JP2020005606A - 高純度植物性タンパク質 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで本発明は、不純物が少なくタンパク質含量の高い植物性タンパク質を提供することを目的とする。
(1)乾物中の、タンパク質成分以外の物質の含有量が、合計で30重量%以下である、植物性タンパク質。
(2)前記物質が、分子量が5,000以下の物質である、(1)に記載の植物性タンパク質。
(3)前記植物性タンパク質が、澱粉原料植物に由来する植物性タンパク質である、(1)又は(2)記載の植物性タンパク質。
(4)前記澱粉原料植物が根菜類植物である、(3)に記載の植物性タンパク質。
(5)前記根菜類植物がイモ類である、(4)に記載の植物性タンパク質。
(6)ジャガイモに由来するポテトタンパク質である、(5)に記載の植物性タンパク質。
(7)乾物中のポテトグリコアルカロイドの含有量が合計で100ppm以下である、(6)に記載の植物性タンパク質。
(8)乾物中の、メチオニン含有量が2%以上である、及び/又は、トリプトファン含有量が1%以上である、(6)又は(7)に記載の植物性タンパク質。
(9)乾物中の前記物質の含有量が、合計で20重量%以下である、(1)〜(8)のいずれかに記載の植物性タンパク質。
(10)乾物中の前記物質の含有量が、合計で10重量%以下である、(9)に記載の植物性タンパク質。
(11)乾物中の粗タンパク質含量が87%以上である、(1)〜(10)のいずれかに記載の植物性タンパク質。
(12)水中でのpHが4.0以上である、(1)〜(11)のいずれかに記載の植物性タンパク質。
(13)乾物中の、1,500以下の分子量の有機化合物の含有量が合計で1,000ppm以下である、(1)〜(12)のいずれかに記載の植物性タンパク質。
(14)乾物中の、粗脂肪含量が0.5%以下である、(1)〜(13)のいずれかに記載の植物性タンパク質。
(15)乾物中の揮発性塩基性窒素が0.10%以下である、及び/又は、乾物中のフィチン酸が0.100%以下である、(1)〜(14)のいずれかに記載の植物性タンパク質。
(17)(16)に記載の飼料組成物を水産動物に与えることを含む、水産動物の養殖方法。
(18)前記水産動物が、ブリ、タイ、サーモン又はエビである、(17)に記載の方法。
植物原料の搾汁を加熱して植物性タンパク質を凝集させる加熱工程と、
前記加熱工程後に凝集した前記植物性タンパク質を、酸水溶液及びアルコールから選択される1種以上で洗浄する洗浄工程と
を含む方法。
(20)前記洗浄工程を、乾物中の粗タンパク質含量が87%以上となるまで行うことを含む、(19)に記載の方法。
(21)前記洗浄工程が、前記植物性タンパク質を酸水溶液で洗浄することを含み、
前記洗浄工程後に、前記植物性タンパク質の水中でのpHを4.0以上に調節するpH調節工程を更に含む、(19)又は(20)に記載の方法。
(22)(19)〜(21)のいずれかに記載の方法により製造された植物性タンパク質。
(23)(19)〜(21)のいずれかに記載の方法により製造された植物性タンパク質を含む、飼料組成物。
「ポテトグリコアルカロイド」とは、神経毒を持つステロイドアルカロイドの1種である。ジャガイモ中にはソラニン、チャコニンが存在する。
液体クロマトグラフ−飛行時間型質量分析計(LC/TOFMS)は、液体クロマトカラムで分離精製した試料溶離液を噴霧して大気圧化でイオンを生成させ、試料イオンと溶離液イオンを分離し、試料イオンを電場によって加速、一定距離を飛行させ、その飛行時間を測定することで精密質量を測定する分析方法である。
本発明の一以上の態様は、乾物中の、タンパク質成分以外の物質の含有量が、合計で30重量%以下である、植物性タンパク質に関する。
(1)植物原料の搾汁(ジャガイモの場合は「ポテトジュース」と呼ばれる)を加熱して、タンパク質を凝集させる加熱工程を行う。加熱温度、加熱時間は特に限定されない。加熱工程は電気、蒸気等を使用して行うことができる。
(2)ついで、必要に応じて、脱水機にて、凝集した植物性タンパク質を脱水する。
(3)更に、必要に応じて、乾燥機にて乾燥する。
乾燥した又は未乾燥の植物性タンパク質を使用し、撹拌槽内で酸水溶液により洗浄する。
粒子が細かな方が、洗浄しやすい。
酸としては硫酸、塩酸、酢酸などが使用できる。
撹拌中に反応し、pHが上昇する場合は、酸水溶液を適宜追加する。
酸水溶液中での処理の時間は2〜12時間程度が好ましい。温度は20〜80℃とすることができる。
酸水溶液中での処理後に脱水し、湿タンパク質を得る。
酸水溶液を用いる洗浄工程の終了後に、植物性タンパク質の水中でのpHを好ましくは4.0以上、より好ましくは5.0以上、より好ましくは6.0以上、より好ましくは6.5以上、より好ましくは7.0以上となるようにpHを調節するpH調節工程を行うことが好ましい。植物性タンパク質の水中でのpHの上限は特に限定されないが、例えば10.0以下であることができ、好ましくは9.0以下、より好ましくは8.5以下であることができる。pHの調節は、洗浄工程後の植物性タンパク質を、適量の水中に十分に分散させた分散液中に、苛性水等のアルカリ物質を適量添加することにより行うことができる。pH調節工程中にもpHが変動する場合は、適宜アルカリ物質を供給する。
乾燥後、必要に応じて適宜粉砕する。
乾燥した、または未乾燥の植物性タンパク質を使用し、撹拌槽内でアルコールにて洗浄する。粒子が細かな方が、洗浄しやすい。アルコールとしてはメタノール、エタノールなどが好適に使用できる。
洗浄度を高めるには、アルコール中での処理を繰り返すことが好ましい。
洗浄操作が終了後、水で水洗し、タンパク質中の残アルコール量を減らす。
脱水し、乾燥機にて乾燥することが好ましい。乾燥の温度、時間は特に限定されず、目的とする水分量となるように適宜調節することができる。
乾燥後、必要に応じて適宜粉砕する。
上記の洗浄方法は、ポテトタンパク質を洗浄する場合に特に好ましい。
本発明はまた、植物性タンパク質の製造方法であって、
植物原料の搾汁を加熱して植物性タンパク質を凝集させる加熱工程と、
前記加熱工程後に凝集した前記植物性タンパク質を、酸水溶液及びアルコールから選択される1種以上で洗浄する洗浄工程と
を含む方法に関する。
前記洗浄工程が、前記植物性タンパク質を酸水溶液で洗浄することを含む実施形態では、前記洗浄工程後に、前記植物性タンパク質の水中でのpHを4.0以上に調節するpH調節工程を更に含むことが好ましい。
前記洗浄工程に用いる酸水溶液、アルコールの好ましい実施形態、及び、それらを用いた洗浄方法の好ましい実施形態は既述の通りである。
上記の植物性タンパク質及びポテトタンパク質、並びに、上記の製造方法により製造された植物性タンパク質は、飼料組成物にタンパク質源として配合することができる。他のタンパク質源として魚粉を含んでいてもよいが、魚粉を含まないことが特に好ましい。
飼料組成物には飼料として許容される他の成分が更に含まれていてもよい。
ポテトタンパク質の異なる洗浄方法がブリの摂餌量に及ぼす影響
(目的)
新規にポテトタンパク質を用い、その嗜好性を評価する。
(方法)
以下の原料を用いて飼料を作製した。
(原料)
・酸洗浄4回ポテトタンパク質1
・未洗浄ポテトタンパク質
・酸洗浄4回ポテトタンパク質2
・魚粉(南米産)
「酸洗浄4回ポテトタンパク質1」、「酸洗浄4回ポテトタンパク質2」、「未洗浄ポテトタンパク質」のそれぞれの製造方法と、PGA(ポテトグリコアルカロイド)含量、水分含量、粗タンパク質含量の測定方法及び結果は、後述する「実験2」に示した。
タンパク質源として、下記のものを用いた。カッコ内に、それぞれのタンパク質源を配合した飼料を用いた試験区の名を記載する。
1.魚粉50%+酸洗浄4回ポテトタンパク質1 50%(試験区名「酸洗浄1」)
2.魚粉50%+未洗浄ポテトタンパク質50%(試験区名「未洗浄」)
3.魚粉50%+酸洗浄4回ポテトタンパク質2 50%(試験区名「酸洗浄2」)
4.魚粉50%+酸洗浄4回ポテトタンパク質2 50%+ソラニン50ppm+チャコニン25ppm(試験区名「PGA」)
5.魚粉100%(試験区名「FM」)
上記タンパク質源のいずれかと、他の原料とを、表1に示す割合で原料を配合して飼料を作製した。魚粉対照飼料(FM試験区)では、タンパク質源として魚粉を60(g/100g)添加した。他の試験区の飼料では、魚粉含量を30(g/100g)に削減して、代わりに魚粉と等重量のポテトタンパク質を加えた。PGA(ポテトグリコアルカロイド=チャコニン及びソラニン)試験区に関しては、飼料作製時に添加する水にソラニン及びチャコニンを懸濁して、乾燥重量あたりソラニン50ppm、チャコニン25ppmとなるように混合した。
飼育は高知県宇佐町にある高知大学の海洋生物研究総合施設で行った。ブリ稚魚(69g〜80g)を供試魚として、5つの200L円形水槽に供試魚を4尾ずつ収容した。水温約22℃の生海水(濾過をしない海水)を常時供給する流水による飼育で溶存酸素量6.5以上を維持した。魚を水槽に収容して、約1週間、全試験区について、FM試験区で用いる魚粉配合飼料で予備飼育して、水槽間の摂餌量にばらつきが無いことを確認してから各試験飼料を給餌する試験を開始した。試験飼料の給餌は毎日1回飽食するまで(魚が水槽の底に落ちた餌を瞬時に摂取しなくなるまで)給餌し、その時点までの給餌量を稚魚による1日間の摂餌量とした。結果は以下の式によって計算した日間乾燥摂餌率(%)で表した。
なお飼料の摂餌量の湿重量から乾燥重量への換算は、水分添加量から乾燥重量比を算出して、それを摂餌量に乗じて求めた。
・例:水45ml添加の場合の乾燥重量比は0.69:算式:飼料原料100g/(飼料原料100g+水添加量45g)=0.69
・各試験区で使用した試験飼料ごとの乾燥重量比:酸洗浄1(0.69)、未洗浄(0.71)、酸洗浄2(0.69)、PGA(0.69)、FM(0.71)
各試験区における摂餌量の結果を以下の図表に示した。飼育7日間における1尾あたりの日間湿摂餌量を表2に、飼育7日間における1尾あたりの日間湿摂餌量を初期体重あたりで表した日間湿摂餌率を表3に、表3に示す日間湿摂餌率を乾燥飼料としての摂餌率に換算した日間乾燥摂餌率を表4にそれぞれ示した。表3では、第1〜7日の日間湿摂餌率の、7日間での平均値も示す。表4では、第1〜7日の日間乾燥摂餌率の、7日間での平均値も示す。図1は、表4に示す第1〜7日の日間乾燥摂餌率を経日変化として示すグラフである。図2は、表4に示す日間乾燥摂餌率の7日間での平均値を示すグラフである。
(ポテトタンパク質の抽出)
実験1に用いた未洗浄ポテトタンパク質は、次の手順で製造した。
澱粉工場から得られた、ポテトジュースを使用した。
ポテトジュースを加熱して、ジュース中のポテトタンパク質を凝集させた。
脱水機にて、ポテトタンパク質を脱水した。
乾燥機にて乾燥した。
乾燥物を卓上の粉砕機(ミル)により粉砕して粉砕物を得た。
粉砕後のポテトタンパク質を「未洗浄ポテトタンパク質」として実験1に用いた。また、このポテトタンパク質を以下の手順で酸洗浄して、「酸洗浄4回ポテトタンパク質1」と「酸洗浄4回ポテトタンパク質2」を調製し実験1に用いた。
前記工程で得た乾燥した未洗浄ポテトタンパク質を使用し、撹拌槽内で酸により洗浄した。
ポテトタンパク質は洗浄前に粉砕した。粉砕は、卓上粉砕機にて実施した。
容器にポテトタンパク質40gを入れ、水を360g添加し、濃度10%の液を調製した。
撹拌しながら、硫酸を添加してpH3〜3.5とした。温度は室温(20〜30℃)とした。硫酸は10wt%以下の希硫酸を用いた。
酸添加後からすぐに、pHが上がりはじめるため、随時酸を添加しpH3〜3.5を維持するようにした。
約3時間撹拌し、pHの挙動が定常状態であることを確認した。
撹拌を終了し、真空脱水を実施し、湿タンパク質を得た。
洗浄度を高めるため、ポテトタンパク質40gの濃度10%の液を調製する工程から湿タンパク質を得る工程までの洗浄操作を更に3回繰り返し、合計4回行った。
洗浄操作が終了後、ポテトタンパク質40g(乾物重量)を水360gに十分に分散させて得た分散液に5%以下の水酸化ナトリウム水溶液を適量添加して前記分散液のpHを7.0〜7.5に中和した。中和中にもpHが変動するため、適宜アルカリを供給した。
真空脱水し、乾燥機にて乾燥した。
乾燥物を卓上の粉砕機(ミル)により粉砕して粉砕物を得た。粉砕物を飼料テストに用いた。
同じ洗浄操作を異なる場所で異なる時期に行い、2つの酸洗浄ポテトタンパク質を得た。一方を「酸洗浄4回ポテトタンパク質1」、他方を「酸洗浄4回ポテトタンパク質2」とし、実験1に用いた。
上記で調製されたポテトタンパク質の水分含量を、加熱乾燥質量測定方式の赤外水分計(株式会社ケツト科学研究所赤外線水分計FD−720)を用い105℃の温度条件により測定した(常圧加熱乾燥法)。「未洗浄ポテトタンパク質」の水分含量は9.5重量%、「酸洗浄4回ポテトタンパク質1」の水分含量は8.1重量%、「酸洗浄4回ポテトタンパク質2」の水分含量は8.3重量%であった。
酸洗浄4回ポテトタンパク質2中の粗タンパク質及び粗脂肪を、一般財団法人日本食品分析センターに依頼し、粗タンパク質は燃焼法により、粗脂肪はジエチルエーテル法により、それぞれ測定したところ、粗タンパク質は85.0%、粗脂肪は0.1%であった。窒素−タンパク質換算係数として6.25を用いた。
酸洗浄4回ポテトタンパク質2の粗灰分を直接灰化法で測定したところ、0.8%であった。
酸洗浄4回ポテトタンパク質2の粗繊維を静置法で測定したところ、0.8%であった。
酸洗浄4回ポテトタンパク質2の可溶無窒素物(=100−(水分+粗タンパク質+粗脂肪+粗繊維+粗灰分))は5.0%であった。
酸洗浄4回ポテトタンパク質2の水分(8.3重量%)を控除した乾物中の粗タンパク質含量は92.7%であった。日本標準飼料成分表(2009年版)によると、一般的なポテトタンパク質の乾物中の粗タンパク質含量は82.0%、魚粉粗タンパク質65%の乾物中の粗タンパク質含量は72.5%、大豆粕の乾物中の粗タンパク質含量は51.1%であり、酸洗浄4回ポテトタンパク質2の乾物中の粗タンパク質含量92.7%は、これらと比較して顕著に高い。
PGA(ポテトグリコアルカロイド)含量の測定は以下の手順で行った。PGAとして、ソラニン及びチャコニンの量を測定した。
上記で得た酸洗浄4回ポテトタンパク質1、酸洗浄4回ポテトタンパク質2、未洗浄ポテトタンパク質を粉砕機にて微粉砕した。
180μm以下のメッシュにて篩分けし、篩下品を使用した。
各ポテトタンパク質3〜10gに対し、80%メタノール液を10〜80g添加し、撹拌した。
ホモジナイザーにて10000rpmで3分間せん断撹拌を実施し、PGAをメタノール水側へ抽出した。
液を回収し、遠心分離にて固液分離した。
液を回収し、フィルターにて不純物をろ過後、HPLC用バイアル瓶に収容した。
分析は、HPLCにて実施した。HPLCは以下の条件で行った。
カラム:Cosmosil 5C18 AR−II(4.6mm i.d.×250mm)ナカライテスク株式会社製
移動相:55%アセトニトリル含有10mMリン酸ナトリウム水溶液0.9ml/min
カラム温度:40℃
検出波長:202nm
注入量:20μL
その結果、ソラニン及びチャコニンの含量は、酸洗浄4回ポテトタンパク質1では約25ppmであり、酸洗浄4回ポテトタンパク質2では約10ppmであった。また、別途測定した、未洗浄ポテトタンパク質でのソラニン及びチャコニンの含量は約300ppm(n2平均)であった。
上記で得た未洗浄ポテトタンパク質及び酸洗浄4回ポテトタンパク質2を、以下の条件のLC/TOF−MSにより分析した。この条件では、各サンプルに含まれる分子量約50〜1500の有機物(PGAを含む)が検出される。
注入サンプルは以下の手順で調製した。
分析試料約100mgをPP製遠沈管に秤量し、70%エタノール10mLを添加した。これを50℃に加温した状態で、325rpmで60分間振とう抽出した。抽出液を孔径0.2μmのPTFE製フィルターでろ過した。ろ液をLC/TOFMS測定試料とした。
ブランクとして、上記の操作を分析試料なしで行ったもの(PP製遠沈管に70%エタノール10mLを添加して振とう)である。
上記サンプルを用いて上記条件でのLC/TOF−MSにより得られたベースピーククロマトグラムを、図3に示す。
図3中(A)はブランク試料を用いて得たベースピーククロマトグラムを示す。
(B)は未洗浄ポテトタンパク質試料を用いて得たベースピーククロマトグラムを示す。
(C)は酸洗浄4回ポテトタンパク質2試料を用いて得たベースピーククロマトグラムを示す。
図3(B)に示す未洗浄ポテトタンパク質試料を用いて得たベースピーククロマトグラムにおいて検出されたピークは、ソラニン、チャコニン、脂肪酸、有機酸等であった。
一方、図3(C)に示す酸洗浄4回ポテトタンパク質2試料を用いて得たベースピーククロマトグラムでは、ソラニン、チャコニン、脂肪酸、有機酸等のピークは存在しておらず、酸洗浄によりこれらの成分が除去されていることが確認できた。
メタノール洗浄処理によるPGA除去
メタノール洗浄は以下の手順で行った。
乾燥した、または未乾燥のポテトタンパク質10gを使用し、撹拌槽内にて90gの80%メタノール水溶液にて洗浄した。
洗浄処理時間は2〜12時間程度とし、温度は20〜50℃とした。
洗浄処理後に脱水し、湿タンパク質を得た。
80%メタノール水溶液中での処理を1〜4回行った。
洗浄操作が終了後、水で水洗し、蛋白中の残メタノール量を減らし、脱水し、乾燥機にて乾燥した。
乾燥後、必要に応じて適宜粉砕した。
上記で得られた、80%メタノール水溶液による洗浄を1〜4回行ったポテトタンパク質中のソラニン及びチャコニンの量を、実験2に記載の手順により測定した。ポテトタンパク質1gあたりの、ソラニン及びチャコニンの合計量(μg)を、t−PGA量とした。結果を図4に示す。
実験2で調製した酸洗浄4回ポテトタンパク質2のアミノ酸組成を分析した。
アミノ酸のうち、アルギニン、リジン、ヒスチジン、フェニルアラニン、チロシン、ロイシン、イソロイシン、バリン、アラニン、グリシン、プロリン、グルタミン酸、セリン、スレオニン及びアスパラギン酸は、酸洗浄4回ポテトタンパク質2の試料を、0.04%2−メルカプトエタノール含有20%塩酸により110℃24時間処理して加水分解したのち、pH2.2に調整して得た試験溶液をアミノ酸自動分析法により分析することで定量した。アミノ酸自動分析法の条件は以下の通りとした。
上記の実験2と同様の方法で得た、酸洗浄済みポテトタンパク質と、未洗浄のポテトタンパク質について、それぞれ、アフラトキシンB1、αソラニン、αチャコニン、ヒスタミン、揮発性塩基性窒素、及び、フィチン酸の含量を定量した。測定結果及び各成分の測定方法を以下に示す。
アフラトキシンB1:検出せず(定量下限:0.005mg/Kg)[高速液体クロマトグラフ法]
αソラニン:0.1mg/100g(定量下限:0.1mg/100g)[液体クロマトグラフ−質量分析法]
αチャコニン:0.1mg/100g(定量下限:0.3mg/100g)[液体クロマトグラフ−質量分析法]
ヒスタミン:検出せず(定量下限:0.5mg/100g)[高速液体クロマトグラフ法]
揮発性塩基性窒素:0.04%(定量下限:0.01%)[飼料分析基準:平成20年19消安第14729号による]
フィチン酸:0.0896%[イオンクロマトグラフ法]
アフラトキシンB1:検出せず(定量下限:0.005mg/Kg)[高速液体クロマトグラフ法]
αソラニン:79mg/100g(定量下限:0.1mg/100g)[液体クロマトグラフ−質量分析法]
αチャコニン:100mg/100g(定量下限:0.3mg/100g)[液体クロマトグラフ−質量分析法]
ヒスタミン:検出せず(定量下限:0.5mg/100g)[高速液体クロマトグラフ法]
揮発性塩基性窒素:0.13%(定量下限:0.01%)[飼料分析基準:平成20年19消安第14729号による]
フィチン酸:0.107%[イオンクロマトグラフ法]
Claims (23)
- 乾物中の、タンパク質成分以外の物質の含有量が、合計で30重量%以下である、植物性タンパク質。
- 前記物質が、分子量が5,000以下の物質である、請求項1に記載の植物性タンパク質。
- 前記植物性タンパク質が、澱粉原料植物に由来する植物性タンパク質である、請求項1又は2に記載の植物性タンパク質。
- 前記澱粉原料植物が根菜類植物である、請求項3に記載の植物性タンパク質。
- 前記根菜類植物がイモ類である、請求項4に記載の植物性タンパク質。
- ジャガイモに由来するポテトタンパク質である、請求項5に記載の植物性タンパク質。
- 乾物中のポテトグリコアルカロイドの含有量が合計で100ppm以下である、請求項6に記載の植物性タンパク質。
- 乾物中の、メチオニン含有量が2%以上である、及び/又は、トリプトファン含有量が1%以上である、請求項6又は7に記載の植物性タンパク質。
- 乾物中の前記物質の含有量が、合計で20重量%以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の植物性タンパク質。
- 乾物中の前記物質の含有量が、合計で10重量%以下である、請求項9に記載の植物性タンパク質。
- 乾物中の粗タンパク質含量が87%以上である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の植物性タンパク質。
- 水中でのpHが4.0以上である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の植物性タンパク質。
- 乾物中の、1,500以下の分子量の有機化合物の含有量が合計で1,000ppm以下である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の植物性タンパク質。
- 乾物中の粗脂肪含量が0.5%以下である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の植物性タンパク質。
- 乾物中の揮発性塩基性窒素が0.10%以下である、及び/又は、乾物中のフィチン酸が0.100%以下である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の植物性タンパク質。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載の植物性タンパク質を含む、飼料組成物。
- 請求項16に記載の飼料組成物を水産動物に与えることを含む、水産動物の養殖方法。
- 前記水産動物が、ブリ、タイ、サーモン又はエビである、請求項17に記載の方法。
- 植物性タンパク質の製造方法であって、
植物原料の搾汁を加熱して植物性タンパク質を凝集させる加熱工程と、
前記加熱工程後に凝集した前記植物性タンパク質を、酸水溶液及びアルコールから選択される1種以上で洗浄する洗浄工程と
を含む方法。 - 前記洗浄工程を、乾物中の粗タンパク質含量が87%以上となるまで行うことを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記洗浄工程が、前記植物性タンパク質を酸水溶液で洗浄することを含み、
前記洗浄工程後に、前記植物性タンパク質の水中でのpHを4.0以上に調節するpH調節工程を更に含む、請求項19又は20に記載の方法。 - 請求項19〜21のいずれか1項に記載の方法により製造された植物性タンパク質。
- 請求項19〜21のいずれか1項に記載の方法により製造された植物性タンパク質を含む、飼料組成物。
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