JP7111724B2 - 乾燥ハイドロゲルコゲル - Google Patents

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Description

本発明は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、を含む、乾燥ハイドロゲルコゲルを含む食品グレードの粉末に関する。当該食品グレードの粉末は、アロマの制御放出をもたらす場合があり、アロマはハイドロゲルコゲル中に封入されている。本発明の更なる態様は、食品グレードの粉末を含む食品製品、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末を製造する方法、及びアロマの放出を制御するためのハイドロゲルコゲルの使用である。
アロマの放出を制御することは、消費者に高く評価される食品製品の作製において重要なツールである。例えば、コーヒー又はホットスープをカップで飲むとき、カップ上方のアロマは、製品の楽しみの重要な観点である。このアロマの強度は、アロマの量及びその相分配の関数である。時間の経過とともに、飲料から空気へのアロマの相分配により、カップから来るアロマの強度が低下し、飲料の最後のひと口は、最初ほどの芳香がない。飲料調製後のカップ上方のアロマの減少は、訴求力の低下における重要な要因となり得る。したがって、消費者への訴求力を高めるために、良好かつ持続的なアロマを有する飲料などの食品製品を作製することは有益である。
現在、アロマ送達に使用される多数のアロマ封入技術が存在する。これらの技術の主な欠点は、技術が主に、例えばマルトデキストリンなどの担体を用いた噴霧乾燥粉末技術をベースとすることである。噴霧乾燥技術に伴う課題は、アロマの噴霧乾燥で得られる多孔質粉末構造は、保管及び再構成（ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）中のアロマの放出を制御する能力が限られていることであり、粉末乾燥プロセスは、多くの望ましい揮発性材料又は「トップノート」の損失をもたらし得る。
アロマ又は風味の溶解封入（ｍｅｌｔ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）は、炭水化物溶解物（ｍｅｌｔ）を調製して、封入しようとする風味を添加する、既知の技術である。次いで、溶液を、例えばイソプロピルアルコールを使用して、高温でクエンチし、風味を含有する固体炭水化物生成物を作製する。このような技術は、米国特許第４，６１０，８９０号及び同第４，７０７，３６７号に開示されている。このプロセスでは、封入材のかなりの熱分解が起こり、風味プロファイルに望ましくない変化をもたらす可能性がある。
したがって、アロマの封入に関して、加工及び保管技術中の劣化及び損失を制限し、制御放出を、例えば再水和時にもたらすための、より良好な解決策を見出すことは、業界で今もなお必要とされている。
本明細書における先行技術文献のいかなる参照も、かかる先行技術が周知であること、又は当分野で共通の一般的な認識の一部を形成していることを認めるものとみなされるべきではない。本明細書中で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語、及び同様の語は、排他的又は網羅的な意味で解釈されるべきではない。換言すれば、これらは「含むが、これらに限定されない」ことを意味することを目的としている。
本発明の目的は、現況技術を改良し、改善された解決策を提供して上記の不都合の少なくともいくつかを克服する、又は少なくとも有用な代替物を提供することである。本発明の目的は、独立請求項の主題によって達成される。従属請求項は、本発明の着想を更に展開するものである。
したがって、本発明は、第１の態様において、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末を提供し、当該食品グレードの粉末は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、を含む、乾燥ハイドロゲルコゲルを含み、アロマは、ハイドロゲルコゲル中に封入されている。
第２の態様において、本発明は、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末を含む、食品製品に関する。本発明の第３の態様は、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末を製造する方法に関し、当該方法は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、アロマとを含む溶液を、加熱する工程と、加熱された溶液を、溶液の温度が第１のバイオポリマーのゲル化温度未満、第２のバイオポリマーのゲル化温度以上までに冷却して、アロマが封入されたハイドロゲルコゲルを形成する工程と、ハイドロゲルコゲルを乾燥する工程と、を含む。
本発明のなお更なる態様は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、を含むハイドロゲルコゲルの、アロマの放出を制御するための使用である。
驚くべきことに、本発明者らは、熱可逆性弾性ゲルを形成することができるバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができるバイオポリマーとの両方を含むハイドロゲル中にアロマを封入すると、アロマがゆっくりと放出されることを確認した。例えば、カラギーナンとゼラチンとの両方を含むハイドロゲル中にアロマを封入すると、アロマは、ゼラチンのみをベースとするハイドロゲルからの放出よりもゆっくりと放出される。バイオポリマーの組み合わせは、２つのポリマーが相分離を起こすために、一般的に良好なゲルが得られないことから、この発見は予想外であった。［Ｌｕｎｄｉｎ，Ｌ．Ｏ．，Ｏｄｉｃ，Ｋ．ａｎｄ Ｆｏｓｔｅｒ，Ｔ．Ｊ．（１９９９）Ｐｈａｓｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｉｘｅｄ ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｔｏ Ｓｕｐｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｂｉｏｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，Ｍｙｓｏｒｅ，Ｉｎｄｉａ．］。アロマは、再水和前の乾燥ハイドロゲル中で安定であり、２－フルフリルチオールなどの敏感なアロマの場合でも、保管中の損失又は酸化による劣化が非常に少ない。
粉末状コゲルハイドロゲル封入アロマを形成するための、実施例１に記載の方法の概略図を示す。 実施例１（２Ｃ）に記載の方法によって得られた高密度粉末構造を、従来の噴霧乾燥（２Ａ）によって得られた高多孔性粉末構造と比較した走査型電子顕微鏡写真を示す。２Ｂは、アロマを含まないコゲルを示す。 実施例２に記載のアロマを含む粉末化コゲルハイドロゲルに、３７℃、５０℃、及び８０℃で水を添加した後、ＰＴＲ－ＴＯＦ－ＭＳで測定した、時間（時間：分）に対するアロマ濃度（ｐｐｍ）の変化を示す。
したがって、本発明は、一部には、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末に関し、当該食品グレードの粉末は、２５℃以上（例えば、２５℃～９０℃、例えば、２５℃～７０℃、例えば２５℃～５５℃、更なる例では２５℃～４０℃）に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、を含む、乾燥ハイドロゲルコゲルを含み、アロマは、ハイドロゲルコゲル中に封入されている。アロマ分子は、鼻の中の受容体によって感知することができる。「食品グレード」は、本発明の文脈において、例えば、ヒト又はペットが安全に食べることができる物質を意味するために使用される。本発明は任意の特定の管轄内で摂取が許可されている物質に限定されないが、食用組成物は例えば、米国食品医薬品局によってヒトの摂取が承認される材料を含んでもよい。食品グレードの粉末は、例えば、最大５．０重量％のグリセロールを含有してもよい。
ゲルは、その体積全体にわたって連続液体であることを特徴とする非流体網状組織である。ゲルは、そのレオロジーによって定義されてもよい。例えば、１Ｈｚの周波数では、ゲルの線形剪断弾性率Ｇ’の測定値は、１０Ｐａ超となり得、粘性率Ｇ”はＧ’未満となり得る。弾性ゲルは、１０００Ｐａを超えるＧ’を有する。ハイドロゲルは、水が分散媒であるゲルであり、ゲルは、親水性であるポリマー鎖の網状組織を含む。コゲルは、相分離しない少なくとも２つのバイオポリマーを含むゲルである。本発明のコゲルは、半相互浸透性ゲルであってもよい。バイオポリマーは、生物によって生産されるポリマーである。多糖類は、バイオポリマーの例である。本発明の文脈において、用語「ガラス状」は、非結晶性非晶質固体である材料を指す。
本発明による第１のバイオポリマーは、カラギーナン、アガーアガー、ペクチン、ジェランガム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。カラギーナンは、カッパカラギーナン、イオタカラギーナン、ラムダカラギーナン、及びこれらのコポリマー又は混合物からなる群から選択されてもよい。カラギーナンは、藻類又は植物由来の任意のカラギーナンであってもよい。カラギーナンは、塩イオン（例えば、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム）の存在下でゲル化するカラギーナンであってもよい。例えば、カラギーナンは、カッパカラギーナン、イオタカラギーナン、又はカッパカラギーナンとイオタカラギーナンとのコポリマーであってもよい。カラギーナンは、カリウムの存在下でゲル化するカラギーナン、例えばカッパカラギーナン、又はカッパカラギーナンとイオタカラギーナンとのコポリマーであってもよい。ペクチンは、高メトキシペクチン又は低メトキシペクチンであってもよい。本発明による第１のバイオポリマーは、７５℃を超える温度から２５℃～７０℃まで冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができてもよく、例えば、４５℃を超える（例えば５０℃を超える）温度から２５℃～４０℃まで冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができてもよい。例えば、本発明による第１のバイオポリマーは、７５℃を超える温度から２５℃～７０℃まで冷却すると、溶液中に５０％未満の全固形分で熱可逆性弾性ゲルを形成することができてもよく、例えば、４５℃を超える（例えば５０℃を超える）温度から２５℃～４０℃まで冷却すると、溶液中に５０％未満の全固形分で熱可逆性弾性ゲルを形成することができてもよい。
本発明による第１のバイオポリマーは、７５℃を超える温度から２５℃～７０℃まで冷却すると、０．２重量％～２０重量％（例えば、０．５重量％～５重量％）の濃度で、溶液中に熱可逆性弾性ゲルを形成することができてもよく、例えば、４５℃を超える（例えば５０℃を超える）温度から２５℃～４０℃まで冷却すると、０．２重量％～２０重量％（例えば、０．５重量％～５重量％）の濃度で、溶液中に熱可逆性弾性ゲルを形成することができてもよい。
ゲル化温度は、レオメーターで、０．５～５℃／分、例えば、約１℃／分の速度で冷却を適用して、測定してもよい。
本発明による第２のバイオポリマーは、ゼラチン、デンプン、加水分解デンプン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。ゼラチンは、任意の供給源に由来してもよく、例えば、ゼラチンは、ブタゼラチン、ウシゼラチン、又は魚ゼラチンであってもよい。ゼラチンは、４０～４５０、例えば、５０～３００、更なる例では８０～１５０のブルーム値を有してもよい。ゼラチンは、７．０未満のｐＨ値で正電荷を有してもよく、例えば、ゼラチンは、７．０未満のｐＨ値で正電荷を有するブタゼラチンであってもよい。ゼラチンは、７．０未満のｐＨで正電荷を有するＡ型ブタゼラチン、７．０未満のｐＨで負電荷を有するＢ型ウシゼラチン、５０～３００のブルーム値を有する魚ゼラチン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。デンプンは、変性デンプンであってもよい。本発明による第２のバイオポリマーは、デンプンと糖との組み合わせであってもよく、糖は５未満の重合度を有する。本発明による第２のバイオポリマーは、加水分解デンプン（例えば、グルコースシロップと呼ばれることがある製菓用シロップ）と糖との組み合わせであってもよく、糖は５未満の重合度を有する。
本発明の一実施形態では、本発明の食品グレードの粉末は、乾燥ハイドロゲルコゲルを含み、その第１のバイオポリマーはカラギーナンであり、第２のバイオポリマーはゼラチンであり、乾燥ハイドロゲルコゲル中のバイオポリマーはゼラチン及びカラギーナンのみである。
本発明の食品グレードの粉末の密度は、０．３～１．５ｇ／ｃｍ３、例えば０．４～１．５ｇ／ｃｍ３、例えば０．５５～０．７５ｇ／ｃｍ３、例えば０．６～０．９ｇ／ｃｍ３、更なる例では１．２～１．４ｇ／ｃｍ３であってもよい。本発明の文脈において、密度という用語は、粉末材料自体の密度を指し、粉末粒子の質量をその体積で割った値であり、バルク密度（例えば、粉末が容器に充填されたとき、体積が粒子間体積を含む）とは対照的である。
本発明の食品グレードの粉末は、乾燥ベースで１００ｐｐｂ～５０重量％、例えば、乾燥ベースで０．０１～２５重量％、更なる例では、乾燥ベースで０．１～１５重量％のアロマを含有し得る。アロマは、乾燥ベースで、食品グレードの粉末内に含まれるバイオポリマーの総重量の０．０１～５０％の濃度で、食品グレードの粉末中に存在してもよい。アロマは、水溶液であってもよく、又は水中油型エマルション内に含まれていてもよい。本発明によるコゲルを、エマルション液滴と共に作製することにより、アロマに対する高い封入効果がもたらされる。
更なる態様では、本発明は、本発明の食品グレードの粉末を含む、食品製品を提供する。本発明の食品グレードの粉末は、保管中にごくわずかなアロマを損失するが、再水和すると、最初に急速なアロマの放出があり、続いて持続放出がある。これは、乾燥粉末を水に添加する飲料での使用に理想的である。最初のアロマ放出は、食欲をそそる期待を消費者にもたらし、その後の持続放出は、飲料の楽しみに加えて、より長時間持続するカップ上方のアロマを提供する。食品製品は、乾燥飲料、飲料風味付与粉末、飲料クリーマー、又は風味付け済みの脱水された調理用製品（ｆｌａｖｏｕｒｅｄ ｄｅｈｙｄｒａｔｅｄ ｃｕｌｉｎａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔ）であってもよい。飲料は、コーヒー（コーヒーミックスを含む）、茶、チョコレート飲料、乳飲料（麦芽乳を含む）、乳児用調製粉乳、フォローアップミルク及び栄養配合物（例えば、母体栄養粉末）からなる群から選択されてもよい。乾燥飲料は、水、ミルク、又は果汁で再構成されてもよい。飲料風味付与粉末は、乳風味付与粉末、例えばＮｅｓｑｕｉｋ（登録商標）であってもよい。風味付け済みの脱水された調理用製品は、スープ、ソース、ブイヨン、及び麺風味付与剤からなる群から選択されてもよい。本発明の食品グレードの粉末は、急速な初期アロマのインパクト、続いて、典型的な飲料が消費されるのに要する時間にわたる持続放出をもたらす。アロマは、８０℃の温度よりも１０℃などの低温の方がゆっくりと発生するが、飲料消費の典型的な温度すべてにおいて、アロマ放出は持続的である、又はアロマは通常の消費期間（例えば、少なくとも１０分）にわたって発生し続ける。乾燥飲料は、低温可溶性飲料であってもよく、例えば、１０℃～２５℃の温度で溶解されてもよい。本発明の食品製品を、消費前に５０℃を超える温度で水と接触させてもよく、例えば、本発明による乾燥飲料、飲料風味付与粉末又は飲料クリーマーを、消費前に５０℃を超える温度で水と接触させてもよい。
一実施形態では、食品製品が、消費前に５０℃を超える温度で水と接触させられる。
本発明の食品グレードの粉末を含む食品製品は、栄養補助食品、朝食用シリアル、乳児用シリアル、インスタントスープ粉末、濃縮ブイヨン（例えば、ブイヨンキューブ）、乳児用調製粉乳、ビスケット（例えば、ウエハース）、菓子製品及びパスタ（例えば、麺類）からなる群から選択されてもよい。
一態様では、本発明は、食品グレードの粉末を提供し、当該食品グレードの粉末は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、を含む、乾燥ハイドロゲルコゲルを含み、酸化に敏感な油（例えば、多価不飽和脂肪分の高い油）がハイドロゲルコゲル中に封入されている。例えば、乾燥重量ベースで０．０５～５００ｍｇ／ｇの多価不飽和脂肪が、食品グレードの粉末に封入されてもよく、例えば０．１～１００ｍｇ／ｇ、更なる例では０．５～５０ｍｇ／ｇが封入されてもよい。多価不飽和脂肪分の高い油は、例えば、エイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）又はドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）を含み得る。多価不飽和脂肪分の高い油、特にＥＰＡ及びＤＨＡは、乳児の発育に有益であり、したがって、有利には、乳児用調製粉乳、フォローアップミルク及び母体栄養粉末に添加され得る。フォローアップミルクは、乳児の離乳食を補完する。母体栄養粉末は、妊娠中及び授乳中に母親に投与され得る粉末である。例えば、乾燥重量ベースで０．０５～５００ｍｇ／ｇのエイコサペンタエン酸及び／又はドコサヘキサエン酸が、食品グレードの粉末に封入されてもよく、例えば０．１～１００ｍｇ／ｇ、更なる例では０．５～５０ｍｇ／ｇが封入されてもよい。
更なる態様では、本発明は、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末を提供し、当該食品グレードの粉末は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、を含む、乾燥ハイドロゲルコゲルを含み、上記アロマはハイドロゲルコゲル中に封入され、酸化に敏感な油（例えば、多価不飽和脂肪分の高い油）がハイドロゲルコゲルに封入されている。酸化に敏感な油は、例えば、水中油型エマルション内に含まれてもよく、例えば、乾燥重量ベースで０．０５～５００ｍｇ／ｇの多価不飽和脂肪が、食品グレードの粉末に封入されてもよく、例えば０．１～１００ｍｇ／ｇ、更なる例では０．５～５０ｍｇ／ｇが封入されてもよい。例えば、乾燥重量ベースで０．０５～５００ｍｇ／ｇのエイコサペンタエン酸及び／又はドコサヘキサエン酸が、食品グレードの粉末に封入されてもよく、例えば０．１～１００ｍｇ／ｇ、更なる例では０．５～５０ｍｇ／ｇが封入されてもよい。
本発明の文脈において、用語「脂肪」は、主にトリグリセリドから構成される物質を指す。脂肪は、動物脂肪組織及び多くの植物種子の主成分である。一般的にその液体形態で存在する脂肪は、総じて油と呼ばれる。本発明において、油及び脂肪という用語は互換可能である。
一態様では、本発明は食品グレードの粉末を製造する方法を提供し、当該方法は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる（例えば、２５℃以上まで冷却すると溶液中に熱可逆性弾性ゲルを形成することができる）第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、水中油型エマルションと、を含む溶液を、加熱する工程と、加熱された溶液を、溶液の温度が第１のバイオポリマーのゲル化温度（例えば、溶液中の第１のバイオポリマーのゲル化温度）未満、第２のバイオポリマーのゲル化温度（例えば、溶液中の第２のバイオポリマーのゲル化温度）以上までに冷却して、油が封入されたハイドロゲルコゲルを形成する工程と、ハイドロゲルコゲルを乾燥する工程と、粉末に形成する工程と、を含む。油は、アロマ及び／又は酸化に敏感な油を含んでもよい。乾燥ハイドロゲルコゲルは、当該技術分野において既知の任意の方法によって粉末に形成されてもよく、例えば、乾燥ハイドロゲルコゲルは、粉砕されてもよい。
更なる態様では、本発明は、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末を製造する方法を提供し、当該方法は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる（例えば、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを溶液中に形成することができる）第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、アロマと、を含む溶液を、加熱する工程と、加熱された溶液を、溶液の温度が第１のバイオポリマーのゲル化温度（例えば、溶液中の第１のバイオポリマーのゲル化温度）未満、第２のバイオポリマーのゲル化温度（例えば、溶液中の第２のバイオポリマーのゲル化温度）以上までに冷却して、アロマが封入されたハイドロゲルコゲルを形成する工程と、ハイドロゲルコゲルを乾燥する工程と、粉末に形成する工程と、を含む。乾燥ハイドロゲルコゲルは、当該技術分野において既知の任意の方法によって粉末に形成されてもよく、例えば、乾燥ハイドロゲルコゲルは、粉砕されてもよい。ゲル化温度は、レオメーターで、０．５～５℃／分、例えば、約１℃／分の速度で冷却を適用して、測定してもよい。本発明の方法による溶液は、０．２重量％～２０重量％（例えば０．５重量％～５重量％）の第１のバイオポリマーと、１重量％～３０重量％（例えば５重量％～１５重量％）の第２のバイオポリマーと、を含んでもよい。本発明者らは、食品業界で乾燥に最も一般的なアプローチは噴霧乾燥であると記載したが、第１のバイオポリマーと、第２のバイオポリマーと、アロマとを含む溶液に従来の噴霧乾燥を行うと、高多孔性粉末構造により、アロマの急速な放出を招くことを見出した。驚くべきことに、本発明者らは、乾燥前に溶液がゲル化したとき、アロマの放出がかなり遅くなることを見出した。
アロマの放出は、コゲルハイドロゲル粉末の膨潤／溶解速度によって制御される。これは、ポリマー分子量並びに粉末の粒径及び形状を変更することなどによる、配合及び加工の修正によって制御することができる。
本発明の方法による第１のバイオポリマーは、カラギーナン、アガーアガー、ペクチン、ジェランガム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。カラギーナンは、カッパカラギーナン、イオタカラギーナン、ラムダカラギーナン、及びこれらのコポリマー又は混合物からなる群から選択されてもよい。カラギーナンは、藻類又は植物由来の任意のカラギーナンであってもよい。カラギーナンは、塩イオン（例えば、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム）の存在下でゲル化するカラギーナンであってもよい。例えば、カラギーナンは、カッパカラギーナン、イオタカラギーナン、又はカッパカラギーナンとイオタカラギーナンとのコポリマーであってもよい。カラギーナンは、カリウムの存在下でゲル化するカラギーナン、例えばカッパカラギーナン、又はカッパカラギーナンとイオタカラギーナンとのコポリマーであってもよい。ペクチンは、高メトキシペクチン又は低メトキシペクチンであってもよい。本発明の方法による第１のバイオポリマーは、７５℃を超える温度から２５℃～７０℃まで冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができてもよく、例えば、４５℃を超える（例えば５０℃を超える）温度から２５℃～４０℃まで冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができてもよい。例えば、本発明の方法による第１のバイオポリマーは、７５℃を超える温度から２５℃～７０℃まで冷却すると、５０重量％を超える水（例えば、８０重量％を超える水）を含む熱可逆性弾性ゲルを溶液中に形成することができてもよく、例えば、４５℃を超える（例えば５０℃を超える）温度から２５℃～４０℃まで冷却すると、５０重量％を超える水（例えば、８０重量％を超える水）を含む熱可逆性弾性ゲルを溶液中に形成することができてもよい。ゲル化温度を測定する際の冷却速度は、０．５～５℃／分、例えば毎分約１℃／分であってもよい。
本発明の方法による第２のバイオポリマーは、ゼラチン、デンプン、加水分解デンプン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。ゼラチンは、任意の供給源に由来してもよく、例えば、ゼラチンは、ブタゼラチン、ウシゼラチン、又は魚ゼラチンであってもよい。ゼラチンは、４０～４５０、例えば、５０～３００、更なる例では８０～１５０のブルーム値を有してもよい。ゼラチンは、７．０未満のｐＨ値で正電荷を有してもよく、例えば、ゼラチンは、７．０未満のｐＨ値で正電荷を有するブタゼラチンであってもよい。ゼラチンは、７．０未満のｐＨで正電荷を有するＡ型ブタゼラチン、７．０未満のｐＨで負電荷を有するＢ型ウシゼラチン、５０～３００のブルーム値を有する魚ゼラチン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。デンプンは、変性デンプンであってもよい。本発明の方法による第２のバイオポリマーは、デンプンと糖との組み合わせであってもよく、糖は５未満の重合度を有する。本発明の方法による第２のバイオポリマーは、加水分解デンプン（例えば、グルコースシロップと呼ばれることがある製菓用シロップ）と糖との組み合わせであってもよく、糖は５未満の重合度を有する。
本発明の方法の一実施形態では、加熱された溶液はゼラチン及びカラギーナンを含んでもよく、溶液中のバイオポリマーはゼラチン及びカラギーナンのみである。
第１のバイオポリマーと、第２のバイオポリマーと、アロマとを含む溶液は、冷却前に少なくとも１００℃に加熱されてから９０℃未満に冷却されてもよく、例えば、溶液は、６０℃未満に冷却される前に少なくとも７０℃に加熱されてもよく、更なる例では、溶液は、３０℃未満に冷却される前に少なくとも５５℃に加熱されてもよい。溶液は、冷却前に５５℃～１００℃（例えば、５５℃～７０℃）まで加熱されてもよい。本発明の方法は、アロマの損失又は劣化を避けるために、低い最高温度で実施できることが有利である。本発明の方法は、溶液を少なくとも４０℃の温度を有する保持タンクに供する工程と、次いで、溶液を、保持タンクから、少なくとも約７０℃の温度に供する別の装置に移す工程と、を含んでもよい。加熱された溶液は、管状熱交換器を使用して、本発明の方法で冷却されてもよい。加熱された溶液は、本発明の方法において、１℃～３０℃、例えば１５℃～２５℃の温度まで冷却されてもよい。
本発明の方法の一実施形態では、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末は、少なくとも約４０℃の温度を有する保持タンク内で、アロマエマルションを、ゼラチンと、カラギーナンと、塩（例えばカリウム塩）とを含む溶液と混合することによって調製され得る。次いで、溶液を、少なくとも約５０～６０℃の温度まで、例えば、漏斗及び／又は管状熱交換器のポンプ内で加熱することができる。次いで、管状熱交換器は、加熱された溶液を冷却し、アロマ分子が封入されたハイドロゲル及び／又はハイドロゲルエマルション混合物を押し出してもよい。例えば、管状熱交換器は、約１５℃～約２５℃の温度を有し得る。
本発明の方法の一実施形態では、溶液は、押出機内で加熱及び混合されてもよい。溶液は、同じ押出機、例えば、その長さに沿って異なる温度ゾーンを有する押出機で冷却されてもよい。溶液は、冷却のために管状熱交換器に通される前に、押出機内で加熱及び混合されてもよい。管状熱交換器は、押出機の内腔の延長部であってもよく、例えば、押出機の内腔の続伸部が二重管式熱交換器の中央管であってもよい。冷却されたハイドロゲルコゲルは、押出機又は管状熱交換器の出口で、例えば、押出機の出口ダイに配置された回転ブレードによって、切断されてもよい。押出されたハイドロゲルは、乾燥前に、例えば冷却トンネル内で、更に冷却されてもよい。乾燥する工程は、押出されたハイドロゲルを乾燥トンネル又は流動床乾燥機に供することを含んでもよい。本発明の文脈において、押出機という用語は、成分をバレルに沿って及びダイを通して、押し出す機械を指す。成分は、例えば、１つ以上の回転スクリュー（例えば、単軸押出機及び二軸押出機）によって押出バレルに沿って押し出されてもよい。押出機は、典型的には、押出機内を通る成分を混合及び加熱する。
本発明の方法の一実施形態では、ハイドロゲルコゲルは、流動床乾燥器内で、吸気温度２０～２５℃、１２０ｍ３／分の空気流で３０～６０分間、次いで約４０℃、約１２０ｍ３／分の空気流で更に６０～９０分間乾燥させてもよい。更なる例では、ハイドロゲルコゲルは、乾燥トンネル内で、吸気温度２０～２５℃、２０～８０ｍ３／分の空気流で３０～６０分間、次いで約４０℃、２０～１２０ｍ３／分の空気流で更に６０～９０分間乾燥させてもよい。適用する乾燥技術にかかわらず、得られた乾燥材料を回収して、「そのままで」使用する、又は粉砕して粒径を所望の粒径まで更に縮小する、のいずれかであってもよい。
本発明の方法では、ハイドロゲルコゲルを、乾燥前に金属カチオンを含む組成物に浸漬してもよく、例えば、第１のバイオポリマーと錯体を形成することができる金属カチオンを含む組成物に浸漬して、ゲル化を誘導してもよい。金属カチオンは、例えば、カルシウム、ナトリウム及びカリウムのカチオンからなる群から選択されてもよい。本発明の方法の一実施形態では、ハイドロゲルコゲルは、乾燥前に塩化カリウムを含む組成物に浸漬されてもよく、例えば、ハイドロゲルコゲルは、乾燥前に、１～１００ｍＭの塩化カリウムの浴に浸漬されてもよい。上記のように、本発明の方法は、ゲル化浴なしで実施されてもよく、例えば、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、を含む溶液中に、金属カチオンを含むことによって実施されてもよい。ゲル化浴を用いない方法を実施することにより、このような浴に伴う損失、例えばゲル化した粒子を洗浄及び収集することから生じる損失が避けられる。
ゲル化浴を用いて本発明を実施することは、コゲルの更なる強化を可能にするという利点を有する。また、金属カチオンを含む組成物中にハイドロゲルコゲルを浸漬することは、カチオン性栄養素ミネラルを食品グレードの粉末に導入する便利な方法を提供する。
一実施形態では、本発明は、アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末を製造する方法を提供し、当該方法は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる（例えば、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを溶液中に形成することができる）第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、アロマと、を含む溶液を、加熱する工程と、
加熱された溶液を、溶液の温度が第１のバイオポリマーのゲル化温度（例えば、溶液中の第１のバイオポリマーのゲル化温度）未満、第２のバイオポリマーのゲル化温度（例えば、溶液中の第２のバイオポリマーのゲル化温度）以上までに冷却する、工程と、
冷却された溶液を、金属カチオンを含む組成物中に浸漬して、アロマが封入されたハイドロゲルコゲルを形成する工程と、
ハイドロゲルコゲルを乾燥する工程と、粉末に形成する工程と、を含む。本発明の方法の更なる実施形態では、本開示は、アロマの遅延放出をもたらす食品グレードの粉末を製造する方法を提供し、当該方法は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、アロマと、を含む溶液を、加熱する工程と、加熱された溶液の液滴を形成する工程と、液滴を塩又は油を含むゲル化浴に供することによって液滴をゲル化して、その中にアロマが封入されたゲル化ビーズを形成する工程と、ゲル化ビーズを乾燥して食品グレードの粉末を形成する工程と、を含む。乾燥したゲル化ビーズを、所定のサイズまで粉砕してもよい。
液滴は、加熱された溶液をノズルに通すことによって形成されてもよい。溶液の加熱は、溶液を約６０℃の温度に供することを含み得る。ゲル化浴は、１～１００ｍＭの塩化カリウムを含み得る。乾燥は、ビーズを流動床乾燥に供することを含んでもよい。
食品グレードの粉末を形成する方法は、アロマの放出を防止する高密度ガラス状マトリックスを作製するという利点を有する。
更なる態様では、本発明は、２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、を含むハイドロゲルコポリマーの、アロマの放出を制御するための使用を提供する。
当業者であれば、本明細者に開示される本発明のすべての特徴を自由に組み合わせることができることを理解するであろう。特に、本発明の製品のために記載された特徴を本発明の方法と組み合わせてよく、逆もまた同様である。更に、本発明の異なる実施形態について記載された特徴を組み合わせてもよい。周知の同等物が特定の特徴について存在する場合、このような同等物は、本明細書で具体的に言及されているのと同様に組み込まれる。
本発明の更なる利点及び特徴は、図及び非限定例から明らかである。
実施例１：組成物の調製方法
粉末状ハイドロゲルコゲル封入アロマは、図１に概説される方法を用いて調製される。アロマ（１）エマルションは、１００グラムのユーカリ油を１００グラムのヒマワリ油と混合し、２．５重量％の乳清タンパク質分離物（Ｂｉｏｐｒｏ ９５）の溶液と混合することによって、４０％水中油型エマルション（２）を生成することによって調製する。次いで、溶液を、ローターステーター式ホモジナイザー（ｐｏｌｙｔｒｏｎ ＰＴ ２１００）を使用して、１８，０００ｒｐｍで５分間均質化する。アロマエマルションを、１０重量％のゼラチン（ブタ、１００ブルーム Ｇｅｌｉｔａ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ）、１重量％のｋ－カラギーナン（ＷＲ－７８ＣＰＫｅｌｃｏ、Ｃｅｂｕ Ｐｈｉｌｌａｐｉｎｅｓ）及び５０ｍＭ カリウム塩（純度９９％、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ ＧｍｂＨ）を含む溶液（３）と、保持タンク（４）内で約４０℃で混合する。次いで、溶液を約５５℃の温度まで加熱し、加熱漏斗及びポンプ（５）を介して、温度が約２０℃の管状熱交換器（６）に通過させる。管状熱交換器は、加熱された溶液を冷却し、アロマが封入されるコゲルハイドロゲルを形成する。同じゼラチンの１０重量％の溶液は、１℃／分で冷却したとき、１６．７℃のゲル化温度を有することが確認された。
熱交換器の出口で、コゲルハイドロゲルはダイプレートを通して押し出されてストランド（７）を形成する。ダイプレートの回転カッターは、ストランドを小片に切断する。次いで、コゲルハイドロゲルを、流動床乾燥機（８）内で、吸気温度２０～２５℃、１２０ｍ３／分の空気流で４５分間、次いで約４０℃で更に７５分間乾燥する。得られた乾燥材料を回収し、粉砕して粉末を形成する。切断されたコゲルハイドロゲルのサンプルを、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）（図２Ｃ）によって観察し、アロマエマルションを添加せずに同様に作製したコゲルハイドロゲル（図２Ｂ）と比較した。図２Ｂと同じ供給液体組成［１０重量％ブタゼラチン（１００ブルーム）－Ｇｅｌｉｔａ、１重量％ｋ－カラギーナン（ＷＲ－７８－ＣＰＫｅｌｃｏ及び５０ｍＭ塩化カリウム］を有する噴霧乾燥粉末（図２Ａ）から、乾燥前にゲル化したコゲルハイドロゲルは、噴霧乾燥された材料の多孔質開放構造よりもはるかに密な構造を有することが分かる。
実施例２：アロマ放出
コゲルハイドロゲルアロマ粉末からのアロマの放出を、ＰＴＲ－ＴＯＦ－ＭＳ装置法を使用して評価する。簡潔に述べると、実施例１のコゲルハイドロゲルアロマ粉末を、板ガラス接合具を備えた二重ジャケットガラスセルの底部に配置し、循環水浴に接続して、セル内部の温度を制御する。ステンレス鋼製のキャップ（空気及び水の接続を可能にするためのポートを備えた）を上部に配置して、容器を封止する。揮発性アロマ濃度を、容器封止の直後及び１０分後に、ＰＴＲ－ＴＯＦ－ＭＳ（Ｉｏｎｃｏｎ Ａｎａｌｙｔｉｋ Ｇｅｓ．ｍ．Ｈ．（Ａｕｓｔｒｉａ））で、リアルタイムでオンライン計測した（図３）。最初の１０分間に、封入されたアロマ粉末から放出されたアロマがない（すなわち、気相中の濃度＜１ｐｐｍ）ことは明らかである。水（ｉ）８０℃、ｉｉ）５０℃又はｉｉｉ）３７℃）の添加により、即時にアロマが放出され、その速度及び強度は水の温度に比例する（図３）。図３はまた、水の添加後にアロマの一貫した放出が存在することを示しており、これは、カップ上方のアロマが持続していることを示す。８０℃の水をアロマ粉末に添加したとき、持続的アロマ放出（気相中５０ｐｐｍを超える濃度）の時間は約１時間４分である。５０℃の水をアロマに添加したとき、持続的アロマ放出（５０ｐｐｍ超）の時間は約１時間２５分である。３７℃の水をアロマ粉末に添加したとき、持続的アロマ放出（５０ｐｐｍ超）の時間は約１時間４５分である。
図３はまた、放出速度及びアロマ濃度の最大ピークが水の温度に比例することも示す。理論に束縛されるものではないが、この挙動は、ハイドロゲルコゲル粉末の膨潤／溶解速度に関連すると考えられる。
実施例３：コーヒー飲料
粉末状コゲルを粉末状コーヒー及びミルク／糖ベースと乾燥混合することによって、３－ｉｎ－１の脱水されたコーヒーミックスを作製した。封入されたコゲルアロマを含有するミルク糖ベースの組成を表１に示す。乾燥ブレンド後、得られた混合粉末をポーション化し、包装した。再構成（５０～８０℃の温～熱水の添加による）すると、粉末から即時かつ持続的なアロマの放出があり、これはインスタントホット飲料の心地よい魅力に寄与する。これは、本発明によって提供されるような高密度アロマ封入システムが、コーヒー、ホットチョコレート、又はホット麦芽飲料などのインスタントホット飲料製品にとって有利であることを実証する。
Figure 0007111724000001
実施例４：食品製品
粉末状コゲルを粉末状料理用ベース及び／又は増粘剤（例えば、デンプン、小麦粉及び／又は親水コロイド）と乾燥混合して、脱水された調理用ベース（スープ、ソース、ブイヨン、麺風味付与剤）を作製することによって、脱水風味料のサッシェを調製した。このような製品の組成を表２に示す。乾燥ブレンド後、得られた混合粉末をポーション化し、包装した。再構成（５０～８０℃の温～熱水の添加による）すると、粉末から即時及び持続的なアロマの放出があり、これは心地よい食事経験に寄与する。かかるアロマの即時放出及び持続放出は、風味付け済み調理用製品、例えば、クリーミースープ、インスタント麺、及びソースベースなどの脱水された製品の調製において有利である。
Figure 0007111724000002
実施例５：酸素感受性油を含む乳児用調製粉乳、フォローアップミルク又は母体栄養補助食品
油相がＥＰＡ及びＤＨＡ必須脂肪酸を高ＤＨＡ藻油及び魚油の形態で含有していたことを除いて、実施例１と同様に、粉末状ハイドロゲルコゲルを形成した。ＥＰＡ及びＤＨＡ必須脂肪酸を含有する粉末状ハイドロゲルコゲルをフォローアップミルク組成物と乾燥ブレンドすることによって、フォローアップミルクを作製した。実施例の組成を表３に示す。乾燥ブレンド後、得られた混合粉末をポーション化し、包装した。粉末状ハイドロゲルコゲルは、アロマ（例えば、ネイチャーアイデンティカルのイチゴアロマ）を含有してもよい。風味付けされたフォローアップミルク及び母体栄養粉末において心地よいアロマの放出をもたらすことに加えて、高密度ハイドロゲルコゲル粉末は、粉末内に封入された材料へのガスの侵入を制御し、封入された材料の酸化を防止することができる。したがって、酸化に敏感な食用油（例えば、多価不飽和脂肪酸を含有する油）を、本発明の粉末状ハイドロゲルコゲルによって保護することができる。同様の組成物を、乳児用調製粉乳又は母体栄養粉末として調製することができる。
Figure 0007111724000003

Claims (6)

  1. アロマの制御放出をもたらす食品グレードの粉末を製造する方法であって、
    ２５℃以上に冷却すると熱可逆性弾性ゲルを形成することができる第１のバイオポリマーと、乾燥するとガラス状マトリックスを形成することができる第２のバイオポリマーと、アロマと、を含む溶液を、加熱する工程と、
    前記加熱された溶液を、前記溶液の温度が前記第１のバイオポリマーのゲル化温度未満、前記第２のバイオポリマーのゲル化温度以上までに冷却して、前記アロマが封入されたハイドロゲルコゲルを形成する工程と、
    前記ハイドロゲルコゲルを乾燥し、前記食品グレードの粉末に形成する工程と
    を含み、
    前記第１のバイオポリマーがカラギーナンであり、前記第２のバイオポリマーがゼラチンであり、前記ハイドロゲルコゲル中のバイオポリマーが、ゼラチン及びカラギーナンのみである、方法。
  2. 前記溶液が、９０℃未満まで冷却される前に、少なくとも１００℃まで加熱される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記溶液が、冷却のために管状熱交換器に通される前に、押出機内で加熱及び混合される、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記ハイドロゲルコゲルを、乾燥前に金属カチオンを含む組成物中に浸漬する工程を含み、前記カチオンが、前記第１のバイオポリマーと錯体を形成して、ゲル化を誘導することができる、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記粉末が、０．３～１．５ｇ／ｃｍ ３ の密度を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記粉末が、乾燥ベースで１００ｐｐｂ～５０重量％のアロマを含有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
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