JP2009544719A - ハイブリッドタンパク質の調製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改変されたＳＳ／ＳＨ結合を含有するハイブリッドタンパク質を調製し、それにより機能性および／または栄養素性質の向上したハイブリッドタンパク質を取得するための熱水処理を提供する。
【解決手段】該処理は、少なくとも２種のタンパク質を含むタンパク質含有スラリーを最初に均質化処理した後、ジェットクッカー（１６）または同様の装置内で高圧スチーム処理して熱ショックを与え、それによりいくらかのタンパク質のコンフォメーションを改変し、次いでタンパク質を再形成させうる時間保持する、その上に、該タンパク質を冷却する。植物性および動物性タンパク質を処理することができ、出発スラリーは、ｐＨ調整されたおよび／または１以上の付加的成分（たとえば塩、リン酸塩、脂肪酸、多糖、アルコール、芳香族化合物）が供されてもよい。ハイブリッドタンパク質は、食物成分（たとえば溶解剤、湿潤剤、分散剤、泡立ち剤、乳化剤、粘化剤、ゲル化剤または濃化剤）として有用である。
【選択図】なし

Description

関連出願
この出願は、２００６年７月２１日に出願された発明の名称をハイブリッドタンパク質の調製方法とする米国特許出願第１１／４５９，１９８号の一部継続出願であり、該出願の全部が引用により本願に取り込まれる。

発明の技術分野
本発明は、所望の機能性能をもつハイブリッドタンパク質を得るために、複数種の出発タンパク質中のＳＳ／ＳＨ結合の内部タンパク質および／または外部タンパク質再構成によって形成されるハイブリッドタンパク質の作製方法に広く関する。より具体的には、本発明は、少なくとも２種のタンパク質を含む水系タンパク質含有スラリーを、まず均質化処理した後、スチームと出発タンパク質との相互作用を生起させるためにジェットクッカーまたは同様の装置内で高圧スチームを用いて熱水処理し、それにより少なくともある程度のタンパク質のコンフォーマンスを変えるような方法およびそれにより得られるハイブリッドタンパク質に関する。上記処理されたスラリーは、その後保持し、冷却してハイブリッドタンパク質を形成させ、スプレー乾燥 または他の湿分除去技術のどれかにより回収される。

従来技術の説明
タンパク質は、本質的に、アミノ基の窒素原子が先にあるカルボキシ基の炭素原子に結合するペプチド結合により連結された線状鎖のアミノ酸残基で構成される。全てのアミノ酸は、同じ骨格構造をもち、その側鎖のみに違いがある。アミノ酸残基側鎖の物理化学的性質および該残基の配列は、タンパク質の構造と機能を決定する支配的要因である。タンパク質分子は、サイズも広範に異なり、たとえば、酵素は、約１３ｋＤａから数千ｋＤａまでのさまざまなサイズがある。

タンパク質の構造は、重要な４種のレベルで認識される。最も基礎的なレベルは、一次構造、すなわち、鎖状アミノ酸残基の配列である。タンパク質の二次構造は、鎖中の互いが相対的に近接するアミノ酸残基のコンフォメーションに関連する。３つのコンフォメーションが知られている：α−ヘリックス、β−折畳みシートおよび非周期的（ランダムコイルとしても知られる）。タンパク質の三次構造は、疎水性および静電力、ならびにタンパク質の脂肪族側鎖および芳香族側鎖間のジスルフィド架橋により得られる、その空間的構造をいう。疎水的な相互作用は三次構造に関与する重要な原動力である。四次の最終タンパク質構造は四次元構造である。これは、本質的に巨大な凝集分子を形成するというタンパク質サブユニットの集合の性質を表現する。

食物およびタンパク性食物成分の性質は、２つのカテゴリー、すなわち栄養素および機能的性質に分けることができる。機能的性質は、食物または食物成分の利用に影響を及ぼすか、または加工処理、輸送、貯蔵、調製および消費における食物または食物系の挙動に影響するその性質として定義される。与えられたタンパク質が食物系においてよく機能するには、通常、多機能であることが望ましい。たとえば、卵白は、泡立ち性、乳化性、熱硬化性、および結合性／接着性などの多機能をもつ。どのタンパク質の機能的性質も、基本的に、そのサイズ、形状、アミノ酸の組成ないし配列、正味の電荷、電荷分布、疎水性度／親水性度の比、および二次、三次ないし四次の構造配列などの物理化学的および構造的構成に関連する。

これまで、タンパク質の機能的性質を改変するためのタンパク質の変質または再構成が試みられてきた。たとえば、特許文献１は、ホエータンパク質のゲル化性を改善するため、それをより疎水性にすることを記載する。商業的に入手可能なホエータンパク質濃縮物を、カゼイン塩ナトリウムまたはマグネシムと共に７５℃まで加熱すれば、疎水性の強まった最終タンパク質をもたらす。ラスティティ（Lasztity）らは、四次構造を解離するための尿素、ＳＳ結合を低減するためのβ−メルカプトエタノールおよびＳＨ基をＳＳ結合に再酸化するための曝気を用いて変質される小麦胚芽タンパク質系を研究した（非特許文献１）。この処理は、小麦胚芽タンパク質の表面タンパク質の性質を改変した。

バレーグ（Ballegu）の論文は、ジェットクッカーを用いる小麦グルテン分離物の熱水処理を記載する（非特許文献２）。回収したタンパク質試料のＨＰＬＣプロファイルは、グリアジン分子が凝集および／または架橋を介して重合し、グルテニンまたはグルテニン様分子となることを示した；その重合度は上記処理の度合いに依存することが分かった。熱水処理した小麦グルテン分離物の粘度は、処理条件に関係なく、対照のそれより高いことが分かった。

他の文献としては、非特許文献３〜４および特許文献２〜１５などが挙げられる。

欧州特許第７８２８２５号 米国特許第４，０３８，４３１号 米国特許第４，５００，４５４号 米国特許第３，７５４，９２６号 米国特許第５，１００，６７９号 米国特許第５，０６８，１１７号 米国特許第４，０３６，９９６号 米国特許第３，９６５，２６８号 米国特許第４，０３８，４３２号 米国特許第４，０６２，９８７号 米国特許第４，６５０，８５６号 日本特許第３５６０２１５６８号 日本特許第３６２１４６６５９号 日本特許第３６１２２７７３９号 日本特許第３６００３０６４５号

Lasztityら，Narung，４２：２１０（１９９８） Ballegu，小麦グルテン分離物の機能性における熱水処理の効果（Effect of Hydrothermal Process on Functional Properties of Wheat gluten Isolate）（２００１） Cosio ら，J. Dairy Sci.，８３：１９３３（２０００） Apichartsrangkoon，Food Sci.，６７：６５３（２００２）

一般的に、従来技術は単一のタンパク質または混合物を、熱および圧（たとえば、押出またはスチーム処理）とともに化学的変質剤を用いる方法で変質しうることを教示する。しかしながら、そのような技術は、それらの機能的性質を、ときには不利な方向に大きく変えることがある。

本発明の目的は、複数の異なる出発タンパク質からのハイブリッドタンパク質の形成である。本発明の方法は、広くは、少なくとも２種のタンパク質を含む水系のタンパク質含有スラリーを提供することを含む。該スラリーは、まず、好ましくは慣用の食物均質化処理装置を用い、ｐＨ調整してまたはせずに均質化処理する。その後、この均質化スラリーを、高圧スチームとともに加圧された噴射ゾーンに導入し、そこで、少なくともある程度のタンパク質のコンフォメーションを変えるに充分な熱および圧および時間の条件下でタンパク質を処理する。そのような熱水処理に次いで、処理したスラリーは保持チューブを通過させ、冷却する。

好ましくは、上記水系の出発スラリーは、固形含量が約５０重量％より多くなく、好ましくは約３５重量％以下が望ましい。タンパク質スラリーの初期均質化処理は、均一によく混合された生成物となるまで行われる。均質化処理において、ミルクの均質化処理の場合のように高温条件を用いることは不要であるだけでなく、おそらく望ましくない。むしろ、好ましい処理は、食物産業で通常使用されるホモミキサーを用いて、本質的に環境温度で実施される。均質化処理速度は、初期スラリーの固形含量および加工されるタンパク質の種類に応じて異なる。場合によっては、約２０−６０Ｈｚ、より好ましくは約３０−５０Ｈｚの処理速度は、よい結果をもたらす。

多くの場合、均質化処理の前またはその間に、初期スラリーのｐＨを調整することが望ましい。本質的に均質なスラリーが得られる限り、さまざまな種類のｐＨ調整剤をこの目的のために使用することができる。

ｐＨ調整してまたはせずに均質化処理後、該スラリーを加圧型噴射ゾーン（たとえば、ジェットクッカー）中で処理し、出発タンパク質の直接高圧スチーム導入による相互作用を得る。加圧型噴射ゾーンの条件は、１０−３５０°Ｆ（より好ましくは約１００−３５０°Ｆ）の温度、約１０−１５０ｐｓｉの圧が維持されるように選択するのが望ましい。噴射ゾーン内のスラリー滞留時間は、１秒ないし２・１／２分のオーダーとする。高圧スチーム処理後、生成物は好ましくは約１５秒−１分の間保持した後冷却する。冷却工程は、好ましくは短時間（約１０−６０秒）で約５０−１５０°Ｆの温度に達するように実施される；冷却は雰囲気への暴露および／または強制冷却により行うことができる。その後、生成物を、スプレー乾燥または他のどのような従来技術によっても乾燥することができる。乾燥したハイブリッドタンパク質生成物は、湿分含量が湿量基準で約３−１０重量％が望ましい。

高圧スチームと出発タンパク質との直接相互作用は、タンパク質のコンフォメーションを“開放”させるか、そうでなければ変化させると考えられる。したがって、特に工程を維持する間および冷却工程のいくらかの間、タンパク質は再構成して所望の本発明のハイブリッドタンパク質を形成する。

本発明に係るハイブリッドタンパク質は、各ハイブリッドタンパク質の特異性に応じて溶解剤、湿潤剤、分散剤、泡立ち剤、乳化剤、粘化剤、ゲル化剤または濃化剤として機能し、特に食物系での有用性がみられる。本発明の処理は、出発タンパク質の特徴的性質を高めるように合わせることができる。

図１は、本発明における好適な処理装置の模式図である。 図２は、本発明の処理において用いられる好ましいタイプのジェットクッカーを模式図である。 図３は、本発明の処理を用いるハイブリッドタンパク質生成のメカニズムを示す模式図である。 図４は、実施例１および２における一連の試験を示す棒グラフである。ここでは、小麦タンパク質分離物および大豆タンパク質分離物の各種混合物を本発明にしたがい処理し、溶解性タンパク質について試験した。 図５は、実施例１に記載の特定の小麦タンパク質分離物／大豆タンパク質分離物の生成物の乳化性を示す棒グラフである。 図６は、本発明の小麦タンパク質分離物／大豆タンパク質分離物ハイブリッドタンパク質生成物を、個別に処理した小麦タンパク質分離物との比較で、泡容積および泡安定性を比較する棒グラフである。

本発明の処理を実施するのに適した装置１０を図１に模式的に示す。一般的に、 装置１０は、スチーム噴射構成部１２、スラリー調製および噴射構成部１４、ジェットクッカー１６、および回収構成部１８を含む。

スチーム構成部１０は、入口弁２０とともに、インライン分離器２２および最終生成物をジェットクッカー１６のスチーム入口２８に導く電子制御式弁２６に導くフィルター２４を含む。上記構成部１４は、１または複数のスラリー供給タンク３０含み、好ましくは予備加熱タンク３６とともにホモジナイザーまたはホモミキサー（たとえば、ＡＺ＆Ｓ−ＭＳシリーズのホモミキサー）を備え；該タンク３６は生成物ポンプ４０に導く生成物ライン３８を有する。ポンプ４０の出口は、クッカー１６のスラリー入口４２に接続している。

ジェットクッカー１６をさらに図２に示すが、それは、スチーム入口２８、それに接続されたスラリー入口４２とともに処理スラリー排出ライン４６をもつ基体胴部４４を含む。胴部４４は、内部に、排出ライン４６に続く合流流路４８がある。調節弁部材５０は、流路４８内に回転式調節ホイール５２の手段により軸方向に移動可能に配置される。上記部材５０は、通常、隣接する胴部４４の形状壁表面と嵌合する円錐壁５４を示すことが認められるであろう。胴部５０は、円錐壁５４と隣接する主胴部壁表面との間に大きめまたは小さめのクリランスを持たせて適応させ得ることが容易に理解される。これは、胴部４４の境界内で加圧型噴射ゾーン５６を制限する効果を生じる。また、ジェットクッカーのデザインは、基本的な目的、すなわち上昇圧下でのスチームとスラリーとの直接相互作用を達成するために変え得ることも理解される。

回収構成部１８は、適切な弁機能を備え、三方分岐弁６０に接続している生成物輸送ライン５８（保持ゾーンとしても機能する）を含む。該弁６０の１つの排出ライン６２は、大気へのスチームのフラッシュと、その結果の冷却を得るフラッシュ・チャンバー６４に接続している。チャンバー６４からのスラリー排出は、生成物貯蔵タンク６８に連結された加熱釜６６に導かれる。タンク６８内に回収されたスラリーは、その後、ライン７０を介して通常のスプレー乾燥機に送られる。弁６６からの反対側のライン７２は、慣用の冷却系７６を用いて機能されるプレート型熱交換器７４に送る。交換器７４からの排出７８は、釜６６に、または直接的にタンク６８に送る。したがって、ユーザーが、乾燥に先立って単なる環境雰囲気への暴露による、または交換器７４を介して供給される冷却を用いる冷却を構成部１８に追加しうることが容易に理解される。

使用にあたって、上記装置１０は、全ての処理が所望の機能的性質をもつハイブリッドタンパク質の生成を可能にするようにタンパク質スラリーを処理するために機能する。上述のとおり、本発明の方法は、大きくは、少なくとも２種のタンパク質で構成される水系のタンパク質含有スラリーの供給を含み；該スラリーは均質化処理され、スチームと共に加圧型噴射ゾーンに導入され、そこで、少なくともいくらかのタンパク質のコンフォメーションを改変する条件下で該タンパク質は処理される。その後、処理スラリーは冷却され、結合ハイブリッドタンパク質が回収される。

仕込みスラリーは、約５０重量％以下の固形含量を含むことができるが、より好ましくは希釈して、約３５重量％以下の、さらにより好ましくは約０．５−２０重量％の固形含量を含むことが望ましい。出発スラリーの全タンパク質含量は、通常、約３．５−４５重量％、より好ましくは約５−４５重量％の範囲である。

本発明では、広範な種類のタンパク質を用いることができるが、好適にはタンパク質はその濃縮物が望ましく、すなわち使用されるタンパク質含有材料のタンパク質含量は少なくとも約６５重量％、より好ましくは約７０−９０重量％が望ましい。大豆タンパク質について、たとえば、大豆濃縮物（典型的にほぼ７５重量％大豆タンパク質）または大豆分離物（典型的に約９０重量％大豆タンパク質）のいずれも、大豆粉末または粗粒などのタンパク質低度濃縮品の代わりに好ましく用いられる。実質的には、どのようなタンパク質の組合わせでも使用することができ、すなわち、該タンパク質は、植物性および動物性タンパク質からなる群より選ぶことができる。植物性タンパク質の例としては、大豆、小麦、オート麦、コメ、ピーナッツ、エンドウ豆、綿実、コーン、モロコシ、果実およびそれらの混合物からなる群より選ばれ、また、好ましい動物性タンパク質は、牛肉、鶏肉、豚肉、ミルク、ホエー、タマゴおよびそれらの混合物からなる群より選ばれる；単細胞タンパク質も使用可能である。出発タンパク質は、天然のタンパク質でもよく、また化学的、酵素的または熱力学的処理などの公知の手段により改変されていてもよいことも理解されるべきである。一実施例としてではあるが、本発明では、脱アミド化グルテンを、コーンゼインなどの他のタンパク質と共に用いることもできる。単細胞タンパク質を用いることもでき、たとえばバクテリア、イースト菌、または他の菌類または藻類が培養されるプロセスで得られるものなどである。最後に、多くの場合、同種内の別々のタンパク質たとえば別々の小麦由来タンパク質よりもむしろ別種のタンパク質たとえば大豆と小麦タンパク質が使用される。

本発明の結合タンパク質生成物は、小麦と大豆、大豆とホエーまたは小麦、大豆とホエーなど、本質的に、何種類のタンパク質を用いて構成してもよい。さらに、個別のタンパク質の濃縮度も所望の機能的および栄養素的性質が得られる範囲であれば。さまざまであればよい。

上記のとおり、しばしば、出発タンパク質スラリーのｐＨを、出発タンパク質の水溶性を最大化するｐＨに変えることが望まれる；そのような調節は、均質化処理の前、その間またはその後に行うことができる。実際には、約２−６．８、より好ましくは約３．０−５．０の酸性ｐＨ値が用いられる。塩基性ｐＨ値は、約７．５−１０、より好ましくは約８−９．５が望ましい。塩基性ｐＨ値で処理する際には、該処理が高温かつ高圧であることによって毒性物質または化合物を導く副反応を生じるであろうｐＨを避けるように注意すべきである。

上記スラリーは、必要に応じて、さらなるまたは別のタンパク質ハイブリダイゼーションまたは相互作用を起こすことを意図した付加的成分を供してもよい。したがって、スラリーは、亜硫酸水素塩またはＳＯ_２（２０−２００ｐｐｍ）などのイオウ含有化合物、酸素（２０−２００ｐｐｍ）、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属塩（たとえば、塩化物、臭化物、または炭酸塩、約０．０１−２重量％）、リン酸塩（ポリおよびピロリン酸塩、０．０１−２重量％）、Ｃ１２−Ｃ２２脂肪酸（０．０１−２重量％）、多糖（たとえば、キサンタンガム、０．１−２重量％）、Ｃ１−Ｃ４脂肪族アルコールまたは芳香族化合物（たとえば、トルエン、０．１−１０重量％）からなる群より選ばれるものなどの１または複数の付加的成分を含むことができる。上記の付加的成分の使用量は概算であり、スラリー中のタンパク質全重量を１００重量％とするときの値である。

ジェットクッカー１６使用における処理条件は、出発スラリー内の少なくともいくらかのタンパク質のコンフォメーションを改変するように選択される。したがって、約１００−３５０°Ｆ、より好ましくは約２２５−３５０°Ｆの温度条件がゾーン５６内で維持されるのが望ましい。ゾーン５６における圧条件は、典型的に約１０−１５０ｐｓｉ、より好ましくは約６０−１３５ｐｓｉのレベルに維持される。ゾーン５６内での滞留時間は、約２．５分まで、好ましくは約１秒−２．５分、より好ましくは約１−１２５秒が望ましい。

排出ライン４６を介してジェットクッカー１６から排出される処理スラリーは、通常、ハイブリッドタンパク質の形成を助長するために冷却され（好ましくは自然対流により）、この目的のために、輸送／保持ライン５８が使用される。処理スラリーを約５０〜１５０°Ｆ、より好ましくは約７５−１２５°Ｆの温度に冷却することが好ましい。さらには、そのような冷却は通常、約１０−６０秒より好ましくは約１５−４０秒の比較的短時間で行うのが望ましい。場合によっては、環境中に生成物を単にフラッシュすることにより充分な冷却が得られることがある。

処理したスラリーは、冷却されようとされまいと、乾燥してハイブリッドタンパク質の回収を有利にする。さまざまな技術を乾燥に用いることができるが、特に有効な乾燥は、通常のスプレー乾燥機で実施される。最終的な回収ハイブリッドタンパク質の湿分含量は、湿量基準で約３−１０重量％、より好ましくは約４−７重量％が望ましい。

本発明の方法は、さまざまな種類の装置および処理スキームを用いて実施することができる。たとえば、図１に示される１または複数のタンク３０は、各、ホモミキサーまたはホモジナイザーを備えることができ、ｐＨ調整のための酸または塩基を添加する構造を含むことができる。任意に、湿分低減されたタンパク質スラリーは、小さいタンク中で、ｐＨ調整して均質化処理し、次いで１または複数のタンク３０に移送し、この時に残余の水を加えることができる。

必要に応じて、インラインホモジナイザー（たとえば、ＡＺ＆ＳモデルＬＤＩホモジナイザー）を、タンクのホモミキサーまたはホモジナイザーの代わりに使用することができる。これの追加は、通常、よりコスト高になるが、効果的な均質化処理技術となるであろう。そのような系では、スラリーのｐＨは、通常、後処理のｐＨ調整を必要とすることがあるインライン均質化処理に先立って調整される。

ジェットクッカー１６の使用は好ましいが、代替装置も使用可能である。１つの実施例を挙げれば、内部開口型スチームスパージャーをもつサイクロンを用いることができる。このような装置では、均質化スラリーは、スチームスパージャーがサイクロン内に垂直に配置されているのに対して、サイクロン中に接線方向に供給される。スパージャーの開口サイズは、より高いスチーム圧が得られ、その結果さまざまなタンパク質改変の度合いが得られるように改変することができる。勿論、このタイプのスパージャー装置内で、タンパク質は、そのコンフォメーションを改変するための熱および圧条件が課せられる。

蛇行管５８は、所望するタンパク質再構成および初期冷却を達成できればどのような長さであればよい。該管５８は、直接的に熱交換装置に連結することができ、または生成物の直接回収のためのサイクロン分離器に導かれてもよい。

どの理論にも制約されることは望ましくないが、本発明の処理において、ジェットクッカー１６中での熱ショック効果と、それに次ぐ保持および冷却の組合わせによりハイブリッドタンパク質は形成されると考えられる。図３は、小麦グルテンおよびタマゴタンパク質がジェットクッカー中で共処理される処理例を模式的に示す。ジェットクッカー中、タンパク質熱ショックは、出発タンパク質を効果的に非コイル化、または“開放”して、そのコンフォメーションを改変する。したがって、冷却してまたはせずに、環境圧への解放により、熱ショックを受けたタンパク質は、ＳＳ／ＳＨ結合の再構成により再形成する。このＳＳ／ＳＨ結合再構成は、ハイブリッドタンパク質分子が、総アミノ酸組成、および／またはジスルフィド結合の量またはチオール基の存在の変化のせいで出発タンパク質とは別異となるように、図３に示すように内部タンパクまたは外部タンパクまたは両方で起き得る。このように、ハイブリッドタンパク質は、異なる電荷密度（ドメイン）をもち、それに応じてその疎水性および親水性を変える。すべてのハイブリッドタンパク質の疎水性度および親水性度は、その中のジスルフィド結合の再構成と共に、本質的に、順に、たとえば食物系におけるハイブリッドタンパク質の機能性に影響を及ぼす二次、三次および四次タンパク質構造の状態を決定する。さらには、ハイブリッドタンパク質におけるこれらの改変は、その分子表面関連の性質（溶解性、湿潤性、分散性、泡立ちおよび乳化作用）、および流体力学的性質（粘度、ゲル化、濃化）に影響をもたらすであろう。

以下の実施例は、本発明のハイブリッド結合タンパク質の生成のための目下好ましい技術を説明する。しかしながら、これら実施例は単に説明の手段として供されるのであって、本発明の全体の範囲をなんら限定するものではないと理解されるべきである。

以下の実施例では、ハイブリッドタンパク質生成物は、特定の機能的性質について試験される。これら性質を測定するために用いられる分析技術を以下に示す。

乳化能力：
８ｇの乾燥タンパク質粉末を秤量し、ブレンド瓶に挿入する。１００ｍｌの脱イオン水および１００ｍｌのコーンオイルを秤量し、乾燥タンパク質粉末を含むブレンド瓶に注ぎ込む。高速設定で１分ブレンドする。該ブレンド物４０ｍｌ（Ｖｔ）を遠心分離管に注ぎ、４０００ｒｐｍで５分間遠心分離する。分離された／清澄水の全量をシリンジ抽出し、抽出された水量（Ｖｎｅ）を記録する。その後、乳化能力を次のように算出する：
％乳化能力（ＥＣ）＝（Ｖｅ／Ｖｔ）^＊１００
ここで、Ｖｔ＝初期容量
Ｖｎｅ＝非乳化画分
Ｖｅ＝乳化画分＝（Ｖｔ−Ｖｎｅ）
１００ｍｌオイルを用いてエマルション破壊をしない試料（すなわち、該試料のＥＣ値は１００％）の場合には、そのような試料は、２５ｍｌずつ増量させるオイル増量を用いて再試験し、エマルション破壊が起きた時点を記録する。これを最大ＥＣとする。

泡立ち能力
８ｇの乾燥タンパク質粉末をガラスビーカー中に秤量する。１００ｍｌの脱イオン水を加える。ビーカーを加熱していないホットプレート上に置く。マグネットスターラーでだまがなくなるまで混合する。７５ｍｌの混合物（Ｖｉ）をブレンド瓶中に注ぎ、高速設定で３分間混合する。全内容物を一挙に大容量のメスシリンダー中に注ぐ。シリンダー中の総容量（Ｖｆ）を測定し、３０分間保持する。３０分間保持後、水量（Ｖｏ）を測定する。

泡立ち能力（Ｆｃ）＝Ｖｆ／Ｖｉ
ここで、Ｖｆ＝泡容積
Ｖｉ＝初期容積

泡安定性（Ｆｓ）＝（Ｖｉ−Ｖｏ）／Ｖｉ
ここで、Ｖｆ＝泡容積
Ｖｉ＝初期容積
およびＶｏ＝使い残しの液容積

ゲル化試験
乾燥タンパク質粉末２ｇを小ミキサー中に秤量する。１００ｍｌの脱イオン水と混合する。溶解するまで混合、ただし混合し過ぎないようにし、泡立たないように試みる。試料を気密栓を有する小さい瓶の中に移した。乾燥タンパク質粉末含量を２ｇ増量ずつ増量させることにより、タンパク質試料の秤量が２０ｇに到達するか、またはタンパク質がもはや追加できなくなるまで上記工程を繰り返して試料を作製する。スチームで全試料を１８５°Ｆで１時間調理する。調理後、試料瓶を氷冷水中に１０分間漬し、一夜冷却する。試料にゲル化が見られるかチェックする。これは、小さい瓶を逆さにしてゲル化を観察することにより行われる。すなわち、もし、試料が逆さにしても動かず、該瓶の底にしっかり留まっていれば、それはゲル化しているといえる。乾燥タンパク質粉末含量のもっとも少ないゲル化試料をゲル化点として記録する。

溶解性
全タンパク質溶解性を、VaniおよびZayas（１９９５）らの改良方法を用いて測定する。特に、各タンパク質源のタンパク質溶液（５ｗ／ｗ％脱イオン水液）を調製して、６つに分割した後、１．０ＮのＮａＯＨまたはＨＣｌを用いて、ｐＨ３．５、４．５、５．５、６．５、７．５、および／または８．５に調整する。その後、試料を１２，０００ｇで１５分間遠心分離する（Sorvall ＲＣ−５Ｂ、デュポンインスツルメント社，ニュータウウン，コネチカット州）。上澄み液を、ＲＦＭ自動屈折計（ベーリンガム・スタンレー社，タンブリッジウェルズ，英国）を用いて全溶解性を、また、ＦＰ−４２８ ＬＥＣＯ窒素測定器（レコ（LECO）社，セントジョーゼフ，ミズーリ州）を用いて窒素溶解性を分析する

（実施例１）
この実施例では、小麦タンパク質分離物（Arise５０００，ＭＧＰイングレディエント社）および大豆タンパク質分離物（ＥＸ−３８、ソラエ（Solae）社）を、ｗ／ｗ基準で５０：５０の比で組み合わせた。全固形含量５ｗ／ｗ％のスラリーを作製した。次いで、混合物をMorehouse-CowlesモデルＶ−０−０１ホモジナイザーを用いて、約４０−５０Ｈｚの速度で均一な混合物が得られるまで均質化処理した。均質化処理過程の間、乳酸か塩酸、または水酸化ナトリウムを用いて、混合物のｐＨを酸性（３−４．５）または塩基性（８−９．５）に調節した。均質化処理後、混合物をタンクに移した後、上記ジェットクッカー内で、温度２５０°Ｆで処理した。ジェットクッカーで調理した後、処理した混合物を２５−３５秒間保持する保持管内に移した。保持時間後、溶液を集め、次いでスプレー乾燥し、最終の乾燥ハイブリッドタンパク質粉末を得た。最終製品の湿分含量は、４−８重量％の範囲であった。

ハイブリッドタンパク質の乳化能力（ＥＣ）は、出発タンパク質に比べて著しく変化したことが認められた。Ｅｘ−３８タンパク質は、それ自体のエマルション破壊に約１１２ｍｌのオイルを要し、Arise５０００は、それ自体のエマルション破壊に約１８３ｍｌのオイルを要すが、塩基性ｐＨでの処理で得られた結合タンパク質のエマルション破壊に要したオイルは約１８７ｍｌであった。このことは、結合タンパク質の高められた乳化能力を明確に示した。これら実験において、Arise５０００は酸性ｐＨで試験され、ほかの全てのタンパク質は中性ｐＨで試験された。中性ｐＨでのArise５０００はまったく溶解せず、根本的に、乳化しないグルテン塊を形成する。

さらに、初期タンパク質および結合タンパク質の溶解性を試験した。Arise５０００のＮ溶解性（ｐＨ６．５および７．５）は約５％〜３％であり、ＥＸ−３８のそれは１７％〜２５％であった。塩基性ｐＨで処理したこれら２つの結合したタンパク質についての値は、１８％〜２２％の間であった。これらの結果は、結合タンパク質が出発タンパク質に対して著しく変化したことを確かにした。

これらタンパク質についてゲル化濃度を測定した。Arise５０００は、それ自体ゲル化しないのに対し、ＥＸ−３８は１２％固形分でゲル化し、酸性ｐＨで処理された結合タンパク質は１６％固形分でゲル化した。

小麦および大豆の出発タンパク質をさまざまなパーセンテージで用いてさらなる生成物を作製した。Arise５０００とＥＸ−３８とを、８０：２０、６０：４０、５０：５０、４０：６０および２０：８０ｗ／ｗ比で用いるいくつかの特定の試験を行った。全てのタンパク質にあてはまる事実ではないが、一般に、最終の結合タンパク質は、高濃度初期タンパク質に勝る特徴がみられた。

１０％、１２．５％、および１５ｗ／ｗ％の混合物を用いてさらなる生成物を作製し、同様の結果を得た。

（実施例２）
この実施例では、小麦タンパク質分離物（Arise５０００、ＭＧＰイングレディエント社）を用いて、大豆タンパク質濃縮物（Procon２０００、ソラエ社）と、５０：５０および６０：４０ｗ／ｗ比でブレンドして結合タンパク質を調製した。初期タンパク質は、水と混合して５ｗ／ｗ％スラリーとした後、液状混合物を、実施例１と同様に、ｐＨ変化、ジェットクッキングおよび保持を用いる均質化処理により処理した。

初期タンパク質および結合タンパク質の溶解性を比較試験した。Arise５０００のＮ溶解性（ｐＨ６．５および７．５）は、約５％〜３％で、Procon２０００のそれは１％〜１．２％であった。酸性ｐＨで処理した結合ハイブリッドタンパク質についての値は、１７％〜２２％の間であった。この場合、両方の初期タンパク質に比べ、結合タンパク質の溶解性の著しい向上が観察された。このことは、本発明に開示される処理の相乗効果を明確に示す。

１０％、１２．５％、および１５ｗ／ｗ％の混合物を用いてさらなる生成物を作製し、同様の結果を得た。

（実施例３）
この実施例では、小麦タンパク質分離物（Arise５０００、ＭＧＰイングレディエント社）を用いて、大豆タンパク質分離物（Supro５１６、ソラエ社）と、５０：５０ｗ／ｗ比でブレンドして結合タンパク質を調製した。初期タンパク質は、水と混合して５ｗ／ｗ％スラリーとした後、液状混合物を、実施例１と同様に、ｐＨ変化、ジェットクッキングおよび保持を用いる均質化処理により処理した。

初期タンパク質および結合タンパク質の溶解性を対比的に試験した。Arise５０００のＮ溶解性（ｐＨ６．５および７．５）は、約５％〜３％で、Supro５１６のそれは１３％〜２１％であった。酸性ｐＨで処理したこれら２つの結合したタンパク質についての値は、１０．７％〜１２％の間であり、塩基性ｐＨ下に処理したそれらの値は１８％〜２２％であった。これらも、また、本発明の処理の相乗効果を明確に示す。

結合タンパク質の乳化能力（ＥＣ）の著しい改善が観察された。Supro５１６はそれ自体のエマルション破壊に約１４５ｍｌのオイルを要し、Arise５０００はそれ自体のエマルション破壊に約１８３ｍｌのオイルを要するのに対し、塩基性ｐＨで処理された結合タンパク質のエマルション破壊に要したオイルは約１５４ｍｌであった。これらの乳化実験において、Arise５０００は酸性ｐＨで試験され、ほかの全てのタンパク質は中性ｐＨで試験された。

これらタンパク質についてゲル化濃度を測定した。Arise５０００は、それ自体ゲル化しないが、Supro５１６は１２％固形分でゲル化し、塩基性ｐＨで処理された結合タンパク質は１６％固形分でゲル化した。

（実施例４）
この実施例では、小麦タンパク質分離物（Arise５０００、ＭＧＰイングレディエント社）を用いて、ホエータンパク質濃縮物（Iso Chill９０００，トレガフード社（Trega Foods））と、５０：５０ｗ／ｗ比でブレンドして結合タンパク質を調製した。初期タンパク質は、水と混合して５ｗ／ｗ％スラリーとした後、液状混合物を、実施例１と同様に、ｐＨ変化、ジェットクッキングおよび保持を用いる均質化処理により処理した。

結合タンパク質の乳化能力（ＥＣ）は著しく改善されたことが観察された。Iso Chill９０００タンパク質は、それ自体のエマルション破壊に約１６８ｍｌのオイルを要し、Arise５０００（酸性ｐＨで試験される）は、それ自体のエマルション破壊に約１８３ｍｌのオイルを要するのに対し、塩基性ｐＨでの処理で得られた結合タンパク質のエマルション破壊に要したオイルは約１５０ｍｌであった。

初期タンパク質および結合タンパク質の溶解性を試験した。Arise５０００のＮ溶解性（ｐＨ６．５および７．５）は約５％〜３％で、Iso Chill９０００のそれは５６％〜５８％であった。酸性ｐＨで処理したこれら２つの結合したタンパク質についての値は、１３％〜１５％の間であり、塩基性ｐＨ下に処理したそれらの値は３３％〜３５％であった。これもまた、本発明に開示される処理の相乗効果を明確に示す。

本発明に係るタンパク質処理生成物は、所望の機能的性質すなわち、それらが、調製、加工処理、貯蔵および消費の間の食物系において適切に挙動する所望の物理化学的性質をもち、食物系の品質および官能的特性に寄与するように選択することができる。このように、小麦タンパク質分離物単独では、中性ｐＨでほとんど溶解しないかまたは不溶であるのに対し、本発明に従って処理したタンパク質混合物は、優れた水溶性と乳化性能をもつ。さらには、本発明のタンパク質生成物は、単一の多種アミノ酸源としても機能する。たとえば、小麦タンパク質はシステインリッチであり、一方、大豆タンパク質は、リシンリッチである。したがって、小麦タンパク質／大豆タンパク質結合生成物は、システインおよびリシンの両方とも高レベルを提供できる。

本発明の生成物は、水相と脂質相を組合わせる乳化剤として、肉製品とともに使用することができ、それにより収量の向上と、最終生成物テクスチャーの改善をもたらす。ハイブリッドタンパク質は、さまざまな種類の高タンパク質エネルギー飲料にも、タンパク性成分の水溶性を高めるため、あるいはミルクまたはカゼイン塩代替物として用いることができる。

これらタンパク質についてゲル化濃度を測定し、Arise５０００は、それ自体ゲル化しないが、Iso Chill９０００は８％固形分でゲル化し、酸性ｐＨで処理された結合タンパク質は１０％固形分でゲル化することを確かめた。

（実施例５）
この実施例では、小麦タンパク質分離物（Arise５０００）を用いて、大豆タンパク質分離物（ＥＸ−３８およびSupro５１６）と、大豆タンパク質濃縮物（Procon２０００）を４０：３０：２０：１０ｗ／ｗ比でブレンドして結合タンパク質を調製した。初期タンパク質は、水と混合して１０ｗ／ｗ％スラリーとした後、液状混合物を、実施例１と同様に、ｐＨ変化、ジェットクッキングおよび保持を用いる均質化処理により処理した。

結合タンパク質の乳化能力は著しく変化したことが確かめられた。特に、ＥＸ−３８、Supro５１６、Procon２０００およびArise５０００タンパク質は、それ自体のエマルション破壊に、それぞれ１１２、１４５、６５および１８３ｍｌのオイルを要するのに対し、塩基性ｐＨでの処理で得られた結合タンパク質のエマルション破壊に要したオイルは約１５１ｍｌであった。Arise５０００は酸性ｐＨで試験され、ほかの全ての個々のタンパク質は中性ｐＨで試験された。結合タンパク質の溶解性は、Arise５０００のそれに比べて向上したが、初期大豆タンパク質分離物よりは高くはなかった。

Claims (31)

1. 以下の工程を含むハイブリッドタンパク質の調製方法：
   少なくとも２種のタンパク質を含み、固形含量が約５０重量％以下である水系タンパク質含有スラリーを準備する工程；
   該スラリーを均質化処理する工程；
   該均質化スラリーおよびスチームを加圧型噴射ゾーン内に導入し、そこで、少なくともいくらかのタンパク質のコンフォメーションを改変し得る熱および圧および時間の条件下で、該タンパク質を処理する工程；
   処理したスラリーを冷却し、前記ハイブリッドタンパク質の形成を生起する工程；およびハイブリッドタンパク質を回収する工程。
2. 前記スラリー固形含量が約３５重量％以下である請求項１に記載の方法。
3. 前記スラリー固形含量が約０．５−２０重量％である請求項２に記載の方法。
4. 前記タンパク質が、植物性、動物性および単細胞タンパク質からなる群より選ばれる請求項１に記載の方法。
5. 前記植物性タンパク質が、大豆、小麦、オート麦、コメ、ピーナッツ、エンドウ豆、綿実、コーン、モロコシ、果実およびそれらの混合物からなる群より選ばれる請求項４に記載の方法。
6. 前記動物性タンパク質が、牛肉、鶏肉、豚肉、ミルク、ホエー、タマゴおよびそれらの混合物からなる群より選ばれる請求項４に記載の方法。
7. 前記少なくとも２種のタンパク質の溶解性が最大となるように前記スラリーのｐＨを調整する工程を含む請求項１に記載の方法。
8. 前記ｐＨを約２−４または約７−９に調整する請求項７に記載の方法。
9. 前記スラリーが、イオウ含有化合物、酸素、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、リン酸塩、Ｃ１２−Ｃ２２脂肪酸、多糖、Ｃｌ−Ｃ４アルコールおよび芳香族化合物からなる群より選ばれる１または複数の付加的成分を含む請求項１に記載の方法。
10. 前記均質化スラリーおよびスチームをジェットクッカーに導入し、該スチームは加圧されており、前記ジェットクッカー内で前記スラリーと直接接触する状態になる工程を含む請求項１に記載の方法。
11. 前記タンパク質に、前記ゾーン内で約１００−３５０°Ｆの温度を課す工程を含む請求項１に記載の方法。
12. 前記温度が約２２５−３５０°Ｆである請求項１１に記載の方法。
13. 前記タンパク質に、前記ゾーン内で約１０−１５０ｐｓｉの圧を課す工程を含む請求項１に記載の方法。
14. 前記圧が約６０−１３５ｐｓｉである請求項１３に記載の方法。
15. 前記タンパク質を、前記ゾーン内で、約１秒〜２．５分の平均時間保持する工程を含む請求項１に記載の方法。
16. 前記時間が約１−１２５秒である請求項１に記載の方法。
17. 前記異なるタンパク質が、種類の異なるタンパク質である請求項１に記載の方法。
18. 前記異なるタンパク質が、種内で異なるタンパク質である請求項１に記載の方法。
19. 前記処理スラリーを約５０−１５０°Ｆの温度に冷却する工程を含む請求項１に記載の方法。
20. 前記温度が約７５−１２５°Ｆである請求項１９に記載の方法。
21. 前記冷却工程が約１０−６０秒間にわたって実施される請求項１に記載の方法。
22. 前記時間が約１５−４０秒である請求項２１に記載の方法。
23. 前記回収工程が、処理スラリーを乾燥して前記ハイブリッドタンパク質を得る工程を含む請求項１に記載の方法。
24. 前記乾燥工程が、スプレー乾燥または他の湿分除去方法を含む請求項２３に記載の方法。
25. 前記回収されたハイブリッドタンパク質の湿分含量が、湿量基準で約３−１０重量％である請求項１に記載の方法。
26. 前記湿分含量が湿量基準で約４−７重量％である請求項２５に記載の方法。
27. 請求項１に記載の方法で製造されるハイブリッドタンパク質。
28. 前記均質化処理工程の前またはその間に、前記スラリーのｐＨを調整する工程を含む請求項１に記載の方法。
29. 前記均質化処理工程の間に、前記スラリーにｐＨ調整剤を添加する工程を含む請求項２８に記載の方法。
30. 前記スラリーが、２種以上のタンパク質を含有する請求項１に記載の方法。
31. 前記タンパク質の少なくとも１つが、化学的、酵素的、または熱力学的処理からなる群より選ばれる処理により改質される請求項１に記載の方法。

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