JP2023537416A - 脱脂乳の成分を分離する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、脱脂乳の成分を分離する方法、特に脱脂粉乳からの乳タンパク質およびラクトースの抽出に関する。本方法では、脱脂粉乳を水と組み合わせ、得られた混合物の温度を上げた後、混合物を冷却して、粘稠なカゼイン画分および粘性の低いラクトース画分を生成し、その後、２つの画分を分離し、任意に精製する。

Description

本発明は、一般に、脱脂乳の成分を分離する方法に関する。特に、本発明は、脱脂粉乳から乳タンパク質を抽出する方法に関する。また、ラクトースを抽出する方法も開示される。

哺乳動物の乳は、タンパク質、脂肪、炭水化物、ミネラルおよびビタミンの混合物を含むエマルジョンである。ラクトース、カゼインおよびホエイタンパク質などの乳のいくつかの成分は、製造業の原料として商業的に有用である。カゼインやホエイタンパク質などのタンパク質成分は、食品や飲料の製造に応用される。ラクトースは、食品および飲料の製造に応用されるだけでなく、製薬および化粧品産業の重要な成分でもある。

ラクトースは、単糖類のガラクトースとグルコースから構成される二糖類である。ラクトースは、その有用な物理的特性、マイルドなフレーバー、および低コストにより、医薬品および化粧品業界で担体、安定剤、または賦形剤として一般的に使用されている。特に、その有用な圧縮特性により、医薬品の調製、特に錠剤などの経口単位用量製剤における製剤賦形剤として応用される。ラクトースはまた、食品および飲料産業、特にビスケットや焼き菓子の製造、およびポテトクリスプ、サラダドレッシング、乳製品スプレッドなどの加工食品やスナック食品の充填剤または香料としても応用される。ラクトースは、乳児用調合乳の製造にも一般的に使用されている。

ホエイタンパク質は主にα－ラクトアルブメンおよびβ－ラクトグロブリンといった球状タンパク質の混合物である。ホエイタンパク質は一般的に栄養補助食品として、特にスポーツ栄養、筋肉増強、または病人や高齢者のために使用され、加工食品や乳児用調製乳の成分としても応用される。

カゼインは、ウシ、バッファロー、ヤギ、ヒツジ、ヤク、ラクダなどの哺乳動物の乳によく含まれるリンタンパク質である。存在するカゼインの量は、乳の供給源によって異なる。カゼインは牛乳に含まれるタンパク質の約８０％を占め、チーズの主成分である。カゼインは熱で凝固しない。酵素レンニンによる乳中のカゼインの凝固は、チーズ製造中のカード形成の基礎となる。凝固プロセス中、プロテアーゼはカゼインタンパク質の可溶性部分であるκ-カゼインに作用して、凝固形成をもたらす不安定な状態を促進する。カゼインは食事中のアミノ酸、カルシウム、リンの栄養源である。カゼインは酸性条件に敏感であり、摂取されると、胃の中でゲルまたは凝固塊を形成し、血流へのアミノ酸の持続的な徐放を提供し、食事中のタンパク質サプリメントとして有用となる。これは、栄養製剤、特に乳児、病人、またはスポーツ栄養に特に適用される。カゼインは、乳児用調製乳の製造にも使用され得る。カゼインはまた、非晶質リン酸カルシウムを安定化し、リン酸カルシウムを歯の表面に放出して再石灰化を促進するために、歯科製品に応用される。

カゼインは、一般的に脱脂乳から商業規模で分離される。脱脂乳は、通常、全乳から乳脂肪を除去してバターに変換し、脱脂乳を残す商業的なバター製造の副産物として生産される。脱脂乳は、主に水、乳タンパク質およびラクトースを含む。乳タンパク質は、約８０％のカゼインを含み、残りは主にホエイタンパク質を含む。商業規模で脱脂乳から乳タンパク質を抽出する典型的な方法には、酸沈殿またはレンネット沈殿が含まれる。

ホエイタンパク質およびラクトースは、一般的に、チーズ産業の副産物として大量に生成されるホエイから工業規模で生産される。ホエイは、チーズを作るためにカゼインおよび脂肪を含む凝固したカード固形物を分離した後に残る残渣である。ホエイタンパク質は、水を除去してホエイを濃縮し、続いて噴霧乾燥することによって分離できる。

限外濾過や膜分離技術などの濾過技術の進歩により、乳タンパク質を分離するための改善されたプロセスの開発が促進された。したがって、脱脂乳を限外濾過によって分別し、ラクトースが減少したタンパク質濃縮物を作成し得る。その後、膜分離技術を使用して、ラクトース、ミネラルおよび水分の一部を除去することができる。次に、主に乳タンパク質およびいくらかのラクトースを含む残留物を蒸発に供し、噴霧乾燥して、乳タンパク質濃縮粉末を提供する。商業的に生産される乳タンパク質濃縮物（ＭＰＣ）は、通常、重量％で約４０％から９０％、典型的には約８０％の乳タンパク質量を含み、残りは主にラクトースを含む。タンパク質は主にカゼインを含み、残りのタンパク質成分は主にホエイタンパク質である。

乳タンパク分離物（ＭＰＩ）は、脱脂乳からラクトースおよびミネラルを部分的に除去して得られる物質であり、完成した乾燥製品には約９０重量％のタンパク質が含まれる。ＭＰＩは、精密濾過、限外濾過またはダイアフィルトレーションなどの濾過方法、またはラクトースの一部を除去するための透析によって、商業規模で生産される。ＭＰＩおよびＭＰＣには、元の牛乳とほぼ同じ割合でカゼインおよびホエイタンパク質が含まれる。

ＭＰＣおよびＭＰＩには、どちらもさまざまな量のラクトースが含まれるという欠点がある。さらに、ＭＰＣもＭＰＩも特に可溶性ではない。これにより、栄養補助食品として、またはチーズミルクを含む食品加工の成分として、それらの一般的な適用性が制限される。

乳成分を単離するための既知の方法の欠点の１つまたは複数に対処する、乳タンパク質またはラクトースなどの乳成分を生成するための改善された商業的に実行可能な方法が依然として必要とされている。したがって、乳成分をより高い純度で製造する方法、または扱いやすく、他の成分と組み合わせるのがより容易な形態の乳成分を製造する方法が必要とされている。乳成分を十分に活用し、廃棄物を削減する方法もまた望まれる。特に、より少ないエネルギー使用するまたはより少ない廃水をもたらす方法を開発する必要がある。

本発明は、脱脂乳および水の混合物の温度を９３℃を超える温度まで上昇させ、続いて冷却する工程を含むプロセスが、ラクトースおよび乳タンパク質などの脱脂乳の成分の分離をもたらすことができるという発見に少なくとも部分的に基づいている。特に、本発明者は、本方法がラクトースおよび乳タンパク質の効率的かつ効果的な分離および単離を提供することを確認した。したがって、本発明の方法は、脱脂粉乳から商業的に有用なラクトースを抽出することに適用され得る。また、脱脂粉乳からカゼインを主成分とする乳タンパクを分離および単離できることも発見した。したがって、いくつかの態様において、本発明は、ラクトースならびに乳タンパク質カゼインおよびホエイタンパク質などの脱脂粉乳の１つ以上の成分を分離、単離および精製する方法を提供する。これらの方法で得られた製品も提供する。

本発明者は、制御された加熱が脱脂粉乳および水の混合物の物理的形態の変化をもたらすことを発見した。これは、脱脂乳の成分の分離を促進することが発見された。したがって、脱脂粉乳および水の混合物（「脱脂乳混合物」）の温度を９３℃より高い温度、例えば約９５℃以上に上げると、脱脂乳混合物は粘度が上昇するだけでなく、この加熱された脱脂乳混合物は、冷却すると、離漿（ｓｙｎｅｒｅｓｉｓ）のプロセスによって２つの画分に分離し得ることも発見された。したがって、乳タンパク質を含む粘性画分（以下「カゼイン塊」または「カゼイン画分」と称する）を、ラクトースを含む粘性の低い画分（以下「ラクトース画分」と称する）から分離することができる。

加熱された脱脂乳混合物は、カゼイン画分およびラクトース画分の分離および成分の単離および精製を助けるために、さらなる処理工程に供されてもよい。そのような工程は、混合物を冷却させることを含む。冷却すると、タンパク質が収縮するにつれてラクトース画分がカゼイン画分から滲み出し、画分の分離を助ける。カゼイン画分の収縮は、ミセルからのラクトースの排出を引き起こすカゼインミセルの収縮を伴うと考えられている。２つの画分を分離するメカニズムは、良好なレベルの純度で乳タンパク質およびラクトースを生成することに関して、特に効率的かつ効果的であることが見出された。

カゼイン塊またはカゼインゲルとも呼ばれるカゼイン画分は、主成分としてカゼインを含むことが理解されるであろう。しかしながら、カゼイン画分は、カゼインタンパク質に加えてホエイタンパク質を含み得ることが理解されるであろう。しかしながら、カゼインは一般に主要なタンパク質成分として存在し、カゼイン画分に存在するタンパク質の少なくとも７５重量％を構成する。乳タンパク質に加えて、カゼイン画分はさらに、水、ならびにラクトース、ミネラルおよびリボフラビンの１つ以上を含むがこれらに限定されない不純物、などの１つ以上の追加の非タンパク質成分を含み得る。これらの不純物は、水による洗浄などの１つ以上の精製工程によって、カゼイン画分から実質的に除去し得る。

同様に、ラクトース画分は一般に、水、ならびにホエイタンパク質、ミネラル、カゼイン、またはリボフラビンを含むがこれらに限定されない１つ以上の不純物、をさらに含む。存在する不純物の量は、当技術分野で周知の精製プロセスを選択することによって低減または実質的に排除し得る。例えば、ラクトース画分の結晶化によってラクトースを単離し得る。

タンパク質（カゼイン画分）および／またはラクトース画分の単離および精製効果を得るために、追加の処理工程を使用し得る。したがって、カゼイン画分を水で洗浄すると、残留ラクトースなどの可溶性不純物の除去が促進される。カゼイン分画を水で洗浄すると、ホエイタンパク質の一部が除去され得る。好ましい実施形態では、カゼイン塊は、主にカゼインおよび少量のホエイタンパク質を含む。いくつかの実施形態では、カゼインは、カゼイン画分中の総タンパク質の少なくとも８０重量％、少なくとも８５重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、または少なくとも９８重量％を構成する。好ましい実施形態では、カゼイン画分は、低レベルの非タンパク質不純物のみを含む。必要に応じて、水洗液からホエイタンパク質を回収してもよい。

したがって、１つ以上のさらなる加工工程の選択と組み合わせた加熱／冷却体制（ｒｅｇｉｍｅ）の賢明な選択は、単離された乳タンパク質およびラクトースの１つ以上を提供する。いくつかの実施形態では、カゼイン、ラクトース、およびホエイタンパク質のうちの１つ以上が提供される。これにより、脱脂粉乳からの商業的に有用な成分の収率が最大化され、廃棄物が削減される。

したがって、一態様では、本発明は、脱脂粉乳から少なくとも１つの成分を抽出する方法であって、以下の工程：
ａ）脱脂粉乳および水を混合すること；
ｂ）得られた混合物の温度を９３℃より高く、好ましくは９５℃より高く上げること；
ｃ）混合物を冷却して、粘稠なカゼイン画分および粘性の低いラクトース画分を生成すること；および
ｄ）カゼイン画分からラクトース画分を分離すること；および任意に、
ｅ）一方または両方の画分を精製すること、
を含む方法を提供する

さらなる態様では、ラクトース成分および乳タンパク質成分を含む脱脂粉乳を処理して、これらの成分の少なくとも１つの抽出を促進する方法が提供される。この方法は、脱脂粉乳および水を組み合わせ、得られた混合物の温度を９３℃より高く、好ましくは９５℃より高く上げ、続いて冷却して成分の分離を行うことを含む。

定義
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと類似または同等の任意の方法および材料を本発明の実施または試験に使用することができるが、好ましい方法および材料を記載する。本発明の目的のために、以下の用語を以下に定義する。

冠詞「ａ」および「ａｎ」は、本明細書では、冠詞の文法的目的語の１つまたは２つ以上（すなわち、少なくとも１つ）を指すために使用される。例として、「要素」（”ａｎ ｅｌｅｍｅｎｔ”は、１つの要素または複数の要素を意味する。

「約」または「およそ」とは、量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さが、参照の量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さに対して、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１％程変動することを意味する。

本明細書で使用される場合、「％ｗ／ｗ」および「％ｗ／ｖ」という用語は、それぞれ、重量対重量および重量対体積のパーセンテージを意味する。同様に、「重量％」は、重量に対する重量のパーセンテージを意味する。

本明細書で使用される場合、「および／または」なる用語は、１以上の関連する列挙された項目のあらゆる可能な組み合わせ、および代替（または）で解釈される場合の組み合わせの欠如を指し、包含する。

本明細書で使用する場合、用語「離漿」は、液体または粘性の低い画分を、より固体または粘性の高い画分から分離することを指す。本明細書に記載の方法において、離漿は、乳タンパク質、主にカゼインの物理的形態が加熱によって変化するプロセスの結果として生じる。これにより、カゼインは粘性タンパク質または「カゼイン」画分または塊を形成し、それは粘性の低いラクトース画分の少なくともかなりの割合から分離する。カゼイン塊の構造の収縮には、カゼインミセルの収縮が関与すると考えられている。この収縮は、カゼインミセルから滲出するラクトース画分の分離を伴う。

本明細書および以下の特許請求の範囲を通じて、文脈上別段の要求がない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」なる用語、および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形は、示された整数または工程、または整数または工程の群を含むことを意味するが、他のいかなる整数または工程、または整数または工程の群を除外するものではないことを意味すると理解される。したがって、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの用語の使用は、記載された整数が必須（ｒｅｑｕｉｒｅｄ）または強制的（ｍａｎｄａｔｏｒｙ）であるが、他の整数はオプションであり、存在する場合も存在しない場合もあるということを示す。「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」とは、「からなる」なる語句に続くものを含み、それに限定されることを意味する。「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」とは、語句の後に記載された任意の要素を含むことを意味し、記載された要素の開示で指定された活動または行動を妨げたり貢献したりしない他の要素に限定される。したがって、「から本質的になる」という語句は、記載された要素が必須または強制的であるが、他の要素は任意であり、記載された要素の活動または作用に影響を与えるかどうかに応じて、存在する場合と存在しない場合があることを示す。

脱脂乳は、全乳から乳脂肪としても知られるクリームを除去したものである。脱脂乳は典型的に、バター製造の副産物である。典型的には、脱脂乳は約０．２％の乳脂肪を含み得る。脱脂粉乳は脱脂乳を蒸発乾固することにより製造され、通常、多重効用蒸発、噴霧乾燥、凍結乾燥またはドラム乾燥などの周知の方法により製造される。粉乳はラクトース、乳タンパク質、ミネラルを元の乳と同じ割合で含み得るが、水分（水）含有量は大幅に減少している。粉乳は、新鮮乳と比較して貯蔵寿命が大幅に改善され、重量と体積が減少するため、輸送と保管に便利で経済的である。ほとんどの粉乳は牛乳から得られるが、バッファロー、ヒツジ、ラクダ、ウマ、ヤク、ヤギなどの他の哺乳類の乳も乾燥させ得る。好ましい実施形態では、本明細書に記載の方法で使用される脱脂粉乳は、牛乳に由来する。

本発明者は、脱脂乳のカゼイン（タンパク質）画分およびラクトース画分への分離をもたらすために、水の存在下で脱脂粉乳を制御して加熱および冷却することにより、脱脂粉乳の成分を分離できることを見出した。その後、画分を必要に応じて分離および精製できる。本発明者は、カゼイン（タンパク質）画分が、既知の商業的方法によって得られる乳タンパク質よりも高純度の形態で得られることを確認した。例えば、商業的に製造された乳タンパク質濃縮物（ＭＰＣ）は、典型的には、重量で約２０％のラクトースを含み得る。商業的に生産された乳タンパク質分離物（ＭＰＩ）は、典型的には、重量で約１０％のラクトースを含み得る。乳タンパク質中のラクトースの存在は、特に低ラクトースまたは実質的にラクトースを含まない乳タンパク質が必要な場合、多くの目的にとって望ましくない場合がある。好ましい実施形態では、本明細書に記載の方法によって得られるカゼイン画分は、典型的には、全固形分に基づいて９０％を超える量または９５％を超える量の乳タンパク質を含む。好ましい実施形態では、カゼイン画分は、全固形分重量の１０％未満、８％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、または１％未満のラクトースを含む。好ましい実施形態では、単離されたカゼイン画分はラクトースを実質的に含まない。

カゼイン画分は、乳タンパク質であるカゼインおよびホエイタンパク質を含む。好ましくは、カゼイン画分は、乳タンパク質の総重量に基づいて、７５重量％超、８０重量％超、８５重量％超、９０重量％超、または９５重量％超、または９８重量％超のカゼインを含む。典型的には、カゼイン画分のタンパク質成分は、重量で約７５％から約１００％の量でカゼインを含み、タンパク質成分の残りはホエイタンパク質を含む。好ましくは、カゼイン画分は、総乳タンパク質の約８０重量％～約１００重量％、例えば、総乳タンパク質の約８０重量％～約９８重量％、約８５重量％～約９８重量％、または約９０重量％～約９８重量％のカゼインを含む。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法は、元の脱脂乳中の乳タンパク質の元の組成と比較して、回収された乳タンパク質中に存在するホエイタンパク質の量を減少させる効果を有し得る。これは、回収された乳タンパク質に存在するカゼインの量を増加させる効果を有する。

本発明の方法の出発材料として脱脂粉乳を使用する利点は、加熱および冷却工程中に存在する水の量を大幅に減少させることである。個々の成分の分離は、よりシンプルで効率的で便利である。全体的なプロセスは、加熱中に最小限の量の水を使用することに依存しているため、加熱、取り扱い、および廃棄に関連する作業量およびコストが削減される。さらに、記載された方法で得られたカゼイン画分は既知の方法よりも精製を必要としないため、加工工程の水の消費量は、乳タンパク質を抽出するための既知の商業的方法よりも少ない。特に、ラクトースの分離はより簡単で、ラクトース残留物を除去するための洗浄が少なくて済む。これにより、水の使用量を削減するとともに、排水量を削減する効果を有する。

脱脂粉乳はまた、高濃度のラクトースを含む。本発明者は、乳タンパク質を単離する効率的な方法を提供することに加えて、本明細書に記載の方法が脱脂粉乳からラクトースを抽出するのに有用であることを有利に発見した。ラクトースを高収率かつ高純度で単離できることを見出した。

牛乳から作られる脱脂粉乳は、典型的には、ラクトースを４９～５２重量％、タンパク質を約３１～３７重量％含む。本明細書の方法で有用な脱脂粉乳は、通常、重量％でタンパク質（３３％±２）、ラクトース（約５１％）、脂肪（最大１．２５５％）、水分（最大４％、最大）、灰分（約８．２％）を含む。タンパク質成分は典型的にはカゼインを約８０％ｗ／ｗの量で含み、残りのタンパク質は主にα－ラクトアルブメンおよびβ－ラクトグロブリンなどのホエイタンパク質を含む。本明細書に記載の方法に関して、脱脂粉乳のホエイタンパク質窒素指数（ＷＰＮＩ）は、好ましくは６ｍｇ／ｇ未満である。

ホエイタンパク質窒素指数（ＷＰＮＩ）は、脱脂粉乳１グラムあたりの非変性ホエイタンパク質窒素（ＷＰＮ）のミリグラムとして表されるＷＰＮ含有量の尺度である。脱脂粉乳は、ローヒート、ミディアムヒート、ハイヒート粉末に分類される。ローヒート、ミディアムヒート、ハイヒート粉末の一般的なＷＰＮＩ値は、それぞれ粉末１グラムあたり６．００以上、１．５１～５．９９および１．５ｍｇ以下のＷＰＮである。ミディアムヒートおよびミディアムハイヒート粉末は、粉末１グラムあたりそれぞれ４．５１～５．９９および１．５１～４．５０ｍｇＷＰＮのＷＰＮＩ範囲である。

本発明の方法は、５．９９ｍｇ／ｇまでのＷＰＮＩを有する脱脂粉乳、すなわちハイヒートまたはミディアムヒートの脱脂粉乳への適用に特に適している。いくつかの実施形態では、≦１．５ｍｇ／ｇのＷＰＮＩを有するハイヒート脱脂粉乳が好ましい。いくつかの実施形態では、ハイヒート脱脂粉乳の使用は、乳タンパク質の増加した収量の回収をもたらし得る。カゼイン画分の加工および形成の容易さも改善され得る。ハイヒート脱脂粉乳は、洗浄後に沈殿したカゼイン画分に保持されるリボフラビンおよび／またはラクトアルブミンの量の減少をもたらし得ることも観察された。

いくつかの好ましい実施形態において、本発明の方法は、脱脂粉乳からのカゼインの分離、単離および精製を促進する。典型的には、カゼインは、脱脂粉乳の約２７～３０重量％の量で存在する。その凝固能力により、カゼインは食品加工および製造における成分としての用途が見出される。さらに、カゼインは、スポーツ栄養製品や幼児、病人、高齢者向けの食品の成分として使用されている。

本発明者は驚くべきことに、本発明の方法を用いて脱脂粉乳から単離された乳タンパク質が、乳タンパク質および水を含む乳タンパク質構造の形態で好都合に得られることを発見した。便宜上、この凝集乳タンパク質構造は、以下、ゲルまたは乳タンパク質ゲルと称される。典型的には、このゲルは、約３０重量％から約７０重量％、例えば、約３０重量％から約６０重量％、または約４０重量％から約６０重量％または７０重量％の量の乳タンパク質を含み、画分の残りは実質的に水を含む。いくつかの実施形態では、ゲルは濃縮されており、６０重量％超または７０重量％超の乳タンパク質を含むゲル濃縮物の形態である。乳タンパク質は主にカゼインで構成され、残りはホエイタンパク質である。

回収された乳タンパク質ゲルは、多くの水を除去するために乾燥工程に供されてもよいが、濃縮物のさらなる乾燥は不必要であると考えられる。食品加工で使用される場合、カゼイン（または乳タンパク質）は、一般に加工食品の全質量の約５％から約１０％の量で使用される。したがって、これらの比較的少量で使用される場合、本発明によって得られる乳タンパク質ゲルは、加工食品に非常に少量の水分しか加えず、加工食品製品の全体的な配合および特性に与える影響は無視できると考えられる。しかし、必要に応じて、乳タンパク質を乾燥させて、既知の方法でさらに水分を除去し得る。

本発明者は、本明細書に記載の方法を使用して抽出された乳タンパク質ゲルの特性により、全乳、油および脂肪などの他の食品成分とエマルジョンを形成する能力が付与され、それゆえ、低温でスプレッド可能なバターエマルジョンの製造に役立つ可能性が高い、と考えている。

この乳タンパク質ゲルはまた、水に容易に分散できるという利点を有し得る。この特性により、食品の製造中に簡単に組み込むことができる形態の乳タンパク質、またはカゼインが提供される。さらに、これらの方法によって得られた乳タンパク質ゲルは、消費されたときに好ましい「口当たり（ｍｏｕｔｈ ｆｅｅｌ）」を提供し、おいしいものである。加工食品に配合すると、口の中で良好に溶解する。理論または作用機序に拘束されるものではないが、これらの有利な特性は、水よりわずかに高い比重を有する乳タンパク質ゲルに部分的に起因すると考えられる。

本発明の方法によって調製された乳タンパク質ゲルは、チーズなどの食品と同様の方法で包装するのに適している。したがって、保管のためにバリアフィルム内に真空下で包装することができる。真空下で包装されたタンパク質は、その後、輸送および保管のために、例えば厚紙に包装され得る。本発明者は、包装されたゲル濃縮物が少なくとも１年の貯蔵寿命を有することを観察した。

本発明の方法はまた、脱脂粉乳からのホエイタンパク質の単離を容易にし得る。例えば、ホエイタンパク質は、カゼイン画分を洗浄することによって得られ得る。ホエイタンパク質は、主にα－ラクトアルブメンおよびβ－ラクトグロブリンの球状タンパク質の混合物であり、牛乳中のタンパク質の約２０重量％を占める。ホエイタンパク質は、主にチーズ製造の副産物として得られ、濃縮物、分離物、または加水分解物の形で提供され得る。脱脂乳から抽出されたホエイタンパク質は、ネイティブホエイタンパク質として知られている。ホエイプロテインは脱脂粉乳中に約６～８重量％含まれている。ホエイタンパク質は一般的に栄養補助食品として、特にスポーツ栄養のために使用され、加工食品や乳児用調製粉乳の原料としても使用されている。ホエイタンパク質は、タンパク質（カゼイン）画分および／またはラクトース画分から単離または抽出され得る。いくつかの実施形態では、ホエイタンパク質は、タンパク質（カゼイン）画分および／またはラクトース画分を水で洗浄し、洗浄液からホエイタンパク質を単離することによって得られ得る。

いくつかの実施形態では、本発明の方法は、脱脂粉乳からのラクトースの分離および単離を容易にする。ラクトースは、単糖類のガラクトースおよびグルコースから構成される二糖類で、牛乳の約２～５重量％を占める。通常、脱脂粉乳は約４９～５２％のラクトースを含む。ラクトースは、医薬品および化粧品業界で担体、増量剤、または賦形剤として一般的に使用されている。特に、その有用な圧縮特性により、医薬品の調製、特に錠剤などの経口単位用量製剤における製剤賦形剤としての用途が見出される。ラクトースは、母乳の組成に匹敵するラクトースレベルを達成するのを助けるために、乳児用調合乳の製造に一般的に使用されている。ラクトースは加工食品製造の原料としての用途もあり、酵母によって発酵されないため、ビールを甘くするために使用され得る。

乳からラクトースを抽出する既知の商業プロセスは時間がかかり、数日かかる場合がある。既知のプロセスの１つの特定の欠点は、ラクトースが処理装置のライン内で凝固して閉塞を引き起こす傾向があることである。

本明細書に記載のプロセスによって生成される場合、ラクトースは、結晶を含む水性濃縮物として得られる。典型的には、濃縮物は、約４０％から約４５％の固形分で、または約４８％までの固形分で結晶ラクトースを含む。ラクトースは、カゼイン画分からの分離および単離の直後に結晶化を開始することが観察されている。この形態のラクトースは、取り扱いが容易で便利であり、処理装置内で急速に結晶化して固体の塊を形成するため、パイプの閉塞を引き起こす可能性が低くなる。約４０％～約４５％の固形分を含むラクトース濃縮物は、他の乾燥工程を必要とせずに噴霧乾燥によって乾燥し得る。

いくつかの実施形態では、本発明の方法を使用して単離されたラクトースの収率は、脱脂粉乳中に存在するラクトースの推定量に基づいて、約６０～７５％、または約７０％である。

好ましくは、水の存在下で脱脂粉乳の温度を上げるプロセスは、熱源を使用して混合物を加熱する前に、脱脂粉乳を水、好ましくは精製水または食品用の水と混合することを含む。好ましくは、脱脂粉乳は水と完全に混合され、温度上昇の開始前に再構成された脱脂乳を提供する。再構成乳は、濃縮再構成乳などの濃縮形態であることが好ましい。混合、撹拌（ｓｔｉｒｒｉｎｇ）または撹拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）を行う方法は当技術分野で周知であり、当業者は状況に応じて適切な方法を選択することができる。いくつかの例では、脱脂乳および水は混合またはホモジナイズによって組み合わせられる。加熱プロセスの一部または全部の間、混合を続けてもよいことを理解されたい。好ましくは、混合は昇温過程を通して継続される。

本明細書に記載の方法における水の脱脂粉乳に対する比率は、好ましくは重量で約６０：４０から４０：６０、例えば５５：４５から４５：５５、または重量で約５０：５０である。いくつかの実施形態では、水の脱脂乳に対する比率は、重量で約３：２から２：３；１１：９から９：１１；１０：９から９：１０；および好ましくは約１：１である。

本発明の方法において、好ましくは、脱脂粉乳および水は、制御された温度上昇を開始する前に周囲温度である。好ましくは、脱脂粉乳および水の混合物は、３０℃未満、より好ましくは２５℃未満の初期温度を有する。

脱脂粉乳および水の混合物の温度は、９３℃より高く、好ましくは９５℃より高く上げられる。いくつかの実施形態では、温度は、約９３℃から約１１０℃以上、または約９５℃から１００℃、または９３℃から９８℃に上げられる。好ましくは、混合物は、約９５℃から約１１０℃まで、約９５℃から約１００℃まで、または約９５℃から約１００℃までの最高温度まで加熱される。混合物は、昇温速度が制御された条件下で加熱され得る。いくつかの実施形態では、混合物の温度上昇速度は、混合物内の温度差が最小になるように制御される。好ましくは、混合物の温度は、約１０分から約３０分、例えば約１０分から約２５分かけて上げられる。

脱脂粉乳および水の混合物の制御された加熱により、乳タンパク質およびラクトースの分離を容易にし得る方法で混合物を所望の最終温度に加熱することができ、加熱プロセスの間の水の排出によるカゼインの不可逆的な収縮のリスクを軽減する。理論に縛られるものではないが、混合物の温度を上げると、脱脂乳に存在するカゼインミセルが膨張すると考えられる。得られた膨張したミセルは、加熱中にカゼインタンパク質構造を安定化させるのに役立つ水を吸収すると考えられる。これにより、カゼイン構造からの水の排出を回避または減少し、したがってカゼイン画分の不可逆的な収縮が回避され、脱脂乳の温度が９３℃を超える温度に上昇してラクトースおよびカゼイン画分の分離が容易になると考えられる。

加熱中、脱脂乳混合物はわずかではあるが視覚的に観察可能な粘度の増加を受ける。これは、粘稠なカゼイン画分の形成によるものと考えられる。加熱を停止すると、通常はほとんどすぐに、画分の分離の開始が観察される。混合物をさらに冷却すると、離漿によって画分が２相に分離される。例えば、約７０℃から８５℃の温度に冷却することにより、タンパク質画分または塊を含む粘稠なカゼインを、主にラクトースおよびホエイタンパク質およびミネラルなどの他の乳成分を含む粘性の低い画分から分離することを促進する。画分が分離されているので、悪影響なく、混合物をこの温度範囲未満の温度まで冷却するか、冷却して放置できる。重要なことは、混合物が画分が分離する温度まで冷却されていることである。理論に束縛されることを望むものではないが、脱脂粉乳を水の存在下で９３℃を超える温度または９５℃を超える温度まで加熱すると、脱脂乳中のカゼインが特定の四次タンパク質構造を形成すると考えられる。この高温で、カゼインは、粘性の低いラクトース画分からの分離を容易にする粘稠な画分または塊の形態をとる。冷却時のカゼイン画分の収縮は、離漿のプロセスによるカゼイン塊内からのラクトース画分の排除をもたらし、画分の分離を助ける。

当業者は、乳の正確な化学組成が、種や個々の動物などのさまざまな要因によってかなり異なることを理解するであろう。動物の食事、健康、年齢、季節、天候、地理的地域などの要因がすべて、乳の組成に影響を与え得る。したがって、脱脂粉乳はさまざまであり、これは加熱に対する反応に影響を与え得る。本明細書に記載されたプロセスの加熱および冷却ステップの間、バッチの挙動にいくらかの変化があり得ることが理解されるであろう。特定の状況では、冷却中の画分の分離中に、画分が再結合し得る。理論に束縛されることを望むものではないが、これは、カゼインミセルが十分な水分を排出できなかったか、または排斥された水分と再結合したために起こり得ると考えられる。これは、例えば、分離時の温度が高すぎるか、水が多すぎる場合、または粘性の低い画分が過剰に存在する場合に発生し得る。当業者は、状況によっては、混合物を分離および処理する前に、混合物をより低い温度、例えば６０℃から７０℃または６５℃から７５℃に冷却することが必要または有利であり得ることを理解するであろう。

好ましくは、加熱された生成物混合物は、２つの画分が再結合することなく、特に遠心分離によって画分の分離を可能にするような温度まで冷却される。この温度は、カゼインミセルが十分な水分を排除し、さらに加熱しない限り水分を再吸収しない温度であると考えられる。

好ましい実施形態では、以下の工程：
ａ）脱脂粉乳および水を、好ましくは混合しながら、好ましくは水の脱脂粉乳に対する比率が３：２から２：３の範囲で、組み合わせること；
ｂ）得られた混合物の温度を９５℃以上に上げること；
ｃ）例えば、約８０℃から８５℃まで温度を下げて、粘稠なタンパク質画分からより粘性の低いラクトース含有画分の離漿による分離を行うこと；および、任意に
ｄ）粘稠なタンパク質画分から粘性の低い画分を単離すること；および、任意に
ｅ）一方または両方の画分を精製すること、
を含む、脱脂粉乳の少なくとも１つの成分を抽出する方法が提供される。

好ましい実施形態では、タンパク質画分は、上記で定義したカゼイン画分である。

温度を制御する適切な方法は、ＷＯ２００８／１２２０９４（Ｋｉｌｒｏｙ、２００８年１０月１６日）として公開されたＰＣＴ／ＡＵ２００８／０００５１２に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

好ましくは、温度の上昇は、混合物内の温度差が最小になるように制御される。いくつかの実施形態では、温度差は、加熱プロセスの少なくとも一部で最小限に抑えられる。いくつかの実施形態では、混合物の温度が約４５℃から約６５℃、例えば約５０℃から約６０℃の間に上昇するとき、温度差を最小限に抑えることが有用であり得る。いくつかの実施形態では、好ましくは、温度差は、加熱プロセス全体を通して最小化される。好ましくは、脱脂粉乳および水の混合物内の温度差は５℃以下である。より好ましくは、温度差は３℃または２℃以下である。温度を測定し、温度差を決定する方法は、当業者に周知である。

食品製品の加熱のための、様々な方法が知られており、食品加工および食品加熱技術の分野の当業者によって使用されている。温度差を減少させる方法は、例えば、脱脂乳塊内に効率的な熱伝達があることを確実にするための手段を採用することによる。１つの手法は、温度をゆっくりと上昇させることであり、それは、加熱面に最も近い脱脂乳塊の部分の加熱速度と同様の速度で、加熱面から脱脂乳塊のより低温の部分への熱の効率的な伝導を可能にする。好ましくは、脱脂乳塊の温度は、毎分５℃未満の速度で、より好ましくは毎分２℃未満の速度で、最も好ましくは毎分１．５℃未満の速度で加熱される。温度上昇速度は、方法の持続時間を通して変化し得ることが理解されるであろう。温度差を最小限に抑える他の方法は、一定の間隔で加熱プロセスを一時停止することと組み合わせて、温度をゆっくりと上昇させ、加熱表面に最も近い脱脂乳塊の部分の加熱速度と同様の速度で、加熱表面から脱脂乳塊のより低温の部分への熱の伝導を可能にすることである。いくつかの実施形態では、方法は、熱源の温度がゆっくりと上昇する加熱方法を使用する。これは、温度の上昇が減少または一時停止する任意の期間と組み合わせ得る。これらの実施形態では、加熱方法は、加熱面の温度上昇が停止される期間を組み込み、熱源の温度は、好ましくは、５分未満の期間、毎分５℃未満の速度で上昇し、その後、５分未満の間、温度上昇が一時停止する。より好ましくは、熱源の温度を毎分２～３℃、好ましくは２℃の速度で２．５分間上昇させ、続いて温度上昇を１分間停止させる。

脱脂粉乳混合物全体の温度差を最小化するための他の技術は、放射、伝導、または対流による熱損失を減らすために反応容器を密閉することである。密封プロセスは、容器内の圧力が温度の変化とともに変化する完全な密封；または容器内の圧力が、温度の変化によって実質的に変化しない、部分的な密封を行い得る。容器の密閉度に関係なく、脱脂乳塊は圧力の変化にさらされ得ることが理解されよう。圧力の調整は、脱脂乳塊からの水分損失を制御するのに役立つ。いくつかの好ましい実施形態では、加圧下で混合物の温度を上昇させる。脱脂粉乳混合物は、機械装置または水吸引器を使用して減圧してもよい。

いくつかの実施形態では、脱脂粉乳および水の混合物が大気圧で加熱される最大温度は、約９３℃から約１０５℃、好ましくは約９４℃から約１００℃である。より好ましくは、脱脂乳混合物が加熱される最高温度は、約９５℃から約１００℃、好ましくは約９５℃から９８℃である。

脱脂粉乳と水との混合物の温度を加熱により所望の温度に上げた後、得られた画分の混合物を追加の処理工程に供し得る。例えば、いくつかの好ましい実施形態では、混合物を冷却し得る。反応容器を冷却する方法は、当技術分野で周知である。好ましくは、混合物は、約６５℃から約９０℃、例えば約７０℃から約８５℃、または約７５℃から約８５℃の温度に冷却される。好ましい実施形態では、混合物は約８０℃～約８５℃の温度まで冷却される。冷却は、例えば、熱源を除去または不活性化することによって、または積極的な冷却を適用することによって行い得る。冷却プロセスは、混合してまたは混合せずに実施し得る。いくつかの実施形態では、好ましくは、混合物は、冷却中に撹拌（ｓｔｉｒｒｅｄ）または混合または撹拌（ａｇｉｔａｔｅｄ）されない。カゼインの構造が収縮するにつれて、粘性の低いラクトース画分がカゼイン画分内から浸出または排出されるため、冷却により２つの画分の分離が促進される。低温への冷却が可能である一方、プロセスを実施する必要は必ずしもない。

カゼイン画分は、当該技術分野で知られている相または画分を分離するための任意の適切な手段、例えば、デカンテーション、サイフォン、遠心分離または濾過、または技術の組み合わせを使用してラクトース画分から単離し得る。好ましくは、画分は、既知の方法に従って遠心分離によって分離される。いくつかの実施形態では、２つの画分を分離するために、回転遠心分離機の使用が好ましい。いくつかの実施形態では、デカンテーション法が好ましく、例えば、水平デカンテーション法を使用し得る。いくつかの実施形態では、画分から単離された成分の収率および純度を改善するために、技術の組み合わせを使用することが有利であり得る。例えば、回転遠心分離などの遠心分離を使用して、画分の分離を補助し得る。これに続いて、デカンテーション、濾過、またはサイフォン処理、例えば水平デカンテーションにより２つの画分を分離し得る。カゼイン固形分は、ロータリー遠心分離機で細かいメッシュのスクリーンを使用して分離し得る。いくつかの実施形態では、ラクトース画分およびカゼイン画分は、例えば、ステンレス鋼またはポリエステルの１００ミクロンメッシュを使用して、濾過によって分離され得る。典型的には、最初の遠心分離の後、ラクトース画分はカゼイン画分から実質的に排出され、２つの画分を分離することができる。いくつかの好ましい実施形態では、回転遠心分離および水平デカンテーションによる分離の組み合わせを使用して、粘稠なカゼイン画分および粘性の低いラクトース画分を分離および単離する。

単離された画分が、所望の成分の単離および／または精製を助けるために、１つ以上の追加の処理工程を別々に受けることが望ましい場合があることが理解される。必要とされる精製のレベルは、単離された成分の意図された用途に依存することも理解されるであろう。

カゼイン画分は、ホエイタンパク質およびラクトース、リボフラビン、ミネラルなどのその他の微量成分に加えて、主要な固形（非水）成分としてカゼインを含む。カゼインは、既知の手順に従って所望の純度レベルまで精製し得る。好ましくは、カゼイン画分は、ラクトースなどの水溶性不純物の少なくとも一部を除去するために水で洗浄することによって処理され得る。水での洗浄はまた、カゼインからホエイ固形分の少なくとも一部を分離するのに役立ち得る。好ましくは、カゼイン画分は周囲温度で洗浄される。状況によっては、洗浄プロセスを繰り返すことが望ましい場合がある。したがって、不純物を除去するために、カゼイン塊の洗浄を真水で１回、２回、３回、またはそれ以上繰り返してもよい。いくつかの好ましい実施形態では、洗浄手順中に、例えば振盪、混合、撹拌（ｓｔｉｒｒｉｎｇ）、または混合物を循環させることによって撹拌する（ａｇｉｔａｔｅ）ことが望ましい。洗浄中の撹拌は、残存するラクトースの水への溶解を促進し、例えば遠心分離によってカゼインから容易に分離できるようにする。撹拌により、存在するホエイタンパク質固形分の一部が泡立ちやすくなり得る。これにより、カゼインからのホエイ固形物の一部の除去が促進され得る。カゼイン塊は、回転遠心分離機の細かいメッシュスクリーンによって捕捉することができ、典型的には、最大６０重量％または最大７０重量％または７５重量％の固形分を有するカゼインゲル製品を提供し得る。分離されたカゼイン塊には、典型的には、少量のタンパク質成分としてホエイタンパク質が含まれる。好ましい実施形態では、カゼインゲルは非タンパク質不純物を実質的に含まない。

本発明者は、洗浄による個々の画分の精製が簡単で効果的であることを観察した。いくつかの実施形態では、１回または２回の水洗浄のみが必要となり得る。これは、ミルクからカゼインまたはラクトースを単離する既知の方法と比較して、より低い水の消費量、より低いエネルギー消費量、および廃液の減少という利点を提供する。特に、水平デカンタ分離器を向流と組み合わせて使用すると、精製プロセス中の水の消費量を減らすことができる。いくつかの実施形態では、カゼイン画分を精製または「洗浄」するのに必要な水の量は、乳タンパク質を生成するための従来の酸沈殿法を使用した精製に必要な量の約５０％であると推定される。したがって、好ましい実施形態では、必要な水の量は、乳タンパク質１キログラム（乾燥重量）あたり約７．５～８リットルの範囲であると推定される。

このようにして生成された乳タンパク質は、食品製造、特にスポーツ栄養製品および乳児、高齢者、病人向けの食品の製造に特に用途がある。タンパク質は、本明細書に記載のプロセスおよび方法において単離されたまま使用され得る。しかしながら、好ましくは、乳タンパク質は、他の食品成分、および香料、着色料、乳化剤、安定剤または甘味料などの賦形剤と共に配合される。

本発明者は、本明細書に記載の方法に従って調製されたカゼインゲルが、他の食品とのエマルションの形成に有用であることを確認した。したがって、カゼインゲルは、食品の加工および製造に有利に適用され得る。

このプロセスによって得られた乳タンパク質は、バター様スプレッドなどのスプレッドまたはスライス可能な製品のベースとして使用できる油脂とのエマルジョンを形成することもできる。これは、例えば、５℃という低い温度で展延可能な稠度を保持する低脂肪バターエマルションの調製において特定の用途を見出す。食用油脂およびカゼインから食品を製造する方法は、ＷＯ８３／０１７２８（Ｋｉｌｒｏｙ）に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

カゼイン画分の洗浄ステップ中に、ホエイタンパク質固形分（主にα－ラクトアルブメンおよびβ－ラクトグロブリン）が、特に撹拌により泡を形成し得る。この泡は、当技術分野で知られている任意の適切な方法、例えば限外濾過によってカゼインから分離でき、単離されたホエイタンパク質固形物は噴霧乾燥され得る。

低粘度のラクトース含有画分は、脱脂粉乳由来のリボフラビンの存在により黄色または黄色／オレンジ色に着色された液体濃縮物として、加熱された脱脂粉乳および水の混合物から滲出する。典型的には、ラクトース画分は、タンパク質画分からの分離および単離に続いて結晶化を開始する。結晶化は、単離後にラクトース画分の温度を、例えば約５℃に下げることによって補助され得る。典型的には、ラクトースの結晶化は約５～８時間で完了する。残っている残留ホエイタンパク質は、遠心分離および／または洗浄によってラクトースから分離し得る。

ラクトースはアルファおよびベータアノマーの形態で存在することが知られていることが理解されるであろう。水溶液では、２つのアノマー型が平衡混合物として存在する。本明細書に記載の方法では、カゼイン塊から分離した直後にラクトース画分に形成されるラクトース結晶は、α－ラクトースの結晶である。これらの結晶は、典型的には、連続する処理工程で単離されたラクトースの結晶化を開始するためのシードとして使用するのに十分なサイズと寸法の多様性がある。ラクトース結晶は、無水形態または水和形態で形成され得る。

本明細書に記載の方法は、小規模、パイロット規模、または商業規模など、あらゆる規模に適用可能である。バッチまたは連続プロセスに適した装置または設備は、当技術分野で周知である。この方法は連続プロセスとして実行されてもよいが、いくつかの実施形態では、好ましくは、この方法はバッチプロセスとして実行される。バッチ処理中に加熱を行うための装置の例には、好ましくはガラスまたはステンレス鋼の内面を有する容器が含まれる。そのような容器の１つは、チーズケトルとして知られている。典型的には、そのような容器は、ジャケット内の流体を循環させて容器内容物の加熱または冷却を行うことによって、容器内容物の温度を制御できる加熱ジャケットを含む。加熱装置の他の例には、チューブ式熱交換器および掻き取り式表面熱交換器が含まれる。当業者は、脱脂粉乳および水を組み合わせて混合するのに適したプロセスおよび装置を知っているであろう。いくつかの好ましい実施形態では、装置は、インペラーを使用して混合を行う。容器はまた、内容物を任意の段階で取り出すことを可能にし得る。

脱脂乳および水の混合物を加熱して２つの画分を形成した後、画分の分離を行う前に容器の内容物を取り出してもよい。いくつかの方法では、内容物は分離のために回転遠心分離機に移される。好ましくは、回転遠心分離機は、カゼイン画分を捕捉するための細かいメッシュスクリーンを含む。

これらの方法は、商業規模の連続プロセスとして実施することができる。例えば、容器は、脱脂粉乳と水との混合物の流れが、例えばポンピングによって調節され得るパイプの形態であってもよい。本発明の方法は、加熱ゾーンおよび冷却ゾーンを通過する塊の移動に従って実施し得る。パイプは、例えば、パイプの分岐および／または濾過のためのメッシュの使用によって、画分の分離を促進するように適合され得る。次いで、２つの画分を別々に精製し得る。

本発明を容易に理解し、実際に実施できるようにするために、特定の好ましい実施形態を、以下の非限定的な実施例によって説明する。

本明細書に記載の方法で使用される脱脂粉乳は、ＷＰＮ指数が≦１．５ｍｇ／ｇの市販のミディアムまたはハイヒート脱脂粉乳であった。

実施例１
脱脂粉乳の成分分離
脱脂粉乳（５００ｇ、牛乳、タンパク質３２．６％、ラクトース５１．５％）を水（５００ｇ、食品用）とプロセッサーで組み合わせて、濃縮再構成脱脂乳を得た。混合物を、液体加熱媒体で満たされた加熱ジャケットを備えた容器内で加熱した。生成物と加熱媒体との間の温度差を終始３～５℃未満に維持しながら、混合物を毎分１．５℃の速度で加熱した。混合物の温度が約９５℃に達するまで加熱を続けたが、その時までに混合物の粘度がわずかに上昇したことが観察された。撹拌（ｓｔｉｒｒｉｎｇ）（撹拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ））を停止し、次いで混合物を約８０℃まで冷却して、粘性の高い収縮タンパク質塊から粘性の低い画分を放出し、分離を行った。この間、混合物をロータリー遠心分離機に移し、そこで粘性の低いラクトース画分（Ｂ）を除去し、粘性のあるカゼイン塊（Ａ）を残した。

カゼイン塊（Ａ）は、残留ラクトースの溶解および残留ホエイタンパク質の泡立ちを促進するために、水の入った容器内でそれを循環させることによって精製された。ラクトース不純物は、遠心分離によって溶液から除去された。限外濾過を使用してホエイ固形分を泡として除去した。カゼイン（固形分３０％、残りは水）は、穴の開いたステンレス鋼裏打ちを備えた１００メッシュのポリプロピレンスクリーンを使用して回収された。分析の結果、カゼインの純度は９８．３％であることがわかった。

得られたラクトース画分（Ｂ）は、脱脂粉乳由来のリボフラビンの存在により黄色に着色していた。ラクトースは、カゼイン塊から分離するとすぐに結晶化を開始し、画分を約５℃で６～８時間維持すると、ラクトースの結晶化が継続した。ラクトース結晶は、遠心分離および／または濾過によって分離できる。単離されたラクトース結晶は、α－ラクトースを含んでいた。

実施例２
脱脂粉乳の成分分離
脱脂粉乳（５００ｇ、タンパク質３２．６％、ラクトース５１．５％、ＷＰＮインデックス１．１９ｍｇ／ｇ）を食品用の水（５００ｇ）とプロセッサー（ステファンプロセッサー、容量５Ｌ）で組み合わせて、脱脂粉乳濃縮物を形成した。プロセッサーには、ナイフを備えた回転シャフト、表面掻き取り器、および水蒸気ジャケットが装備されていた。濃縮物を水蒸気によって１００℃で加熱し、１１０℃まで上昇させた。

混合物を９５℃に加熱してゲルを生成し、次いでこれをプロセッサーから別の容器に移して冷却を促進した。冷却すると、カゼイン画分を生成するためのゲルの離漿、およびラクトース濃縮物が明らかになった。混合物を回転遠心分離機に移して、粘稠なカゼイン画分から飽和ラクトース濃縮物を分離した。ラクトース濃縮物を冷却すると結晶化が開始された。５℃で約２４時間静置すると、微量汚染物質としてのいくつかのホエイタンパク質とともに結晶性α－ラクトースが得られた。ラクトースは、濾過、限外濾過、遠心分離または洗浄、またはそれらの組み合わせなどの既知の方法によって精製され得る。

次いで、保持されたカゼイン画分を、３段階の洗浄および遠心分離による精製に付して、洗浄液中に存在するラクトースを減少させた。

実施例３
脱脂粉乳からの乳タンパク質の分離
脱脂粉乳（５００ｇ、タンパク質３２．６％、ラクトース５１．５％、ＷＰＮインデックス１．１９ｍｇ／ｇ）を食品用の水（５００ｇ）とバッチプロセッサーで組み合わせて、脱脂粉乳濃縮物を形成した。濃縮物を大気圧で水蒸気によって加熱した。

混合物を９５℃に加熱し、熱源を取り除き、離漿が起こるまで（約８０℃）混合物を放冷した。混合物を回転遠心分離機に移して分離し、粘稠なカゼイン（タンパク質）画分から飽和ラクトース濃縮物を分離した。ロータリー遠心分離機は１００メッシュのポリエステルインサートを備え、回転速度は２８００ｒｐｍであった。あるいは、水平デカンターセパレーターを使用してもよい。濾液は、ラクトースを主とした約３５％の固形分を含んでいた。回収されたラクトースの収率は、脱脂粉乳中のラクトースの推定量に基づいて約７０％であると計算された。

保持された乳タンパク質画分は、主にカゼインで構成されていた。次いで、タンパク質画分を、３段階の洗浄および各段階で新鮮な水を使用して遠心分離することによる精製に供して、残留ラクトースを除去した。存在するラクトースの量は約１．７％に減少した。好ましくは向流と組み合わせた第４の洗浄を用いて、残留ラクトースの大部分または実質的にすべてを除去し得る。向流方式を使用すると、より効率的で、必要な洗浄水の量を減らすことができる。

向流で第４の洗浄段階を使用すると仮定すると、本明細書に記載の方法を使用して生成された乳タンパク質を精製するのに必要な水の量は、既知の商業的方法を使用して乳タンパク質を精製するのに必要な量の約５０％であると見積もられることが発見された。本明細書に記載の方法を使用して分離された乳タンパク質を洗浄するために向流技術を使用すると、実験室規模の評価に基づいて、乳タンパク質（乾燥重量）１キログラムあたり約７．５～８リットルが消費されると推定される．

したがって、この方法は、脱脂乳からラクトースおよび乳タンパク質を分離するための効率的かつ効果的な経路を提供する。この方法は、低レベルのラクトースしか含まない乳タンパク質を生産することに加えて、ラクトースを濃縮形態で良好な収率で生産する。

本明細書で引用されるすべての特許、特許出願、および刊行物の開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本明細書における任意の参考文献の引用は、そのような参考文献が本出願に対する「先行技術」として利用可能であることを認めるものと解釈されるべきではない。

本明細書を通じた目的は、本発明をいずれか１つの実施形態または特徴の特定の集合に限定することなく、本発明の好ましい実施形態を説明することであった。したがって、当業者は、本開示に照らして、本発明の範囲から逸脱することなく、例示された特定の実施形態において様々な修正および変更を行うことができることを理解するであろう。そのようなすべての修正および変更は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。

本明細書および以下の特許請求の範囲を通じて、文脈上別段の要求がない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」なる用語、および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形は、示された整数または工程、または整数または工程の群を含むことを意味するが、他のいかなる整数または工程、または整数または工程の群を除外するものではないことを意味すると理解される。

本明細書における先行刊行物（またはそこから派生した情報）、または既知の事項への言及は、先行刊行物（またはそこから派生した情報）または既知の事項が、本明細書に関連する努力の分野における共通の技術常識の一部を形成することの確認または承認、または何らかの形の示唆として解釈されるべきではない。

Claims (16)

1. 以下の工程：
   ａ）脱脂粉乳および水を組み合わせること；
   ｂ）得られた混合物の温度を９３℃より高い温度に上げること；
   ｃ）混合物を冷却して、粘稠なカゼイン画分および粘性の低いラクトース画分を生成すること；および
   ｄ）カゼイン画分からラクトース画分を分離すること；および任意に、
   ｅ）一方または両方の画分を精製すること、
   を含む、脱脂粉乳の少なくとも１つの成分を抽出する方法。
2. 水の脱脂粉乳に対する比率が約１：１である、請求項１に記載の方法。
3. 脱脂粉乳が６ｍｇ／ｇ未満、好ましくは１．５ｍｇ／ｇ以下のホエイタンパク質窒素指数（ＷＰＮＩ）を有する、請求項１または２に記載の方法。
4. 昇温速度が制御される、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 温度が、約１０分から約３０分かけて上げられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 混合物が撹拌（ｓｔｉｒｒｉｎｇ）または撹拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）により混合される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 加熱後、混合物の温度を７０℃～８５℃に下げて、粘稠画分と粘性の低い画分の分離を促進する、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 遠心分離、好ましくは回転遠心分離を使用して画分を分離する、請求項７に記載の方法。
9. 画分を分離するためにデカンテーションまたは濾過、またはその両方を使用することをさらに含む、請求項７または８に記載の方法。
10. 成分が乳タンパク質またはカゼインである、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 分離したカゼイン画分を水洗により精製し、乳タンパク質ゲルを得る、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 成分がラクトースである、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
13. 分離されたラクトース画分が結晶化により精製される、請求項１２に記載の方法。
14. 結晶化工程が約５℃で実施される、請求項１３に記載の方法。
15. ラクトースがα－ラクトースの形態で得られる、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. ラクトース成分および乳タンパク質成分、好ましくはカゼイン、を含む脱脂粉乳を処理して、少なくとも１つの成分の抽出を促進する方法であって、脱脂粉乳および水を組み合わせ、得られた混合物の温度を９３℃より高く、好ましくは９５℃より高く上げ、続いて冷却して成分の分離を行うことを含む、方法。