JP4176646B2 - 機能特性が改善されたダイズタンパク質の調製のための改善されたプロセス - Google Patents

Description

本発明は、特に、改善された機能特性を有するように脱脂ダイズフレークからの調製するための改善されたプロセスに関する。

植物性タンパク質は、先進国におけるヒトの食事の一部をなしており、必須栄養を提供する植物供給源である。植物性タンパク質は、タンパク質の一日要求量のかなりのパーセンテージに寄与している。最も豊富な供給源は、脂肪種子、豆科植物および穀物である。ダイズは、一般的に、高い品質の植物性タンパク質供給源であると認められており、そして最も豊富である。インドにおけるダイズの年間生産量はおよそ６．８ＭＴである。ダイズは、高いレベルの重要な栄養素を有する。ダイズは、約２０％の油と、４０％のタンパク質とを含み、このタンパク質は、非常によい割合で必須アミノ酸を含む。残りの４０％は、炭水化物であり、この炭水化物は、不消化率であり、繊維質食品（ｒｏｕｇｈａｇｅ）または食物繊維として機能する。ダイズはまた、ビタミンおよびミネラルのよい供給源でもある。ダイズの栄養価は、その消費量を刺激する要素であるのみならず、心臓疾患、肥満、血液コレステロール、癌、糖尿病、腎疾患および骨粗鬆症を予防するにおいて健康上の重要な役割をも果たす。

食品の形態で使用するために通常入手可能なダイズ製品は、ダイズ、ダイズ粉（全脂または脱脂）、ダイズタンパク質濃縮物および単離物である。多くのダイズタンパク質調製物が所望されない豆臭く（ｂｅａｎｙ）、かつ苦い（ｂｉｔｔｅｒ）匂いによって特徴付けられ、このことが種々の食品におけるダイズ使用を制限している。所望されない匂いに加え、ダイズは、腸内ガス産生性の不消化率炭水化物であるスタキオース（ｓｔａｃｈｙｏｓｅ）およびラフィノースを含む。生のダイズはまた、栄養分吸収阻止（ａｎｔｉｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ）因子（例えば、トリプシンインヒビター、ウレアーゼおよびリポキシゲナーゼ活性）のいくつかを含む。

ダイズタンパク質濃縮物は、粒状、粉砕した粉、種々のサイズの加工品（ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｐｉｅｃｅ）およびスプレードライ形態で入手可能である。ダイズタンパク質濃縮物は、種々の食品において適用が見いだされ、特に、製パン業界における機能性成分として、および食肉産業におけるエキスパンダーとしてその適用が見いだされる。用途は、非食肉調節物（例えば、非酪農製品、健康食品およびパスタ製品など）においてもまた見いだされる。

米国特許第３６３５７２６号（Ｓａｉｒ Ｌ．，１９７２，Ｔｈｅ Ｇｒｉｆｆｉｔｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ，ＵＳＡ）を参照することができる。ここでは、グリシニンの等電点ｐＨよりも高いｐＨで液体を用いてダイズ材料を抽出し、そしてその液体を分離して残渣を分離することによって、ダイズタンパク質濃縮物を生産するための方法が記載されている。この液体中のタンパク質は、等電点ｐＨで沈降されてタンパク質が回収され、そして所望の比率で混合してダイズタンパク質濃縮物を生産する。このプロセスの欠点は、濃縮物を得るために、繊維性の残渣を有するタンパク質が組み合わされるタンパク質を抽出する工程が多すぎる点である。

米国特許第３９６５０８６号（Ｓｗａｉｎ，ｅｔａｌ．，１９７６，Ｔｈｅ Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ ｃｏｍｐａｎｙ）を参照することができる。ここでは、この脂肪種子粗挽き粉（ｍｅａｌ）の粉砕および空気分級、ならびにｐＨ４〜６の水中または水性アルコール溶液中での粗い分画、ならびに乾燥によるダイズタンパク質濃縮物の生産のための方法が記載されている。このプロセスの欠点は、粗い分画を得るために空気分級をすることおよび酸性の水またはアルコール中で洗浄である。このプロセスは、処理に多くの工程を有する。

米国特許第３８９７５７４号（Ｐａｓｓ，Ｄ．Ｗ．１９７５，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｙａ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．）を参照することができる。ここでは、ダイズタンパク質濃縮物は、６０〜８０％エタノールを含ませて可溶性の固形物を除くことによって脱脂ダイズ粉のユニットが調製される。このプロセスの欠点は、残留溶媒がタンパク質濃縮物に残る点である。

米国特許第３９７１８５６号（Ｄａｆｔａｒｙ，Ｒ．Ｄ，１９７６，Ａｒｃｈｅｒ Ｄａｎｉｅｌ Ｍｉｄｌａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）を参照することができる。ここでは、全脂ダイズタンパク質濃縮物が、１８０°Ｆ〜２１２°Ｆで水に曝した鞘剥きダイズを用い、そして水分レベルを８〜１５％にまで乾燥させることによって調製される。このプロセスの欠点は、保存中に酸敗臭が生じることである。

米国特許第３９７０７６４号（Ｋａｒｎｏｆｓｋｙ，Ｇ．Ｂ．，１９７６，Ｄｒａｖｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）を参照することができる。ここでは、脱脂ダイズフレークが水性アルコールで抽出されたものが使用される。このプロセスの欠点は、その生成物において残留溶媒があることである。

米国特許第４２１９４７０号（Ｋａｒｎｏｆｓｋｙ，Ｇ．Ｂ．，１９８０，Ｄｒａｖｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）を参照することができる。ここでは、このプロセスは、脱脂ダイズフレークを、アルコールを用いて処理してタンパク質濃縮物を生産する工程を包含する。このプロセスの欠点は、生産物において残留溶媒があることである。

米国特許第４２６５９２５号（Ｃａｍｐｂｅｌｌ，Ｍ．Ｆ．ｅｔ ａｌ．，１９８１，Ａ．Ｅ．Ｓｔａｌｅｙ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄｅｃａｔｕｒ，ＩＬ，ＵＳＡ）を参照することができる。ここでは、このプロセスは、脱脂植物性タンパク質フレークを、水性アルコール溶液を用いて抽出して可溶性炭水化物を除く工程を包含する。このプロセスの欠点は、１０００ｐｐｍより多い残留溶媒が残る点である。

米国特許第４４１０５５４号（Ｓａｉｌｅｒ，Ｄ．Ｅ．，１９８３，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｙａ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．）を参照することができる。ここでは、ダイズタンパク質濃縮物は、水性酸を用いて、４．４〜４．６のｐＨ範囲において浸出し、そして固形物の分離、アルカリを用いて６．５〜７．５のｐＨ範囲に中和することによって調製される。スラリーは、低温殺菌し乾燥される。このプロセスの欠点は、酸／アルカリを中和のために必要とすることである。コストのかかるスプレードライ方法が乾燥に使用される。

米国特許第５０９７０１７号（Ｋｏｎｗｉｎｓｋｉ，Ａ．Ｈ，１９９２，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｙａ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．）を参照することができる。ここで、タンパク質濃縮物は、１８％〜３０％の水分の添加による凝集後の粉状の脱脂ダイズフレークまたは粉を用い、そして１６０°Ｆ〜３００°Ｆの温度を維持し、そして５５〜７５％の水性エタノールで抽出することによって調製される。このプロセスの欠点は、高い温度の使用および凝集、ならびにさらなるプロセス工程である抽出のための材料である。

米国特許第５９３６０６９号（Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｌ．Ａ．，１９９９，Ｉｏｗａ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）を参照することができる。ここでは、ダイズタンパク質濃縮物は、遺伝子改変されてラフィノース、スタキオース、リポキシゲナーゼ含有物および関連する変な臭いを減少または除いたダイズから調製される。このタンパク質は、アルカリを用いて可溶化し、スラリーを乾燥させて、乾燥ベースで６０％を下回らないタンパク質含有量を得る。このプロセスの欠点は、遺伝子改変されたダイズ種子が使用され、そして濃縮物のタンパク質濃度が低いことである。

米国特許第６３１３２７３号（Ｔｈｏｍａｓ，Ｒ．Ｌ．Ｎ．ｅｔ ａｌ．，２００１，Ａｂｂｏｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）を参照することができる。ここでは、ダイズタンパク質濃縮物は、限外濾過と酵素処理とを組み合わせたプロセスによって生産される。
米国特許第３６３５７２６号 米国特許第３９６５０８６号 米国特許第３８９７５７４号 米国特許第３９７１８５６号 米国特許第３９７０７６４号 米国特許第４２１９４７０号 米国特許第４２６５９２５号 米国特許第４４１０５５４号 米国特許第５０９７０１７号 米国特許第５９３６０６９号 米国特許第６３１３２７３号

（発明の課題）
本発明の主要な目的は、改善された機能性特性を有するダイズタンパク質濃縮物を調製するための改善されたプロセスを提供することである。

本発明の別の目的は、リポキシゲナーゼ、ウレアーゼおよびトリプシンインヒビター活性を除去または減少したタンパク質濃縮物を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、タンパク質含量が７０％の、ラフィノースおよびスタキオースが減少したダイズ濃縮物を得ることである。

（発明の要旨）
本発明は、特に、改善された機能性特性を有するように脱脂ダイズフレークからダイズタンパク質濃縮物の調製に関する。この調製物は、脱脂ダイズフレークをオートクレーブ、浸出および乾燥するプロセスを包含する。

（発明の詳細な説明）
本発明は、改善された機能性特性を有するように脱脂ダイズフレークからダイズタンパク質濃縮物を調製するためのプロセスを提供する。ここで、このプロセスは、
ａ）１０−１５分の時間にわたり、１００−１１０℃の温度範囲で脱脂ダイズフレークをオートクレーブする工程；
ｂ）工程ａ）のオートクレーブされた脱脂ダイズフレークを、二段階で水を浸透させることによって、浸出させる工程；
ｃ）工程ｂ）のダイズフレークから過剰の水を抜き取る工程；
ｄ）クロスフロードライヤー（ｃｒｏｓｓｆｌｏｗｄｒｉｅｒ）により工程ｃ）の湿った該フレークを乾燥させる工程；および
ｅ）工程ｄ）の乾燥ダイズフレークを粉砕しおよび篩にかけて必要なダイズタンパク質濃縮物を得る工程、を包含する。

１つの実施形態において、本発明は、約１％の脂質含量を有する脱脂ダイズフレークを出発材料として提供する。

別の実施形態において、乾燥工程は、入口温度が８０℃−８５℃および出口温度が３５℃-４０℃の流動床ドライヤー中での２５−３０分の時間が有効である。

さらに別の実施形態において、このタンパク質濃縮物は、７０−７２％のタンパク質含量を有し得る。

１つの実施形態において、得られるタンパク質濃縮物は、２２０μ-２２５μの粒子サイズを有する。

さらに別の実施形態において、リポキシゲナーゼの完全な不活化およびウレアーゼの減少は、０．２ユニット−０．５ユニットであり得、そしてトリプシンインヒビター活性は、６−８ＴＩＵ／ｍｇ材料であり得るものが達成される。

さらに別の実施形態において、ラフィノースおよびスタキオースの含量は、もとの１０％未満にまで減少され得る。

さらに別の実施形態において、生成物は、２７０±８ｇ／１００ｇの吸水能および１２２±８ｇ／１００ｇの吸脂能を有し得る。

さらに別の実施形態において、ヘキサナール含有量は、もとの６４μｍｏｌ／ｇから２２μｍｏｌ／ｇに減少され得る。

さらに別の実施形態において、そのタンパク質濃縮物は、感覚評価によるもとの豆臭い（ｂｅａｎｙ）香りが５０％減少され得る。

さらに別の実施形態において、そのタンパク質濃縮物は、その出発材料に存在するすべてのアミノ酸含有物を保持し得る。

さらに別の実施形態において、そのタンパク質濃縮物は、出発材料（８０％）に比較して、改善されたタンパク質消化率（８８％）を有し得る。

さらに別の実施形態において、そのタンパク質濃縮物は、１８０日という良好な保存寿命を有する。

本発明のもう一つの実施形態は、以下の改善された機能特性を有する、脱脂ダイズフレークから得られたダイズタンパク質濃縮物を提供する：
ａ）ダイズタンパク質濃縮物は、７０−７２％の範囲のタンパク質含量を有する。
ｂ）該ダイズタンパク質濃縮物は、０．２ユニット−０．５ユニットの減少したウレアーゼ活性を有する。
ｃ）該ダイズタンパク質濃縮物は、６−８ＴＩＵ／ｍｇの範囲のトリプシン阻害活性を有する。
ｄ）該ダイズタンパク質濃縮物は、ラフィノースおよびスタキオースの含量がもとの含量の１０％にまで減少している。
ｅ）該ダイズタンパク質濃縮物は、２７０±８ｇ／１００ｇの吸水能および１２２±８ｇ／１００ｇの吸脂能を有する。
ｆ）粒子サイズが２２０μ〜２２５μである。
ｇ）６４μｍｏｌ／ｇから２２μｍｏｌ／ｇにヘキサナール含量が減少している。
ｈ）該ダイズタンパク質濃縮物の豆臭い香りが５０％にまで減少している。
ｉ）該生成物は、出発した脱脂ダイズフレークに存在するすべてのアミノ酸含有物を保持している。
ｊ）該生成物は、タンパク質消化率が８８％にまで改善している。
ｋ）該生成物は、保存寿命が約１８０日である。

（このプロセスの新規性）
Ｉ．改善された機能特性を有する、ダイズタンパク質濃縮物の調製のための改善されたプロセスの新規性は：
ＩＩ．温度、水分および圧力などの最適条件を使用して、トリプシンインヒビター活性の破壊を最大化すること、可溶性の減少を最小化すること、および必須アミノ酸の損失を最小化すること。
ＩＩＩ．脱脂ダイズフレークは、加湿加熱処理して変性タンパク質とし、そしてそれらを水に不溶性とすること。
ＩＶ．可溶性炭水化物および塩が、水での浸出により不溶性タンパク質およびポリサッカリド材料から除かれ、そして乾燥してタンパク質含量が６９−７２％である濃縮物が得られる。
Ｖ．ラフィノースおよびスタキオースの含量は、そのもとの値の５−１０％未満にまで減少する。
ＶＩ．このタンパク質濃縮物は、タンパク質の消化率が８８％にまで改善している。
ＶＩＩ．このプロセスは、豆臭い香りがもとの材料の５０％ほど減少させる。
ＶＩＩＩ．ヘキサナール含量は、もとの６０％ほどが減少される。
ＩＸ．このプロセスは、吸水能および吸脂能を改善させる。

本発明の主な利点は：
１．このタンパク質濃縮物のタンパク質含量が６９−７２％の範囲である。
２．タンパク質濃縮物の収率が７０−７５％であった。
３．このプロセスは、生成物中のリポキシゲナーゼ活性、ウレアーゼ活性およびトリプシンインヒビター活性を減少または除去する。
４．このプロセスは、腸内ガス発生性オリゴサッカリドである、ラフィノースおよびスタキオースを、それぞれ９６％および９０％ほど最小化する。
５．このプロセスは、タンパク質のインビトロ消化率が８８％にまで改善させる。
６．出発材料に存在する豆臭い香りが５０％ほど減少する。
７．このプロセスは、吸水能および吸脂能のような機能特性を改善する。
８．このプロセスは、下の材料に存在するすべての必須アミノ酸を保持する。

以下の実施例は、本発明の例示の目的与えられ、従って本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。

（実施例１）
５００ｇの脱脂ダイズフレークを、ステンレス綱トレイのうえで広げ、１１０℃で１５分間オートクレーブした。このフレークを１：４（ｗ／ｖ）の割合で、浸透カラム（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｎｇ）中で２時間水に浸し、そして取り除いた。このプロセスを、１：３（ｗ／ｖ）の割合で繰り返した。湿ったフレークを６０℃でクロスフロードライヤーで乾燥させた。得られた大豆タンパク質濃縮物の水分およびタンパク質含量は、それぞれ３．４％および６６．６％であり、収率は７５％であった。

（実施例２）
１ｋｇの脱脂ダイズフレークをステンレス綱トレイのうえで広げ、１１０℃で１５分間オートクレーブした。このフレークを１：４（ｗ／ｖ）の割合で、浸透カラム中で２時間水に浸し、そして取り除いた。抽出を、１：３（ｗ／ｖ）の割合で繰り返した。湿ったフレークを６０℃にて貫流ドライヤーで乾燥させた。得られた大豆タンパク質濃縮物の水分およびタンパク質含量は、それぞれ４％および６７．７％であり、収率は７２％であった。

（実施例３）
２００ｇの脱脂ダイズフレークをステンレス綱トレイのうえで広げ、１１０℃で１５分間オートクレーブした。このフレークを１：４（ｗ／ｖ）の割合で、２時間水に浸し、そして取り除いた。抽出を、１：３（ｗ／ｖ）の割合で繰り返した。湿ったフレークを８５℃にてクロスフロードライヤーで乾燥させた。得られた大豆タンパク質濃縮物の水分およびタンパク質含量は、それぞれ６％および６８．８％であり、収率は７０％であった。

（実施例４）
２００ｇの脱脂ダイズフレークをステンレス綱トレイのうえで広げ、１１０℃で１５分間オートクレーブした。このフレークを１：４（ｗ／ｖ）の割合で、２時間水に浸し、そして排水した。抽出を、１：３（ｗ／ｖ）の割合で繰り返した。湿ったフレークを９０℃にてクロスフロードライヤーで乾燥させた。得られた大豆タンパク質濃縮物の水分およびタンパク質含量は、それぞれ６％および６５．３％であり、収率は７３％であった。この生成物を、ヘキサナール含量について評価した。ヘキサナール含量は、６３．５μｍｏｌ／ｇから２９μｍｏｌ／ｇ（のもとの材料）へと減少しており、そして豆臭い香りは、５０％ほど減少していた。

（実施例５）
５００ｇの脱脂ダイズフレークをステンレス綱トレイのうえで広げ、１１０℃で１５分間オートクレーブした。このフレークを１：４（ｗ／ｖ）の割合で、２時間水に浸し、そして排水した。このプロセスを、１：３（ｗ／ｖ）の割合で繰り返した。湿ったフレークを９０℃にてキャビネットドライヤーで乾燥させた。得られた大豆タンパク質濃縮物の水分およびタンパク質含量は、それぞれ６．３％および６５．９％であり、収率は７６％であった。この生成物を、ヘキサナール含量について評価した。ヘキサナール含量は、６４μｍｏｌ／ｇから２２μｍｏｌ／ｇ（のもとの材料）へと減少しており、そして豆臭い香りは、５５％ほど減少していた。

（実施例６）
４．５ｋｇの脱脂ダイズフレークをステンレス綱トレイのうえで広げ、１１０℃で１５分間オートクレーブした。このフレークを１：４（ｗ／ｖ）の割合で、２時間水に浸し、そして排水した。抽出を、１：３（ｗ／ｖ）の割合で繰り返した。湿ったフレークを流動床ドライヤー（入口温度８５℃、および出口温度４０℃）で２０−３０分間乾燥させた。得られた大豆タンパク質濃縮物の水分およびタンパク質含量は、それぞれ６．２％および６８．５％であり、収率は７５％であった。

Claims (7)

1. ダイズタンパク質濃縮物を、改善された機能特性を有するように脱脂ダイズフレークから調製するための方法であって、該ダイズタンパク質濃縮物を調製するための方法は以下の工程：
   ａ）１０−１５分の時間にわたり、１００−１１０℃の温度範囲で脱脂ダイズフレークをオートクレーブする工程；
   ｂ）工程ａ）のオートクレーブされた脱脂ダイズフレークを、二段階で水を浸透させることによって、浸出させる工程；
   ｃ）工程ｂ）のダイズフレークから過剰の水を抜き取る工程；
   ｄ）クロスフロードライ（ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｄｒｉｅｓ）により工程ｃ）の湿った該フレークを乾燥させる工程；および
   ｅ）工程ｄ）の乾燥ダイズフレークを粉砕しおよび篩にかけて必要なダイズタンパク質濃縮物を得る工程、
   を包含する、方法。
2. 工程ａ）において、脱脂ダイズフレークの脂質含量が約１％である、請求項１に記載の方法。
3. 工程ｂ）において、二段階で使用される水の比率が、それぞれ１：４（ｗ／ｖ）および１：３（ｗ／ｖ）の範囲にある、請求項１に記載の方法。
4. 工程ｂ）において、水による前記浸出が各回１時間〜２時間にわたり行われる、請求項１に記載の方法。
5. 工程ｄ）において前記乾燥が２時間〜３時間にわたりクロスフロードライヤーで行われ、入口の温度が８５℃〜９５℃の範囲で維持され、そして出口の温度が、３５℃〜４０℃の範囲に維持される、請求項１に記載の方法。
6. 前記ダイズタンパク質濃縮物は、粒子サイズが２２０μ〜２２５μである、請求項１に記載の方法。
7. 請求項１に記載の方法によって得られるダイズタンパク質濃縮物。