JPH08143821A - ゼラチンの加工法 - Google Patents

ゼラチンの加工法

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JPH08143821A
JPH08143821A JP28544594A JP28544594A JPH08143821A JP H08143821 A JPH08143821 A JP H08143821A JP 28544594 A JP28544594 A JP 28544594A JP 28544594 A JP28544594 A JP 28544594A JP H08143821 A JPH08143821 A JP H08143821A
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gelatin
fraction
molecular weight
ultrasonic waves
concentration
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JP28544594A
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English (en)
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Minoru Kanegae
穣 鐘ヶ江
Takeo Oki
剛夫 大木
Tadao Kitayama
忠男 北山
Yukio Katou
由基雄 加藤
Yusuke Okawa
祐輔 大川
Hiroyuki Kobayashi
裕幸 小林
Takashi Ono
隆司 大野
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Meiji Seika Kaisha Ltd
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Meiji Seika Kaisha Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゼラチン水溶液に超音波を照射することによ
り、、原料となるゼラチンとは異なる分子量分布、及び
物性を有するゼラチンを提供することである。 【構成】 複数の分子量を有する分子が混在するゼラチ
ン水溶液に10〜25KHzの周波数を照射することに
より、任意の程度まで低分子量化するゼラチンの加工
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゼラチン水溶液に超音
波を照射し、元のゼラチンとは異なる分子量分布及び物
性を有するゼラチンを製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般的にゼラチンは牛骨、牛皮、豚皮な
どコラーゲンを含有する原料を、酸もしくはアルカリで
前処理し、温水または熱水により抽出後、これを精製し
て得られる。抽出されたゼラチンは一定の分子量分布を
有する。すなわちゼラチンは分子量約10万のα鎖と呼
ばれる単鎖の高分子蛋白を基本単位とし、これらが架橋
結合により2個、3個あるいはそれ以上結合した各々β
鎖、γ鎖、H鎖と呼ばれる成分からなっており、原料・
処理条件によってこれらの含有比率即ち分子量分布が異
なる。以下、α、β、γ及びH鎖からなる画分を各々α
画分、β画分、γ画分及びH画分と称する。ゼラチン水
溶液の粘度、冷却・固化したときのゼリー強度といった
物性もこの分子量分布によって決まる。
【0003】抽出後に、望ましい粘度やゼリー強度を得
るために分子量分布を操作する必要が生ずる場合がある
が、これを可能とするための従来の技術としては、異
なる分子量分布を有するゼラチンの混合、トランスグ
ルタミナーゼやプロテアーゼ等による酵素処理、酸や
アルカリ等による薬品処理、ゼラチン水溶液に超音波
を照射する方法、等が考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】「従来の技術」におい
て、は一般的に行われている方法であるが、原料・前
処理・精製条件の異なるゼラチンを混合するため、ゼラ
チン中に含まれる核酸や前処理の試薬等の不純物の含有
量が混合前とは異なってしまい、また、混合前とはpH
や等電点が変化する可能性もある。
【0005】これらの変化は用途によっては不都合を生
ずることがある。また、及びは添加した酵素や試薬
が最終製品中に残存しては不都合な場合、再度精製操作
を行わねばならず煩雑な上、精製するか否かに関わらず
ゼラチンに含まれる不純物の含量やpH及び等電点が変
化してしまう点でと同じ欠点を有する。
【0006】については、超音波によりゼラチンが低
分子量化する事、又、用いる超音波の周波数は10〜2
5KHzの範囲で分解の効率が良いことも判明している
が、これはあくまで定性的な知見に過ぎず、ゼラチンの
分子量分布を定量的に操作する事は出来なかった。本発
明者等は、この現象を定量的に解明してゼラチンの分子
量分布を操作する技術を開発すべく研究を重ね、いくつ
かの知見を公表してきた。 Ultrasonic Degradation of
High Molecular Weight Components of Gelatin(The
Journal of Photographic Science Vol.40,187-189,199
2)(以下文献Iと称す)。 Ultrasonic Degradation Pro
cess of Fractionated Gelatins(TheJournal of Photo
graphic Science,Vol41,176-179,No5,1993(以下文献II
と称す)。
【0007】文献Iに於いては、分画しない種々のゼラ
チンの水溶液の濃度及び量を変えて超音波を照射したと
きの、H画分の分解の過程を調べた。その結果H画分の
分解過程は反応速度論で定義される一時反応であること
を明らかにした。 一時の速度式:Cr=Cr0E-kt 但し、Cr:照射時間tにおける比濃度(比濃度とはあ
る時点におけるある画分の濃度をその画分の初期濃度で
除したもの)、Cr0:照射開始時の比濃度(=1)、
t:照射時間(min)。
【0008】又、反応速度定数kの対数はサンプル濃度
及びサンプル量の対数に対して負の相関関係にあること
を明らかにした。実際に、ある周波数、出力を有する超
音波の照射により分子量分布の操作を行ったゼラチンを
製造しようとする場合、製造装置のスケールや処理条件
を決定する上で、超音波処理に供するゼラチン溶液の濃
度、量と分解速度定数の関係が大まかに分かっているこ
とが必要である。
【図1】及び
【図2】に文献Iで明らかにした事実の要約を示す。
【0009】この結果は実験室にて調製した豚皮アルカ
リ処理ゼラチンLi-Psを10KHz、16Vの超音波で
処理して得られた物である。
【図1】はゼラチン溶液の量は200gで一定にし、濃
度を0.1重量%から30.0重量%の間で変化させた
ときのゼラチン溶液の濃度とH画分の分解速度定数の関
係を示す。
【0010】また、
【図2】は、ゼラチン溶液の濃度を7.5重量%で一定
にし、ゼラチン溶液の量を25gから200gの間で変
化させて同様の超音波処理を施した際のサンプル量とH
画分の分解速度定数の関係を示す。これらのグラフから
明らかなようにH画分の分解速度定数の対数は、ゼラチ
ン溶液の濃度及び量の対数と負の相関関係にある。
【0011】しかしながら、文献Iにて解明した事項だ
けでは、H画分以外の共存する画分の分解過程は不明で
あり、ゼラチンの全体的な分子量分布を定量的に操作す
る技術とはなり得なかった。
【0012】文献IIに於いてはゼラチンを個々の画分に
前もって分画し、これに超音波を照射した結果、H画分
より低分子量の画分もその分解過程は一時反応であるこ
と、又、分子量が大きな画分ほど分解速度定数が大きい
ことを明らかにした。しかしながら、この結果はあくま
で個々の画分が単独で存在する場合についてのものであ
り、複数の画分が混在する通常のゼラチンの分子量分布
を定量的に操作する技術とはなり得ないものであった。
【0013】結局超音波照射を、ゼラチンの分子量分布
を定量的に操作する技術として確立するためには、複数
の画分が共存するとき、ある画分の分解速度に対して他
の画分の存在がどのような影響を及ぼすのかを解明しな
ければならなかった。
【0014】
【問題を解決するための手段】本発明はゼラチンの水溶
液に超音波を照射することにより分子量分布を定量的に
操作し、高分子量画分を優先的に任意の程度まで分解し
て、元のゼラチンとは異なる分子量分布を有するゼラチ
ンを製造するものである。操作は超音波を照射するだけ
の簡単なものであり、処理の前後で前述した不純物の含
量やpH,等電点は変化せず、ゼラチン分子の分子量分
布のみが低分子量化される。従って、従来の技術に記し
たような不都合を一切生ぜず、該ゼラチンの分子量分
布、溶液状態での粘度、ゲル化した際のゼリー強度のみ
を変化させることが出来る。
【0015】実際に食品、写真用感光材料等の分野で使
用されるゼラチンは分画された単一成分ではなく、これ
らの混合物である。複数の画分が共存するサンプルに超
音波を照射したとき、ある画分の分解速度に対して他の
画分の存在がどのような影響を及ぼすのかを解明しなけ
れば、超音波照射によりゼラチンの分子量分布を定量的
に操作することはできない。
【0016】そこで本発明者らはさらに鋭意研究の結
果、H、γ、β、α画分が混在する溶液に超音波を照射
したとき、ある画分の分解速度に共存する他の画分がど
のように影響するのかを解明した。解明した事実は「サ
ンプル量が一定の場合、ゼラチン溶液中に存在する、あ
る画分の分解速度定数は、そのゼラチン溶液全体の分子
量分布の影響は受けず、その溶液の濃度のみによって決
定される」ということである。
【0017】これにより、分画しない一般的なゼラチン
の分子量分布の超音波照射による経時変化を、事前に予
測して定量的に操作することが可能となった。但し、本
発明はゼラチンを溶液の状態で処理する必要がある。一
般にゼラチンの水溶液は50重量%で飽和となるため、
これ以上の濃度においては本発明は適用できない。
【0018】
【図3】は、ほぼH画分のみからなるサンプル1、及び
H画分とγ画分が混在し、これが大半を占めるサンプル
2の超音波による分解の過程を示す。これらのサンプル
はアルカリ処理ゼラチンP−27(宮城化学工業株式会
社製)をゲル濾過クロマトグラフィーにて分画して調製
した物であり、その濃度はいずれも0.02重量%であ
る。この時の各サンプル中のH画分の分解の過程を比濃
度の変化として表すと
【図4】の様になり、この過程を前記の一次の速度式に
近似し、グラフの傾きからサンプル1、2に含まれるH
画分の分解速度定数を求めると表1となる。ここで、
k:分解速度定数、r:前記の一次の速度式に近似した
ときの相関係数、である。
【0019】
【表1】 フラクション k(min-1) r サンプル1に含まれるH画分 3.56 0.995 サンプル2に含まれるH画分 3.14 0.982 この結果は、個々の画分の濃度が異なる(即ち分子量分
布が異なる)サンプル1、2に超音波を照射したとき、
溶液全体の濃度が等しければ着目する画分の分解速度は
等しいということを示している。これより、アルカリ処
理ゼラチンP−27由来のゼラチン分子の溶液では、サ
ンプル量が一定の場合、溶液中に存在するある画分の分
解速度定数は、その分子量分布の違いの影響は受けず、
その溶液の濃度のみによって決定されるといえる。
【0020】前項に示した結果は同一のゼラチンを分画
したサンプルから得られたものであった。超音波照射に
よるゼラチンの分子量分布の操作を工業的に定量的に行
うには、これらの結果がゼラチン一般について当てはま
るか否かを調べる必要がある。
【0021】そこで異なる3種のゼラチンR-304
7、P-2210、Li-Psに超音波を照射し、前項と
同様にして各ゼラチンのH画分の分解速度定数を求め
た。これらのうちR-3047、P-2210は、IAG(In
ternational Albeitschft fur Photogelatine:世界各
国のゼラチンメーカー及び研究者が参加する国際的ゼラ
チン研究組織)のリストに登録された物であり、R-30
47は牛皮アルカリ処理ゼラチン、P-2210は牛骨
アルカリ処理ゼラチンである。また、Li-Psは実験
室にて調製したゼラチンであり、豚皮アルカリ処理ゼラ
チンである。ゼラチンを工業的に製造する場合、一般的
に使用される原料はここで用いた牛皮、牛骨、豚皮が大
部分を占める。
【0022】各々のゼラチンの7.5重量%水溶液20
0mlに対して10KHzの周波数の超音波を16Vの
強度で照射し、各々のH画分の分解の過程を解析した。
各々のゼラチン中のH画分の比濃度の経時変化を
【図5】に、それぞれの分解速度定数を表2に示す。
【0023】
【表2】 ゼラチン k(min-1) r R−3047 0.018 0.999 P−2210 0.020 0.991 Li−Ps 0.018 0.998 この結果より、原料及び製造工程が異なる物でも、超音
波を照射する際の濃度が等しければ、H画分の分解速度
定数は等しくなることがわかる。
【0024】前項までに示した事実から、複数の画分か
らなるゼラチンの各画分の分解速度定数は、そのゼラチ
ンを分画しなくても求められることがわかる。なぜなら
ば、各画分の混在するゼラチン溶液に超音波を照射する
と、その中に存在するもっとも分子量の大きな画分から
優先的に分解が進むためである。
【0025】例えばH、γ画分が混在するサンプルの場
合、超音波を照射する過程を観察し、H画分が消失する
までの間のH画分の濃度変化を解析することでH画分の
分解速度定数を求めることが出来、引き続きγ画分が消
失するまでのγ画分の濃度変化を解析することでγ画分
の分解速度定数が得られる。
【0026】これらの事実から、各画分の分解速度定数
は共存する画分の種類や量によって影響を受けないの
で、この操作を順次繰り返していけばH、γ、β、α画
分の同一サンプル量・同一濃度における分解速度定数が
得られる。一旦各画分の分解速度定数が求まれば、これ
より超音波を照射したときの一定時間後の各画分の減少
量ならびにその時の分子量分布を推定することが可能と
なる。
【0027】このように本発明者らが明らかにした知見
をもとに、ゼラチン水溶液に超音波を照射することによ
り、試薬等の不純物を含まず、pH及び等電点の変化も
無く、任意の程度まで低分子量化したゼラチンを製造す
ることが出来る。照射時のゼラチン溶液の濃度は任意で
よく、高濃度で照射を行う場合は照射効率を良くするた
めに溶液全体を攪拌しても良い。
【0028】超音波発信器としてはホーン型の発振器を
備え、かつキャビテーションを発生する物理的エネルギ
ーの大きな10〜25KHzの振動数を有することが必
要である。また、ゼラチンに超音波を照射するにあたっ
ては、
【図6】の様に超音波発振器のホーンを装備したタンク
を用いて回分方式で行っても良いし、
【図7】のように超音波発振器のホーンを備えた流路内
にゼラチン溶液を流しながら連続的に行っても良い。
【0029】
【実施例】
実施例1 実験室にて試作した牛骨アルカリ処理ゼラチ
ンゼラチンLi-Osの7.5重量%溶液200gに周
波数10KHz、強度16Vの超音波を120分間照射
した時の、H画分の比濃度の変化を調べた。その結果を
表3に示す。
【0030】
【表3】 照射時間(min) 0 120 H画分のCr(−) 1 0.099 表2の三種のゼラチンに対する照射実験の結果得られた
分解速度定数の平均値0.019(min-1)より、照
射120分後のH画分の比濃度は下記のように推定され
る。 120分後のH画分の比濃度=Cr0*E-kt =1*E-0.019*120 =0.102 ただしCr0:比濃度の初期値(=1) k:分解速度定数(min-1) t:照射時間(min)
【0031】この推定値に対し、表3に示した実測値は
ほぼその通りになっていることが分かる。即ち同一条件
で超音波を照射すれば、一次の速度式によってゼラチン
の分解速度が予測できることが確かめられた。
【0032】実施例2 上記条件で超音波を照射したと
きの、照射前と照射20、40分後のLi-Os溶液の
粘度と、これがゲル化したときのゼリー強度さらに溶液
のpH及び等電点の値を表4に示す。
【0033】
【表4】 照射時間(min) 0 20 40 粘度(mPa・s) 47 42 40 ゼリー強度(B1) 200 250 230 pH 5.7 5.7 5.7 pI 5.4 5.4 5.4
【0034】これより、粘度は低下する一方であるのに
対し、ゼリー強度は一度上がってピークに達した後、ま
た低下する事、この間pH及び等電点は共に変化してい
ないことが分かる。従って超音波の照射により不純物を
添加することなく、pH、等電点等にも影響を与えるこ
となく物性のみをコントロールできることが分かる。
【0035】
【発明の効果】ゼラチン製造時、抽出工程終了後に、望
ましい粘度やゼリー強度を得るために分子量分布を操作
する必要が生ずる場合がある。従来の技術では新たに試
薬や酵素等の不純物を添加せず、pHや等電点の変化も
なくこの様な操作を行うことは不可能であった。本願発
明方法によれば、ゼラチンの水溶液に超音波を照射する
ことにより、試薬等の不純物を含まず、pH及び等電点
の変化も無く、任意の程度まで低分子量化したゼラチン
を製造することが出来る。これにより該ゼラチンの分子
量分布、溶液状態での粘度、ゲル化した際のゼリー強度
のみを変化させることが出来る。超音波の照射時間と分
子量分布の変化の関係は一時反応の速度式に従うことが
明らかになり、また、ゼラチン溶液の濃度および処理量
と分解速度定数は負の相関関係にあることも明らかにな
った。これらより、超音波処理を行う前に、あらかじめ
照射時間と分子量分布の変化の関係も予測できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Li−Psの濃度の対数と分解速度定数kの対
数の相関を示す。
【図2】Li−Psのサンプル量の対数と分解速度定数
kの対数の相関を示す。
【図3】P−27を分画して得られた2種類のサンプル
の超音波による分解過程の比較を示す。ほぼH画分のみ
からなるサンプル1、及びH画分とγ画分が共存しこれ
が大半をしめるサンプル2の各々の水溶液に超音波を照
射したときの分子量分布の変化を示すクロマトグラム。
サンプル溶液;0.02WT%、超音波;19.5KHz,6
V。
【図4】図3に示したサンプル1及び2のH画分のCr
の経時変化の対数プロットを示す。サンプル溶液;0.02
WT%,6ml、超音波;19.5KHz,6V。●サンプ
ル1のH画分、○サンプル2のH画分
【図5】異なるアルカリ処理ゼラチン中のH画分の分解
過程を示す。サンプル溶液;7.5WT%。●R−304
7、○P−2210、■Li−Ps
【図6】回分式超音波照射装置の図を示す。
【符号の説明】
a:タンク、b:ホーン
【図7】連続式超音波照射装置の図を示す。
【符号の説明】
a:タンク、b:配管、c:ホーン、d:ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 由基雄 東京都中央区京橋2丁目4番16号 明治製 菓株式会社内 (72)発明者 大川 祐輔 千葉県松戸市千駄掘1489−8 藤和ライブ タウン松戸新八柱104 (72)発明者 小林 裕幸 千葉県千葉市稲毛区小仲台5−6−3− 203 (72)発明者 大野 隆司 東京都葛飾区新宿2−19−16

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の分子量を有する分子が混在するゼラ
    チン水溶液に10〜25KHzの周波数の超音波を照射
    することにより、任意の程度まで低分子量化することを
    特徴とするゼラチンの加工法。
  2. 【請求項2】複数の分子量を有する分子が混在する、濃
    度50重量%以下のゼラチン水溶液に10〜25KHz
    の周波数の超音波を照射することにより、該種々の分子
    量の分子のうち高分子量のものを優先的に任意の程度ま
    で低分子量化することを特徴とするゼラチンの加工法。
JP28544594A 1994-11-18 1994-11-18 ゼラチンの加工法 Pending JPH08143821A (ja)

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