JP5333214B2 - 大豆たん白素材の製造法 - Google Patents

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Description

この発明は、80℃以上の熱水への分散性に優れ且つざらつきの抑えられた粉末状大豆たん白素材の製造法に関する。
近年、健康に対する一般消費者の意識が高まり、大豆たん白の栄養成分・生理効果への関心が高い。たん白の補給、抗コレステロール作用、脂肪燃焼作用を目的とした大豆たん白を効率的に摂取できる飲食品が多く開発されてきた。粉末状の大豆たん白素材を含有する所謂プロテインパウダーのような粉末飲料もその一つである。こうした粉末飲料は、家庭で容易に溶解すること、ざらつかないこと、低粘度の喉越し良好であることが求められる。
しかし大豆たん白素材の粉体は、水や湯に溶かそうとしても、粉末粒子の外表面が水和しゲル状の皮膜を形成し、粒子の内部に水が浸透するのを妨げ、ままこを形成してしまい分散性が悪い。また、大豆たん白素材のままこは概して冷水より熱水にて生じ易い。こうしたままこは硬く難溶であり、家庭において攪拌しても実質、溶解させることは難しい。大豆たん白素材はその水和性を下げることで分散性を良くすることができる。しかし水和性を下げた大豆たん白素材の水溶液は、不溶性のたん白質粒子が沈降したり、飲用時にはそれらがざらつきとして感じられたりして好ましくない。すなわち大豆たん白を含む粉末飲料の開発には、大豆たん白素材の水溶性を下げることなく分散性を改善することが必要である。以下に大豆たん白素材の分散性改善を目的とした先行技術を示す。
特許文献1(特開平9-313112)では、分離大豆たん白を加熱変性させてNSIを50-85に調整し、これにポリグリセリン脂肪酸エステルを付着させた粉末状大豆たん白が開示されている。しかしこれは加水分解物ではないし、また加熱凝固する性質を有するものであって粘度が高くてもよいスープ等の濃厚な飲料には適すが、喉越しの爽やかさの求められるスポーツ飲料等には適さない。
特許文献2(特開2000-102352)は、大豆たん白粉末に油脂、乳化剤を添加したピックル液を用途とする粉末状大豆たん白の製造法に関する。粉末化工程の後に少量の油脂と必要により極少量の乳化剤を添加するものである。しかしここで乳化剤として用いられているレシチンは、熱水への分散性改善効果に乏しい。またこの方法で得られるものはピックル液に必要なゲル形成性を有するものであり、水への分散性を有するものの熱水への分散性は不十分であり、又粘度が高いためやはり喉越し良好な飲料を調製できるものではない。
特許文献3(特開平6-113749)は、原料大豆たん白粉末の流動層処理を行う際に、界面活性剤を含有する含水液を噴霧することを特徴とする粉末状大豆たん白の製造方法に関する。そして飲料を用途とする場合は、原料大豆たん白のNSIを強加熱により概ね75以下に低下させたりプロテアーゼ処理したりすることで、その水分散性溶液の粘性を低くし飲みやすくできるとある。しかし加熱でNSIを下げただけでは、たん白分子が会合し粒子が大きくなりざらつきが強くでやすい。単にプロテアーゼ処理をするだけでは風味が悪くなる。こうした問題を回避するためにHLB値が特定の範囲にある界面活性剤を選択することや、プロテアーゼ処理のあるべき態様については何ら記載がない。
特許文献4(特開平08-154593)は、大豆たん白をプロテアーゼで加水分解率5-20に加水分解し、その前後に大豆たん白に対し5-50重量%の油脂を乳化し、乾燥する大豆たん白素材の製造法である。しかし酵素分解の態様も、乳化剤の親水性、親油性についても限定しないとあり、エンドプロテアーゼ活性を主とする酵素により加水分解を行うこと、HLB値がある特定の範囲の乳化剤を添加することについては教えていない。またピックル液を用途としゲル形成性を残す必要があり、スープ等の濃厚飲料には使えても、清涼感が求められる飲料用途には粘度が高すぎる。さらには油脂を必須として含むためたん白含量が下がってしまい、やはりプロテインパウダー等大豆たん白摂取を目的とする食品への加工適性に劣る。
特許文献5(WO 2006/080426)では、飲料に利用した場合に分散性に優れ、ざらつきなく良好な喉越しが得られる大豆たん白の製造法が開示されている。しかしこれは水への分散性改善を目的とした検討がなされており、本願発明のように熱水への分散性については課題としていない。Mg化合物を加える工程と加水分解の工程を必須とし、分散性向上のため乳化剤の添加を好ましいとする。そして乳化剤のHLBが高いと大豆蛋白の水濡れ性が高くなり過ぎてかえってダマが生じ易くなるという知見に基づき、HLBが4-10のものを用いるものである。しかし同じ乳化剤を大豆たん白に用いても、冷水と熱水では分散性改善効果が異なること、熱水への分散性を改善するには特定の範囲のHLB値のものを選択する必要があることは書かれていない。
以上のように冷水または常温水への分散性が改善された大豆たん白素材はあったが、熱水へ容易に溶解しざらつきが抑えられた低粘度の喉越し良好な飲料を与えるものは得られていない。
特開平09-313112号公報 特開2000-102352号公報 特開平06-113749号公報 特開平08-154593号公報 WO2006/080426号公報
本発明は、80℃以上の熱水への分散性に優れ、ざらつきなく、低粘度の喉越し良好な飲料を調製できる粉末状大豆たん白素材を得ることを課題とした。
本発明者らは、特定の条件で加水分解すること、特定の範囲のHLB値を有する乳化剤を添加すること、水系下に強加熱を行うこと、これら全てを大豆たん白に対して行うことで、これを乾燥したものは熱水に容易に溶解し低粘度で喉越し良好な飲料に加工できることを見出し、ついに本発明を完成させた。
すなわち本発明は、
1. 大豆たん白を水系下にプロテアーゼで0.22MTCA可溶率が15-30%となるまで加水分解する工程、大豆たん白にHLB値が6以上13以下の乳化剤を添加する工程、加水分解の後に大豆たん白を乾燥する工程、乾燥の前に大豆たん白を水系下に105〜180℃で15〜180秒加熱する工程を含むことを特徴とする大豆たん白素材の製造法、
2. 遊離アミノ酸含量が大豆たん白素材の固形分当たり0.2重量%未満となるよう加水分解する1記載の大豆たん白素材の製造法、
3. 乳化剤がシュガーエステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリンエステル、有機酸モノグリセリドからなる群の1種以上である1記載の大豆たん白素材の製造法、
4. さらに大豆たん白にマグネシウム塩、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、カルシウム塩、水酸化カルシウム、酸化カルシウムからなる群の一種以上を添加する1記載の大豆たん白素材の製造法、
である。
本発明により、熱水に対して易分散性を有しつつもざらつきがなく、また粘度が低いため喉越し良好な飲料を調製できる大豆たん白素材の提供を可能とした。
本発明における大豆たん白素材は、大豆たん白を水系下にプロテアーゼで0.22MTCA可溶率が15-30%となるまで加水分解する工程、大豆たん白にHLB値が6以上13以下の乳化剤を添加する工程、加水分解の後に大豆たん白を乾燥する工程、乾燥の前に大豆たん白を水系下に105〜180℃、15〜180秒加熱する工程を含む製造法により得られる。以下に各工程について詳述する。
本発明における大豆たん白は、脱脂豆乳または分離大豆たん白等が例示される。これをプロテアーゼにより水系下で加水分解する工程は、大豆たん白素材の0.22MTCA可溶率が15〜30%の範囲になるように行う。15%未満では得られる大豆たん白素材の分散性が不十分となるだけでなく、大豆たん白素材の水溶液の粘度が大きくなり飲料として好ましくない。一方、30%を越えると、苦味が発生したり溶解時に混合により泡立ちやすくなったりして適当でない。ここで、0.22MTCA可溶率とは全たん白に対する0.22Mトリクロロ酢酸(TCA)可溶たん白の割合をケルダール法によるたん白定量法により測定したもので、加水分解率の尺度として用いる。
本発明におけるプロテアーゼは、エンドプロテアーゼ活性を主とするもの、換言すればエキソプロテアーゼ活性が低いものが好ましい。本発明におけるプロテアーゼのエキソプロテアーゼ活性は、該プロテアーゼを作用させたときの遊離アミノ酸の生成量を指標とし、具体的にはプロテアーゼを0.22MTCA可溶率が15-30%となるよう作用させた時の大豆たん白素材の固形分当たりの遊離アミノ酸の含有量で表す。該含有量は、好ましくは0.2重量%未満、より好ましくは0.1重量%未満である。大豆たん白素材の遊離アミノ酸含量がこの範囲であれば、塩味や旨味を特徴とする飲料だけではなく、フルーツやバニラの様なフレーバーの飲料にも加工しやすくなる。
本発明に用いるプロテアーゼは、植物由来(パパイン,ブロメライン,フィシン等)、動物由来(ペプシン,トリプシン,キモトリプシン等)、微生物由来(プロチン:大和化成社、アルカラーゼ:ノボ・インダストリー社,サモアーゼ:大和化成社等)、酸性プロテアーゼ、中性プロテアーゼ、アルカリ性プロテアーゼ等いずれも用いることが出来る。また酵素分解の態様は特に限定されず、使用するプロテアーゼの至適作用温度範囲、至適作用pH範囲でよい。ただし、pH4〜6では蛋白の不溶化を招く場合があるため、この範囲以外に保ちつつ酵素反応を行うのが好ましい。
本発明における大豆たん白素材の製造法は、大豆たん白にHLB値が6以上13以下の乳化剤を添加する工程を含む。乳化剤は、HLB値が6以上13以下のものである。HLB値がこの範囲のものを用いることで、大豆たん白素材の80℃以上の熱水に対する分散性が改善される。分散性改善効果は乳化剤の種類にも影響されるが、比較的高いHLB値を選択することにより効果が強くなる傾向が見られる。具体的な数値は乳化剤の種類により異なるが、概ねHLBが7〜11のものが熱水への分散性改善効果に優れ好ましい。例えばシュガーエステルの場合、HLB値が9のものが効果に優れる。HLB値が6より低い乳化剤を添加したものは水への分散性は良いが熱水への分散性が悪い。ままこは粉末粒子の表面が水和しゲル状皮膜が形成されることで生じる。大豆たん白の粉末粒子が水よりも熱水に対してままこを形成し易いのは、粉末粒子表面の水和が促進されやすいことも一因と推察される。従って水濡れ性の高い乳化剤、すなわちHLB値の比較的高い乳化剤を用いることで、大豆たん白素材の熱水への分散性が改善される事は意外であった。
好適に使用できる乳化剤として、シュガーエステル、ソルビタン脂肪酸エステル(ソルビタンモノラウレート等)、ポリグリセリンエステル(ジグリセリンモノステアレート及びジグリセリンモノオレエート等)、有機酸モノグリセリド(ジアセチル酒石酸モノグリセライド等)が挙げられる。
乳化剤の添加は、大豆たん白を乾燥する工程の前でも後でもよい。大豆たん白を乾燥する工程の前に乳化剤を添加する場合、添加のタイミングは特に限定されず、加水分解の前後又は途中のいずれであっても良い。また加熱する工程の前でも後でも良い。この場合、乳化剤は、大豆たん白素材の固形分当たり0.2〜5重量%、好ましくは0.3〜1.5重量%含まれるのが好ましい。添加量が少なすぎると乳化剤による分散性向上効果が弱くなり、多すぎると大豆たん白素材のたん白質含量が低下するし、乳化剤の独特の悪風味が付与されてしまう。
大豆たん白を一旦乾燥した後に乳化剤を添加する場合、乳化剤を噴霧し再び乾燥する。この場合、乳化剤の噴霧方法や使用する装置の種類、噴霧後の乾燥方法についても特に限定されることはない。一例としては、流動層乾燥機等(例えばフローコーター等)のように、密閉系の流動層内で大豆たん白加水分解物の乾燥粉末を風圧により流動させつつ、該粉末に対し乳化剤を溶解させた賦形液を霧状に噴霧して付着させ、同時に流動層内の加熱により該粉末の乾燥までを行う方法がある。なお、賦形液とは粉末に噴霧して付着させる溶液のことをいい、バインダー液、結着液とも呼ばれている。この場合、乳化剤は、大豆たん白素材の固形分当たり0.05〜2重量%、好ましくは0.1〜1重量%含まれるのが好ましい。大豆たん白を乾燥した後に乳化剤を添加するほうが、乳化剤の添加量を少なくできる。
本発明における大豆たん白素材は、乾燥前に水系下に加熱されることでさらに熱水への水和性、分散性が改善される。加熱は105〜180℃、好ましくは130〜160℃で、15〜180秒間、好ましくは30〜60秒間行う。工業的には高温瞬間加熱殺菌装置、例えばスチームインジェクション方式の連続式直接加熱殺菌装置等を用いることが出来る。加熱が不十分ではゲル形成性が残り分散性が悪くなり、加熱が強すぎると水和性が落ち飲用時のざらつきが発生する。なおこの加熱は大豆たん白素材の乾燥前であればタイミングを問わない。例えば加水分解の前及び後に、2回行っても良い。
こうして得られた大豆たん白素材は、12重量%溶液を80℃で30分加熱した後の、20℃での粘度がB型粘度計にて200 mPa・s以下、好ましくは100 mPa・s以下である。また水和性の尺度として水溶性窒素指数(Nitrogen Solubility Index、以下NSIとする、測定法は後述)を用いると、本発明における大豆たん白素材のNSIは少なくとも60以上、概ね70以上となり、NSIが60以上であれば例えば8%の高濃度となるように熱水に溶解したものであっても、ざらつきの少ない喉越し良好なものとなる。
本発明における大豆たん白素材は、またマグネシウム塩、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、カルシウム塩、水酸化カルシウム、酸化カルシウムからなる群の一種以上を添加することでさらに分散性を改善させることができる。その添加量は大豆たん白素材1000gに対してカルシウム又はマグネシウムとして60 mmol以下、好ましくは10〜40 mmolである。これらは乾燥工程前の任意のタイミングで溶液に対して添加することができる。これらは概してアルカリ性のものが多いため、大豆たん白素材の製造時にpH調整が必要な工程でアルカリ剤として添加するのが好ましい。これらの添加量が多すぎるとざらつきが発生したり、大豆たん白素材の不溶化が生じる。
大豆たん白素材は、たん白飲料用の原料とされる場合はたん白質含量が高いほうが栄養適性に優れるので、たん白質含量が90%以上であることが望ましい。従って本願発明における大豆たん白素材は油脂などを含有しても良いが、油脂含量が大豆たん白素材の固形分当たり5重量%より低いものがたん白質含量を下げず、また無脂肪の飲料も調製できるため好ましい。
次に本発明で用いた測定法を記す。
(遊離アミノ酸含量)(以下FAAと略す)
試料に対し100倍量の3%スルホサリチル酸溶液を加え、低分子画分を溶解後、遠心上清を、アミノ酸分析計(L-8500、株式会社日立ハイテクノロジーズ)にて測定した。アスパラギン、スレオニン、セリン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、アラニン、バリン、システイン、メチオニン、イソロイシン、ロイシン、チロシン、フェニルアラニン、リジン、ヒスチジン、アルギニン、プロリンの総重量を試料の重量で除した値を百分率で表した。
(NSI)
試料1gを秤量し、100 mlのイオン交換水を加えて10分間プロペラ撹拌(500 rpm)し、No.5A濾紙で濾過した濾液中の窒素(ケルダール法による測定)の試料中の全窒素に対する百分率で表した。
(分散性)
試料11gを入れたコップに80℃の熱水100gを注ぎ、これをスパテラで1秒当たり3回、30秒間攪拌したものを茶漉し(100メッシュ)で漉して、茶漉しに残ったままこの重量を測定した。3回測定しその平均をとった。ままこ重量(湿潤状態)が3g以下のものを良好(◎)、3より多く5g以下のものを可(○)、5gより多いものを不可(×)と評価した。
(粘度)
大豆たん白素材の12重量%溶液を80℃で30分加熱し、20℃での粘度をB型粘度計(TOKIMEC社製)で測定した。
(ざらつき)
市販のミキサーを用いて6%水溶液を調製し、ざらつきの有無を4人で官能評価した。ざらつきが強く感じられるものを「強く感じる」、少し感じるものを「少し感じる」、全く感じないものを「なし」の3段階で評価した。
(風味)
市販のジューサーを用いて、実施例及び比較例で得られた大豆たん白素材6%、バニラフレーバー0.004%(日本シーヘ゛ルヘク゛ナー社製)、デキストリン0.4%(TK-16:松谷化学工業社製)、油脂粉末2%(エマファットPA:理研ビタミン社製)、果糖4%を混合して調製した。これを4人にて、バニラ風味がしっかり感じられるかを評価した。
以下、実施例により本発明の実施態様を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例にその技術範囲が限定されるものではない。
(実施例1)
水1000重量部に低変性脱脂大豆100重量部を加えて、ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)で攪拌しながら40℃、30分間抽出を行い、3000×gで遠心分離してオカラを除き脱脂豆乳を得た。これを塩酸でpH 4.5に調整して等電点沈殿させ、遠心分離して酸沈カードを得た。これに4倍量の水を加えて水酸化ナトリウムで中和し、分離大豆たん白を含有する溶液を得、連続式直接加熱方式殺菌装置(以下VTIS)(アルファラバル社製)で150℃×40秒加熱を行った。これにエンドプロテアーゼ活性を主とするアルカリプロテアーゼ(天野製薬株式会社製「プロチンA」)を固形分当たり0.1重量%添加し、50℃、pH7.0で1時間加水分解を行った後に、VTISで140℃×6秒間加熱を行った。これにジアセチル酒石酸モノステアレート(ポエムW-10、理研ビタミン(株)製、HLB値が9.5)を固形分当たり1.0重量%となるよう添加し、スプレードライヤー(大川原化工機社製)で噴霧乾燥を行い、粉末状の大豆たん白素材を得た。
(実施例2)
酸沈カードに加水後、固形分1000g当たり20mmolの水酸化カルシウムを加えてから、水酸化ナトリウムで中和した以外は、実施例1と同様にして大豆たん白素材を得た。
(比較例1)
プロチンAの添加量を0.03%に減らした以外は、実施例1と同様にして大豆たん白素材を得た。
(実施例3)
加水分解の前の加熱を行わず、加水分解の後の加熱を150℃で60秒行った以外は、実施例1と同様にして大豆たん白素材を得た。
(比較例2)
加水分解の前の加熱条件を150℃×5秒にした以外は、実施例1と同様にして大豆たん白素材を得た。
実施例1〜3、及び比較例1、2のTCA可溶率、FAA、NSI、80℃の熱水への分散性、20℃の水への分散性、12%溶液粘度、ざらつき、風味の評価を表1にまとめた。実施例1、2、3の大豆たん白素材は、熱水への分散性良好で、粘度も低いものであった。風味、ざらつきの評価も良好であった。実施例2の水酸化カルシウムを加えたものは、実施例1に比べてさらに分散性が改善され、ままこの形成が抑制された好ましいものであった。比較例1の大豆たん白素材は、加水分解が不十分で分散性が悪く、粘度も高いものであった。比較例2の加熱条件では、得られたものはやはり分散性が悪く、粘度も高かった。
Figure 0005333214
(実施例4)
水1000重量部に低変性脱脂大豆100重量部を加えて、40℃、30分間抽出を行い、3000×gで遠心分離してオカラを除き脱脂豆乳を得た。これを塩酸でpH4.5に調整して等電点沈殿させ、遠心分離して酸沈カードを得た。これに4倍量の水を加えて水酸化ナトリウムで中和し、分離大豆たん白を含有する溶液を得、VTIS(アルファラバル社製)で150℃×40秒加熱を行った。これにエンドプロテアーゼ活性を主とするアルカリプロテアーゼ(ジェネンコア協和(株)製「プロテックス 6L」)を固形分当たり0.08重量%添加し、50℃、pH7.0で1時間加水分解を行った後に、再度VTISで140℃×6秒間加熱を行った。これをスプレードライヤー(大川原化工機社製)で噴霧乾燥し粉末を得た。
次に、70 ℃ のお湯にホモミキサーを用いて、シュガーエステル(F-70 第一工業製薬(株)製、HLB値が7)を攪拌混合して4%の賦形液を調製した。次に流動層乾燥機であるフローコーター(大川原製作所(株)製)内において、先に得た粉末を風圧により流動させながら、賦形液を粉末当たり12.5%噴霧し付着させ、これを加熱乾燥させて大豆たん白素材を得た。
(実施例5)
実施例4で得られた粉末に、シュガーエステル(F-70)の替わりにシュガーエステル(F-110 第一工業製薬(株)製、HLB値が11)を加えた以外は、実施例4と同様にして大豆たん白素材を調製した。
(実施例6)
実施例4で得られた粉末に、シュガーエステル(F-70)の替わりにソルビタンモノラウレート(エマゾールL10、花王(株)製、HLB値が6.5)を加えた以外は、実施例4と同様にして大豆たん白素材を調製した。
(比較例3)
実施例4で得られた粉末に、シュガーエステル(F-70)の替わりにシュガーエステル(F-50 第一工業製薬(株)製、HLB値が5)を加えた以外は、実施例4と同様にして大豆たん白素材を調製した。
(実施例7)
実施例4で得られた粉末に、シュガーエステル(F-70)の替わりにジグリセリンモノオレエート(ポエムDO-100V 理研ビタミン(株)製、HLB値が8.0)を加えた以外は、実施例4と同様にして大豆たん白素材を調製した。
(実施例8)
実施例4で得られた粉末に、シュガーエステル(F-70)の替わりにジアセチル酒石酸モノグリセライド(ポエムW-10 理研ビタミン(株)製、HLB値が9.5)を加えた以外は、実施例4と同様にして大豆たん白素材を調製した。
(実施例9)
実施例4で得られた粉末に、シュガーエステル(F-70)の替わりにジグリセリンモノステアレート(DS-100A 理研ビタミン(株)製、HLB値が8.0)を加えた以外は、実施例4と同様にして大豆たん白素材を調製した。
(比較例4)
実施例4で得られた粉末に、シュガーエステル(F-70)の替わりにシュガーエステル(F-20 第一工業製薬(株)製、HLB値が2)を加えた以外は、実施例4と同様にして大豆たん白素材を調製した。
(比較例5)
実施例4で得られた粉末に、シュガーエステル(F-70)の替わりにシュガーエステル(F-150 第一工業製薬(株)製、HLB値が15)を加えた以外は、実施例4と同様にして大豆たん白素材を調製した。
(比較例6)
実施例4で得られた粉末に、乳化剤を添加せずそのまま評価した。
実施例4〜9、及び比較例3〜6のTCA可溶率、FAA、NSI、80℃の熱水への分散性、20℃の水への分散性、12%溶液粘度、ざらつき、風味の評価を表2にまとめた。いずれも低粘度の喉越し良好且つざらつき、風味の点で良好な飲料が調製できたが、比較例3〜6のものは80℃の熱水への分散性が悪かった。傾向としてHLB値が2〜5と低めの乳化剤を添加したものは水への分散は良いが熱水への分散性が悪い。逆にHLB値が比較的高い7〜11の乳化剤を用いた場合は、水への分散は悪いが熱水への分散性が良い傾向が見られた。
Figure 0005333214

Claims (3)

  1. 大豆たん白を水系下にプロテアーゼで0.22MTCA可溶率が15-30%、かつ遊離アミノ酸含量が大豆たん白素材の固形分当たり0.1重量%未満となるよう加水分解する工程、大豆たん白にHLB値が6以上13以下の乳化剤を添加する工程、加水分解の後に大豆たん白を乾燥する工程、乾燥の前に大豆たん白を水系下に105〜180℃で15〜180秒加熱する工程を含むことを特徴とする大豆たん白素材の製造法。
  2. 乳化剤がシュガーエステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリンエステル、及び有機酸モノグリセリドからなる群から選択される1種以上である請求項1記載の大豆たん白素材の製造法。
  3. さらに大豆たん白にマグネシウム塩、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、カルシウム塩、水酸化カルシウム、及び酸化カルシウムからなる群から選択される1種以上を添加する請求項1記載の大豆たん白素材の製造法。
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