JP7004718B2 - 遊離二価カチオンタンパク質凝集体を有する乳製品濃縮物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、乳製品濃縮物（ｄａｉｒｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）の製造方法に関し、特に、成分組成物中に凝集タンパク質を形成するための方法に関する。本発明はまた、カゼインミセル及びホエイタンパク質凝集体を含む凝集タンパク質を含む乳製品濃縮物に関する。

タンパク質の凝集によって食品及び飲料製品にテクスチャー及び口当たりが提供されることが知られており、優れた味及びテクスチャーをもたらしながら主要栄養素の栄養バランスを示す食品及び飲料製品が引き続き必要とされている。

口当たり及びクリーミーさ、並びに脂肪の低減は、クリーム及びクリーム由来の製品などの乳ベースの製品に関する嗜好の重要な要素である。今日、現在のクリームの口当たり／クリーミーさを増大させること、特に全天然配合物を使用すること、又は理想的には製品に成分を添加する代わりに製品マトリックス自体に作用することによってこのような口当たり／クリーミーさの増大を達成することが課題である。このことは、低脂肪製品及び無脂肪製品に特に当てはまる。

中国特許出願公開第１０４４８９０９７（Ａ）号では、タンパク質の凝集を誘発するために６０℃でカルシウムを富化させた乳調製物を熱処理し、続いて調製物を機械的均質化処理にかけることからなる、乳酸菌又はプロバイオティクス用の熱対流乾燥保護剤調製物を得る方法が記載されている。この特許出願は、乳製品濃縮物に関するものではない。

国際公開第０７０４０１１３（Ａ）号では、乳由来の複合脂質中に高含有量を示す成分の製造について記載されている。これは、カルシウムの存在下でバター漿液のタンパク質画分をｐＨ４．０～５．０で沈殿させ、複合脂質を濃縮するために上清を濾過することによって得られる。

国際公開第０６０６５１３５（Ａ２）号では、カルシウムの存在下での凝集に対する耐性を高めるために、タンパク質によって運ばれる２０％のリジン残基がグリコシル化されている遊離二価カチオンの豊富な液体食品製品の製造が開示されている。したがって、国際公開第０６０６５１３５（Ａ２）号は、二価カチオン、とりわけカルシウムの存在下でタンパク質の凝集を防止することに関する。

米国特許第２０１３００１１５１５（Ａ１）号には、ホエイタンパク質で富化した乳タンパク質濃縮物の製造方法が記載されている。脱脂乳は、カゼインと共にホエイタンパク質の凝集を促進するために、６．５～７．０のｐＨ範囲で加熱される。加熱された製品は続いて、タンパク質凝集体を濃縮するために濾過にかけられ、ラクトースを除去する。

Ｄ．Ｌ．Ｖａｎ Ｈｅｋｋｅｎ ｅｔ ａｌ．［Ｒｈｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ Ｓｕｐｅｒｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｅｄ Ｗｈｏｌｅ Ｃａｓｅｉｎ，１９９７，Ｊ．Ｄａｉｒｙ Ｓｃｉ．８０ ２７４０～２７５０．］は、過リン酸化カゼインの粘度における遊離カルシウムの添加の効果を記載している。４重量％の過リン酸化カゼイン（１９０％リン酸化）の粘度は、ｐＨ８．４で３０ｍＭのカルシウムを添加することによって増加することが示された。この研究は、乳製品濃縮物に関するものではない。更に、乳製品濃縮物については、過リン酸化カゼインは、化学的に改質された高価な原材料であるため、望ましくない。

Ｃ．Ｈｏｌｔは、自身の論文［Ａｎ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂｙ ｃａｓｅｉｎ ｍｉｃｅｌｌｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔｓ ｉｎ ｍｉｌｋ，２００４，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．，３３，４２１～４３４］において、ウシ乳の遊離カルシウムイオンの量は、ｐＨ６．７０で１０．２ｍＭであり、この値は乳のｐＨが６．０に低下すると８ｍＭに低下することを報告した。

Ｉ．Ｒ．ＭｃＫｉｎｎｏｎ ｅｔ ａｌ．［Ｄｉｆｆｕｓｉｎｇ－ｗａｖｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｔｅｄ ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄ ｓｋｉｍ ｍｉｌｋｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｃａｌｃｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，２００９，Ｆｏｏｄ Ｈｙｄｒｏｃｏｌｌｏｉｄｓ，１１２７～１１３３］では、６．０～７．２のｐＨ範囲で、１０重量％に再構成した脱脂乳への塩化カルシウム添加の影響並びに乳を６０、７５及び９０℃で１０分間加熱した場合の、その後の粘度に対する影響を調査した。これらは、最大１０ｍＭの塩化カルシウム含有量に対し、９０℃で加熱したときの乳に関して、５．９の臨界不安定性ｐＨを報告した。

Ｌ．Ｒａｍａｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ ｅｔ ａｌ．［Ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｍｉｌｋ ｇｅｌｓ，２０１４，Ｊ．Ｆｏｏｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，４５～５１］では、７０℃で加熱したときの全脂肪乳（３．５％脂肪）への塩化カルシウム添加の影響を明らかにした。１２．５ｍＭ未満の塩化カルシウムの添加では、粘稠な分散体がもたらされる一方、より高い塩化カルシウム濃度ではより強いゲルの形成が誘導されたことが報告された。興味深いことに、塩化カルシウムの添加前に９０℃で１０分間の乳の前処理をし、続いて７０℃で加熱すると、最も強いゲルが生じた。

ゲル形成は、多くの半固体の食品及び飲料製品において望ましくない。

Ｔ．Ｐｈａｎ－Ｘｕａｎ ｅｔ ａｌ．［Ｔｕｎｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｇｅｌｓ ｗｉｔｈ ｃａｌｃｉｕｍ ｏｒ ｓｏｄｉｕｍ ｉｏｎｓ．２０１３，Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１４，６，１９８０～１９８９．］では、１００％ホエイタンパク質（β－ラクトグロブリン）を、ｐＨ７．０で塩化カルシウムの添加で処理した場合、４重量％のタンパク質濃度に対して、カルシウム含有量が５～６ｍＭである場合に、６８又は８５℃で加熱すると、マイクロゲル又はゲルの形成がもたらされたことが報告された。この場合もゲル形成は、多くの半固体の食品及び飲料製品において望ましくない。

従来技術の教示では、カルシウムの添加によって粘度が得られる場合があるが、ゲル化は食品製品製造において望ましくない可能性がある周知の効果であることが示される。更に、製品のｐＨは変動し、プロセスに影響を及ぼし、製品の不安定性をもたらし得る。従来技術では、望ましい味及びテクスチャーをもたらす食品及び飲料製品を提供する方法が示されていない。

したがって、優れた味、テクスチャー及び貯蔵安定性をもたらしながら、主要栄養素の栄養バランスを示す食品及び飲料製品が必要とされている。
［発明が解決しようとする課題］

したがって、本発明の目的は、改善されたテクスチャー及び口当たりを有する乳製品濃縮物並びにその製造方法を提供することである。

本発明は、特定の濃度の添加された二価カチオンの存在下での特定の熱処理による乳タンパク質ベースの凝集体の使用による改善を提供する。驚くべきことに、加熱時に形成された凝集体の沈殿又はゲル化することなく最適なタンパク質凝集をもたらす二価カチオンの添加の臨界範囲が存在することが見出された。

第１の態様では、本発明は、乳製品濃縮物の製造方法であって、
カゼインミセルタンパク質及びホエイタンパク質を含み、６．１～７．１のｐＨ及び３～２５重量％のタンパク質濃度を有する成分組成物を準備するステップであって、成分組成物のホエイタンパク質に対するカゼインタンパク質の比が９０／１０～６０／４０である、ステップと、
３～２５ｍＭの二価カチオンを添加して、成分組成物中で３～８ｍＭの濃度の遊離二価カチオンを提供するステップと、
成分組成物を均質化するステップと、続いて
成分組成物を、８０℃～１０５℃の温度で０．５～３分間低温殺菌及び撹拌して、カゼインとホエイタンパク質由来のβ－ラクトグロブリンとを含む凝集タンパク質を形成するステップであって、凝集体のサイズは、Ｄ（_４，３）平均直径によって測定して、３～５０ミクロンである、ステップと、を含む、製造方法に関する。

本発明は、製品中の総脂肪含有量の低減を可能にしながら、最適な官能特性をもたらすために、添加された遊離二価カチオンの存在下での熱処理の際に生成される乳タンパク質ベースの凝集体を使用する。更に、記載された発明により、追加の安定剤又は親水コロイドを使用することなく、乳製品ベースの濃縮されたテクスチャー化製品の配合を可能にする。

第２の態様では、本発明は、カゼインミセル及びホエイタンパク質凝集体を含む凝集タンパク質を含む乳製品濃縮物であって、
６．０～７．１のｐＨと、６～５５重量％の乳固形分の濃度と、９０／１０～６０／４０のホエイタンパク質に対するカゼインの比と、３～８ｍＭの遊離二価カチオンの濃度と、を有し、凝集体のサイズは、レーザー回折によって測定して、３～５０ミクロンの平均直径Ｄ（_４，３）である、乳製品濃縮物に関する。

更なる態様では、本発明は、乳製品濃縮物の製造方法であって、
カゼインミセルタンパク質及びホエイタンパク質を含み、６．１～７．１のｐＨ及び３～２５重量％のタンパク質濃度を有する成分組成物を準備するステップであって、成分組成物のホエイタンパク質に対するカゼインタンパク質の比が９０／１０～６０／４０である、ステップと、
３～２５ｍＭの二価カチオンを添加して、成分組成物中で３～８ｍＭの濃度の遊離二価カチオンを提供するステップと、
成分組成物を均質化するステップと、続いて
成分組成物を、１２０°～１５０℃の温度で３～３０秒間低温殺菌及び撹拌して、カゼインとホエイタンパク質由来のβ－ラクトグロブリンとを含む凝集タンパク質を形成するステップであって、凝集体のサイズは、Ｄ（_４，３）平均直径によって測定して、３～５０ミクロンである、ステップと、を含む、方法に関する。

この方法は、原材料混合物の超高温処理（ＵＨＴ）を提供する。この方法は、例えば、無糖練乳又は料理用クリーマーに好適である。以下の本発明の方法の考察は、この方法にも適用される。

なお更なる態様では、本発明は、粉末グローイングアップミルク、料理用ソース、コーヒー混合物、紅茶クリーマー、アイスクリーム、又はカカオ麦芽（ｃｏｃｏａ-ｍａｌｔ）飲料の製造に使用するための、本出願に記載される乳製品濃縮物の使用に関する。

塩化カルシウムを添加して、３．５重量％の乳を、９０℃で１５分間熱処理した後のガラスチューブを示す図である。チューブのラベルは、試料中に添加された遊離カルシウムの量をｍＭで表す。粘度の増加をもたらすタンパク質凝集体の形成を誘導するための臨界遊離カルシウム濃度は３．７ｍＭであり、これは４ｍＭのＣａＣｌ２の添加に相当する。 実施例２に記載したように、ｐＨ７．０で３重量％のカゼインミセル単離物で安定化された、又は５ｍＭのＣａＣｌ２を添加し、９５℃で１５分間加熱した後のエマルジョンの粒度分布を示す図である。（Ａ）２．５重量％の油エマルジョン、（Ｂ）５重量％のエマルジョン、（Ｃ）１０重量％のエマルジョン。 熱処理及びｐＨ７．０で１５分間９５℃での剪断後に、３重量％の乳タンパク質濃縮物を安定化した高オレイン酸ヒマワリエマルジョンの共焦点走査型レーザー顕微鏡写真を示す図である。（Ａ）２．５重量％の油、（Ｂ）５重量％の油、（Ｃ）１０重量％の油。スケールバーは、１０ミクロンである。 熱処理及び５ｍＭのＣａＣｌ２の存在下で１５分間９５℃での剪断後に、３重量％の乳タンパク質濃縮物を安定化した高オレイン酸ヒマワリエマルジョンの共焦点走査型レーザー顕微鏡写真を示す図である。（Ａ）２．５重量％の油、（Ｂ）５重量％の油、（Ｃ）１０重量％の油。油滴及びタンパク質相は矢印で示される。スケールバーは、１０ミクロンである。 熱処理及び５ｍＭのＣａＣｌ２の存在下で１５分間９５℃での剪断後に、３重量％の乳タンパク質濃縮物を安定化した高オレイン酸ヒマワリエマルジョンの共焦点走査型レーザー顕微鏡写真を示す図である。（Ａ）２．５重量％の油、（Ｂ）５重量％の油、（Ｃ）１０重量％の油。油滴及びタンパク質相は矢印で示される。スケールバーは、１０ミクロンである。 熱処理及びｐＨ７で又は５ｍＭのＣａＣｌ２の存在下で１５分間９５℃での剪断後に、３重量％の乳タンパク質濃縮物を安定化した高オレイン酸ヒマワリ５重量％エマルジョンの、２０℃での流動曲線を示す図である。 熱処理及びｐＨ７で又は５ｍＭのＣａＣｌ２の存在下で１５分間９５℃での剪断後に、３重量％の乳タンパク質濃縮物を安定化した高オレイン酸ヒマワリエマルジョンの、剪断速度１０ｓ－１における粘度を示す図である。 粉末を１３％の全固形分に再構成した後に５ｍＭの塩化カルシウムの存在下で加熱した、二倍に濃縮された乳の粒度分布を示す図である。 粉末を１３％の全固形分に再構成した後に５ｍＭの塩化カルシウムの存在下で加熱した、二倍に濃縮された乳の共焦点走査型レーザー顕微鏡写真を示す図である。スケールバーは（Ａ）及び（Ｂ）でそれぞれ２０及び１０ミクロンである。 ５ｍＭ塩化カルシウムを添加した、本発明からの５０％ ＴＳに再構成された粉乳についての２５℃での流動曲線を示す図である。白丸：剪断速度の増加に伴う流動曲線（上）。黒丸：剪断速度の増加に伴う流動曲線（下）。 ５０％ ＴＳで乾燥させた対照の乳（Ａ）及び１３％ ＴＳで再構成した後に、６．５ｍＭのＣａＣｌ２の存在下で、３７％ ＴＳで乾燥させた本発明からの試料（Ｂ）の粒度分布を示す図である。 ５０％ ＴＳで乾燥させた対照の乳及び５０％ ＴＳで再構成した後に、６．５ｍＭのＣａＣｌ２の存在下で３７％ ＴＳで乾燥させた本発明からの試料の、２０℃での流動曲線を示す図である。

タンパク質の凝集及び粘度の増加における全脂肪乳への二価カチオンの添加、特にカルシウムの効果について実験を行うとき、驚くべきことに、加熱時に形成された凝集体が沈殿又はゲル化することなく、最適なタンパク質の凝集をもたらす二価カチオン添加の臨界範囲があることが見出された。この最適なカルシウムの濃度を超えると、系は、沈殿を伴う過剰凝集又は凝集体サイズの減少を示した。

理論に束縛されるものではないが、タンパク質への塩化カルシウム添加は、タンパク質の表面に吸着されたプロトンと、より高い親和性を有するカルシウムイオンとの間の交換をもたらす可能性がある。この現象により、分散体のｐＨが低下し、それによってタンパク質間の静電反発力が減少した。これらの条件では、乳又は乳ベースの分散体及びエマルジョンの後続の熱処理により、タンパク質の制御された凝集がもたらされ、これは最終製品のテクスチャー特性及び官能特性にプラスに影響を及ぼすことが示された。

本発明の主な利点は、低脂肪乳タンパク質ベースの濃縮物をテクスチャー化すること、並びに追加の親水コロイド及び／又は乳化剤の使用の低減又は排除を可能にすることである。

この文脈において、本発明による方法で生成され、本発明の製品中に存在する凝集体は、Ｄ（_４，３）平均直径によって測定して、３～５０ミクロン、好ましくは５～５０ミクロン、より好ましくは５～１０ミクロンのサイズを有する。凝集体の粒度分布（ＰＳＤ）は、マスターサイザー２０００（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＵＫ）などのレーザー粒度計を用いて測定される。測定のために、例えば、不透明度（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ）が９～１０％になるまで試料をＨｙｄｒｏ ＳＭ測定セルに分散させ、その後マスターサイザーで分析してもよい。

更に、本文脈において、遊離二価カチオンは、選択電極の方法によって測定され得る。例えば、遊離（イオン性）カルシウム濃度は、６９２ｐＨ／イオンメーター（Ｍｅｔｒｏｈｍ Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）に接続されたＢＮＣコネクターＰ／Ｎ５１３４４７０３を備えたメトラー・トレドカルシウム選択電極ｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ（商標）ＤＸシリーズ半電池で測定される。

更に、本文脈において、特に指示がない限り、成分の％は、組成物の重量に基づく重量％、すなわち重量／重量％を意味する。

「乳製品濃縮物」に加えて、乳料理製品、スープ又はスープベース、デザート、ホイップクリーム、紅茶又はコーヒークリーマー又はエンハンサー、コーヒー混合物中の乳成分、及び飲料販売システムなどの飲料システムで使用するための乳製品成分であってもよい。

更に、本文脈において「撹拌する」とは、成分組成物を移動させることを意味する。撹拌は、成分組成物の剪断をもたらし得る。これを行う場合、疑集体を破壊することなく行うことが好ましい。

本発明の好ましい実施形態では、凝集体は、５～３０ミクロン、好ましくは５～１０ミクロンである。このことにより、凝集体がざらつき感を与えることなく、製品に望ましい口当たりを与える。

本発明に従い、二価カチオンが、Ｃａカチオン及びＭｇカチオン又はこれらの組み合わせからなる群から選択されることが好ましい。これらの二価カチオンは、食品等級であり、脂肪の酸化を増加させるのに寄与しない。

本発明の好ましい実施形態では、二価カチオンは、カルシウムカチオンである。

有利には、遊離二価カチオンの濃度が３．５～６．５ｍＭの二価カチオンになるまで、二価カチオンが添加される。乳製品濃縮物に添加する必要がある量は、３～２５ｍＭであることが見出されている。

更に、二価カチオンは、ミネラル塩の形態で添加されることが好ましい。好ましくは、ミネラル塩は、塩化カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、又はリン酸カルシウムからなる群から選択されるカルシウム塩である。本発明の特に好ましい実施形態では、カルシウム塩は、塩化カルシウムである。

本発明の全ての自然な実施形態では、カルシウムは、例えば膜分画によってタンパク質、脂肪、及びラクトースを分離した後の乳由来の濃縮されたミネラルから得られる。

本発明によれば、カルシウムカチオンを添加する前の成分組成物のｐＨは、好ましくは６．２～７．１である。

成分組成物中の可溶性タンパク質の含有量は、タンパク質の大部分が凝集体の形態であることを示す総タンパク質含有量に対して、３０％以下であることが好ましい。

本発明の一実施形態では、成分組成物が、０～５０重量％の脂肪、好ましくは１．０～２０重量％、より好ましくは３．０～１５重量％、最も好ましくは５～１０重量％の脂肪を含む。低量の脂肪であっても、製品内に生成された凝集体に起因して、製品のテクスチャーは依然としてクリーム状として知覚されることが見出された。

成分組成物中のカゼイン及びホエイタンパク質は、好ましくは、生乳、低温殺菌乳、低熱濃縮乳、低熱粉乳、乳タンパク質濃縮物、液体若しくは粉末形態の乳タンパク質単離物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される形態で提供され、追加のホエイタンパク質は、スイートデイリーホエイ、ホエイタンパク質濃縮物、液体、濃縮物若しくは粉末形態のホエイタンパク質単離物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される形態で提供される。

本発明による方法は、乳製品濃縮物の製造に特に有用であることが見出されている。本発明のこの実施形態では、成分組成物は、６～５５、好ましくは２５～５０重量％の乳固形分を含む濃縮物である。

本発明はまた、上記の方法によって得られる乳製品濃縮物に関する。

本発明の特に好ましい実施形態では、濃縮物は、凍結乾燥、噴霧乾燥、又はロール乾燥の手段によって粉末に乾燥される。

驚くべきことに、二価カチオンの添加及び本発明のプロセスの条件は、カゼインミセルと凝集体を形成し、その結果、コロイド粒径、水分の結合、及び全体の粘度が増加することが見出された。驚くべきことに、組成物を乾燥させた後の構造及び機能は維持される。標準的な粉乳を製造するための、現在の高圧噴霧乾燥の条件により、タンパク質の制御された凝集、したがって噴霧乾燥プロセス中の機能性を破壊する高い剪断効果をもたらされることが観察された。

遠心ホイール、水圧（高圧）ノズル、空気圧（２相ノズル）及び音波噴霧などの噴霧乾燥するためのいくつかの種類の噴霧化が公知である。用語「低圧乾燥システム」は、カゼイン－ホエイタンパク質凝集体の構造を保護する遠心ホイール又は空気圧噴霧システムを指す。水圧（高圧）ノズル噴霧化などの高圧噴霧器は、剪断効果をもたらし、したがって、カゼイン－ホエイタンパク質凝集体を破壊し、そうしてその固有の機能を破壊することが観察されている。このような高圧噴霧器は、従来の粉乳を製造するのに有用である。しかし、このような高圧システムは、本発明の試料を製造するのに好適ではない。しかし、低圧乾燥システムを用いた噴霧乾燥は、製品の機能性を維持することが見出されている。低圧ノズルは１００バール未満、より好ましくは５０バール未満、好ましくは２０バール未満で操作され得る。

上記で考察される本発明の別の態様では、本発明は、カゼインミセル及びホエイタンパク質凝集体を含む凝集タンパク質を含む乳製品濃縮物であって、
６．０１～７．１のｐＨと、６～５５重量％の乳固形分の濃度と、９０／１０～６０／４０のホエイタンパク質に対するカゼインの比と、３～８ｍＭの遊離二価カチオンの濃度と、を有し、前記凝集体のサイズは、レーザー回折によって測定して、５ ３～５０ミクロンの平均直径Ｄ（４，３）である、乳製品濃縮物に関する。

製品の好ましい濃度は、原材料混合物中で２５～５０重量％である。好ましくは、凝集体は、レーザー回折によって測定して、５～１０ミクロンの平均直径Ｄ（４，３）のサイズを有する。

この製品に関して、製品は、製品中に３．５～６．５ｍＭである遊離二価カチオンを有することが好ましい。二価カチオンは、好ましくは、二価カチオンＣａ及びＭｇ又はこれらの組み合わせから選択される。

本発明による製品において、製品中の可溶性タンパク質の含有量は、総タンパク質含有量に対して３０％以下であることが有利である。

更に、製品は、０～２０重量％の脂肪、好ましくは２．０～１５重量％、最も好ましくは２．５～１０重量％の脂肪を含むことが好ましい。脂肪含有量が０又は低い製品でも、望ましい口当たりを得ることができることが見出されている。本発明による製品は、５～５０ミクロンのタンパク質凝集体中で凝結される０．５～２．０ミクロンのサイズを有する初期脂肪（熱処理前に存在する）液滴を有し得る。

本発明による製品は、少なくとも部分的に凝集したタンパク質系を有してもよく、このタンパク質系は、組成物を８０℃～１０５℃で０．５～３分間、熱処理に供することによって得られる。

カゼインミセルは、液体若しくは粉末形態又はこれらの組み合わせで、乳、乳タンパク質濃縮物、及び乳タンパク質単離物からなる群から得ることができる。

本発明による製品は、アイスクリーム又は冷凍菓子、乳製品濃縮物又はデザート、ソースなどの乳製品ベースの製品であり得る。製品の形態としては、凍結、周囲温度、液体、及び粉末を含む。

以下の実施例は、限定するものではなく例として、本発明の様々な実施形態を例示する。
実施例１：
加熱された全脂肪乳への塩化カルシウム添加によって得られた乳タンパク質ベースの凝集体。
材料及び方法
低温殺菌及びマイクロ濾過した全脂肪乳（３．５重量％脂肪）を、Ｃｒｅｍｏ Ｓ．Ａ．（Ｌｅ Ｍｏｎｔ－ｓｕｒ－Ｌａｕｓａｎｎｅ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）により用意した。２５℃で測定して、初期ｐＨは６．７７であった。カルシウム添加のために、ＣａＣｌ２溶液、２（Ｈ２０）（Ｍｅｒｃｋ，Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を２００ｍＭのミリＱ水で調製した。塩化カルシウム溶液を添加する毎に、５０ｍＬの容量の乳を５０ｍｌのＰｙｒｅｘガラス瓶（Ｓｃｈｏｔｔ Ｄｕｒａｎ ｔｙｐｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）に導入し、１～１６ｍＭの範囲の遊離カルシウムの添加をカバーした。室温２０～２３℃で、３００ｒｐｍで磁気撹拌を行った。

塩化カルシウムを添加した後、２０ｍＬの乳を、磁気バレルを備える２２ｍＬの密封ガラスチューブに導入した。３分で製品の温度を９０℃に到達させるため、密閉したチューブを部分的（２／３）に、９２．５℃に調節された水浴中に１５分間浸漬した。試料の剪断を確実にするために、磁気撹拌（５００ｒｐｍ）下でインキュベーションした。インキュベーション後、チューブを冷却するために氷水に移した。

毛細管の粘度は、Ｒｈｅｏｔｅｓｔ ＬＫ ２．２（Ｍｅｄｉｎｇｅｎ ＧｍｂＨ，Ｄｒｅｓｄｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用して、粒度分布（ＰＳＤ）はマスターサイザー２０００（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＵＫ）を使用して測定した。

チューブの直接的な外観は、タンパク質凝集体が形成された最初の遊離塩化カルシウム濃度を検出するために行われた。加熱後のイオン性（遊離）カルシウム濃度は、６９２ｐＨ／イオンメーター（Ｍｅｔｒｏｈｍ Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）に接続されたＢＮＣコネクターＰ／Ｎ５１３４４７０３を備えたメトラー・トレドカルシウム選択電極ｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ（商標）ＤＸシリーズ半電池で決定される。
結果

ｎｄ：測定なし

表１から、元の乳は可溶性コロイドカルシウムの形態で、２ｍＭの遊離イオン性カルシウムを既に含有していることがわかる。乳にＣａＣｌ２を添加することにより、遊離イオン性カルシウムの増加がもたらされたが、加熱後のｐＨの低下にもつながった。最大４ｍＭの添加された塩化カルシウム濃度（測定された遊離カルシウムの３．８ｍＭに相当）で、加熱した乳中の粒径は、Ｄ４３では６００ｎｍ付近、Ｄ３２では３００ｎｍ付近のままであり、これはタンパク質で被覆された乳脂肪滴のサイズ及びカゼインミセルに相当する。この臨界ＣａＣｌ２値を超えると、Ｄ４３及びＤ３２について数百ミクロンに達するより大きな粒子が形成される。これらの凝集体は、図１のガラスチューブの表面上で視認可能である。驚くべきことに、タンパク質ベースの凝集体のサイズは、約６ｍＭのＣａＣｌ２で最大に達し、次いで、より多くのカルシウムが系内に存在する間、定常的に減少した。この系の粘度は、塩化カルシウム含有量の増加と共に増加する。系は、加熱中にチューブ内で剪断を適用することによって、タンパク質凝集体間の相互作用を制御できることを証明する、ゲル化はしなかった。

実施例２：
乳タンパク質濃縮物を安定化したエマルジョンにおけるカルシウムの添加
材料及び方法
カゼインミセル分散体の原液を、１０重量％のタンパク質濃度で調製した。カゼインミセル濃縮物Ｐｒｏｍｉｌｋ８５２Ｂ（バッチ１３６１０６５６）を、Ｉｎｇｒｅｄｉａ（Ａｒｒａｓ，Ｆｒａｎｃｅ）から購入した。粉末の組成は（ｇ／１００ｇ湿潤粉末）：タンパク質（Ｎ×６．３８）８２．３、Ｃａ２．６、Ｍｇ０．１、Ｎａ０．０７、Ｋ０．２９、ＣＩ０．０５、Ｐ１．５６であった。分散体を調製するのに必要な粉末の質量を、粉末中のタンパク質含有量に応じて計算した。

カゼインミセル粉末を、室温での撹拌下で、ミリＱ水で３時間水和した。３時間後、タンパク質分散体を、ＥｍｕｌｓｉＦｌｅｘ Ｃ－５高圧一段式ホモジナイザー（Ａｖｅｓｔｉｎ（登録商標），Ｃａｎａｄａ）で均質化した。この処理により、カゼインミセルの平均粒径が減少し、漿液中の非沈降性カゼイン（κ、αｓ１、及びαｓ２）の量が増加し、それにより溶液が安定化されＭＣＩの沈降を回避することが可能となる。

平均粒径を、均質化後にＮａｎｏｓｉｚｅｒ ＺＳ（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標），ＵＫ）を使用して測定した。平均粒径は単分散であり、約２５０ｎｍであった。

エマルジョンの調製
Ｏ／Ｗエマルジョンを、高オレイン酸ヒマワリ油（Ｏｌｅｉｆｉｃｉｏ Ｓａｂｏ，Ｍａｎｎｏ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）をタンパク質分散体に添加することによって調製し、その結果、全試料は２．５、５及び１０重量％の油含有量並びに３重量％の一定のタンパク質含有量となった。続いて、混合物を、Ｕｌｔｒａ－Ｔｕｒｒａｘ Ｔ２５ ｂａｓｉｃ（ＩＫＡ（登録商標），Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を使用して、５００ｍＬの容量につき１分間、１１，０００ｒｐｍ／分で予備均質化した。予備均質化したエマルジョンを、第一のバルブについては５０バール、第二のバルブについては２５０バールに調整したＰａｎｄａＰＬＵＳ ＨｏｍｏＧｅｎｉｕｓ ２０００（ＧＥＡ（登録商標），Ｇｅｒｍａｎｙ）を用いて高圧で均質化し、合計３００バールの圧力を得た。

エマルジョンをこの方法によって２回均質化した。均質化後、ＣａＣｌ２のｐＨ及び濃度を、定義された目標値に補正した。異なるｐＨを有する試料を、調製した直後及び１時間後に、異なる濃度のＣａＣｌ２について、湯浴中で９５℃で１５分間加熱した。エマルジョンを氷水で２０分間冷却した後、４℃で１時間保管した。

その後、試料をビーカー内でＵｌｔｒａ－Ｔｕｒｒａｘ Ｔ２５ ｂａｓｉｃ（ＩＫＡ（登録商標），Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を用いて６０ｍＬの容量につき１６，０００ｒｐｍで２分間剪断し、全ての容量について同じ剪断を得るために３０回の回転を適用した。その後分析が完了するまで、エマルジョンを４℃で保存した。

粒度分布
粒径分布を評価するために、分散体及びエマルジョンを、動的光散乱法による剪断後、マスターサイザー３０００（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ（登録商標），ＵＫ）を使用して分析した。エマルジョンの試料を、９～１０％の不透明度が得られるまでＨｙｄｒｏ ＳＭ測定セルに分散させた。非加熱及び加熱された試料を分析した。測定を３回行い、３回の反復の平均を報告した。

タンパク質凝集体の微細構造
試料の凍結切片法
ＣＬＳＭにより試料を分析するために、凍結切削を行った。それらを保存するため、この目的のために、スクロース及びホルムアルデヒドを試料に添加した（ＰＲＩＣＥ ａｎｄ ＪＥＲＯＭＥ，２０１１）。割合は、スクロースには総容量の３０重量％、ホルムアルデヒドは３．７重量％である。ボルテックスを用いて試料を均質化し、分析を開始する前に４℃で一晩保管した。

その後、試料を固定した。このステップは、凍結切片法用の最適切削温度（ＯＣＴ）化合物、Ｔｉｓｓｕｅ－Ｔｅｋ（登録商標）１ｇ中に０．５ｇの試料を添加することで構成された。組成物を均質化し、凍結切片法用のＯＣＴ化合物、Ｔｉｓｓｕｅ－Ｔｅｋ（登録商標）を含有する凍結試料ホルダに０．１ｇを添加した。

凍結試料ホルダを、８０ｍＬの２－メチルブタン（９９％、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ（登録商標），ＵＳより入手）を含有するプラスチックバイアルに浸漬し、それ自体を窒素液体のＳａｇｅｘボックスに浸漬した。２－メチルブタンの溶液は、試料の良好な凍結を確実にし、乾燥から保護する。

次いで、試料をＣｒｙｏｓｔａｔ ＣＭ ３０５０（Ｌｅｉｃａ（登録商標），Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）に入れた。その後－２１℃で、ミクロトームでのカットを、７μｍの厚さで行った。分析が実施されるまで、顕微鏡スライドを－２０℃の冷凍庫で保存した。

顕微鏡スライドガラスは、組織をガラススライドに接着させ、過酷な工程の間に組織を除去することを避けるために、ＨｉｓｔｏＧｒｉｐ（５０倍濃縮物、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（登録商標），ＵＳ製）で前処理した。
共焦点走査レーザー顕微鏡
タンパク質と脂肪球とを区別するために、個々の試料１００／０（ＭＣＩ／ＳＰＩ）及び０／１００（ＭＣＩ／ＳＰＩ）を染料で標識した。

ファストグリーンを使用してタンパク質を着色し、ナイルレッドで脂肪球を着色した。ＦＯＷＬＥＲ ｅｔ ａｌ．，１９８５によれば、ナイルレッドは蛍光顕微鏡による細胞内脂質液滴の検出に優れた染料であり、非常に疎水性及び蛍光性である。２５ｍｇのナイルレッドを１００ｍＬのエタノールに溶解した。励起波長は、ダイオードレーザーからの４８８ｎｍの放射を用いて達成され、放射された光は４８８ｎｍと６３０ｎｍの間で収集された。

ファストグリーンは、タンパク質上の荷電基に静電的に誘引される有機染料である（ＭＥＲＲＩＬ ａｎｄ ＷＡＳＨＡＲＴ，１９９８）。それは静電相互作用によって対象のバイオポリマーに非共有結合することができる（ＡＵＴＹ，２０１３）。励起波長は、ダイオードレーザーからの６３３ｎｍの放射を用いて設定され、放射された光は６３３ｎｍと７４０ｎｍの間で収集された。使用したファストグリーンは、水中１重量％であった。

試料をナイルレッド（１００μＬ）とファストグリーン（３ｍＬ）の混合物で染色した。混合物を顕微鏡スライド上に１０分間置き、すすいだ。スライドを、固化するＶｅｃｔａｓｈｉｅｌｄ Ｈａｒｄ Ｓｅｔ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｍｅｄｉｕｍ（Ｖｅｃｔｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（登録商標），ＵＳ）を用いて定着させた。

その後、顕微鏡スライドを、Ｚｅｉｓｓ（登録商標）ＬＳＭ７１０共焦点走査顕微鏡（Ｚｅｉｓｓ（登録商標），Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用して分析した。ＣＬＳＭは、同時に複数の蛍光プローブの励起を可能にするレーザーを備えており、この能力により、正確な励起波長を選択し、特定の色素からの放射光を収集するフィルタを選択することによって、試料のマルチイメージングを可能にする。１０×／０．４５ ∞／０．１７／ＰＬ ＡＰＯ及び６３×／１．４ ｏｉｌ／ＤＩＣ ４２０７８２－９９００／ＰＬ ＡＰＯを全ての画像に使用した。

流動特性
剪断の１日後、同心円筒形状ＣＣ２７－ＳＳ／Ｓ（直径＝２７ｍｍ、ギャップ＝１．１４ｍｍ、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ（登録商標），Ａｕｓｔｒｉａによる）を有する応力制御されたレオメーターＰｈｙｓｉｃａ ＭＣＲ５０１（Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ（登録商標），Ａｕｓｔｒｉａ）を用いて流動実験を行った。

２５℃の一定温度で、定常状態の流れ測定を行い、１００ １／ｓの剪断応力を５分間試料に適用し、続いて４つの剪断速度（１つは０．１～５００ １／ｓからのもの、もう一方は５００～０．１ １／ｓからのもので、これらを２回実施した）を適用した。３０秒毎に１５の測定を行った。見かけ粘度を剪断速度に応じて記録した。

各測定について、エマルジョン試料のアリコート（１９ｍＬ）をカップに注いだ。測定を３回行い、３回の反復の平均を報告した。

可溶性タンパク質含有量
本発明からの製品中の可溶性タンパク質の含有量を特徴付けるために、製造の１日後に、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ（登録商標）遠心分離機５４１８（Ｖａｕｄａｕｘ－Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ ＡＧ（登録商標），Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を用いてエマルジョンを、室温で２０分間１６，０００ｇで遠心分離した。Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｐｈａｓｅ－Ｕｌｔｒａ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＲＰ－ＵＰＬＣ）により分析するために、上清を慎重に回収し、４℃で保存した。

ＵＰＬＣシステム（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐ Ｍｉｌｆｏｒｄ Ｍａ，ＵＳＡ）は、バイナリポンプ、温度制御オートサンプラー（サンプルマネージャ－ＵＰＳＭＰＭ６Ｒ）及びフォトダイオードアレイ検出器（ＵＰＰＤＡ－Ｅ）で構成された。装置は、Ｅｍｐｏｗｅｒ（登録商標）３ソフトウェア、Ｐｒｏバージョンによって制御された。

逆相分析カラムＡｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣ（登録商標）ＢＥＨ３００ Ｃ４ １．７μｍ ２．１×１５０ｍｍ（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐ Ｍｉｌｆｏｒｄ Ｍａ，ＵＳＡ）及びＶＡＮＧＵＡＲＤＴＭ Ｐｒｅ－ｃｏｌｕｍｎ ＢＥＨ３００ Ｃ４ １．７μｍ ２．１×５ｍｍ（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐ Ｍｉｌｆｏｒｄ Ｍａ，ＵＳＡ）で分離を行った。ＵＰＬＣバイアルを８℃±２℃の一定温度に保ち、サンプルマネージャシステムによって注入した。５００μＬの注入器及び２５０μＬのインジェクションループを使用した。

カゼインの標準物質は、１０重量％の参照溶液からミリＱ水で希釈することによって、０．１、０．３、１、３、及び５重量％の濃度で調製した。１．５ｍＬのＥｐｐｅｎｄｏｒｆ（登録商標）マイクロチューブに、２００μＬの試料及び８００μＬの緩衝液｛グアニジン－ＨＣｌ７，５Ｍ；クエン酸三ナトリウム６．２５ｍＭ；ＤＴＴ２３ｍＭ｝を添加した。試料の質量及び緩衝液の質量を正確に秤量した。次いで、組成物をボルテックスを用いて均質化し、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ（登録商標）Ｔｈｅｒｍｏｍｉｘｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔ（Ｖａｕｄａｕｘ－Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ ＡＧ（登録商標），Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）中で、６０℃で１０分間、６５０ｒｐｍでインキュベートした。

インキュベーション後、試料を均質化し、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ（登録商標）遠心分離機５４１８（Ｖａｕｄａｕｘ－Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ ＡＧ（登録商標），Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）で、１６，０００ｇで１０分間、室温で遠心分離した。次いで、上清を慎重に回収し、脂肪層に注意しながら、また、存在する場合はペレットを懸濁させないようにＵＰＬＣバイアルに導入した。注入量は、十分な表示を得るために試料のタンパク質含有量（ケルダール法により測定、Ｎ×６．３８）に適合させて３０μＬ～１５０μＬの間で可変であった。変動性を考慮するために、標準物質にも調整された量を注入した。

溶出中に混合した２つの溶媒を用いて勾配溶出を行った。溶媒Ａは水中０．１％ ＴＦＡからなり、溶媒Ｂはアセトニトリル／水（９０／１０）（ｖ：ｖ）中０．１％ ＴＦＡであった。４分で１５～３５％Ｂ（５％Ｂ．分－１）、２４分で３５～４７％Ｂ（０．５％Ｂ．分－１）及び４分で４７％Ｂ～８０％Ｂ（８．２５％Ｂ．分－１）の直線勾配で分離を行った。これに続いて、８０％Ｂでの定組成溶離を１分間行った。次いで、２分で直線的に開始条件に戻り、続いて５分間カラムを再平衡化した。

流速は０．６ｍＬ．分－１であり、カラム温度は４０±１℃で一定に保たれた。取得はλ＝２１４ｎｍ（解像度２．４ｎｍ－２０ポイント／秒－露光時間自動）で達成された。

各クロマトグラムを手動で積分した。検量線については、注入されたタンパク質量に応じて総面積をプロットした。可溶性タンパク質含有量は、遠心分離後の上清中に存在するタンパク質量と、遠心分離せずにエマルジョン中に存在するタンパク質の総量との比から計算し、百分率で表した。

結果
粒度分布
図２は、熱処理及び剪断時に、ｐＨ７．０でのエマルジョンのサイズ分布が、試験した３つのヒマワリ油含有量について約４００～６００ｎｍのピークを示すことを示す。それどころか、５ｍＭの添加されたカルシウムの存在下で熱処理が達成される際に、より大きな粒子が形成される。したがって、サイズ分布が約１５～２５ミクロンに明らかに移行しており、最初の油滴がより大きなタンパク質ベースの粒子に凝集したことを示している。

微細構造
タンパク質ベースの凝集体の微細構造を図３に明確に示す。エマルジョン中の油含有量が増加すると、より多数の凝集体が得られた（図３Ａ～３Ｃ）。興味深いことに、より大きな倍率の粒子は、これらが周辺のタンパク質マトリクスに密に含まれている油滴によって構成されていることを示す（図４）。エマルジョン中のヒマワリ油の含有量が多いほど、粒子の形状はよりコンパクトで球形であった（図４Ｃ）。対照的に、最も低い油の含有量では、より分枝状で細長い粒子が得られた（図Ａ）。５重量％の油でのエマルジョン中の可溶性タンパク質含有量は、ｐＨ７．０で７６％であることが見出され、一方５ｍＭの塩化カルシウムの存在下で熱処理すると、ＵＰＬＣ分析によって明らかにされるように、約３％であることがわかった。

流動特性
５重量％の油で生成されたエマルジョンの流動特性を、ｐＨ７．０での熱処理及び剪断後と、５ｍＭのＣａＣｌ２の添加後とで比較した。流動特性を図５に示す。

ｐＨ７．０で生成されたエマルジョンは、剪断速度に応じて、粘度とは独立してニュートン流動挙動を示した。これは、粘度が主に油の体積分率によって決まること、及び油滴が相互作用しないことによって説明される。５ｍＭカルシウムを含有する本発明の試料では、流動挙動は剪断減粘性であり、これは、全体の流動挙動に影響を与える剪断感受性粒子（ｓｈｅａｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）が生成されたことを示している。試料の粘度を、口腔内の条件に関連する１０ｓ－１の剪断速度で試験した３つのヒマワリ油の含有量について比較する（図６参照）。ｐＨ７．０では、粘度は油の含有量の増加と共にわずかに増加することがわかる。カルシウムの存在下で調製された本発明の試料については、粘度はｐＨ７．０での対応する試料より約１０～１００倍大きかった。これは、本発明の粒子がはるかに低い油の含有量で粘度を高めることを可能にし、食品製品中の脂肪を低下させることを可能にすることを明確に示す（図５を参照のこと）。

実施例３
二倍に濃縮された乳へのカルシウム添加、熱処理及び噴霧乾燥
材料及び方法
市販の全乳を３５％全固形分（ＴＳ）含有量まで濃縮すること、乳濃縮物中に可変量のＣａＣｌ２（５及び１０ｍＭ）を添加すること、直接的なダイレクトスチームインジェクションステップを含む標準化された熱処理工程及び噴霧乾燥をして機能化された粉乳を得ることと、を含む、以下の手順に従って、２つの試料のセットを製造した。

市販で入手可能な、低温殺菌及びマイクロ濾過され、均質化された全乳（脂肪含有量３．５％、Ｃｒｅｍｏ，Ｌｅ Ｍｏｎｔ－ｓｕｒ－Ｌａｕｓａｎｎｅ，ＣＨ）を、Ｃｅｎｔｒｉｔｈｅｒｍ（登録商標）ＣＴ１－０９薄膜スピニングコーンエバポレーター（Ｆｌａｖｏｕｒｔｅｃｈ Ｉｎｃ．，ＡＵ）で、表２に示されるように全固形分含有量まで濃縮する。

濃縮プロセスは、４℃の乳から出発して再循環させるバッチモードにおいて行われる。乳は前進する空洞ポンプで汲み上げられ、緩衝液槽から４０℃の出口温度に設定されたプレート式熱交換器とＣｅｎｔｒｉｔｈｅｒｍ（登録商標）ＣＴ１－０９エバポレーターを介して、緩衝液槽内に戻される。これにより、緩衝液槽内の乳は、固形分濃度及び温度が徐々に増加する。臨界濃度閾値に達すると、乳は、再混合することなく最終の蒸発器の通過によって所望の全固形分含有量にされ、別の貯蔵槽に収集される。

以下のプロセスパラメータ：流速１００ １／ｈ、蒸発器入口温度４０℃、蒸発器真空圧力４０～１００ミリバール、蒸発器蒸気温度９０℃を使用した。これは約３５℃の濃縮物出口温度、及び乳濃度の増加と共に約５０ １／ｈ～３０ １／ｈに徐々に減少する蒸発流速をもたらす。約１００ １／ｈの高い製品の流速及び４０℃の安定した製品の入口温度が、Ｃｅｎｔｒｉｔｈｅｒｍ（登録商標）装置の熱交換面に乳濃縮物が付着するのを避けるために重要である。

乳濃縮物を１０℃に冷却し、必要量のＣａＣｌ２，２Ｈ２Ｏ粉末（Ｍｅｒｃｋ，Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を撹拌しながら乳に添加した。４０ｋｇのバッチへのカルシウム粉末を添加するための典型的な時間枠は、約１５分である。

冷却したカルシウムを充填した乳濃縮物を、市販のＯＭＶＥ ＨＴ３２０－２０ ＤＳＩ ＳＳＨＥパイロットプラントライン（ＯＭＶＥ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ Ｂ．Ｖ．，ＮＬ）上で半連続モードで熱処理した。処理工程は、ＯＭＶＥ管状熱交換器内を６０℃への予熱、９５℃の出口温度にダイレクトスチームインジェクション、直列に接続され最大ｒｐｍで稼働するＯＭＶＥラインの２つのかき取り式表面熱交換器における９５℃で３００秒間の熱保持期間、続いてＯＭＶＥ管状熱交換器を氷水で冷却し、約２３℃の製品の出口温度への冷却である。かき取り式表面熱交換器ユニット内での滞留時間の合計が約３００秒になるように流速を１４ １／ｈに設定する。ＯＭＶＥ冷却器における滞留時間は約２分である。滞留時間は、ライン要素（管状熱交換器、かき取り式表面熱交換器）の体積流量及びデッドボリュームからの平均である。

ＤＳＩインジェクタの目詰まりは重大な現象であり、この点でラインを慎重に制御する必要がある。フラッシュ蒸発は適用されず、凝縮蒸気は、完全に製品中に残る。

５ｍＭのカルシウムを添加した熱処理された乳濃縮物を、ＦＳ１ロータリーアトマイザーを備えたＮｉｒｏ ＳＤ ６．３パイロットプラントスプレータワー（ＧＥＡ ＮＩＲＯ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤＫ）で噴霧乾燥した。運転パラメータは、製品供給速度１０～２０ｋｇ／ｈ、ロータリーアトマイザーにおける製品の入口温度２５～３０℃、ロータリーアトマイザーの速度２５０００ｒｐｍ、気流速度３５０～４００ｋｇ／ｈ（質量流量調整）、空気入口温度１６０℃、排気温度８０℃、排気相対湿度１５％、である。完成した粉末製品は直ちに密閉バッグに包装され、４％未満の残留湿度を有する。

実施例２で使用したものと同じ方法を使用して、試料のサイズ分布、微細構造及び流動特性を特徴付けた。５ｍＭのＣａＣｌ２を含有する噴霧乾燥された粉末で行われた実験では、測定前に試料を１３又は５０％ ＴＳに再構成した。蒸留水をビーカーに注ぎ、水浴で４２℃～４４℃に加熱した。４２℃～４４℃で１５０ｍＬの容量の蒸留水を測定し、メスシリンダーを用いてガラスビーカーに移した。２２．５ｇの量の粉乳を４２℃の１５０ｍｌの蒸留水に添加し、３０秒間スプーンで混合する。

結果
液体試料

表２から、本発明の試料は、熱処理後に粒径の顕著な増加を示し、粘度の増加をもたらしたことがわかる。１０ｍＭ塩化カルシウム添加の存在下では、Ｄ（４，３）は、試料にわずかなざらつきをもたらす６６．８ミクロンに増加していたことがわかる。この乳の濃度では、５ｍＭのＣａＣｌ２添加で最良の条件及び凝集プロファイルが得られ、これは、１０ｍＭのＣａＣｌ２添加（１５０ｍＰａ．ｓ）と比較して到達したより高い粘度（３４９ｍＰａ．ｓ）によっても推測することができる。噴霧乾燥後、試料はミリＱ水中で再構成する際に特徴付けられた。

粒度分布
再構成時の粒子の分布は、噴霧乾燥前に得られた粒径（Ｄ（４，３）＝２８．４ミクロン、表２）に非常に近い約２０ミクロンにピークを示している（図７参照）。粒径のわずかな減少は、製品の噴霧乾燥中に生じる剪断効果によるものと思われる。驚くべきことに、１３％ ＴＳで粉末を再構成した後に得られた可溶性タンパク質含有量は全タンパク質の７％であり、乳タンパク質の大部分が凝集構造に関与したことを示している。

微細構造
粒子の微細構造は、図８Ａ及び図８Ｂで見ることができる。凝集体はややコンパクトであり、タンパク質及び脂肪滴から構成されており、低量の可溶性タンパク質を照明する反応しないタンパク質の兆候は見られなかった。図８Ｂのより高い倍率の粒子は、高密度なタンパク質マトリクス中に埋め込まれた平均サイズ１～２ミクロンの十分に埋め込まれた脂肪滴を示す。凝集メカニズムから凝集体の形成が生じたことを示す脂肪滴の合体の兆候はほとんど存在しない。

５０％ ＴＳでの再構成時の流動特性
本発明による乳の噴霧乾燥粉末は、一般に全脂肪乳が噴霧乾燥されるＴＳである５０％ ＴＳに再構成された。図９に見られるように、流動挙動は急激な剪断減粘性であり、急峻な負の勾配と高い低剪断粘度を示している。これは、再構成時の製品が何らかの構造を構築したこと、及びタンパク質凝集体が互いに相互作用することができたという兆候である。驚くべきことに、上下の曲線がほぼ重なっているので、試料上の応力を解放すると構造は回復するする可能性がある。

実施例４：
三倍に濃縮された乳へのカルシウム添加、熱処理及び噴霧乾燥
材料及び方法
参照の乳
市販の、低温殺菌され、均質化された全乳（脂肪含有量３．５％、Ｅｍｍｉ，Ｌｕｃｅｒｎｅ，ＣＨ）を、Ｓｃｈｅｆｅｒｓトリプルエフェクト流下膜式蒸発器（Ｓｃｈｅｆｅｒｓ Ｂ．Ｖ．製）によって５０％全固形分まで濃縮した。乳濃縮物をプレート式熱交換器によって４℃に冷却し、均質化した液体乳濃縮物のｐＨを測定すると、６．５であった。この組成物をプレート式熱交換器によって再び６０℃に予熱し、続いて１５秒間の保持時間でダイレクトスチームインジェクションシステム（Ｎｅｓｔｌｅの自己構築）によって８５℃に加熱する。熱処理後、乳濃縮物を３ＶＴ４６０ ＣＲＥＰＡＣＯかき取り式熱交換器（ＡＰＶ Ｉｎｖｅｎｓｙｓ Ｗｏｒｂ製）によって４０℃に急速に冷却する。次いで、乳濃縮物を２段階ノズルシステム（１．８ｍｍノズル）によりＮｅｓｔｌｅ ３．５ｍ Ｅｇｒｏｎ（自己構築）上で３％の最大含水量まで噴霧乾燥し、気密バッグに詰める。噴霧乾燥の条件は、３７℃の製品温度で４１３ｋｇ／ｈの製品流速、熱気入口温度２７０℃、及び気流速度４６６４ｋｇ／ｈ、出口空気温度８８℃であった。

本発明の試料
市販の低温殺菌され均質化された全乳（脂肪含有量３．５％、Ｅｍｍｉ，Ｌｕｃｅｒｎｅ，ＣＨ）を、Ｓｃｈｅｆｅｒｓトリプルエフェクト流下膜式蒸発器（Ｓｃｈｅｆｅｒｓ Ｂ．Ｖ．製）によって３７％全固形分まで濃縮した。ミルク濃縮物をプレート式熱交換器によって４℃に冷却し、そして６．５ｍＭの塩化カルシウムを添加する。カルシウムを調整した乳濃縮物をプレート式熱交換器によって再び６０℃に予熱し、続いて約３００秒間の保持時間でダイレクトスチームインジェクションシステム（Ｎｅｓｔｌｅの自己構築）によって９５℃に加熱する。熱処理後、乳濃縮物を３ＶＴ４６０ ＣＲＥＰＡＣＯかき取り式熱交換器（ＡＰＶ Ｉｎｖｅｎｓｙｓ Ｗｏｒｂ製）によって４０℃に急速に冷却する。次いで、乳濃縮物を、１７，０００ｒｐｍでロータリーディスクノズルシステムによりＮＩＲＯ ＳＤ６ ３Ｎスプレードライヤーで最大３％の水分含有量まで噴霧乾燥し、気密バッグに詰める。噴霧乾燥の条件は、４０℃の製品温度で２０Ｌ／ｈの製品流速、熱気入口温度１６０℃、及び気流速度３６０ｍ^３／ｈ、出口空気温度８０℃であった。
サイズ分布の測定
本発明の粉乳を上記の参考文献と比較し、粒度分布（ＰＳＤ＝Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を決定するためにレーザー回折によって特徴付けた。

粉末試料を測定前に再構成した。蒸留水をビーカーに注ぎ、水浴で４２℃～４４℃に加熱した。４２℃～４４℃で１５０ｍＬの容量の蒸留水を測定し、メスシリンダーを用いてガラスビーカーに移した。２２．５ｇの量の粉乳を４２℃の１５０ｍｌの蒸留水に添加し、３０秒間スプーンで混合する。

液体又は再構成された粉末試料の蒸留水又は脱イオン水への分散及びレーザー回折による粒度分布の測定。

使用される測定設定は、０．０１の吸収で、脂肪滴に対する１．４６の屈折率、水に対して１．３３の屈折率である。全ての試料は、２．０～２．５％の不透明度で測定された。
流動特性
上記のプロセスを用いて、試料を５０％ ＴＳに再構成した。同心円筒形状ＣＣ２７－ＳＳ／Ｓ（直径＝２７ｍｍ、ギャップ＝１．１４ｍｍ、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ（登録商標），Ａｕｓｔｒｉａ製）を有する応力制御レオメーターＰｈｙｓｉｃａ ＭＣＲ５０１（Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ（登録商標），Ａｕｓｔｒｉａ）を用いて流量実験を行った。

２５℃の一定温度で、定常状態の流れ測定を行い、１００ １／ｓの剪断応力を５分間試料に適用し、続いて４つの剪断速度（１つは０～１００ １／ｓからのもの、もう一方は１００～０ １／ｓからのもので、これらを２回実施した）を適用した。３０秒毎に１５の測定を行った。見かけ粘度を剪断速度に応じて記録した。

各測定について、エマルジョン試料のアリコート（１９ｍＬ）をカップに注いだ。測定を３回行った。

結果
粒度分布
５０％ ＴＳで噴霧乾燥した全脂肪乳の粒径分布を、１３％ ＴＳに再構成した後に測定した（図１０）。図１０Ａでは、主要ピークが０．５ミクロンであり、続いて最大６ミクロンまでのテーリングが見られたことがわかる。これは、乳由来の乳脂肪滴及びカゼインミセルが付随して測定され、有意な凝集が系内で生じなかったことを示す。６．４ｍＭの添加された塩化カルシウムの存在下で処理された本発明の試料では、粒径分布はより大きな粒径に変化させた。Ｄ（４．３）は、タンパク質凝集体の存在を説明する１１ミクロンに達し、一方約０．５ミクロンの小さな残留物のピークは、おそらく未反応カゼインミセルを説明した（図１０Ｂ）。可溶性タンパク質の濃度は、対照の乳試料中で３３．５％であり、一方添加されたカルシウムの存在下で製造された試料中では１５．５％であった。このことは、本発明がタンパク質の凝集及びタンパク質凝集体中の油滴の取り込みに有利であることを再び示す。

流動特性
２つの粉乳を５０％ ＴＳに再構成し、それらの流動特性を比較した。５０％ ＴＳで噴霧乾燥された対照の全脂乳は、剪断減粘性挙動及び約１００Ｐａ・ｓの低剪断粘度プラトーを示した（図１１参照）。本発明からの乳は、５０％ ＴＳで再構成されたとき、同様に剪断減粘性プロファイルを示したが、低い剪断粘度は１００倍大きく、剪断減粘性領域ははるかに強い勾配を有していた。これは、高度に構造化された試料の兆候、及びタンパク質凝集体間の相互作用の証拠である。また、本発明は、同等の脂肪含有量でより高い粘度を生成することが明確に可能であり、したがって、食品製品における脂肪減少の可能性を有することも示す。

本明細書に記載されている、本発明の好ましい実施形態に対する様々な変更及び修正が、当業者には明らかであることを理解されたい。かかる変更及び修正は、本発明の主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、かつ意図される利点を損なわずに、行うことができる。したがって、かかる変更及び修正は、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。

Claims (13)

1. 乳製品濃縮物の製造方法であって、
   カゼインミセル及びホエイタンパク質を含み、６．１～７．１のｐＨ及び３～２５重量％のタンパク質濃度を有する成分組成物を準備するステップであって、前記成分組成物のホエイタンパク質に対するカゼインの比が９０／１０～６０／４０であるステップと、
   ３～２５ｍＭの二価カチオンを添加して、前記成分組成物中で３～８ｍＭの濃度の遊離二価カチオンを提供するステップと、
   前記成分組成物を均質化するステップと、続いて
   前記成分組成物を、８０°～１０５℃の温度で０．５～３分間低温殺菌及び撹拌して、カゼインと前記ホエイタンパク質由来のβ－ラクトグロブリンとを含む凝集タンパク質を形成するステップであって、前記凝集体のサイズは、Ｄ（_４，３）平均直径によって測定して、３～５０ミクロンである、ステップと、を含む、方法。
2. 前記凝集体が、５～３０ミクロン、好ましくは５～１０ミクロンである、請求項１に記載の方法。
3. 前記二価カチオンが、Ｃａカチオン及びＭｇカチオン又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記遊離二価カチオンの濃度が３．５～６．５ｍＭの二価カチオンになるまで、二価カチオンが添加される、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記二価カチオンが、ミネラル塩の形態で添加される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ミネラル塩が、塩化カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、及びリン酸カルシウムからなる群から選択されるカルシウム塩である、請求項５に記載の方法。
7. 前記成分組成物のｐＨが、前記カルシウムカチオンを添加する前に６．２～７．１である、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記成分組成物中の可溶性タンパク質の含有量が、総タンパク質含有量に対して３０％以下である、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記成分組成物が、０～５０重量％の脂肪、好ましくは１．０～２０重量％、より好ましくは３．０～１５重量％、最も好ましくは５～１０重量％の脂肪を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記成分組成物中の前記カゼイン及びホエイタンパク質が、生乳、低温殺菌乳、低熱濃縮乳、低熱粉乳、乳タンパク質濃縮物、液体若しくは粉末形態の乳タンパク質単離物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される形態で提供され、前記追加のホエイタンパク質は、スイートデイリーホエイ、ホエイタンパク質濃縮物、液体、濃縮物若しくは粉末形態のホエイタンパク質単離物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される形態で提供される、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記成分組成物が、６～５５重量％の乳固形分を含む濃縮物である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記濃縮物が、凍結乾燥、噴霧乾燥、又はロール乾燥の手段によって粉末に乾燥される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 乳製品濃縮物の製造方法であって、
    カゼインミセル及びホエイタンパク質を含み、６．１～７．１のｐＨ及び３～２５重量％のタンパク質濃度を有する成分組成物を準備するステップであって、前記成分組成物のホエイタンパク質に対するカゼインの比が９０／１０～６０／４０であるステップと、
    ３～２５ｍＭの二価カチオンを添加して、３～８ｍＭの成分組成物中の遊離二価カチオンの濃度を提供するステップと、
    成分組成物を均質化するステップと、続いて
    成分組成物を、１２０°～１５０℃の温度で３～３０秒間低温殺菌及び撹拌して、カゼインと前記ホエイタンパク質由来のβ－ラクトグロブリンとを含む凝集タンパク質を形成するステップであって、前記凝集体のサイズは、Ｄ（_４，３）平均直径によって測定して、３～５０ミクロンである、ステップと、を含む、方法。

Images