溶液(例えば10より高いpHを有する溶液)中の天然タンパク質全体から得ることができる。塩基性タンパク質溶液中のタンパク質溶解酵素が、タンパク質をタンパク質加水分解産物へ切断する。
タンパク質加水分解産物を、他の種類のタンパク質の中で、大豆タンパク質、および乳製品タンパク質(例えば乳清、カゼイン)、コムギタンパク質、キャノーラタンパク質、トウモロコシタンパク質、野菜タンパク質、穀物タンパク質、および動物タンパク質のような、天然食物タンパク質の酵素的加水分解によって産生し得る。数字的には、そのタンパク質加水分解産物は、約2000から約10000ダルトンの平均分子量を有し得る。そのタンパク質加水分解産物は、約67%またはそれより少ない、分子量が6000より低いタンパク質を有し得る。実施態様はまた、約2000から約5000ダルトンの平均分子量を有し得るタンパク質加水分解産物を含む。一般的に、より小さいタンパク質加水分解産物は、より大きなQ値を有する傾向があり、苦味を有する可能性が高いことを示す。より高いパーセンテージの加水分解産物がより小さな分子量(例えば約2000ダルトンより小さい)を有するほど、消費者が苦味を感じる可能性が高い。下記の分子量プロファイルデータが示すように、約45%またはそれより少ないタンパク質加水分解産物が2000ダルトンより低い分子量を有する加水分解産物は、ほとんどまたは全く検出可能な苦味を有さない。
タンパク質加水分解産物を、開始タンパク質の酵素的加水分解(すなわちタンパク質分解)によって産生し得る。加水分解環境は、開始タンパク質およびプロテアーゼ酵素の水性混合物を含み得、ここで温度、pHおよび他の混合物のパラメーターを調節して、本発明によるタンパク質加水分解産物を産生する。図1は、本発明の実施態様によって、タンパク質加水分解産物を産生する過程100の工程の概観を提供するフローチャートである。
図2は、本発明の実施態様によってタンパク質加水分解産物を産生する装置200の単純化した概略図を示す。その装置200は、乳製品過程(例えばチーズ産生過程)から得られた天然乳清タンパク質混合物を低温殺菌するための殺菌機202を含み得る。低温殺菌した乳清タンパク質混合物を、WPCを水性浸透物と分離するフィルター204で、乳清タンパク質濃縮物へ濃縮し得る。あるいは(またはそれに加えて)、乳清タンパク質混合物中の水を、エバポレーターユニット(示していない)で蒸発させて、乳清タンパク質を濃縮し得る。
図3は、本発明の実施態様によるタンパク質加水分解産物を含む、タンパク質添加菓子を産生する方法の工程を含むフローチャートを示す。これらの菓子は、特にキャラメル、チョコレート、ファッジ、タフィー(taffies)、ヌガー、ガム、アイスクリーム、タンパク質/栄養または食事置換バー、およびタフィー(toffees)を含み得る。例えば、方法300は、タンパク質加水分解産物を含む、タンパク質添加キャラメル菓子を産生する工程を含む。その方法300は、砂糖、コーンシロップ等のような甘味料を含む成分を、バターまたはマーガリンと混合すること302を含み得る。バターおよび/またはマーガリンが溶けるまで、成分を加熱および攪拌し得る304。
タンパク質加水分解産物を、モッツァレラチーズ製造の副産物である、乳清タンパク質濃縮物(WPC)から産生した。その過程は、チーズ凝乳から分離した生の乳清混合物から限外ろ過を用いて濃縮した、重量で80%のWPCから始まる。80%のWPCを、温度をコントロールした維持タンクに移し、そこでそれを水と混合して、重量で10.3%の希釈乳清タンパク質溶液を産生する。維持タンクは、タンパク質加水分解産物混合物の1000lbのバッチを維持し得、ここで128.75lbの80%WPC(すなわち12.875%の固体)を、水と混合して、希釈乳清タンパク質溶液を形成する。
モッツァレラチーズ製造の副産物である乳清タンパク質濃縮物(WPC)からタンパク質加水分解産物を産生する。その過程は、限外ろ過を用いて濃縮して、80%の乳清タンパク質未透過物を形成した、スイートホエイから始まる。80%の乳清タンパク質未透過物を、温度をコントロールした維持タンクに移し、そこでそれを水と混合して、重量で10.3%の希釈乳清タンパク質溶液を産生する。希釈乳清タンパク質溶液は、約9532ポンドの加水分解されていない乳清固体を含む。
Schlothauerらに対する、「Bioactive whey protein hydrolysate」と題する、そしてNew Zealand Dairy Boardに属する、米国特許第6,919,314号で記載された過程によって、タンパク質加水分解産物を産生し、その内容全体は本明細書中で全ての目的のために参考文献に組み込まれる。これらのタンパク質加水分解産物(「NZDB加水分解産物」)を産生する過程は、水酸化ナトリウム(NaOH)で7.0のpHに調整した、乳清タンパク質濃縮物の10%(wt)溶液から始まる。次いでその中性溶液を、122°Fの温度まで加熱し、それからプロテアーゼ酵素Neutraseを、酵素の濃度が0.3%(wt)に達するまで加えた。
実施例2AおよびBで記載された過程によって産生した乳清タンパク質加水分解産物、およびいくつかの市販で入手可能なタンパク質加水分解産物(すなわち、Hilmar Ingredients、Hilmar、CAによって産生されたHilmar8350、およびHilmar8390;およびDavisco Foods International,Inc、Eden Prairie、MNによって産生されたBiozate1)の苦味を定量するために測定を行った。サンプルの苦味レベルを、加水分解されていないタンパク質溶液中の塩酸キニーネと同等の濃度に基づいて定量した。キニーネの濃度の増加は、加水分解していないタンパク質溶液の苦味を増加させるので、より濃いキニーネ溶液の苦味と同等であると発見されたタンパク質加水分解物溶液は、より濃度の低いキニーネ溶液と同等の加水分解産物より、定量的により苦い。
様々な乳清タンパク質加水分解産物の熱安定性を測定した。市販のタンパク質加水分解産物サンプル、実施例2によって産生された乳清タンパク質加水分解産物、Biozate1(Davisco Foods International,Inc、Eden Prairie、MN)およびHilmar Ingredients(Hilmar、CA)を、室温の蒸留水に、様々なタンパク質濃度で可溶化した(表6を参照のこと)。可溶化したタンパク質加水分解産物の10mlのサンプルを、バイアル(Bellco Glass 18×150mm)に分け、20mmのセプタム栓(septum stopper)で密封し、そして20mmのクリンパを用いて、アルミニウムシールで動かないようにした。バイアルを、255°Fにセットした油浴(Lauda ProlineシリーズPVI5c)中に沈めた。指定された時間(10、20、30および40分)にバイアルを油浴から取り出しし、そしてすぐに氷浴に置いてサンプルを冷却した。加熱処理の終了から30分後、全てのサンプルを、タンパク質の沈殿、ゲル化、および凝固の徴候に関して調査した。熱安定性の結果を、表6に示す。
加水分解していないWPC(Leprino Foods、Denver、CO)、LFC−WPH、Biozate1(Davisco Foods International,Inc、Eden Prairie、MN)、NZDB加水分解産物、およびHilmar Ingredients(Hilmar、CA)のサンプルを、キャピラリー電気泳動(「CE」)装置に流して、サンプルのプロファイルを得た。通常のWPC以外は全て加水分解した。各サンプルのCEプロファイルを、IBM NetVistaコンピューター(IBM Corp.、Armonk、NY、USA)を用いて、System GoldソフトウェアによってコントロールするP/ACETMMDQキャピラリー電気泳動システム(Beckman、Fullerton、CA、USA)を用いて得た。72cmの有効長、50μmIDのコーティングしていない溶融シリカキャピラリーカラム(Beckman、Fullerton、CA、USA)を、P/ACEカートリッジ内に組み立てた。加水分解産物由来のサンプル(3mg/mL)溶液を、脱イオン水中で調製し、そして0.22μmのAcrodiscRフィルター(Pall Corp.、Ann Arbor、MI、USA)を通してろ過してから、1psiの圧力で15秒間注入した。泳動リン酸ナトリウム緩衝液(0.1M、pH2.5)を、Sigma−Aldrich(St.Louis、MO、USA)から得た。CE分析を、214nmにおけるUV検出を用いて、一定の電圧(27kV)および温度(25℃)で、全部で60分間行った。CEクロマトグラムを図6A−Fに示す。
Claims (52)
- タンパク質加水分解産物を産生する方法であって、ここで該方法は、
タンパク質を含む溶液を提供する工程;
該溶液のpHを約10.4以上に調整して、塩基性タンパク質溶液を形成する工程;および
プロテアーゼ酵素を該塩基性タンパク質溶液に加える工程であって、該プロテアーゼ酵素は、該タンパク質の少なくとも一部をタンパク質加水分解産物へ変換する、工程;
を含む、方法。 - 前記溶液を約45°Fへ冷却する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記溶液のpHを調整する工程は、該溶液に強塩基を加える工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記強塩基は、水酸化ナトリウムを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記溶液のpHを調整する工程は、該溶液に金属イオン封鎖剤を加えることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記金属イオン封鎖剤は、リン酸塩、ピロリン酸塩、二リン酸塩、三リン酸塩、ポリリン酸塩、炭酸塩、またはクエン酸塩を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記金属イオン封鎖剤は、二リン酸二ナトリウム、二リン酸三ナトリウム、二リン酸四ナトリウム、二リン酸二カリウム、二リン酸四カリウム、二リン酸二マグネシウム、三リン酸五ナトリウム、三リン酸五カリウム、ポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸カリウム、ポリリン酸アンモニウム、トリポリリン酸カリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸二カリウム、クエン酸、ラクトビオン酸、リン酸、ピロリン酸四ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、リン酸三カリウム、クエン酸三ナトリウム、リン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、ピロリン酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、ラクトビオン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウムカリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、またはピロリン酸四ナトリウムを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記塩基性タンパク質溶液を、約1時間以上混合してから、プロテアーゼ酵素を加える、請求項1に記載の方法。
- 前記塩基性溶液を、約5時間混合してから、プロテアーゼ酵素を加える、請求項8の方法。
- 前記プロテアーゼ酵素は、非アルカリ性プロテアーゼ酵素を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プロテアーゼ酵素は、中性プロテアーゼ酵素を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プロテアーゼ酵素は、Bacillus由来のプロテアーゼ酵素を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プロテアーゼ酵素を加える工程は、約0.5重量%のタンパク質を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プロテアーゼ酵素を加えた後、前記塩基性タンパク質溶液を約30分以上混合する、請求項1に記載の方法。
- 前記プロテアーゼ酵素を含む前記塩基性タンパク質溶液を、pHが約9.5以下になるまでインキュベートする、請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、プロテアーゼ酵素を含む塩基性タンパク質溶液を、約90°Fから約140°Fでインキュベートする工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記インキュベーション時間は、約30分から約300分である、請求項16に記載の方法。
- 前記方法は、プロテアーゼ酵素を加えた後に、前記塩基性タンパク質溶液を、約180°Fに加熱する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記溶液を約180°Fで約10分間加熱する、請求項18に記載の方法。
- 前記方法は、
タンパク質加水分解産物を含む溶液から水を除去して、タンパク質加水分解産物濃縮物を形成する工程;および
沈殿物を乾燥して、タンパク質加水分解産物を含む乾燥粉末を形成する工程;
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記タンパク質は、乳清タンパク質、大豆タンパク質、カゼインタンパク質、野菜由来のタンパク質、穀物由来のタンパク質、または/および動物由来のタンパク質を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記タンパク質は、溶液の約1%wt以上を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記タンパク質加水分解産物は、溶液中18%までのタンパク質レベルで、レトルトまたはUHT条件で熱安定性である、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法で産生したタンパク質加水分解産物組成物であって、該組成物は、約190°F以上の温度で、約5分間以上熱安定性である、タンパク質加水分解産物組成物。
- 前記組成物は、約0.03mg/ml以下の塩酸キニーネと同等の苦味を有する、請求項24に記載の組成物。
- 前記方法は、
タンパク質を含む溶液を提供する工程;
該タンパク質溶液を約50°F以下に冷却する工程;
該溶液のpHを約8以上に調整する工程;および
冷却した塩基性タンパク質溶液にプロテアーゼ酵素を加える工程であって、ここで該プロテアーゼ酵素は、該タンパク質の少なくとも一部を、タンパク質加水分解産物に変換する、工程;
を含む、タンパク質加水分解産物を産生する方法。 - 前記方法は、
タンパク質を含む溶液を提供する工程;
該溶液のpHを約8以上に調整して、塩基性タンパク質溶液を形成する工程であって、ここで該塩基性溶液を約30分間以上混合する、工程;および
プロテアーゼ酵素を該塩基性タンパク質溶液に加える工程であって、ここで該プロテアーゼ酵素は、該タンパク質の少なくとも一部を、タンパク質加水分解産物に変換する、工程;
を含む、タンパク質加水分解産物を産生する方法。 - 前記方法は、
タンパク質を含む溶液を提供する工程;
該溶液のpHを約8以上に調整する工程;および
非アルカリ性プロテアーゼ酵素を該塩基性タンパク質溶液に加える工程であって、該プロテアーゼ酵素は、該タンパク質の少なくとも一部を、タンパク質加水分解産物に変換する、工程;
を含む、タンパク質加水分解産物を産生する方法。 - 前記方法は、
(a)約1重量%の乳清タンパク質濃縮物を含む溶液を提供する工程;
(b)該溶液を約45°Fに冷却する工程;
(c)強塩基、金属イオン封鎖剤、および強塩基と金属イオン封鎖剤との混合物からなる群から選択されるpH調整剤を加えることによって、該溶液のpHを約10.4に調整する工程;
(d)該溶液を45°Fの温度で混合する工程;
(e)プロテアーゼ酵素を該溶液に加える工程であって、ここで該プロテアーゼ酵素を乳清タンパク質濃縮物の約0.5重量%の量で加える、工程;
(f)該溶液を、24時間にわたってか、またはpHが約9.5以下になるまで混合する工程であって、ここで該プロテアーゼ酵素は、該乳清タンパク質の少なくとも一部を、乳清タンパク質加水分解産物に変換する、工程。
(g)該溶液を約90°Fから約140°Fで、約30分間から約300分間インキュベートする工程;
(h)該溶液を約180°Fで約10分間加熱する工程;
(i)該溶液から水を除去して、濃縮物を形成する工程;および
(j)濃縮物を乾燥して、乳清タンパク質加水分解産物を含む固体組成物を形成する工程;
を含む、乳清タンパク質加水分解産物を産生する方法。 - タンパク質基質のタンパク質加水分解によって形成されたタンパク質加水分解産物の混合物であって、ここで該混合物中のタンパク質加水分解産物は、約2000から約10,000ダルトンの平均分子量を有する、混合物;
を含む水溶性食品添加物。 - 前記混合物中のタンパク質加水分解産物は、約2000ダルトンから約5000ダルトンの平均分子量を有する、請求項30の水溶性食品添加物。
- タンパク質基質のタンパク質加水分解によって形成されたタンパク質加水分解産物の混合物であって、ここで該混合物中のタンパク質加水分解産物は、約1300以下の平均Q値を有する、混合物;
を含む水溶性食品添加物。 - タンパク質添加菓子を産生する方法であって、該方法は、
甘味料および固形脂肪を、最初の混合物に混合する工程;
最初の混合物を、該固形脂肪が溶解し始めるまで加熱する工程;
タンパク質加水分解産物を含む化合物を、該溶解した混合物に加える工程であって、ここで該タンパク質加水分解産物は、約2000から約10000ダルトンの平均分子量を有する、工程;
液体乳製品を、該溶解した混合物に加えて、タンパク質強化菓子混合物を形成する工程;
菓子混合物を、該菓子へ調理する工程;
を含む、方法。 - 前記菓子が、冷却され、そしてバーに形成される、請求項33に記載の方法。
- 前記菓子は、タンパク質添加キャラメルである、請求項33に記載の方法。
- 前記菓子は、栄養バーである、請求項33に記載の方法。
- 前記甘味料は、砂糖およびコーンシロップを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記固形脂肪は、バターまたはマーガリンを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記液体乳製品は、加糖コンデンスミルクを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記菓子混合物を、約250°Fの温度で調理する、請求項33に記載の方法。
- 請求項33に記載の方法によって産生した、タンパク質添加菓子。
- タンパク質強化飲料を産生する方法であって、該方法は、
水およびタンパク質加水分解産物を最初の混合物へ混合する工程であって、ここで該タンパク質加水分解産物は、約2000ダルトンから約10000ダルトンの平均分子量を有する、工程;
1つ以上のさらなる成分を該水へ加えて、未加工の飲料を形成する工程;ならびに
未加工の飲料を加熱して、タンパク質強化飲料を形成する工程;
を含む、方法。 - 1つ以上のさらなる成分は、レシチン、油、香料、砂糖、マルトデキストリン、ココア、安定剤、酸味料、砂糖代用品、およびビタミンからなる群から選択される、請求項42に記載の方法。
- 未加工の飲料を、約190°Fより高い温度で、5分間より長くレトルトで加熱する、請求項42に記載の方法。
- 未加工の飲料を、約220°Fより高い温度で、1秒間より長く無菌的に加熱する、請求項42に記載の方法。
- 請求項42に記載の方法によって産生された、タンパク質強化飲料。
- タンパク質加水分解産物を産生する方法であって、該方法は、
タンパク質を含む溶液を提供する工程;
該溶液のpHをアルカリ性のpHに調整して、塩基性タンパク質溶液を形成する工程;および
酸性プロテアーゼ酵素を該塩基性タンパク質溶液に加える工程であって、ここで該酸性プロテアーゼ酵素は、該タンパク質の少なくとも一部を、タンパク質加水分解産物に変換する、工程;
を含む、方法。 - タンパク質加水分解産物を産生する方法であって、該方法は、
タンパク質を含む溶液を提供する工程;
該溶液のpHを8より高く調整して、塩基性タンパク質溶液を形成する工程;および
中性プロテアーゼ酵素を塩基性タンパク質溶液に加える工程であって、ここで該中性プロテアーゼ酵素は、該タンパク質の少なくとも一部を、タンパク質加水分解産物に変換する、工程;
を含む、方法。 - タンパク質加水分解産物を含む組成物であって、該組成物は、約190°F以上の温度で、約5分間以上にわたって熱安定性であり、そして該組成物は、0.03mg/ml以下の塩酸キニーネと同等の苦味を有する、組成物。
- 前記組成物は、約255°F以上の温度で、約10分間以上にわたって熱安定性である、請求項49に記載の組成物。
- 前記タンパク質加水分解産物は、乳清タンパク質加水分解産物である、請求項49に記載の組成物。
- 前記組成物は、菓子、栄養バー、または飲料の成分である、請求項49に記載の組成物。
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