JP6306197B2 - 動物性タンパク加水分解物、その製造方法及びその用途 - Google Patents

動物性タンパク加水分解物、その製造方法及びその用途 Download PDF

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Description

本発明は、肉類、牛乳等のような乳製品、卵類等に含まれた動物性タンパク質の加水分解物、その製造方法及びその用途に関し、さらに詳細には、高圧条件で酵素加水分解により低分子化され、小腸での吸収率または保存安定性が向上した動物性タンパク加水分解物、前記動物性タンパク加水分解物を短い時間で信頼性のあるように製造する方法及び前記動物性タンパク加水分解物の機能性に基づく様々な用途に関する。
食物から得るタンパク質は、体内タンパク質の合成に必要なアミノ酸を提供する。タンパク質の一般的な推奨摂取量は、標準または調整体重当たり0.8〜1.2gの水準であり、韓国人のためのタンパク質の推奨摂取量は、標準体重当たり1.0gの水準である。人体にタンパク質を供給する場合、生体利用率の高い良質のタンパク質を中心に供給することが好ましく、熱量制限の程度が大きいほど、タンパク質の摂取状態が重要である。体重調節と関連して、体脂肪が消耗されるとき、筋肉タンパク質の損失も発生するが、タンパク質を適宜摂取すれば、筋肉タンパク質の損失量を最小に減らすことができる。
患者及び高齢者の場合、免疫力の増加のために、身体に必要な必須アミノ酸を全て含有している良質の肉類タンパク質の摂取が推奨される。しかし、癌や糖尿等のような疾患に罹患した患者及び高齢者の場合、弱まった身体的状態のため消化能力が健常者に比べて劣るようになり、消化及び吸収率が非常に低いと報告されている。一方、肉類を高温で焼いた形態で摂取する場合、焼く時に発生する複素環アミン類、煙で発生する多環芳香族炭化水素類、肉類に含有された突然変異誘発物質であるN−ニトロ化合物(NOC)等が問題になることがあり、一日に100〜200g以上の赤肉摂取は、大腸癌の発生率を12〜24%増加させると報告されている(Sandhu et al 2001;Norta et al 2002)。また、最近の研究結果によると、肉類の中に含有されたヘム鉄(heme iron)は、健常者にもNOCの形成を増加させることが分かった。
タンパク質をさらに摂取する場合、運動能力や筋力の増進効果があると知られるにつれ、最近、様々な肉類タンパク質製品が発売されており、その市場規模が漸進的に増加している。しかし、タンパク質補充用の市販製品は、ほとんど肉類の状態がそのまま保存された形態で販売されており、摂取時に不便で軟らかい食感を与えない短所がある。一方、タンパク質を加水分解した液状の製品は、嗜好度と体内吸収率の向上が期待されるため、既存のタンパク質食品と差別化した製品になり得るものと判断される。また、単位包装当たり定量のタンパク質が含有されたタンパク質製品を摂取する場合、過剰摂取による炭水化物の利用減少及び運動能力減少等のような問題を防止することができる。
タンパク加水分解物の消化及び吸収に関する研究において、10名の男性老人を対象に加水分解タンパク質(hydrolysate protein)と元来の無傷タンパク質(intact protein)とを比較した結果、加水分解タンパク質は、元来の無傷タンパク質と比べて腸での消化吸収力が促進され、食後のアミノ酸の利用度と骨格筋内の食餌アミノ酸の流入が増加するものと示された(RenKoopman et al 2009)。また、低分子量のペプチドが含有されたタンパク加水分解物は、高栄養供給素材または治療用素材として利用されるが(Bhaskar eta al 2007)、例えば、重症アレルギー小児用食餌組成物の製造に用いられることもある(Mahmoud 1994)。また、ペプチドは、体内に容易に吸収されるため、スポーツ栄養において最適な窒素供給源となり、高度の生物学的価値があるペプチドは、様々な食餌製品の一般的なタンパク質補助剤として利用性が高い(Sliet al 2005)。
タンパク加水分解物は、通常、酵素、酸またはアルカリ加水分解方法により製造され得るが、このうち、酵素的加水分解方法が産業的活用性の側面で最も有利である。酵素的分解方法は、タンパク質分解酵素を肉類タンパク質等のような動物性タンパク質に作用させてタンパク質を溶解及び分裂させる方法であり、これを通じてペプチド形態の溶解性物質を得ることができる。この過程で肉類の香味を増進させるアミノ酸が放出されるため、食品産業において肉類タンパク加水分解物は、香味増進剤のような機能性素材として利用されている。これに対して、酸またはアルカリ加水分解方法は、加熱処理過程を経るようになるが、このとき、熱によってタンパク質が凝固(coagulation)し、タンパク質変性に伴って理化学的品質特性が変わると同時に、生産収率も低くなる短所がある。
最近、食品分野において、高圧技術は、食品生産工程中の殺菌または滅菌の目的の範疇を外れて非加熱処理方法の一つとして用いられるが、例えば、50℃以下の温度で食品栄養素及び固有成分の破壊や損失を最小化しながら、機能性食品原料を低分子化して溶解または抽出する目的で活用できる技術が試みられている。特に、高圧処理によって水溶化及び抽出効果が増加し、有用成分の色相、香味、栄養等を維持できる長所が浮び上がり、既存の加熱処理工程による製品に比べて機能特性が差別化された製品を生産することができる。高圧条件でタンパク質分解酵素により肉類タンパク加水分解物を製造する方法と関連して、大韓民国公開特許公報第10−2010−0021293号(先行技術1)には、50〜125MPaの圧力、40〜60℃の温度、12〜24時間及び0.1〜0.5重量%の酵素添加量の条件で高圧/酵素分解工程により牛肉調味素材を製造する方法が開示されている。また、大韓民国公開特許公報第10−2013−0085803号(先行技術2)には、水に対する牛肉または鶏ささみのような肉類の割合10〜40重量%、肉類に対するタンパク質分解酵素0.05〜4.0重量%、高圧処理時間4〜48hr、高圧処理圧力25〜400MPa、高圧処理温度25℃〜60℃の範囲で高圧器を利用して肉類タンパク質の加水分解度を高める方法が開示されている。しかし、先行技術1は、調味素材に関する製造方法であり、加水分解率が50%前後であるため、幼児、患者、老人等にタンパク質を供給するための素材としては限界がある。また、先行技術2は、タンパク加水分解物中、1kDa以下の分子量を有する加水分解物が75%前後であるため、幼児、患者、老人等にタンパク質を供給するための素材としては限界があり、タンパク加水分解物を製造する過程乃至長期間保管する過程で酸敗による悪臭が発生する等、保存安定性の側面でも問題がある。
本発明は、このような背景下で導き出されたものであって、本発明の一目的は、幼児、患者、老人等にタンパク質を供給するための素材として有用であり、同時に製造過程または長期間の保管過程中に酸敗乃至微生物の成長等が発生しない動物性タンパク加水分解物及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、動物性タンパク加水分解物の様々な用途を提供することにある。
本発明の発明者らは、肉類タンパク質を高圧条件でタンパク質分解酵素で加水分解するとき、肉類に含まれた脂肪を予め除去すると加水分解が促進され、低分子化されたタンパク加水分解物を得ることができ、製造過程乃至長期間の保管過程中に酸敗を防止することができ、低分子化されたタンパク加水分解物は、小腸壁吸収率に非常に優れるという点を見出して本発明を完成した。また、本発明の発明者らは、卵の卵白に含まれた動物性タンパク質または乳清に含まれた動物性タンパク質を高圧条件でタンパク質分解酵素で加水分解すると、低分子化されたタンパク加水分解物を高収率で得ることができるという点を見出して本発明を完成した。
本発明の一目的を達成するために、本発明は、動物性タンパク質をタンパク質分解酵素で加水分解したものであって、加水分解された全タンパク質中、分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質の割合が90%以上であることを特徴とする動物性タンパク加水分解物を提供する。このとき、前記肉類タンパク質の加水分解物は、固形分全重量を基準に脂肪含量が1重量%未満であることが好ましい。また、前記分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質は、100Da以上〜1kDa未満の分子量分布を有することが好ましい。また、前記タンパク質分解酵素は、アルカラーゼ、パイナップル抽出タンパク質分解酵素、パパイア抽出タンパク質分解酵素、キウイ抽出タンパク質分解酵素、フレーバーザイム、α−キモトリプシン、パパイン、アセチル化トリプシン(trypsin acetylated)、フィシン、サーモリシン、パンクレアチン、ペプシン、トリプシン、セリンプロテアーゼ、スレオニンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼ及びメタロプロテアーゼからなる群から選択される1種以上で構成されることが好ましい。
また、本発明は、一例として、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して100〜300重量部の水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造するステップ;及び、前記肉類スラリーにタンパク質分解酵素を肉類100重量部に対して0.25〜5重量部で添加し、75〜200MPaの圧力条件及び40〜60℃の温度条件で5〜50時間かけて酵素加水分解を進行し、酵素加水分解反応産物を製造するステップを含む動物性タンパク加水分解物の製造方法を提供する。このとき、本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、好ましくは、前記酵素加水分解反応産物を脂肪が凝固する温度に冷却し、遠心分離により凝固した脂肪または不溶性肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得するステップをさらに含むことができる。また、本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、好ましくは、前記上清に含まれたタンパク質分解酵素を不活性化させ、ろ過材でろ過してろ液を得るステップをさらに含むことができる。また、本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、好ましくは、前記ろ液を固形化するステップ、前記ろ液を濃縮するステップまたは濃縮されたろ液を固形化するステップをさらに含むことができる。
また、本発明は、他の例として、液状卵白または液状乳清から選択される動物性タンパク質含有水溶液を準備するステップ;及び、前記動物性タンパク質含有水溶液にタンパク質分解酵素を動物性タンパク質100重量部に対して0.25〜5重量部で添加し、75〜200MPaの圧力条件及び40〜60℃の温度条件で5〜50時間かけて酵素加水分解を進行し、液状の酵素加水分解反応産物を製造するステップを含む動物性タンパク加水分解物の製造方法を提供する。本発明の他の例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、好ましくは、前記液状の酵素加水分解反応産物に含まれたタンパク質分解酵素を不活性化させ、ろ過材でろ過してろ液を得るステップをさらに含むことができる。
本発明の他の目的を達成するために、本発明は、前述した動物性タンパク加水分解物または前述した製造方法で製造された動物性タンパク加水分解物を含む健康食品を提供する。このとき、前記健康食品は、好ましくは、飲料、離乳食、患者食、タブレット形態またはカプセル形態であることが好ましい。
本発明に係る製造方法で動物性タンパク加水分解物を製造する場合、加水分解度が非常に高く、製造過程中に酸敗または微生物の成長が抑制され、製品品質の信頼性乃至エネルギーコスト等のような経済性の側面で非常に優れる。また、本発明に係る動物性タンパク加水分解物は、加水分解されたタンパク質がほとんど1kDa以下に低分子化されており、小腸壁吸収率に非常に優れている。また、本発明に係る動物性タンパク加水分解物は、脂肪の含量が非常に低いため、長期間保管する場合でも酸敗または微生物の成長が抑制され、製品の変性が発生しない。従って、本発明に係る動物性タンパク加水分解物は、飲料、患者食、離乳食、カプセル、タブレット等のような形態の健康食品への素材として用いられ得る。
電気泳動法を利用して肉類タンパク加水分解物の分子量を測定した結果を示したものである。図1において、第1のレーンは、標準物質、第2のレーンは、酵素加水分解する前の牛肉外ももに含まれたタンパク質、第3のレーンは、牛肉外ももを4時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第4のレーンは、鶏ささみを4時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第5のレーンは、豚ヒレ肉を4時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第6のレーンは、鹿肉外ももを4時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第7のレーンは、牛肉外ももを8時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第8のレーンは、鶏ささみを8時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第9のレーンは、豚ヒレ肉を8時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第10のレーンは、鹿肉外ももを8時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物に対する分析結果である。
脂肪除去ステップを含む製造方法により牛肉外ももから製造したタンパク加水分解物のMALDI−TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization−Time of Flight)質量分析結果を示したものである。
牛乳の乳清から製造したタンパク加水分解物のMALDI−TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization−Time of Flight)質量分析結果を示したものである。
1.本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法
本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、動物性タンパク質供給原料として肉類を使用し、脂肪を除去するための別途の過程を含む。以下、本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法を細分化して説明する。
肉類の選別
本発明において用いられる用語「肉類」は、食用可能な鳥類や哺乳類の肉だけでなく、魚介類の肉まで含む。前記肉類は、タンパク質を含むものであれば、その種類は大きく制限されず、好ましくは、牛肉、豚肉、鶏肉、鹿肉、鮭肉またはマグロ肉から選択され得る。また、肉類は、脂肪の含量が相対的に低く、タンパク質の含量が相対的に高い部位のものが好ましいが、例えば、外もも、ヒレ肉、ささみ等から選択され得る。本発明において用いられる肉類は、具体的に、鶏ささみ、牛肉外もも、豚ヒレ肉、鹿肉外もも等から選択されることが好ましい。一方、肉類に含まれた脂肪は、肉類を摩砕する前に刀等を利用して適正水準で除去することが好ましい。
肉類摩砕物の準備
選別された肉類は、粉砕機により適正大きさに摩砕される。摩砕された肉類の大きさは、大きく制限されず、取り扱いの容易性及びタンパク質分解酵素の分解効率向上等を考慮すると、10メッシュ以上であることが好ましく、20メッシュ以上であることがさらに好ましく、30メッシュ以上であることが最も好ましい。例えば、摩砕された肉類の大きさは、10〜100メッシュ、好ましくは、20〜80メッシュ、さらに好ましくは、30〜50メッシュである。一方、肉類を摩砕するとき、摩砕を容易にするために、湿式摩砕機を利用することができ、このとき、肉類に水を、肉類100重量部に対して50〜150重量部で、好ましくは、50〜100重量部で添加することができる。
肉類スラリーの製造
準備された肉類摩砕物を水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造する。このとき、肉類スラリー内で水は、肉類100重量部に対して100〜300重量部の量で存在することが好ましく、150〜250重量部の量で存在することがさらに好ましい。このために、肉類摩砕物を水に分散させる時の水の使用量は、肉類100重量部に対して100〜300重量部であることが好ましく、150〜250重量部であることがさらに好ましい。また、肉類を摩砕するステップで肉類に水を添加した場合、肉類スラリー内で水が肉類100重量部に対して100〜300重量部となるように水の使用量を調整することができる。一方、肉類スラリーを製造するステップで脂肪の一部またはほとんどが除去されるため、肉類スラリー内での脂肪の含量は、最初の肉類に比べて約1/2の水準に減少する。例えば、肉類スラリーで肉類全重量を基準とした脂肪の含量は、約1〜2.5%の水準である。
酵素加水分解反応産物の製造
肉類スラリーを製造した後、ここにタンパク質分解酵素を添加し、高圧条件及び所定の温度で所定の時間かけて肉類タンパク質を加水分解し、酵素加水分解反応産物を製造する。このとき、用いられるタンパク質分解酵素は、その種類が大きく制限されず、例えば、アルカラーゼ、パイナップル抽出タンパク質分解酵素(例えば、ブロメライン)、パパイア抽出タンパク質分解酵素(例えば、コルプリンMG)、キウイ抽出タンパク質分解酵素、フレーバーザイム、α−キモトリプシン、パパイン、アセチル化トリプシン(trypsin acetylated)、フィシン、サーモリシン、パンクレアチン、ペプシン、トリプシン、セリンプロテアーゼ、スレオニンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼ及びメタロプロテアーゼからなる群から選択される1種以上で構成され得、経済性を考慮すると、アルカラーゼであることが好ましい。
また、本発明の一例に係る製造方法において、タンパク質分解酵素の添加量は、肉類100重量部に対して0.25〜5重量部であることが好ましく、肉類タンパク質の加水分解度及び経済性を考慮すると、0.4〜2重量部であることがさらに好ましく、0.4〜1重量部であることが最も好ましい。また、酵素加水分解反応の際、圧力条件は、75〜200MPaであることが好ましく、肉類タンパク質の加水分解度及び経済性を考慮すると、75〜150MPaであることがさらに好ましく、80〜120MPaであることが最も好ましい。また、酵素加水分解反応の際、温度条件は、40〜60℃であることが好ましく、肉類タンパク質の加水分解度及び経済性を考慮すると、45〜60℃であることがさらに好ましく、45〜55℃であることが最も好ましい。また、酵素加水分解反応の際、反応時間は、5〜50時間であることが好ましく、肉類タンパク質の加水分解度及び経済性を考慮すると、5〜24時間であることがさらに好ましく、6〜12時間であることが最も好ましい。
酵素加水分解反応産物からの脂肪等の除去
本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、好ましくは、酵素加水分解反応産物から脂肪等を除去するステップをさらに含むことができる。具体的には、酵素加水分解反応産物を脂肪が凝固する温度に冷却し、遠心分離により凝固した脂肪または不溶性肉類タンパク質を含む沈殿層を除去すると、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得することができる。酵素加水分解反応産物には、タンパク加水分解物の他に少量の脂肪が存在するが、肉類タンパク加水分解物に脂肪が存在する場合、酸敗等を発生させて製品の品質を低下させることがある。本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法において、酵素加水分解反応産物は、遠心分離以前に酵素加水分解反応産物に含まれた脂肪が凝固する温度に冷却される。このとき、前記脂肪が凝固する温度は、1〜6℃であることが好ましく、1〜5℃であることがさらに好ましいが、酵素加水分解反応産物に存在する脂肪の種類及び分布によって様々な範囲から選択され得る。本発明の一例に係る製造方法において、酵素加水分解により製造された酵素加水分解反応産物は、約40〜50℃の温度を有するようになるが、酵素加水分解反応産物を冷却せず、直ちに遠心分離する場合、脂肪がタンパク加水分解物と容易に分離されなくなり、最終動物性タンパク加水分解物に存在して動物性タンパク加水分解物の保存安定性を低下させる恐れがある。また、本発明の一例に係る製造方法において、加水分解されていないタンパク質等のような不溶性タンパク質は、遠心分離により加水分解されたタンパク質等のような水溶性タンパク質と分離される。ただし、本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法では、肉類タンパク質のほとんどが加水分解されて水溶性タンパク質に転換されるため、酵素加水分解反応産物内で不溶性タンパク質は非常に微量で存在する。一方、酵素加水分解反応産物を脂肪が凝固する温度に冷却し、遠心分離すると、肉類タンパク加水分解物を含む上清内の脂肪の含量は、固形分(肉類タンパク加水分解物を含む)全重量を基準に約1%未満に落ちる。本発明の一例に係る製造方法において、遠心分離により得た上清内の肉類タンパク加水分解物は、分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質の割合が90%以上、好ましくは、95%以上、さらに好ましくは、98〜100%であることを特徴とする。また、前記分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質は、好ましくは、100Da以上〜1kDa未満の分子量分布を有する。
上清に含まれたタンパク質分解酵素の不活性化及びろ過
本発明の一例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、好ましくは、遠心分離により得た上清を所定の条件で熱処理して、上清に含まれたタンパク質分解酵素を不活性化させ、ろ過材でろ過してろ液を得るステップをさらに含むことができる。例えば、上清に含まれたタンパク質分解酵素の不活性化ステップは、遠心分離により得た上清を約90〜110℃で5〜30分間熱処理することで構成され得る。また、タンパク質分解酵素の不活性化ステップを経た上清のろ過ステップは、0.1〜100μm、好ましくは、0.5〜80μm、さらに好ましくは、10〜60μmの気孔の大きさを有するろ過材に上清を通過させてろ液を得ることで構成され得る。以後、ろ液は、加熱殺菌処理後、液状の肉類タンパク加水分解物として用いられ得る。
ろ過された液状の肉類タンパク加水分解物の後処理ステップ
ろ過後に得られる液状の肉類タンパク加水分解物は、以後、減圧濃縮のような様々な濃縮方法により濃縮液形態に変換され得る。濃縮液形態の肉類タンパク加水分解物内で、固形分の含量は、60%以上、好ましくは、80%以上である。また、液状の肉類タンパク加水分解物または濃縮液形態の肉類タンパク加水分解物は、スプレードライ、凍結乾燥等のような様々な固形化方法により粉末形態の肉類タンパク加水分解物に変換され得る。
2.本発明の他の例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法
本発明の他の例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、動物性タンパク質の供給原料として、肉類の代わりに卵の卵白または乳清を利用するため、脂肪を除去するための別途の過程が省略できる。具体的に、本発明の他の例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、液状卵白または液状乳清から選択される動物性タンパク質含有水溶液を準備するステップ;及び、前記動物性タンパク質含有水溶液にタンパク質分解酵素を動物性タンパク質100重量部に対して0.25〜5重量部で添加し、75〜200MPaの圧力条件及び40〜60℃の温度条件で5〜50時間かけて酵素加水分解を進行し、液状の酵素加水分解反応産物を製造するステップを含む。また、本発明の他の例に係る動物性タンパク加水分解物の製造方法は、好ましくは、前記液状の酵素加水分解反応産物に含まれたタンパク質分解酵素を不活性化させ、ろ過材でろ過してろ液を得るステップをさらに含むことができる。
本発明の他の例に係る製造方法において、前記液状卵白は、卵から殻及び卵黄を除去するか、または粉末形態の卵白を水に分散させて収得することができる。また、前記液状乳清も、乳製品の製造過程中に発生する副産物の形態で収得することも、乳清粉末または乳清タンパク質粉末を水に分散させて収得することもできる。
本発明の他の例に係る製造方法において、前記タンパク質分解酵素は、その種類が大きく制限されず、例えば、アルカラーゼ、パイナップル抽出タンパク質分解酵素(例えば、ブロメライン)、パパイア抽出タンパク質分解酵素(例えば、コルプリンMG)、キウイ抽出タンパク質分解酵素、フレーバーザイム、α−キモトリプシン、パパイン、アセチル化トリプシン(trypsin acetylated)、フィシン、サーモリシン、パンクレアチン、ペプシン、トリプシン、セリンプロテアーゼ、スレオニンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼ及びメタロプロテアーゼからなる群から選択される1種以上で構成され得、経済性を考慮すると、アルカラーゼであることが好ましい。
また、本発明の他の例に係る製造方法において、タンパク質分解酵素の添加量は、液状卵白または液状乳清に含まれた動物性タンパク質100重量部に対して0.25〜5重量部であることが好ましく、動物性タンパク質の加水分解度及び経済性を考慮すると、0.4〜2重量部であることがさらに好ましく、0.4〜1重量部であることが最も好ましい。また、酵素加水分解反応の際、圧力条件は、75〜200MPaであることが好ましく、動物性タンパク質の加水分解度及び経済性を考慮すると、75〜150MPaであることがさらに好ましく、80〜120MPaであることが最も好ましい。また、酵素加水分解反応の際、温度条件は、40〜60℃であることが好ましく、動物性タンパク質の加水分解度及び経済性を考慮すると、45〜60℃であることがさらに好ましく、45〜55℃であることが最も好ましい。また、酵素加水分解反応の際、反応時間は、5〜50時間であることが好ましく、動物性タンパク質の加水分解度及び経済性を考慮すると、5〜24時間であることがさらに好ましく、6〜12時間であることが最も好ましい。
3.本発明に係る動物性タンパク加水分解物の特徴及び用途
本発明に係る動物性タンパク加水分解物は、動物性タンパク質をタンパク質分解酵素で加水分解したものであって、加水分解された全タンパク質中、分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質の割合が少なくとも90%以上、好ましくは、95%以上、さらに好ましくは、98〜100%であることを特徴とする。また、前記分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質は、好ましくは、100Da以上〜1kDa未満の分子量分布を有し、さらに好ましくは、400〜900Daの分子量分布を有する。本発明に係る動物性タンパク加水分解物は、ほとんど低分子化タンパク質(またはペプチド)からなっているため、小腸壁での吸収率に優れている。
本発明に係る動物性タンパク加水分解物を製造するために用いられる動物性タンパク質は、肉類、牛乳等のような乳製品、卵類等に含まれたものであれば、その種類は大きく制限されず、例えば、肉類タンパク質、卵の卵白に含まれたタンパク質または乳清タンパク質等から選択され得る。前記肉類タンパク質は、食用可能な哺乳類の肉、魚介類の肉等に含まれたタンパク質を意味し、肉類タンパク質を供給する肉類の種類は、大きく限定されない。例えば、前記肉類は、牛肉、豚肉、鶏肉、鹿肉、鮭肉及びマグロ肉からなる群から選択される1種以上で構成され得、ささみ、外ももまたはヒレ肉から選択されることが好ましい。また、本発明において動物性タンパク質を供給する卵の卵白は、食用可能なものであれば、その種類は大きく制限されず、例えば、鶏卵、ダチョウの卵、カモの卵等のように様々な鳥類の卵の卵白から選択され得る。また、本発明において動物性タンパク質を供給する乳清は、食用可能なものであれば、その種類は大きく制限されず、例えば、牛乳の乳清、馬乳の乳清、山羊乳の乳清等のように様々な哺乳類の乳の乳清から選択され得る。
本発明に係る動物性タンパク加水分解物が肉類から製造される場合、動物性タンパク加水分解物内の固形分全重量を基準とした脂肪の含量は、所定の水準以下に制限されることが好ましい。例えば、本発明に係る肉類タンパク加水分解物内に存在する脂肪の含量は、固形分全重量を基準に1重量%未満であることが好ましく、0.5重量%未満であることがさらに好ましい。本発明に係る動物性タンパク加水分解物は、脂肪の含量が低いため、保存安定性に優れ、食品素材として使用されても、脂肪摂取による悪影響を最小化することができる。
本発明に係る動物性タンパク加水分解物は、幼児、患者、老人等にタンパク質を供給する有用な素材として用いられ得る。例えば、液状の動物性タンパク加水分解物は、機能性飲料として利用され得る。また、濃縮液形態の動物性タンパク加水分解物は、飲料、患者食、離乳食等のような健康食品の添加素材として用いられ得る。また、粉末形態の動物性タンパク加水分解物は、飲料、患者食、離乳食、カプセル、タブレット等のような健康食品の添加素材として用いられ得る。
本発明において、健康食品は、丸剤、粉末、顆粒、浸剤、錠剤、カプセル、または液剤等の形態を含み、具体的な食品の例としては、肉類、ソーセージ、パン、チョコレート、キャンディ類、スナック類、菓子類、ピザ、ラーメン、その他の麺類、ガム類、アイスクリーム類を含む酪農製品、各種のスープ、飲み物、お茶、機能水、ドリンク剤、アルコール飲料及び複合ビタミン剤等があり、通常の意味での健康食品を全て含む。また、本発明において、健康食品は、肉類タンパク加水分解物の他に、様々な香味剤または天然炭水化物等を追加成分として含有することができる。また、本発明に係る健康食品は、種々の栄養剤、ビタミン、電解質、風味剤、着色剤、ペクチン酸及びその塩、アルギン酸及びその塩、有機酸、保護性コロイド増粘剤、pH調節剤、安定化剤、防腐剤、グリセリン、アルコール、炭酸飲料に用いられる炭酸化剤等を含有することができる。その他、本発明に係る健康食品は、天然果物ジュース、果物ジュース飲料及び野菜飲料の製造のための果肉を含有することができる。このような成分は、独立的に、または混合して使用することができる。上述した天然炭水化物は、ブドウ糖、果糖のような単糖類、マルトース、スクロースのような二糖類、及びデキストリン、シクロデキストリンのような多糖類、キシリトール、ソルビトール、エリスリトール等の糖アルコールである。香味剤としては、タウマチン、ステビア抽出物のような天然香味剤やサッカリン、アスパルテームのような合成香味剤等を使用することができる。
以下、本発明を、実施例を通じてさらに具体的に説明する。ただし、下記実施例は、本発明の技術的特徴を明確に例示するためのものであるだけで、本発明の保護範囲を制限するものではない。
1.肉類の選別
肉類として、鶏ささみ(breast meat)、鹿肉外もも(eye of round)、豚ヒレ肉(tenderloin)及び牛肉外もも(eye of round)を用いた。下記表1は、肉類タンパク加水分解物を製造するために用いた肉類別構成成分を示したものである。
Figure 0006306197
2.肉類タンパク加水分解物の製造及び最適な製造条件の確立
実施例1:肉類と精製水の割合による肉類タンパク質の加水分解度
湿式粉砕機で肉類を約30〜60メッシュの大きさに摩砕して肉類摩砕物を製造した。以後、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して50〜300重量部に該当する水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造した。以後、肉類スラリーのpHを7.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を肉類100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して100MPaの圧力条件及び50℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解反応産物を4℃に冷却し、遠心分離(5,000g;30分)により凝固した脂肪及び分解されていない肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得した。前記上清を95℃で20分間処理して上清に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理して、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
下記表2に肉類に対する水の使用量による肉類タンパク質の加水分解度を示した。このとき、肉類タンパク質の加水分解度は、酵素加水分解反応産物を冷却し、遠心分離により水溶性層と沈殿層とに分離した後、各層の内容物に含まれた全窒素量をケルダール法(Kjeldahl method)で分析し、下記式で計算した値である。以後の実施例において、肉類タンパク質の加水分解度は、同様の方法を用いた。
Figure 0006306197
Figure 0006306197
前記表2から、肉類タンパク加水分解物を製造するとき、肉類の種類にかかわらず、水の最適な使用量は、肉類100重量部に対して100〜300重量部、好ましくは、200重量部であると示された。
実施例2:タンパク質分解酵素の添加量による肉類タンパク質の加水分解度
湿式粉砕機で肉類を約30〜60メッシュの大きさに摩砕して肉類摩砕物を製造した。以後、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して200重量部に該当する水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造した。以後、肉類スラリーのpHを7.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を肉類100重量部に対して0.1〜5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して100MPaの圧力条件及び50℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解産物を4℃に冷却し、遠心分離(5,000g;30分)により凝固した脂肪及び分解されていない肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得した。前記上清を95℃で20分間処理して上清に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理して、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
下記表3に、肉類に対するタンパク質分解酵素のアルカラーゼ2.4Lの添加量による肉類タンパク質の加水分解度を示した。
Figure 0006306197
前記表3から、肉類タンパク加水分解物を製造するとき、肉類の種類にかかわらず、タンパク質分解酵素の最適な使用量は、肉類100重量部に対して0.2重量部超〜5重量部、好ましくは、0.5重量部であると示された。
実施例3:酵素加水分解反応の圧力条件別の肉類タンパク質の加水分解度
湿式粉砕機で肉類を約30〜60メッシュの大きさに摩砕して肉類摩砕物を製造した。以後、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して200重量部に該当する水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造した。以後、肉類スラリーのpHを7.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を肉類100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して25〜200MPaの圧力条件及び50℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解産物を4℃に冷却し、遠心分離(5,000g;30分)により凝固した脂肪及び分解されていない肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得した。前記上清を95℃で20分間処理して上清に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理して、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
また、高圧反応条件との比較のために、大気圧(0.1MPa)で同様の方法で酵素加水分解反応を進行し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
下記表4に、酵素加水分解反応の圧力条件別の肉類タンパク質の加水分解度を示した。
Figure 0006306197
前記表4から、肉類タンパク加水分解物を製造するとき、肉類の種類にかかわらず、酵素加水分解反応の最適な圧力は、75〜200MPa、好ましくは、100MPaであると示された。一方、大気圧条件で肉類を酵素加水分解する場合、微生物の汚染及び生育を抑制することが難しく、加水分解反応が約8時間経過したとき、悪臭が発生した。
実施例4:酵素加水分解反応の温度条件別の肉類タンパク質の加水分解度
湿式粉砕機で肉類を約30〜60メッシュの大きさに摩砕して肉類摩砕物を製造した。以後、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して200重量部に該当する水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造した。以後、肉類スラリーのpHを7.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を肉類100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して100MPaの圧力条件及び20〜60℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解産物を4℃に冷却し、遠心分離(5,000g;30分)により凝固した脂肪及び分解されていない肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得した。前記上清を95℃で20分間処理して上清に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理して、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
下記表5に、酵素加水分解反応の温度条件別の肉類タンパク質の加水分解度を示した。
Figure 0006306197
前記表5から、肉類タンパク加水分解物を製造するとき、肉類の種類にかかわらず、酵素加水分解反応の最適な温度は、40〜60℃、好ましくは、50℃であると示された。
実施例5:酵素加水分解反応時間別の肉類タンパク質の加水分解度
湿式粉砕機で肉類を約30〜60メッシュの大きさに摩砕して肉類摩砕物を製造した。以後、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して200重量部に該当する水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造した。以後、肉類スラリーのpHを7.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を肉類100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して100MPaの圧力条件及び50℃の温度条件で2〜48時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解産物を4℃に冷却し、遠心分離(5,000g;30分)により凝固した脂肪及び分解されていない肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得した。前記上清を95℃で20分間処理して上清に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理して、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
下記表6に、酵素加水分解反応時間別の肉類タンパク質の加水分解度を示した。
Figure 0006306197
前記表6から、肉類タンパク加水分解物を製造するとき、肉類の種類にかかわらず、最適な酵素加水分解反応時間は、4時間超〜45時間、好ましくは、8時間であると示された。
実施例6:タンパク質分解酵素種類別の肉類タンパク質の加水分解度
湿式粉砕機で肉類を約30〜60メッシュの大きさに摩砕して肉類摩砕物を製造した。以後、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して200重量部に該当する水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造した。以後、使用しようとするタンパク質分解酵素によって肉類スラリーのpHを5.0〜8.0から選択して調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)の代わりに他のタンパク質分解酵素を肉類100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して100MPaの圧力条件及び50℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解産物を4℃に冷却し、遠心分離(5,000g;30分)により凝固した脂肪及び分解されていない肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得した。前記上清を95℃で20分間処理して上清に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理して、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
実施例6において用いたタンパク質分解酵素は、パイナップルから抽出したブロメライン、パパイアから抽出したコルプリンMG、フレーバーザイム500MG、α−キモトリプシン、パパイン、アセチル化トリプシン(trypsin acetylated)、フィシン、サーモリシン、パンクレアチン、ペプシン、トリプシン、セリンプロテアーゼ、スレオニンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼ、メタロプロテアーゼ等であり、いずれもSigma−Aldrich(米国)で購入して用いた。実施例6において、タンパク質分解酵素種類別の肉類タンパク質の加水分解度は、アルカラーゼ2.4Lを用いたものと大きな差を示さず、いずれも98%以上の値を示した。
比較実施例1:脂肪除去ステップを含まない方法による肉類タンパク加水分解物の製造
湿式粉砕機で肉類を約30〜60メッシュの大きさに摩砕して肉類摩砕物を製造した。以後、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して200重量部に該当する水に分散させて肉類スラリーを製造した。以後、肉類スラリーのpHを7.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を肉類100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して大気圧及び100MPaの圧力条件と50℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解産物を遠心分離(5,000g;30分)して分解されていない肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得した。前記上清を95℃で20分間処理して上清に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理して、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
下記表7に、脂肪除去ステップなしに肉類タンパク加水分解物を製造した時の肉類別のタンパク質の加水分解度を示した。
Figure 0006306197
前記表7から見られるように、酵素加水分解反応を大気圧で進行する場合、脂肪除去するか否かにかかわらず、タンパク質の加水分解度は、類似した値を示したが、微生物の汚染及び生育を抑制することが難しく、加水分解反応が約8時間経過したとき、悪臭が発生した。また、酵素加水分解反応を100MPaの高圧条件で進行する場合、脂肪除去ステップを含まない製造方法により製造された肉類タンパク加水分解物は、脂肪除去ステップを含む製造方法により製造された肉類タンパク加水分解物に比べてタンパク質の加水分解度が約25%程度低く示された。
3.肉類タンパク加水分解物の物性分析
(1)肉類タンパク加水分解物の製造ステップ別の脂肪含量分析
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を8時間と選択し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。また、肉類タンパク加水分解物を製造するための肉類として、鮭肉を加えた。
肉類タンパク加水分解物の製造ステップ別の脂肪の含量を、摩砕前の肉類、摩砕後に一次で脂肪が除去された肉類スラリー、酵素加水分解後に冷却及び遠心分離により二次で脂肪が除去された肉類タンパク加水分解物に対して分析した。下記表8は、肉類タンパク加水分解物の製造ステップ別の脂肪の含量を分析した結果である。
Figure 0006306197
(2)電気泳動法を用いた肉類タンパク加水分解物の分子量分布測定
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を4時間及び8時間と選択し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
以後、電気泳動法を利用して肉類タンパク加水分解物の分子量分布を測定した。前記肉類タンパク加水分解物を0.2μmのシリンジフィルターでろ過したものを分析試料として用いた。また、5kDa〜250kDaの分子量の大きさを有する標準物質をマーカーとして用い、対照区として、酵素加水分解する前の牛肉外ももに含まれたタンパク質を用いた。図1は、電気泳動法を利用して肉類タンパク加水分解物の分子量分布を測定した結果を示したものである。図1において、第1のレーンは、標準物質、第2のレーンは、酵素加水分解する前の牛肉外ももに含まれたタンパク質、第3のレーンは、牛肉外ももを4時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第4のレーンは、鶏ささみを4時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第5のレーンは、豚ヒレ肉を4時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第6のレーンは、鹿肉外ももを4時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第7のレーンは、牛肉外ももを8時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第8のレーンは、鶏ささみを8時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第9のレーンは、豚ヒレ肉を8時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物、第10のレーンは、鹿肉外ももを8時間かけて酵素加水分解したタンパク加水分解物に対する分析結果である。表1から見られるように、電気泳動法では、肉類タンパク加水分解物は加水分解前の肉類タンパク質に比べて分画が全くなされておらず、これは、電気泳動法で低分子化された肉類タンパク加水分解物の分子量及びその分布を測定することが難しいということを意味する。
(3)MALDI−TOFを利用した肉類タンパク加水分解物の分子量分布測定
1)脂肪除去ステップを含む方法による肉類タンパク加水分解物の製造
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を8時間と選択し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
2)脂肪除去ステップを含まない方法による肉類タンパク加水分解物の製造
また、対照群として、比較実施例1の方法のように脂肪除去ステップを含まない方法で肉類タンパク加水分解物を製造した。
3)以後、肉類タンパク加水分解物の分子量分布を、MALDI−TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization−Time of Flight)質量分析方法を利用して測定した。図2は、脂肪除去ステップを含む製造方法により牛肉外ももから製造したタンパク加水分解物のMALDI−TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization−Time of Flight)質量分析結果を示したものである。図2から見られるように、脂肪除去方法を含む方法により牛肉外ももから製造したタンパク加水分解物は、99%以上が100Da〜1000Da未満の分子量分布を示した。肉類原料として、鶏ささみ、豚ヒレ肉、鹿肉外ももを使用し、脂肪除去ステップを含む方法により製造したタンパク加水分解物も、99%以上が1kDa未満の分子量分布を示した。
下記表9に、脂肪除去ステップを含むか否かによる肉類タンパク加水分解物の分子量分布を示した。
Figure 0006306197
前記表9から見られるように、脂肪除去ステップを含む方法により製造されたタンパク加水分解物は、用いた肉類の種類にかかわらず、99%以上が1kDa未満の分子量分布を示したが、脂肪除去ステップを含まない方法により製造されたタンパク加水分解物はいずれも、用いた肉類の種類にかかわらず、50%以上が1kDa以上の分子量分布を示した。
(4)肉類タンパク加水分解物の保存安定性に対する定性的評価
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を8時間と選択し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
肉類として、牛肉外ももを用いて製造した牛肉外ももタンパク加水分解物を容器に密封し、光を遮断した状態で、4℃、20℃、37℃、50℃の温度条件別に12か月間保管し、臭い、色、酸度、微生物の成長有無を観察した。その結果、全ての温度条件でいかなる変化も発見されず、肉類原料として、鶏ささみ、豚ヒレ肉、鹿肉外ももを用いて同様の方法で製造したタンパク加水分解物においても、同一の結果を示した。
(5)肉類タンパク加水分解物の保存安定性に対する定量的評価
1)脂肪除去ステップを含む方法による肉類タンパク加水分解物の製造
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を8時間と選択し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。
2)脂肪除去ステップを含まない方法による肉類タンパク加水分解物の製造
また、対照群として、比較実施例1の方法のように脂肪除去ステップを含まない方法で肉類タンパク加水分解物を製造した。
3)以後、液状の肉類タンパク加水分解物を容器に密封し、光を遮断した状態で、常温条件で12か月間保管した後、TBARS試験キット(Thiobarbituric acid reactive substances assay kit)を利用して脂肪酸化度を測定した。下記表10に、12か月間保管した肉類タンパク加水分解物の脂肪酸化度を示した。このとき、脂肪酸化度は、測定試料に存在するマロンジアルデヒド(malondialdehyde、MDA)量で表示した。
Figure 0006306197
前記表10から見られるように、脂肪除去ステップを含む方法により製造されたタンパク加水分解物は、用いた肉類の種類にかかわらず、長期保管による脂肪酸化がほとんど発生していない。これに対し、脂肪除去ステップを含まない方法により製造されたタンパク加水分解物はいずれも、用いた肉類の種類にかかわらず、長期保管による脂肪酸化が発生し、鶏ささみ及び牛肉外ももから製造したタンパク加水分解物において脂肪酸化が非常に激しかった。
4.肉類タンパク加水分解物の機能性測定
(1)肉類タンパク加水分解物の抗酸化効果
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を8時間と選択し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。以後、最終肉類タンパク加水分解物に含まれた抗酸化物質の濃度を測定した。抗酸化物質の濃度測定は、抗酸化診断キット(モデル名:CS0790;供給会社:Sigma、USA)を利用した。肉類タンパク加水分解物をミオグロビン(myoglobin)とABTS[2,2’−azino−bis(3−ethylbenzothiazoline−6−sulphonic acid)]溶液によく分散した後、分光光度計(spectrophotometer)を利用して405nmでの吸光度を測定した。測定された吸光度を、Trolox(6−hydroxy−2,5,7,8−tetramethylchroman−2−carboxylic acid)とビタミンCを用いた標準検量線(standard curve)と比較し、抗酸化含量(mM)を計算した。下記表11に、肉類別のタンパク加水分解物に含まれた抗酸化物質の濃度を示した。
Figure 0006306197
前記表11から見られるように、鹿肉外ももタンパク質の加水分解物が最も多くの抗酸化物質を含有するものと示された。
(2)肉類タンパク加水分解物の分子量別の小腸壁吸収率
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を2時間と選択し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。以後、肉類タンパク加水分解物を、カット−オフ(Cut−OFF)がそれぞれ10KDa、3kDa、1kDaである限外ろ過膜(UF membranes;メーカー:Millipore Corp.,Bedford,MA,USA)に順次に通過させ、分子量が10KDa以上、3〜10kDa、1〜3kDa、1kDa未満の肉類タンパク加水分解物の分子量別の分画物を製造した。以後、肉類タンパク加水分解物の分子量別の分画物に対して、小腸壁吸収率を測定した。
小腸細胞は、ヒト小腸細胞であるCaco2細胞を用いた。細胞培養プレートは、BD−Science社製のinsert培養システムを用いた。細胞培養プレートにヒト小腸細胞を培養して人為的に小腸壁を作った後、タンパク加水分解物の分子量別の分画物を小腸壁に同じ量で添加した後、2時間後に小腸壁に残っているタンパク質の含量(窒素含量で計算)と小腸壁を通過したタンパク質の含量を測定し、小腸壁吸収率を計算した。下記表12に、肉類タンパク加水分解物の分子量別の分画物の小腸壁吸収率の測定結果を示した。
Figure 0006306197
前記表12から見られるように、肉類タンパク加水分解物の分子量が1kDa未満である場合、高い小腸壁吸収率を示し、特に、鹿肉外ももから製造された肉類タンパク加水分解物において最も高い小腸壁吸収率を示した。
5.肉類以外の動物性タンパク質からの高圧酵素加水分解反応によるタンパク加水分解物の製造
実施例7:卵白からのタンパク質の加水分解物の製造
鶏卵の殻と卵黄を分離し、タンパク質含有量が約10%である液状卵白を準備した。以後、液状卵白のpHを約6.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を液状卵白に含まれたタンパク質100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して100MPaの圧力条件及び50℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解反応産物を95℃で20分間処理して酵素加水分解反応産物に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理し、卵白からタンパク加水分解物を製造した。
実施例8:牛乳の乳清(cow milk whey)からのタンパク加水分解物の製造
タンパク質の含有量が約10%である液状の牛乳の乳清を準備した。以後、液状の牛乳の乳清のpHを約6.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を液状の牛乳の乳清に含まれたタンパク質100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ株式会社、大韓民国)を利用して100MPaの圧力条件及び50℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解反応産物を95℃で20分間処理して酵素加水分解反応産物に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を121℃で加熱殺菌処理し、牛乳の乳清からタンパク加水分解物を製造した。
卵白から製造したタンパク加水分解物及び牛乳の乳清から製造したタンパク加水分解物の全窒素量をケルダール法(Kjeldahl method)で測定し、測定した全窒素量をタンパク質量に換算した後、下記式でタンパク加水分解物の収率を計算した。その結果、卵白から製造したタンパク加水分解物及び牛乳の乳清から製造したタンパク加水分解物の収率は、99%以上であった。
Figure 0006306197
また、製造したタンパク加水分解物の分子量分布を、MALDI−TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization−Time of Flight)質量分析方法を利用して測定した。図3は、牛乳の乳清から製造したタンパク加水分解物のMALDI−TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization−Time of Flight)質量分析結果を示したものである。卵白及び牛乳の乳清を高圧条件で酵素加水分解反応させて製造したタンパク加水分解物は、99%以上が1kDa未満の分子量分布を示した。
6.肉類タンパク加水分解物の様々な剤形及びその用途
(1)液状の肉類タンパク加水分解物の製造及びその用途
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を8時間と選択し、最終肉類タンパク加水分解物を製造した。前記最終肉類タンパク加水分解物は液状であるため、機能性飲料として利用され得る。
(2)濃縮液形態の肉類タンパク加水分解物の製造及びその用途
湿式粉砕機で肉類を約30〜60メッシュの大きさに摩砕して肉類摩砕物を製造した。以後、肉類摩砕物を肉類100重量部に対して200重量部に該当する水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造した。以後、肉類スラリーのpHを7.0に調整し、ここにアルカラーゼ2.4L(供給会社:Sigma−Aldrich、米国)を肉類100重量部に対して0.5重量部に該当する量で添加し、超高圧器(商品名:TFS−10L;メーカー:イノウェイ、大韓民国)を利用して100MPaの圧力条件及び50℃の温度条件で8時間かけて酵素加水分解反応を進行し、酵素加水分解反応産物を製造した。以後、酵素加水分解産物を4℃に冷却し、遠心分離(5,000g;30分)により凝固した脂肪及び分解されていない肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得した。前記上清を95℃で20分間処理して上清に含まれた酵素を不活性化させ、約50μmの気孔の大きさのろ過材でろ過した後、ろ液を50〜100℃で減圧濃縮し、殺菌処理して、濃縮液形態の肉類タンパク加水分解物を製造した。濃縮液形態の肉類タンパク加水分解物の固形分の含量は、80%以上であった。濃縮液形態の肉類タンパク加水分解物は、飲料、患者食、離乳食等のような健康食品の添加素材として用いられ得る。
(3)粉末形態の肉類タンパク加水分解物の製造及びその用途
実施例5に記載の方法で酵素加水分解反応時間を8時間と選択し、液状の肉類タンパク加水分解物を製造した。以後、液状の肉類タンパク加水分解物を凍結乾燥して粉末形態の肉類タンパク加水分解物を製造した。前記粉末形態の肉類タンパク加水分解物は、飲料、患者食、離乳食、カプセル、タブレット等のような健康食品の添加素材として用いられ得る。
以上のように、本発明を上記の実施例を通して説明したが、本発明は、必ずしもそれのみに限定されるものではなく、本発明の範疇と思想を外れない範囲内で様々な変形実施が可能であることはもちろんである。従って、本発明の保護範囲は、本発明に添付の特許請求の範囲に属する全ての実施形態を含むものと解釈されるべきである。

Claims (10)

  1. タンパク質分解酵素で加水分解された動物性タンパク加水分解物であって、
    加水分解された全タンパク質中、分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質の割合が90%以上であり、
    前記動物性タンパク質は、牛肉、豚肉、鶏肉、鹿肉、鮭肉及びマグロ肉からなる群から選択される肉中に含まれる肉類タンパク質であり、
    前記タンパク質分解酵素は、アルカラーゼ、ブロメライン、フレーバーザイム、α−キモトリプシン、パパイン、アセチル化トリプシン(trypsin acetylated)、フィシン、サーモリシン、パンクレアチン、ペプシン、トリプシン、セリンプロテアーゼ、スレオニンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼ及びメタロプロテアーゼからなる群から選択される1種以上で構成され、
    前記肉類タンパク質の加水分解物は、固形分全重量を基準に脂肪の含量が1重量%未満である
    ことを特徴とする、動物性タンパク加水分解物。
  2. 前記肉類は、ささみ、外ももまたはヒレ肉から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の動物性タンパク加水分解物。
  3. 前記分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質は、100Da以上〜1kDa未満の分子量分布を有することを特徴とする、請求項1に記載の動物性タンパク加水分解物。
  4. 肉類摩砕物を肉類100重量部に対して100〜300重量部の水に分散させた後、水の上に浮び上がった脂肪を除去して肉類スラリーを製造するステップ;
    前記肉類スラリーにタンパク質分解酵素を肉類100重量部に対して0.25〜5重量部で添加し、75〜200MPaの圧力条件及び40〜60℃の温度条件で5〜50時間かけて酵素加水分解を進行し、酵素加水分解反応産物を製造するステップ;及び
    前記酵素加水分解反応産物を脂肪が凝固する温度に冷却し、遠心分離により凝固した脂肪または不溶性肉類タンパク質を含む沈殿層を除去し、肉類タンパク加水分解物を含む上清を収得するステップ
    を含む、動物性タンパク加水分解物の製造方法であって、
    前記肉類は、牛肉、豚肉、鶏肉、鹿肉、鮭肉及びマグロ肉からなる群から選択される1種以上で構成され、
    加水分解された全肉類タンパク質中、分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質の割合が90%以上であり、
    前記タンパク質分解酵素は、アルカラーゼ、ブロメライン、フレーバーザイム、α−キモトリプシン、パパイン、アセチル化トリプシン(trypsin acetylated)、フィシン、サーモリシン、パンクレアチン、ペプシン、トリプシン、セリンプロテアーゼ、スレオニンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼ及びメタロプロテアーゼからなる群から選択される1種以上で構成される、
    動物性タンパク加水分解物の製造方法。
  5. 前記脂肪が凝固する温度は、1〜6℃であることを特徴とする、請求項4に記載の動物性タンパク加水分解物の製造方法。
  6. 前記上清に含まれたタンパク質分解酵素を不活性化させ、ろ過材でろ過してろ液を得るステップをさらに含む、請求項4に記載の動物性タンパク加水分解物の製造方法。
  7. 前記ろ液を固形化するステップをさらに含む、請求項6に記載の動物性タンパク加水分解物の製造方法。
  8. 前記ろ液を濃縮するステップまたは濃縮されたろ液を固形化するステップをさらに含む、請求項6に記載の動物性タンパク加水分解物の製造方法。
  9. 前記分子量の大きさが1kDa以下に加水分解されたタンパク質は、100Da以上〜1kDa未満の分子量分布を有することを特徴とする、請求項4に記載の動物性タンパク加水分解物の製造方法。
  10. 前記肉類は、ささみ、外ももまたはヒレ肉から選択されることを特徴とする、請求項4に記載の動物性タンパク加水分解物の製造方法。
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