JP2900953B2

JP2900953B2 - α―ラクトアルブミン含有量の高い乳画分の製造法及び該画分を含有する製品

Info

Publication number: JP2900953B2
Application number: JP33605690A
Authority: JP
Inventors: 幸生内田; 雅治島谷; 一郎松野; 正信神武; 鈴香西崎
Original assignee: YUKIJIRUSHI NYUGYO KK
Current assignee: YUKIJIRUSHI NYUGYO KK
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JPH04207157A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、乳からクロスフローMF膜を用いてα−ラク
トアルブミン含有量の高い画分を分離回収する方法及び
該画分を含有する製品に関する。

従来技術とその背景一般に、乳清蛋白質はカゼイン及び大豆蛋白質に比べ
栄養価、蛋白利用効率が高いことから、母乳代替品また
は人もしくは動物の栄養組成物の蛋白源として利用する
ことが知られている。特に、母乳代替品に利用する場
合、牛乳中の乳清蛋白質の主成分であるβ−ラクトグロ
ブリン（β−Lg）は、母乳に存在しない蛋白質であり乳
児アレルギーのアレルゲンとして作用することから、β
−Lgを低減化するか或いはα−ラクトアルブミン（α−
La）含有量の高い乳清蛋白素材を利用することが望まし
いと言われている。

そこで、これまでチーズ製造等において副生するホエ
ーからβ−Lgを低減するか或いはα−La含有量を高めホ
エー蛋白質の有効利用を図ろうとする試みがなされてき
た。

すなわち、α−La含有量の高い画分を分離回収する方
法として、ホエーを出発原料として各乳清蛋白質の物理
的性質及び／又は化学的性質のく差を有効に利用する試
みがこれまで多くなされてきた。しかしながら、これら
の方法は、工程が複雑なこと、エネルギーコスト、低回
収率、蛋白質の不可逆的変化等の問題を有しており、工
業的に実行可能な方法まで規模を拡大するには至ってい
ない。また、最近UF膜を利用した分画法として、ピータ
ー・ハリス（特開昭57−118758号公報）、モーブワら
（特開昭56−36494号公報）およびボトムリー（特開平
１−165343号公報）の方法が示されており、これらの方
法においてもすべてホエーを出発原料としている。然る
に現実の問題としてこれらの方法を検討した結果、工業
的に使用するUF膜の孔のサイズにはバラツキがあり、分
子量が近似しているα−La（MW14000Da）とβ−Lg（MW3
6000Da二量体）を適確に分画することは困難であった。
以上のように、従来の方法はすべてホエーを出発原料と
しており、乳を出発原料としてα−La含有量の高い画分
を分離回収する方法は示されていない。

一方、現在、乳業における工業的なUF膜の利用技術と
しては、ホエー蛋白濃縮物（WPC）、全乳蛋白（TMP）及
びチーズ乳の濃縮等に利用され、実質的には蛋白質と乳
糖および灰分の分離に使用されているにすぎない。ま
た、MF膜の利用技術については、全濾過方式では膜の目
づまり等により処理能力が低下し、また膜が持つ本来の
特性を維持出来ないことから、汚泥処理等、沈澱物の除
去に利用されるにすぎない。一方、近年、全濾過方式で
の短所を改良したクロスフロー方式が開発され、牛乳の
除菌、乳酸菌の菌体濃縮、ホエーからの脂肪の除去等へ
の利用が検討されてきている。しかし、乳を原料として
MF膜処理により乳清蛋白質、特にα−La含有量の高い画
分を分離回収する方法はこれまでに検討されていない。

発明が解決しようとする課題本発明は、上記したように膜処理技術を利用してホエ
ーからα−La含有量の高い画分を分離回収する工程にお
いて、良好な分離および効率的な回収が困難であったこ
となどから、従来のα−La分離回収にともなう製造上の
問題点を解決しようとしてなされたものである。

課題を解決するための手段本発明は、セラミックおよび高分子膜を用いたクロス
フローMF膜技術と、乳の加熱によるκ−カゼインとβ−
Lgの間で複合体を生成することを応用してα−La含量の
高いホエー蛋白質画分を工業的規模でえるものである。
また得られたα−Laの含量の高い画分を母乳代替品およ
び人もしくは動物の栄養補給組成物として使用すること
にもある。

すなわち、本発明は、加熱処理した乳を、クロスフロ
ーMF膜処理して膜透過し、透過液側のα−La含有量の高
い画分を分離回収することよりなるα−La含有量の高い
乳画分の製造法に関する。

また、本発明では、乳の加熱処理はクロスフローMF処
理の際に膜を加熱して行ってもよい。前述のように乳中
には、α−Laとβ−Lgとが存在し、例えば牛乳でのα−
Laの分子量は14000Da、β−Lgのそれは36000Da（２量体
として存在）である。しかし、この程度の分子量の違い
では両者を膜により良好に分離することは困難である。
β−Lgは熱に敏感な蛋白質であり、加熱により自己会合
あるいはカゼインミセルのκ−カゼインと複合体を形成
する（Dairy Sci.Abst.25,45（1963）,J.Dairy Sci.48,
1161（1965）参照）。本発明者らはβ−Lgのこの性質と
最近急速に進歩をとげた膜分離技術とをたくみに応用
し、加熱によりβ−Lgの見かけの分子量を増大させ、α
−Laとの分子量の差を広げた後クロスフローMF膜処理す
ることによりα−Laとβ−Lgとを分離することに成功し
たものである。この結果、α−Laを収率よく得ることが
できた。

本発明における乳には、牛乳、山羊乳、羊乳、水牛乳
等すべての乳が用いられ、脂肪含有量の多少を問わな
い。

また、熱処理した乳には、あらかじめ熱履歴を経た
乳、例えば、殺菌乳、還元乳（加熱濃縮粉乳を水等で溶
解したもの）、生乳（生脱脂乳も含む）をあらかじめ予
備加熱したものがあり、さらに膜処理時に高温を伴なう
ものを包含する。この加熱処理は70℃以上で行うことが
望ましく、この温度以上でβ−Lgが会合及び／または重
合したカゼインミセルのκ−カゼインと複合体を形成し
たりする。

またクロスフローMF膜処理は、最近急速に発展した技
術である。クロスフロー濾過とは、従来からの全濾過方
式とは異なり供給液を膜面に沿って流し、透過液の流れ
ている方向と垂直にクロスするように行なう方法であ
る。特徴としては処理能力及び膜の分画性を良好に保持
できる。また、MF膜は粒子を分離の対象として孔径が正
確に測定された分離膜である。その孔径は0.01μｍ〜数
μｍまであり、材質はセラミックあるいは高分子の素材
からなっている。本発明では孔径0.05〜1.0μｍの膜を
使用することが望ましい。孔径0.05μｍ以下では、α−
La及びβ−Lgの両者が膜を通過しにくく両者を良好に分
画することができない。また孔径1.0μｍ以上では加熱
により見かけ上の分子量の増加したβ−Lgもα−Laと共
に膜を通過し、またカゼインミセルの一部も透過され、
α−Laの分画ができなくなる。また、クロスフローMF膜
装置の運転条件は、乳膜間差圧0.5MPa以下で、膜面流速
が0.5m/sec以上で運転すると効率よくα−Laとβ−Lgと
を分離することができる。

本発明の方法を第１表を用いて説明すると、原料とし
て脱脂乳または全脂乳のような加熱処理されていない乳
を用いる場合、加熱処理するときは前記したように70℃
以上に加熱し、冷却しこれを常温のクロスフローMF膜処
理するとよい。また加熱処理しないときはクロスフロー
高温MF膜処理して加熱によるβ−Lgとκカゼインの複合
体形成と膜処理とを同時に行うとよい。さらに還元脱脂
乳、還元全脂乳等の加熱処理された乳を用いるときは、
これを常温MF膜処理するとよい。このようにすると、α
−Laが膜を透過し、α−La含量の高いα−Laを得ること
ができる。この透過液には通常0.1％程度のα−Laと乳
糖、灰分等が含まれる。

この膜処理の濃縮液は、主成分がβ−Lg及びカゼイン
であるが、この中にα−Laが残存している。本発明で
は、この濃縮液に水等のα−Laを含まない液を加えて希
釈し、DF（ダイアフィルトレーション）膜処理を行って
残存していたα−Laを透過させ、この透過液をMF膜処理
透過液と合せることもできる。

このようにして得られた透過液には、目的物であるα
−Laの他に、乳糖、灰分及び水等が含まれている。そこ
で本発明ではα−Laが透過しないUF膜を使用してこの透
過液からα−Laのみを分画濃縮してもよい。ここで使用
するUF膜は、α−Laの分子量が14000Daであるので実質
的に分画分子量が14000Da以下の膜を使用する。

このようにして得られた濃縮液は、そのままあるいは
噴霧乾燥、凍結乾燥等の乾燥手段を施して粉末とし育児
用粉乳等に添加して母乳代替品としたり、また人あるい
は動物の栄養組成物として用いることができる。

発明の効果本発明の方法によるとクロスフローMF膜を用いて乳か
らα−ラクトアルブミン含量の高い乳画分を収率よく分
離回収することができる。

そして、この画分の乾燥粉末やさらにこれを育児用粉
乳等に添加した製品は栄養価や蛋白利用効率が高いもの
となる。

次に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。

実施例１乳として、雪印乳業（株）製造の脱脂粉乳を用いた。

この脱脂粉乳は、脱脂乳の濃縮乾燥時に少くとも、75
℃、15分の熱処理を受けたものである。

この脱脂粉乳を、脱イオン水で還元した。

還元脱脂乳の分析値（重量％）は次のとおりであっ
た。

全固形分 7.5 タンパク質（Ｎ×6.38） 3.1 α−La/β−Lg 0.34 脂肪 0.05 糖質 3.68 灰分 0.67 pH 6.5 還元脱脂乳20kgを膜面積0.35m²の日本ガイシ社製のセ
ラミック膜（α−アルミナ）モノリスタイプ948F、孔径
0.1μｍを用いて、クロスフローMF膜濾過を行った。運
転条件は、温度12℃、平均運転圧力0.1MPa、膜面流速1.
6m/secであった。濃縮倍率２までの濃縮を行い、各々濃
縮液10kg、透過液10kgを得た。透過液には、初期脱脂乳
の12.9％のα−Laと1.8％のβ−Lgが移行した。膜処理
したことによりα−La/β−Lgの比率は、脱脂乳で0.34
であったものが透過液では、2.43とα−Laが高い値を示
した。

さらにこの濃縮液10kgを、濃縮乳量を10kgに保持し、
濃縮乳に脱イオン水を添加しながら、DF膜処理を行っ
た。つまりダイヤフィルトレーション（DF）を行った。
透過液量（＝加水量）が10kg得られた時点で処理を終了
した。このとき、10kgの透過液中に、濃縮乳中の22.8％
のα−Laと2.9％のβ−Lgとが移行し、ダイヤフィルト
レーションによる透過液のα−La/β−Lgの比率は、2.5
1とこちらもα−Laが高い値を示した。結局２倍濃縮、
１倍ダイヤフィルトレーションにて32.8％のα−Laと4.
6％のβ−Lgが透過液側に移行し、α−ラクトアルブミ
ンの移行率が高いのに比べ、β−ラクトグロブリンのそ
れは低い値となった。

実施例２次に示す成分からなる生脱脂乳を使用した（重量
％）。

全固形分 8.81 タンパク質（Ｎ×6.38） 3.31 α−La/β−Lg 0.33 脂肪 0.12 糖質 4.64 灰分 0.74 pH 6.6 この生脱脂乳100kgをフォードラタンクにて、85℃、1
0分間加熱し、膜面積0.42m²のミリポア社製のセラミッ
ク膜セラフロー、孔径0.2μｍを用いて、クロスフローM
F膜濾過を行った。運転条件は、温度50℃、平均運転圧
力0.1MPa、膜面流速2.0m/secであった。実施例１と同様
の濃縮およびダイヤフィルトレーションを行った。

５倍濃縮で得られた濾過液へのα−La、β−Lgの移行
率は各37.2％、5.2％であり、α−La/β−Lgの比率は脱
脂乳では0.33であったものが、透過液では2.56となり、
α−La含量の高い透過液が得られた。

また、ダイヤフィルトレーションで得られた透過液へ
の移行率は各々α−La34.2％、β−Lg4.4％でα−La/β
−Lgの比率は、2.80であり、α−La含量の高い画分が得
られた。結局、５倍濃縮、１倍ダイヤフィルトレーショ
ンにてα−La約58.6％、β−Lg約9.8％が透過液側に移
行し、実施例１と同様にβ−Lgにくらべてα−Laの移行
率が高い値であった。

実施例３実施例１および２で得られたα−La富化透過液150kg
を用いて、タンパク質の濃縮、精製を行った。用いた透
過液の成分を次に示す（重量％）。

全固形分 4.18 タンパク質（Ｎ×6.38） 0.39（純タンパク質0.12）脂肪 0 糖質 3.47 灰分 0.32 pH 6.5 DOW社製のUF膜GR81PP、分画分子量6000Da、0.36m
²を、DOW社のUF装置Lab−20に装着し、50倍濃縮して3kg
の濃縮液を得た。濃縮液の成分（重量％）は、全固形分 20.90 タンパク質（Ｎ×6.38） 8.94.（純タンパク質6.00）脂肪 0 糖質 10.38 灰分 1.58 pH 6.2 であった。また、SDS−PAGE分析によるα−La及びβ−L
g濃度は、各々3.38％、1.24％であり、α−La/β−Lgの
比率は、処理前の値と同じ2.7であった。

さらにタンパク質濃度を上げるために等量ダイヤフィ
ルトレーションを行った。このために濃縮液量の３倍に
相当する9kgの脱イオン水を添加した。得られた3kgの濃
縮液の成分（重量％）は、全固形分 8.89 タンパク質（Ｎ×6.38） 6.89（純タンパク質6.00）脂肪 0 糖質 1.3 灰分 0.80 pH 6.8 であり、全固形中のタンパク質が77.5％となった。SDS
−PAGEによるとこの濃縮液中のα−Laおよびβ−Lg濃度
は、各々3.36％、1.20％であり、α−La/β−Lgの比率
は、処理前の値と同じであった。

実施例４実施例３記載の濃縮液（全固形分20.90％、タンパク
質8.94％、脂肪０％、糖質10.38％、灰分1.58％）を常
法により脱塩し、脱塩濃縮液（全固形分18.12％、タン
パク質8.05％、脂肪０％、糖質9.90％、灰分0.17％）10
0.6kgに、カゼイン6.4kg、乳糖32.6kg、ビタミンとミネ
ラル成分2kgを溶解した後、これに植物油27.6kgを混合
し均質化した。得られた溶液を殺菌し、常法により濃
縮、乾燥して母乳代用粉乳100kgを得た。

実施例５実施例４記載の脱塩濃縮液116.7kgに、脱脂粉乳19.3k
g、乳糖32.1kg、ビタミンとミネラル成分0.8kgを溶解し
た後、これに植物油27.7kgを混合して均質化した。得ら
れた溶液を殺菌し、常法により濃縮、乾燥して母乳代用
粉乳100kgを得た。

実施例６実施例４記載の脱塩濃縮液288kgに、デキストリン28.
5kg、ビタミンとミネラル成分1.6kgを溶解した後、これ
に植物油16.4kgを混和して均質化した。得られた溶液を
殺菌し、常法により濃縮、乾燥して粉末状栄養食品100k
gを得た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西崎鈴香埼玉県幸手市神明内473―３ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A23J 1/00 - 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱処理した乳を、または加熱処理と同時
に乳をクロスフロー精密濾過（MF）膜処理して、透過液
側へα−ラクトアルブミン含有量の高い画分を分離し回
収することを特徴とするα−ラクトアルブミン含有量の
高い乳画分の製造法
【請求項２】加熱処理した乳として殺菌乳、還元乳、加
熱濃縮乳及び予備加熱された生乳よりなる群から選択さ
れる乳の１種またはそれ以上を用いる請求項（１）に記
載のα−ラクトアルブミン含有量の高い乳画分の製造法
【請求項３】70℃以上に加熱処理し、69℃以下に冷却し
た乳を常温クロスフローMF膜処理する請求項（１）また
は（２）に記載のα−ラクトアルブミン含有量の高い乳
画分の製造法
【請求項４】クロスフローMF膜として耐熱性膜を使用
し、乳を温度70℃以上でクロスフローMF膜処理を行う請
求項（１）または（２）に記載のα−ラクトアルブミン
含有量の高い乳画分の製造法
【請求項５】クロスフローMF膜としてセラミックまたは
高分子を素材とし、孔径は0.05〜1.0μｍの膜を用い、
クロスフローMF膜装置の運転条件として、膜間差圧が0.
5MPa以下で、膜面流速が0.5m/sec以上で行なう請求項
（１）〜（４）のいずれかに記載のα−ラクトアルブミ
ン含有量の高い乳画分の製造法
【請求項６】加熱処理した乳を、または加熱処理と同時
に乳をクロスフローMF膜処理し、濃縮液はさらにダイア
フイルトレーション（DF）膜処理することにより、その
透過液をクロスフローMF膜透過液に加え、α−ラクトア
ルブミン含有量の高い画分を効率的に回収することを特
徴とするα−ラクトアルブミン含有量の高い乳画分の製
造法
【請求項７】請求項（６）のDF膜透過液とクロスフロー
MF膜透過液とを合せた液をUF膜処理して濃縮液を回収す
ることを特徴とするα−ラクトアルブミン含有量の高い
乳画分の製造法
【請求項８】請求項（１）〜（７）のいずれかによって
得られる画分を噴霧乾燥または凍結乾燥させてなるα−
ラクトアルブミン含有量の高い乳画分粉末
【請求項９】請求項（１）〜（８）のいずれかによって
得られる画分を含有せしめてなる母乳代替品または人も
しくは動物のための栄養組成物