JP3223189B2 - 食物及び飲物における褐変抑制組成物及び方法 - Google Patents

食物及び飲物における褐変抑制組成物及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 食物の褐変(browning)は食物及び飲物産業において
大きな問題である。褐変または酸化的暗色化(darkenin
g)は例えばある食物中に存在するフエノール性化合物
の重合による酵素例えばフエノールオキシダーゼ(PPO;
チロシナーゼとしても知られている)の作用の結果か、
または非酵素的化学反応の結果であり得る。高いPPO活
性は褐変されやすい食物例えばエビ、バナナ及びキノコ
に存在する。褐変は食物及び飲物の外観及び構造に有害
な変化を生じさせる。酵素的及び非酵素的褐変は食物産
業に重大な問題を与え、そして1年当り数百万ポンドも
の廃棄食物生成物を生じさせる。
酵素的褐変は殊にエビに黒い斑点を生じさせる特徴が
あるエビ黒皮症(shrimp melanosis)の原因剤として殊
に多くの研究の対象となつている。フオールクナー(Fa
ulkner)ら、アドバンスト・フード・リサーチ(Advanc
ed Food Fesearch)、19:302〜310(1953)。酵素的褐
変はモノ−及びジフエノールのo−キノンへのPPO−触
媒された酸化の結果であり、このものは自発的に重合し
て暗色の、高分子量重合体を生成させ、特徴的な褐変ま
たは暗色化の斑点を生じさせる。
褐変を防止するためにPPOの加熱失活及び種々の化学
的処理例えば食物のpH値の変化を含めて数種の方法が開
発された。加熱失活はPPOを失活させるに必要とされる
高温が食物の品質及び構造を変えるために新鮮な食物例
えば果物及び海産食物には適さない。同様に、酸(例え
ばクエン酸またはリン酸)の添加によるpH値の低下はあ
る食物の外観及び品質に悪影響を及ぼす。
クエン酸を用いるキノコにおけるPPO−触媒された酵
素的褐変の制御がマツコード(McCord)及びキララ(Ki
lara)によりジヤーナル・オブ・フード・サイエンス
(Journal of Food Science)、48:1479〜1483(1983)
に報告された。種々の亜硫酸化合物を用いるエルサレム
・アルチチヨーク(Jerusalem artichokes)の抽出物中
のフエノールオキシダーゼ活性の抑制はザウイストウス
キー(Zawistowski)らによりCan.Inst.Food Sci.Tech.
J.,20(3):162〜164(1987)に記載された。果物ジユ
ースにおける酵素的褐変を制御するためのケイ皮酸、p
−クマリン酸及びフエルラ酸の使用がJ.R.L.ウオーカー
(Walker)によりフード・テクノロジー(Food Technol
ogy)、11:341〜345(1976)に記載された。T.C.ウオン
(Wong)らはPlant.Physiol.,48:24〜30(1971)にフロ
ログリシノール及びレゾルシノール並びにその誘導体d
−カテチン及びオルシノールがもも中のPPOにより生成
される4−メチル−o−キノンと反応することを報告し
たが、これらの化合物はPPOに対する基質ではない。R.
クツトナー(Kuttner)及びH.ワグレイヒ(Wagreich)
はArch.Biochem.Biophys.,43:80〜87(1952)にキノコP
PO(カテコラーゼ)が安息香酸及び選択された安息香酸
誘導体により抑制されることを報告している。しかしな
がら、これらの方法は高価、入手性の欠如または劣つた
性能のために完全には満足されたものではなかつた。
ラブザ(Labuza)はシリアル・フーズ・ワールド(Ce
real Foods World)、34(4):353(1989)にある食物
の酵素的褐変の制御におけるブロテアーゼ、特にフイシ
ンの使用を記載している。本著者はこの効果をブロテア
ーゼによるPPOへの攻撃に起因させている。
食物産業に一般的である褐変を減少させる他の方法は
食物及び飲物に亜硫酸塩を加えることである。酵素的褐
変のある形態例えばエビ黒皮症は従来エビまたは他の食
物を亜硫酸塩溶液例えば亜硫酸水素ナトリウム中に浸漬
するか、またはコーテイングすることにより処理され
た。また亜硫酸塩は酸化を防止するためにワインに加え
られる。亜硫酸塩はo−キノリンをモノ−及び/または
ジフエノールに還元し、これにより褐変反応を抑制す
る。しかしながら、食物における亜硫酸の使用はある個
人における健康への悪影響のために限定されており、そ
して更に限定されるか、または完全に排除され得る。
本発明の要約 食物及び飲物の酸化的暗色化を防止または抑制するた
めの組成物及び方法が記載される。組成物は少なくとも
1つの置換されたレゾルシノール誘導体及びレゾルシノ
ール誘導体と組合せて用いた場合に食物及び飲物の酵素
的褐変を防止する少なくとも1つの添加剤からなる。添
加剤は亜硫酸塩含有化合物例えばメタ亜硫酸水素ナトリ
ウム;温和な食物用還元剤例えばアスコルビン酸または
エリトルビン酸;食物用有機酸例えばクエン酸、フマー
ル酸、酒石酸またはリンゴ酸;キレート剤例えばエチレ
ンジアミン四酢酸またはピロリン酸ナトリウム;或いは
無機塩例えば塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化亜
鉛または炭酸水素ナトリウムであり得る。本組成物の成
分は食物または飲物の外観、風味、構造または品質に悪
影響を与えずに選ばれた食物または飲物における褐変を
効果的に抑制する際に相乗的に作用する。
本発明の詳細な記載 本発明は食物及び飲物の酸化的褐変、殊にPPO活性に
起因する酵素的褐変を抑制するための組成物及び方法に
関する。本発明は食物または飲物を少なくとも1つの置
換されたレゾルシノール誘導体及び少なくとも1つの追
加の添加剤からなる組成物に酵素的褐変を抑制するに十
分な期間付すことを含む。添加剤はある食物または飲物
の酸化的褐変を抑制するに公知である化合物、或いは置
換されたレゾルシノール化合物と混合した場合に酵素的
褐変を抑制するものである。本発明の組成物に使用し得
る添加剤には亜硫酸塩含有化合物例えばメタ亜硫酸水素
ナトリウム;温和な食物用還元剤例えばアスコルビン
酸、エリトルビン酸及びこれらの誘導体例えばリン酸ア
スコルビル及びアスコルビル脂肪酸エステル;食物用酸
性化剤例えばクエン酸、フマール酸、酒石酸、リンゴ酸
など;キレート剤例えばエチレンジアミン四酢酸(EDT
A)またはピロリン酸ナトリウム;或いは無機塩例えば
塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化亜鉛または炭酸
水素ナトリウムが含まれる。所望の効果を達成させるた
めに1つまたはそれ以上の添加剤を組合せて使用し得
る。本組成物は随時通常の添加剤例えば乳化剤、分散剤
などを含有し得る。
置換されたレゾルシノール誘導体は少なくとも1つの
添加剤と組合せて用いる場合に食物及び飲物における褐
変を抑制するために相乗的に作用する。抑制の度合は各
々の成分を個々に食物または飲物に与えて観察されるよ
りも、成分を組合せて用いる場合に高められる。酵素的
褐変の完全な防止は抑制剤の添加前に生成される顔料先
駆体の存在のためか、またはPPO触媒により開始されな
い褐変(非酵素的褐変)により達成されることが困難で
ある。しかしながら、本発明の組成物は還元剤を単独で
用いる場合に見られるもの以上に褐変を減少させ、そし
て最小にするために使用し得る。
リゾルシノール誘導体及び特に4−位置で置換された
ものは多数の原料からの、酵素であるフエノールオキシ
ダーゼの活性を抑制する際に高度に有効である化合物の
群を構成する。好ましくは、4−置換されたレゾルシノ
ールは一般式 式中、R1及びR2は独立してH、CH3、COR′、CR′、PO
3R′R″及びSO3R′R″よりなる群から選ばれ;ここに
R′及びR″は独立してH、直鎖、分枝鎖もしくは環式
配置中に炭素原子約1〜約6個を有するアルキル基また
は炭素原子約4〜約10個を有する置換された芳香族化合
物であり;そしてR3は生じる化合物が酵素PPOの抑制剤
になるように選ばれる有機または無機置換基である、 を有する化合物である。例えば、R3はヘテロ原子或いは
ヘテロ原子を含む基、飽和もしくは不飽和のアルキル
基、置換された芳香族化合物または化合物が抑制活性を
有するように選ばれた有機官能基であり得る。ヘテロ原
子には例えば酸素(O)、窒素(N)、硫黄(S)、リ
ン(P)またはハロゲン例えば塩素(Cl)、臭素(B
r)、ヨウ素(I)もしくはフツ素(F)が含まれ得
る。飽和もしくは不飽和のアルキル基は直鎖、分枝鎖ま
たは環式配置中に炭素原子1〜30個を有し、そして置換
された芳香族化合物を含有し得る。アルキル置換基また
は有機官能基はヘテロ原子例えば酸素(O)、窒素
(N)、硫黄(S)、リン(P)またはハロゲン例えば
塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)もしくはフツ素
(F)を含有し得る。
他の添加剤と組み合わされた4−アルキルレゾルシノ
ール化合物が食物における褐変を抑制するために殊に有
効である。例えば、下に示す構造を有する4−ヘキシル
レゾルシノール(ここにR、及びR2は共にHであり、そ
してR3は(C6H13である)はこの目的に対して高度に有
効であることが示された。
ある具体例において、R3は次の一般式を有する: 式中、nは1または2であり、Zはアルキルまたは化
合物が抑制剤活性を有するように選ばれた他の有機官能
基である。
Zは少なくとも1個のヘテロ原子例えば酸素(O)、
窒素(N)、硫黄(S)、リン(P)またはハロゲン例
えば塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)もしくはフ
ツ素(F)を含むアルキル置換基であり得る。好適な具
体例において、ZはOH、NH2、O(CH2)xCH3、NHCO2(C
H2)xCH3、NH(CH2)xCH3、アミノ酸、ポリアミン代謝
物例えばNH(CH2)xNH2、NH(CH2)xNH(CH2)yNH2、NH
(CH2)xNHR4、NH(CH2)xNH(CH2)yNHR4、ここにx及
びyは独立して0〜5のいずれかの整数であり得る;及
び高級ポリアミンオリゴマーまたは少なくとも3個の単
量体からなり、その際に該単量が1,ω−ジアミノアルカ
ンであり、そしてR4が次式を有する置換されたオリゴマ
ーよりなる群から選ばれる: 式中、n、R1及びR2は上に定義される。
殊に有効な酸化的褐変の抑制剤である化合物は次の一
般式を有するレゾルシノール誘導体である: 式中、nは1または2であり、そしてZは上に定義さ
れる。
酵素的褐変を抑制するために殊に有用なレゾルシノー
ル誘導体はn=2、R1及びR2が共にHであり、そしてZ
がOH、NH(CH24NH2、NH(CH24NHR4(ここにx=
4)またはNH(CH24NH(CH23NHR4(ここにx=4、
y=3、そしてR4は上に定義される)である場合に得ら
れる。これらの化合物はそれぞれ式IV、V、VI及びVII
として示される: 本発明はこれらの式(式I〜VII)の官能基的等価物
を含む。「官能基的等価物」なる用語は同様な抗褐変活
性を有する化合物の化学的誘導体または同族体を意味す
る。本明細書に用いる際に、分子とはこのものが通常は
分子の一部ではない追加または異なつた化学的部分を含
む場合に他の分子の「誘導体」であると言われる。特定
なレゾルシノール化合物及びその合成は1990年6月13日
付け、米国特許出願第07/537,361号に詳細に記載され
る。
低濃度のレゾルシノール誘導体は酵素的褐変の度合を
減少させるが、抑制剤の添加前の顔料先駆体の存在のた
めに食物の非酵素的褐変を完全には防止しない。レゾル
シノール誘導体の濃度の増加は褐変の非酵素的成分に影
響を及ぼさない。非酵素的褐変は顔料先駆体及び進行す
るPPO触媒の生成物と化学的に反応することが知られて
いる高濃度の還元剤例えば亜硫酸塩、アスコルビン酸、
エリトルビン酸などの添加により防止し得るが;還元剤
の効果はこのものが消費される時間と共に消滅する。4
−置換されたレゾルシノール化合物は還元剤、酸性化剤
などの如き他の試薬と相乗作用があり、即ち2つのタイ
プの試薬の組合せが、より高濃度で用いても個々の試薬
のいずれよりも有効であることが見い出された。相乗作
用混合物は褐変を抑制するか、または防止するのに十分
な量または濃度で用いる。処理の形態は処理される食物
または飲物及び求められる結果に依存し、そして例えば
浸漬、噴霧、ダステイング(dusting)、スプリンクリ
ング(sprinkling)、イマージング(immersing)、混
合及び/またはソーキング(soaking)が含有され得
る。混合物は水性希釈剤例えば水、塩水または緩衝液に
加え、そして食物に与えることができるか、或いはその
まま例えば果物ジユースまたはワインに加えることがで
きる。必要とされる量は食物または飲物の褐変されやす
い、食物または飲物の状態及び貯蔵条件に依存する。褐
変を防止するか、または抑制するに十分な量は食物分野
に精通せる者により経験的に求め得る。この目的のため
に約0.001〜5重量%の添加剤及び約0.001〜0.5重量%
のレゾルシノール誘導体からなる組成物が殊に有効であ
る。
褐変されやすい食物にはある貝類、甲殻類、果物(例
えばリンゴ、アボカド、バナナ、モモ)、野菜(例えば
ジヤガイモ、レタス)並びに飲物例えば果物ジユース及
びワインが含まれ、そして少なくとも1つの他の抗褐変
剤と組み合わされた所定量の本レゾルシノール誘導体を
含む組成物で処理する。食物に与えられる量は褐変反応
を抑制するに十分であるべきである。褐変は完全に排除
される場合に「防止」される。褐変は同じ時間範囲での
未処理の食物と比較してかなり低い割合で生じる場合に
「かなり抑制」される。本組成物の成分は用いる濃度で
は無毒であり、そして食物または飲物の外観、風味、構
造または品質に悪影響を与えずに選ばれた食物及び飲物
における褐変を効果的に抑制するか、または防止する際
に相乗的に作用する。
本発明を更に次の非限定的な実施例により説明する: 実施例1 式II及び合硫酸水素塩を用いるリンゴの褐変の抑制 周囲温度(22〜24℃)で保持した新鮮な、全体のマツ
キントツシユ(McIntosh)リンゴ数個を1/4インチ(上
端から底部まで)の部分に薄く切つた。外側及び中心部
分は廃棄した。新たに切つたスライスを2等分し(上端
から底部まで)、そして各々の試験溶液中に置いた(2
〜3枚のスライス)。試料を完全に接触させるために浸
漬期間中撹拌した。1分後、スライスを除去し、透明な
プラスチツクの容器中に置き、周囲温度で放置し、そし
て空気に曝した。1及び24時間後にリンゴのスライスを
肉眼で検査した。結果を表1に示す。
実施例2 式IV及び亜硫酸水素塩を用いるリンゴの褐変の抑制 実施例1に記載のようにマツキントツシユリンゴを処
理し、そして評価した。結果を下の表2に示す。
実施例3 式IV並びに酸性化剤及び/または還元剤を用いるリンゴ
の褐変の抑制 実施例1に記載のようにマツキントツシユリンゴを処
理し、そして評価した。結果を表3に示す。
実施例4 式IV、亜硫酸塩及びアスコルビン酸を用いるリンゴの褐
変の抑制 実施例1に記載のようにマツキントツシユリンゴを処
理し、そして評価した。結果を表4に示す。
実施例5 式II及び亜硫酸塩を用いるジヤガイモの褐変の抑制 全体の茶褐色のジヤガイモを水の存在下で皮をむい
た。数個の皮をむいたジヤガイモを1/4インチの部分に
切つてスライスを作つた。ジヤガイモの末端からのスラ
イスは廃棄した。残りの新たに切断したスライスを各々
の試験溶液中に置いた(2〜3枚のスライス)。試料を
完全に接触させるために浸漬期間中撹拌した。1分後、
スライスを除去し、透明なプラスチツク容器中に置き、
周囲温度で放置し、そして空気に曝した。1及び24時間
後にジヤガイモのスライスを肉眼で検査した。結果を表
5に示す。
実施例6 式IV及び亜硫酸塩を用いるジヤガイモの褐変の抑制 茶褐色のジヤガイモを実施例5に記載のように処理
し、評価し、そしてその結果を下の表6に示す。
実施例7 式IV並びに酸性化剤及び/または還元剤を用いるジヤガ
イモの褐変の抑制 茶褐色のジヤガイモを実施例5に記載のように処理
し、そして評価した。結果を表7に示す。
実施例8 式IV、亜硫酸塩及び酸性化剤を用いるジヤガイモの褐変
の抑制 赤褐色のジヤガイモを実施例5に記載のとおりに処理
し、そして評価した。結果を表8に示す。
等価物(equivalent) 本分野に精通せる者はこれ以上の通常の実験を行わず
に、本明細書に記載される本発明の特定の具体例に対す
る多数の等価物を認識するか、または確認することがで
きよう。かかる等価物は次の請求の範囲に包含される:
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グロス,アキバ アメリカ合衆国マサチユセツツ州02167 ニユートン・バインストリート78 (56)参考文献 Acta Alimentaria, Vol.12,No.2,p.143−148 (1983) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A23L 3/3463 - 3/3553 A23B 7/00 A23L 1/272 A23L 2/44 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】食物または飲物に、少なくとも1つの置換
    されたレゾルシノール誘導体並びに還元剤、キレート
    剤、酸性化剤、無機塩及びその組合せよりなる群から選
    ばれる少なくとも1つの添加剤からなる組成物であっ
    て、添加剤及びレゾルシノール誘導体の量が食物の褐変
    を抑制するに十分なものであり、その際に該レゾルシノ
    ール誘導体が式 式中、R1及びR2は独立してH、CH3、COR′、CR′、PO
    3R′R″及びSO3R′R″よりなる群から選ばれ;ここに
    R′及びR″は独立してH、直鎖、分枝鎖もしくは環式
    配置中に炭素原子1〜6個を有するアルキル基または置
    換された芳香族化合物であり;そしてR3はレゾルシノー
    ル誘導体が酵素的褐変を抑制するように選ばれる、 を有する組成物を与えることからなる、酵素的褐変され
    やすい食物または飲物の酵素的褐変の抑制方法。
  2. 【請求項2】添加剤が a) アスコルビン酸、エリトルビン酸、亜硫酸化剤及
    びこれらの誘導体よりなる群から選ばれる還元剤; b) 酸性化剤、即ちクエン酸、フマール酸、酒石酸ま
    たはリンゴ酸の如きいずれかの食物用酸; c) 塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化亜鉛及び
    炭酸水素ナトリウムよりなる群から選ばれる無機塩;或
    いは d) キレート剤、即ちエチレンジアミン四酢酸または
    ピロリン酸ナトリウム;の1つである、請求項1記載の
    方法。
  3. 【請求項3】R3がヘテロ原子(例えば酸素、窒素、硫黄
    及びリン)、飽和もしくは不飽和アルキル基、置換され
    た芳香族基またはヘテロ原子を含む有機官能基からな
    る、請求項1及び2のいずれかに記載の方法。
  4. 【請求項4】R3が直鎖、分枝鎖もしくは環式配置中に炭
    素原子約1〜約30個を有する飽和もしくは不飽和のアル
    キル基である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】レゾルシノール誘導体が式 式中、nは1または2であり(但し、nが1のときは、
    対応する炭素原子は二重結合により連結される。);R1
    及びR2は独立してH、CH3、COR′、CR′、PO3R′R″及
    びSO3R′R″よりなる群から選ばれ、ここにR′及び
    R″は独立してH、直鎖、分枝鎖もしくは環式配置中に
    炭素原子約1〜約6個を有するアルキル基または置換さ
    れた芳香族化合物であり;そしてZはOH基、アルキルま
    たはレゾルシノール誘導体が酵素的褐変を抑制するよう
    に選ばれる有機官能基である、 を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項6】レゾルシノール誘導体が式 よりなる群から選ばれる、請求項1〜4のいずれかに記
    載の方法。
  7. 【請求項7】少なくとも1つの置換されたレゾルシノー
    ル誘導体並びに還元剤、亜硫酸塩、キレート剤、酸性化
    剤、無機塩及びその組合せよりなる群から選ばれる少な
    くとも1つの添加剤からなる組成物であって、添加剤及
    びレゾルシノール誘導体の量が食物の褐変を抑制するに
    十分なものであり、その際に該レゾルシノール誘導体が
    式中、R1及びR2は独立してH、CH3、COR′、CR′、PO
    3R′R″及びSO3R′R″よりなる群から選ばれ;ここに
    R′及びR″は独立してH、直鎖、分枝鎖もしくは環式
    配置中に炭素原子1〜6個を有するアルキル基または置
    換された芳香族化合物であり;そしてR3はレゾルシノー
    ル誘導体が酵素的褐変を抑制するように選ばれる、 を有することからなる組成物で処理された酵素的褐変さ
    れやすい食物または飲物。
  8. 【請求項8】少なくとも1つの置換されたレゾルシノー
    ル誘導体並びに還元剤、亜硫酸塩、キレート剤、酸性化
    剤、無機塩及びその組合せよりなる群から選ばれる少な
    くとも1つの添加剤からなる組成物であって、添化剤及
    びレゾルシノール誘導体の量が食物の褐変を抑制するに
    十分なものであり、その際に該レゾルシノール誘導体が
    式中、R1及びR2は独立してH、CH3、COR′、CR′、PO
    3R′R″及びSO3R′R″よりなる群から選ばれ;ここに
    R′及びR″は独立してH、直鎖、分枝鎖もしくは環式
    配置中に炭素原子1〜6個を有するアルキル基または置
    換された芳香族化合物であり;そしてR3はレゾルシノー
    ル誘導体が酵素的褐変を抑制するように選ばれる、 を有することからなる、酵素的褐変されやすい食物また
    は飲物の酵素的褐変を抑制するための組成物。
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