JP5886332B2 - 超高性能清澄化ジェランガム - Google Patents
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Description
本発明の一態様において、スフィンガンの水溶液は、段階的にスフィンガン溶液を処理することを含む化学的/酵素的方法によって清澄化される。発酵ブロスを、1)加熱し、2)一つ又は複数のキレート剤及び一つのリゾチーム酵素と組み合わせた一つ又は複数の抗酸化剤で処理し、3)一つ又は複数の界面活性剤で処理し、4)プロテアーゼ酵素で処理し、そして5)所望によりセルラーゼ酵素で処理する。
清澄化の前か後のいずれかで、ジェランガムは一つ又は複数の強又は弱苛性剤、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウムなどで脱アシル化できる。水酸化カリウムが好適な苛性剤である。一態様において、脱アシル化は化学的/酵素的方法による清澄化の後に行われる。別の態様において、脱アシル化はろ過法による清澄化の前に行われる。
主題のジェランガムは、例えば、飲料、菓子、ジャム及びゼリー、加工食品、水性ゲル、パイの詰め物、デザートゲル、アイシング、乳製品、例えばヨーグルト、プディング、ホイップ、クリーマー、ゲル化ミルク、及びアイスクリームなどのような食品工業における増粘剤として有用である。さらに、主題のゲル化剤は、ゲル化ペットフード、微生物及び組織用培地、液体クリーナー、練り歯磨き、石鹸及びボディソープ、脱臭用ゲル、空気清浄用ゲル、軟質カプセル及び微生物ゲルのその他の公知の工業用途に使用することもできる。
本発明の別の態様は、高性能ジェランガムを、望ましいゲルテクスチャーを提供するためにウォーターデザートゲル系に使用するなど、その他のゲル化ハイドロコロイドと共に使用することを提供する。ジェランガムと共に通常使用されるゲル化ハイドロコロイドは、カラギーナン、カラギーナン/ローカストビーンガム系、カラギーナン/コンニャク系、及びキサンタンガム/ローカストビーンガム系などであるが、これらに限定されない。
酵素的清澄化、生成物回収、及び0.1%カードメーターゲル強度分析
S.エロデアのPHB欠損株の発酵による発酵槽ブロス(バッチ番号 GB05662)4500Lを50℃の温度に加熱し、機械的撹拌によって混合した。混合を続けながら、200ppmの亜硫酸ナトリウム、100ppmのリゾチーム、及び250ppmのEDTA二ナトリウムを発酵槽に加えた。試薬の混合を2時間続け、この間発酵槽の温度を高めた温度に維持されるよう制御した。次に250ppmのドデシル硫酸ナトリウムを発酵槽ブロスに加え、1時間撹拌した。その後、1000ppmのプロテアーゼ酵素を発酵ブロスに加え、発酵ブロスと3時間混合した。多糖類を脱アシル化するために水酸化カリウムを該ブロスに加え、11.34のpHを達成した。
酵素的清澄化、生成物回収、及びテクスチャープロファイル分析
S.エロデアのPHB欠損株の発酵による発酵槽ブロス(バッチ番号 GB05443)4500Lを50℃の温度に加熱し、機械的撹拌によって混合した。混合を続けながら、200ppmの亜硫酸ナトリウム、100ppmのリゾチーム、及び250ppmのEDTA二ナトリウムを発酵槽に加えた。試薬の混合を2時間続け、この間発酵槽の温度を高めた温度に維持されるよう制御した。次に250ppmのドデシル硫酸ナトリウムを発酵槽ブロスに加え、1時間撹拌した。その後、1000ppmのプロテアーゼ酵素を発酵ブロスに加え、発酵ブロスと3時間混合した。多糖類を脱アシル化するために水酸化カリウムを該ブロスに加え、11.13のpHを達成した。
酵素的清澄化、生成物回収、及び熱粘度測定
S.エロデアのPHB欠損株の発酵による発酵槽ブロス(バッチ番号 GB05341)4500Lを50℃の温度に加熱し、機械的撹拌によって混合した。混合を続けながら、200ppmの亜硫酸ナトリウム、100ppmのリゾチーム、及び250ppmのEDTA二ナトリウムを発酵槽に加えた。試薬の混合を2時間続け、この間発酵槽の温度を高めた温度に維持されるよう制御した。次に250ppmのドデシル硫酸ナトリウムを発酵槽ブロスに加え、1時間撹拌した。その後、1000ppmのプロテアーゼ酵素を発酵ブロスに加え、発酵ブロスと3時間混合した。多糖類を脱アシル化するために水酸化カリウムを該ブロスに加え、11.48のpHを達成した。
Kelcogel(登録商標)と高性能ジェランガムの0.1%カードメーターゲル強度の比較
いくつかの4500リットルのS.エロデアの発酵バッチを実施例1の化学的/酵素的処理法を用いて清澄化した。ただし、水酸化カリウム添加後に達成された脱アシル化pHはバッチごとに異なっていた。処理された発酵ブロスを実施例1の手順に従って回収し乾燥粉末にした。0.1%カードメーターゲル強度を実施例1に記載のように測定した。発酵バッチ番号、脱アシル化pH、及び0.1%カードメーターゲル強度を、比較のために3種類の市販低アシルジェランガムバッチ(Kelcogel(登録商標))と共に表1に示す。データは、0.1%カードメーターゲル強度は実験バッチの方が著しく高いことを示している。
Kelcogel(登録商標)と高性能ジェランガムのテクスチャープロファイル分析
いくつかの4500リットルのS.エロデアの発酵バッチを実施例1の化学的/酵素的処理法を用いて清澄化した。ただし、水酸化カリウム添加後に達成された脱アシル化pHはバッチごとに異なっていた。処理された発酵ブロスを実施例1の手順に従って回収し乾燥粉末にした。テクスチャープロファイル分析(“TPA”)を実施例2に記載のように測定した。発酵バッチ番号、脱アシル化pH、及びTPA硬度(lb)を、比較のために3種類の市販低アシルジェランガムバッチ(Kelcogel(登録商標))と共に表2に示す。データは、TPA硬度値は実験バッチの方が著しく高いことを示している。
Kelcogel(登録商標)と高性能ジェランガムの熱粘度測定値の比較
いくつかの4500リットルのS.エロデアの発酵バッチを実施例1の化学的/酵素的処理法を用いて清澄化した。ただし、水酸化カリウム添加後に達成された脱アシル化pHはバッチごとに異なっていた。処理された発酵ブロスを実施例1の手順に従って回収し乾燥粉末にした。熱粘度を実施例3に記載のように測定した。発酵バッチ番号、脱アシル化pH、及び熱粘度(センチポアズ)を、比較のために3種類の市販低アシルジェランガムバッチ(Kelcogel(登録商標))と共に表3に示す。データは、1%ジェランガムの90℃熱粘度値は実験バッチの方が著しく高いことを示している。
0.1%カードメーターゲル強度に及ぼす脱アシル化pHの影響
いくつかの4500リットルのS.エロデアの発酵バッチを実施例1の化学的/酵素的処理法を用いて清澄化した。ただし、脱アシル化pHは水酸化カリウムの添加量を変更することによってバッチの回収中様々に変更された。脱アシル化後、処理され脱アシル化された発酵ブロスを実施例1の手順に従って回収し乾燥粉末にした。0.1%カードメーターゲル強度を実施例1に記載のように測定した。発酵バッチ番号、脱アシル化pH、及び0.1%カードメーターゲル強度を表4に示す。データは、典型的には脱アシル化pHが低いほど高いカードメーターゲル強度が達成されていることを示している。
TPA硬度及び熱粘度に及ぼす脱アシル化pHの影響
いくつかの4500リットルのS.エロデアの発酵バッチを実施例1の化学的/酵素的処理法を用いて清澄化した。ただし脱アシル化pHは水酸化カリウムの添加量を変更することによってバッチの回収中様々に変更された。脱アシル化後、処理され脱アシル化された発酵ブロスを実施例1の手順に従って回収し乾燥粉末にした。TPA硬度及び熱粘度をそれぞれ実施例2及び3に記載のように測定した。発酵バッチ番号、脱アシル化pH、TPA硬度及び熱粘度を表5に示す。データは、典型的には脱アシル化pHが低いほど高いTPA硬度値及び1%ジェランガムの90℃熱粘度が達成されていることを示している。
ゲル透過クロマトグラフィー/多角度光散乱(“GPC/MALLS”)による相対分子量測定
市販のKelcogel(登録商標)と本発明の高性能ジェランガムの希ストック水溶液を、200mlの脱イオン水に0.01グラムのエチレンジアミン四酢酸(“EDTA”)と共に0.20グラムのジェランサンプルを溶解することによって調製した。該溶液を50℃に加熱し、冷却した後、予め0.2ミクロンのフィルタを通してろ過した25mMのテトラメチルアンモニウムクロリド中で選択濃度(0.033〜0.050%ジェラン)にまで希釈した。
原子間力顕微鏡法(“AFM”)による相対分子量測定
0.1%ジェランガム溶液を、0.1gのジェランを100mLの脱イオン水中に水和し、50℃に加熱することによって調製した。これらのストック溶液をAFM測定のために脱イオン水でさらに希釈した。0.1%ジェラン溶液の一部を10μLピペットを用いて採取し、10mL又は20mLの脱イオン水で希釈した。これらの希釈ジェラン溶液25μL(0.5ppm及び1.0ppm)を劈開したばかりの雲母表面にスプレーし、約50℃の真空オーブン中で30分間乾燥させた。
高性能低アシルジェランガムの清澄度及びアシル含有量
S.エロデアのPHB欠損株のいくつかの4500リットル発酵バッチを実施例1の化学的/酵素的処理法を用いて清澄化した。実施例1の手順に従って発酵ブロスを水酸化カリウムで脱アシル化した後、回収して乾燥粉末にした。清澄度を測定するため、実施例3の手順に従って3gの乾燥粉末を脱イオン水で1%の濃度にもどした。もどした熱ゲルをチューブに注入し、パーセント透過率を波長490nmで分光光度計で測定した。パーセント透過率を表8に示す。
高性能部分脱アシル化ジェランガムの清澄度及びアシル含有量
S.エロデア(低PHB産生変異株を使用)の二つの4500リットル発酵バッチを実施例1の化学的/酵素的処理法を用いて清澄化した。発酵ブロス実施例1の手順に従って水酸化カリウムで穏やかに脱アシル化し、回収して乾燥粉末にした(バッチ番号GB05341を二つの異なるpH条件で脱アシル化した)。乾燥粉末を実施例3の手順に従って脱イオン水で1%の濃度にもどした。もどした熱ジェランガム溶液をチューブに注入し、パーセント透過率を波長490nmで分光光度計で測定した。また、乾燥粉末のサンプルを脱イオン水でもどし、0.5MのTFA中100℃の温度で18時間加水分解し、加水分解ガムのグリセレート及びアセテート成分をHPLCで測定した。脱アシル化pH、パーセント透過率、及びアシル含有率を表9に示す。
殺菌時のデザートゲルの熱安定性を改良するための高性能低アシルジェランガムの使用
3個の高性能低アシルジェランガムサンプル(バッチ番号GB06612−8、GB06405−5、及びGB06622−6)と1個の市販Kelcogel(登録商標)サンプル(ロット番号5G3928A)の、デザートゲル系(表10の配合参照)に熱安定性を提供することにおける相対的有効性をBohlin CVOレオメーター(Malvern Instruments Ltd.,英国ウースターシャー)を用いて比較した。熱デザートゲル溶液の弾性率(“G’”)を、4cm 4°のコーン/プレートのジオメトリーのレオメーターを用いて0.15の歪み及び1Hzで、80℃から20℃に5℃/分で冷却しながら測定した。次にゲルのG’を20℃から90℃に5℃/分で再加熱しながら測定した。デザートゲル系が商業的殺菌プロセス(85℃、30分)の間その完全性を維持するためには、再加熱相中最低5PaのG’が必要であることがこれまでに分かっている。各ジェランガムサンプルを0.0125%〜0.025%の間の3つの異なる濃度で試験し、各サンプルの再加熱中の最小G’をジェラン濃度の関数としてプロットした。次にこのプロットを用いて、5PaのG’を達成するのに必要なジェラン濃度を内挿を用いて決定した。熱安定性の提供における相対的有効性は、5PaのG’を達成するのに必要な濃度として表され、試験した各サンプルの結果を表11に示す。結果は、3個の高性能ジェランガムは、デザートゲル系に同様の熱安定性を提供するのにKelcogel(登録商標)の量より平均して約24%少なくてすむことを示している。
飲用ゼリーにおける高性能低アシルジェランガムの使用
高性能ジェランガムサンプル(バッチ番号GB06623−7)を飲用ゼリーに0.06%〜0.1%の濃度で使用して、0.1%の市販Kelcogel(登録商標)サンプル(ロット番号5G3928A)で製造した対照と比較した。表12に示した配合物を、ジェランガムとクエン酸ナトリウムを混合し、該混合物を撹拌下でDI(脱イオン)水に加えることによって製造した。次に該混合物を90℃に加熱した。次いで残りの成分を加え、90℃で1分間混合した。その後、蒸発による混合物の水分損失を熱DI水で調整した。アルミニウム張りのプラスチック製飲用ゼリーバッグに熱溶液を充填し、ヒートシールした。最後にゼリーバッグを85℃の水浴中で30分間殺菌し、次いで冷水道水を流しながら室温に冷却した。
ゼリー菓子における高性能低アシルジェランガムの使用
市販のKelcogel(登録商標)サンプル(ロット番号5G3901A)と本発明の高性能低アシルジェランガムサンプル(バッチ番号GB06405−5)を、表14に示した典型的なゼリー菓子配合物で比較した。配合物は、やかんでコーンシロップ、高果糖コーンシロップ(ブドウ糖果糖液糖)、及び水(A)を沸騰させることによって製造した。砂糖、ジェランガム、及びリン酸塩(B)を乾燥ブレンドし、次いで混合しながらやかんに分散させた。該混合物を混合しながら沸騰まで持って行き、その後2〜3分間沸騰させてガムの水和を確実にした。砂糖(C)をバッチが冷めないように徐々に加え、沸騰によって溶解した。次に、混合物を混合しながら屈折計可溶性固形分(糖度)79%にまで減じた。次に、酸及びクエン酸塩溶液(D)を混合しながら合わせた(所望であればフレーバー及び着色料を加えることもできる)。最後に、混合物を直ちに、用意されたスターチの型内に置き、屈折計可溶性固形分82〜83%が達成されるまで30℃〜35℃(86°F〜95°F)で2〜3日間保持した。
グミ菓子に熱安定性を提供するための高性能低アシルジェランガムの使用
市販のKelcogel(登録商標)サンプル(ロット番号6A5307A)と本発明の高性能ジェランガムサンプル(バッチ番号GB06622−8)を、表16に示したグミ菓子配合物で比較した。配合物は、まず水とゼラチン(A)のゼラチン前溶液を製造し、該溶液を60℃(140°F)に3〜4時間保持して溶解させた。その間、コーンシロップ、水、及びクエン酸ナトリウム溶液(B)をやかんに沸騰させた。次に、砂糖及びジェランガム(C)を乾燥ブレンドし、混合しながらやかんに分散させた。該混合物を混合しながら沸騰まで持って行き、2〜3分間沸騰させてガムの水和を確実にした。次に砂糖(D)をバッチが冷めないように徐々に加え、沸騰によって溶解した。次に、混合物を混合しながら屈折計可溶性固形分85〜86%にまで減じた。その後、ゼラチン前溶液(A)を加え、よく混合した。次に酸(E)をフレーバー及び着色料(所望により)と共に混合しながら加えた。混合物は屈折計可溶性固形分約77%であった。最後に、該混合物を用意されたスターチモールドに直ちにデポジットし、屈折計可溶性固形分81〜82%が達成されるまで25℃〜30℃(77°F〜86°F)で2〜3日間保持した。
ウォーターデザートゲルにおけるテクスチャー改質剤としての高性能低アシルジェランガムの使用
2個のデザートゲルを製造する。ゲルAはKelcogel(登録商標)を含み、ゲルBは高性能低アシルジェランガムを含み、どちらもさらにキサンタンガム及びローカストビーンガムを含む。デザートゲルの配合を表18に示す。ゲルAはゲルBより多量のジェランガムを有するが、ゲルA及びゲルBともに非常に類似したゲルテクスチャーと食感品質を有する。従って、Kelcogel(登録商標)ジェランガムと同じ効果を提供するのに高性能低アシルジェランガムは少量で済む。
Claims (12)
- 2.0%以下の総アシル含有量を有し、0.2%ジェランガムのカードメーターゲル強度が少なくとも300g/cm 2 であることを特徴とする、低アシルジェランガム。
- ジェランガムが0.1%ジェランガムのカードメーターゲル強度、少なくとも117g/cm2を有する、2.0%未満の総アシル含有量を含む、請求項1に記載の低アシルジェランガム。
- 0.1%ジェランガムのカードメーターゲル強度が117g/cm2〜400g/cm2である、請求項1に記載の低アシルジェランガム。
- 再水和された水中1%のジェランガムが少なくとも60%の光透過率を有する、請求項1に記載の低アシルジェランガム。
- 再水和された水中1%のジェランガムが60%超の光透過率を有する、請求項1に記載の低アシルジェランガム。
- ジェランガムが、テクスチャープロファイル分析硬度、少なくとも9ポンド(lb)を有する、請求項1に記載の低アシルジェランガム。
- ジェランガムが、1%ジェランガムの90℃熱粘度、少なくとも25cPを有する、請求項1に記載の低アシルジェランガム。
- 請求項1、2、又は7に記載の低アシルジェランガムを含む工業製品。
- 製品が、飲料、菓子、ジャム及びゼリー、加工食品、水性ゲル、パイの詰め物、デザートゲル、アイシング、ヨーグルト、プディング、ホイップ、クリーマー、ゲル化ミルク、及びアイスクリームからなる群から選ばれる、請求項8に記載の工業製品。
- 製品が、ゲル化ペットフード、微生物及び組織用培地、液体クリーナー、練り歯磨き、石鹸及びボディソープ、脱臭用ゲル、空気清浄用ゲル、及び軟質カプセルからなる群から選ばれる、請求項8に記載の工業製品。
- ジェランガムが、工業製品に使用される現在入手可能な市販の低アシルジェランガムの濃度より15%〜90%低い濃度で使用される、請求項8に記載の工業製品。
- ジェランガムが、カラギーナン、ローカストビーンガム、コンニャク、及びキサンタンガムからなる群から選ばれる少なくとも一つのゲル化ハイドロコロイドと共に使用される、請求項8に記載の工業製品。
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