JP4491698B2 - 大豆蛋白加水分解物の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は大豆蛋白酵素加水分解物を製造する方法に関する。さらに詳しくは溶かした状態で澱の発生が少ない大豆蛋白酵素加水分解物を高収率で製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛋白を蛋白分解酵素で加水分解して得られる産物は、未分解の蛋白と比較して消化吸収性が良く、スポーツ食品分野あるいは健康食品分野等で種々利用され、特にスポーツドリンクや消化吸収能力の衰えた人の栄養補給用飲料等の応用が期待されている。
【０００３】
従来特開昭６１−２５４１５３号公報、特開平１−２６９４９９号公報、特開平２−２３８８５号公報、特開平４−１９０７９７号公報、特開平８−３２２４７１号公報、特開平１０−２７１９５８号公報などに動植物の蛋白を酵素で加水分解する、酵素分解物の製造法が開示されている。それらの公知技術はいずれも酵素で蛋白が加水分解された後、酵素失活や殺菌を目的として加熱を実施するのが一般であり、特にこの種の製品では、嫌気性高温菌がしばしば問題となるので、十分な加熱殺菌が行なわれるのが通常である。
また、加水分解後は、水溶性画分と水不溶性画分の分離が行なわれているけれども、従来蛋白加水分解物を含んだ飲料は、保存中に少量の沈澱物（澱）が生成しやすいという難点があるが、一般に、品質を高めようとすると収率は低下し、収率を高めようとすると一層保存中に澱が発生しやすいという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は溶かした状態で澱の発生が少ない大豆蛋白酵素加水分解物を高収率で製造する方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前記課題を解決すべく鋭意研究の結果、蛋白を酵素で加水分解した後、加熱殺菌を行なう前に、それより軽度の加熱を行なって冷却し不溶性物を分離する工程を設けるという、２段階の加熱処理を行うことにより、上記の課題が解決出来るとの知見を得て、本発明を完成するに到った。
【０００６】
即ち、この発明は、大豆蛋白溶液に蛋白分解酵素を作用させて加水分解し、加熱（ａ）・冷却し、不溶性物を分離除去して得られた上清を加熱殺菌（ｂ）することを骨子とする大豆蛋白加水分解物の製造方法である。
【０００７】
上記加熱（ａ）は、後に加熱殺菌（ｂ）する工程を伴っているので、１０の（５．２５−０．０５×Ｔ）乗以下の時間という（ただしＴは加熱温度℃であり、時間は分である）、一般に行なわれる酵素失活や殺菌目的の加熱に比べて軽度のものに止める加熱がよく、酵素失活や殺菌は不溶性物を分離除去後に上清を加熱殺菌（ｂ）により最終的に達成される。
【０００８】
加熱（ａ）は７５℃以上になるまで行なわれ、冷却は６０℃以下になるまで行なわれるのが好ましく、不溶性物を分離除去する際の大豆蛋白溶液のｐＨが４．０〜６．２であるか、又は、大豆蛋白溶液中にアルカリ土類金属化合物又は蛋白凝集剤が含まれるのが好ましい。
【０００９】
【発明に実施の形態】
本発明の大豆蛋白溶液に供する原料は、大豆由来で安価に手に入る材料として、豆乳、濃縮大豆蛋白、あるいは分離大豆蛋白、脱脂大豆、大豆ホエー蛋白などを使用し得るが、その中で豆乳あるいは分離大豆蛋白が好ましい。濃縮大豆蛋白、脱脂大豆は酵素分解したあとオカラと分離しにくくなる傾向があり、またホエー蛋白は採取に手間がかるのと風味に劣る。大豆蛋白溶液の調製或いは加水分解した溶液のｐＨ調整の目的で使用するアルカリは、水酸化ナトリウムを使用できる他、栄養的側面を考慮して水酸化カリウムを用いてもよく、また風味上、酸は概してクエン酸などの有機酸を用いるのが好ましい。
【００１０】
酵素処理に供する大豆蛋白溶液の濃度は１重量％〜３０重量％、好ましくは５〜１５重量％、より好ましくは８〜１２重量％が適当である。この濃度が低くても酵素分解に支障はないが、生産性が悪く、ペプチドなど大豆蛋白加水分解物の製造コストを押し上げる要因となる。また、大豆蛋白溶液の濃度が高すぎると一旦分解された蛋白加水分解物どうしの重合が強くなるためか、十分分解するのに多量の酵素量を必要とし好ましくない。
【００１１】
本発明に用いる蛋白分解酵素（プロテアーゼ）は、エキソプロテアーゼ又はエンドプロテアーゼを単独又は併用することができ、動物起源、植物起源あるいは微生物起源は問わない。具体的には、セリンプロテアーゼ（動物由来のトリプシン、キモトリプシン、微生物由来のズブチリシン、カルボキシペプチダーゼ等）、チオールプロテアーゼ（植物由来のパパイン、フィシン、ブロメライン等）、カルボキシプロテアーゼ（動物由来のペプシン等）を用いることができる。更に、具体的にはアスペルギルス・オリゼ起源の「 プロチンＦＮ」 （大和化成株製）、ストレプトマイセス・グリセウス起源の「アクチナーゼ」（科研製薬株製）、バチルス・リケホルミス由来の「アルカラーゼ」（ノボ社製）、バチルス・ズブチルス由来の「プロチンＡ」（大和化成株製）等を例示できる。また、エンドプロテアーゼを含有する酵素としては、天野製薬（株）製、「プロテアーゼＳ」や大和化成（株）製、「プロチンＡＣ−１０」が、エキソおよびエンドプロテアーゼを含有する蛋白分解酵素として天野製薬（株）製、「プロテアーゼＭ」が例示できる。
【００１２】
本発明の加水分解の条件は用いる蛋白分解酵素の種類により多少異なるが、概してその蛋白分解酵素の作用ｐＨ域、作用温度域で、大豆蛋白を加水分解するに充分な量を用いるのがよい。塩分制限食（例えば、経管栄養食等）の用途の観点からは、ｐＨが５〜１０、好ましくはｐＨ６〜９であれば中和による塩の生成を軽減できて好ましい。
【００１３】
加水分解の程度は、蛋白成分の１５％トリクロロ酢酸可溶率でいう大豆蛋白分解率で、２０〜９８％程度、より通常には５０〜９０％程度になるまで行なわれる。蛋白分解酵素を作用させる時間は、使用する蛋白分解酵素の活性や量にもよるが、通常５分〜２４時間程度、好ましくは３０分〜９時間程度とすることが出来る。酵素分解時間が長すぎると腐敗を招きやすい。
【００１４】
加水分解された大豆蛋白の溶液は、不溶性物を分離除去する工程の前に加熱（ａ）・冷却される。この加熱（ａ）は、加熱殺菌の目的よりは軽度に行なわれるが、この加熱が、１０の（５．２５−０．０５×Ｔ）乗以下の時間（分）を超える過度であると、分解された大豆蛋白加水分解物の沈殿画分から溶出する画分が生じるためか、分解物製品が溶液の状態で澱が生じる原因物質となり好ましくない。反対に加熱を行なわないと不溶性物の凝集性が悪く、実用的・連続処理可能な分離手段による上清との分離が困難になる。凝集性は、例えば、大豆蛋白溶液を酵素分解した２５℃の酵素分解液を目盛りつき沈澱管に１０ｃｃ採取して１５００Ｇ×２０分間遠心処理したとき沈降するスラッジ（沈渣）容量と、加熱処理しないで同様に処理したときに沈殿するスラッジ容量の対比で容易に判断でき、具体的には前者が後者の２／３以下になるよう行なう範囲の加熱がよく、７５〜１６０好ましくは８０〜１４０の範囲において必要な加熱時間を容易に定めることができる。この時間は温度が高いほど短時間でよく、通常１０の（３．５−０．０５×Ｔ）乗以上の時間（分）例えば、加熱昇温して１１０℃程度を超えれば、０．０１分程度の保持の後、冷却すれば足りる。
【００１５】
次に行なう冷却は６０℃以下、好ましくは３０℃以下、より好ましくは１５℃以下になるまで行うことが適当であり、冷却しないと、不溶性物の分離性が悪く、遠心分離であると高い遠心力或いは長い保持時間を必要とする。即ち、分離前に加熱と冷却をしないと不溶性物を遠心分離するのに１５００ｇで２０分以上の長い保持力を必要としたが、本発明においては、１５００ｇで数秒から５分というい短い保持時間で沈殿物を遠心分離出来る。このため、従来の遠心分離では連続遠心分離が不可能であったものを、本発明においては連続遠心分離が可能になったものである。また不溶化の程度に関しては加熱時の温度と冷媒の温度差が大きほど澱の発生が多くなる傾向にある。冷却する条件は冷媒との温度差が大きい程よい。
【００１６】
また冷却は放冷（自然冷却）でもよいが、好ましくは人為的に冷媒を用いて冷却する方が、速く冷却でき澱成分を急激に不溶化できるので製品を溶液状態におくときの澱の発生を防止しやすい。
【００１７】
不溶性物の分離の手段は、フィルタープレス、膜分離などろか手段によってもよいが、最も通常には遠心分離が採用され、特に連続的な処理が可能な遠心分離機や液体サイクロンなどを利用することが出来る。
【００１８】
分解液のｐＨは通常３〜８の範囲にあるが、この分離の際の分離性を高める／上記不溶性物の凝集性を高めるために好ましくは４〜６．２より好ましくは４．５〜５．５とするのが適当である。これは、未分解物を含む不溶解物は大豆蛋白の等電点付近で凝集しやすくなる傾向にあることによる。或いはまた、分解液中にカルシウムやマグネシウムの塩化物、硫酸塩などの塩類や水酸化物といったアルカリ土類金属化合物又はポリアクリル酸Ｎａ，アルギン酸，キチンキトサンなどといった蛋白凝集剤を加えても分離性を高める／上記不溶性物の凝集性を高めることができる。
【００１９】
不溶性物を分離除去した後は、加熱殺菌（ｂ）を行なう。この処理は公知の方法により行なうことができるが、先の加熱（ａ）で弱いながらも加熱殺菌や酵素の失活があるときは、その分減じて行なうことが可能である。最終的に得られる大豆蛋白酵素加水分解物に残存する酵素が実質的に失活しており、残存する生菌数が１０以下である程度の加熱が適当であり、通常前記した１０の（５．２５−０．０５×Ｔ）乗を超える長い時間（ただしＴは加熱温度（℃）、時間は分）加熱するのがよい。
【００２０】
この加熱殺菌（ｂ）を行なう分解液のｐＨは、最終製品の用途により定めるのがよく通常ｐＨ３〜８の範囲にある。本発明の分解物を中性飲料で用いる場合は、ｐＨ６〜７の範囲が望ましく、酸性飲料で用いる場合はｐＨ３．５〜４．５が適当である。殺菌の程度はこのｐＨによって多少異なり、弱酸性から中性の場合、クロストリジウム等の嫌気性高温菌を殺菌する必要があるため、１０の（６．２５−０．０５×Ｔ）乗を超える長い時間加熱するのが好ましいのに対して、最終ｐＨが４．５程度以下の場合クロストリジウムを初めたいていの病原細菌、腐敗細菌、有芽胞細菌の増殖は起こらないので１０の（６．２５−０．０５×Ｔ）乗を下回る時間で足りる。
【００２１】
加熱殺菌（ｂ）を行なったのちは、そのまま若しくは濃縮して密封保存し、或いは、乾燥、粉末化して保存する。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により発明の実施態様を説明する。
【００２３】
実施例１
分離大豆蛋白（不二製油（株）製、「ニューフジプロ−Ｒ」）３０ｋｇをｐＨ７．０の９％水溶液とし、蛋白分解酵素（天野製薬（株）製、「プロテアーゼＳ」）１．２ｋｇを作用させ６０℃で５時間加水分解（１５％ＴＣＡ可溶率８５％）した後、クエン酸を添加してｐＨ５．５に調製した。この液に８ｋｇ／ｃｍ２圧の蒸気を吹き込んで９５℃に昇温させその温度で１分間保持（加熱（ａ））した後、冷却水を通液させたプレートで１２℃まで冷却後、連続処理可能な高速遠心分離機（ＳＢ−７，ＷＥＳＴＦＡＬＩＡ ＳＥＰＡＲＡＴＯＲ製）に１００リットル／時の送液速度に調整し、生じる沈降成分を分離除去した。この沈降成分は、よく締まっているので、排出するまで２０分間滞留が可能であった。得られた遠心上清液（固形分の収率は７２．４％）をｐＨ６．５に調整し、１５０℃で１分殺菌（加熱（Ｃ））後、ただちにスプレードライヤーで粉末乾燥させた。得られた乾燥粉末を５％溶液となる様水で溶解し、これを５℃で２４時間保存したが、澱は全く生成していなかった。
【００２４】
なお加熱（ａ）前の分解液を目盛りつき沈澱管に１０ｃｃ採り２５℃品温にして１５００Ｇ×２０分遠心した時の沈渣容量は分解液の３２％であったが、加熱（ａ）により分解液の１０％まで凝縮していた。
【００２５】
比較例１ （１段目加熱処理がない場合）
大豆蛋白溶液を加水分解し、ｐＨ５．５に調製したものを、加熱処理をせずに冷却水を通液させたプレートで１２℃まで冷却して遠心分離機に供給する他は、実施例１と同じ様に処理して乾燥粉末を得た。この場合の遠心分離機に生じる沈降成分は締まりが悪く、排出するまで５分間滞留が可能であるに過ぎなかった。得られた乾燥粉末を５％溶液となる様水で溶解し、これを５℃で２４時間保存したが、澱は全く生成していなかったが、遠心上清液の固形分収率は５３．２％に過ぎなかった。
【００２６】
比較例２及び３（１段目に加熱殺菌した場合）
９５℃に昇温させその温度で１分間保持するかわりに、９５℃に昇温させその温度で２０分間保持するか、又は、８０℃に昇温しその温度で６０分保持し、かつ、２段目の加熱を省略する他は実施例１と同様にして乾燥粉末を得た。１段目加熱の後に２５℃品温にして測定する１５００Ｇ×２０分遠心時の沈渣容量は実施例１の場合と殆ど同じであったが、得られた乾燥粉末を５％溶液となる様水で溶解し、これを５℃で２４時間保存したところ、いずれも目で見て明瞭な澱が生じていた。
【００２７】
実施例２及び比較例４（冷却が除冷または省略）
９５℃で１分間の加熱処理の後に１２℃へ冷却したものを遠心分離機に供給するかわりに、４時間放冷して常温にしたものを遠心分離機に供給する（実施例２）、或いは、放冷もせずにただちに遠心分離機に供給する（比較例４）他は、実施例１と同様に処理して乾燥粉末を得た。
乾燥粉末を５％溶液となる様水で溶解し、これを５℃で２４時間保存したところ、実施例２は、かすかに澱が生じており、比較例４では明瞭な澱が生じていた。
【００２８】
実施例３及び比較例５，６
加水分解後の、クエン酸によるｐＨ調整を４．５にすること、加熱（ａ）を１００℃で６秒間保持すること、冷却温度が１５℃であること、連続処理可能な連続遠心分離機として「ＭＤ−１０」（石川島播磨重工業製）を用い、３００リットル／時の液の送液速度に調整すること、得られた遠心上清液は、１２５℃で１０秒間加熱殺菌（ｃ）すること、の他は実施例１と同様に乾燥粉末を製造した（実施例３）が、この乾燥粉末を５％溶液となる様水で溶解し、これを５℃で２４時間保存したところ、澱は全く生成していなかった。。
【００２９】
加熱（ａ）前の分解液の２５℃品温にて１５００Ｇ×２０分遠心した時の分解液に対する沈渣容量は３０％、加熱（ａ）後の分解液に対する沈渣容量は１０％であった。また、連続遠心分離機における上清の遠心収率は６５％であった。
【００３０】
加熱（ａ）を省略する他は実施例３と同様に処理しようとした（比較例５）が、連続遠心分離機による分離は不良であった。また加熱（ａ）を１０４℃で５分保持することの他は実施例３と同様にして乾燥粉末を製造したが、この乾燥粉末を５％溶液となる様水で溶解し、これを５℃で２４時間保存したところ、明瞭な澱が生成した。
【００３１】
実施例４及び比較例６
実施例１と同じ分離大豆蛋白３０ｋｇをｐＨ７．０の９％水溶液とし、蛋白分解酵素として「プロテアーゼＭ」（天野製薬（株）製）をＥ／Ｓ比＝２％を用い、連続処理可能な酵素反応槽で５０℃、２時間反応させた後、基質量に対して０．５％ＣａＳＯ４を添加後、蒸気を吹き込み１３０℃達温で加熱（ａ）をやめ、冷却水を通液させたプレートで１５℃まで冷却し、連続処理可能な分離機液体サイクロン（ＮＨＣ−１０ 日本化学機械製造製で４００リットル／時の送液速度を調製し、不溶性成分を除去した。得られた上清液をｐＨ６．５に調製後、１５０℃で１分殺菌後、ただちにスプレードライヤーで粉末乾燥させた。この乾燥粉末を５％溶液となる様水で溶解し、これを５℃で２４時間保存したが、全く澱が生成しなかった。
【００３２】
蒸気吹き込みによる１３０℃への加熱を行なわないで１５℃まで冷却する他は実施例４と同様にサイクロンで分離を試みたが分離できなかった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明により、大豆蛋白を酵素分解した後の沈殿物の分離が容易になり、酵素分解物の収率が向上し、得られた酵素分解物を飲料などに用いてもオリの発生がなくなったものである。

Claims (3)

1. 大豆蛋白溶液に蛋白分解酵素を作用させて加水分解し、加熱(a)・30℃以下に冷却し、不溶性物を連続遠心分離除去して得られた上清を加熱殺菌(b)することを特徴とする大豆蛋白加水分解物の製造方法。
2. 加熱(a)が10の(5.25-0.05×T)乗以下の時間(ただしTは加熱温度(75〜160℃)、時間は分)である請求項1記載の製造方法。
3. 不溶性物を分離除去する際の大豆蛋白溶液のpHが4.0〜6.2であるか、又は、大豆蛋白溶液中にアルカリ土類金属化合物又は蛋白凝集剤が含まれる請求項1記載の製造方法。