JP6605368B2 - 豆類からの可溶性タンパク質溶液の製造 - Google Patents

豆類からの可溶性タンパク質溶液の製造 Download PDF

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Description

関連出願の参照
本出願は、米国特許法第119条(e)(35 USC 119(e))に基づいて、2010年5月7日出願の米国仮特許出願第61/344,013号からの優先権を主張する。
発明の分野
本発明は、豆類からのタンパク質溶液の製造および新規の豆類タンパク質製品を対象とする。
発明の背景
本発明の譲受人に割り当てられ、それらの開示を参照により本明細書に組み込む2009年10月21日出願の米国特許出願12/603,087号(米国特許公開(US Patent Publication)第2010-0098818号)および2010年10月13出願の同第12/923,897号(米国特許公開第2011-0038993号)において、低pH値透き通った熱安
定性の溶液を生成し、タンパク質を沈殿させることなくソフトドリンクならびに他の水系のタンパク質強化(protein fortification)に使用することができる、少なくとも約60wt%(N×6.25)d.b.、好ましくは少なくとも約90wt%のタンパク質含量を有する大豆タンパク質製品の製造が記載されている。
この大豆タンパク質製品は、大豆タンパク質源を塩化カルシウム水溶液で抽出して、タンパク質源からの大豆タンパク質の可溶化を引き起こして、大豆タンパク質水溶液を形成するステップ、残留する大豆タンパク質源から大豆タンパク質水溶液を分離するステップ、場合により大豆タンパク質溶液を希釈するステップ、大豆タンパク質水溶液のpHを約1.5から約4.4、好ましくは約2から約4のpHに調整して、酸性化した透明な大豆タンパク質溶液を生成するステップ、選択的膜技術を使用することによりそのイオン強度を実質的に一定に維持しながら透明なタンパク質水溶液を場合により濃縮するステップ、場合により濃縮した大豆タンパク質溶液を透析濾過(diafiltering)するステップ、および濃縮し場合により透析濾過した(diafiltered)大豆タンパク質溶液を場合により乾燥させるステップにより製造される。
米国特許出願公開第2010/0098818号明細書 米国特許出願公開第2011/0038993号明細書
この手順およびその変法を使用して、レンズマメ(lentils)、ヒヨコマメ(chickpea)、乾燥エンドウマメ(dry pea)および乾燥ビーン(dry bean)を含めた豆類から酸可溶性のタンパク質製品を形成することができることが見出された。
したがって、本発明の一態様において、乾燥重量基準で少なくとも約60wt%、好ましくは少なくとも約90wt%(N×6.25)の豆類タンパク質含量を有する豆類タンパク質製品の製造方法が提供され、この方法は、
(a)豆類タンパク質源をカルシウム塩水溶液、好ましくは塩化カルシウム水溶液で抽出して、タンパク質源からの豆類タンパク質の可溶化を引き起こすと共に豆類タンパク質水溶液を形成するステップ、
(b)残留する豆類タンパク質源から豆類タンパク質水溶液を分離するステップ、
(c)場合により、豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
(d)豆類タンパク質水溶液のpHを約1.5から約4.4、好ましくは約2から約4のpHに調整して、酸性化豆類タンパク質溶液を生成するステップ、
(e)酸性化豆類タンパク質溶液がまだ透明ではないならば、場合により透明にするステップ、
(f)ステップ(b)から(e)の代わりに、場合により、希釈し、その後、一体となった豆類タンパク質水溶液と残留豆類タンパク質源のpHを約1.5から約4.4、好ましくは約2から約4のpHに調整し、その後、残留豆類タンパク質源から酸性化し好ましくは透明な豆類タンパク質溶液を分離するステップ、
(g)選択的膜技術によりそのイオン強度を実質的に一定に維持しながら、豆類タンパク質水溶液を場合により濃縮するステップ、
(h)濃縮した豆類タンパク質溶液を場合により透析濾過する(diafiltering)ステップ、および
(i)濃縮し場合により透析濾過した(diafiltered)豆類タンパク質溶液を、場合により乾燥させるステップ
を含む。
豆類タンパク質製品は、好ましくは、少なくとも約90wt%、好ましくは少なくとも約100wt%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有する単離物である。
本発明は、少なくとも約60wt%、好ましくは少なくとも約90wt%、より好ましくは少なくとも約100wt%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有し、約4.4未満の酸性のpH値で水溶性であって、熱安定性の溶液を形成し、タンパク質沈殿をもたらすことなくソフトドリンクおよびスポーツドリンク(sport drinks)を含めた水系をタンパク質強化するのに有用である新規の豆類タンパク質製品をさらに提供する。
本発明の別の態様において、約4.4未満のpHで熱安定性である、本明細書において提供される豆類タンパク質製品の水溶液が提供される。該水溶液は、豆類タンパク質製品が完全に溶解して透き通っている透明な飲料でもよい飲料とすることができ、または該水溶液は、豆類タンパク質製品がその不透明度に寄与するか、若しくは寄与しないか不透明な飲料とすることができる。
本発明の方法に従って製造される豆類タンパク質製品は、酸性媒体のタンパク質強化に適しているだけではなく、加工食品および飲料のタンパク質強化、油の乳化が挙げられるがこれらに限定されないタンパク質製品の多種多様な従来の用途において、焼いた食品の組織形成剤(body former)およびガスを閉じ込める製品の発泡剤として使用することができる。さらに、豆類タンパク質単離物は、肉類似食品に有用なタンパク質繊維に形成することができ、つなぎとして卵白が使用される食品において卵白代用品または増量剤として使用することができる。豆類タンパク質製品は、栄養補助食品においても使用することができる。豆類タンパク質製品の他の用途は、ペットフード、動物用飼料ならびに産業および化粧品用途ならびにパーソナルケア製品におけるものである。
発明の一般的な説明
豆類タンパク質製品を提供する方法の最初のステップは、豆類タンパク質源からの豆類タンパク質の可溶化を伴う。本発明を適用することができる豆類としては、レンズマメ、ヒヨコマメ、乾燥エンドウマメおよび乾燥ビーンが挙げられる。豆類タンパク質源は、豆類または任意の豆類製品または豆類の加工に由来する副産物、例えば豆粉などとすることができる。豆類タンパク質源から回収された豆類タンパク質製品は、豆類中に自然に存在するタンパク質でもよく、またはこのタンパク質性物質(proteinaceous material)は、遺伝子操作により改変されているが天然タンパク質の特徴的な疎水性および極性特性を有するタンパク質でもよい。
豆類タンパク質原料からのタンパク質可溶化は、他のカルシウム塩の溶液も使用することができるが、塩化カルシウム溶液を使用して行うことが最も好都合である。さらに、マグネシウム塩などの他のアルカリ土類金属化合物を使用することができる。さらに、豆類タンパク質源からの豆類タンパク質の抽出は、カルシウム塩溶液を塩化ナトリウムなどの別の塩溶液と組み合わせて使用して行うことができる。さらに、豆類タンパク質源からの豆類タンパク質の抽出は、水または塩化ナトリウムなどの他の塩溶液を使用し、その後、抽出ステップにおいて生成した豆類タンパク質水溶液にカルシウム塩を添加して行うことができる。カルシウム塩の添加時に形成した沈殿物は、その後の処理の前に除去される。
豆類タンパク質源からのタンパク質の可溶化の程度は、カルシウム塩溶液の濃度が増大するにつれて、最初、最大値に達するまで増大する。その後、塩濃度が増大しても、可溶化するタンパク質の合計は増大しない。最大のタンパク質可溶化を引き起こすカルシウム塩溶液の濃度は、当該塩に応じて変わる。通常、約1.0M未満の濃度値、より好ましくは約0.10から約0.15Mの値を利用することが好ましい。
回分法において、タンパク質の塩可溶化は、約1°から約65℃、好ましくは約15℃から約65℃、より好ましくは約20°から約35℃の温度で行われ、好ましくは、通常約1から約60分間の可溶化時間を減少させるための撹拌を伴う。豆類タンパク質源から実質的に実現可能な限りの量のタンパク質を抽出するように可溶化を行って、全体的に高い製品収率を実現することが好ましい。
連続法において、豆類タンパク質源からのタンパク質の抽出は、豆類タンパク質源からのタンパク質の連続抽出の実施と調和する任意の様式で実施される。一実施形態において、豆類タンパク質源は、カルシウム塩溶液と連続的に混合され、混合物は、本明細書に記載のパラメーターに従って所望の抽出を実施するのに十分な滞留時間、ある長さを有するパイプまたは導管を通して、ある流量で移動される。このような連続的な手順において、塩可溶化ステップは、好ましくは、実質的に実現可能な限りの量のタンパク質を豆類タンパク質源から抽出するように可溶化を実施するために、最大で約10分間で急速に行われる。連続手順における可溶化は、約1°と約65℃の間、好ましくは約15℃と約65℃の間、より好ましくは約20°と約35℃の間の温度で行われる。
抽出は、一般に、約4.5から約11、好ましくは約5から約7のpHで実行される。抽出系(豆類タンパク質源およびカルシウム塩溶液)のpHは、抽出ステップにおいて使用するために、必要に応じて、任意の好都合な食品グレードの酸、通常塩酸もしくはリン酸、または食品グレードのアルカリ、通常水酸化ナトリウムの使用により、約4.5から約11の範囲内の任意の所望の値に調整することができる。
可溶化ステップの間のカルシウム塩溶液中の豆類タンパク質源の濃度は、幅広く変えることができる。一般的濃度値は、約5から約15%w/vである。
抽出ステップから得られたタンパク質溶液は、一般に、約5から約50g/L、好ましくは約10から約50g/Lのタンパク質濃度を有する。
カルシウム塩水溶液は、酸化防止剤を含有し得る。酸化防止剤は、亜硫酸ナトリウムまたはアスコルビン酸などの任意の好都合な酸化防止剤とすることができる。利用する酸化防止剤の量は、該溶液の約0.01から約1wt%、好ましくは約0.05wt%まで変えることができる。酸化防止剤は、タンパク質溶液中の任意のフェノール類の酸化を阻害する働きをする。
次いで、抽出ステップから得られた水性相は、デカンタ遠心分離機の利用の後にディスク遠心分離および/または濾過により残留豆類タンパク質原料を除去するなどの任意の好都合な様式で残留豆類タンパク質源から分離することができる。分離ステップは、一般に、タンパク質可溶化ステップと同じ温度で実行されるが、約1°から約65℃、好ましくは約15°から約65℃、より好ましくは約20°から約35℃の範囲内の任意の温度で実行される。あるいは、以下に記載の、場合による希釈および酸性化ステップを豆類タンパク質水溶液および残留豆類タンパク質源の混合物に適用し、その後、上記の分離ステップにより残留豆類タンパク質原料を除去することができる。分離した残留豆類タンパク質源は、廃棄するために乾燥させることができる。あるいは、分離した残留豆類タンパク質源は、多少の残留タンパク質を回収するために、このような残留タンパク質を回収するための従来の等電沈殿手順などにより処理することができる。
豆類タンパク質水溶液を粉末状活性炭または粒状活性炭などの吸着剤で処理して、色および/または臭気化合物を除去することができる。このような吸着処理は、任意の好都合な条件下で、一般に分離したタンパク質水溶液の周囲温度で実施することができる。粉末状活性炭については、約0.025%から約5%w/v、好ましくは約0.05%から約2%w/vの量が利用される。吸着剤は、任意の好都合な手段により、例えば、濾過などにより豆類タンパク質溶液から除去することができる。
得られた豆類タンパク質水溶液は、豆類タンパク質水溶液の伝導率を一般に約90mS未満、好ましくは約4から約18mSの値まで低下させるために、一般に約0.5から約10倍容量(volumes)、好ましくは約0.5から約2倍容量(volumes)の水で希釈することができる。このような希釈は、最大で約3mSの伝導率を有する塩化ナトリウムまたは塩化カルシウムなどの希釈塩溶液を使用することができるが、通常、水を使用して行われる。
豆類タンパク質溶液と混合される水は、一般に、豆類タンパク質溶液と同じ温度を有するが、この水は、約1°から約65℃、好ましくは約15°から約65℃、より好ましくは約20°から約35℃の温度を有し得る。
次いで、希釈した豆類タンパク質溶液は、塩酸またはリン酸などの任意の適切な食品グレードの酸の添加により、約1.5から約4.4、好ましくは約2から約4の値にpHを調整され、その結果、酸性化豆類タンパク質水溶液、好ましくは透明な酸性化豆類タンパク質水溶液が生じる。
希釈し酸性化した豆類タンパク質溶液は、一般に約95mS未満、好ましくは約4から約23mSの伝導率を有する。
上述の通り、残留豆類タンパク質源の早期の分離の代替として、豆類タンパク質水溶液および残留豆類タンパク質原料を場合によりまとめて希釈および酸性化し、その後、酸性化豆類タンパク質水溶液を透明にし、上で論じた任意の好都合な技術により残留豆類タンパク質原料から分離してもよい。
酸性化豆類タンパク質水溶液を熱処理に付して、抽出ステップの間の豆類タンパク質原料からの抽出の結果としてこのような溶液中に存在するトリプシン阻害剤などの熱不安定性の抗栄養因子(heat labile anti−nutritional factor)を不活性化することができる。このような加熱ステップにより、微生物負荷(microbial load)の低減というさらなる利益ももたらされる。一般に、該タンパク質溶液は、約70°から約160℃、好ましくは約80°から約120℃、より好ましくは約85°から約95℃の温度まで、約10秒間から約60分間、好ましくは約10秒間から約5分間、より好ましくは約30秒間から約5分間加熱される。次いで、熱処理した酸性化豆類タンパク質溶液は、以下に記載のさらなる処理のために、約2°から約65℃、好ましくは約20℃から約35℃の温度まで冷却することができる。
場合により希釈し、酸性化し、場合により熱処理した豆類タンパク質溶液が透明ではない場合、該溶液は、濾過または遠心分離などの任意の好都合な手順により透明にすることができる。
得られた酸性化豆類タンパク質水溶液を直接乾燥させて、豆類タンパク質製品を生成することができる。豆類タンパク質単離物などの不純物含量が低下し塩含量が低減した豆類タンパク質製品を得るために、酸性化豆類タンパク質水溶液は、乾燥前に以下に記載の通り処理することができる。
酸性化豆類タンパク質水溶液を濃縮して、そのイオン強度を実質的に一定に維持しながらそのタンパク質濃度を増大させることができる。このような濃縮は、一般に、約50から約300g/L、好ましくは約100から約200g/Lのタンパク質濃度を有する濃縮豆類タンパク質溶液を得るように行われる。
濃縮ステップは、異なる膜材料および構造を考慮して、約3,000から約1,000
,000ダルトン、好ましくは約5,000から約100,000ダルトンなどの適切な
分画分子量(molecular weight cut−off)を有する中空繊維膜または螺旋状膜(spiral−wound membrane)などの膜を使用し、連続操作についてはタンパク質水溶液が膜を通過するときに所望の濃縮度が可能になるように寸法を決める、限外濾過または透析濾過などの任意の好都合な選択的膜技術を利用することなどにより、回分または連続操作と調和する任意の好都合な様式で行うことができる。
よく知られている通り、限外濾過および同様の選択的膜技術は、低分子量種が膜を通過することを可能にすると同時に、高分子量種が膜を通過することを阻止する。低分子量種としては、塩のイオン種だけではなく、原料から抽出される低分子量物質、例えば、炭水化物、色素、低分子量タンパク質、およびそれ自体が低分子量タンパク質であるトリプシン阻害剤などの抗栄養因子なども挙げられる。膜の分画分子量は、通常、異なる膜材料および構造を考慮して、相当な割合のタンパク質を溶液中に確実に保持すると同時に、汚染物質を通過させるように選択される。
次いで、濃縮豆類タンパク質溶液は、水または希釈食塩水溶液を使用する透析濾過(diafiltration)ステップに付される。透析濾過溶液は、その天然のpHまたは透析濾過するタンパク質溶液のpHと等しいpHまたは中間の任意のpH値とすることができる。このような透析濾過は、約2から約40倍容量(volumes)の透析濾過溶液、好ましくは約5から約25倍容量の透析濾過溶液を使用して行うことができる。透析濾過操作において、透過液(permeate)の膜通過により、さらなる量の汚染物質が豆類タンパク質水溶液から除去される。このことにより、タンパク質水溶液を精製し、さらにはその粘度を低減することができる。透析濾過操作は、さらなる量の汚染物質および可視色が透過液中にほとんど存在しなくなるまで、または乾燥させると少なくとも約90wt%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有する豆類タンパク質単離物が生じるように保持液(retentate)が十分に精製されるまで行うことができる。このような透析濾過は、濃縮ステップと同じ膜を使用して行うことができる。しかし、所望であれば、透析濾過ステップは、異なる膜材料および構造を考慮して、異なる分画分子量を有する別個の膜、例えば、約3,000から約1,000,000ダルトン、好ましくは約5,000から約100,000ダルトンの範囲の分画分子量を有する膜などを使用して行うことができる。
あるいは、透析濾過ステップは、濃縮前の酸性化タンパク質水溶液に、または部分濃縮した酸性化タンパク質水溶液に適用することができる。透析濾過は、濃縮プロセスの間の多数の時点でも適用することができる。濃縮前または部分濃縮した溶液に透析濾過を適用する場合、得られた透析濾過溶液は、その後、完全に濃縮することができる。タンパク質溶液を濃縮するときに多数回、透析濾過することにより実現する粘度の低減により、最終的に完全に濃縮したタンパク質の濃度をより高くすることが可能となり得る。このことにより、乾燥させる物質の体積が低減する。
本明細書において、濃縮ステップおよび透析濾過ステップは、その後回収される豆類タンパク質製品が約90wt%(N×6.25)d.b.未満のタンパク質、例えば、少なくとも約60wt%(N×6.25)d.b.のタンパク質などを含有するような様式で行うことができる。豆類タンパク質水溶液を部分濃縮および/または部分透析濾過することにより、汚染物質を部分的にのみ除去することが可能である。次いで、このタンパク質溶液を乾燥させて、より低レベルの純度を有する豆類タンパク質製品を得ることができる。豆類タンパク質製品は非常に可溶性であり、酸性条件下でタンパク質溶液、好ましくは透明なタンパク質溶液を生成することができる。
酸化防止剤は、透析濾過ステップの少なくとも一部の間に透析濾過媒体中に存在し得る。酸化防止剤は、亜硫酸ナトリウムまたはアスコルビン酸などの任意の好都合な酸化防止剤とすることができる。透析濾過媒体において利用する酸化防止剤の量は、利用する物質次第であり、約0.01から約1wt%、好ましくは約0.05wt%まで変えることができる。酸化防止剤は、濃縮豆類タンパク質単離物溶液中に存在する任意のフェノール類の酸化を阻害する働きをする。
濃縮ステップおよび任意選択の透析濾過ステップは、任意の好都合な温度、一般に約2°から約65℃、好ましくは約20°から約35℃で、所望の濃縮度を実現するための時間にわたって行うことができる。使用する温度および他の条件は、ある程度、膜処理を行うために使用される膜装置、溶液の所望のタンパク質濃度および汚染物質を除去して透過液とする効率の影響を受ける。
前述の通り、豆類は、抗栄養トリプシン阻害剤を含有する。最終的な豆類タンパク質製品におけるトリプシン阻害剤活性(trypsin inhibitor activity)のレベルは、様々なプロセス変数の操作により制御することができる。
上述の通り、酸性化豆類タンパク質水溶液の熱処理を使用して、熱不安定性のトリプシン阻害剤を不活性化することができる。また、部分濃縮または完全に濃縮した酸性化豆類タンパク質溶液を熱処理して、熱不安定性のトリプシン阻害剤を不活性化することができる。部分濃縮した酸性化豆類タンパク質溶液に熱処理を適用する場合、得られた熱処理溶液は、その後、さらに濃縮することができる。
さらに、濃縮および/または透析濾過ステップは、透過液中のトリプシン阻害剤を他の汚染物質と共に除去するのに好都合な様式で操作することができる。トリプシン阻害剤の除去は、大きい孔径(30,000から1,000,000Daなど)の膜を使用すること、膜を高温(30°から65℃など)で操作すること、および多量(20から40倍容量など)の透析濾過媒体を利用することにより促進される。
豆類タンパク質溶液を低いpH(1.5から3など)で酸性化および膜処理することにより、該溶液を高いpH(3から4.4など)で処理する場合と比較して、トリプシン阻害剤活性(trypsin inhibitor activity)を低減することができる。タンパク質溶液をpH範囲の下端で濃縮および透析濾過する場合、保持液のpHを乾燥前に上昇させることが望ましい可能性がある。濃縮し透析濾過したタンパク質溶液のpHは、水酸化ナトリウムなどの任意の好都合な食品グレードのアルカリの添加により、所望の値、例えばpH3まで上昇させることができる。
さらに、トリプシン阻害剤活性の低減は、阻害剤のジスルフィド結合を破壊または転位(rearrange)する還元剤に豆類物質を曝すことにより実現することができる。適切な還元剤としては、亜硫酸ナトリウム、システインおよびN−アセチルシステインが挙げられる。
このような還元剤の添加は、方法全体の様々な段階で行うことができる。還元剤は、抽出ステップにおいて豆類タンパク質原料と共に添加してもよく、残留豆類タンパク質原料の除去後に透明にした豆類タンパク質水溶液に添加してもよく、乾燥前の透析濾過した保持液に添加してもよく、または乾燥した豆類タンパク質製品とドライブレンドしてもよい。還元剤の添加は、上記の熱処理ステップおよび膜処理ステップと組み合わせてもよい。
濃縮タンパク質溶液中に活性トリプシン阻害剤を保持することが望ましい場合、このことは、熱処理ステップの削減または熱処理の強度を低減すること、還元剤を利用しないこと、pH範囲の上端(3から4.4など)で濃縮および透析濾過ステップを操作すること、小さい孔径を有する濃縮および透析濾過膜を利用すること、膜を低温で操作すること、ならびに少量の透析濾過媒体を利用することにより実現することができる。
濃縮し場合により透析濾過したタンパク質水溶液を粉末状活性炭または粒状活性炭などの吸着剤で処理して、色および/または臭気化合物を除去することができる。このような吸着処理は、任意の好都合な条件下で、一般に濃縮タンパク質溶液の周囲温度で実施することができる。粉末状活性炭については、約0.025%から約5%w/v、好ましくは約0.05%から約2%w/vの量が利用される。吸着剤は、任意の好都合な手段、例えば、濾過などにより豆類タンパク質溶液から除去することができる。
濃縮し場合により透析濾過した豆類タンパク質水溶液は、噴霧乾燥または凍結乾燥などの任意の好都合な技術により乾燥させることができる。低温殺菌ステップは、乾燥前の豆類タンパク質溶液に対して行うことができる。このような低温殺菌は、任意の所望の低温殺菌条件下で行うことができる。一般に、濃縮し場合により透析濾過した豆類タンパク質溶液は、約55°から約70℃、好ましくは約60°から約65℃の温度まで、約30秒間から約60分間、好ましくは約10分間から約15分間加熱される。次いで、低温殺菌した濃縮豆類タンパク質溶液は、乾燥させるために、好ましくは約25°から約40℃の温度まで冷却することができる。
乾燥豆類タンパク質製品は、約60wt%を超えるタンパク質含量を有する。好ましくは、乾燥豆類タンパク質製品は、約90wt%を上回るタンパク質、好ましくは少なくとも約100wt%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有する単離物である。
本明細書において製造する豆類タンパク質製品は、酸性の水性環境において可溶性であり、このことにより、該製品は、炭酸を含む飲料および炭酸を含まない飲料のいずれへも、そこにタンパク質強化をもたらすために組み込むのに適したものとなる。このような飲料は、約2.5から約5の範囲の広範囲の酸性pH値を有する。本明細書において提供される豆類タンパク質製品は、このような飲料にタンパク質強化をもたらすために、任意の好都合な量、例えば、1杯当たり少なくとも約5gの豆類タンパク質をこのような飲料に添加することができる。添加した豆類タンパク質製品は飲料中で溶解し、この飲料の不透明度は加熱処理により増大しない。豆類タンパク質製品は、水への溶解による飲料の液戻し(reconstitution)前に、乾燥飲料とブレンドすることができる。飲料中に存在する成分が、飲料中に溶解したままとなる本発明の組成物の能力に悪影響を及ぼす恐れがある場合、本発明の組成物を許容するために、飲料の通常の配合を変更する必要性が生じる可能性がある。

例1
この例は、レンズマメ、ヒヨコマメおよび乾燥エンドウマメのタンパク質抽出率ならびに抽出ステップから得られたタンパク質溶液の透明度に対する酸性化の効果を評価する。
乾燥レンズマメ、ヒヨコマメ、イエロースプリットピー(yellow split pea)およびグリーンスプリットピー(green split pea)を完全な形態で購入し、バミックス(Bamix)チョッパーを使用して比較的細かい粉末の形態になるまで粉砕した。粉砕の程度は、時間または粒径により制御しなかった。粉砕した材料(10g)は、室温で0.15M CaCl2(100ml)を用いて、マグネチックスターラーで30分間抽出した。10,200gで10分間の遠心分離により使用済みの材料から抽出物を分離し、その後、孔径0.45μmのシリンジフィルターを用いた濾過によりさらに透明にした。Leco FP 528窒素測定器(Nitrogen Determinator)を使用して、粉砕した出発原料および透明にした抽出物のタンパク質含量を試験した。600nmでの吸光度(A600)を測定することにより、そのままの濃度(full strength)の抽出物および1倍容量の逆浸透精製(RO)水で希釈した抽出物の透明度を求めた。次いで、そのままの濃度の溶液および希釈した溶液のpHをHClで3に調整し、A600を再び測定した。A600測定により溶液の透明度を評価した、この例および他の例において、分光光度計のブランク測定に水を使用した。
各タンパク質源について求めたタンパク質含量および見かけの抽出率を表1に示す。
Figure 0006605368
表1の結果から分かるように、全てのタンパク質源の見かけの抽出率は、非常に良好であった。
そのままの濃度の抽出物および希釈した抽出物の試料の酸性化の前および後の透明度を表2に示す。
Figure 0006605368
表2の結果から分かるように、レンズマメ、ヒヨコマメおよびスプリットピー(かち割りエンドウマメ)からのそのままの濃度の抽出物溶液は、透明からわずかに濁っていた。希釈せずに酸性化することにより、試料中のヘイズレベル(haze level)が増大した。濾過した抽出物を等しい量の水で希釈することにより、著しい沈殿が生じ、対応してA600値が増大した。希釈した溶液の酸性化により、沈殿物がほとんど再可溶化され、それにより、レンズマメおよびヒヨコマメについては透明な溶液が生じ、イエローおよびグリーンスプリットピーについてはわずかに濁った溶液が生じた。
例2
この例は、水および塩化ナトリウムが抽出溶液として例1の塩化カルシウム溶液を代替している、酸性化した希釈または未希釈のグリーンスプリットピー抽出物の透明度の評価を含む。
乾燥グリーンスプリットピーを完全な形態で購入し、キッチンエイド(KitchenAid)ミキサーのグラインダーアタッチメントを使用して細かい粉末になるまで粉砕した。粉砕の程度は、時間または粒径により制御しなかった。粉砕した材料(10g)は、室温で0.15M NaCl(100ml)またはRO水(100ml)を用いて、マグネチックスターラーで30分間抽出した。10,200gで10分間の遠心分離により使用済みの材料から抽出物を分離し、その後、孔径0.45μmのシリンジフィルターを用いた濾過によりさらに透明にした。600nmで吸光度を測定することにより、そのままの濃度の濾液および1倍容量のRO水で希釈した濾液の透明度を求めた。次いで、そのままの濃度の溶液および希釈した溶液のpHをHClで3に調整し、A600を再び測定した。
そのままの濃度の抽出物および希釈した抽出物の試料の酸性化の前および後の透明度を表3に示す。
Figure 0006605368
表3の結果から分かるように、水または塩化ナトリウム溶液を用いて調製した抽出物は、希釈ステップを利用したかどうかにかかわらず酸性化すると非常に曇っていた。
例3
この例は、複数のタイプの乾燥ビーンのタンパク質抽出率および抽出ステップから得られたタンパク質溶液の透明度に対する酸性化の効果を評価する。
インゲンマメ(pinto bean)、小白インゲンマメ(small white bean)、小アズキマメ(small red bean)、ロマノインゲンマメ(romano bean)、グレートノーザンビーン(great northern bean)およびライマメ(lima bean)を完全な乾燥した形態で購入し、Bamixチョッパーを使用して比較的細かい粉末の形態になるまで粉砕した。粉砕の程度は、時間または粒径により制御しなかった。黒マメ粉も購入した。粉砕した材料または粉(10g)は、室温で0.15M CaCl2(100ml)を用いて、マグネチックスターラーで30分間抽出した。10,200gで10分間の遠心分離により使用済みの材料から抽出物を分離し、その後、孔径0.45μmのシリンジフィルターを用いた濾過によりさらに透明にした。Leco FP 528窒素測定器を使用して、粉砕した出発原料または粉および透明にした抽出物のタンパク質含量を試験した。600nmで吸光度を測定することにより、そのままの濃度の抽出物および1倍容量のRO水で希釈した抽出物の透明度を求めた。次いで、そのままの濃度の溶液および希釈した溶液のpHをHClで3に調整し、A600を再び測定した。
各タイプの乾燥ビーンについて求めたタンパク質含量および見かけの抽出率を表4に示す。
Figure 0006605368
表4の結果から分かるように、全ての豆のタイプのタンパク質が容易に抽出された。
そのままの濃度の抽出物および希釈した抽出物の試料の酸性化の前および後の透明度を表5に示す。
Figure 0006605368
表5の結果から分かるように、全ての豆からのそのままの濃度の抽出物溶液が非常に透明であった。希釈せずに酸性化することにより、試料中のヘイズレベルがわずかに増大したが、試料は依然として透明であった。濾過した抽出物を等しい倍容量の水で希釈することにより沈殿物が形成することはなかった。このことは、例1において試験した豆類の希釈時に見られた沈殿とは対照的であった。希釈した豆タンパク質溶液は、酸性化しても透明なままであった。
例4
この例は、水および塩化ナトリウムが抽出溶液として例3の塩化カルシウム溶液を代替している、酸性化した希釈または未希釈の小白インゲンマメ抽出物の透明度の評価を含む。
乾燥小白インゲンマメを完全な形態で購入し、Bamixチョッパーを使用して細かい粉末になるまで粉砕した。粉砕の程度は、時間または粒径により制御しなかった。粉砕した材料(10g)は、室温で0.15M NaCl(100ml)またはRO水(100ml)を用いて、マグネチックスターラーで30分間抽出した。10,200gで10分間の遠心分離により使用済みの材料から抽出物を分離し、その後、孔径0.45μmのシリンジフィルターを用いた濾過によりさらに透明にした。Leco FP528窒素測定器を使用して濾液のタンパク質含量を求めた。600nmで吸光度を測定することにより、そのままの濃度の抽出物および1倍容量のRO水で希釈した抽出物の透明度を求めた。次いで、そのままの濃度の溶液および希釈した溶液のpHをHClで3に調整し、A600を再び測定した。
水および塩化ナトリウム溶液を用いた抽出により、それぞれ45.9%および61.5%の見かけの抽出率を得た。そのままの濃度の抽出物および希釈した抽出物の試料の酸性化の前および後の透明度を表6に示す。
Figure 0006605368
表6の結果から分かるように、水または塩化ナトリウム溶液を用いて調製した抽出物は、希釈ステップを利用したかどうかにかかわらず、酸性化すると非常に曇った。
例5
この例は、卓上規模でのグリーンピースタンパク質単離物の製造を例示する。
KitchenAidミキサーグラインダーアタッチメントを使用して、180gの乾燥グリーンスプリットピーを細かく粉砕した。150gの細かく粉砕したグリーンスプリットピー粉を周囲温度で1,000mlの0.15M CaCl2溶液と合わせ、30分間撹拌して、タンパク質水溶液を生成した。残留固体を除去し、得られたタンパク質溶液を遠心分離および濾過により透明にして、1.83重量%のタンパク質含量を有する濾過タンパク質溶液を得た。655mlの濾過タンパク質溶液を655mlのRO水に添加し、試料のpHをHCl溶液で3.03まで低下させた。
10,000ダルトンの分画分子量(molecular weight cutoff)を有するPES膜での濃縮により、希釈し酸性化したタンパク質抽出物溶液の体積を1250mlから99mlまで減少させた。次いで、同じ膜で480mlのRO水を用いて、96mlの濃縮タンパク質溶液のアリコートを透析濾過した。得られた酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液は、7.97重量%のタンパク質含量を有しており、その後さらに処理した最初の濾過タンパク質溶液の65.5wt%の収率を示した。酸性化し、透析濾過した濃縮タンパク質溶液を乾燥させて、生成物(95.69%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有することが判明した。)を得た。この生成物は、GP701−01タンパク質単離物と名付けた。
8.30gのGP701−01を製造した。0.48gのタンパク質を供給するのに十分なタンパク質粉末を15mlのRO水に溶解することによりGP701−01の溶液を調製し、そのpHをpHメーターで測定し、ハンターラボ カラークエスト エックスイー(HunterLab ColorQuest XE)測定器を透過モード(transmission mode)で操作しながら使用してその色および透明度を評価した。結果を以下の表7に示す。
Figure 0006605368
表7の結果から分かるように、GP701−01の溶液は、半透明であり、淡い色を有していた。
GP701−01の溶液を95℃まで加熱し、この温度で30秒間保持し、その後、直ちに氷浴中で室温まで冷却した。HunterLab測定器を用いて透明度を再度測定し、その結果を表8に示す。
Figure 0006605368
表8の結果から分かるように、熱処理により、明度が改善され、溶液のヘイズレベルが低減し、同時に、溶液の緑色が濃くなり、黄色が薄くなることが分かった。溶液中のヘイズのレベルは低減したが、タンパク質溶液は、依然として透き通っておらず半透明であった。
例6
この例は、卓上規模でのグリーンピースタンパク質単離物の製造を例示するが、濾過ステップは希釈および抽出物の酸性化の後に移動させた。
KitchenAidミキサーグラインダーアタッチメントを使用して、180gの乾燥グリーンスプリットピーを細かく粉砕した。150gの細かく粉砕したグリーンスプリットピー粉を周囲温度で1,000mlの0.15M CaCl2溶液と合わせ、30分間撹拌して、タンパク質水溶液を生成した。遠心分離により残留固体を除去して、2.49重量%のタンパク質含量を有する遠心分離液(centrate)を得た。800mlの遠心分離液を800mlの水に添加し、試料のpHを希HClで3.00まで低下させた。希釈し酸性化した遠心分離液を濾過によりさらに透明にして、1.26重量%のタンパク質含量を有する透明なタンパク質溶液を得た。例5において希釈し酸性化した濾液のA600が0.093であったのに対して、希釈および酸性化後の溶液を濾過することにより、この実験における膜処理前の溶液のA600は0.012であった。
10,000ダルトンの分画分子量を有するPES膜での濃縮により、濾過タンパク質溶液の体積を1292mlから157mlまで減少させた。次いで、同じ膜で600mlのRO水を用いて、120mlの濃縮タンパク質溶液のアリコートを透析濾過した。得られた酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液は、7.70重量%のタンパク質含量を有しており、その後さらに処理した最初の遠心分離液の42.5wt%の収率を示した。酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液を乾燥させて、生成物(94.23%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有することが判明した。)を得た。この生成物は、GP701−02タンパク質単離物と名付けた。
8.55gのGP701−02を製造した。0.48gのタンパク質を供給するのに十分なタンパク質粉末を15mlのRO水に溶解することによりGP701−02の溶液を調製し、そのpHをpHメーターで測定し、HunterLab ColorQuest XE測定器を透過モードで操作しながら使用してその色および透明度を評価した。結果を以下の表9に示す。
Figure 0006605368
表9の結果から分かるように、GP701−02溶液は半透明であり、淡い色を有していた。ヘイズのレベルは、例5においてGP701−01の溶液について求めたものより低かった。
GP701−02の溶液を95℃まで加熱し、この温度で30秒間保持し、その後、直ちに氷浴中で室温まで冷却した。次いで、HunterLabを用いて透明度を再度測定し、その結果を以下の表10に示す。
Figure 0006605368
表10の結果から分かるように、GP701−02溶液の熱処理により、非常に透明な溶液が生じた。
例7
この例は、卓上規模での小白インゲンマメタンパク質単離物の製造を例示する。
KitchenAidミキサーグラインダーアタッチメントを使用して、約150gの小白インゲンマメを細かく粉砕した。120gの細かく粉砕した小白インゲンマメ粉を周囲温度で1,000mlの0.15M CaCl溶液と合わせ、30分間撹拌して、タンパク質水溶液を生成した。残留固体を除去し、得られたタンパク質溶液を遠心分離および濾過により透明にして、2.02重量%のタンパク質含量を有する濾過タンパク質溶液を得た。600mlの濾過タンパク質溶液を600mlのRO水に添加し、試料のpHを希HClで3.01まで低下させた。pH調整後の試料中に多少の微粒子が見られ、孔径25μmの濾紙に試料を通すことによりこれらを除去した。
次いで、10,000ダルトンの分画分子量を有するPES膜での濃縮により、希釈し酸性化したタンパク質抽出物溶液の試料の体積を1110mlから82mlまで減少させた。次いで、同じ膜で395mlのRO水を用いて、79mlの保持液のアリコートを透析濾過した。得られた酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液は、10.37重量%のタンパク質含量を有しており、その後さらに処理した最初の濾過タンパク質溶液の67.6wt%の収率を示した。酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液を乾燥させて、生成物(93.75%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有することが判明した。)を得た。この生成物は、SWB701タンパク質単離物と名付けた。
8.26gのSWB701を製造した。0.48gのタンパク質を供給するのに十分なタンパク質粉末を15mlのRO水に溶解することによりSWB701の溶液を調製し、
そのpHをpHメーターで測定し、HunterLab ColorQuest XE測定器を透過モードで操作しながら使用してその色および透明度を評価した。結果を以下の表11に示す。
Figure 0006605368
表11の結果から分かるように、SWB701の溶液は半透明であり、淡い色を有していた。
SWB701の溶液を95℃まで加熱し、この温度で30秒間保持し、その後、直ちに氷浴中で室温まで冷却した。HunterLab測定器を用いて透明度を再度測定し、その結果を表12に示す。
Figure 0006605368
表12の結果から分かるように、熱処理により、明度が改善され、溶液のヘイズレベルが低減し、同時に、溶液の緑色が濃くなり、黄色が薄くなることが分かった。溶液中のヘイズのレベルは低減したが、タンパク質溶液は、依然として透き通っておらず半透明であった。
例8
この例は、例6の方法により製造したGP701−02および例7の方法により製造したSWB701の水への溶解度の評価を含む。溶解度は、Morrら、J.Food Sci.50:1715-1718の手順の改良版を使用して試験した。
0.5gのタンパク質を供給するのに十分なタンパク質粉末を計量してビーカーに入れ、その後、約45mlの逆浸透(RO)精製水を添加した。マグネチックスターラーを使用してビーカーの内容物を60分間ゆっくりと撹拌した。タンパク質の分散直後にpHを求め、希NaOHまたはHClで適切なレベル(2、3、4、5、6または7)に調整した。天然のpHの試料も調製した。pHを調整した試料については、60分間の撹拌の間にpHを測定し、定期的に補正した。60分間の撹拌後、RO水で試料の体積を合計で最大50mlとし、1%w/vタンパク質分散液を得た。Leco FP528窒素測定器を使用して分散液のタンパク質含量を測定した。次いで、分散液のアリコートを7,800gで10分間遠心分離し、それにより、不溶性材料が沈降した。次いで、上澄み液のタンパク質含量をLeco分析により求めた。
次いで、以下の反応式を使用してタンパク質の溶解度を算出した。
溶解度(%)=(上澄み液中のタンパク質%/最初の分散液中のタンパク質%)×100
例6および7において製造したタンパク質単離物の天然のpH値を以下の表13に示す
Figure 0006605368
得られた溶解度の結果を以下の表14に示す。
Figure 0006605368
表14の結果から分かるように、両方の701製品はpH範囲2から4にわたって非常に可溶性であった。
例9
この例は、例6の方法により製造したGP701−02および例7の方法により製造したSWB701の水中での透明度の評価を含む。
HunterLab ColorQuest XE測定器を透過モードで操作しながら試料を分析してパーセンテージヘイズ読み取り値(percentage haze reading)を得ることにより、例8に記載の通り調製した1%w/vタンパク質分散液の透明度を評価した。スコアが低いほど透明度が高いことを示している。
透明度の結果を以下の表15に示す。
Figure 0006605368
表15の結果から分かるように、GP701−02の溶液は、pH範囲2から4において実質的に透明またはわずかに濁っていた。GP701−02の溶液は、より高いpH値(溶解度が低減した。)では曇っていた。SWB701の溶液は、pH2では検出可能なヘイズを有していなかったが、pHが増大するにつれて著しく濁った。溶液が透明ではなくても、pH範囲3から4においてタンパク質溶解度は依然として非常に高かったことに留意されたい。
例10
この例は、卓上規模での黒マメタンパク質製品の製造を例示する。
50gの黒マメ粉を周囲温度で500mlの0.15M CaCl溶液と合わせ、30分間撹拌して、タンパク質水溶液を生成した。残留固体を除去し、得られたタンパク質溶液を遠心分離および濾過により透明にして、1.18重量%のタンパク質含量を有する濾過タンパク質溶液を得た。450mlの濾過タンパク質溶液を450mlのRO水に添加し、試料のpHを希HClで3.09まで低下させた。
次いで、10,000ダルトンの分画分子量を有するPES膜での濃縮により、希釈し酸性化したタンパク質抽出物溶液の体積を900mlから50mlまで減少させた。次いで、同じ膜で200mlのRO水を用いて、40mlの保持液のアリコートを透析濾過した。得られた酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液は、6.23重量%のタンパク質含量を有しており、その後さらに処理した最初の濾過タンパク質溶液の約46.9wt%の収率を示した。酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液を乾燥させて、生成物(86.33%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有することが判明した。)を得た。この生成物は、BB701と名付けた。
2.19gのBB701を製造した。0.48gのタンパク質を供給するのに十分なタンパク質粉末を15mlのRO水に溶解することによりBB701の溶液を調製し、そのpHをpHメーターで測定し、HunterLab ColorQuest XE測定器を透過モードで操作しながら使用してその色および透明度を評価した。結果を以下の表16に示す。
Figure 0006605368
表16の結果から分かるように、BB701の溶液は半透明であり、淡い色を有していた。
BB701の溶液を95℃まで加熱し、この温度で30秒間保持し、その後、直ちに氷浴中で室温まで冷却した。HunterLab測定器を用いて透明度を再度測定し、その結果を表17に示す。
Figure 0006605368
表17の結果から分かるように、熱処理により、明度が改善され、溶液のヘイズレベルが低減し、同時に、溶液の赤色が薄くなり、黄色が薄くなることが分かった。溶液中のヘイズのレベルは低減したが、タンパク質溶液は、依然として透き通っておらず濁っていた。
例11
この例は、パイロット規模でのイエローピータンパク質単離物の製造を例示する。
20kgのイエロースプリットピー粉を周囲温度で200Lの0.15M CaCl溶液と合わせ、30分間撹拌して、タンパク質水溶液を生成した。遠心分離により残留固体を除去して、1.53重量%のタンパク質含量を有する遠心分離液を得た。180.4Lの遠心分離液を231.1LのRO水に添加し、試料のpHを希HClで約3まで低下させた。希釈し酸性化した遠心分離液を濾過によりさらに透明にして、0.57重量%のタンパク質含量および2.93のpHを有する透明なタンパク質溶液を得た。
約30℃の温度で操作しながら100,000ダルトンの分画分子量を有するPES膜で濃縮することにより、濾過タンパク質溶液の体積を431Lから28Lまで減少させた。この時点で、6.35重量%のタンパク質含量を有する酸性化タンパク質溶液を252LのRO水で透析濾過した(透析濾過操作は約30℃で実行した。)。次いで、得られた透析濾過した溶液をさらに濃縮して、7.62重量%のタンパク質含量を有する21kgの酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液を得たが、この溶液は、その後さらに処理した最初の遠心分離液の58.0wt%の収率を示した。酸性化し透析濾過した濃縮タンパク質溶液を乾燥させて、生成物(103.27wt%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有することが判明した。)を得た。この生成物は、YP01−D11−11A YP701タンパク質単離物と名付けた。
例12
この例は、例11の方法により製造したイエローピータンパク質単離物およびプロパルス(Propulse)(Nutripea、Portage la Prairie、MB)と呼ばれる市販のイエローピータンパク質製品のタンパク質およびフィチン酸含量ならびにトリプシン阻害剤活性の評価を含む。
タンパク質含量は、レコ トルスペック エヌ(LecoTruSpec N)窒素測定器を使用した燃焼法により求めた。フィチン酸含量は、LattaおよびEskin(J.Agric.Food Chem.,28:1313-1315)の方法を使用して求めた。トリプシン阻害剤活性(TA)は、市販のタンパク質試料についてはAOCS法Ba 12−75、YP701製品(水で再び戻すと(when rehydrated)低いpHを有する。)についてはこの方法の改良版を使用して求めた。
得られた結果を以下の表18に示す。
Figure 0006605368
表19に示した結果から分かるように、YP701は、市販の製品と比較して非常にタンパク質含量が高く、フィチン酸含量が低かった。両方の製品におけるトリプシン阻害剤活性は非常に低かった。
例13
この例は、例11の方法により製造したイエローピータンパク質単離物およびPropulse(Nutripea、Portage la Prairie、MB)と呼ばれる市販のイエローピータンパク質製品の乾燥状態での色および溶液中での色の評価を含む。
HunterLab ColorQuest XE測定器を反射モード(reflectance mode)で使用して乾燥粉末の色を評価した。色値を以下の表19に示す。
Figure 0006605368
表19から分かるように、YP0l−D11−11A YP701粉末は、市販のイエローピータンパク質製品と比較して、明るく、赤色が薄く、黄色が薄かった。
0.48gのタンパク質を供給するのに十分なタンパク質粉末を15mlのRO水に溶解することによりイエローピータンパク質製品の溶液を調製した。pHメーターを用いて溶液のpHを測定し、HunterLab ColorQuest XE測定器を透過モードで操作しながら使用してその色および透明度を評価した。塩酸溶液をPropulse試料に添加してpHを3まで低下させ、その後、測定を繰り返した。結果を以下の表20に示す。
Figure 0006605368
表20の結果から分かるように、YP0l−D11−11A YP701溶液は透き通っていたが、一方、Propulse溶液はpHに関係なく非常に曇っていた。YP0l−D11−11A YP701溶液は、また、そのpHに関係なく、Propulse溶液よりもずっと明るく、赤色が薄く、黄色が薄かった。
例14
この例は、例11の方法により製造したイエローピータンパク質単離物およびPropulse(Nutripea、Portage la Prairie、MB)と呼ばれる市販のイエローピータンパク質製品の水中での熱安定性の評価を含む。
YP0l−D11−11A YP701およびPropulseの2%w/vタンパク質溶液をRO水において調製した。各溶液の天然のpHをpHメーターで求めた。各試料をそれぞれ2つの部分に分割し、一方の部分のpHをHCl溶液で3.00まで低下させた。HunterLab ColorQuest XE測定器を透過モードで操作しながら用いるヘイズ測定により、対照およびpHを調整した溶液の透明度を評価した。次いで、各溶液を95℃まで加熱し、この温度で30秒間保持し、その後、直ちに氷浴中で室温まで冷却した。次いで、熱処理した溶液の透明度を再び測定した。
加熱の前および後の各タンパク質溶液の透明度を以下の表21に示す。
Figure 0006605368
表21の結果から分かるように、YP01−D11−11A YP701の溶液は、いずれのpHレベルでも加熱の前および後に透き通っていた。Propulseの溶液は、いずれのpHレベルでも加熱の前および後、非常に曇っていた。
例15
この例は、例11の方法により製造したイエローピータンパク質単離物およびPropulse(Nutripea、Portage la Prairie、MB)と呼ばれる市販のイエローピータンパク質製品の水への溶解度の評価を含む。溶解度は、タンパク質溶解度(いわゆるタンパク質法、Morrら、J.Food Sci.50:1715-1718の手順の改良版)および生成物全体の溶解度(いわゆるペレット法)に基づいて試験した。
0.5gのタンパク質を供給するのに十分なタンパク質粉末を計量してビーカーに入れ、その後、少量の逆浸透(RO)精製水を添加し、滑らかなペーストが形成されるまで混合物を撹拌した。次いで、さらなる水を添加して、体積を約45mlとした。次いで、マグネチックスターラーを使用してビーカーの内容物をゆっくりと60分間撹拌した。タンパク質の分散直後にpHを求め、希NaOHまたはHClで適切なレベル(2、3、4、5、6または7)に調整した。天然のpHの試料も調製した。pHを調整した試料については、60分間の撹拌の間にpHを測定し、定期的に補正した。60分間の撹拌後、RO水で試料の体積を合計で最大50mlとし、1%w/vタンパク質分散液を得た。Leco TruSpec N窒素測定器を使用して分散液のタンパク質含量を測定した。次いで、100℃のオーブンにおいて終夜乾燥させておいた、予め秤量した遠心分離管に分散液のアリコート(20ml)を移し、その後、乾燥器において冷却し、該管に蓋をした。試料を7,800gで10分間遠心分離し、それにより、不溶性の物質が沈降し、透明な上澄み液が生じた。Leco分析により上澄み液のタンパク質含量を測定し、その後、上澄み液および管の蓋を廃棄し、100℃に設定したオーブンにおいてペレット材料を終夜乾燥させた。翌朝、該管を乾燥器に移し、冷却させた。乾燥ペレット材料の重量を記録した。使用した粉末の重量に((100−該粉末の含水率(%))/100)の倍率(factor)を乗算することにより、最初のタンパク質粉末の乾燥重量を算出した。次いで、この生成物の溶解度を2種の異なる方法で算出した。
1)溶解度(タンパク質方法)(%)=(上澄み液中のタンパク質%/%最初の分散液中のタンパク質%)×100
2)溶解度(ペレット方法)(%)=(1−(乾燥不溶性ペレット材料の重量/((20mlの分散液の重量/50mlの分散液の重量)×最初の乾燥タンパク質粉末の重量)))×100
例11において製造したタンパク質単離物および市販のイエローピータンパク質製品の水における天然のpH値(1%タンパク質)を表22に示す。
Figure 0006605368
得られた溶解度の結果を以下の表23および24に示す。
Figure 0006605368
Figure 0006605368
表23および24に示す結果から分かるように、YP01−D11−11A YP701は、2から4のpH範囲において非常に可溶性であり、より高いpH値では可溶性が低かった。Propulseは、試験した全てのpH値で非常に難溶性であった。
例16
この例は、例11の方法により製造したイエローピータンパク質単離物およびPropulse(Nutripea、Portage la Prairie、MB)と呼ばれる市販のイエローピータンパク質製品の水中での透明度の評価を含む。
600nmで吸光度を測定することにより、例15に記載の通り調製した1%w/vタンパク質溶液の透明度を評価した(吸光度スコアが低いほど透明度が大きいことを示す。)。透過モードのHunterLab ColorQuest XE測定器での試料の分析により、透明度の別の尺度であるパーセンテージヘイズ読み取り値も得た。
透明度の結果を以下の表25および26に示す。
Figure 0006605368
Figure 0006605368
表25および26の結果から分かるように、YP01−D11−11A YP701の溶液は、pH2から4の範囲において透き通っていたが、より高いpH値では非常に曇っていた。Propulseの溶液は、pHに関係なく非常に曇っていた。
例17
この例は、例11の方法により製造したイエローピータンパク質単離物およびPropulse(Nutripea、Portage la Prairie、MB)と呼ばれる市販のイエローピータンパク質製品のソフトドリンク(Sprite)およびスポーツドリンク(Orange Gatorade)への溶解度の評価を含む。pHを補正していない各飲料にタンパク質を添加して溶解度を求め、タンパク質強化飲料のpHを元々の飲料のレベルに調整して再び溶解度を求めた。
pHを補正せずに溶解度を評価する場合、1gのタンパク質を供給するのに十分な量のタンパク質粉末を計量してビーカーに入れ、少量の飲料を添加し、滑らかなペーストが形成するまで撹拌した。さらなる飲料を添加して体積を50mlとし、その後、各溶液をマグネチックスターラーで60分間ゆっくりと撹拌して、2%タンパク質w/v分散液を得た。Leco TruSpec N窒素測定器を使用して試料のタンパク質含量を分析し、その後、タンパク質を含有する飲料のアリコートを7800gで10分間遠心分離し、上澄み液のタンパク質含量を測定した。
溶解度(%)=(上澄み液中のタンパク質%/最初の分散液中のタンパク質%)×100。
pHを補正して溶解度を評価する場合、タンパク質を含まないソフトドリンク(Sprite)(3.42)およびスポーツドリンク(Orange Gatorade)(3.11)のpHを測定した。1gのタンパク質を供給するのに十分な量のタンパク質粉末を計量してビーカーに入れ、少量の飲料を添加し、滑らかなペーストが形成するまで撹拌した。さらなる飲料を添加して体積を約45mlとし、その後、各溶液をマグネチックスターラーで60分間ゆっくりと撹拌した。タンパク質を含有する飲料のpHをタンパク質の分散直後に測定し、その後、必要に応じてHClまたはNaOHを用いて元々のタンパク質を含まないpHに調整した。60分間の撹拌の間にpHを測定し、定期的に補正した。60分間の撹拌後、さらなる飲料を用いて各溶液の体積を合計で50mlとし、2%タンパク質w/v分散液を得た。Leco TruSpec N窒素測定器を使用して試料のタンパク質含量を分析し、その後、タンパク質を含有する飲料のアリコートを7800gで10分間遠心分離し、上澄み液のタンパク質含量を測定した。
溶解度(%)=(上澄み液中のタンパク質%/最初の分散液中のタンパク質%)×100
得られた結果を以下の表27に示す。
Figure 0006605368
表27の結果から分かるように、YP01−D11−11A YP701は、スプライト(Sprite)およびオレンジ ゲータレード(Orange Gatorade)に非常に可溶性であった。YP701は酸性化製品であるので、それを添加しても飲料のpHはほとんど変わらなかった。Propulseは、試験した飲料に非常に難溶性であった。Propulseの添加により飲料のpHが増大したが、飲料のpHをその元もとのタンパク質を含まない値に低下させてもタンパク質の溶解度は改善しなかった。
例18
この例は、例11の方法により製造したイエローピータンパク質単離物およびPropulse(Nutripea、Portage la Prairie、MB)と呼ばれる市販のイエローピータンパク質製品のソフトドリンクおよびスポーツドリンク中での透明度の評価を含む。
例16に記載のA600およびHunterLabヘイズ法を使用して、例17においてソフトドリンク(Sprite)およびスポーツドリンク(Orange Gatorade)において調製した2%w/vタンパク質分散液の透明度を評価した。
得られた結果を以下の表28および29に示す。
Figure 0006605368
Figure 0006605368
表28および29の結果から分かるように、ソフトドリンクおよびスポーツドリンクにYP0l−D11−11A YP701を添加すると、濁りはほとんど増大しないか、全く増大しなかったが、Propulseを添加すると、pHを補正した場合でさえ飲料は非常に曇っていた。
本開示の概要
本開示を要約すると、本発明は、タンパク質沈殿をもたらすことなくソフトドリンクおよびスポーツドリンクを含めた水系のタンパク質強化に有用である、完全に可溶性であり、酸性のpHで熱安定性の、好ましくは透明な溶液を形成する、新規の豆類タンパク質製品を提供する。本発明の範囲内で改変が可能である。

Claims (18)

  1. 乾燥重量基準で、少なくとも90wt%(N×6.25)のタンパク質含量を有する豆類タンパク質製品の製造方法であって、該方法は、下記の工程(A)を含んでおり、
    工程(A)は、
    (a)豆類タンパク質源を、カルシウム塩水溶液で抽出して、タンパク質源からの豆類タンパク質の可溶化を引き起こすと共に豆類タンパク質水溶液を形成するステップ、
    (b)残留する豆類タンパク質源から豆類タンパク質水溶液を少なくとも部分的に分離するステップ、
    (c)豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
    (d)豆類タンパク質水溶液のpHを1.5〜4.4のpHに調整して、酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
    (e)酸性化豆類タンパク質溶液がまだ透明ではないならば、透明にするステップ、
    (g)選択的膜技術によりそのイオン強度を実質的に一定に維持しながら、酸性化豆類タンパク質水溶液を濃縮するステップ、
    (h)濃縮した豆類タンパク質溶液を、透析濾過するステップ、および
    (i)濃縮し、透析濾過した豆類タンパク質溶液を、乾燥させるステップ
    を含み;
    前記豆類タンパク質源は、乾燥グリーンピース、乾燥小白インゲンマメおよび乾燥イエローピーからなる群から選択され、
    豆類タンパク質製品は、2〜4の酸性pHにおける溶解度は、1g/100mLの95%を下回ることはなく、pH7における溶解度は、少なくとも1g/100mLの37.8%であり、1g/100mLの77.5%を超えることはないという、溶解度のpH依存性を示し;
    前記抽出ステップ(a)は、15℃〜65℃の温度で実施され;
    前記カルシウム塩水溶液よる抽出は、5〜7のpHにおいて実施され;
    前記酸性化豆類タンパク質水溶液は、10g/L〜50g/Lのタンパク質濃度を有しており、
    ステップ(c)において、前記豆類タンパク質水溶液を、0.5〜10倍容量の水性希釈剤により希釈して、前記豆類タンパク質水溶液の伝導率を4mS〜18mSとし、
    その際、前記水性希釈剤は、15℃〜65℃の温度を有しており;そして、
    前記酸性化豆類タンパク質水溶液は、4mS〜23mSの伝導率を有する
    ことを特徴とする、方法。
  2. 前記カルシウム塩水溶液が、1.0M未満の濃度を有する、塩化カルシウム水溶液である
    ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記塩化カルシウム水溶液が0.10M〜0.15Mの濃度を有する
    ことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 前記抽出ステップ(a)が、20℃〜35℃の温度で行われる
    ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記工程(A)の分離ステップ(b)の後であって、希釈ステップ(c)の前に、
    前記豆類タンパク質水溶液が吸着剤で処理されて、豆類タンパク質水溶液から色および/または臭気化合物を除去する
    ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記水性希釈剤が、20℃〜35℃の温度を有する
    ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記豆類タンパク質水溶液のpHが、前記工程(A)のステップ(d)において、pH2〜4に調整される
    ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記濃縮し、透析濾過した豆類タンパク質水溶液が、乾燥されて、乾燥重量基準で、少なくとも100wt%(N×6.25)のタンパク質含量を有する豆類タンパク質製品を生成する
    ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記酸性化豆類タンパク質水溶液が、ステップ(g)に供されて、100g/L〜200g/Lのタンパク質濃度を有する濃縮酸性化豆類タンパク質溶液を生成し、
    5,000ダルトン〜100,000ダルトンの分画分子量を有する膜を使用し、20℃〜35℃の温度で、水、酸性化した水、希塩食塩水または酸性化した希釈食塩水から選択される、5倍容量〜25倍容量の水性媒体を使用して、限外濾過による前記濃縮ステップ(g)および/または前記透析濾過ステップ(h)を、さらなる量の汚染物質または可視色が透過液中にほとんど存在しなくなるまで実施する
    ことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記濃縮し、透析濾過した酸性化豆類タンパク質溶液を、吸着剤で処理して、色および/または臭気化合物を除去する
    ことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
  11. 前記濃縮し、透析濾過した酸性化豆類タンパク質溶液が乾燥前に、60℃〜65℃の温度で10分間〜15分間、低温殺菌される
    ことを特徴とする、請求項9または10に記載の方法。
  12. 前記工程(A)のステップ(d)後の前記酸性化豆類タンパク質水溶液、あるいは、濃縮し、透析濾過した豆類タンパク質溶液を、80℃〜120℃の温度で10秒間〜5分間、熱処理ステップに供して、熱不安定性のトリプシン阻害剤を含む熱不安定性抗栄養因子を不活性化し、
    熱処理された酸性化豆類タンパク質溶液が、さらなる処理のために、20℃〜35℃の温度まで冷却される
    ことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 熱処理ステップは、85℃〜95℃の温度で30秒間〜5分間実施される
    ことを特徴とする、請求項12に記載の方法。
  14. 還元剤が、抽出ステップ(a)、ならびに/または、濃縮ステップ(g)および/もしくは透析濾過ステップ(h)の間、存在して、ならびに/または、
    還元剤を、乾燥ステップ(i)の前の濃縮し、透析濾過した豆類タンパク質溶液および/もしくは乾燥した豆類タンパク質製品に添加して、
    トリプシン阻害剤のジスルフィド結合を破壊するか、または転位させて、トリプシン阻害剤活性の低減を実現する
    ことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 少なくとも90wt%(N×6.25)d.b.のタンパク質含量を有し、豆類タンパク質源由来の豆類タンパク質製品であって、
    2〜4の酸性のpH値で水溶性であって、
    前記豆類タンパク質源は、乾燥グリーンピース、乾燥小白インゲンマメおよび乾燥イエローピーからなる群から選択され、
    豆類タンパク質製品は、2〜4の酸性pHにおける溶解度は、1g/100mLの95%を下回ることはなく、pH7における溶解度は、少なくとも1g/100mLの37.8%であり、1g/100mLの77.5%を超えることはないという、溶解度のpH依存性を示す
    ことを特徴とする、豆類タンパク質製品。
  16. 水性溶液の形状の飲料を生成する
    ことを特徴とする、請求項15に記載の豆類タンパク質製品。
  17. ブレンドの水溶液の製造のために、水溶性の粉末状物質とブレンドされている
    ことを特徴とする、請求項15または16に記載の豆類タンパク質製品。
  18. 粉末状飲料を生成するため、水溶性の粉末状物質とブレンドされている
    ことを特徴とする、請求項15または16に記載の豆類タンパク質製品。
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