JP6869995B2 - 油糧種子由来のタンパク質濃縮物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年2月8日に出願された米国仮特許出願第62/292,533号、及び2016年3月4日に出願された米国仮特許出願第62/303,609号の利益を主張する。両出願は、参照することにより、それらの全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書に提供する本発明の図面及び説明は、本発明を明確に理解するのに適切な要素を例示するために簡略化されており、関連分野(複数可)において見出される他の要素を除外していることを理解されたい。当業者には、他の要素もしくは段階が、本発明を実施する上で所望または要求され得ることが認識されよう。しかしながら、かかる要素もしくは段階は、当技術分野では周知であるため、または本発明のより良い理解を容易にしないため、かかる要素もしくは段階の議論を本明細書には提供しない。
動物の飼料、例えば、栄養分の高い水産養殖飼料に用いるための環境保全型植物源に由来するタンパク質濃縮物が必要とされている。従って、本開示は、好ましくは水産養殖に用いるためのタンパク質濃縮物組成物及びかかる組成物の調製方法に関する。本開示の方法は、穀物(例えば、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、麦芽、ソルガム)または豆類(例えば、pinto bean(インゲンマメ)、kidney bean(インゲンマメ)、白インゲンマメ、エンドウマメ、ヒラマメ)の製粉(湿式または乾式)から得られる水性工程流を油糧種子(例えば、大豆、キャノーラ種子、落花生、ヒマワリ種子、亜麻種子、綿実、ナタネ)及び/または油糧種子ミールと混合することによって、タンパク質濃縮物を製造するために用いることができる。該工程は、当該油糧種子出発原料のタンパク質含量を高めると同時に、得られるタンパク質濃縮物の炭水化物レベルの低減もする。得られるタンパク質濃縮物は、他の材料と比較して、高い消化率を有する可能性がある。該タンパク質濃縮物は、魚類または他の動物への給餌用の飼料成分として用いることができる。
浸漬媒体または洗浄媒体として使用するための水性工程流は、湿式製粉及び/または乾式製粉工程、例えば、発酵工程の産物として得ることができる。1つの実施形態では、本発明で有用な該水性工程流は、任意の流れであり、湿式または乾式製粉工程からの副産物流、例えば、これに限定されないが、本明細書に記載の湿式または乾式製粉流が含まれる。乾式製粉発酵及び湿式製粉工程は、当技術分野で知られており、例えば、Watson&Ramstad,ed.(1987,Corn:Chemistry and Technology,Ch.12 and 19,American Association of Cereal Chemist,Inc.,St.Paul,Minn.、その開示は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる)に記載されている。いくつかの実施形態では、該水性工程流は、穀物、例えば、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、麦芽、ソルガム、またはそれらの組合せ等の製粉から生じ得る。いくつかの実施形態では、該水性工程流は、豆類、例えば、pinto bean(インゲンマメ)、kidney bean(インゲンマメ)、白インゲンマメ、エンドウマメ、ヒラマメ、またはそれらの組合せ等の製粉から生じ得る。いくつかの実施形態では、該水性工程流は、穀物及び豆類の両方の製粉から生じる流れの組合せであり得る。前述の通り、いくつかの実施形態では、該水性工程流は、本明細書に記載の工程、例えば、図1に示す工程の任意の水溶液流から回収される流れであり得る。
穀物または豆類の湿式製粉は、通常、該穀物または豆類を、関連技術分野の当業者に知られる工程を用いて水に浸すこと、または「浸漬すること」を含む。一般に、浸漬時間は、温度約45℃〜約60℃で約24〜約48時間に及ぶ。いくつかの湿式製粉工程、例えば、トウモロコシを含む湿式製粉工程では、浸漬水が添加剤、例えば、二酸化イオウ(例えば、約0.05%〜約0.3%(w/v))及び乳酸(例えば、0〜約0.5%(v/v))等を含むことが望ましい場合がある。
穀物または豆類の乾式製粉は、通常、穀物または豆類全体を製粉機、例えば、ハンマーミルまたはローラーミルを用い、一般に「ミール」と呼ばれる粒子の粉末乾燥混合物に粉砕することを含む。該ミールを水でスラリー化し、そのすりつぶしたものに酵素を加えてデンプンをより小さい断片に分解し、その後より小さい断片を糖化工程に供し、そこでデンプンを糖に転化する。
工程100に有用な油糧種子材料は、任意の適切な形態でよい。非限定的な例としては、粗びき、フレーク、粉末、またはミールが挙げられる。いくつかの実施形態では、該油糧種子材料に用いられる油糧種子は、例えば、大豆、キャノーラ種子、落花生、ヒマワリ種子、亜麻種子、綿実、ナタネ、またはそれらの組合せでよい。いくつかの実施形態では、該油糧種子からの該油糧種子材料の調製は、脱皮もしくは殻の除去または剥離、脂肪もしくは油分の少なくとも一部の除去、及び/または製粉、または粉砕を含むことができる。好ましい実施形態では、該油糧種子材料は、大豆フレーク、大豆粉、及び大豆ミール、特に脱脂大豆フレーク、脱脂大豆粉、ならびに脱脂大豆ミールである。1つの実施形態では、該脱脂大豆粉は、約50%のタンパク質及び1.2%未満の脂肪を乾燥重量基準で含む。いくつかの実施形態では、該油糧種子材料は、部分的に加工された油糧種子材料、例えば、中間工程流から回収された、部分的に加工された油糧種子濃縮物でよい。かかる実施形態では、該油糧種子材料は、好ましくは、油抽出の下流、すなわち、油が実質的に該油糧種子から除去された後の中間工程流由来である。例えば、かかる中間工程流は、脱溶剤トースター(DT)が大豆工程に用いられた後に得ることができる。しかしながら、該油糧種子材料は、本明細書に記載の特定の材料に限定されず、任意の油糧種子由来の材料を含むことができる。
いくつかの実施形態では、本発明は、本明細書に記載の方法で製造されるタンパク質濃縮物に関する。本明細書に記載のタンパク質濃縮物は、動物の給餌に適したアミノ酸プロファイルを含む。前述の通り、該タンパク質濃縮物は、乾燥重量基準で少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、または少なくとも80%のタンパク質、及び15%未満、10%未満、または5%未満の水分を含むことができる。1つの実施形態では、該タンパク質濃縮物は、大豆ミールまたは他の大豆源由来の大豆タンパク質、及びトウモロコシ製粉流に由来するトウモロコシタンパク質の組合せを含む。該タンパク質濃縮物は、飼料成分として用いることもできれば、動物飼料餌に使用するための動物飼料製品に組み込むこともできる。
いくつかの実施形態では、本発明は、本明細書に記載の方法で製造されるタンパク質濃縮物を含む植物性タンパク質製品に関する。前述の通り、該植物性タンパク質製品は、湿潤タンパク質濃縮物を1つ以上の他の飼料成分とともに乾燥することによって製造することができる。該1つ以上の他の飼料成分としては、トウモロコシタンパク質濃縮物、または、脂肪やビタミン等の飼料成分として適切な任意の他の材料を挙げることができる。本明細書で企図される通り、該植物性タンパク質製品は、本発明のタンパク質濃縮物及び該1つ以上の他の飼料成分の均質な組合せである。該植物性タンパク質製品の均質性は、動物に該飼料成分を一貫して供給することを確実にすることができる。いくつかの実施形態では、該植物性タンパク質製品は、反芻動物の給餌に有用な飼料製品として使用するため、還元性炭水化物で処理されたタンパク質濃縮物を含むことができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法に従って製造される該タンパク質濃縮物または植物性タンパク質製品は、動物飼料餌に組み込まれる。該動物飼料餌は、好ましくは、動物がその健康を維持するために必要とする飼料材料のほとんどまたはすべてを含む。いくつかの実施形態では、該飼料餌は、本発明の実施形態に従って製造されたSPCを5%、10%、15%、20%、25%、30%、または35%含むことができる。いくつかの実施形態では、該飼料餌は、本発明の実施形態に従って製造された5%、10%、15%、20%、25%、30%、または35%のPPCであることができる。
1つの態様では、本発明のタンパク質濃縮物(本明細書では植物性タンパク質濃縮物またはPPCとも呼ばれる)は、魚粉または他のタンパク質濃縮物と比較して、改善された消化率を示す。いくつかの実施形態では、該タンパク質濃縮物は、魚粉または他のタンパク質濃縮物と比較して、高いアミノ酸消化率を示す。いくつかの実施形態では、該タンパク質濃縮物は、下記実験実施例に記載の方法に従って計算して、90%以上のパーセント消化率を有する特定のアミノ酸をかなりの数有する。いくつかの実施形態では、該タンパク質濃縮物、すなわち、すべてのアミノ酸の合計の全アミノ酸消化率は、少なくとも90%である。いくつかの実施形態では、2つ以上のアミノ酸のパーセント消化率は、少なくとも90%である。いくつかの実施形態では、2つ以上のアミノ酸のパーセント消化率は、少なくとも92%である。いくつかの実施形態では、2つ以上のアミノ酸のパーセント消化率は、少なくとも94%である。いくつかの実施形態では、2つ以上のアミノ酸のパーセント消化率は、少なくとも95%である。いくつかの実施形態では、2つ以上のアミノ酸のパーセント消化率は、少なくとも97%である。
以下の実験実施例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。これらの実施例は、例示のみの目的で提供し、特別の定めのない限り、限定することを意図しない。従って、本発明は、以下の実施例に限定されると解釈されるべきものではなく、本明細書に提供する教示の結果として明らかになるありとあらゆる変形を包含するものと解釈されたい。
タンパク質濃縮物、特に、大豆タンパク質濃縮物(SPC)の製造工程の、水、ライト・スティープ・ウォーター、トウモロコシグルテン製粉水、トウモロコシグルテン濾液、変性トウモロコシグルテン濾液、または、水、ライト・スティープ・ウォーター、及びトウモロコシグルテン製粉水の組合せを用いて可溶性炭水化物を除去し、大豆ミール内のタンパク質濃度を高める例を本明細書に記載する。
固体収率%の計算
固体収率は以下のように計算される:
固体収率%=(工程終了時のSPC固体kg/工程に投入したSBM固体kg)*100
実験1.22について:固体収率%=(0.138/0.179)*100=77%
ANFを低減する目的のため、異なる工程条件を用いた大豆タンパク質濃縮物製品の製造例を本明細書に記載する。
**TIU/mgは、活性の定量化であり、次のように定義することができる:トリプシンインヒビター1単位(TIU)は、トリプシン2単位の活性を50%減少させる。ここで、トリプシン1単位は、1分当たり1.0μモルのN−α−ベンゾイル−DL−アルギニンp−ニトロアニリド(BAPNA)を、pH7.8及び25℃で加水分解する。
表4及び5において、各種材料の組成を、実施例1に記載した工程の実施形態に従って製造された大豆タンパク質濃縮物(SPC)の例示的な実施形態の組成とともに示す。
植物性タンパク質製品の例示的な実施形態の組成を表6に示す。これらの植物性タンパク質製品は、図1に示す工程の実施形態に従って調製した。ここで、SPCを、Empyreal(登録商標)トウモロコシタンパク質濃縮物(CPC)とともに、様々な比で乾燥させ、植物性タンパク質濃縮物(PPC)を形成する。
(分析は、先の実施例に記載の方法に従って行った)
本発明の工程に有用なトウモロコシ工程流の例示的な組成を表7に示す。
大豆タンパク質濃縮物を、湿式トウモロコシ製粉機からの工程流を用いて製造した。このタンパク質濃縮物が、乾燥質量基準(DMb)で64.8%のタンパク質であることを調べ、これをオハイオ州シドニーの粉砕施設から回収した大豆ミールから得た。試作品の材料は、SSNA Dayton R&D施設においてバッチで製造し、混合して約15kgのタンパク質濃縮物を製造し、これを試験のためにUSDA−Bozeman Fish Technology Center (BFTC)に供した。BFTCで、ニジマス及び雑種のシマスズキにおける成分の消化率を調べた。調べたタンパク質濃縮物は、アミノ酸消化率90%超を示した。
約15kgの大豆タンパク質濃縮物(SPC)の試作品を、Cargill Starches and Sweeteners R&D Pilot Facility in Dayton,OHにて製造した。9つの別々のバッチ(表8)を、浸漬媒体及び洗浄媒体として酸性化したコーン・スティープ・リカーを用いて調製した。すべてのウェットSPCケーキを、実験室規模のRetsch TG100流動床乾燥機で、100%に設定した気流で処理し、最高空気温度83.8℃及び最高生成物温度172℃を8〜10分間達成した。バッチを合わせ、乾燥基準で最終タンパク質含量64.8%の最終ロット(BBDAYRD10816)を創製した。最終混合物の水分は6.9%であった。
ADCNdiet=100−100{%Yt in diet X % nutrient in feces}
{%Yt in feces %nutrient in diet}
ADCNingredient={(a+b)ADCNt−(a)ADCNr}b−1
式中、
ADCNingredient=試験成分中の栄養素の見かけの消化率係数
ADCNt=試験餌中の栄養素の見かけの消化率係数
ADCNr=基準餌中の栄養素の見かけの消化率係数
a=(1−p)x基準餌の栄養素含量
b=px試験成分の栄養素含量
p=試験餌中の試験成分の割合
可溶性炭水化物を除去するために酸性化コーン・スティープ・リカーを用いて開発されたC−SPC、すなわち、本開示の実施形態に従うタンパク質濃縮物は、良好なアミノ酸消化率を示した。さらに、Empyreal(商標)75とC−SPCの組合せは、健全なAAプロファイルを与え、より良好な消化率のため、他のタンパク質成分より高い価値を有する可能性がある。
アミノ酸消化率を、ケージ内の盲腸切除単冠白色レグホン種の雄鶏で測定し、TMEnを通常の(無傷の)雄鶏で測定した。精度の低いTMEn値が容認できる場合には、両方を盲腸切除雄鶏で測定することができる。雄鶏を24時間絶食させ、その後、雄鶏に30gの試験飼料成分を経管給餌(素嚢内)する。各ケージの下にトレイを置き、すべての排せつ物を48時間収集する。この排せつ物を次いで凍結乾燥し、計量し、粉砕し、その後、アミノ酸(アミノ酸消化率用)または総エネルギー及び窒素(TMEn用)を分析する。真のアミノ酸消化率及びTMEnは、その後、内因性補正のために絶食雄鶏によるアミノ酸及びエネルギー排出を用いて計算される。結果を表10及び11に示す。
HunterLab比色計(モデル番号CFE2)を用いて、SBM、SPC、Empyreal(商標)、及びPPC(PPCとEmpyreal(商標)の組合せ)の乾燥粉末の色を測定した。この比色計は、Hunter L*,a*,b*スケールで読み取る:
−L*値は、可視スペクトルの白/黒色を表す。より大きな正の値は、より白い製品を示す。
−a*値は、赤/緑のスペクトルを表す。より大きな正の値は、赤みを帯びた製品を示す。
−b*値は、黄/青のスペクトルを表す。より大きな正の値は、黄色がかった製品を示す。
すべての測定は、すべてのロットで3回行い、平均を報告する(図5)。目視検査に基づいて、SBM及びSPC材料はベージュ色を有し、Empyreal(商標)及びPPC材料は、黄/オレンジ色を有する。a*及びb*の低下は、Empyreal(商標)75とSPCを混合した際に検出された(このPPCはベンチスケールで製造した)。特に、このSPCは、最も白い製品を示す最も高いL*値を有し、同様に、望ましくない材料の色の最も低い量を示す最も低いa*値及びb*値を有した。
Claims (14)
- タンパク質濃縮物の調製方法であって:
浸漬媒体と油糧種子材料を混合してスラリーを提供し、ここに該浸漬媒体が可溶性タンパク質を含み、
任意に前記スラリーのpHを調整し、
任意に1つ以上の酵素を前記浸漬媒体または前記スラリーに添加し、
前記スラリーを浸漬し、
タンパク質濃縮物を前記スラリーから単離し、
単離したタンパク質濃縮物を洗浄媒体で1回以上洗浄し、および単離したタンパク質濃縮物を乾燥することを含み、
油糧種子材料が大豆フレーク、大豆粉、大豆ミール、及びそれらの組合せからなる群から選択される、前記方法。 - 前記大豆フレーク、前記大豆粉、または前記大豆ミールが、脱脂される、請求項1に記載の方法。
- 前記浸漬媒体が、トウモロコシ浸水流、大豆浸水流、コムギ浸水流、豆類浸水流、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記洗浄媒体が水である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記洗浄媒体が、トウモロコシ浸水流、大豆浸水流、コムギ浸水流、豆類浸水流、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記洗浄媒体のpHが、3.8〜4.2の範囲に調整される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記浸漬段階での前記スラリーのpHが、3.8〜4.2の範囲に維持される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 各洗浄液の体積が、前記浸漬スラリー中の固形物の体積に対して、1:1である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質濃縮物が、乾燥重量基準で少なくとも60%のタンパク質を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質濃縮物が、トリプシンインヒビター含量6TIU/mg未満を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質濃縮物が、0.2%未満のスタキオースを有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質濃縮物が、0.2%未満のラフィノースを有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質濃縮物が、2%未満のフィチン酸を有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、前記タンパク質濃縮物をトウモロコシタンパク質濃縮物とともに乾燥することを含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
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