JP7107942B2 - 凝集タンパク質産物および作製方法 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、粉末化された凝集タンパク質産物を生成するための方法に関する。より具体的には、本発明は、凝集タンパク質産物を生成するためのタンパク質、タンパク質加水分解物（ペプチド）、および/またはその組合せの使用に関する。
本発明は、粉末化された凝集タンパク質産物を生成するための方法に関する。より具体的には、本発明は、凝集タンパク質産物を生成するためのタンパク質、タンパク質加水分解物（ペプチド）、および/またはその組合せの使用に関する。
発明の背景
Euromonitorによれば、タンパク質粉末は、米国単独で2015年は約47億ドルの市場であった。当該市場は、2020年までに約75億ドルに増大すると予想されている。乳清タンパク質は「完全」タンパク質とみなされており、9種全ての必須アミノ酸を含有する。乳清タンパク質は筋肉合成を促進することに加え、満腹感を高め、除脂肪体重を改善する。
Euromonitorによれば、タンパク質粉末は、米国単独で2015年は約47億ドルの市場であった。当該市場は、2020年までに約75億ドルに増大すると予想されている。乳清タンパク質は「完全」タンパク質とみなされており、9種全ての必須アミノ酸を含有する。乳清タンパク質は筋肉合成を促進することに加え、満腹感を高め、除脂肪体重を改善する。
乳清タンパク質濃縮物(WPC)および乳清タンパク質単離物(WPI)は、スポーツ栄養および健康補助食品において最も一般的なタンパク質源であり、タンパク質含量は通常60%～90%の範囲内である。タンパク質レベルが高いほど、タンパク質粉末を液体に溶解することが困難になる。高タンパク質粉末は親水性の傾向があり、表面があまりにも速く再湿潤化されて、粉末と水との界面でゼラチン状の層を形成し、このことは、水がタンパク質粉末粒子に浸透することをを妨げる。タンパク質粉末は、液体に入れて攪拌されると、迅速かつ均等に分散するのではなく塊を形成する傾向がある。
消費者は、タンパク質ドリンク、スムージーなどを作るために、タンパク質粉末を水、乳、またはジュースに混ぜることが多く、選んだ液体、水、または乳の中でタンパク質粉末が容易に分散することを望む。湿潤化特性や沈降特性と同様に、迅速かつ効率的な分散性は「インスタント」製品において必要不可欠である。そのため、製造業者は、タンパク質粉末を「インスタント化」しなければならない。
凝集物形成（agglomeration）は、インスタント化されたタンパク質粉末を生成するために、単独で、または表面活性剤の使用と組み合わせて実施される。凝集物形成により、粒径の増大と、概して液体の粒子内への浸透を改善する、より多孔性の高い粒子構造とがもたらされる。
タンパク質粉末の凝集物形成中、乾燥した粒子(通常、「微粉(fine)」と呼ばれる)は、液体と共にチャンバーに送られる。小粒子は湿潤化されるにつれて、互いに衝突してクラスターを形成する、すなわち凝集する。このプロセスにより、良好な機械的安定性と良好な分散性との両方を有する凝集物がもたらされるはずである。
最も一般的に使用されている凝集物形成方法は、「バインダー」として使用されるリン脂質乳化剤であるレシチンを、乳清タンパク質のようなターゲットタンパク質と合わせる。例えば、Rogers(US2011/0070354A1)（特許文献1）は、乳清タンパク質凝集物形成方法における卵レシチンの使用を開示している。最も一般的に使用されているタイプのレシチンは、ダイズレシチンである。一部の研究において、ダイズレシチンは、発情性が強いことが報告されている(Behr, M. et al., Estrogens in the daily diet: In vitro analysis indicates that estrogenic activity is omnipresent in foodstuff and infant formula, Food Chem. Toxicol. (Oct. 201 1) 49(10): 2681 -2688（非特許文献1）)。より重要なことに、Cleveland Clinicで実施された研究は、食物由来のレシチンへの曝露が慢性腎疾患および心血管疾患の両方への感受性に影響を及ぼす恐れがあることを示唆するものであった(Tang, W.H.W. et al. Gut Microbiota-Dependent Trimethylamine N-Oxide (TMAO) Pathway Contributes to Both Development of Renal Insufficiency and Mortality Risk in Chronic Kidney Disease, Circulation Research (2015) 116: 448-455（非特許文献2）)。そのため、多くの消費者は、添加レシチンを含まない、より「クリーンラベル」な凝集タンパク質製品を選好する。
必要とされるのは、レシチンを使用せずにタンパク質を凝集させる新規の方法である。
Behr, M. et al., Estrogens in the daily diet: In vitro analysis indicates that estrogenic activity is omnipresent in foodstuff and infant formula, Food Chem. Toxicol. (Oct. 201 1) 49(10): 2681 -2688
Tang, W.H.W. et al. Gut Microbiota-Dependent Trimethylamine N-Oxide (TMAO) Pathway Contributes to Both Development of Renal Insufficiency and Mortality Risk in Chronic Kidney Disease, Circulation Research (2015) 116: 448-455
本発明は、バインダーとしてのレシチンに依存することなしに凝集タンパク質産物を形成するための方法に関する。本発明は、凝集物形成用バインダーとしてのタンパク質を使用して凝集タンパク質産物を形成するための方法と、当該方法により作製される産物とに関する。このような産物は、第一のタンパク質構成成分であるバインダーと第二のタンパク質構成成分であるターゲットタンパク質とから形成された凝集物を含むことができる。当該方法の様々な態様は、第一のタンパク質構成成分を水和する工程と、第一のタンパク質構成成分を、第二のタンパク質構成成分を含む流動床に添加する工程であって、第一のタンパク質構成成分が、制御された添加速度で流動床に添加される、前記工程と、第一のタンパク質構成成分および第二のタンパク質構成成分を含む凝集物を形成する工程とを含む。この方法では、第一のタンパク質構成成分をバインダーとして使用して、第二のタンパク質構成成分中の少なくとも1種類のターゲットタンパク質の/を含む凝集物を形成する。様々な態様において、第一のタンパク質構成成分は、18,000kDa以下のペプチドを少なくとも約80パーセント含む。一部の態様において、第一のタンパク質構成成分は、7,000kDa以下のペプチドを少なくとも約80パーセント含む。一部の態様において、第一のタンパク質構成成分は、タンパク質加水分解物を含む。第一の構成成分は、乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択されるタンパク質を含むがこれらに限定されない、動物、植物、および/または微生物起源のペプチド、ポリペプチド、および/または完全なタンパク質を含むことができる。
第二のタンパク質構成成分は、任意のタンパク質であることができ、当該任意のタンパク質については、当該任意のタンパク質から形成される粉末のインスタント化を促進する凝集物を形成することが望ましい。第二の構成成分は、例えば、乳タンパク質、乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択されるタンパク質のような、動物、植物、および/または微生物起源のタンパク質を含むことができる。本発明の様々な態様において、第二のタンパク質構成成分は、例えば、乳清タンパク質濃縮物および乳清タンパク質単離物のような乳清タンパク質産物由来の乳清タンパク質とすることができる。本発明の様々な態様において、第二のタンパク質構成成分は、乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択することができる。また、第二のタンパク質構成成分は、乳清タンパク質濃縮物、乳清タンパク質単離物、乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択することもできる。
様々な態様において、第一のタンパク質構成成分は、エンドウマメタンパク質加水分解物(例えば、エンドウマメペプチド)のような、植物性タンパク質加水分解物であることができる。
また、本発明は、乳タンパク質濃縮物(MPC)および/または乳タンパク質単離物(MPI)の粘度を低下させ溶解性を増大させるための方法であって、乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択されるタンパク質の凝集物を形成するためにタンパク質バインダーを使用する工程を含む方法も提供する。様々な態様において、タンパク質バインダーは、少なくとも約50%のタンパク質加水分解物を含む。
[本発明1001]
ターゲットタンパク質を凝集させるためにタンパク質バインダーを使用する工程を含む、凝集タンパク質産物を形成するための方法。
[本発明1002]
タンパク質バインダーが、少なくとも約80パーセントのタンパク質加水分解物またはペプチドをさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
タンパク質バインダーが乳タンパク質を含む、本発明1001の方法。
[本発明1004]
ターゲットタンパク質が乳タンパク質を含む、本発明1001の方法。
[本発明1005]
タンパク質バインダーが乳清タンパク質を含む、本発明1001の方法。
[本発明1006]
ターゲットタンパク質が乳清タンパク質を含む、本発明1001の方法。
[本発明1007]
凝集タンパク質産物を形成するための方法であって、以下の工程を含む方法：
a. タンパク質バインダーを水和する工程；および
b. タンパク質バインダーを、少なくとも1種類のターゲットタンパク質を含む流動床に添加する工程であって、タンパク質バインダーとターゲットタンパク質とを含む少なくとも1種類の凝集物を形成するために、タンパク質バインダーが、制御された添加速度で流動床に添加される、工程。
[本発明1008]
タンパク質バインダーが、乳タンパク質乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1007の方法。
[本発明1009]
ターゲットタンパク質が、乳タンパク質乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1007の方法。
[本発明1010]
タンパク質バインダーが少なくとも約80パーセントのペプチドを含む、本発明1007の方法。
[本発明1011]
タンパク質バインダーがタンパク質加水分解物を含む、本発明1007の方法。
[本発明1012]
ターゲットタンパク質が乳清タンパク質を含む、本発明1007の方法。
[本発明1013]
乳清タンパク質が、乳清タンパク質濃縮物、乳清タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1012の方法。
[本発明1014]
第二のタンパク質構成成分が、乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1007の方法。
[本発明1015]
第二のタンパク質構成成分がエンドウマメタンパク質を含む、本発明1007の方法。
[本発明1016]
少なくとも1種類のターゲットタンパク質を凝集させるためにタンパク質バインダーを使用する工程を含む、添加レシチンの不在下でインスタント化された凝集タンパク質粉末を生成するための方法。
[本発明1017]
タンパク質バインダーが、乳タンパク質乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1016の方法。
[本発明1018]
少なくとも1種類のターゲットタンパク質が、乳タンパク質乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1016の方法。
[本発明1019]
乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、および/またはこれらの組合せの粘度を低減するための方法であって、
レシチンバインダーの代わりにタンパク質バインダーを用いて、乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも1種類のターゲットタンパク質の凝集物を形成する工程を含み、該タンパク質バインダーが、レシチンバインダーを用いて生成された凝集乳タンパク質産物に比べて粘度の低減された凝集乳タンパク質産物を生成する、方法。
[本発明1020]
第一のタンパク質構成成分であるバインダーと第二のタンパク質構成成分であるターゲットタンパク質とから形成された凝集物を含む、組成物。
[本発明1001]
ターゲットタンパク質を凝集させるためにタンパク質バインダーを使用する工程を含む、凝集タンパク質産物を形成するための方法。
[本発明1002]
タンパク質バインダーが、少なくとも約80パーセントのタンパク質加水分解物またはペプチドをさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
タンパク質バインダーが乳タンパク質を含む、本発明1001の方法。
[本発明1004]
ターゲットタンパク質が乳タンパク質を含む、本発明1001の方法。
[本発明1005]
タンパク質バインダーが乳清タンパク質を含む、本発明1001の方法。
[本発明1006]
ターゲットタンパク質が乳清タンパク質を含む、本発明1001の方法。
[本発明1007]
凝集タンパク質産物を形成するための方法であって、以下の工程を含む方法：
a. タンパク質バインダーを水和する工程；および
b. タンパク質バインダーを、少なくとも1種類のターゲットタンパク質を含む流動床に添加する工程であって、タンパク質バインダーとターゲットタンパク質とを含む少なくとも1種類の凝集物を形成するために、タンパク質バインダーが、制御された添加速度で流動床に添加される、工程。
[本発明1008]
タンパク質バインダーが、乳タンパク質乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1007の方法。
[本発明1009]
ターゲットタンパク質が、乳タンパク質乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1007の方法。
[本発明1010]
タンパク質バインダーが少なくとも約80パーセントのペプチドを含む、本発明1007の方法。
[本発明1011]
タンパク質バインダーがタンパク質加水分解物を含む、本発明1007の方法。
[本発明1012]
ターゲットタンパク質が乳清タンパク質を含む、本発明1007の方法。
[本発明1013]
乳清タンパク質が、乳清タンパク質濃縮物、乳清タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1012の方法。
[本発明1014]
第二のタンパク質構成成分が、乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1007の方法。
[本発明1015]
第二のタンパク質構成成分がエンドウマメタンパク質を含む、本発明1007の方法。
[本発明1016]
少なくとも1種類のターゲットタンパク質を凝集させるためにタンパク質バインダーを使用する工程を含む、添加レシチンの不在下でインスタント化された凝集タンパク質粉末を生成するための方法。
[本発明1017]
タンパク質バインダーが、乳タンパク質乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1016の方法。
[本発明1018]
少なくとも1種類のターゲットタンパク質が、乳タンパク質乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、チアタンパク質、およびこれらの組合せからなる群より選択される、本発明1016の方法。
[本発明1019]
乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、および/またはこれらの組合せの粘度を低減するための方法であって、
レシチンバインダーの代わりにタンパク質バインダーを用いて、乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも1種類のターゲットタンパク質の凝集物を形成する工程を含み、該タンパク質バインダーが、レシチンバインダーを用いて生成された凝集乳タンパク質産物に比べて粘度の低減された凝集乳タンパク質産物を生成する、方法。
[本発明1020]
第一のタンパク質構成成分であるバインダーと第二のタンパク質構成成分であるターゲットタンパク質とから形成された凝集物を含む、組成物。
詳細な説明
本発明者らは、例えば、乳清タンパク質濃縮物(WPC)、乳清タンパク質単離物(WPI)、およびこれらの組合せのような高タンパク質乳清タンパク質産物からタンパク質粉末を生成するための、乳清タンパク質を凝集およびインスタント化するための方法を開発した。通常、このようなタイプの凝集タンパク質粉末は、ダイズレシチンまたは卵レシチンを使用して生成されているが、本発明者らは、乳清タンパク質それ自体が、乳清タンパク質を凝集およびインスタント化するために使用できることを発見した。
本発明者らは、例えば、乳清タンパク質濃縮物(WPC)、乳清タンパク質単離物(WPI)、およびこれらの組合せのような高タンパク質乳清タンパク質産物からタンパク質粉末を生成するための、乳清タンパク質を凝集およびインスタント化するための方法を開発した。通常、このようなタイプの凝集タンパク質粉末は、ダイズレシチンまたは卵レシチンを使用して生成されているが、本発明者らは、乳清タンパク質それ自体が、乳清タンパク質を凝集およびインスタント化するために使用できることを発見した。
本発明は、凝集タンパク質産物を形成するための方法に関し、この方法は、第一のタンパク質構成成分を水和する工程と、第一のタンパク質構成成分を、第二のタンパク質構成成分を含む流動床に添加する工程であって、第一のタンパク質構成成分が、制御された添加速度で流動床に添加される、前記工程と、第一のタンパク質構成成分および第二のタンパク質を含む凝集物を形成する工程とを含む。第一の構成成分は、乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、およびチアタンパク質を含むがこれらに限定されない、動物、植物、または微生物起源のタンパク質(例えば、ペプチド、ポリペプチド、および/または完全なタンパク質)を含むことができる。様々な態様において、第一のタンパク質構成成分は、18,000kDa以下のペプチドを少なくとも約80パーセント含む。様々な態様において、第一のタンパク質構成成分は、7,000kDa以下のペプチドを少なくとも約80パーセント含む。第一のタンパク質構成成分は、タンパク質加水分解物も含むことができる。第一のタンパク質構成成分は水和されることにより第二のタンパク質構成成分の分子を凝集させるため、第一の構成成分は、タンパク質凝集物形成の分野で使用されている用語である「バインダー」と呼ぶことができる。様々な態様において、乳清タンパク質は流動床に移され(床に「装填され」)、水和されたペプチドは床に導入され、乳清タンパク質および水和されたペプチドは凝集物を形成し、水和されたペプチドは、分子が互いに接触するとバインダーとして作用して前記タンパク質と凝集物を形成する。
第二のタンパク質構成成分は、任意のタンパク質であることができ、当該任意のタンパク質については、当該任意のタンパク質から形成される粉末のインスタント化を促進する凝集物を形成することが望ましい。第二の構成成分は、乳清タンパク質、エンドウマメタンパク質、ダイズタンパク質、コメタンパク質、コムギタンパク質、ヘンプタンパク質、オオムギタンパク質、ジャガイモタンパク質、フラックスタンパク質、およびチアタンパク質を含むがこれらに限定されない、動物、植物、および/または微生物起源のタンパク質を含むことができる。本発明の様々な態様において、第二のタンパク質構成成分は、例えば、乳清タンパク質濃縮物、乳清タンパク質単離物、および/またはこれらの組合せのような乳清タンパク質産物由来の乳清タンパク質であることができる。第二のタンパク質構成成分は、凝集物形成プロセスのターゲットであることから、凝集物形成の「ターゲットタンパク質」と呼ぶことができる。一部の凝集物は2種類以上のタンパク質またはタンパク質タイプから形成されることがあるため、「ターゲットタンパク質」は「少なくとも1種類のターゲットタンパク質」を含む。
「タンパク質」および/または「タンパク質構成成分」は、開示されている凝集物形成プロセスにおける、例えば、完全なタンパク質、ポリペプチド(「部分的に加水分解されたタンパク質」、「タンパク質加水分解物」など)の形態にかかわらずタンパク質を含む成分として定義される。タンパク質は、凝集物形成プロセスにおけるその使用に応じて、タンパク質加水分解物、部分的に加水分解されたタンパク質、インタクトな(完全な)タンパク質、またはこれらの組合せとすることができる。通常、ターゲットタンパク質は、完全なタンパク質であるか、または少なくとも約50%が完全なタンパク質であると考えられる。同様に、バインダーは、少なくともいくらかのタンパク質加水分解物(すなわち、ペプチド)をおそらくは含むと考えられる。しかしながら、各々のタンパク質構成成分の詳細な組成は、当業者により、生成するタンパク質産物のタイプに従って決定されてもよい。凝集物形成プロセスにおいてターゲットタンパク質として使用され、かつそこからバインダーも生成され得るタンパク質は、豆果、穀物、野菜源、果実、堅果、および/または種子に由来することができる。非限定的な例としては、ダイズタンパク質/ペプチド、エンドウマメタンパク質/ペプチド、コムギタンパク質(例えば、グルテン)およびペプチド、ならびにオオムギ、コメ、ピーナッツ、およびヒマワリ種子由来のタンパク質および/またはペプチドが挙げられる。「凝集物」を形成するための、本明細書で開示されている方法は、成分の処理がバルクで行われるという事実を考慮すると、実際には2種類以上の凝集物粒子(「凝集物」)を形成し、また事実上、同様の特徴および特性を有するように設計された多くの個別の凝集物を形成すると考えられるということが、当業者により理解されるはずである。
レシチンおよび流動床を利用した凝集物形成技術において、レシチンは通常水和され、次に流動床に、通例流動床にレシチンを吹き付けることにより導入される。レシチンが床に吹き付けられるとき、乳清タンパク質は、同様に床に吹き付けられるか、または「装填(charging)」として公知の方法により、床に導入される。乳清タンパク質粒子が水和レシチンと接触すると、乳清タンパク質粒子とレシチン粒子との間で凝集物が形成される。凝集物のサイズおよび構造は、吹き付け速度、温度、圧力、および当業者には公知である他の因子により制御することができ、これらの因子は、当業者により、所望される凝集物のタイプに応じて選択される。
本発明の方法において、本発明者らは、レシチンを水和する代わりに、第一のタンパク質構成成分を水和した。本発明者らは、第一のタンパク質構成成分がタンパク質加水分解物である場合に結果が特に良好であることを見いだしたが、インタクトなタンパク質も第一のタンパク質構成成分として使用され得る。第一のタンパク質構成成分の微粒子化は、本発明の方法に必須というわけではないが、開発者が所望する場合は実施してもよい。水和された第一のタンパク質構成成分は、例えば、Glatt GmbH (Germany)社製のMidi Glatt凝集器のような凝集装置の流動床に添加される。凝集対象となる少なくとも1種類のターゲットタンパク質を含む第二のタンパク質構成成分は、流動床に導入され、そこで、水和された第一のタンパク質構成成分と接触する。概して、第二のタンパク質構成成分は、インタクトなタンパク質(全長のタンパク質を実質的に含むと理解されるが、ペプチドやアミノ酸が存在してもよい)を含む。第二のタンパク質構成成分が水和された第一のタンパク質構成成分と接触すると、凝集物が形成される。
粉末の温度を維持し、加えて新たに形成された凝集タンパク質産物を乾燥するために、流動床に熱風を導入してもよい。凝集物は、所望される場合、産物全体において一貫したサイズの凝集タンパク質産物を得るために、当業者に公知の様々な手段により「選別する」ことができる。
本発明の方法により、製造業者は、インスタント化された乳清タンパク質粉末、例えば、当該タンパク質粉末に液体中、例えば、水、乳、またはジュース中での良好な分散性を与える所望される湿潤化特性および沈降特性を有するインスタント化された乳清タンパク質粉末を生成することが可能になる。
通常、例えば乳清タンパク質を水に入れて攪拌する場合、粒子塊の外面が最初に湿潤化し、タンパク質/水の界面で膜またはゲルを形成し、塊内の他のタンパク質粒子に水が到達するのを阻害する。このことは、タンパク質がだまになったり水面に浮いたりする原因となる。タンパク質粒子の効率的な湿潤化、沈降、および分散を促進するため、凝集は粒子間に架橋を導入して、水が粒子間を循環できるようにする。凝集物形成のための専用装置は、例えばGlatt GmbH(Germany)のような様々な調達先から入手可能であり、全般的な方法論はタンパク質処理の当業者に公知である。簡潔に述べると、市販の凝集器を使用してターゲットタンパク質を凝集させるプロセスは、以下のようにして実施することができる：測定量の凝集対象タンパク質を、凝集器の凝集物形成チャンバー、すなわち流動床の内部に添加する。このプロセスは、「装填」と呼ばれる。凝集物形成チャンバーの底部から上方に向けられた気流が、タンパク質粉末を持続的に上方に分散させる一方で、ある量の湿潤化されたバインダー分子が、凝集物形成チャンバーの上部に吹き付けられる。湿潤化されたバインダー分子が粉末化されたタンパク質分子と接触すると、凝集物が形成される。気流が凝集粒子およびタンパク質粉末を上方に循環させて、湿潤化されたバインダー分子と接触させることを継続するにつれて、徐々に大きなサイズの凝集物が形成される。凝集物形成プロセスが完了すると、凝集タンパク質粒子は乾燥され、凝集器から取り出される。本発明者らが意外にも発見し開発したことは、バインダーとしてのレシチンに依存する必要なしに、少なくとも1種類のタンパク質バインダーを使用してタンパク質を凝集させるための方法である。
本発明の方法の一態様において、乳清タンパク質は凝集物形成チャンバーに装填され、湿潤化されたタンパク質またはペプチドはバインダー用に使用される。ペプチド(合成のもの、またはより経済的にはタンパク質加水分解により作製されたもの)は、概して優れた結果を提供するように思われるため、好ましい。ペプチドが由来するタンパク質は、植物、動物、および/または微生物起源とすることができる。例えば、ペプチドは、乳清ペプチド、ダイズペプチド、エンドウマメペプチド等であることができる。
また、本発明者らは、乳タンパク質の凝集物(乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物など)を形成するためにペプチドを使用することが、乳タンパク質の凝集物を形成するためにダイズレシチンを使用する場合よりも著しく良好な結果をもたらすこと、凝集物形成プロセスにおけるタンパク質バインダーの使用が、著しく粘度の低い乳タンパク質濃縮物および/または乳タンパク質単離物産物を生成することも発見した。これらの結果は、図4の表に示されている。80%以上のタンパク質を含有する乳タンパク質濃縮物(MPC80)は、水に入れて再構成した際に不十分な溶解性を示しており、このことが食品用途における使用を制約している。本発明者らは、MPCおよびMPIが、WPCおよびWPIのように食品、飲料、および/またはサプリメント成分として容易に使用できるように、粘度を低下させ、MPCおよびMPIの溶解性を増大させるための方法を開発した。例えば食品において、WPCおよび/またはWPIをMPCおよび/またはMPIに置き換えることは、製品を製造するコストを約12パーセント低減させると推定されている。そのため、本発明は、乳清タンパク質の望ましい特性を有する成分を生成し、その一方で当該成分が組み込まれる製品を製造するコストを減少させるための方法も提供する。
本発明者らは、本発明の方法における凝集物形成用バインダーとして使用するペプチドについて特定のサイズ範囲をターゲットとする必要はないと判断した。また、本発明者らは、必須アミノ酸を含有しまろやかな味を提供する乳清タンパク質加水分解単離物製品であるGlanbia NutritionalsのThermax(登録商標)690(タンパク質含量>90%)が優秀な結果をもたらすことを明らかにした。よって、これらの結果は、バインダーが、18,000kDa以下のペプチドを少なくとも約80パーセント含むように選択されると、優れた結果が得られ得ることを示唆している。一部の態様において、バインダーは、7,000kDa以下のペプチドを少なくとも約80パーセント含む。
本発明の方法により形成された凝集粉末は、図4に示されるように、レシチンバインダーの使用により形成された凝集タンパク質粉末と比較した場合に優れた結果を伴って、様々な製品において使用され得る。本発明の方法により作製された凝集粉末は、例えば、スポーツ栄養産業、乳幼児栄養産業、および飲料産業で使用するためのタンパク質粉末を提供するために使用され得る。本明細書の凝集粉末は、消費者が、例えば、水、乳、もしくはジュースに溶解するための所望分量を測ることができるようにバルクで提供してもよく、または、さらなる利便性のために、予め計量した量の粉末を含む個別のパケットで提供してもよい。
本発明は、凝集タンパク質産物を形成するためにレシチンを使用することなしに完全にタンパク質から作製することができる産物を提供する。しかしながら、当業者は、タンパク質バインダーが、産物の粘度の観点からより良好な全体的結果を示しただけでなく、さらに処理装置を通じた凝集粉末の流動性を改善し、「粉塵」を減少させたということを念頭に置いた上で、レシチンおよびタンパク質の組合せをバインダーとして使用して凝集物を形成させることを選んでもよい。凝集タンパク質粉末を形成するためにタンパク質および/またはペプチドをバインダーとして使用することにより、最終産物におけるタンパク質の量が増大し、レシチンのような非タンパク質産物が含まれることに関する消費者の懸念が減少する。これは、製造業者にも、よりクリーンな評価(label)をもたらす。タンパク質に対する凝集バインダーとしてレシチンの代わりにタンパク質を使用することのいくつかの利点が、表1に列挙されている。
（表１）
ある特定の要素または限定を「含む」発明が、同様に、当該要素もしくは限定「からなる」、かつ/または当該要素または限定「から本質的になる」ことから、本明細書において「含む」という用語が使用される場合、より狭い解釈が所望される場合での「～からなる」および/または「～から本質的になる」という用語も含まれる。
本発明は、以下の非限定的な実施例を用いてさらに説明することができる。
乳清ペプチドを用いた凝集乳清タンパク質産物の形成
水(140ml)をステンレス鋼のビーカーに添加し、次に華氏100度に加熱した。20グラムのThermax(登録商標)690(Glanbia Nutritionals, Madison WI)をこの水に添加し、15分間攪拌してタンパク質を十分に水和した。Provon(登録商標)190(400g、Glanbia Nutritionals, Madison WI)をMidi Glatt凝集器(Glatt GmbH, Binzen, Germany)のボウルに添加し、吸気を摂氏80度に設定し、粉末をボウル内で摂氏36度に加熱した。Provon(登録商標)190は、乳清タンパク質単離物(WPC90)である。ノズル圧力を0.50バールに設定し、流動床の空気圧力を35バールに設定した。
水(140ml)をステンレス鋼のビーカーに添加し、次に華氏100度に加熱した。20グラムのThermax(登録商標)690(Glanbia Nutritionals, Madison WI)をこの水に添加し、15分間攪拌してタンパク質を十分に水和した。Provon(登録商標)190(400g、Glanbia Nutritionals, Madison WI)をMidi Glatt凝集器(Glatt GmbH, Binzen, Germany)のボウルに添加し、吸気を摂氏80度に設定し、粉末をボウル内で摂氏36度に加熱した。Provon(登録商標)190は、乳清タンパク質単離物(WPC90)である。ノズル圧力を0.50バールに設定し、流動床の空気圧力を35バールに設定した。
Thermax(登録商標)/水の溶液を、Provon(登録商標)流動床に4ml/分の速度で吹き付けた。凝集物形成中、ポンプ速度を調整することにより、粉末温度を摂氏33度から36度の間に維持した。全ての溶液を吹き付けたら、粉末を華氏105度に加熱し、次に冷却し、それからバギングを行った。粉末の含水量は、およそ5～6パーセントであった。
（表２）Thermax(登録商標)690のタンパク質/ペプチド組成
Claims (7)
- 少なくとも1種類の乳清タンパク質から本質的になるターゲットタンパク質組成物を凝集させるために少なくとも1種類の乳清タンパク質から本質的になるバインダーを使用する工程を含む、凝集乳清タンパク質産物を形成するための方法。
- 乳清タンパク質バインダーが、少なくとも80パーセントのタンパク質加水分解物またはペプチドを含む、請求項1記載の方法。
- 凝集タンパク質産物を形成するための方法であって、以下の工程を含む方法：
a. 少なくとも1種類の乳清タンパク質から本質的になるバインダーを水和する工程；および
b. 該バインダーを、乳清タンパク質から本質的になる少なくとも1種類のターゲットタンパク質を含む流動床に添加する工程であって、該バインダーと該少なくとも1種類のターゲットタンパク質とを含む少なくとも1種類の凝集物を形成するために、該バインダーが、制御された添加速度で流動床に添加される、工程。 - バインダーが少なくとも80パーセントのペプチドを含む、請求項3記載の方法。
- バインダーがタンパク質加水分解物から本質的になる、請求項3記載の方法。
- 乳清タンパク質が、乳清タンパク質濃縮物、乳清タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択される、請求項3記載の方法。
- 乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、および/またはこれらの組合せの粘度を低減するための方法であって、
レシチンバインダーの代わりに乳清タンパク質から本質的になるバインダーを用いて、該バインダーと、乳タンパク質濃縮物、乳タンパク質単離物、およびこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも1種類のターゲットタンパク質との凝集物を形成する工程を含み、該バインダーが、レシチンバインダーを用いて生成された凝集乳タンパク質産物に比べて粘度の低減された凝集乳タンパク質産物を生成する、方法。
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