JP4924971B2 - 馬鈴薯由来タンパク質とその部分分解物を含むタンパク質組成物並びにそれらの抽出方法 - Google Patents
馬鈴薯由来タンパク質とその部分分解物を含むタンパク質組成物並びにそれらの抽出方法 Download PDFInfo
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これに対し、馬鈴薯由来のタンパク質の利用価値が低かった理由は、馬鈴薯由来のタンパク質が、空気と接触することにより灰褐変することや、分離したタンパク質の変性に起因する難消化性に原因がある。
ところが、特許文献3に記載されているように、最近、馬鈴薯タンパク質をアミノ酸調味料としての活用することが試みられている。
また、特許文献4に開示されているようにACE阻害活性を有する水溶性タンパク質を含んでいることから、馬鈴薯由来のタンパク質の活用に注目がされてきている。
また、アミノ酸調味料として一部活用されているが、上述した褐変反応や馬鈴薯由来の鉄分と食品中のフェノール類との結合による食品水溶液の着色という問題が指摘されている。
すなわち、本発明の馬鈴薯由来のタンパク質は、チロシナーゼが失活しているため、灰褐変による着色がほとんどない。馬鈴薯由来のタンパク質は、馬鈴薯の磨砕物が空気に触れた時に生ずる灰褐変によるものであり、着色は取り除くことが困難である。この灰褐変は、馬鈴薯に含まれるチロシナーゼが馬鈴薯由来のフェノール等を酸化してポリフェノールを生成して褐変物質となり、これがタンパク質と結合して沈着するものである。
本発明は、さらに馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する第1工程、上記第1工程で得られた水溶液を加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する第2工程、上記第2工程で得られたタンパク質をタンパク質分解酵素で分解する第3工程とを含むことを特徴とする馬鈴薯由来タンパク質組成物の抽出方法を提供する。
さらに、これまで有効活用の難しかった馬鈴薯から澱粉質を抽出した後の残液の有効活用を図ることが可能である。
また、馬鈴薯から澱粉質を抽出した後の残液をBOD負荷の少ない溶液とすることが可能であることから、従来の活性汚泥処理で処理可能な廃液処理を行うことができる。
本発明は、馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液と、上記工程で得られた水溶液を加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する工程とを含むことを特徴とする馬鈴薯由来タンパク質の抽出方法を提供するものである。
図1は、馬鈴薯からタンパク質を抽出する工程のフロー図である。すなわち、馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する工程、得られた水溶液を等電点pHに調整して加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する工程、得られたタンパク質を乾燥する工程とを含むことを特徴とする馬鈴薯由来タンパク質の抽出方法である。
図2は、図1に示すフローに加えて、プロテアーゼによるタンパク質の部分分解を行う抽出工程を示すフロー図である。
前述したように、馬鈴薯由来のタンパク質の灰褐変は、馬鈴薯に含まれるチロシナーゼがフェノール等を酸化してポリフェノールを生成して灰褐変物質となり、これがタンパク質と結合して沈着する。このポリフェノールの生成を防ぐために、本発明では馬鈴薯を還元剤の存在の下で磨砕する。
磨砕は特に限定されるものではないが、例えば、すりおろし、カッター等による裁断等の手段またはそれらの組み合わせを使用することができる。
還元剤は、特に限定されるものではないが、アスコルビン酸、エリソルビン酸塩、亜硫酸塩類(亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、次亜硫酸ナトリウム、次亜硫酸カリウム、亜硫酸ガス)が挙げられる。馬鈴薯中のチロシナーゼによる酸化を抑制するために、亜硫酸塩が好ましく、さらに好ましくは、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムである。
また、還元剤の存在下であっても、馬鈴薯中に含まれる鉄等の金属は、フェノール類と反応してポリフェノール鉄錯体を形成して着色するため、本発明では鉄分等の金属成分をキレート化する。キレート剤は、フェノール類と鉄等の金属とのキレート生成を防ぐものであればよく、アミノカルボン酸、燐酸系のキレート剤、例えば、EDTA、NTA,DTPAなどを使用することができる。しかし、食品に使用しても問題のない化合物を使用することが好ましく、例えば、ピロリン酸塩、特にはピロリン酸ナトリウムが望ましい。
固形物画分には粗澱粉質が含まれ、水溶液画分にはタンパク質、オリゴペプチドやオリゴ糖が含まれる。分離手段は、ろ過、遠心分離等の方法で行うことができる。得られた水溶液を加熱して、チロシナーゼを失活させる。加熱の温度範囲は、60〜100℃であればよい。
なお、タンパク質の収量を高めるために、加熱前に得られた水溶液を酸でpH調節してタンパク質を等電点に調整しておくことが好ましい。pHは3〜5の範囲であればよく、好ましくは3.5〜4.8、さらに好ましくは4.0〜4.6である。使用する酸は、特に限定されるものではないが、鉄分を溶解させるものが好ましく、例えば希硫酸が挙げられる。
なお、必要に応じてタンパク質の乾燥を行う場合、澱粉質が混在するとタンパク質の抽出効率が低下すること、加熱により抽出したタンパク質に不溶物が混じって好ましくないので、セルラーゼ、ヘミセルラーゼで澱粉質を前もって分解しておくことが好ましい。セルラーゼ、ヘミセルラーゼは、特に限定されるものではない。
酵素処理条件は、使用する酵素の至適pH、至適温度等により適宜条件を選択して行うことができる。酵素処理後は定法に従って、加熱し失活処理をおこなう。
得られた馬鈴薯由来のタンパク質は必要に応じて乾燥することができる。乾燥は、凍結乾燥、スプレードライ乾燥等、定法に従って行えばよい。
図2に示すフローに従って本発明を説明する。
馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕して固形分と水溶液とに分離する第1工程は、前述した馬鈴薯由来のタンパク質の抽出方法における乾燥前までの処理と同じである。
馬鈴薯由来タンパク質は、加熱処理により、変性しているために、タンパク分解酵素でタンパク質を部分的に分解しておくほうが望ましい。タンパク質の部分分解は、タンパク分解酵素であればよく、例えば、酸性プロテアーゼ、中性プロテアーゼあるいはアルカリプロテアーゼを用いることができるが、酸性プロテアーゼが好ましく、低温域に至適温度範囲がある、例えばニューラーゼが好ましい。
なお、必要に応じてタンパク質の乾燥を行う場合、澱粉質が混在すると澱粉質が変性してタンパク質の品質が低下して好ましくないので、セルラーゼ、ヘミセルラーゼを併用することが好ましい。セルラーゼ、ヘミセルラーゼは、特に限定されるものではない。
酵素処理条件は、使用する酵素の至適pH、至適温度等により適宜条件を選択して行うことができる。酵素処理後は定法に従って、加熱し失活処理をおこなう。
得られた馬鈴薯由来のタンパク質は必要に応じて乾燥することができる。乾燥は、凍結乾燥、スプレードライ乾燥等、定法に従って行えばよい。
図1あるいは図2に沿った工程により得られた馬鈴薯由来タンパク質は、灰褐変色を呈さず、鉄分を含まないので、タンパク原料として、あるいはアミノ酸調味料の原料として商品価値の高いものである。
さらに、これまで有効活用の難しかった馬鈴薯から澱粉質を抽出した後の残液を活用しているので、資源の有効活用を図ることが可能である。
以下、実施例に沿って本発明を説明する。
実施例1〜4は図1の具体的な実施態様を示し、実施例5〜8は図2の具体的態様を示したものである。
得られた沈降画分を水500mlに懸濁して再度、遠心分離(3,000rpm、5分)を行って、沈降画分を捕集して減圧乾燥し、淡黄褐色の馬鈴薯由来のタンパク質を含む乾燥物(「乾燥物1」という)を20.3g得た。乾燥物の総窒素含有率は、11.13%、タンパク質分69.6%であった。
また、上記上澄み1、2をろ過し、イオン交換樹脂(ダイヤイオンSK−1B:三菱化学(株)製およびダイヤイオンWA−30三菱化学(株)製)で処理した後、減圧乾燥を行い、乾燥物19.5g(総窒素含有率は、5.63%、タンパク質分35.2%、pH(4%懸濁液)7.72)を得た。
得られた沈降画分を水500mlに懸濁して再度、遠心分離(3,000rpm、5分)を行って、沈降画分を捕集して水に懸濁して300ml(pH4.42)とした。pHを30w/vNaOHで7.17に調整した後、プロチンAC10F(大和化成)で15分間処理した後、減圧濃縮、乾燥、粉砕を行い15.2gの馬鈴薯由来のタンパク質を含む乾燥物(「乾燥物2」という)を得た。乾燥物の水分は0.4%、総窒素含有率は、10.97%、タンパク質分は68.5%であった。
また、上記上澄み3、4をろ過し、イオン交換樹脂(SK−1BおよびWA−30)で処理した後、塩酸でpH調整を行い(pH5.28)、さらに減圧乾燥を行って、乾燥物21.3gを得た。
まず、馬鈴薯999gを水洗いし、亜硫酸ナトリウム0.4g、ピロリン酸ナトリウム0.2g、水400ml中にすりおろし、30分静置した。その後、布濾して上澄み液を得た。このときのpHは6.41であった。10MのH2SO4でpH4.50に調整した後、90℃に加熱した。次いで50℃に水冷し、遠心分離(6,000rpm、15分)を行い、沈降画分を捕集した。
得られた沈降画分に水150mlを加え、50℃に温度調整した後、ヘミセルラーゼ「アマノ」90を0.02g加えて30分間反応させた。
用いたヘミセルラーゼ「アマノ」90は以下の性質を有する。
商品名:ヘミセルラーゼ「アマノ」90
由来:Aspergillus niger
特徴:キシラナーゼ等の他にセルラーゼ、ペクチナーゼ、β−グルコシダーゼ
等の活性を有する
至適pH:4.5
作用pH:3.0〜6.0
至適温度:50℃
キシラナーゼ活性:90,000U/g以上(天野法)
メーカー:アマノエンザイム
得られたヘミセルラーゼ処理物(pH4.32)をpH7.26に調整した後、50℃に温度調整し、プロチンPC10Fを0.04g加えて15分間反応させた。用いたプロチンPC10Fは以下の性質を有する。
商品名:プロチンPC10F
由来:Bacillus subtilis
至適pH:7.0
至適温度:50〜55℃
活性:100,000PU/g
メーカー:大和化成
得られたプロテアーゼ処理物を90℃に加熱して酵素を失活させ後、減圧濃縮、乾燥、粉砕を行い10.9gの馬鈴薯由来のタンパク質を含む乾燥物を得た。
外観:淡黄褐色
水分:7.9%
pH(4%水溶液):6.81
総窒素含有率:8.62%(無水換算すると9.36%)
可溶性窒素:2.57%
タンパクの分解率:29.8%
味(4%水溶液):無味
溶解状態(4%溶液):わずかに暗色、
30分放置後の溶解状況:ぶつぶつなく均一(ヘミセルラーゼ不使用、プロチンPC
10F処理品(沈降嵩少なく、沈降物には膨潤しない粒粒
が多い)を比較対照とした)。
得られた沈降画分に水150mlを加え、50℃に温度調整した後、ヘミセルラーゼ「アマノ」90を0.02g加えて30分間反応させた。
得られたヘミセルラーゼ処理物(pH4.32)を50℃に温度調整して30分間反応させた後、さらにニューラーゼF3Cを0.04g加えて15分間反応させた。使用したニューラーゼF3Cの特性を以下に示す。
商品名:ニューラーゼF3C
由来:Phigopus niger
至適pH:3.0
作用pH:3.0〜6.0
至適温度:45℃
活性:70,000U/g(天野法)
メーカー:天野エンザイム
得られたタンパク質の物性を以下に示す。
外観:実施例5のものより濃い淡黄褐色、
水分:9.3%、
pH(4%水溶液):4.51、
総窒素含有率:8.41%(無水換算すると9.27%)、
可溶性窒素:1.91%、
タンパクの分解率22.7%、
味(4%水溶液):酸味とえぐ味、
溶解状態(4%溶液):淡色、
30分放置後の溶解状況:ぶつぶつなく均一(ヘミセルラーゼ不使用、プロチンPC
10F処理品(沈降嵩少なく、沈降物には膨潤しない粒粒
が多い)を比較対照とした)。
得られた沈降画分に水150mlを加え、50℃に温度調整した後、ヘミセルラーゼ「アマノ」90を0.02g加えて30分間反応させた。
得られたヘミセルラーゼ処理物(pH4.30)をpH7.50に調整した後、70℃に温度調整し、パパインW−40を0.04g加えて15分間反応させた。用いたパパインW−40の特性は以下のとおり。
商品名:パパインW−40
由来:Carica papaya
作用pH:3.0〜12.0
至適温度:80℃
活性:400U/g以上(天野法)
メーカー:天野エンザイム
得られたプロテアーゼ処理物を90℃に加熱して酵素を失活させ後、減圧濃縮、乾燥、粉砕を行い10.8gの馬鈴薯由来のタンパク質を含む乾燥物を得た。
外観:実施例5のものより濃い淡黄褐色、
水分:9.9%、
pH(4%水溶液):6.97、
総窒素含有率:9.60%(無水換算すると10.65%)、
可溶性窒素:4.60%、
タンパクの分解率:47.9%、
味:(4%水溶液)無味、
溶解状態(4%溶液):わずかに褐色、
30分放置後の溶解状況:ぶつぶつなく均一(ヘミセルラーゼ不使用、プロチンPC
10F処理品(沈降嵩少なく、沈降物には膨潤しない粒粒が
多い)を比較対照とした)。
得られた沈降画分に水150mlを加え、50℃に温度調整した後、ヘミセルラーゼ「アマノ」90を0.02g加えて30分間反応させた。
得られたヘミセルラーゼ処理物(pH4.34)を30w/v%の水酸化ナトリウムでpH7.55に調整した後、50℃に温度調整し、アルカラーゼ2・4Lを0.1g加えて15分間反応させた。用いたアルカラーゼ2・4Lの特性を以下に示す。
商品名:アルカラーゼ2・4L
由来:Bacillus licheniformis
至適pH:8.3
作用pH:6〜12
至適温度:50℃
活性:2.4AU/g(アンソン単位)
メーカー:ノボノルディスク
得られたプロテアーゼ処理物を90℃に加熱して酵素を失活させ後、減圧濃縮、乾燥、粉砕を行い10.85gの馬鈴薯由来のタンパク質を含む乾燥物を得た。
得られたタンパク質の外観は実施例5のものより濃い淡黄褐色、水分9.4%、pH(4%水溶液)6.87、総窒素含有率(無水換算)9.36%(無水換算すると10.33%)、可溶性窒素4.07%、タンパクの分解率43.5%、味(4%水溶液)わずかにえぐ味、溶解状態(4%溶液)わずかに褐色、30分放置後の溶解状況:ぶつぶつなく均一(ヘミセルラーゼ不使用、プロチンPC10F処理品(沈降嵩少なく、沈降物には膨潤しない粒粒が多い)を比較対照とした)。
実施例1〜4の対照として、キレート剤と還元剤が存在しない条件で馬鈴薯を磨砕してタンパク質を抽出した。
馬鈴薯670gを水洗いして、ジューサーミキサー(日立VA230G型)で磨砕して遠心分離(3,000rpm、10分)して上澄み液を480ml捕集した。得られた上澄み液を102℃に加熱した後、ただちに冷却した。ついでデカンテーションを行い、上澄み液約400mlを除去して遠心分離(4,000rpm、10分)を行った。沈殿物を減圧乾燥し粉砕して灰褐色の乾燥物4.2gを得た。得られた乾燥物の総窒素含有率は、6.89%、タンパク質分43.1%であった。
参考例では馬鈴薯の磨砕と同時に上澄液は黒ずみ、経時的に色が濃くなった。キレート剤と還元剤が存在しない条件で馬鈴薯からタンパク質を抽出した場合、速やかにチロシナーゼによりフェノール類が酸化されて、得られたタンパク質が灰褐色を呈していた。
Claims (7)
- 馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する工程と、
上記工程で得られた水溶液を加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する工程と、を含むことを特徴とする、馬鈴薯由来タンパク質の抽出方法。 - 馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する工程と、
上記工程で得られた水溶液を等電点に調整して加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する工程と、を含むことを特徴とする、馬鈴薯由来タンパク質の抽出方法。 - 馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する第1工程と、
上記第1工程で得られた水溶液を加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する第2工程と、
上記第2工程で得られたタンパク質をタンパク質分解酵素で分解する第3工程と、を含むことを特徴とする、馬鈴薯由来タンパク質組成物の抽出方法。 - 馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する第1工程と、
上記第1工程で得られた水溶液を等電点に調整してタンパク質を分離する第2工程と、
上記第2工程で得られたタンパク質を加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する第3工程と、
上記第3工程で得られたタンパク質をタンパク質分解酵素で分解する第4工程と、を含むことを特徴とする、馬鈴薯由来タンパク質組成物の抽出方法。 - 馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する工程と、
上記工程で得られた水溶液をセルラーゼ又はヘミセルラーゼで処理し、加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する工程と、を含むことを特徴とする、馬鈴薯由来タンパク質の抽出方法。 - 馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する工程と、
上記工程で得られた水溶液を等電点に調整してセルラーゼ又はヘミセルラーゼで処理し、加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する工程と、を含むことを特徴とする、馬鈴薯由来タンパク質の抽出方法。 - 馬鈴薯をキレート剤と還元剤の存在下で磨砕し、固形分と水溶液とに分離する第1工程と、
上記第1工程で得られた水溶液をセルラーゼ又はヘミセルラーゼで処理し、加熱した後、鉄分を含む水溶液からタンパク質を分離抽出する第2工程と、
上記第2工程で得られたタンパク質をタンパク質分解酵素で分解する第3工程と、を含むことを特徴とする、馬鈴薯由来タンパク質組成物の抽出方法。
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