JP2019165725A - ラクツロース含有製品及びラクツロース含有製品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ラクツロース含有製品の製造方法を提供する。【解決手段】次の工程：a)乳糖含有基質を提供し；b)前記乳糖含有基質を、フルクトースの存在下でβ−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼで処理して、ラクツロース含有基質を生成させ；c)加熱により前記β−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼを不活性化し；そしてd)ラクツロース含有基質のナノ濾過及び／又は限外ろ過によりラクツロース含有保持液／濃縮液を生成させる、を含む方法を開示する。更に、前記方法に従って製造されるか又は製造可能である、ラクツロース含有製品を開示する。【選択図】図２

Description

酵素的に生産されたラクツロースを含有する製品及び酵素的に生産されたラクツロースを含有する製品の製造方法に関する。
本発明は、ラクツロース含有製品の製造方法及び該方法により生産された又は生産可能であるラクツロース含有製品に関する。
ラクツロースは、Ｄ−ガラクトースとフルクトースから成る二糖である。ラクツロースは、アルカリ溶液中で又は昇温にてド・ブリュイン＝ファン・エッケンシュタイン転位（de Bruyn-van Ekenstein transformation）と称される異性化によって乳糖から製造することができる。別の可能性は、トランスガラクトシル化反応（transgalactosylation）により酵素的に誘導される（バイオテクノロジーによる）生産である。
ラクツロースは、主に乳酸菌やビフィズス菌を含む腸内細菌により分解又は部分発酵されると、低分子量脂肪酸、水素及びメタンを生成する。これは、結果として前記細菌の成長が強化されるため、ラクツロースのビフィドジェニック又はプレバイオティクス効果とも呼ばれる。発生する酸と腸内細菌量の増加は、腸の蠕動を刺激し、ラクツロースの緩下剤効果を増強する。
プレバイオティクス製品とそれのバイオテクノロジーによる製造法は周知である。例えば、WO 2008/037839 A1公報は、少量のラクツロースを含む、様々なガラクトオリゴ糖を含有する乳製品を開示している。
更に、炎症性腸疾患、例えば下痢や便秘をコントロールするためのオリゴ糖含有栄養組成物が、米国特許第8,241,658 B2号公報から公知である。米国特許第9,579,340 B2号公報は、乳糖不耐症に関連する症状を治療するためのガラクトオリゴ糖含有プレバイオティクス組成物を開示している。
更に、哺乳類細胞への細菌の付着を抑制するためのオリゴ糖含有栄養組成物又は医薬組成物が米国特許第7,842,678 B2号公報から既知である。
従来技術から知られる製品の欠点は、それらがしばしば低含有率のラクツロースのみを含み、そのためプレバイオティクス効果が全く提示されないか又は不十分な提示のみであるという点である。他の欠点は、従来技術から既知のプレバイオティクスが高含有量の単糖類と（ラクツロース以外の）他の二糖類を含み、これが甘味を大きく増加させ、特に製品の血糖上昇率やエネルギー含量に大きく影響を及ぼすという点である。
目的と効果
従って、本発明の目的は、一般的なプロバイオティクスに関して知られる欠点を回避する、特に不十分なプレバイオティクス効果及び／又は過剰な甘味及び／又は高エネルギー含量に関連する欠点を回避する、ラクツロース含有製品、特にプレバイオティクス効果を有する製品の製造方法、及び対応する製品を提供することである。
この目的は、独立請求項１に従った方法及び請求項１５に従った製品により達成される。該方法の好ましい実施形態は、従属請求項２〜１４と明細書中に明示される。該製品の好ましい実施形態は、明細書中に明示される。全ての請求項の表現がはっきりとした参照により本明細書中に組み込まれる。
第一の態様によれば、本発明は、ラクツロース含有製品、好ましくはラクツロース含有プレバイオティクス製品の製造方法を提供する。
ラクツロース含有製品は理論上、食品、特に飲料、又は医薬品、特にラクツロース含有濃縮物の形の医薬品であることができる。好ましくは、ラクツロース含有製品は、プレバイオティクス製品、特にプレバイオティクス飲料である。濃縮物は特にシロップ、すなわち粘性の濃縮溶液であることができる。
好ましくは、ラクツロース含有製品はプレバイオティクス製品、特にプレバイオティクス乳又はホエー（乳清）製品、好ましくはプレバイオティクス乳飲料又はホエー飲料である。ホエー製品は、酸ホエー製品又はスイートホエー製品、又は混合ホエー製品、すなわち酸ホエーとスイートホエーとから製造された製品であることができる。ホエー飲料は、酸性から中性のpHを有することができる。ホエー飲料は、酸ホエー飲料、スイートホエー飲料又は混合ホエー飲料、すなわち酸ホエーとスイートホエーとから製造された飲料であることができる。
本発明の方法は特に、時系列において次の工程を含む：
a) 乳糖含有基剤を提供し；
b) 前記乳糖含有基剤を、フルクトースの存在下でβ−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼ、特にβ−ガラクトシダーゼ又はβ−グルコシダーゼで処理して、ラクツロース含有基質を生成させ；
c) 加熱により前記β−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼ、特にβ−ガラクトシダーゼ又はβ−グルコシダーゼを不活性化し；
d) ラクツロース含有基質のナノ濾過及び／又は透析によりラクツロース含有保持液を生成させる。
本発明では、「乳派生物」という表現は、後に加工する乳製品、例えば粉ミルク又は粉ミルク溶液を意味すると解釈すべきである。
本発明では、「ホエー派生物」という表現は、後に加工するホエー製品、特に酸ホエーもしくはスイートホエーの又は酸ホエーとスイートホエーとの混合物の、後に加工する製品を意味すると解釈すべきである。ホエー派生物は、例えば、酸ホエーとスイートホエーとから成る粉末状混合物、酸ホエー含有溶液、スイートホエー含有溶液、又は酸ホエーとスイートホエーとを含有する溶液であることができる。
本発明によれば、「ラクツロース含有濃縮物」という表現は、粉末又は液体の総重量に基づいて少なくとも10重量％、特に10重量％〜80重量％、好ましくは60重量％〜70重量％のラクツロース含量を有する粉末又は液体を意味すると解釈すべきである。
本発明によれば、「高齢者」という表現は、50歳以上である者、特に60歳以上である者、好ましくは70歳以上である者を意味すると解釈すべきである。
本発明にかかる方法によって、特に次の利点を実現することが可能である：
・本発明に従った酵素処理工程（工程b））により、穏和な反応条件下で反応選択的、位置選択的及び立体選択的様式で、ラクツロースを生成することが可能である。
・本発明に従った不活性化工程（工程c））の結果として、工程b)で生成されるラクツロースの、β−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼで触媒される分解を特に有利に回避することが可能である。これはラクツロースの下流濃縮（工程d)）を可能にする又は促進する。
・工程d)の結果として、ラクツロースが有利に濃縮され、それと同時に、単糖類及び／又は（ラクツロース以外の）他の二糖類が枯渇、特に洗浄除去（ウオッシュアウト）される。
工程d)によるラクツロースの濃縮の結果として、女性の及び／又は高齢者の及び／又は要介護及び／又は要リハビリの者の栄養摂取に十分なプレバイオティクス用量でラクツロースを含有する製品を製造することが可能である。
・ラクツロース濃縮の更なる利点は、十分なプレバイオティクス効果を達成するのに比較的少量のラクツロース含有製品を消費するだけでよいという点である。これは一般に、消費者による許容と消費意欲を促進する。
・工程d)を実施する時に同時に起こる単糖類及び／又は（ラクツロース以外の）他の二糖類の枯渇の結果として、製造すべき製品が更に、特に有利には、過剰な甘味を呈さないように抑えられる。これは消費者による許容と消費意欲を更に増加させる。
ラクツロース含有製品の甘味の抑制の結果として、血糖上昇率に対する悪影響を避けることも可能である。従って、ラクツロース含有製品は、一般人、特に高齢者の栄養摂取に特に利用することができる。
・本発明の方法の更なる利点は、ホエー、特に酸ホエーを利用する有益な機会が作られることである。特に酸ホエーは、今日までほとんど利用可能でなかった乳生産の副産物であり、せいぜい動物飼料やバイオガス工場における基質として利用されているだけである。
・更なる利点は、本発明の方法により、乳糖からラクツロースへ十分な変換が達成できることである。
好ましくは、乳糖含有基質はラクツロース不含有であり、すなわち、ラクツロースを全く含まないか、又はラクツロース含有基質よりも低比率のラクツロースを含有する。
本発明の一態様では、乳糖含有基質は、工程a)において乳糖含有透過物の形で提供される。乳糖含有透過物は特に、スキムミルクのような乳の透過物、酸ホエーやスイートホエーのようなホエーの透過物、又は乳派生物もしくはホエー派生物の透過物であることができる。好ましくは、乳糖含有基質は、工程a)において乳透過物、粉ミルク溶液のような乳含有溶液の透過物、酸ホエー透過物、酸ホエー粉末溶液のような酸ホエー含有溶液の透過物、スイートホエー透過物、スイートホエー粉末溶液のようなスイートホエー含有溶液の透過物、並びに酸ホエー粉末とスイートホエー粉末含有溶液のような酸ホエーとスイートホエーを含有する溶液の透過物であることができる。
本発明の更なる態様では、乳糖含有透過物は、特に乳の、例えばスキムミルクの、ホエーの、例えば酸ホエー又はスイートホエーの、又は酸ホエーとスイートホエーの混合物の、乳派生物の又はホエー派生物の、限外ろ過により生成される。好ましくは、乳糖含有透過物は、乳透過物の、乳含有溶液、例えば粉ミルク溶液の透過物の、酸ホエー透過物の、酸ホエーとスイートホエー透過物の、酸ホエー含有溶液とスイートホエー含有溶液の透過物の形であることができる。限外ろ過により、乳糖含有基質中に存在しそして工程d)を実施する時に干渉を引き起こし得る、また生産する予定の製品の官能分析に悪影響を及ぼし得る、タンパク質の枯渇を有利に達成することが可能である。
好ましくは、限外ろ過は、10 kDaから20 kDa、好ましくは10 kDaの分画分子量（MWCO）を有する半透性高分子膜を使って実施することができる。この半透性高分子膜は、例えば、ポリエーテルスルホンを含むか、又はポリエーテルスルホンから成ることができる。「分画分子量（MWCO）」という表現は、ここでは、限外ろ過に使用される半透性高分子膜により90％程度保持される球状分子の最小分子量を意味すると理解すべきである。
本発明の更成る態様では、乳糖含有基質は、工程b)を実施する前に加熱及び／又は滅菌される。結果として、微生物、特に粉状の乳糖含有基質又はそのような基質の溶液を使用する時、粉に付着していた微生物を有意に死滅させることが可能である。
例えば、乳糖含有基質は、工程b)を実施する前に、特に60℃から140℃の温度に加熱することができる。更に、乳糖含有基質は工程b)を実施する前に１秒から５分間の時間加熱することができる。
例えば、乳糖含有基質は、工程b)を実施する前に低温滅菌することができ、すなわち72℃から75℃の温度に15秒から35秒の時間加熱することができる。例えば、乳糖含有基質は、工程b)を実施する前に72℃の温度で32秒間加熱することができる。
あるいは、乳糖含有基質は、工程b)を実施する前に120℃の温度に１秒から３秒間加熱することができる。
あるいは、乳糖含有基質は、工程b)を実施する前に、85℃から134℃に15秒から30秒間加熱することができる。
あるいは、乳糖含有基質は、工程b)を実施する前に、135℃から150℃の温度に１秒から10秒間加熱することができる（いわゆる高温滅菌）。
あるいは又は組み合わせて、乳糖含有基質は工程b)を実施する前に、オートクレーブ処理、特に109℃から120℃の温度に20分から40分の時間オートクレーブ処理することにより滅菌することができる。
本発明の状況下で用いられるβ−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼは、トランスグルコシル化と呼ばれる反応を触媒する。この反応の過程で、乳糖がグルコース残基とガラクトシル残基に分割され、その時にフルクトースの存在下で、特に過剰なフルクトースの存在下でガラクトシル残基がフルクトースに転位され、ラクツロースを生成する。
好ましくは、フルクトースは乳糖含有基質に添加された後に工程ｂ）が実施され、すなわちβ−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼでの処置が行われる。これに関連して、フルクトースは、特に乳糖含有基質とフルクトースを含む反応混合物の総重量に基づいて４重量％から30重量％、好ましくは５重量％から15重量％、特に好ましくは８重量％から12重量％の比率で、乳糖含有基質に添加される。本段落に開示されるフルクトースの比率は、フルクトースを過剰量に設定することに関して、よってラクツロースを生成することに関して特に有利である。
更に、フルクトースは、工程b)を実施する前に、乳糖含有基質に10分から６時間、特に15分から３時間、好ましくは15分から１時間の時間添加することができる。
更に、フルクトースは、工程b)を実施する前に、乳糖含有基質に５℃から60℃の温度、特に５℃から20℃の温度、好ましくは10℃から15℃の温度で添加することができる。
本発明の更成る態様では、工程b)が、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）、アスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）、クルイベロミセス・ラクチス（Kluyveromyces lactis）、バシラス・リケニフォルミス（Bacillus licheniformis）又はビフィドバクテリウム・ビフィダム（Bifidobacterium bifidum；ビフィダス菌）を用いることにより実施される。この段落で言及されるβ−ガラクトシダーゼは、特に温和でかつ特に優しい反応条件下でのラクツロースの生成を可能にする。
例えば、工程b)は、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）由来でありかつMaxilactという商品名で市販されているβ−ガラクトシダーゼ製剤又はβ−ガラクトシダーゼを使って実施することができる。
あるいは、工程b)は、アスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）由来でありかつEnzeco（登録商標）という商品名で市販されているβ−ガラクトシダーゼ製剤又はβ−ガラクトシダーゼを使って実施することができる。
あるいは、工程b)は、クルイベロミセス・ラクチス（Kluyveromyces lactis）に由来でありかつLactozyme、Biolactasa又はHa-Kactaseという商品名のもとに市販されているβ−ガラクトシダーゼ製剤又はβ−ガラクトシダーゼを使って実施することができる。
あるいは、工程b)は、バシラス・リケニフォルミス（Bacillus licheniformis）由来でありかつSapheraという商品名で市販されているβ−ガラクトシダーゼ製剤又はβ−ガラクトシダーゼを使って実施することができる。
あるいは、工程b)は、ビフィドバクテリウム・ビフィダム（Bifidobacterium bifidum）由来でありかつNOLA-Fitという商品名のもとに市販されているβ−ガラクトシダーゼ製剤又はβ−ガラクトシダーゼを使って実施することができる。
上記段落に言及されるβ−ガラクトシダーゼ類は、それらが食品用に既に認可されている酵素であるという利点を有する。
工程b)は、上記段落に言及されるβ−ガラクトシダーゼ、特に少なくとも２つのβ−ガラクトシダーゼの組み合わせを使うことにより実施することもできる。
本発明の更なる態様では、工程b)は、アスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）又はピロコッカス・フリオサス（Pyrococcus furiosus）からのβ−グルコシダーゼを使って実施される。本段落で言及されるβ−グルコシダーゼは、特に温和で特に優しい反応条件下でのラクツロースの生成を可能にする。
工程b)は、上記段落に言及したβ−ガラクトシダーゼの組み合わせ、特に少なくとも２つのβ−グルコシダーゼの組み合わせを使うことにより、実施することもできる。
更に、工程b)が（少なくとも）１つのβ−ガラクトシダーゼと（少なくとも）１つのβ−グルコシダーゼを使うことによって実施することもできる。適当なβ−ガラクトシダーゼとβ−グルコシダーゼに関しては、全て上記段落に参照されたい。
好ましくは、工程b)が２℃から42℃の温度、特に５℃から15℃の温度、好ましくは５℃から７℃の温度で実施される。特に好ましくは、工程b)を実施しながら温度が一定に維持される。こうして、酵素活性の障害を避けることが可能である。
更に好ましくは、工程b)が4.0から7.0のpH域、特に4.0から6.5のpH域、好ましくは4.5から6.5のpH 域の範囲内で実施される。
更に好ましくは、工程b)ガラクトース含有基質１mLあたり0.1 nkat（ナノカタール）から20 nkat、特に1 nkatから10 nkat、好ましくは2 nkatの正規化酵素活性を使って実施される。
好ましくは、工程b)は12時間から72時間の時間、特に24時間から60時間、好ましくは40時間から56時間に渡り実施される。
上記段落において記載された工程b)の処理パラメーターの結果として、発酵工程と称することができる工程において、ラクツロースのβ−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼ触媒分解が優勢になる前に、特に有利に最大のラクツロース濃度を実現することが可能である。これは特に、開示された期間（反応時間）に関する場合に言える。この点に関して、驚くべきことに、ラクツロースのβ−ガラクトシダーゼ−及び／又はβ−グルコシダーゼ触媒分解が優勢になる前に、幅広い最大ラクツロース濃度を達成できることが発見された。結果として、例えば、１つのバッチにおいて又は外に移した後に、特に工程b)を実施することができる発酵槽から外側へのポンプ排出後に、β−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼを熱不活性化するのに十分な時間がある。
本発明の更なる態様では、工程b)が
・２℃〜42℃、特に５℃〜15℃、好ましくは５℃〜７℃の温度で、
・4.0〜7.0、特に4.0〜6.5、好ましくは4.5〜6.5のpH域の中で、
・乳糖含有基質１mLあたり、0.1 nkat〜20 nkat、特に1 nkat〜10 nkat、好ましくは2 nkatの酵素活性で、
・12時間〜72時間、特に24時間〜60時間、好ましくは40時間〜56時間の間
実施される。
この実施形態の利点に関しては、全て上記の段落の言及を参照されたい。その中に記載された利点は変更すべきところは変更して適用される。
本発明の更なる実施形態では、乳糖含有基質は、スイートホエー透過物の形又はスイートホエーは生物の溶液の透過物の形、特にスイートホエー粉末の溶液の透過物の形で工程a)により提供され、そして工程b)がクルイベロミセス・ラクチス（Kluyveromyces lactis）のβ−ガラクトシダーゼ、例えばLactozyme、Biolactasa又はHa-Lactaseの商品名のもとに市販されているβ−ガラクトシダーゼ製剤を使うことにより実施される。
この場合、工程b)は、好ましくは
・2℃〜42℃、特に５℃〜15℃、好ましくは５℃〜７℃の温度で、
及び／又は
・5.0〜7.0、特に6.0〜7.0、好ましくは6.0〜6.5のpH域の中で、
及び／又は
・乳糖含有基質１ mLあたり0.1 nkat〜20 nkat、特に1 nkat〜10 nkat、好ましくは2 nkatの酵素活性で、特に正規化酵素活性で、
及び／又は
・12時間〜72時間、特に24時間〜60時間、好ましくは40時間〜56時間の間
実施される。
本発明の更なる実施形態では、乳糖含有基質が工程a)により酸ホエー透過物の形、又は酸ホエー派生物の溶液の透過物の形、特に酸ホエー粉末の溶液の透過物の形で提供され、そして工程b)がアスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）のβ−ガラクトシダーゼ、例えばEnzeco（登録商標）の商品名のもとに市販されているβ−ガラクトシダーゼ又はβ−ガラクトシダーゼ製剤を使うことにより実施される。
この場合、工程b)は好ましくは、
・2℃〜42℃、特に５℃〜15℃、好ましくは５℃〜７℃の温度で、
及び／又は
・4.0〜6.0、特に4.0〜5.0、好ましくは4.5〜5.0のpH域の中で、
及び／又は
・乳糖含有基質１ mLあたり0.1 nkat〜20 nkat、特に1 nkat〜10 nkat、好ましくは2 nkatの酵素活性で、特に正規化酵素活性で、
及び／又は
・12時間〜72時間、特に24時間〜60時間、好ましくは40時間〜56時間の間
実施される。
本発明の更なる実施形態では、工程c)が90℃〜150℃、特に100℃〜130℃、好ましくは120℃〜130℃の温度で実施される。言い換えれば、β−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼは、本発明の更なる態様によれば、90℃〜150℃、特に100℃〜130℃、好ましくは120℃〜130℃の温度に加熱することにより不活性化される。前記酵素の不活性化は、一般に変性工程に基づく。β−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼの不活性化は、既に上述したように、特に有利にはβ−ガラクトシダーゼで及び／又はβ−グルコシダーゼで触媒されるラクツロース分解の回避をもたらし、よってその後のラクツロース濃縮の必要条件の確立をもたらす。
好ましくは、工程c)は、１秒〜360秒、特に１秒〜20秒、好ましくは８秒〜16秒の時間の間実施される。
更に、ラクツロース含有基質中のラクツロースの比率は、プロセス制御を考慮して工程c)を実施した後に決定することができる。例えば、ラクツロースの比率は、高性能液体クロマトグラフィー（HPLC）により決定することができる。
本発明の更なる態様では、ラクツロース含有基質のナノ濾過と限外ろ過により、ラクツロース含有保持液が生成される。好ましくは、ナノ濾過後に、特にナノ濾過直後に、限外ろ過が実施される。ナノ濾過と後続の限外ろ過により、特に有効なラクツロースの濃縮と、同時に単糖類及び／又は（ラクツロース以外の）他の二糖類の枯渇、特に除去（ウオッシュアウト）を達成することが可能である。結果として、製造する予定のラクツロース含有製品の血糖上昇指数、及び特に望ましくない高エネルギー含量を特に効果的に回避することが可能である。
好ましくは、ナノ濾過は、150 Daから750 Da、特に150 Da〜300 Daの分画分子量（MWCO）を有する半透性高分子膜を使って実施することができる。半透膜は、例えば、芳香族ポリアミド（アラミドaramid）を含むか又はそのようなポリアミドから成ることができる。「分画分子量（MWCO）」は、本明細書中、ナノ濾過に使用される半透性高分子膜により90％程度保持される球状分子の最小分子量を意味すると理解すべきである。本段落に記載されるような膜は、例えば、東レ(株)（Toray Industries）より商品名TNF 3838のもと市販されているものである。
更に、ナノ濾過は、５℃〜50℃、特に40℃〜50℃、好ましくは40℃〜45℃の温度で実施することができる。
更に、ナノ濾過は、4.0〜7.0のpH、特に5.0〜6.5、好ましくは6.0〜6.5のpHで実施することができる。
更に、ナノ濾過は、１時間〜12時間、特に２時間〜８時間、好ましくは６時間〜８時間の時間の間実施することができる。
好ましくは、限外ろ過は、150 Daから750 Da、特に150 Da〜300 Daの分画分子量（MWCO）を有する半透性高分子膜を使って実施することができる。半透膜は、例えば、芳香族ポリアミド（アラミドaramid）を含むか又はそのようなポリアミドから成ることができる。「分画分子量（MWCO）」は、本明細書中、ナノ濾過に使用される半透性高分子膜により90％程度保持される球状分子の最小分子量を意味すると理解すべきである。
更に、限外ろ過は、５℃〜50℃、特に40℃〜50℃、好ましくは40℃〜45℃の温度で実施することができる。
更に、限外ろ過は、4.0〜7.0、特に5.0〜6.5、好ましくは6.0〜6.5のpHで実施することができる。
更に、限外ろ過は、１時間〜12時間、特に２時間〜８時間、好ましくは２時間〜４時間の時間実施することができる。
本発明の更なる態様では、10バール〜50バール、特に10バール〜40バール、好ましくは20バール〜40バールの膜間差圧で実施することができる。これは、特にエネルギー消費、生産時間及び分離精度に関して、工程を特に効率的に設計することができるようにする。例えば、ナノ濾過は30バールの膜間差圧で実施することができる。これにより、３の濃縮係数ｉを特に有利に達成することが可能になる。濃縮係数は次の式により算出することができる：
（上式中、ｉは濃縮係数を表し、ＶFは供給液容積を表し、そしてＶKは濃縮液容積を表す）
本発明において、「膜間差圧ΔｐTM」という表現は、モジュール入口圧力ｐ1とモジュール出口圧力ｐ2との間の平均値から通過側の圧力ｐ3を差し引いた値を意味する。有機物膜の場合、ｐ3値は常にゼロに等しい。膜間差圧は次の式により算出することができる：
本発明の更なる実施形態では、工程d)を実施する時、限外ろ過前に膜間差圧が低減され、特に30バール〜20バールに低減される。これにより、工程時間を過剰に長く増加させることなく、同時に望ましくない単糖類を除去（ウオッシュアウト）することが可能になる。このため、例えば、３の限外ろ過係数Ｄに達するまで、同量の蒸留水を流して、供給タンクに10／100又は1000リットルあたりの透過物を添加することが可能である。限外ろ過係数Ｄは次の式に従って算出することができる：
（ここでＤは限外ろ過係数を表し、ＶDは限外ろ過媒の容積を表し、そしてＶKは濃縮液容積を表す）。
本発明の更なる実施形態では、限外ろ過の最中に、特に不連続の又は段階的形式で、膜間差圧が低減され、好ましくは20バール〜12バールに低減される。この手法は、単糖類の除去（ウオッシュアウト）を促進する。膜間差圧の低減は、これに関連して、不連続方式、特に段階的方式、又は連続方式、特に上向きの流れによる制御を使って行うことができる。本発明の更なる実施形態では、当該方法は次の工程e)を更に含む：
e) ラクツロース含有保持液を包装ユニットに充填し、特に100 mL〜500 mLの充填容積、好ましくは100 mL〜150 mL、特に好ましくは150 mLの充填容積、又は100 g〜250 g、更に好ましくは100 g〜150 g、特に好ましくは150 gの充填重量で充填する。
更に、ラクツロース含有保持液は、特に工程e)を実施する前に、冷却することができる。例えば、ラクツロース含有保持液は、工程e)を実施する前に、２℃〜10℃、特に４℃〜８℃、好ましくは５℃〜７℃の温度に冷却することができる。好ましくは、ラクツロース含有保持液の冷却は、工程d)を実施した直後に行われる。ラクツロース含有保持液を冷却することで、特に有利には、細菌の増殖を最小限に抑えることができる。
更に、ラクツロース含有保持液は、特に工程e)を実施する前に、酸性化することができ、すなわち酸と混合することができる。例えば、ラクツロース含有保持液は、クエン酸、リンゴ酸、フマル酸、酢酸、アスコルビン酸、コハク酸、リン酸、酒石酸、乳酸及び前記酸の少なくとも２つの混合物から成る群より選択された酸と混合することができる。好ましくは、ラクツロース含有保持液の酸性化は、工程d)を実施した直後に行われる。ラクツロース含有保持液の酸性化も同様に、特に有利に細菌の増殖を最小限に抑えることができる。加えて、酸はラクツロース含有保持液の風味を変える。これは消費者による受け入れと消費する意欲を増加させる。
更に、ラクツロース含有保持液は、特に工程e)を実施する前に、風味付けすることができ、すなわち風味を与えることができる。例えば、ラクツロース含有保持液は、４−ヒドロキシ−２，５−ジメチル−３（２Ｈ）−フラノン、２−メチル酪酸エチルエステル、（Ｒ）−γ−デカラクトン、δ−デカラクトン、テルピネオール、ゲラニオール、リナロオール、２−メチル酪酸、酢酸アミル、２−ヘプタノール、２−ヘプタノン、アントラニル酸メチル、ヘキサン酸エチル、メチルフェニルグリシド酸エチル、チオテルピネオール、（Ｚ）−３−ヘキセナール、（＋）−ノートカトン、ラズベリーケトン、ベンズアルデヒド、ヘキサナール、フェニルアセトアルデヒド、オイゲノール、３−メチル−２−ブタノン、３−ヒドロキシ−２−ブタノン、（Ｅ）−２−ヘキサナール、３−ヒドロキシ酪酸エチル、フェニルエチルアルコール、α−テルピネオール、チモール、（Ｚ）−６−ノネナール、２，６−ジメチル−５−ヘプテナール、（Ｒ）−リモネン、アセトアルデヒド、デカナール、トランス−４，５−エポキシ−（Ｅ）−２−デカナール、酢酸ネリル、酢酸オクチル、２−メチル−４−プロピル−１，３−オキサチアン、β−イオノン、ヘキサン酸エチル、酪酸ヘキシル、ヘキサン酸ヘキシル、桂皮酸メチル、（Ｅ）−／（Ｚ）−マルメロラクトン、α−ファルネセン、ヘキサノール、３−ヒドロキシ−β−イオノール、５，６−ジヒドロキシ−β−イオノン、４−メトキシ−２−メチル−２−ブタンチオール、シトラール（ゲラニアールとネラールの異性体混合物）、ミルセン、及び前述の香味剤の少なくとも２つの混合物から成る群より選択された香味剤と混合することができる。風味付け工程により、特に有利には、ラクツロース含有製品に消費者の間での嗜好性の増加と消費意欲の増加を引き起こすような風味を与えることが可能である。好ましくは、ラクツロース含有保持液は工程d)を実施する直前に風味付けされる。
更に、特に工程e）を実施する前に、特に好ましくは工程d)を実施した直後に、ラクツロース含有保持液を冷却しそして／又は酸性化しそして／又は風味付けすることが好ましいだろう。特に好ましくは、工程e）を実施する前に、特に工程d)を実施した直後に、ラクツロース含有保持液が冷却され、酸性化され、そして風味づけされる。上記方法に関連した手段の利点に関しては、前の段落に記載した利点を全て参照されたい。この点についてここに記載の利点は、変更するところは変更して適用される。
更に、ラクツロース含有保持液は、特に工程e)を実施する前に、再加熱することができる。例えば、ラクツロース含有保持液は、工程e)を実施する前に、70℃〜150℃、特に90℃〜150℃、好ましくは135℃〜150℃の温度に再加熱することができる。好ましくは、ラクツロース含有保持液は、このために、１秒（ｓ）〜120秒、特に１秒〜60秒、好ましくは１秒〜10秒の時間加熱される。例えば、ラクツロース含有基質は、高温処理にかけることができ、すなわち、135℃〜150℃の温度に１秒〜10秒間加熱することができ、特に145℃の温度に８秒間加熱することができる。本段落に記載の方法に関連した手段により、生産する予定のラクツロース含有製品の保存可能期間を、特に低温流通体系（コールドチェーン）の外側で、有意に増加させることが可能である。例えば、本段落に記載の方法に関連した手段により、生産する予定のラクツロース含有製品の、６℃の保存温度で少なくとも６週間という保存可能期間を達成することができる。好ましくは、ラクツロース含有保持液の再加熱は、前の段落において記載したような冷却及び／又は酸性化及び／又は風味付け工程の後に行われる。
更に、ラクツロース含有保持液は、炭素を含ませることができ、すなわち二酸化炭素と混合することができる。これは特に有利には消費者にスパークリング効果又はリフレッシュ効果を誘起させることができる。
理論上、ラクツロース含有製品がラクツロース含有保持液の形で、特に前の段落に記載したような形で製造されることが好ましい。従って、ラクツロース含有製品はミルク又はホエー保持液として、特にスイートホエー又は酸ホエー保持液の形で製造することができる。あるいは、ラクツロース含有製品は、粉ミルク溶液の保持液、スイートホエー粉末溶液又は酸ホエー粉末溶液の保持液として製造することができる。
あるいは、ラクツロース含有保持系は、特に工程e）を実施する前に、濃縮してラクツロース含有濃縮液（いわゆる「ラクツロース濃縮液」）を生成することができる。このために、ラクツロース含有保持液は、例えば、蒸発させる及び／又は逆浸透圧にかけることができる。言い換えれば、あるいはラクツロース含有製品は、ラクツロース含有濃縮液の形、特にラクツロース含有シロップの形で製造することができる。
更に、ラクツロース含有保持液は、特に工程e)を実施する前に、固形物、特に粉末又は粒状物に変換することができる。このために、ラクツロース含有保持液は、例えば、凍結乾燥又は噴霧乾燥にかけることができる。別の言い方をすれば、ラクツロース含有製品は、固形物の形、特に粉末又は粒状物の形で製造することができる。
第二の態様によれば、本発明はラクツロース含有製品を提供する。好ましくはラクツロース含有製品のラクツロースは、ラクツロースの異性体混合物の形、特にβ１−１ラクツロースを含む混合物の形で存在する。より好ましくは、ラクツロースの異性体の混合物は、混合物の総重量に関して＞50重量％の比率のβ１−１ラクツロースを含む。本発明においては、「β１−１ラクツロース」という表現は、ガラクトースとフルクトースがβ−１，１−グリコシド結合により連結されているラクツロースの異性体として理解すべきである。ラクツロース含有製品は、好ましくは本発明の第一態様に従った方法により製造されるか又は製造可能である。
好ましくは、ラクツロース含有製品は、特に20℃〜25℃の温度で、10 g/L〜50 g/L、特に20 g/L〜40 g/L、好ましくは20 g/L〜30 g/Lのラクツロース濃度に（より正確には、ラクツロース質量濃度）を有する。本段落で記載するラクツロース濃度は、特に有効なラクツロース量を利用できるようにすることができ、ラクツロース含有製品を高齢者及び／又は要介護及び／又は要リハビリの者、特に消化器系疾患を有する者の栄養摂取（滋養）に特に利用することができる。
更に、ラクツロース含有製品が、20℃〜25℃の温度で、10 g/L〜100 g/L、特に20 g/L〜90 g/L、好ましくは20 g/L〜30 g/Lの乳糖濃度（より正確に言えば、乳糖質量濃度）を有することが好ましい。乳糖は自然のプレバイオティクスであるため、ラクツロース含有製品の効果が強化される。甘みの少ない粉末であるため、過剰な甘味を避けることが更に可能である。
更に、ラクツロース含有製品は、特に20℃〜25℃の温度で、≦15 g/L、特に5 g/L〜15 g/L、好ましくは5 g/L〜10 g/Lのグルコース濃度（より正確に言えば、グルコース質量濃度）を有することが好ましい。結果として、過剰な甘味と、特に血糖上昇指数に対するラクツロース含有製品の悪影響を有利に回避することが可能である。
更に、ラクツロース含有製品は、特に20℃〜25℃の温度で、≦15 g/L、特に5 g/L〜15 g/L、好ましくは5 g/L〜10 g/Lのガラクトース濃度（より正確に言えば、ガラクトース質量濃度）を有することが好ましい。結果として、過剰な甘味と、特に血糖上昇指数に対するラクツロース含有製品の悪影響を有利に回避することが可能である。
更に、特に20℃〜25℃の温度で、≦45 g/L、特に10 g/L〜30 g/L、好ましくは20 g/L〜30 g/Lのフルクトース濃度（より正確に言えば、フルクトース質量濃度）を有することが好ましい。結果として、過剰な甘味と、特に血糖上昇指数に対するラクツロース含有製品の悪影響を有利に回避することが可能である。
ラクツロース含有製品は、理論上、特にラクツロース含有濃縮物の形である、食品、特に飲料、又は医薬品であることができる。好ましくは、ラクツロース含有製品は、プレバイオティクス食品、特にプレバイオティクス飲料であることができる。濃縮物はシロップ、すなわち粘性のある濃縮液であることができる。
好ましくは、ラクツロース含有製品はプレバイオティクス食品、特にプレバイオティクス乳製品又はホエー製品、好ましくはプレバイオティクス乳飲料又はホエー飲料である。ホエー製品は、酸ホエー製品もしくはスイートホエー製品又は混合ホエー製品、すなわち酸ホエーとスイートホエーから製造されたホエー製品であることができる。ホエー飲料は特に酸ホエー飲料もしくはスイートホエー飲料又は混合ホエー飲料、すなわち酸ホエーとスイートホエーから製造された飲料であることができる。
ラクツロース含有製品は、好ましくは、特に前の段落で記載したようなラクツロース含有保持液の形である。従って、ラクツロース含有製品は、特にミルク保持液又はホエー保持液として、特に酸ホエー保持液、スイートホエー保持液、又は酸ホエーとスイートホエーの保持液として存在することができる。更に、ラクツロース含有製品は、酸ホエー含有溶液の、例えば酸ホエー粉末含有溶液の、スイートホエー含有溶液の、例えばスイートホエー粉末含有溶液の、又は酸ホエーとスイートホエー含有溶液の、例えば酸ホエー粉末とスイートホエー粉末を含む溶液の、ミルク含有溶液、例えば粉ミルク溶液の保持液として存在することができる。
更に、ラクツロース含有製品は固形物、特に粉末又は粒状物として提供することができる。
更に、ラクツロース含有製品は一般に、ラクツロース含有濃縮物、特にラクツロース含有シロップの形で存在することができる。
第三の態様によれば、本発明は、本発明に係る、特に本発明の第二の態様に係る、以下のラクツロース含有製品の使用を提供する：
・女性及び／又は高齢者及び／又は要介護者及び／又は行動能力が制限された者及び／又は要リハビリ者の栄養摂取において、
及び／又は
・（他の）食品、例えばチョコレート、アイスクリーム、ベーカリー製品、肉製品等のための添加物として、特に甘味料として、
及び／又は
・動物飼料の生産における、添加物として、特にエネルギー補給剤として、
及び／又は
・緩下薬として
及び／又は
・医薬品業界における、例えば錠剤用の基礎材料の製造における添加剤として。
ラクツロース含有製品の追加の特徴と利点に関しては、今までの記載、すなわち本発明の第一と第二の態様に関して行った言及、を全て参照されたい。特にラクツロース含有製品に関してそこに記載した特徴と利点は、本発明の第三の態様に従った使用にも、変更すべきところは変更して適用される。
第四の態様によれば、本発明は最後に、特に高齢者及び／又は要介護者及び／又は行動能力が制限された者及び／又は要リハビリ者における、消化器系疾患（便秘症状）の治療に用いられる、本発明にかかるラクツロース含有製品、特に本発明の第二の態様に係るラクツロース含有製品を提供する。
ラクツロース含有製品の追加の特徴と利点に関しては、今までの記載、すなわち本発明の第一〜第三の態様に関して行った言及、を全て参照されたい。特にラクツロース含有製品に関してそこに記載した特徴と利点は、本発明の第四の態様に従った使用にも、変更すべきところは変更して適用される。
本発明の更なる特徴と利点は、例示的な実施形態の下記記載から明白である。個々の特徴は、それら自身で又は互いに組み合わせて現実化することができる。典型的な実施形態は単に本発明を説明するために役立つものであり、前記発明をそれに限定するという意図ではない。
図１は、本発明にかかるラクツロース含有製品の製造のためのフローチャートを図式的に示す（Ａはプロセス制御（工程管理）の分析を意味し、ＣＣＰは重要管理点を意味する）。
図２は、グラフの形で、理論的圧力勾配（実線）、測定された膜間差圧（黒丸）及び流量（白抜きの四角：限外ろ過；塗りつぶした四角：ナノ濾過）を示す。
１．ワンショット・ラクツロース飲料の製造に関する例示的実施形態
プレバイオティクス的に有効量の酵素生産されたラクツロースを含有するワンショット（150 mL）ホエー飲料の製造計画
1.1. 生物変換のための基質の準備
生物変換（biotransformation）のため、６％Bayolan PTと9％フルクトース（結晶、Hamburg Fructose GmbH, ドイツ）を含む溶液を調製した（工程ａ）。それを室温で１時間攪拌した。その後、粉末に結合していた微生物の含有量を減らすため、溶液を低温殺菌（72℃、32秒）した。その後、基質を生物変換のため発酵槽に移した。
1.2. 生物変換
生物変換用の基質はを発酵槽中で6.0±0.2℃に冷却した。その後、正規化された酵素活性（1.5 nkat/mL基質）を有するアスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）由来β−ガラクトシダーゼを添加した。それにより生物変換が開始された（工程ｂ）。そうしないと酵素活性が影響を受けるので、生物変換の間は温度変動を避けるように（最大±0.2℃）注意を払わなければならなかった。48時間後、酵素を熱不活性化し（工程ｃ）（127℃、８秒）、HPLC−ELSDにより糖分をチェックした。
1.3．ナノ濾過と限外ろ過
ナノ濾過と限外ろ過（工程ｄ）のため、特別に開発された、単糖類と二糖類を分画する方法を用いた。前記方法では、ラクツロース含有ホエー透過物を、最終的には６倍濃縮し３倍に限外ろ過した。具体的には、ナノ濾過と限外ろ過は次のような工程プランに従って実施した：
プレバイオティクス飲料の製造用のナノ濾過の場合は、東レ（Toray Industries）製の膜TNF 3838を使用した。膜の活性層は芳香族ポリアミドから成り、150〜300 Daの公称分離限界を有した。
ろ過は45℃で実施し、一方で膜間差圧ΔｐTMは変動させた。濃縮の第一段階の間はΔpTM＝30バール（3 MPa）であった。濃縮係数ｉ＝３（式１）に達したら、圧力を20バールに調整し、限外ろ過を開始した。このため、限外ろ過係数Ｄ＝３（式２）に到達するまで、排出される透過物10Ｌあたり10Ｌの蒸留水を供給タンクに添加した。限外ろ過の間、圧力は段階方式で12バールまで下方制御された。圧力勾配の目的は、流量Ｊ≦10 L/(m2・h)を維持することであった。その後、最終濃縮係数がｉ＝６に達するまで、濃縮を実施した。このために、圧力を20バールに調整した。
ここで、ＶF：供給容積、ＶK：濃縮液容積、及びＶD：限外ろ過媒の容積。
表１：45℃で180リットルの供給容積を使ったプレバイオティクス飲料の製造のための工程プラン（ナノ濾過）。
次いで保持液をクエン酸（ピーチ風味321937、Symrise AG、ドイツ）で酸性化し風味付けした。製品を貯蔵タンクに移し、二次加工するまで≦６℃で保存可能であった（≦18時間）。
1.4. 加熱と充填
風味付けしたホエー飲料を最終的に加熱し（145℃、８秒）、150 mLカップに充填した（工程ｅ）。カップをシールし、即座に冷蔵保存した。
ホエー飲料は下表２に表される組成を有した。
表２：ワンショット・ラクツロース飲料の組成（膜：Toray TNF 3838; at＝45℃）

Claims (15)

  1. ラクツロース含有製品の製造方法であって、次の工程：
    a) 乳糖含有基質を提供し；
    b) 前記乳糖含有基質を、フルクトースの存在下でβ−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼで処理して、ラクツロース含有基質を生成させ；
    c) 加熱により前記β−ガラクトシダーゼ及び／又はβ−グルコシダーゼを不活性化し；そして
    d) ラクツロース含有基質のナノ濾過及び／又は限外ろ過によりラクツロース含有保持液／濃縮液を生成させる
    を含む方法。
  2. 前記乳糖含有基質が、工程a)により乳糖含有透過物の形で提供されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記乳糖含有透過物が、限外ろ過により、好ましくは乳の、ホエーの、乳派生物の又はホエー派生物の限外ろ過により生成されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
  4. 前記乳糖含有基質が、工程b)を実施する前に加熱され、特に低温殺菌及び／又は滅菌されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記工程b)が、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）、アスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）、クルイベロミセス・ラクチス（Kluyveromyces lactis）、バシラス・リケニフォルミス（Bacillus licheniformis）もしくはビフィドバクテリウム・ビフィダム（Bifidobacterium bifidum；ビフィダス菌）のβ−ガラクトシダーゼ及び／又はアスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）もしくはピロコッカス・フリオサス（Pyrococcus furiosus）のβ−ガラクトシダーゼを使って実施されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
    することができる。
  6. 前記工程b)が、
    ２℃〜42℃、特に５℃〜15℃、好ましくは５℃〜７℃の温度で、
    4.0〜7.0、特に4.0〜6.5、好ましくは4.5〜6.5のpH域の中で、
    乳糖含有基質１mLあたり、0.1 nkat〜20 nkat、特に1 nkat〜10 nkat、好ましくは2 nkatの酵素活性、特に正規化酵素活性で、
    12時間〜72時間、特に24時間〜60時間、好ましくは40時間〜56時間の間
    実施されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記乳糖含有基質が、工程a)によりスイートホエー透過物の形又はスイートホエー派生物の溶液の透過物の形で提供され、そして工程b)がクルイベロミセス・ラクチス（Kluyveromyces lactis）のβ−ガラクトシダーゼを使うことにより実施されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記乳糖含有基質が、工程a)により酸ホエー透過物の形又は酸ホエー派生物の溶液の透過物の形で提供され、そして工程b)がアスペルギルス・オリゼ（Aspergillus oryzae）のβ−ガラクトシダーゼを使うことにより実施されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記工程c)が90℃〜150℃、特に100℃〜130℃、好ましくは120℃〜130℃の温度で実施されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記ラクツロース含有保持液がナノ濾過又は限外ろ過により生成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記ナノ濾過が10バール〜50バール、特に10バール〜40バール、好ましくは20バール〜40バールの膜間差圧で実施されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記膜間差圧が限外ろ過前に特に30バールから20バールに低減されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記膜間差圧が限外ろ過の最中に段階方式で、特に20バールから12バールに低減されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記方法が、次の工程e)：
    e) ラクツロース含有保持液を包装ユニットに充填し、特に100 mL〜500 mLの充填容積、好ましくは100 mL〜250 mL、更に好ましくは100 mL〜150 mL、特に好ましくは150 mLの充填容積で充填する
    を更に含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法により製造されるか又は製造可能であり、そして／又は
    ・10 g/L〜50 g/Lのラクツロース濃度、
    ・10 g/L〜100 g/Lの乳糖濃度、
    ・好ましくは≦15 g/Lのグルコース濃度、
    ・好ましくは≦15 g/Lのガラクトース濃度、
    ・好ましくは≦45 g/Lのフルクトース濃度
    を有するラクツロース含有製品。
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