JP6642767B2 - 顆粒状蛋白素材およびその製造法 - Google Patents

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Description

本発明は、食品素材などに用いることができる、顆粒状蛋白素材およびその製造法に関する。
蛋白質を主体とする食品素材である、蛋白素材には様々な形態のものが開発されている。例えば分離大豆蛋白や濃縮大豆蛋白、豆乳粉末等の粉末状大豆蛋白素材、カゼインや乳清蛋白等の乳蛋白素材、卵白等の卵蛋白素材、グルテン等の小麦蛋白素材などは粉末状蛋白素材として販売されており、様々な加工食品の製造原料として用いられている。
また従来から、肉の代替素材や菓子原料などの用途で、組織状蛋白素材が用いられている。例えば組織状大豆蛋白素材は、一般に蛋白質を含有する脱脂大豆粉や分離大豆蛋白などの食品素材と水、必要により他の原料を二軸エクストルーダーに導入し、スクリューで混練して含水生地を形成させつつ加圧加熱し、該生地をダイと呼ばれるスリット部分から常圧下に押し出して膨化させ、該膨化生地を一定の間隔でカッティングし、乾燥することにより製造されている（特許文献１〜３等）。この組織状大豆蛋白素材は、肉の代替素材や菓子原料などの用途で様々な食感や大きさのものが製造されている。
特表２００７−５３１５３０号公報（ソレイ リミテッド ライアビリティー カンパニー） 国際公開ＷＯ２００６／９８３９９号（不二製油株式会社） 国際公開ＷＯ２０１４／１５６９４８号（不二製油株式会社） 特公昭５４−２３９７１号公報（ゼネラル・ミルズ・インコーポレーテッド）
組織状蛋白素材は、一般に二軸エクストルーダーを用いた加圧加熱による膨化によって低密度の組織を有しており、肉の代替素材や菓子原料などの用途に利用が近年広がりつつある。その食感や風味等の品質は年々改良されているが、同様の製造工程をベースとしている限り、その食感や風味等の品質は向上したとしても、従前の技術の延長線上の領域にあるものである。
そこで本発明の目的は、従来とは異なるアプローチにより、従来の粉末状蛋白素材や組織状蛋白素材とも異なる、新たな蛋白質素材とその用途を提供することにある。
本発明者らは、上記の課題に対して鋭意研究を重ねた結果、粉体加熱殺菌を行う装置を利用するアプローチにより、顆粒状で低密度の特徴的な蛋白素材を得ることができることを見出し、本発明の技術思想を完成するに到った。
すなわち本発明は、以下の発明を包含するものである。
（１）NSIが60以上であって、蛋白質含量が固形分中７５重量％以上の粉末状植物性蛋白素材を、粉末状態で垂直方向に落下させつつ水蒸気による直接加熱方式で加圧加熱処理することにより顆粒化することを特徴とする、顆粒状蛋白素材の製造法、
（２）粉末状植物由来蛋白質素材は、蛋白質含量が固形分中９０重量％以上である、前記（１）記載の顆粒状蛋白素材の製造法、
（３）加圧加熱処理における圧力が０．３〜０．９ＭＰaである、前記（１）又は（２）記載の顆粒状蛋白素材の製造法、
（４）加圧加熱処理における加熱時間が０．００００１〜０．５秒である、前記（１）〜（３）の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法、
（５）得られる顆粒状蛋白素材の吸水倍率が８重量倍以上である、前記（１）〜（４）の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法、
（６）得られる顆粒状蛋白素材の吸水倍率が９重量倍以上である、前記（１）〜（４）の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法、
（７）得られる顆粒状蛋白素材の吸油倍率が３重量倍以上である、前記（１）〜（６）の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法、
（８）得られる顆粒状蛋白素材の吸油倍率が５重量倍以上である、前記（１）〜（６）の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法、
（９）NSIが60以上であって、蛋白質含量が乾燥重量中７５重量％以上の粉末状植物性蛋白素材を粉末状態で加圧加熱処理し、顆粒状蛋白素材を製造するための、垂直方向に粉末を落下させつつ水蒸気による直接加熱を行う方式の粉体加熱殺菌装置の使用、
（10）粉末状植物性蛋白素材を含み、下記Ａ〜Ｆの特徴を有する、顆粒状蛋白素材、
Ａ．蛋白質含量が乾燥重量あたり７５重量％以上、
Ｂ．形態が、全顆粒重量の９０重量％以上が４２メッシュの篩いにオンする、不定形の顆粒状である、
Ｃ．NSIが５０以下、
Ｄ．嵩比重が０．２ｇ／ｃｍ３以下、
Ｅ．吸水倍率が８重量倍以上、
Ｆ．吸油倍率が３倍以上
（11）該顆粒状蛋白素材の粉砕物の色調を色差計によって反射光で測定したときに、Hunter-Lab表色系における明度（Ｌ値）が７５〜１００である、前記（10）記載の顆粒状蛋白素材、
（12）該顆粒状蛋白素材の粉砕物の色調を色差計によって反射光で測定したときに、Hunter-Lab表色系における褐色度（ａ値）が−５〜１．５である、前記（10）又は（11）記載の顆粒状蛋白素材、
（13）該顆粒状蛋白素材の粉砕物の色調を色差計によって反射光で測定したときに、Hunter-Lab表色系における黄色度（ｂ値）が０〜１８である、前記（10）〜（12）の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材、
（14）該顆粒状蛋白素材の吸水状態でのレオメーター測定（プランジャー径８ｍｍ）による最大荷重値が１０〜１００ｇｆである、前記（10）〜（13）の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材。
ここで、特許文献４には、少なくとも乾燥重量で３０重量％の蛋白質含量を有する大豆濃縮物や大豆単離物を原料とし、粉体のまま水蒸気による直接加熱装置を用いる粉末状蛋白素材の組織化方法が記載されている。この方法は、特殊な構造を有する回転弁の中に導入した粉体に水蒸気を接触させて、回転弁から水平方向に連結された加圧状態の中空管の中を粉体を移動させながら組織化していく方法である。しかし、この方法で得られた組織化物は、吸水倍率が２〜３倍程度のものであり、本発明が目的とする顆粒状蛋白素材とは異なる。
本発明により、従来の組織状大豆蛋白等と品質の全く異なる、吸水性に優れ、かつ吸油性にも優れた新規な顆粒状蛋白素材を提供することができる。
実施例の試験１で得られた試験品３，４およびその原料である分離大豆蛋白の粒子を顕微鏡で100倍と300倍で観察した図面代用写真である。試験品４では原料の分離大豆蛋白の粒子から大きく組織が変化し、不定形に粗大化していることがわかる。
（顆粒状蛋白素材）
以下、本発明の顆粒状蛋白素材の特徴を具体的に説明する。
○蛋白質
本発明の顆粒状蛋白素材は、蛋白質を乾燥重量あたり５０重量％以上含有することが特徴である。該蛋白質含量は、下限として乾燥重量あたり５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、特に７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上、又は９０重量％以上であることができる。また該含量は、乾燥重量あたり９９重量％以下、９５重量％以下、９０重量％以下、８５重量％以下又は８０重量％以下であることができる。
なお、蛋白質の含量は、ケルダール法により分析される窒素量に６．２５の窒素換算係数を乗じて求めるものとする。
○形態（顆粒状、不定形、平均粒子径、色調）
本発明の蛋白素材は、顆粒状であることを特徴とする。本発明において「顆粒」とは粉末よりも粒径の大きい粒を意味する。
顆粒の大きさは特に限定されないが、国際規格「ISO 3301-1」に準拠した篩いにより、全顆粒重量の９０重量％以上が、４２メッシュにオンするものであることが適当である。ただし、本発明の顆粒状蛋白素材は適宜粉砕して用いることもでき、その場合はより細かい顆粒状ないし粉末状となる。
本発明の顆粒状蛋白素材は、粉体の加圧加熱処理により、粉体同士が集合、結着し、粗大化した粒子となるためか、特定の決まった形状を有さない、いわゆる不定形の顆粒であることが特徴である。一方、定形の顆粒としては、二軸エクストルーダーで製造される組織状蛋白素材や、押出し造粒された顆粒などがある。組織状蛋白素材は、装置内で原料と水を混練しつつ形成させた生地を加圧加熱処理して膨化させつつ、装置の先端に取り付けられた定形のダイから常圧下に押し出し、その出口において一定間隔で定形的に切断成形して得られる。そのため、本発明の顆粒状蛋白素材は二軸エクストルーダーで製造される組織状蛋白素材とは形状において区別される。
本発明の顆粒状蛋白素材は、色調が従来の組織状蛋白素材よりも白く明るい色調であることも特徴となり得る。すなわち、顆粒状蛋白素材の粉砕物を色差計によって反射光で色調を測定したとき、Hunter-Lab表色系における明度（Ｌ値）は７５〜１００、より好ましくは８０〜９５、さらに好ましくは８４〜９０である。そして褐色度（ａ値）は−５〜１．５であり、好ましくは−４〜０であり、より好ましくは−３〜−０．３であり、さらに好ましくは−２〜−０．７である。さらに黄色度（ｂ値）は０〜１８であり、好ましくは５〜１７であり、より好ましくは１０〜１６であり、さらに好ましく１２〜１５．６である。上記のＬ値の範囲とａ値の範囲はそれぞれ何れを選択し、組合せてもよい。
ちなみに、従来の二軸エクストルーダーで製造される組織状大豆蛋白の製品「フジニックPT-FL」（不二製油(株)製）の色調を一つ例示すると、Ｌ値が７０．３、ａ値が２．４、ｂ値が１８．８であり、色調は明度が低く、褐色度の強い、本発明品とは格段に異なるものである。一方、粉末状分離大豆蛋白の製品「フジプロＥ」（不二製油(株)製）の色調を一つ例示すると、Ｌ値が８３．４、ａ値が−０．６４、ｂ値が１５．８であり、本発明の顆粒状蛋白素材は粉末状分離大豆蛋白と同等かそれ以上に明るく、褐色度が低いものとなり得る。なお、色調を測定するときのサンプルの粉砕物は、平均粒子径が６０〜７０μｍとなるまで粉砕したものを用いる。
○水溶性（低水溶性）
本発明の顆粒状蛋白素材は、低水溶性を示す。その水溶性の指標としては、水溶性窒素指数（Nitrogen Solubility Index：NSI）を用いることができ、NSIが低いほど低水溶性である。低水溶性の指標として、本発明の顆粒状蛋白素材は、NSIが５０以下、好ましくは４５以下、４０以下、好ましくは３５以下、より好ましくは３０以下が適当である。
なお、NSIは所定の方法に基づき、全窒素量に占める水溶性窒素（粗蛋白）の比率（重量％）で表すことができ、本発明においては以下の方法に準じて測定された値とする。
すなわち、試料３ｇに60mlの水を加え、37℃で１時間プロペラ攪拌した後、1400×ｇにて10分間遠心分離し、上澄み液（Ｉ）を採取する。次に、残った沈殿に再度水100mlを加え、再度37℃で1時間プロペラ撹拌した後、遠心分離し、上澄み液（II）を採取する。（Ｉ）液および（II）液を合わせ、その混合液に水を加えて250mlとする。これを濾紙（ＮＯ．５）にて濾過した後、濾液中の窒素含量をケルダール法にて測定する。同時に試料中の窒素量をケルダール法で測定し、濾液として回収された窒素量（水溶性窒素）の試料中の全窒素量に対する割合を重量％として表したものをNSIとする。
○嵩比重
本発明の顆粒状蛋白素材は、嵩比重が小さいことが特徴であり、具体的には０．２ｇ／ｃｍ３以下であり、好ましくは０．１５ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは０．１２ｇ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは０．１ｇ／ｃｍ３以下、最も好ましくは０．１ｇ／ｃｍ３未満である。
○吸水倍率
本発明の顆粒状蛋白素材は、吸水性が従来の組織状大豆蛋白と比較して高いことが特徴である。吸水性の高さを表す指標として、吸水倍率を用いることができる。本発明の顆粒状蛋白素材は、吸水倍率が７．５重量倍以上であり、特に８重量倍以上が好ましく、８．５重量倍以上又は９重量倍以上であることもできる。これに対して従来の市販の組織状大豆蛋白では約３．３〜７．４重量倍程度である。なお、吸水倍率は以下の方法により測定する。
・吸水倍率の測定条件
試料１０ｇに８０℃の水１００ｇを加える。２０分間吸水後、３０ｍｅｓｈのザルで水を切り、吸水後の試料の重量（Ｘｇ）を測定する。そして次の式により吸水倍率（Ｙ）を求める。
Ｙ＝（Ｘ−１０）／１０
○吸油倍率
本発明の顆粒状蛋白素材は、吸油性が従来の組織状大豆蛋白と比較して高いことも特徴である。吸油性の高さを表す指標として、吸油倍率を用いることができる。本発明の顆粒状蛋白素材は、吸油倍率が２重量倍以上であり、特に３重量倍以上が好ましく、４重量倍以上、５重量倍以上又は６重量倍以上であることもできる。これに対して従来の市販の組織状大豆蛋白では約０．８〜１．７重量倍程度で、あまり吸油性は高くなかったが、本発明の顆粒状蛋白素材は、従来の組織状大豆蛋白よりも３倍以上の吸油倍率を示しうる。なお、吸油倍率は以下の方法により測定する。
・吸油倍率の測定条件
試料１０ｇに８０℃のパーム油１００ｇを加える。２０分間吸水後、３０ｍｅｓｈのザルで水を切り、吸水後の試料の重量（Ｘｇ）を測定する。そして次の式により吸水倍率（Ｚ）を求める。
Ｚ＝（Ｘ−１０）／１０
○風味
本発明の顆粒状蛋白素材は、原料となる粉末状植物性蛋白素材に由来する特有の臭気が少ないことが特徴であり得る。例えば原料が大豆由来である場合、従来の組織状大豆蛋白では様々な各種改良を重ねても大豆に特有の臭気（大豆臭）が依然として残っていたが、本発明により得られる顆組織状大豆蛋白素材には、かかる大豆臭が低減されており、ないしは完全に感じられない。
例えば本発明の顆組織状大豆蛋白素材と原料の粉末状大豆蛋白素材に含まれるヘキサナール量を測定すると、本発明の顆組織状大豆蛋白素材中のヘキサナールの量は、ＧＣ／ＭＳ測定によるピーク面積値として、粉末状大豆蛋白素材中のヘキサナールの量の５０％以下、好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３５％以下程度に低減し得る。
○食感
本発明の顆粒状蛋白素材は、そのまま口に含むと組織が唾液の吸水によって速やかに崩壊し、口溶けの良い食感を呈し得る。これに対して従来の二軸エクストルーダーで製造される組織状大豆蛋白素材では口に含んでも組織が唾液の吸水によって大きく崩壊することはなく、一定の繊維感のある咀嚼性を有している。このように、食感においても両者には大きな違いがある。
この口溶けの良い食感は、レオメーター（粘弾性測定装置）を用いて、吸水させた顆粒状蛋白素材の最大荷重値（gf）を測定することにより、指標とすることができる。
例えば、次のようにして最大荷重値を測定することができる。
顆粒状蛋白素材のサンプル１０ｇに２５℃の水６０ｇを加えて２０分間保持する。その後、３０ｍｅｓｈのザルで水を切ったサンプル５ｇを直径２５ｍｍ、高さ４０ｍｍの円筒型容器に詰め、レオメーター（例えば（株）山電製Model:RE-3305、プランジャー径８ｍｍ）を用いて最大荷重（ｇｆ）を測定する。
このようにして測定された本発明の顆粒状蛋白素材（吸水状態）の最大荷重値は下限が１０ｇｆ以上、好ましくは２０ｇｆ以上、より好ましくは３０ｇｆ以上であり、上限が１００ｇｆ以下、好ましくは８０ｇｆ以下、より好ましくは６０ｇｆ以下である。一方、市販の組織状大豆蛋白素材では吸水状態でも最大荷重値がかかる低値の範囲とならず、低くても１５０ｇｆ以上であり、製品によっては３００ｇｆ以上や１０００ｇｆ以上を示し、咀嚼性のあるものである。
（顆粒状蛋白素材の製造）
以下、本発明の顆粒状蛋白素材の製造態様について、具体的に説明する。
○粉末状植物蛋白素材
本発明において「粉末状植物蛋白素材」は、原料である植物性原料から、蛋白質以外の成分、すなわち脂質、可溶性糖質、澱粉、不溶性繊維（オカラ）、ミネラルなどの一部又は全部を除去し、蛋白質の含量がより濃縮されたものを粉末化した蛋白素材をいう。その蛋白質含量は固形分中５０重量％以上のものを用いることが好ましく、６０重量％以上、７０重量％以上、特に７５重量％以上、８０重量％以上又は９０重量％以上のものを用いることもできる。
粉末状植物性蛋白素材は、種々の植物性原料から得ることができ、例えば大豆、エンドウ、緑豆、ヒヨコ豆、落花生、アーモンド、ルピナス、キマメ、ナタ豆、ツル豆、インゲン豆、小豆、ササゲ、レンズ豆、ソラ豆、イナゴ豆などの豆類や、ナタネ種子（特にキャノーラ品種）、ヒマワリ種子、綿実種子、ココナッツ等の種子類や、小麦、大麦、ライ麦、米、トウモロコシ等の穀類などの全粒物やその粉砕物が挙げられ、これらから油脂や澱粉を工業的に抽出した粕を用いることもできる。これらの植物性原料に通常含まれる主要な蛋白質は等電点がpH4.5付近に存在する。特に分離植物性蛋白として商業的に生産されている大豆、エンドウ、緑豆、ナタネ種子（キャノーラ種子）やこれらの油脂もしくは澱粉の抽出粕を用いることが好ましい。典型的な例として、大豆から得られる粉末状植物性蛋白素材としては、分離大豆蛋白、濃縮大豆蛋白、カードパウダー、脱脂豆乳粉末、低脂肪豆乳粉末等が挙げられ、さらにこれらの加水分解物も挙げられる。
粉末状植物性蛋白素材は、単一の種類を用いるだけでなく、複数の種類を所望の比率で粉混合し、原料として供してもよい。この場合、上述した粉末状植物性蛋白素材の固形分中の蛋白質含量は、該混合物の値を意味する。また例えば粉末状植物性蛋白素材と必要により粉末状動物性蛋白素材を用いたりすることができる。より具体的には粉末状大豆蛋白素材と粉末状乳蛋白素材を１：１０〜１０：１の比率で混合し、これを原料として供することもできる。
また、粉末状植物性蛋白素材以外の他の食品素材を適宜混合することもでき、これらの食品素材は粉末であることが好ましいが、粉体加圧加熱の操作において影響がない範囲であれば液状で混合してもよい。例えば、澱粉、水溶性食物繊維、糖類、塩類、調味料、酸味料、甘味料、苦味料、油脂、乳化剤、抗酸化剤、ビタミン類、微量栄養素、色素等が挙げられる。
ここでは大豆を例として分離大豆蛋白の典型的かつ非限定的な製造例を以下に挙げる。他の植物性原料を用いても下記の製造例に準じて植物性分離蛋白を製造することができる。
Ｉ）抽出工程
大豆原料として脱脂大豆を使用し、これに加水し攪拌等して懸濁液（スラリー）とし、蛋白質を水で抽出する。水は中性〜アルカリ性のｐＨとすることができ、塩化カルシウム等の塩を含むこともできる。これを遠心分離等の固液分離手段でオカラを分離し、蛋白質抽出液（いわゆる豆乳）を得る。この段階で加熱殺菌し、噴霧乾燥したものが、いわゆる脱脂豆乳粉末であり、これを粉末状植物性蛋白素材として用いることもできる。
II）酸沈殿工程
次に蛋白質抽出液に塩酸やクエン酸等の酸を添加し、該抽出液のｐＨを大豆蛋白質の等電点であるｐＨ４〜５に調整し、蛋白質を不溶化させて酸沈殿させる。次に遠心分離等の固液分離手段により酸可溶性成分である糖質や灰分を含む上清（いわゆるホエー）を除去して、酸不溶性成分を含む「酸沈殿カード」を回収する。この段階で噴霧乾燥したものが、いわゆるカードパウダーであり、これを粉末状植物性蛋白素材として用いることもできる。
III）中和工程
次に酸沈殿カードに再度加水し、必要により該カードを水で洗浄後、「カードスラリー」を得る。そして該スラリーに水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリを加えて中和し、「中和スラリー」を得る。
IV）殺菌・粉末化工程
次に中和スラリーを加熱殺菌し、スプレードライヤー等により噴霧乾燥し、必要により流動層造粒を経て分離大豆蛋白を得る。
ただし、本発明における分離大豆蛋白は上記製造例にて製造されるものには限定されるものではない。大豆原料としては脱脂大豆の代わりに全脂大豆や部分脱脂大豆などの種々の大豆原料を用いることもできる。抽出手段も種々の抽出条件や装置を適用できる。蛋白質抽出液からホエーを除去する方法として酸沈殿を行う代わりに限外濾過膜等による膜濃縮を行うこともでき、その場合は中和工程は必ずしも必要ではない。さらに、大豆原料から予め酸性水やアルコールにより洗浄してホエーを除去した後に、中性ないしアルカリ性の水で蛋白質を抽出する方法を適用して製造することもできる。また、上記の何れかの段階にて蛋白質の溶液にプロテアーゼを作用させ、蛋白質を部分加水分解することもできる。
本発明の原料に用いる粉末状植物性蛋白素材は、高水溶性であるものを用いることができる。高水溶性の指標として、NSI（Nitrogen Solubility Index：窒素溶解指数）は少なくとも６０以上であり、６５以上、７０以上、７５以上、８０以上、８２以上、８５以上、９０以上、９２以上、９４以上又は９６以上の場合もある。これらの比較的高いNSIを有する粉末状植物性蛋白素材は、水への分散性が良好ではなく、所謂「ママコ」と呼ばれるダマが水溶液の表面に浮いてしまい、水に素早く溶解させることが困難である。
○粉末状態での加圧加熱処理による顆粒化
本発明の粉末状植物性蛋白素材では、上記の粉末状植物性蛋白素材を、水系下ではなく、粉末状態で水蒸気による直接加熱方式で加圧加熱処理することが特徴である。かかる工程により、粉末状植物性蛋白素材が顆粒化され、本発明の顆粒状蛋白素材を製造することができる。また、本発明の顆粒状蛋白素材は、かかる工程を経ることにより、大豆臭や油分の劣化臭といった粉末状植物性蛋白素材由来の不快な臭気が低減され、各種の加工食品に用いたときの風味に起因する品質への影響を極小化できる。
加圧加熱処理における圧力は、顆粒状蛋白素材が所望の品質となるように適宜設定することができるが、好ましくは０．３ＭＰａ以上又は０．４ＭＰａ以上とすることができ、また該加熱圧力は０．９ＭＰａ以下、０．８ＭＰａ以以下、０．７ＭＰａ以下、０．６ＭＰa以下、０．５ＭＰa以下又は０．４ＭＰa以下とすることができる。さらに一つの好ましい態様として、０．３〜０．７ＭＰaの範囲を選択できる。
加圧加熱処理における温度は、圧力に応じて変化するものであり、加圧状態であるため１００℃を超える温度、態様によっては１２０℃以上、１３０℃以上、１４０℃以上、１５０℃以上、１６０℃以上又は１７０℃以上となり得る。温度の上限は設定されないが、通常は２５０℃以下である。
加圧加熱処理の加熱時間は、顆粒状蛋白素材が所望の品質となるように、加熱温度との組合せを考慮して適宜設定することができるが、短時間の方が好ましく、１分以下、３０秒以下、２０秒以下、１０秒以下、５秒以下、２秒以下、１秒以下、特に０．５秒以下又は０．３秒以下とすることができる。また該加熱時間は０．００００１秒以上、０００１秒以上又は０．００１秒以上とすることができる。さらに一つの好ましい態様として、０．００００１〜２秒や０．０００１〜１秒、０．００１〜０．５秒の範囲を選択できる。
加圧加熱処理の加熱方式には、大きな分類として直接加熱方式と間接加熱方式があるが、本発明は水蒸気による直接加熱方式を採用することが特徴である。かかる加圧加熱処理を行うことができる粉体加熱処理装置としては、気流式粉体殺菌装置である、「KPU」（(株)大川原製作所）、「SKS-50」（(株)セイシン企業）、「Sonic Stera」（(株)フジワラテクノアート製）やこれらの改良タイプ等などがある。このように、過熱水蒸気等の水蒸気による直接加熱方式によって、粉末状植物性蛋白素材の粉末を直接水蒸気に曝露させて加圧加熱処理することにより、粉末状植物性蛋白素材が集合して顆粒化させることができる。
さらに、本発明では、直接加熱方式の加圧加熱処理の中で、粉末状植物性蛋白素材を粉末状態で垂直方向に落下させつつ、水蒸気による直接加熱方式で加圧加熱処理することが重要である。このような加熱方式を実施するための加熱加圧装置は、装置内に導入された粉体が垂直方向に落下できる閉鎖系の加熱空間が備えられており、その空間内を粉体が落下する間に加圧状態で水蒸気を接触させる機構を有する装置が好ましい。本発明においては、このような加圧加熱装置を「縦型タイプ」と称する。縦型タイプの態様として、国際公開WO2009/145198号に開示されるような粉粒体の殺菌装置を加圧加熱装置に応用することができ、具体的には市販の「Sonic Stera」（(株)フジワラテクノアート製）を用いることができる。
これにより、吸水性に優れ、さらに吸油性にも優れ、なおかつ風味が良好で独特の食感を有する顆粒状蛋白素材の製造を可能とする。
一方、水蒸気により加圧加熱される閉鎖系の加熱空間が水平方向に配置されている、いわゆる「横型タイプ」の加圧加熱装置を用いて、水溶性の高い植物性蛋白素材を原料として粉体加熱をすると、装置内部に粉体が張り付いてしまう場合があり、製造効率が非効率となる。また、横型タイプの加圧加熱装置は縦型タイプのように極短時間での加圧加熱ができにくいためか、メカニズムは不明であるが、特許文献４によると、得られる顆粒状の吸水倍率が２〜３倍程度と記載されており、吸水性が十分ではない。
また、従来の組織状蛋白素材の製造に用いられていた二軸エクストルーダーは、粉体殺菌装置としても用いられているが、間接加熱方式の加圧加熱処理であり、水蒸気が直接粉体に曝露される加熱方式ではないため、本発明の加圧加熱処理とは方式が全く異なる方法である。
以上により製造された顆粒蛋白素材は、そのまま製品とすることができる。また必要によりさらに加工することができ、例えば適当な粒度に粉砕又は解砕することができる。また分級機に供して所望の粒度範囲の顆粒に分画して整粒した顆粒状蛋白素材を得ることができる。
（顆粒状蛋白素材の用途）
以上により得られる顆粒状蛋白素材は、原料由来の臭気を感じにくく風味が良好であり、独特の食感を有すると共に、吸油性や吸水性に優れた食品素材として用いることができ、これらの特性を利用した種々の加工食品に利用することができる。例えばハンバーグなどに本発明の顆粒状蛋白素材を配合し、肉汁の保持効果によるドリップの防止などに用いることができる。さらに、高い吸水性や吸油性の特性を活かして、化成品、医薬品、化粧品、土木、建築などの他の技術分野においても吸水性や吸油性が必要とされる場合に、本発明の顆粒状蛋白素材を原料として利用することもできる。
以下、実施例により本発明の実施態様をより具体的に説明する。なお、実施例中の「％」と「部」は特記しない限り「重量％」と「重量部」を示す。
（試験１）
以下の通り、粉末状植物性蛋白素材を粉末状態で、水蒸気による直接加熱方式の加圧加熱処理を行った。
粉末状植物性蛋白素材のサンプルとして、市販の分離大豆蛋白「フジプロＦ」（不二製油(株)製）を用いた。本サンプルは、蛋白質含量が９１．２％であり、NSIは９８．６の高水溶性タイプであった。
加圧加熱装置としては、市販の「Sonic Stera」（(株)フジワラテクノアート製）を用いた。本装置は、加熱空間内において粉体を垂直方向に落下させつつ水蒸気による直接加熱方式で加圧加熱処理ができる、縦型タイプの装置である。
表１の加熱処理条件により分離大豆蛋白に対して粉体加圧加熱処理を行い、得られた処理物の水分、NSI、嵩比重を測定し、表１にまとめた（試験品１〜４）。品質比較のため、上記分離大豆蛋白と、市販の組織状大豆蛋白Ａ〜Ｄ（不二製油(株)製、二軸エクストルーダーで製造）についての各種データを掲載した。
（表１）
Figure 0006642767
試験品１〜３の加熱処理条件では、粉末状ないし細かい顆粒が混じった状態で、NSIが６０以上あり、嵩比重も分離大豆蛋白や組織状大豆蛋白と変わらないものであった。しかし、本発明品である試験品４の加熱処理条件になると、形状は「不定形」の顆粒状に変化し、NSIは４０以下に低下し、嵩比重は０．２ｇ／ｃｍ３以下の小さいものになり、性状が試験品１〜３とは大きく異なるものとなった。
これに対して組織状大豆蛋白は二軸エクストルーダーの出口で一定の間隔でカッティングして成形されるため、形状が「略定形」の顆粒であり、嵩比重が試験品４よりも大きい傾向であった。
（試験２） 顕微鏡観察
試験品３，４および原料の分離大豆蛋白について、卓上顕微鏡「Miniscope TM-1000」（(株)日立ハイテクノロジーズ製）で観察を行った。図１に各サンプルを100倍と300倍で観察した粒子の写真を示した。写真でも明らかな通り、分離大豆蛋白と試験品３はほとんど変わらない粒子形状であったが、試験品４は粒子集まって不定形に粗大化していた。
（試験３） 吸水性・吸油性の比較
試験１で得られた試験品３，４、分離大豆蛋白、組織状大豆蛋白Ａ〜Ｄと、パン粉の吸水性と吸油性を調べた。結果を表２に示した。
（表２）
Figure 0006642767
試験品４は試験品３に比べて吸水倍率と吸油倍率が共に高かった。特に吸油倍率が２倍以上高くなっていた。また試験品４は分離大豆蛋白とは全く異なる吸水性と吸油性を持つものに性状が変わっており、市販の組織状大豆蛋白Ａ〜Ｄと比較しても、吸水倍率と吸油倍率が共に高くなっていた。組織状大豆蛋白Ｄは比較的吸水性と吸油性が高いものであったが、試験品４はそれを上回る吸水性と吸油性を有しており、特に吸油倍率は３倍以上高くなっていた。そして、試験品４の吸水性と吸油性はパン粉のそれと比較しても大幅に高いものであった。
（試験４） 色調の比較
試験１で得られた試験品４、分離大豆蛋白、組織状大豆蛋白Ｄの色調（Hunter-Lab表色系）を色差計で測定し、明度（Ｌ値）、褐色度（ａ値）、黄色度（ｂ値）を調べた。試験品４と組織状大豆蛋白Ｄは予め粉砕機「ミクロパウダーKGW G-015」（槇野産業(株)製）を用いて平均粒子径が６０〜７０μｍとなるように微粉砕して分析に供した。結果を表３に示した。
（表３）
Figure 0006642767
試験品４は組織状大豆蛋白Ｄと比較して、明度が非常に高く、褐色度は非常に低いものであり、黄色度も低いものであった。また、原料である分離大豆蛋白と比較しても同等の色調を有しており、むしろ明度がより高く、褐色度と黄色度はより低い傾向となっており、外観上も白く明るい色調が増す傾向であった。
（試験５） 分級試験
試験品４を試験篩い（ISO 3310-1規格準拠）を用いて分級し、粒度分布を測定した。また、各分級品についての吸水倍率と吸油倍率を測定した。結果を表４に示した。
（表４）
Figure 0006642767
試験品４の全顆粒重量に占める42mesh（目開き0.355mm）にオンする顆粒重量の割合は、９２．４％であり、９０％以上であった。吸水倍率は粒子が細かいほど高く、20meshパスの分級品が最も高くなった。一方、吸油倍率は10meshパス／20meshオンの分級品が特に高くなった。
（試験６） 官能試験および臭気成分分析
社内で無作為に選定したパネラー１０名に依頼し、試験品４、分離大豆蛋白および組織状大豆蛋白Ｄを口に入れたときの風味と食感を評価してもらった。表５に各パネラーの多くに共通するコメントを示した。
（表５）
Figure 0006642767
次に、試験品４と分離大豆蛋白中の臭気成分の代表的な指標として、表６の分析条件によりガスクロマトグラフ重量分析（GC-MS分析）を行い、ヘキサナールのピーク面積値として求めた。
各サンプルの５％水分散液をバイアル瓶に２ｇサンプリングし、GCMSオートサンプラーにセットして60℃で30分間保温した。その後、固相マイクロ抽出（SPME）法を用いてファイバーアセンブリーに、におい成分を吸着させ、GCMS分析に供した。
表７に、各サンプル中のヘキサナールのピーク面積値を併せて記載した。
（表６）
Figure 0006642767
（表７）
Figure 0006642767
以上の通り、試験品４は分離大豆蛋白に比べて臭気が４０％以下に低減されていて風味に優れ、食感もこれらと全く異なるものであり、口溶けの良い好ましいものであった。
（試験７）レオメーター分析による口溶けの比較
試験１で得られた試験品４、組織状大豆蛋白Ａ〜Ｄについて、吸水させたときのレオメーター測定による最大荷重値（ｇｆ）を以下の条件にて調べ、口溶けの指標とした。結果を表８に示した。
○レオメーター測定条件
・吸水サンプル調製：サンプル１０ｇに２５℃の水６０ｇを加えて２０分間保持する。その後、３０ｍｅｓｈのザルで水を切って得られた吸水サンプル５ｇを直径２５ｍｍ、高さ４０ｍｍの円筒型容器に詰める。
・機器：（株）山電製 Model:RE-3305
・プランジャー径：８ｍｍ
（表８）
Figure 0006642767
以上の通り、試験品４は、吸水させたときの最大荷重値が組織状大豆蛋白素材Ａ〜Ｄに比べて１／４以下となった。このことから、試験品４を口に入れて唾液で吸水させると非常に食感が柔らかくなること、すなわち口溶けが非常に良好であることが、数値的にも裏付けられた。
（試験８）原料のNSIが顆粒化に及ぼす影響
以下の通り、試験１とはNSIが異なる他の粉末状植物性蛋白素材を用い、試験１と同様の方法により粉末状態での水蒸気による直接加熱方式の加圧加熱処理を行った。
粉末状植物性蛋白素材のサンプルとして、市販の濃縮大豆蛋白１「Wilcon SJ」（ウィルマー社製、高NSIタイプ、蛋白質含量70.3％）、市販の濃縮大豆蛋白２「Wilcon F」（ウィルマー社製、低NSIタイプ、蛋白質含量70.2％）を用い、それぞれの処理物を試験品５，６とした。なお、加熱処理条件は試験１の試験品４と同じ条件（加熱圧力0.6Mpa、加熱時間0.2秒）とした。
得られた処理物の水分、NSI、嵩比重を測定し、表９にまとめた。品質比較のため、本試験の濃縮大豆蛋白、試験１の分離大豆蛋白と、試験品４についての各種データを掲載した。
（表９）
Figure 0006642767
試験品５，６の結果の通り、NSIが60よりも低い、低水溶性の粉末状植物性蛋白素材を用いて試験品４と同じ粉体加圧加熱処理を行っても、形状は粉末状のままであり、嵩比重も変わらず、試験品４のような顆粒状蛋白素材は得られなかった。
（試験９）
以下の通り、粉末状植物性蛋白素材を粉末状態で、間接加熱方式の加圧加熱処理を行った。
粉末状植物性蛋白素材のサンプルは試験１と同じ分離大豆蛋白を用いた。加熱装置としては、二軸エクストルーダーを用いた。
二軸エクストルーダーの処理条件は、バレル温度：入口３０℃、中央１００℃、出口１５０℃、流量：２０ｋｇ／時、スクリュー回転数：２００ｒｐｍとし、得られた処理物をドライオーブンで熱風乾燥した後、水分、嵩比重、色調を測定し、表１０にまとめた（試験品７）。品質比較のため、分離大豆蛋白と、試験品４についての各種データを掲載した。
（表１０）
Figure 0006642767
試験品７の結果の通り、高水溶性の粉末状植物性蛋白素材を用いて間接加熱方式の粉体加圧加熱処理を行うと、形状は顆粒状のものが得られたが、試験品４のような不定形状ではなく定形状であった。また試験品７の吸水倍率と吸油倍率は５．７倍と１．５倍であり、また試験品４に比べて色調は明度が暗く褐色度と黄色度が高い傾向となり、試験品４の顆粒状蛋白素材とは形状、吸水性と吸油性、色調が何れも異なるものであった。
以上の試験より、高水溶性の粉末状植物性蛋白素材を、粉末状態で水蒸気による直接加熱方式で加圧加熱することにより、粉末が顆粒化し、新規な顆粒状蛋白素材が得られることが示された。そして、本発明品である顆粒状蛋白素材は、低NSI（低溶解性）、低嵩密度であり、高い吸水性と吸油性を有し、色調は原料と同等以上に明度が高く、褐色度と黄色度が低い性状であることが示された。また本発明品は風味も原料の粉末状植物性蛋白素材に由来する臭気が少なく、優れており、食感は従来の組織状蛋白素材に比べて舌への張り付きり付きがなく、口溶けの良い素材であることが示された。

Claims (12)

  1. NSIが７０以上であって、蛋白質含量が固形分中８０重量％以上の粉末状植物性蛋白素材を、粉末状態で垂直方向に落下させつつ水蒸気による直接加熱方式で加圧加熱処理することにより顆粒化することを特徴とし、加圧加熱処理における圧力が０．４〜０．９ＭＰaであり、加熱時間が０．００００１〜０．５秒である、顆粒状蛋白素材の製造法。
  2. 粉末状植物由来蛋白質素材が分離植物性蛋白である、請求項１記載の顆粒状蛋白素材の製造法。
  3. 粉末状植物由来蛋白質素材は、蛋白質含量が固形分中９０重量％以上である、請求項２記載の顆粒状蛋白素材の製造法。
  4. 得られる顆粒状蛋白素材の吸水倍率が８重量倍以上である、請求項１〜３の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法。
  5. 得られる顆粒状蛋白素材の吸水倍率が９重量倍以上である、請求項１〜３の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法。
  6. 得られる顆粒状蛋白素材の吸油倍率が３重量倍以上である、請求項１〜５の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法。
  7. 得られる顆粒状蛋白素材の吸油倍率が５重量倍以上である、請求項１〜５の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材の製造法。
  8. 粉末状植物性蛋白素材を含み、下記Ａ〜Ｆの特徴を有する、顆粒状蛋白素材。
    Ａ．蛋白質含量が乾燥重量あたり８０重量％以上、
    Ｂ．形態が、全顆粒重量の９０重量％以上が４２メッシュの篩いにオンする、不定形の顆粒状である、
    Ｃ．NSIが４０以下、
    Ｄ．嵩比重が０．１５ｇ／ｃｍ３以下、
    Ｅ．吸水倍率が８．５重量倍以上、
    Ｆ．吸油倍率が４倍以上、および、
    Ｇ．該顆粒状蛋白素材の吸水状態でのレオメーター測定（プランジャー径８ｍｍ）による最大荷重値が１０〜１００ｇｆ
  9. 該顆粒状蛋白素材の粉砕物の色調を色差計
    によって反射光で測定したときに、Hunter-Lab表色系における明度（Ｌ値）が７５〜１００である、請求項８記載の顆粒状蛋白素材。
  10. 該顆粒状蛋白素材の粉砕物の色調を色差計によって反射光で測定したときに、Hunter-Lab表色系における褐色度（ａ値）が−５〜１．５である、請求項９記載の顆粒状蛋白素材。
  11. 該顆粒状蛋白素材の粉砕物の色調を色差計によって反射光で測定したときに、Hunter-Lab表色系における黄色度（ｂ値）が０〜１８である、請求項１０記載の顆粒状蛋白素材。
  12. NSIが７０以上であって、蛋白質含量が乾燥重量中８０重量％以上の粉末状植物性蛋白素材を、粉末状態で圧力０．４〜０．９ＭＰa、加熱時間０．００００１〜０．５秒の条件で加圧加熱処理することにより、請求項８〜１１の何れか１項記載の顆粒状蛋白素材を製造するための、垂直方向に粉末を落下させつつ水蒸気による直接加熱を行う方式の粉体加熱殺菌装置の使用。
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