JP5381708B2 - 水溶性多糖類の製造法 - Google Patents
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Description
(1)水溶性大豆多糖類に架橋処理を行なうことを特徴とする、水溶性多糖類の製造法。
(2)架橋処理に、リン酸化合物またはその塩を架橋剤として用いる、(1)に記載の水溶性多糖類の製造法。
(3)架橋処理が、水溶性大豆多糖類水溶液に、リン酸化合物を添加し、アルカリ条件で加熱処理することである、(2)に記載の水溶性多糖類の製造法。
(4)架橋化水溶性大豆多糖類を有効成分とする、蛋白質の分散安定剤。
(5)(4)に記載の分散安定剤を含むことを特徴とする、酸性蛋白飲食品。
(6)リン酸ジエステル結合を分子内に含む、架橋化水溶性大豆多糖類。
である。
以下、本発明を具体的に説明する。本発明における水溶性大豆多糖類とは、種々の方法で得られる水溶性大豆多糖類を用いることができるが、例えば、特許文献1に記載された様な水溶性大豆多糖類を用いることができる。製造の一例を示せば、豆腐や豆乳、分離大豆蛋白質の製造時に副産物として得られるオカラや、脱脂大豆粕(ミール)を原料として、水系下で蛋白質の等電点付近である弱酸性域で高温抽出し、固液分離により水溶性大豆多糖類を得ることができる。油分,蛋白質が共に少ない、分離大豆蛋白質製造時のオカラが原料に好ましく、抽出温度は100℃を超えると抽出効率が高く好ましい。この様に得られた水溶性大豆多糖類は、抽出濾液または抽出濾液の精製物に対して以下の架橋反応を行なっても良いし、抽出濾液またはその精製物を更に乾燥した物に対して架橋反応を行なっても良い。
これらの水溶性大豆多糖類に架橋処理を行なう。架橋処理としては、水溶性大豆多糖類の分子内や分子間を直接架橋させることも出来るし、架橋剤を介して架橋させることも出来る。多糖類分子間を直接架橋させる方法を例示すると、水溶性大豆多糖類に、塩酸等の鉱酸をはじめとした各種の酸水溶液を、多糖類100gに対して2〜50m mol加え、水分量を0.5〜20%とした上で100℃〜160℃で加熱する。また、水溶性大豆多糖類を酵素処理や、放射線処理によって架橋しても良い。
架橋剤としてリン酸化合物またはその塩類を用いた水溶性大豆多糖類は、後述する実施例3で確認できる様に、その分子内にリン酸ジエステル結合を含むものであり、リン酸ジエステル結合により高分子化された水溶性大豆多糖類である。
前述した、水溶性大豆多糖類分子間を直接あるいは架橋剤を介して架橋させる以外に、水溶性大豆多糖類と他の高分子素材とを架橋させることも可能であり、本願の架橋化水溶性大豆多糖類はこれらも包含する。その高分子素材は特に限定されないが、デンプン,化工澱粉,デキストリン,セルロース,微結晶セルロース,発酵セルロース、各種修飾セルロース,寒天,カラギーナン,ファーセラン,グアーガム,ローカストビーンガム,タマリンド種子多糖類,タラガム,アラビアガム,トラガントガム,カラヤガム,ペクチン,キサンタンガム,プルラン,ジェランガムなどの多糖類、また乳蛋白質や大豆蛋白質などの蛋白質及びその分画物が例示される。混合する高分子素材は2種類以上であっても構わない。水溶性大豆多糖類が、架橋化物の主たる成分でなくても、蛋白質分散安定性を得ることは可能であるが、より強い効果を得るには、水溶性大豆多糖類が架橋化物の半分以上配合されていることが好ましい。
得られた水溶性大豆多糖類はそのままで用いることも可能であるが、より機能を発揮させるために精製を行うことが望ましい。特に抽出した水溶性大豆多糖類をそのまま架橋した際には、水溶性大豆多糖類に夾雑する蛋白質は蛋白質の分散安定性に対し悪影響を及ぼすため、除去することが好ましい。蛋白質の除去方法として、pH調整し蛋白質を凝集させ、圧濾分離,遠心分離,ろ過や膜分離等の分離手段によって除去する方法、任意のプロテアーゼを用いて分解する方法、活性炭や樹脂を用いて不純物を吸着除去する精製方法等が挙げられる。pH調整により蛋白質を凝集させる場合は、大豆蛋白質の等電点であるpH4.5付近、好ましくはpH3.5〜5.0にpHを調整し、沈澱した蛋白質を分離除去する。pH調整する際の酸には特に制限はなく、いずれのものも利用出来るが、塩酸,硫酸,リン酸等の無機酸、または酢酸,クエン酸,乳酸等の有機酸が挙げられる。これらの1種、若しくは2種以上を組み合わせて蛋白質を除去することが好ましい。
上記の方法で得られた水溶性大豆多糖類は、ゲルろ過HPLC (TSKgel-G-5000 PWXL;TOSOH 7.8mm×30cm)で分析すると、分子量50万から1000万の多糖類成分を含んでいた。尚、水溶性大豆多糖類の分子量は、標準物質プルランP-82(昭和電工(株))を用いて測定した値である。この際の分析条件は、移動相:50mM 酢酸ナトリウム水溶液(pH5.0)、流速 1.0mL/min、RI検出器を用いて糖の検出を行なった。総ピーク面積が多糖類の総量に相当するとし、総ピーク面積に対する、分子量50万から1000万の多糖類成分のピーク面積の比率を高分子画分含有率として計算した。得られた水溶性大豆多糖類の高分子画分含有率は、5%以上、好ましくは20%以上、更に好ましくは30%以上のものにおいて、蛋白質の分散安定性に効果的である。また、水溶性大豆多糖類の高分子画分含有率が95%を超えない場合が、粘度等による使用の制限が少なく好ましい。
本発明は、水溶液中の蛋白質の粒子の凝集を防止し、分散安定状態を維持することができる、蛋白質の分散安定剤である。その機能はpH4.2〜5.2、好ましくはpH4.4〜4.8、更に好ましくはpH4.4〜4.6の領域で効果的であり、酸性蛋白飲食品、特に酸性蛋白飲料に好適である。pH4.2未満のpH領域での、乳蛋白質の分散であれば、従来の水溶性大豆多糖類で達成出来、pH5.2を超えるpH域であれば、乳蛋白質は溶解を開始し、分散剤を用いる必要が少ない。本発明により製造される水溶性大豆多糖類から成る分散安定剤を用いることで、pH4.2〜5.2のpH域で酸性蛋白飲食品を調製することが出来る。
本発明における酸性蛋白飲食品とは、動植物由来の蛋白質を含有する酸性飲食品であり、飲食品自体の固体,液体を問わない。動物由来の蛋白質とは、主に牛乳,山羊乳を始めとする獣乳類、具体的には、牛乳,脱脂乳,全脂粉乳,脱脂粉乳,ホエーパウダー,加糖乳,練乳,濃縮乳,カルシウム等のミネラルやビタミン等を強化した加工乳若しくは発酵乳等を指し、植物由来の蛋白質とは、主に大豆から得られる豆乳類、具体的には、豆乳,脱脂豆乳,粉末豆乳,粉末脱脂豆乳,分離大豆蛋白若しくはこれらの発酵物等を指す。
酸性蛋白飲食品の酸性蛋白飲料とは、これら獣乳類,豆乳類等を使用した飲料を発酵し、またはそれに果汁、若しくはクエン酸,乳酸などの有機酸、若しくはリン酸を始めとする無機酸を添加して、そのpH域を酸性とした蛋白飲料である。具体的には、殺菌タイプ若しくは生菌タイプの乳酸菌飲料,ドリンクヨーグルト類,ケフィア等が挙げられる。酸性蛋白飲食品の酸性蛋白食品とは、上記獣乳類,豆乳類等を原料としたもので、アイスクリームなどの乳成分入りの冷菓に有機酸類や果汁等を加えた酸性アイスクリーム、フローズンヨーグルト等の酸性冷菓、プリン,ババロア等のゲル化食品に有機酸類や果汁等を加えた酸性デザート、及びコーヒー飲料,酸性クリーム,ヨーグルト等が挙げられる。
水溶性大豆多糖類(ソヤファイブS-DA100:不二製油(株)製)の5%水溶液を調製し、沸騰水浴中で5分間加熱した。多糖類水溶液にトリメタリン酸ナトリウムを最終2%となるように溶解し、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH12に調整した。この反応液を60℃で1時間攪拌しながら反応させた。不溶物を遠心分離(8,000rpm, 30分)で除去し、上清を多糖類として得た。多糖類溶液を最終60重量%エタノールで沈殿させ、90重量%の含水エタノールで精製し、得られた沈殿を風乾し水溶性大豆多糖類Aを得た。
○反応pHの比較(水溶性大豆多糖類分子間の高分子化)
水溶性大豆多糖類Aの製造法において、トリメタリン酸ナトリウムを添加した後のpH調整を8,9,10,11,13,14とする以外は、水溶性大豆多糖類Aと同様の手順で水溶性大豆多糖類B,C,D,E,F,Gを得た。
○反応温度の比較(水溶性大豆多糖類分子間の高分子化)
水溶性大豆多糖類Aの製造法において、反応温度を40,50,70,80,90℃とする以外は水溶性大豆多糖類Aと同様の手順で水溶性大豆多糖類H,I,J,K,Lを得た。
○他の高分子素材との高分子化1
水溶性大豆多糖類(ソヤファイブS-DA100)の2.5%水溶液を調製し、デキストリン(パインデックス#100:松谷化学(株)製)を2.5%となるように溶解させ、沸騰水浴上で5分間加熱した。多糖類水溶液にトリメタリン酸を最終2%となるように溶解し、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH12に調整した。この反応液を60℃で1時間攪拌しながら反応させた。不溶物を遠心分離(8,000rpm, 30分)で除去し、上清を多糖類として得た。多糖類溶液を60重量%含水エタノールで沈殿させ、90重量%の含水エタノールで精製し、得られた沈殿を風乾し水溶性多糖類Mを得た。
○他の高分子素材との高分子化2
水溶性大豆多糖類(ソヤファイブS-DA100)の2.5%水溶液を調製し、HMペクチン(USP-H:三晶(株)製)を2.5%となるように溶解させ、沸騰水浴上で5分間加熱した。多糖類水溶液にトリメタリン酸を最終2%となるように溶解し、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH12に調整した。この反応液を60℃で1時間攪拌しながら反応させた。不溶物を遠心分離(8,000rpm, 30分)で除去し、上清を多糖類として得た。多糖類溶液を60重量%含水エタノールで沈殿させ、90重量%の含水エタノールで精製し、得られた沈殿を風乾し水溶性多糖類Nを得た。
○脱エステルとの同時反応
乾燥オカラを原料とし、固形分10%となるように加水し、塩酸を用いて抽出前のpHが4.5となるように調整し、120℃,90分間加熱抽出した。その後遠心分離(8,000rpm, 30分)で沈殿除去し、上清を得た。上清にトリメタリン酸ナトリウムを2%となるよう溶解させ、脱メトキシ処理するため、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH12に調整し、60℃で1時間攪拌した。多糖類溶液を60重量%含水エタノールで沈殿させ、90重量%の含水エタノールで精製し、得られた沈殿を風乾し水溶性大豆多糖類Oを得た。
○分子量分布測定並びに高分子画分の定量
水溶性大豆多糖類の分子量は、前述したゲルろ過HPLCにより分子量分布を測定した。図1に水溶性大豆多糖類A及び水溶性大豆多糖類(ソヤファイブS-DA100)を示す。この図から架橋により水溶性大豆多糖類が高分子化していることが確認できた。高分子画分の定量については、総ピーク面積が多糖類の総量に相当するとし、総ピーク面積に対する、分子量50万から1000万の多糖類成分のピーク面積の比率を定量した。
○発酵乳の調製
脱脂粉乳(よつ葉乳業(株)社製)を21重量%含む水溶液を調製し、攪拌しながら95℃で加熱殺菌した。冷却後、市販のプレーンヨーグルトを接種し、40℃の恒温器中でpHが4.6になるまで発酵させた。発酵したヨーグルトをホモゲナイザー(150kgf)にてカードを砕き、均質化した。
各製造例、比較製造例で作製した水溶性大豆多糖類A〜Oの各水溶液,水,グラニュー糖溶液,発酵乳を、表1の配合にて氷水浴中で混合した後、50重量%クエン酸溶液で任意のpHに氷上で調整した。調合した溶液をホモゲナイザー(150kgf)にて均質化した。これをガラス瓶に移して密閉し、80℃の湯浴中で20分加熱殺菌した。
調製した酸性乳飲料を、粘度,沈殿率,上すき,更に総合的な安定性として評価した。
粘度:調製1週間後に、BM型粘度計(ローターNo.1, 60rpm, 1min)にて測定した。
沈殿率:調製1週間後に、コクサン遠心機(2,000rpm, 20min)を使用し、遠沈管に酸性乳飲料20gを分取し遠心分離し、上清を除いた沈殿重量を測定した。沈殿率は以下の式により算出した。
沈殿率(%)=(沈殿物重量)/(分取した酸性乳飲料重量)×100
沈澱率は、沈殿率0.6%未満を◎、沈殿率0.6%以上1%未満を○、沈殿率1%以上1.5%未満を△、沈殿率1.5%以上を×と表記した。
上すき:加熱殺菌後の凝集の有無及び、溶液上面の上すきの有無について目視により判断した。+は上すきあり、±は上すきなしとした。
総合評価:上記を総括し、それぞれの多糖類毎に、非常に良いを◎、良いを○、やや悪いを△、悪いを×として示した。
○架橋構造の確認
水溶性大豆多糖類AをPectinex Ultra SP-L(ノボザイム社製)を用いて分解し、質量分析用のサンプルとした。酵素分解した水溶性大豆多糖類をMALDI-TOF-MS分析、MS/MS解析を行った(図2,3)。
砂糖5部とカラギーナン0.5部、ローカストビーンガム0.1部を温湯30部に溶かした(A液)。製造例1にて調製した水溶性大豆多糖類Aの5部を温湯95部に加え80℃,10分間攪拌溶解し、更に20℃まで冷却した(B液)。乳酸菌飲料(無脂乳固形分3.6%, pH4.5)40部、A液35.6部及びB液10部を混合し、これをヨーグルトフレーバー0.1部を加え、更に水を添加し全量を100部とし、75℃まで加熱した後にホモゲナイザー(150kgf)にて均質化した。均質化された調製液をカップ容器に充填後、冷水に浸してゼリー化させ、冷蔵庫中1週間保存した。得られたゼリーは、作業中も保存後も含め、蛋白凝集や離水現象のない、爽やかな酸味を持つゼリーであった。
脱脂大豆より抽出した脱脂豆乳について、この11重量%溶液を殺菌後、スターターを加えpH4.5になるまで発酵した。この豆乳発酵液40部について、上記A液35.6部及びB液10部を混合し、更に水を添加し全量を100部とし、75℃まで加熱した後ホモゲナイザー(150kgf)にて均質化し、発酵豆乳飲料を調製した。得られた飲料は、作業中も保存後も含め、蛋白凝集のない爽やかな酸味を持つ飲料であった。
Claims (5)
- 水溶性大豆多糖類にリン酸化合物を架橋剤として架橋処理を行うことを特徴とする、水溶性多糖類の製造法。
- 架橋処理が、水溶性大豆多糖類水溶液に、リン酸化合物を添加し、アルカリ条件で加熱処理することである、請求項1に記載の水溶性多糖類の製造法。
- リン酸化合物を架橋剤として架橋処理した架橋化水溶性大豆多糖類を有効成分とする、蛋白質の分散安定剤。
- 請求項3に記載の分散安定剤を含むことを特徴とする、酸性蛋白飲食品。
- リン酸ジエステル結合を分子内に含む、架橋化水溶性大豆多糖類。
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