JP2024518066A - アーモンド種子からのタンパク質調製物及び製造方法 - Google Patents

アーモンド種子からのタンパク質調製物及び製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、アーモンド種子からのタンパク質調製物及びそれを製造する廉価な方法に関する。タンパク質調製物は、50質量%超のタンパク質含有量、6質量%未満の油含有量、8質量%未満のショ糖の割合、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、エマルジョン及びパン菓子類等の色的にかつ味覚的に要求が厳しい食品用途に適している。【選択図】なし

Description

本発明は、アーモンド種子からの食品用、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、並びにそのようなアーモンド種子タンパク質調製物を得る方法に関する。
農地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への使用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効率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。
食品及び飼料並びにペットフードにおいて使用されるタンパク質についての費用効率の高い供給源は、アーモンド種子からの食用油の取得の際に出る圧搾残滓及び抽出残滓である。アーモンド種子は、堅殻を取り去った後には淡褐色ないし暗褐色の薄い種皮(テスタ)を有し、これは乾燥状態では機械的に種子(内胚乳)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としても困難である。さらに、これらの原料の場合に、採油前に種皮を分離することは大抵望まれない。それというのも、高い油の収量が望まれており、脱殻により排油が減る可能性があるからである。収量を高めるのに、従来技術により圧搾してアーモンド油を得る際に、脱油前に種子を熱処理することも多く、これにより油の粘度が低下し、収量が高まる。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。高温での処理に基づき、例えば、タンパク質の可溶性等の技術機能的特性が非常に大幅に損なわれる。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の酸化の傾向もあることから、貯蔵中に感覚的特性(知覚特性)が迅速に悪化し得る。さらに、このようなアーモンド調製物は、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、40質量%から45質量%の間のタンパク質濃度しか有しないことから、タンパク質の富化が望まれる多くの食品用途での使用は困難となるか、又は排除される。
さらに、超臨界CO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たアーモンド調製物が知られており、これにより貯蔵安定性が改善されるが、コストが非常に高くなる。さらに、CO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排出を伴う。また、このプロセスは多量のエネルギーを必要とし、膨張後に脱油粉からかなりの量のCOが放出されるため、超臨界CO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、それどころか準備のために部分的により高いコストを招く。さらに、これらの調製物の場合も依然として色が褐色であることから、同様に食品用途での受け入れに有益ではない。したがって、50質量%をはるかに上回る高められたタンパク質含有量、良好な酸化安定性を有すると同時に、魅力的な感覚的特性を備えたアーモンド種子からの淡色の調製物はこれまでに存在しない。
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、淡色かつ高品質のアーモンド種子からのタンパク質調製物及び容易かつ費用対効果の高い製造方法を提供することにあった。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するために、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15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、洗浄され、好ましくは種子薄皮の少なくとも一部が除去されたアーモンド種子が使用され、ここで、本来の種子に含まれる種子薄皮に対する乾燥物質での種子薄皮の割合は、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%未満であり、これにより、その原料を用いて製造された調製物の明度に良い影響がもたらされる。本発明による調製物を、有利には本発明による方法を用いて得ることができ、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おり、以下で、油脂と油とは同義で使用される):
・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。
・タンパク質含有量は、(係数6.25、そしてTSに対して)50質量%超、有利には55質量%超、より良好には60質量%超、特に有利には65質量%超である。
・調製物は単糖類、二糖類、及びオリゴ糖類等の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、(TSに対して)8質量%未満、有利には4質量%未満、より良好には2.5質量%未満、更により良好には1質量%未満、特に有利には0.5質量%未満である。
・調製物は淡い色を有する。250μm未満の平均粒度d90(d90: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、より良好には90を超え、特に有利には94を超える。
・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d90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を有し、水結合性は、特に1mL/g超、有利には2mL/g超、特に有利には3mL/g超であり、油結合性は、特に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、特に150mL/g超、有利には250mL/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。調製物は、pH7で、特に10%超、より良好には20%超、より良好には30%超、有利には40%超、有利には50%超、特に有利には60%超のタンパク質溶解度を有する。驚くべきことに、本発明による調製物は、(タンパク質)溶解度が部分的にpH4.5で17%未満であるにもかかわらず、4.5のpH値を有する発酵代替乳製品(例えば、代替ヨーグルト又は代替クリームチーズ)用の材料として優れた適性を示す。
・調製物は良好なゲル形成特性を有する。調製物の最小ゲル化濃度は、好ましくは12質量%以下、有利には10質量%以下、より良好には8質量%以下、特に有利には6質量%である。
・任意に、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。
・任意に、調製物は、0.0005質量%超、より良好には0.001質量%超であるが、それぞれ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を示す。
本特許出願における調製物の特性の場合に、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、有機溶剤の割合を有する調製物は、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、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の非常に良好な特性を示す。本発明者らは、エタノールで抽出された調製物が、穏やかな加工条件及び良好な技術機能的特性にもかかわらず、非常に低い細菌負荷、有利には1グラムの調製物当たり1000コロニー形成単位(koloniebildender Einheit:kbE)未満、有利には1グラム当たり100kbE未満、特に有利には1グラム当たり10kbE未満を示すことを明らかにすることができた。
有利な実施形態において、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、種子に本来含まれる水溶性炭水化物の含有量が適切な方法により低減され得るので、タンパク質調製物において、タンパク質対可溶性炭水化物含有量の比率は、加工前のアーモンド種子中よりも大幅に大きくなる。2つの(固有値の)比率は、適切な加工により、天然のアーモンド種子の場合よりも最大500%高い場合がある。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、代替鶏肉若しくは代替魚肉又はデリカテッセン製品等の非常に淡色の食品の場合に望まれない場合がある。したがって、本発明による炭水化物が低減されたアーモンド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水溶性炭水化物の含有量を50%未満の値まで低下させると、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、種子に本来含まれる水溶性炭水化物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(本発明による方法の有利な実施後)においては、60質量%を上回るタンパク質含有量が達成される。したがって、非常に簡単で、費用対効果が高く、かつ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、多くの食品用途で緊急に必要とされている高い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、種子に本来付着している種子薄皮の0%から100%の間の種子薄皮の割合を含む、堅殻が除去され、洗浄されたアーモンド種子を準備し、引き続き加工する幾つかの部分工程を有する。これらのアーモンド種子を、任意に予備細砕又は水熱的コンディショニング後に、好ましくは、例えばスクリュープレス、押出機、又は液圧式プレス等の連続的なプレス機若しくは準連続的なプレス機を用いた機械的な脱油に供給し、油を取り除く。次いで、得られた圧搾ケークから、有利には圧搾ケークの規定の粒度の調整及び規定の含水量の調整の後、溶剤抽出によって油及び任意選択で部分的に水溶性炭水化物、特にショ糖を十分に取り除く。引き続き、調製物から溶剤を分離する。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、篩別方法及び選別方法を伴い得る。このプロセスを以下で詳細に説明する:
洗浄:
第1工程において、洗浄されたアーモンド種子を準備するか、又は機械的方法によってアーモンド種子から夾雑物(不純物)若しく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不純物を含むアーモンドを準備する。
テスタの部分的な分離(任意):
次の任意の工程において、アーモンドから少なくとも部分的に種皮を取り除く。このために、摩擦、剪断、又は研削によってアーモンドの表面から少なくとも部分的に種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生ずる殻を別個の採油に供給し、部分的に又は完全に種子薄皮が取り除かれたアーモンドを本発明による更なる加工(処理)に供給する。種皮の割合を減らす代替的な方法として、湿潤条件又は湿式条件下での、有利には高温での分離を使用することができる。その際、硬い堅殻を取り除く前にアーモンド種子を蒸気でふかすか、加熱するか、又は煮るかし、硬い堅殻を取り除いた後に、薄皮を機械的にこすり落とす。既に脱殻されたアーモンド種子を水中又は蒸気中でふやかし、加熱してから種皮を取り除く場合に、同様に実施することもできる。有利には、本発明による方法は、テスタが部分的に、十分に、又は完全に取り除かれたアーモンドを原料として用いて実施される。完全に殻のあるアーモンド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種子薄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、種子の温度及び水分の調整による種子のコンディショニングを、任意選択で種の細砕後に行う。このために、種子中の含水量は、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)までの種の粗い細砕を行う。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、関連の種子薄皮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から分離することができる。これにより、アーモンドタンパク質調製物の色が持続的に改善される。さらに、アーモンド種子を予備細砕しておくと油の収量がより高くなることが明らかになる。さらに、細砕の前又は後に、かつ機械的な部分脱油の前に、種子を40℃超、有利には50℃超、より良好には60℃超、特に有利には70℃超であるが100℃未満、特に有利には80℃未満の温度に温めることが有利である。アーモンド種子を、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、種子薄皮をまだ完全に含むアーモンド種子でも、又は適切な前処理によって種子薄皮が部分的に若しくは完全に分離されたアーモンド種子でも、機械的な部分脱油を行うことができる。
機械的な部分脱油:
任意選択で予備コンディショニングされたアーモンド種子では、有利には脱油用の連続的な装置を用いた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子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。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適用される。残留油含有量を8質量%の下限に限定することが見出されたのは、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剪断速度、圧搾圧、及び温度が必要とされるからである。
アーモンド種子は最大60%の油含有量を有し、排液のための構造的な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。したがって、溶剤抽出に際して必要とされる溶剤を削減するために、機械的な部分脱油後の圧搾ケーク中の20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、圧搾ケークを機械的な部分脱油用の装置、特にプレス機で再度圧搾分離するか、又は更に脱油することが必要となる場合がある。これは、圧搾に際して、圧搾ケークを未圧搾の種子と一緒に第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。圧搾ケークの圧搾又は機械的な部分脱油を幾度も実施して、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、機械的な部分脱油を適度な温度で行う。有利には、アーモンドを、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、入口における種子の温度と、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アーモンド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アーモンド種子からショ糖の割合を減らす更なる加工(処理)の前に、抽出前に圧搾ケーク又は部分脱油されたアーモンド種子の再度のコンディショニングを行うことができる。その際、圧搾ケーク又は部分脱油されたアーモンド種子中の水分を、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、抽出前又は抽出中に圧搾ケーク又は部分脱油されたアーモンド種子の粒度及び粒子形態(形状)を変更することが有利である。これは特に高い関連性がある。それというのも、アーモンド種子からの圧搾ケークは、非常に固く、部分的に硬質の薄片、フレーク、又は圧搾ケーク構造物を形成する傾向があるため、有機溶剤の浸透が困難又は不可能となるからである。圧搾ケーク又は部分脱油されたアーモンド種子を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d90値を有する粒度まで細砕すると抽出が大幅に加速することが明らかになる。この加速により、抽出前の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得るため、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アーモンド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アーモンド種子を粉砕せずにフレーク化することも可能であり、これは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材料の平均厚さと解釈される。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態は、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、規定のサイズ域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。
懸濁液における細砕が特に有利であることが分かっている。ここで、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もたらす供給ユニット、撹拌機、又は混合機を利用して、粒子を細砕し、その際、溶剤を浸透させる新しい表面を常に生成することもできる。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り、これにより、圧搾ケーク及び溶剤からの懸濁液へと高い剪断力が導入される。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り得る。
溶剤抽出:
圧搾ケーク又は部分脱油されたアーモンド種子から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(溶媒)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、又はこれらを交互に配置することもできる。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アーモンド種子から油を十分に確実に分離するには、溶剤の質量割合対圧搾ケーク又は部分脱油されたアーモンド種子の質量割合に、1.5超、有利には3超、より良好には5超、更により良好には7超、特に有利には10超を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、抽出中に有機溶剤に加えて水含分が存在することが有利である。これは、水を添加する若しくは規定の含水量を有する有機溶剤を使用することによって、又は湿った圧搾ケークを介して水を加えることによって達成され得る。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、圧搾ケーク又はアーモンド種子から油を可能な限り十分に分離すると同時に、ショ糖の割合を除去するだけでなく極性及び両親媒性の二次植物物質も同時に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、特に有利には8質量%超、より良好には9質量%超、更により良好には10質量%超が選択される。驚くべきことに、例えば、溶剤としてアルコール、特にエタノールを使用する場合、そのような高い含水量であっても、タンパク質に過度に損傷を与えることなく脱油を行うことができる。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60質量%超の非常に高いタンパク質含有量を有する技術機能的特性を有するタンパク質調製物を得ることが可能となる。
既に述べたように、抽出プロセスにおける含水量は、含水溶剤を準備することによって、残留水分を含む圧搾ケーク若しくは部分脱油されたアーモンド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達成することができる。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、使用されるヘキサンに対して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%超又は最大30質量%、好ましくは30質量%未満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、アルコール等の両親媒性溶剤においてのみ最大14質量%に制限され、親油性溶剤の場合には、この制限は行われない。
タンパク質の多いアーモンド種子又はアーモンド種子からの圧搾ケークを水-アルコール混合物で処理する間に、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。したがって、抽出中の溶剤又は溶剤の混合物の温度は、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。この温度範囲において、水及び有機溶剤からの選択された混合物は、同時にタンパク質の過剰な変性を引き起こさずに、アーモンドから油だけでなくショ糖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、例えばヘキサン等の非極性溶剤を使用する場合には、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/粒子形態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。この過程ではアーモンド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圧縮してペレットにすることは、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、濾過に伴うあらゆる損失を低減することができる。
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、好ましくは、浸漬抽出、好ましくは例えば混合-沈降法が特に有利である。多段階浸漬抽出が特に有利である。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ため、粒子は気体と殆ど接触しない。したがって、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による激しい混合によっ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狙い通りに異なる粒度へと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。これは次の通りに実施することができる:最初の抽出工程に続いて、溶剤及び粗大粒のラフィネートを、有利には沈降によって又は例えばデカンターにおける遠心分離によって簡単に機械的に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、前回の抽出時よりも小さな粒度分布を有する既に1回以上抽出された圧搾ケーク粒子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。油分が少ないラフィネートの処理からの溶剤の上澄みを、油分が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、異なる大きさの粒度分布を有する撹拌容器による向流抽出が達成される。
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、規定の粒度分布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の規定の体積比まで沈降が起こる。その際、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、例えば上方から汲み出し、吸い上げ、又は吸引することによって、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、沈降過程が再度起こる。ラフィネートを混合し沈殿させる過程を幾度も繰り返すことができ、有利には、この過程は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、抽出は多段階で、特に有利には向流にて実施される。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異なる混合比を使用することが有利である。ここで、新しい圧搾ケークが使用される最初の抽出段階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、油の分離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、エタノール又はイソプロパノール等の溶剤は、水割合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、含水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。有利には、この含水量の変化は、2回目の抽出及び/又は3回目の抽出の後、それぞれ上澄みの一部を次の抽出に利用せずにミセラと一緒に処理することによって後押しされる。驚くべきことに、これは、異なる含水量又は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、アーモンド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、最初の抽出工程については、最初に、5質量%未満の含水量を有する、例えばヘキサン等の親油性溶剤又は、例えばエタノール等のより極性の低い溶剤を使用し、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、親水性溶剤又はより多くの水を加えた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。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、乾燥を有利には、120℃未満、より良好には100℃未満、特に有利には80℃未満の材料中の低い温度で行う。このために、有利には、100℃を上回る、より良好には120℃を上回るジャケット温度を有するが、真空中で運転され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、溶剤の沸点が下がり、ジャケット温度を下げることができる。後続の乾燥の間にこのようにジャケットの温度が下がると、タンパク質は更に保護される結果となる。
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d90粒度まで行われる。
ミセラの後処理及び脱溶剤:
油及び水を担ったミセラを、有利には蒸留により分離し、任意選択で精留によって濃縮する。その際、糖及び幾らかの二次植物物質が水相中に残り、これらを、例えば遠心力により又は重力場において機械的に油相から分離することができることが明らかになる。
本発明による方法によって、アーモンド調製物の安全性に関して更なる利点がもたらされる。スイートアーモンド(非常に低い割合の青酸配糖体を含むアーモンド)には常に(高い含有量の青酸配糖体を含む)ビターアーモンドの割合も含まれている可能性があるため、両親媒性溶剤又は親水性溶剤を用いた抽出方法により、含まれる青酸配糖体の部分的な分離が可能となり、したがって、得られたタンパク質調製物は、純粋な圧搾ケークとは異なり、人体に危険を及ぼさない。
調製物の使用の説明:
本発明によるアーモンド種子からの調製物を使用する場合に、食品用又はペットフード用のその他のタンパク質材料を含むタンパク質混合物を製造する場合に、特別な利点が明らかになる。非常に魅力的な感覚的特性に基づいて、混合物中の、例えばエンドウ豆タンパク質等のその他の原料からの不快な香りを和らげることができ、これにより消費者の受け入れが高まる。
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。
上述のタンパク質及び本発明によるアーモンド調製物の混合物は、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及び色とを兼ね備え、混合物の個々のタンパク質の個々のアミノ酸の不足を補うことが可能となる。
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(A 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7のpH値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(油含有量と同義):
油脂含有量又は油含有量は、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。
青酸(HCN)としての青酸配糖体の含有量:
Schilcher, H. & Wilkens-Sauter, M. (1986)著の「HPLCを用いたリナム・ウシタティッシムム(Linum usitatissimum)における青酸配糖体の定量的測定)」(Quantitative Bestimmung Cyanogenic Glykoside in Linum usitatissimum mit Hilfe der HPLC.)」 Fette Seifen Anstrichmittel, 88, 287-290に従ってリード物質であるリヌスタチン及びネオリヌスタチンからHPLCによって求めた、1kgの調製物(TSに対する)当たりのHCNのmgでのHCN含有量として示される。
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(補遺)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)」に示されている方法によって求められる。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。
最小ゲル形成濃度:
最小ゲル形成濃度は、それを下回るとタンパク質調製物が熱誘導ゲルを形成し得る濃度を定めている。調製物を試験管内で様々な濃度にて水中に加え、均一に懸濁する。引き続き、懸濁液を85℃に30分間加熱し、再び20℃に冷却する。自由水が流れ出ることができるように試験管を逆さにする。水がもはや流れ出なくなる最も低い濃度を最小ゲル形成濃度と呼ぶ。タンパク質調製物の質量%での最小ゲル化濃度の値が低いほど、むしろタンパク質調製物はゲル化剤として一層適している。
プレス機を用いて75℃の平均温度でテスタ(種子薄皮)を有しないアーモンド種子から1回の圧搾によって得た20質量%の油含有量を有する800gのアーモンド種子圧搾ケークを、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、乳鉢を用いて1mmの辺長を有する小片に粗く細砕した。細砕した圧搾ケークをその都度3500mL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、最初の段階において800gの圧搾ケークに3500mLを加え、58℃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2500mLの上澄みを取り除き、再度2500mLの溶剤を加えた。次の抽出工程を同様に行い、その都度2500mLを加え、2500mL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、引き続き粉砕した。粉砕を250μmの篩いインサートを用いて行った。
この調製物は、芳しいナッツのような風味を有し、TSに対して69%のタンパク質含有量、pH7で68%のタンパク質溶解度、及び535mL/gの乳化能力を有していた。Lb測定に際して、95のL値を求めることができた。青酸として測定された青酸配糖体の含有量を検出することができなかった。得られた調製物の更なる特性を以下の表から確認することができる。
Figure 2024518066000001
Figure 2024518066000002
Figure 2024518066000003
使用例:
実施例からの50gのアーモンド種子調製物をマフィンのレシピに加えた。この生地でマフィンを焼き、これを官能評価した。見た目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。

Claims (34)

  1. アーモンド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50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%未満の油含有量と、
    を有し、ここで、
    前記タンパク質調製物は、
    乾燥物に対して8質量%未満のショ糖の割合を有し、かつ、
    250μm未満の前記タンパク質調製物のd90粒度での、又は前記タンパク質調製物を250μm未満のd90粒度まで粉砕した後のCIE-L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、特に有益には94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. 前記ショ糖の割合は、乾燥物に対して4質量%未満、好ましくは2.5質量%未満、特に有益には1質量%未満又は0.5質量%未満である、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、55質量%超、好ましくは60質量%超、特に有益には65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. 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、150ml/g超、好ましくは250ml/g超、特に有益には400ml/g超又は500ml/g超である、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AACC測定方法に従って測定される水結合性は、1ml/g超、好ましくは2ml/g超、特に有益には3ml/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. 本明細書に示される遠心分離測定方法に従って測定される油結合性は、1ml/g超、好ましくは2ml/g超、特に有益には2.5ml/g超である、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. 10%超又は20%超、好ましくは30%超又は40%超、特に有益には50%超又は60%超である水中pH7でのタンパク質溶解度を有する、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. 0.001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1~9のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
  11. 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1~9のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
  12. 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d90粒度を有する、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. 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1~12のいずれか一項に記載のタンパク質調製物。
  14. 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1~13のいずれか一項に記載の調製物の使用。
  15. アーモンド種子からのタンパク質調製物、特に請求項1~13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:
    アーモンド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アーモンド種子を、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と、
    ここで、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若しくは水の添加下で、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30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する;
    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。
  16. アーモンド種子に本来含まれる乾燥物質での種子薄皮に対して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%未満の乾燥物質での種子薄皮の残留割合を有するアーモンド種子を準備するか、又は種子薄皮をこれらの残留割合まで除去する、請求項15に記載の方法。
  17. 前記機械的な部分脱油に際しての前記アーモンド種子の平均温度を100℃未満、好ましくは80℃未満に保持する、請求項15又は16に記載の方法。
  18. 前記部分脱油されたアーモンド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15~17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 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、ここで、前記水割合は、それぞれ7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15~18のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記1回以上の抽出工程を、溶媒としてヘキサンを用いて水の存在下で実施し、ここで、前記水割合は、それぞれ10質量%超から30質量%未満の間の範囲である、請求項15~18のいずれか一項に記載の方法。
  21. 多段階抽出に際して最初の段階での前記水割合を最も高く選択し、1つ以上の後続段階ではより低く選択する、請求項15~20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 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15~21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 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アーモンド種子との間の45℃超の溶媒の温度での接触期間に、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時間の間を選択する、請求項22に記載の方法。
  24. 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15~23のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記アーモンド種子を、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%の間の前記種子中の含水量まで前記種子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15~24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記アーモンド種子を、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70℃超であるが100℃未満、より良好には80℃未満の温度まで温める、請求項15~25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記アーモンド種子を、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、特に有益には0.5mmから2mmの間の辺長まで粗く細砕する、請求項15~26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 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アーモンド種子を、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15~27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記部分脱油されたアーモンド種子の粒度を、前記1回以上の抽出工程を実施する前又は実施している間に、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d90値にし、ここで、好ましくは、100μm未満の粒度を有する微粒の割合は、50質量%未満、特に有益には25質量%未満又は10質量%未満である、請求項15~28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記部分脱油されたアーモンド種子を、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15~28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15~30のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記ラフィネートの乾燥を、真空乾燥機において実施し、ここで、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15~31のいずれか一項に記載の方法。
  33. 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15~32のいずれか一項に記載の方法。
  34. 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d90値を有する規定の粒度分布まで粉砕する、請求項15~33のいずれか一項に記載の方法。

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