JP2023550184A - カボチャ種子からのタンパク質調製物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、カボチャ種子からのタンパク質調製物及びそれを製造する費用対効果の高い方法に関する。タンパク質調製物は、６０質量％超のタンパク質含有量、６質量％未満の油脂含有量、及び７０を超える明度Ｌ＊を有する。このタンパク質調製物は味覚的に中立であり、淡色であり、高品質であるため、飲料及びヨーグルト等の色的に要求が厳しい食品用途だけでなく、ケーキ等の高級パン菓子類、又はクリーム及びフィリング等のエマルジョンにも適している。【選択図】なし

Description

本発明は、カボチャ種子から製造される、食品用、ペットフード用、及び飼料用の感覚的に魅力のあるタンパク質調製物、並びにそのようなカボチャ種子タンパク質材料を得る方法に関する。

農地、リン鉱床、及びその他の資源がより一層不足しているという背景から、人間の栄養や動物飼料において使用するのに植物性タンパク質調製物がますます重要になってきている。栄養価の高い食品に対する需要の増加により、栄養生理学的かつ技術機能的に最適化された簡単で高い費用対効果で提供され得るタンパク質調製物の必要性が高まっている。

その際、ブレンド成分として大豆タンパク質及びエンドウ豆タンパク質と混合することができ、これらのマメ科植物タンパク質におけるメチオニン不足を補償するに至る植物性タンパク質がますます重要になっている。これは、例えばカボチャ種子からのタンパク質によって達成することができる。それというのも、カボチャ種子は高いメチオニン含有量を有するからである。

食品用、飼料用、及びペットフード用の費用対効果の高いタンパク質源は、カボチャ種子から食用油を抽出する際に出る圧搾残滓（残渣）及び抽出残滓である。カボチャ種子は、脱殻後に薄い淡緑色ないし濃緑色の珠皮を有し、これは子葉から分離することができないか、又は分離することができるにしても困難である。これらの原料の場合に、油にあえて緑色が所望されているため、採油前に珠皮を分離することは望まれない。この理由から、従来技術により圧搾してカボチャ種子油を得る際に、香ばしい匂いを得るために脱油前に種を熱処理してから圧搾する。その際、１００℃を上回る高い温度では、１５質量％未満、多くの場合１０質量％未満の油含有量を有する圧搾ケークが得られる。これらを粉砕して粉末にし、食品及び動物飼料に添加することができる。高温での過酷な処理に基づき、このような圧搾ケークは大抵、濃い緑褐色を呈する。さらに、珠皮の含分により緑色の圧搾ケークがもたらされ、これにより食品用途での受け入れが減少する。不飽和脂肪酸の含有量に基づき、油を含む圧搾ケークは残留油脂を酸化させる傾向もあることから、貯蔵中に非常に素早く感覚的特性（官能特性）が損なわれる。さらに、このようなカボチャ種子調製物は、大豆（９０％超のタンパク質含有量）又はエンドウ豆（８０％超のタンパク質含有量）からの分離物と比べて、６０質量％未満のタンパク質濃度しか有しないことから、多くの食品用途での使用は困難となるか、又は不可能である。

さらに、超臨界ＣＯ_２を用いて圧搾した後に油脂含有量が２質量％未満の値に低減され、それにより貯蔵安定性が改善されたカボチャ種子調製物が知られている。しかしながら、この方法は非常に高いコストを招く。さらに、抽出は非常に高価な反応器において数１００ｂａｒの高圧で行われ、その製造及び運転には大量のＣＯ_２排出を伴う。このプロセスは多量のエネルギーを必要とし、減圧後に脱油粉から大量のＣＯ_２が放出されるため、超臨界ＣＯ_２を用いて抽出されたタンパク質粉末は動物性タンパク質に対して大きな環境上の利点を有さず、調製のために同様にまた高いコストを招く。さらに、これらの調製物の場合も依然として色が暗緑色であることから、同様に食品用途での受け入れには有益ではない。

本発明の課題は、飲料及びヨーグルト並びにケーキ等の高級パン菓子類、又はクリーム及びフィリング等のエマルジョン等の味覚的に要求が厳しい食品用途に適した、味覚的に中立で、十分に淡色かつ高品質の植物性タンパク質調製物及び費用対効果の高い製造方法を提供することにある。この調製物は、少ない使用量でも食品におけるタンパク質の富化に寄与し、又はマメ科植物タンパク質と混合する場合により少ない用量でもメチオニン不足を補償するに至るために、有利には可能な限り高いタンパク質含有量を有することが望まれる。

上記課題は、請求項１に記載のタンパク質調製物及び請求項１４に記載のその製造方法によって解決される。この方法及びタンパク質調製物の有利な実施形態を、従属形式請求項、並びに以下の詳細な説明及び実施例に見出すことができる。

本発明によるタンパク質調製物を製造する原料としては、１００質量％以下、有利には７５質量％未満、より良好には５０質量％未満、特に有益には１０質量％未満の本来の種に含まれる乾燥珠皮に対する乾燥珠皮の割合を有する洗浄及び脱殻されたカボチャ種子が使用される。本発明による調製物は、以下の特性を特徴としている（測定方法は詳細な説明の終わりに挙げられている）：
調製物の油脂含有量は、それぞれ調製物の乾燥物又は乾燥物質（ＴＳ）に対して６質量％未満、有利には４質量％未満、より良好には３質量％未満、特に有利には２質量％未満である。
調製物のタンパク質含有量は、（ＴＳに対して）６０質量％超、有利には７０質量％超、より良好には７５質量％超、特に有利には７８質量％超である。
調製物は淡色を有し、ここで、２５０μｍ未満の粒度（粒径）ｄ_９０（ｄ_９０：全ての粒子の質量の９０％の割合が、指定された値よりも小さい）まで粉砕した後のＬ^＊値は、７０を超え、有利には８０を超え、特に有利には９０を超える。１０％の水性懸濁液の場合のＬ^＊値は、７０を超え、有利には８０を超え、特に有利には８５を超える（表１を参照）。

調製物の有益な（それぞれ任意の）更なる特性：
調製物は、１０質量％未満、好ましくは６質量％未満、有利には３質量％未満、特に有益には１質量％未満のカボチャ種子の珠皮の残留含有量を有する。
調製物は水溶性炭水化物の割合を含む。水溶性炭水化物の中でショ糖（Saccharose）が最高の割合を占めるため、この割合を以下でショ糖の含有量として示す。ショ糖の含有量は、４質量％未満、有利には２質量％未満、より良好には１．５質量％未満、特に有利には１質量％未満である。
有利には、調製物の粒度は、５００μｍ未満、より良好には２５０μｍ未満、有利には１５０μｍ未満、特に有利には１００μｍ未満のｄ_９０値を有する。
調製物は、良好ないし非常に良好な技術機能的特性（technofunktionelle Eigenschaften）を有する。ここで、特に、水結合性は、１ｍＬ／ｇ超、有利には２ｍＬ／ｇ超、特に有利には３ｍＬ／ｇ超であり、そして油結合性は、１ｍＬ／ｇ超、有利には２ｍＬ／ｇ超、特に有利には２．５ｍＬ／ｇ超である。調製物は、２５０ｍＬ／ｇ超、有利には３５０ｍＬ／ｇ超、より良好には４００ｍＬ／ｇ超、特に有利には５００ｍＬ／ｇ超の乳化能力を有する。驚くべきことに、本発明による調製物は、一部で１５％未満の溶解度にもかかわらず、代替乳製品用の材料として優れた適性を示す。
調製物は、０．００１質量％超、より良好には０．０１質量％超、有利には０．１質量％超、特に有利には０．５質量％超であるが、それぞれ１質量％未満のアルコール、特にエタノールの割合を含む。その際、０．５質量％の含有量の場合にも、調製物の機能的特性は非常に高い水準にあることが明らかになる。
調製物は、０．０００５質量％超、より良好には０．００１質量％超であるが０．００５質量％未満のヘキサンの割合を含む。このようなヘキサン含有量を有する調製物は、より低いヘキサン含有量を有する調製物と比べて、より良好な機能的特性（funktionelle Eigenschaften）を示す。

本特許出願における調製物の特性の場合、質量％で指定される値は、絶対質量割合として指定される溶剤（溶媒）の割合を除き、それぞれタンパク質調製物の乾燥物又は乾燥物質に対するものである。

驚くべきことに、エタノール等の溶剤が存在する場合に大きな機能的損失を示すタンパク質分離物（例えば、エンドウ豆タンパク質分離物）の場合とタンパク質含有量が同程度であるにもかかわらず、溶剤含有調製物は、指定された溶剤の含有量の場合に、技術機能性の点で依然として非常に良好な特性、例えば固いゲル構造物の形成を伴う押出機内での非常に良好な組織化性等を示す。

有利な実施形態においては、調製物は、様々な食品用途に大いに役立ち得る追加の特性を有する。ここで、例えば、タンパク質含有量に対する種に本来含まれるショ糖の含有量が適切な方法を用いて低減され得るので、タンパク質調製物において、タンパク質対ショ糖の比率は、脱殻された珠皮を有するカボチャ種子よりも大幅に高くなる。これは、食品の製造に際して望ましくないメイラード反応の形成を回避するという利点をもたらし得る。それというのも、メイラード生成物は、タンパク質を用いて製造された食品の色を変化させ、より暗色の見た目の食品及びメイラード風味をもたらすからである。これは、特に代替乳若しくは代替ヨーグルト等の食品、又は高級パン菓子類及びお菓子類若しくは調製食品には望ましくない。したがって、本発明による炭水化物が低減されたカボチャ種子タンパク質調製物は、メイラード生成物を全く含まないか、又は少量しか含まないことが望ましい、感覚的（官能的）に要求が厳しい食品の製造に特に適している。

原料中の水溶性炭水化物の含有量に対するタンパク質調製物中のショ糖の含有量を５０％未満の値まで低下させたら、例えば１３０℃を上回る温度でタンパク質を押し出したとき又は焼いたときのメイラード反応はかなり低減するため、最終的な生成物は、種に本来含まれるショ糖の含有量を含む調製物を加工する場合よりも淡色かつ感覚的に中立となることが明らかになる。

驚くべきことに、本発明による調製物（有利には、本発明による方法の実施後）においては、従来技術によるタンパク質分離物の製造の際に必要とされるように、事前にタンパク質を水中に溶解することなく、７６質量％を上回るタンパク質含有量が達成され得る。したがって、非常に簡単で、費用対効果が高く、非常に持続可能な方法を用いて、圧搾ケークのマトリックスからタンパク質を放出させることなく、８０％を幾らか上回るエンドウ豆タンパク質分離物とほぼ同程度であるタンパク質含有量を得ることができる。

タンパク質調製物の製造方法の説明：
本発明による方法は、幾つかの部分工程を有し、ここで、種に本来付着している珠皮の０％から１００％の間の珠皮の割合を含む脱殻及び洗浄されたカボチャ種子が準備（提供）される。これらのカボチャ種子を、好ましくは、例えばスクリュープレス、押出機等の連続的なプレス機、又は有利には複数の個別のプレス機の連結において準連続的に動作する断続的な液圧式プレス機を用いて機械的な脱油にかけ、次いで、得られた圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子から、有利には圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子の規定の粒度の調整及び規定の含水量の調整の後に、溶剤抽出によって油及びショ糖を十分に取り除く。引き続き、１種以上の溶剤を調製物から分離する。最後に、好ましくは調製物の粉砕を規定の粒度分布になるまで行う。

このプロセスは、有利には、種の加工前、加工中、又は加工後に珠皮の含分の分離を可能にする篩別方法及び選別方法を伴い得る。提案された方法の一部任意の部分工程を以下でより詳細に説明する。

洗浄：第１工程において、洗浄されたカボチャ種子を準備するか、又は機械的方法によってカボチャ種子から異物又は汚染物質を取り除く。その際、不純物の割合を０．５質量％未満、有利には０．２質量％未満、より良好には０．１質量％未満、特に有利には０．０５質量％未満に低減させるか、又は相応して低い割合の混入物を含むカボチャ種子を準備する。

珠皮の部分的な分離：次の任意の工程において、カボチャ種子から少なくとも部分的に珠皮を取り除く。このために、摩擦、剪断、又は研削によってカボチャ種子の表面から少なくとも部分的に珠皮を取り除く研磨方法を使用することができる。この場合に子葉の付着した含分とともに分離された珠皮画分を、好ましくは別個の採油に供給し、部分的に又は完全に珠皮が取り除かれたカボチャ種子を本発明による更なる加工に供給する。珠皮の割合を減らす代替的な方法として、湿気の多い条件下又は濡れた状態での、有利には高温での分離を使用することができる。この場合に、硬い殻を取り除く前にカボチャ種子を加熱し又は煮て、硬い殻を取り除いた後に、珠皮を機械的にこすり落とす。アーモンドの脱殻で知られているのと同様に、既に脱殻されたカボチャ種子を水中でふやかし、煮てから珠皮を取り除くこともできる。有利には、本発明による方法は、珠皮が部分的に、十分に、又は完全に取り除かれたカボチャ種子を原料として用いて実施される。有利には、そのために、珠皮の少ない又は珠皮のない種子と、珠皮の多い種子との事前の分離又は選り分けが行われる。しかしながら、完全に維持されたカボチャ種子を用いてこの方法を実施し、後の時点（例えば、脱油後）で初めて、例えば篩別によって珠皮の部分を分離することも可能である。

コンディショニング：一実施形態において、機械的な部分脱油の前に、種の温度及び水分の調整による種のコンディショニングを、任意選択で種子の細砕後に行う。このために、種中の含水量は、２質量％から８質量％の間、より良好には３質量％から６質量％の間、特に有利には４質量％から５．５質量％の間に調整される。機械的な部分脱油の前に、有利には更に、０．５ｍｍ～７ｍｍ、有利には０．５ｍｍから５ｍｍの間、特に有利には０．５ｍｍから２ｍｍの間の辺長（エッジ長）までの種子の粗い細砕が行われる。例えばインパクトミル又はカッティングミルにおける粗い細砕によって、関連の珠皮含分が剥がれ落ちる場合があり、これらを有利には選別又は別の分離法によって種子から分離することができる。これにより、カボチャ種子タンパク質調製物の色が改善される。さらに、細砕の前又は後に、かつ圧搾の前に、種を４０℃超、有利には５０℃超、より良好には６０℃超、特に有利には７５℃超の温度に温めることが有利である。カボチャ種子を、この種類のコンディショニングの後に連続的なプレス機において特に良好に加工することができる。本発明によれば、珠皮をまだ完全に含むカボチャ種子でも、又は適切な前処理によって珠皮が部分的に若しくは完全に分離された種子でも、圧搾又は機械的な部分脱油の別の技術を行うことができる。

機械的な部分脱油：カボチャ種子では、有利には脱油用の連続的な装置を用いて、種からの油の機械的な分離が行われる。このようなユニットについての例は、スクリュープレス、押出機、又は準連続的な液圧式プレス機であるが、遠心分離技術等の油分離用の別の機械的装置を使用することもできる。スクリュープレス又は押出機を用いて種を特に有利に圧搾ケーク及び油に圧搾分離する場合に、圧搾は、圧搾後の残留油含有量が８質量％超であるが４０質量％未満であり、有利には、残留油含有量が８質量％から３０質量％の間、より良好には８質量％から２５質量％の間、特に有利には８質量％から２０質量％の間となるように行われる。残留油含有量を８質量％の下限に限定することが選択されるのは、更なる油の分離には、タンパク質の損傷の一因となり得る大幅なより高い温度が必要とされるからである。これらの値は、プレス機を使用せずに別の種類の機械的な部分脱油を使用する場合にも当てはまる。

カボチャ種子は最大５５％の油含有量を有し、排液に関する構造を与える構成要素を欠くため、簡単に機械的に脱油することはできない。しかしながら、脱油に際して必要とされる溶剤を削減するために、圧搾後の圧搾ケーク中又は部分脱油されたカボチャ種子中の２５質量％未満の残留油含有量を達成することが試みられる。したがって、圧搾ケークを再度プレス機で圧搾分離するか、又は再度の機械的な部分脱油を実施することが必要となる場合がある。これは、圧搾に際して、例えば圧搾ケークを未圧搾の種と一緒に第１のプレス機の供給部に加えることによって行うことができ、又は圧搾ケークのみを更に圧搾する更なる第２のプレス機において行うことができる。圧搾ケークの圧搾を幾度も実施して、所望の残留油含有量を達成することもできる。圧搾ケークの度重なる圧搾又は幾度もの機械的な部分脱油によって、過度に高い温度に調整する必要なしに、最終的に望ましい低さの残留油含有量を達成することができる。繰り返しの機械的な部分脱油によってタンパク質が過度に損傷されるのを避けるために、本発明によれば、圧搾又は機械的な部分脱油は適度な温度で行われる。カボチャ種子を、１００℃未満、特に有利には８０℃未満の平均温度で圧搾するか、又は機械的に部分脱油する。その際、平均温度とは、入口における種の温度と、プレス機又は機械的な部分脱油用の装置の出口における圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子の温度との算術平均値と解釈される。これにより、幾度もの圧搾を経るにもかかわらず、調製物における大幅な色の変化を受け入れる必要なく、油の穏やかな圧搾分離が可能となる。

圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子の任意のコンディショニング：本発明による方法の有利な実施形態において、残留油を分離し、かつ圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子からショ糖の割合を減らす更なる加工の前に、抽出前に圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子のコンディショニングを行うことができる。その際、機械的な部分脱油後に最大１５質量％であり得る圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子中の水分を、例えば乾燥機を用いて８質量％未満、有利には５質量％未満、より良好には３質量％未満、特に有利には２質量％未満の残留水分まで低下させると、水分が少ないほど少量の溶剤でより多くの油を分離することができるため、後続工程における有機溶剤による脱油がより効率的になることが明らかになる。これは、有利にはコストの削減に役立ち、タンパク質の保護に寄与し得る。

さらに、抽出前に圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子の粒度及び粒子形状を変更することも有利である場合がある。圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子を２ｍｍ未満、有利には１ｍｍ未満、より良好には０．５ｍｍ未満、特に有利には０．２ｍｍ未満のｄ_９０値を有する粒度まで細砕することは、乾燥の工程及び抽出の工程を大幅に加速させることが明らかになる。この加速により、乾燥機内での滞留時間及び溶剤とタンパク質との接触時間が短縮されるため、調製物における機能的特性の改善がもたらされる。しかしながら、細砕された圧搾ケーク又はカボチャ種子の堆積物において、本発明によれば、１００μｍ未満の粒度を有する微粒の割合は、５０質量％未満、有利には２５質量％未満、特に有利には１０質量％未満であることが望まれる。

圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子を粉砕せずにフレーク化することも可能であり、パーコレーション抽出にとって有利である。その際、有利には、フレーク厚さは、２ｍｍ未満、有利には０．５ｍｍ未満、特に有利には０．２ｍｍ未満に調整される。その際、フレーク厚さとは、ローラーミル又はその他のフレーク化ユニットからのフレークの平均厚さと解釈（理解）される。平均厚さは、例えばノギス又はマイクロメーターネジを用いた測定を介して求めることができ、その際、これは５０回の測定からの平均値に相当する。

プレス機を用いた機械的な部分脱油の場合の圧搾ケークの粒度及び粒子形状は、様々な方法により調整することができる。ここで、対応する篩いインサートを備えたミル若しくはクラッシャー、又は規定のローラー間隔を有するローラーミルを使用することができる。その際、規定のサイズスペクトルを有する粒度分布を得ることができる。粉砕後又は粉砕中に、サイズに応じた分離、例えば粒度分布に対する篩別によって粒度分布を均すことができる。また、圧力ジェットとしての高速に流れる液体又は固体を含む懸濁液を使用して、圧搾ケーク粒子を細砕することもできる。その際、液体ノズルに加えて、圧搾ケークに剪断負荷を与える供給ユニット、撹拌機、又は混合機を利用することもできる。有利には、このために、プロセス中に抽出剤を供給するのに元々使用されているユニットも利用される。したがって、例えば、遠心ポンプ又はその他の形式の供給ユニット若しくは撹拌機等の本来は圧送用又は撹拌用に設計されたユニットを細砕に使用することが可能となる。これらのユニット内での適切な滞留時間によって又は再循環によって、上述の装置内での細砕を本発明による粒度分布が得られるように調整することが可能となる。

溶剤抽出：圧搾ケーク又は機械的に部分脱油されたカボチャ種子から残留油及びショ糖を分離するには、好ましくは、アルコールと水との混合物が溶剤として使用される。その際、アルコールによる処理及び水による処理は、同じ抽出工程において同時に（アルコール－水混合物の形態で）行うこともでき、又はこれらを１つずつ順番に行うこともできる。さらに、ヘキサンを水の存在下で溶剤として使用することもでき、また一方の溶媒としてのアルコール又はヘキサンと、もう一方の溶媒としての水とを組み合わせて使用することもできる。アルコールとして、例えば、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等を使用することができる。圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子から油を十分に分離することを確実にするには、溶剤の質量割合対圧搾ケーク又は部分脱油されたカボチャ種子の質量割合に、１．５対１より大きく、有利には３対１より大きく、より良好には５対１より大きく、更により良好には７対１より大きく、特に有利には１０対１より大きくなるように選択することが望まれる。これにより、２質量％未満までの油の大幅な低減を達成することができる。

抽出に際して有機溶剤であるアルコール又はヘキサンを使用する場合に、有機溶剤に加えて水を一部加えるか、又は規定の含水量を有する有機溶剤を使用することが有利である。その際、水の使用を、油の溶剤抽出中に行うこともでき、又はその後に初めて行うこともできる。有機溶剤及び水を同時に使用し、かつ適切な含水量が選択される場合に、圧搾ケーク又はカボチャ種子から油脂を可能な限り十分に分離すると同時に、ショ糖を除去することも可能となる。このために、有機溶剤に対する抽出における含水量には、６質量％超、有利には７質量％超、より良好には８質量％超、特に有利には１０質量％超が選択される。しかしながら、有機溶剤としてアルコール類を使用する場合に、油がもはや十分に溶解され得なくなることを避けるために、１４質量％未満の含水量を選択することが望まれる。この境界制限により、特に淡い色及び非常に高いタンパク質含有量を有する技術機能的なタンパク質調製物を得ることが可能となる。

有機溶剤への水の添加は、含水溶剤を準備することによって、湿った圧搾ケーク若しくは湿ったカボチャ種子を添加することによって、又は溶剤抽出の前若しくはその間に水を直接添加することによって行うことができる。また、上述の措置（手段）の組合せを選択することもできる。一実施形態において、有機溶剤としてヘキサンが使用される場合に、ヘキサンに対して１４質量％より高くなるように含水量を調整することもできる。ヘキサンの場合に、例えば２０質量％超又はそれどころか３０質量％超の溶剤に対する含水量が用いられる場合でも、油についての良好な溶解性が維持される。したがって、本発明による含水量は、アルコールにおいてのみ最大１４質量％に限定され、溶剤としてのヘキサンの場合には、この限定は当てはまらない。

カボチャ種子からのタンパク質の豊富な圧搾ケークを水－アルコール混合物で処理する際に、油及びショ糖の分離と並行してタンパク質の変性が起こる場合もある。この影響を十分に避けるために、この同時の分離工程には小さなプロセスウィンドウのみが利用可能であるにすぎない。これには、定められた含水量だけでなく、温度及び滞留時間も含まれる。抽出中の溶剤の温度は、本発明によれば、３０℃から７５℃の間、有利には４５℃から６５℃の間、特に有利には５０℃から６５℃の間となる。この温度では、水及び有機溶剤の混合物を選択することで、同時にタンパク質の過剰な変性を引き起こさずに、カボチャ種子から油だけでなく可溶性炭水化物も分離することができる。４５℃を上回る温度での有機溶剤と圧搾ケーク又はタンパク質調製物との間の接触期間は、本発明による方法では３０分間から１２時間の間、有利には１時間から５時間の間、特に有利には１時間から２時間の間である。しかしながら、ヘキサンを溶剤として使用する場合には、タンパク質の熱損傷を十分に避けるために、上述の温度範囲を選択することも望まれる。

抽出には、従来のパーコレーション抽出を使用することができ、この抽出では、圧搾ケーク粒子又は粒度／粒子形状若しくは粒子水分に関してコンディショニングされた粒子からの堆積物を溶剤で満たすことで、油及びショ糖の有機溶剤又は水への移出が起こり得る。この過程ではカボチャ種子の圧搾ケークから微粒子が分離され、溶剤とともに排出され得るため、ポンプ及び配管の詰まり又は生成物の損失を避けるために大規模な濾過装置を設置するべきである。この過程を阻止又は少なくとも制限するために、コンディショニングされた又はコンディショニングされていない圧搾ケークを抽出前にペレットに圧縮することは、ペレットからは抽出中に明らかに少ない微粒子しか放出されないことから有利であり得る。それにより濾過にかかる費用が大幅に削減され得る。

パーコレーション抽出時の微粒子の損失を完全に避けることはできないため、浸漬抽出を、好ましくは、例えば混合－沈降法において実施することが有利である。多段階浸漬抽出の形を取ることが特に有利である。この方法では、圧搾ケーク又はコンディショニングされた圧搾ケークが溶剤中に完全に浸される。浸漬抽出装置においては、上記のように抽出と同時に撹拌機を用いて粒子を細砕することができる。したがって、さらに、直列に配置された複数の抽出容器において圧搾ケークの段階的な細砕を実施することが可能となる。最初の抽出工程に続いて、溶剤及びラフィネートを機械的に、有利には沈降によって分離することができる。続いて、上澄み中の油を含むミセラを蒸留し、回収された溶剤を、より微細な粒度分布を有する圧搾ケーク粒子の１つの抽出に再度使用することができる。溶剤から分離された圧搾ケーク（ラフィネート）に新たな溶剤を加え、それによりもう一度脱油することができる。油分がより少ないラフィネートの処理からの溶剤上澄みを、油分がより多いラフィネートの抽出に再度使用する等で、溶剤の総量を減らすことができる。それにより、撹拌容器による向流抽出が達成される。代替的には、スクリュー式抽出装置、チャンバー式抽出装置、又はベルト式抽出装置においても向流抽出を実現することができる。

沈降を使用することの特別な利点は、沈降時間を定めて固－液分離の分離軸（Trennschaefte）を調整することができることにある。この場合に、規定の粒度で行われる抽出に続いて、撹拌を停止した後に、地球の重力場でラフィネート及び上澄みからの規定の体積比まで沈降が起こる。この過程は、有利には、上から粒子の沈降を加速させる又は降下させるフィルター底若しくは篩い（スクリーン）底によって、又は沈降層下のフィルター（例えばヌッチェ）の下方に真空を印加することによって促進され得る。沈降に際して、上澄みの事前に定められた体積割合が少なくとも５０％、有利には６０％超、特に有利には７０％超である場合に、例えば吸引によって上澄みをラフィネートから分離することが合理的である。

向流で再度ラフィネートに溶剤を適用し、撹拌中の剪断に基づき新たな粒度分布が生じるまで懸濁液を撹拌することができる。続いて、沈降工程が再度行われる。ラフィネートを混合し沈殿させる工程を幾度も繰り返すことができ、有利には、この工程は２回より多く、より良好には３回より多く、特に有利には４回より多く行われるため、抽出は多段階抽出として、特に有利には向流で実施される。その際、方法の一実施形態において、多段階抽出の異なる段階で有機溶剤及び水の混合比を変えて使用することが有利である。ここで、最初の抽出工程においてより高い含水量を利用して、水溶性成分を狙い通りに分離することができ、他の抽出工程においては含水量をより低く選択して、脱油をより効率的にすることができる。それというのも、例えば、エタノール又はプロパノール等の溶剤は、含水量が少ないほど多くの油を溶解し得るからである。このアプローチは、例えば溶剤としてエタノールを使用する場合に、水分含量が最初の抽出段階において短時間だけで高くなるので、タンパク質の変性を最小限に抑えることができるという利点を更に有する。驚くべきことに、これは、異なる極性を有する溶剤又は溶剤混合物を異なる抽出段階で使用すると、カボチャ種子の場合にはタンパク質の変性が軽減され得ることを示している。抽出工程において水及びエタノール等の有機溶剤を混合することに加えて、最初に親油性溶剤を使用し、溶剤を部分的に分離するか又はラフィネートを完全に脱溶剤した後に、親水性溶剤又は含水溶剤を使用することも有利である場合もある。これは、水の存在によるタンパク質への負担を更に軽減することができる。

調製物の後処理及び脱溶剤：有機溶剤及び水で抽出することに続いて、調製物を、任意に酵素水溶液又は発酵によって更に処理するか、又は直接乾燥させて、機能的特性を改善することもできる。乾燥は、有利には、タンパク質を保護し、調製物の色を可能な限り淡色に維持するのに、１２０℃未満、より良好には１００℃未満、特に有利には８０℃未満の低い温度で行われる。このために、有利には、真空中で運転され得る乾燥機が利用され、その圧力を乾燥の終わりにもう一度下げて溶剤残留物を分離する。有利には、圧力の低下は、５００ｍｂａｒ未満、より良好には２００ｍｂａｒ未満、特に有利には１００ｍｂａｒ未満の値まで行われる。乾燥の終わりでのこの圧力の低下によって、後続の乾燥中に更なる温度の低下が達成され、それによりタンパク質の更なる保護が達成され得る。

乾燥後に、乾燥されたタンパク質調製物の粉砕を行って機能性を適合させることが有利である。それというのも、異なる微細度で粉砕された調製物は、例えば溶解度等の技術機能的特性に明らかな違いを示すからである。したがって、粉砕は、用途に応じて、５００μｍ未満、有利には２５０μｍ未満、より良好には１５０μｍ未満、特に有利には１００μｍ未満のｄ_９０粒度まで行われる。

調製物の使用の説明：
本発明によるカボチャ種子からの調製物を使用する場合に、２質量％を超えるアミノ酸の比較的高いメチオニン含有量に基づき、食品用又はペットフード用のタンパク質混合物の製造に際して特別な利点が明らかになる。本発明による調製物と、エンドウ豆、レンズ豆、インゲン豆、空豆、落花生、又は大豆の群からのマメ科植物タンパク質からの、特に有利にはエンドウ豆及び大豆の群のみからの、特に有利にはエンドウ豆のみからのタンパク質成分との混合物が有利である。本発明による混合物は、６０質量％超、有利には７０質量％超、特に有利には８０質量％超のタンパク質含有量を有することが望まれる。混合物の総質量に対する本発明によるタンパク質の比率は、５質量％超で９５質量％未満、有利には１０質量％超で９０質量％未満、特に有利には２５質量％超で７５質量％未満、最も良好には４０質量％超で６０質量％未満であることが望まれる。これにより、特定の範囲において、マメ科植物タンパク質の機能性と、本発明による調製物の良好な感覚（官能特性）及び色とを兼ね備えることが可能となる。

以下で、製造されたタンパク質調製物の定量的特性評価には以下の測定方法が用いられる：

タンパク質含有量：
タンパク質含有量は、デュマ法に従って窒素を測定し、それに６．２５の係数を乗じることから計算される含有量として定義されている。本特許出願において、タンパク質含有量は、乾燥物質（ＴＳ）、すなわち無水試料に対する質量パーセントで示される。

色：
知覚可能な色は、ＣＩＥ－Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊測色を用いて定義されている。その際、Ｌ^＊軸は明度を示し、ここで、黒色は値０を有し、白色は値１００を有する。ａ^＊軸は緑色成分又は赤色成分を表し、ｂ^＊軸は青色成分又は黄色成分を表す。

タンパク質の溶解度：
タンパク質の溶解度は、Morr et al. 1985（雑誌論文：Morr C. V., German, B., Kinsella, J.E., Regenstein, J. M., Van Buren, J. P., Kilara, A., Lewis, B. A., Mangino, M.E著の「標準化された食品タンパク質の溶解度の手順を開発する共同研究（Collaborative Study to Develop a Standardized Food Protein Solubility Procedure.）」 Journal of Food Science, 第50巻 (1985年) 第1715頁～第1718頁を参照）による測定方法によって測定されている。タンパク質の溶解度は、規定のｐＨ値について示され得る。ｐＨ値が挙げられていない場合は、データはｐＨ値「７」に対するものである。

乳化能力：
乳化能力は、水中油型エマルジョン（Emulsion）が転相するまで１００ｍｌの１％のタンパク質調製物懸濁液（ｐＨ７）にコーン油が加えられる測定方法（以下、ＥＣ測定方法と呼ぶ）によって測定される。乳化能力は、転相時の導電率の自発的減少を介して測定されるこの懸濁液の最大吸油能として定義されており（Waesche, A., Mueller, K., Knauf, U.著の雑誌論文「ルピナスタンパク質分離物の新たな処理及び機能的特性（New processing of lupin protein isolates and functional properties.）」 Nahrung/Food, 2001, 45, 393-395を参照）、例えば１ｇのタンパク質調製物当たりの油のｍｌ、すなわち１グラムのタンパク質調製物当たりの乳化された油のミリリットル数において示されている。

油脂含有量：
油脂含有量は、溶剤としてヘキサンを使用してソックスレー法に従って測定される。

ショ糖：
ショ糖の含有量は、ＤＩＮ １０７５８：１９９７－０５に準じた修正された計測（２０１８年９月の訂正１を含む）によってＨＰＬＣ法を用いて測定される。試料の準備のために、熱水を用いて試料マトリックスから糖を抽出する。不純物を分離した後に、抽出物に規定容量まで水を注ぎ、濾過し、濾液をＨＰＬＣ計測に供する。

水結合性：
水結合能は、American Association of Cereal Chemistsの「ＡＡＣＣの承認された方法（Approved methods of the AACC.）」 第10版, AACC. ミネソタ州セントポール, 2000b；方法56-20. 「アルファ化穀物製品の水和能（Hydration capacity of pregelatinized cereal products）」に示されているように求められる。水結合能は、例えばｍｌ／ｇ、すなわち１グラムの調製物当たりの結合水のミリリットル数で示すことが可能であり、ＡＡＣＣ測定法に従って、水で飽和された沈殿物の重量から、約２ｇのタンパク質調製物と約４０ｍｌの水とを１０分間混合し、２０℃にて１０００ｇで１５分間遠心分離した後の乾燥調製物の秤量分を差し引くことにより測定される。

油結合性：
油結合能は、ｍｌ／ｇ、すなわち１グラムの調製物当たりの結合油のミリリットル数において示すことが可能であり、遠心分離測定方法に従って、１．５ｇのタンパク質調製物と、１５ｍｌのコーン油とを１分間混合し、２０℃にて７００ｇで１５分間遠心分離した後の油が結合している沈殿物の容量として測定される。

プレス機を用いて７５℃の平均温度で２回の圧搾によって得た２３質量％の油含有量を有する２００ｇのカボチャ種子圧搾ケークを、乾燥機において２．５質量％の含水率まで乾燥させ、圧搾ケークを乳鉢内で粗く細砕した。細砕した圧搾ケークをその都度６００ｍＬの溶剤（７質量％の含水量を有するエタノール－水混合物）を用いて５回抽出した。そのために、最初の工程において２００ｇの圧搾ケークに６００ｍＬを加え、５０℃で５分間撹拌し、その後、撹拌機のスイッチを切った。固体を３０分間かけて沈降させ、続いて３００ｍＬの上澄みを取り除き、再度６００ｍＬの溶剤を加えた。次の抽出工程を同様に行い、その都度６００ｍＬを加え、６００ｍＬを取り除いた。続いて、最後のラフィネート又は沈降物を乾燥キャビネット内で２４時間乾燥させ、引き続き１ｍｍのメッシュ幅を有する篩いで篩別した。篩別に際して、圧搾前に除去することができなかった、得られた珠皮の含分の約５０％を分離することに成功した。したがって、緑色の呈色を軽減し、調製物の明度を改善することができた。篩別後に、２５０μｍ未満まで粉砕を行った。

この調製物は、芳しいナッツのような風味を有し、７６．４％のタンパク質含有量、ｐＨ７で１３．３％のタンパク質溶解度、及び１６０ｍＬ／ｇの乳化能力を有していた。Ｌ^＊ａ^＊ｂ測定に際して、９１．９のＬ^＊値を求めることができた。以下の表２及び表３は、この調製物の組成及び機能的特性を示す。

使用例：
実施例からの２０ｇのカボチャ種子調製物をマフィンのレシピにおいて卵の代わりとして加えた。機能性は非常に魅力的であり、マフィンはふわふわのクラム、褐色のクラスト、そして非常に芳しい風味を有していた。この調製物はナッツケーキ又はチョコレートケーキ等の用途に特に適している。

Claims (32)

1. カボチャ種子から製造されたタンパク質調製物であって、
   乾燥物に対して６０質量％超のタンパク質含有量と、
   溶剤としてヘキサンを使用してソックスレー法に従って測定された、乾燥物に対して６質量％未満の油脂含有量と、
   を有し、
   前記タンパク質調製物は、２５０μｍ未満の前記タンパク質調製物のｄ_９０粒度での、又は前記タンパク質調製物を２５０μｍ未満のｄ_９０粒度まで粉砕した後のＣＩＥ－Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊測色に従って測定された７０を超える明度Ｌ^＊を有する、タンパク質調製物。
2. ８０を超える、好ましくは９０を超える明度Ｌ^＊を有する、請求項１に記載のタンパク質調製物。
3. 前記調製物の乾燥物に対して１０質量％未満、好ましくは６質量％未満、有利には３質量％未満、特に有益には１質量％未満の前記カボチャ種子の珠皮の残留含有量を有する、請求項１又は２に記載のタンパク質調製物。
4. 前記タンパク質含有量は、７０質量％超、好ましくは７５質量％超、特に有益には７８質量％超である、請求項１～３のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
5. 前記油脂含有量は、４質量％未満、好ましくは３質量％未満、特に有益には２質量％未満である、請求項１～４のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
6. ショ糖の割合が、乾燥物に対して４質量％未満、好ましくは２質量％未満、特に有益には１．５質量％未満又は１質量％未満である、請求項１～５のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
7. 本明細書に示されるＥＣ測定方法に従って測定される乳化能力は、２５０ｍｌ／ｇ超、好ましくは３５０ｍｌ／ｇ超、特に有益には４００ｍｌ／ｇ超又は５００ｍｌ／ｇ超である、請求項１～６のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
8. ＡＡＣＣ測定方法に従って測定されて１ｍｌ／ｇ超、好ましくは２ｍｌ／ｇ超、特に有益には３ｍｌ／ｇ超である水結合性を有し、及び／又は遠心分離測定方法によって測定されて１ｍｌ／ｇ超、好ましくは２ｍｌ／ｇ超、特に有益には２．５ｍｌ／ｇ超である油結合性を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
9. ０．００１質量％超、有益には０．０１質量％超、特に有益には０．１質量％超又は０．５質量％超のアルコール、特にエタノールの割合を有するが、１質量％未満である、請求項１～８のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
10. ０．０００５質量％超、有益には０．００１質量％超のヘキサンの割合を有するが、０．００５質量％未満である、請求項１～８のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
11. ５００μｍ未満、好ましくは２５０μｍ未満、有利には１５０μｍ未満、特に有益には１００μｍ未満のｄ_９０粒度を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
12. エンドウ豆、レンズ豆、インゲン豆、空豆、落花生、又は大豆の群からの、好ましくはエンドウ豆及び大豆の群のみからの、特に有益にはエンドウ豆のみからのマメ科植物タンパク質が更に混加された、請求項１～１１のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
13. 食品、ペットフード、及び飼料における材料としての、請求項１～１２のいずれか一項に記載の調製物の使用。
14. カボチャ種子からのタンパク質調製物、特に請求項１～１２のいずれか一項に記載のタンパク質調製物を得る方法であって、少なくとも以下の工程：
    カボチャ種子を脱殻するか、又は脱殻されたカボチャ種子を準備する工程と、
    前記脱殻されたカボチャ種子の平均温度を１００℃未満に保持して、前記脱殻されたカボチャ種子を機械的に部分脱油する工程と、
    １回以上の抽出工程を実施して、前記部分脱油されたカボチャ種子を、任意に粉砕又はフレーク化の後に、６質量％未満の残留油含有量まで更に脱油し、その際にショ糖の含分も分離される工程であって、前記１回以上の抽出工程は、１種以上のアルコール－水混合物を用いて、又は溶媒としてアルコール若しくはヘキサンを用いて水の存在下で、それぞれアルコールの場合には６質量％超から１４質量％未満の間の範囲の水割合にて、ヘキサンの場合には６質量％超から１４質量％未満の間の範囲の水割合にて実施され、或いは複数回の抽出工程を、第１の溶媒としてアルコール又はヘキサンを用いて、かつ第２の溶媒として水を用いて実施される工程と、
    前記１回以上の抽出工程を実施した後に得られるラフィネートを乾燥させる工程と、
    を有する、方法。
15. カボチャ種子に本来含まれる乾燥珠皮に対して１００質量％未満、好ましくは７５質量％未満、より良好には５０質量％未満、特に有益には１０質量％未満の乾燥珠皮の残留割合を有するカボチャ種子を準備するか、又は珠皮をこれらの残留割合まで除去する、請求項１４に記載の方法。
16. 機械的な部分脱油に際しての前記脱殻されたカボチャ種子の平均温度を８０℃未満に保持する、請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 前記部分脱油されたカボチャ種子の更なる脱油を、４質量％未満、好ましくは３質量％未満、特に有益には２質量％未満の残留油含有量まで行う、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記１回以上の抽出工程を、溶媒として１種以上のアルコール－水混合物を用いて又は溶媒としてアルコールを用いて水の存在下で実施し、前記水割合は、それぞれ６質量％超から１４質量％未満の間、好ましくは１０質量％超から１４質量％未満の間の範囲である、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 多段階抽出に際して最初の工程での前記水割合を最も高く選択し、１つ以上の後続工程ではより低く選択する、請求項１４～１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記１回以上の抽出工程の実施に際しての前記溶媒の温度に、３０℃から７５℃の間、好ましくは４５℃から６５℃の間、特に有益には５０℃から６５℃の間を選択する、請求項１４～１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記溶媒と、前記部分脱油された、任意選択で粉砕又はフレーク化されたカボチャ種子との間の４５℃超の溶媒の温度での接触期間は、３０分間から１２時間の間、好ましくは１時間から５時間の間、特に有益には１時間から２時間の間に選択される、請求項２０に記載の方法。
22. 前記機械的な部分脱油を、８質量％超から４０質量％未満の間、好ましくは８質量％超から３０質量％未満の間、特に有益には８質量％超から２５質量％未満の間、又は８質量％超から２０質量％未満の間である残留油含有量まで行う、請求項１４～２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記脱殻されたカボチャ種子を、前記機械的な部分脱油の前に、２質量％から８質量％の間、好ましくは３質量％から６質量％の間、特に有益には４質量％から５．５質量％の間の種中の含水量まで前記種の水分を調整することによってコンディショニングする、請求項１４～２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記カボチャ種子を、前記機械的な部分脱油の前に、４０℃超、好ましくは５０℃超、有利には６０℃超、特に有益には７５℃超の温度まで温める、請求項１４～２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記カボチャ種子を、前記機械的な部分脱油の前に、０．５ｍｍから７ｍｍの間、有利には０．５ｍｍから５ｍｍの間、特に有利には０．５ｍｍから２ｍｍの間の辺長まで粗く細砕する、請求項１４～２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記部分脱油され、任意選択で粗く細砕され、粉砕され、又はフレーク化されたカボチャ種子を、前記１回以上の抽出工程を実施する前に、８質量％未満、好ましくは５質量％未満、特に有益には３質量％未満又は２質量％未満の残留水分まで水分を減らすことによってコンディショニングする、請求項１４～２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記部分脱油されたカボチャ種子の粒度を、前記１回以上の抽出工程を実施する前に、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、特に有益には０．５ｍｍ未満又は０．２ｍｍ未満のｄ_９０値にし、１００μｍ未満の粒度を有する微粒の割合は、５０質量％未満、好ましくは２５質量％未満、特に有益には１０質量％未満である、請求項１４～２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記部分脱油されたカボチャ種子を、前記１回以上の抽出工程を実施する前に、２ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満、特に有益には０．２ｍｍ未満のフレーク厚さにフレーク化する、請求項１４～２６のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記ラフィネートの乾燥を、１２０℃未満、好ましくは１００℃未満、特に有益には８０℃未満の温度で行う、請求項１４～２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記ラフィネートの乾燥を、真空乾燥機において実施し、前記乾燥の終わりに、５００ｍｂａｒ未満、好ましくは２００ｍｂａｒ未満、特に有益には１００ｍｂａｒ未満への圧力の低下を行う、請求項１４～２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記ラフィネートの乾燥の前に、前記ラフィネートの酵素水溶液を用いた又は発酵による処理を行う、請求項１４～３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記ラフィネートを、前記乾燥後に、５００μｍ未満、好ましくは２５０μｍ未満、特に有益には１５０μｍ未満又は１００μｍ未満のｄ_９０値を有する規定の粒度分布まで粉砕する、請求項１４～３１のいずれか一項に記載の方法。