JPH11308969A - 穀物タンパク質の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱可逆性などの新規な機能を発現させる穀物タ
ンパク質の製造方法の提供を課題とする。 【解決手段】穀物タンパク質を酸性の極性有機溶媒溶液
で処理（溶解）することで上記の課題を解決できた。更
に詳しくは、穀物タンパク質、とりわけ大豆タンパク質
を好ましくは極性有機溶媒濃度３０％以上、温度２０か
ら１５０°Ｃ、ｐＨ４．５以下の条件で処理することに
より、新規な機能例えば熱可逆性などを発現する、αヘ
リックス含量が多い構造に変換された大豆タンパク質の
製造方法を発明した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な機能を有す
る穀物タンパク質の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、多くの穀物タンパク質が食品素材
として使用されている。特にその代表例である大豆タン
パク質は、そのゲル化性、乳化性、保水性などの機能を
利用して、食品素材として有用不可欠なものとして幅広
く使用されている。

【０００３】大豆タンパク質の代表例の一つである分離
大豆タンパク質の製造方法は、公知の様に一般的には脱
脂大豆から中性〜弱アルカリ液でタンパク質画分を抽出
後、不溶成分を遠心分離で除去する。次にその抽出液
（いわゆる豆乳と言う）に酸（塩酸、燐酸、硫酸など）
を加えて、ｐＨを４．５付近にしてタンパク質を不溶化
し沈澱させる。遠心分離によって、沈澱画分（カード）
を回収し、再度カードを分散しアルカリ剤（カセイソー
ダ、カセイカリなど）を加えてｐＨ7.0 付近にしてタン
パク質を可溶化し中和する。その中和液を加熱又はせず
に、噴霧乾燥し粉末状大豆タンパク質（分離大豆タンパ
ク質）を得る。この噴霧乾燥の前に、殺菌工程として加
熱処理を行う場合は、その加熱条件によって大豆タンパ
ク質の機能が変化して各製品の特徴を作り出すことも兼
ねている。

【０００４】大豆タンパク質の有用な機能（特にゲル化
能）は加熱変性により発現し、主に大豆タンパク質の主
成分である７Ｓグロブリン、１１Ｓグロブリンを用いて
これまで詳細に研究されてきている。そのメカニズム
は、特に１１Ｓグロブリンであるが、中性域での加熱に
より、タンパク質は球状を保ったまま数珠状に繋がった
繊維状会合体を先ず形成することが報告されている（日
本農芸化学会誌、vol.６２、Ｎｏ．５、８８２）。この
繊維状会合体が元となり、大豆タンパク質の様々な機能
を発現すると考えられる。例えば、更に加熱、塩類の添
加を行うと、この繊維状会合体が会合しゲル化を示す。
このゲルに於ては、多糖類例えば寒天、カラギーナンの
ような加熱融解、冷却凝固と言った熱可逆性ではない。
このゲル化は加熱によって起こるため、ゲル化過程が不
可逆であることが特徴である。

【０００５】他にこの加熱変性でタンパク質の機能向上
を行っているものとして、牛乳の乳清タンパク質の加熱
変性法が挙げられる。これは５５°Ｃ以上の温度で加熱
することにより、乳清タンパク質の透明性、ゲル物性を
向上させる方法である（特開平４−２２８０３６）。

【０００６】ところが一方、このような加熱変性による
機能発現とは異なるメカニズムのタンパク質ゲルとし
て、ゼラチンの熱可逆性ゲルが挙げられる。このゼラチ
ンゲルは温度が高い条件ではゼラチンタンパク質のαヘ
リックス構造が壊れゾル状態になる。これに対し、低温
ではαヘリックスが再形成され、ゲル化する熱可逆性を
示す（Ｆoods Ｆood Ｉngredients Ｊ．Ｊｐｎ．Ｎ
ｏ．１７０，８２，１９９６）。この様にゼラチンタン
パク質が持つαヘリックス構造がゼラチンゲルの熱可逆
性発現に重要であると考えられる。

【０００７】一方、穀物タンパク質の代表例である大豆
タンパク質の主な構成成分の７Ｓグロブリン、１１Ｓグ
ロブリンの二次構造はゼラチンとは異なり、βシート含
量が多くαヘリックスク構造は少ない。この様な点か
ら、大豆タンパク質の構造をβシート構造からαヘリッ
クス構造に変換すれば、例えばゼラチンの熱可逆性ゲル
の様な新規な機能の発現が期待される。ただし、この構
造変換から期待される機能はこの熱可逆性ゲルに限定さ
れるものではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱可逆性な
どの新規な機能を発現させる穀物タンパク質、とりわけ
大豆タンパク質の製造方法の提供を課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 本発明は、穀物タンパ
ク質を酸性の極性有機溶媒溶液で処理することを特徴と
する穀物タンパク質の製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で用いる用語を次の様に定
義する。穀物タンパク質とは、穀物中に含まれているタ
ンパク質の総称を言う。豆類タンパク質とは、豆類中に
含まれているタンパク質の総称を言う。大豆タンパク質
とは、大豆種子中に存在するタンパク質成分の総称を言
う。大きな誘電率を持つ溶媒である。穀物タンパク質
（又は、大豆タンパク質。以下、( )内同士で対応す
る、同様の意味。）を酸性の有機溶媒溶液で処理すると
は、ｐＨ４．５以下に調整した含水極性有機溶媒に穀物
タンパク質（又は、大豆タンパク質）を溶解させること
を言う。穀物タンパク質（又は、大豆タンパク質）の新
規な機能とは、これまでの穀物タンパク質（又は、大豆
タンパク質）の機能とは異なる新規な機能、例えば熱可
逆性等を指す。ただし、この処理によってこれまでの機
能が改善される場合はこの範疇に含める。７Ｓ（又は、
１１Ｓ）グロブリンとは、大豆タンパク質の中で超遠心
法による沈降定数測定に於て７Ｓ（又は、１１Ｓ）の沈
降定数を示すタンパク質の総称を言う。

【００１１】αヘリックスとは、タンパク質の二次構造
の一つで、ポリペプチド鎖が螺旋状の構造をとっている
ものを言う。βシートとは、タンパク質の二次構造の一
つで、延びたポリペプチド鎖が水素結合でつながってシ
ート状の構造を作っているものを言う。熱可逆性とは、
冷却凝固、加熱融解を示すことを言う。β３とは、７Ｓ
グロブリンを構成している３種類のサブユニットの一つ
であるβサブユニットのみで構成されている７Ｓグロブ
リンの一種。（７Ｓグロブリンは３サブユニットから構
成されている。）

【００１２】ＣＤスペクトルとは、左円偏光に対するモ
ル吸光度係数εＲと右円偏光に対するモル吸光度係数ε
L との間に差Δεが生じることを円二色性（ＣＤ）と言
い、このΔεを波長に対してプロットしたものを言う。
平均残基分子量とは、タンパク質の分子量を残基数で割
ったものを言う。分子楕円率とは、円二色性の大きさと
符号を表すのに用いる量。この値を波長に対してプロッ
トしたスペクトルはタンパク質の二次構造によって異な
って来る。特に２２２ｎｍでの値の大きさは、αヘリッ
クス含量を反映しおり、この含量の指標となる。貯蔵弾
性率とは、正弦的に変化する応力を加えた場合、弾性に
相当する部分のことを言う。この値が大きくなるとゲル
化が進んでいることを示し、ゲル化の指標として使用し
ている。

【００１３】本発明は穀物タンパク質を酸性の含水極性
有機溶媒溶液で処理することを特徴とする穀物タンパク
質の製造方法である。本件に於ては豆類タンパク質を使
用しているがこのタンパク質に限定されるものではな
い。この方法は、他の穀物タンパク質、例えば、小麦タ
ンパク質、トウモロコシタンパク質、米タンパク質等に
も応用することが出来る。

【００１４】本発明は穀物タンパク質である豆類タンパ
ク質を、酸性の含水極性有機溶媒溶液で処理することを
特徴とする、大豆タンパク質の製造方法である。本件に
於ては大豆タンパク質及びインゲン豆タンパク質を使用
しているがこのタンパク質に限定されるものではない。
この方法は他の豆類タンパク質、例えば、エンドウ豆、
ソラ豆、小豆等のタンパク質に応用することが出来る。

【００１５】本発明は穀物タンパク質である大豆タンパ
ク質を、酸性の含水極性有機溶媒溶液で処理することを
特徴とする、大豆タンパク質の製造方法である。本製造
方法に於いては、丸大豆、脱脂大豆、分離大豆タンパク
質を使用することが出来る。好ましくは脱脂大豆、或い
は分離大豆タンパク質を使用するのがよい。丸大豆、脱
脂大豆を使用する場合は、含水極性有機溶媒溶液中に不
溶な成分を生じる。この部分はいわゆるオカラと呼ばれ
ているものである。しかし、この成分は遠心分離或いは
濾過などで除去することなく混在させて置いてもかまわ
ない。

【００１６】本発明で使用する極性有機溶媒は水に混和
する溶媒であればかまわない。例として、エタノール、
アセトニトリル、１ープロパノール、２ープロパノー
ル、メタノール、アセトンなどを使用することが出来る
が、食品に使用する場合は風味への影響や食品衛生・安
全などの点からエタノールが好ましい。しかし、非食品
に使用する場合はこの限りではない。使用する極性有機
溶媒の濃度は、使用する溶媒の極性に依存する。極性の
高いアセトニトリルを使用した場合は、目的とする構造
を得るためには４０％以上の濃度を必要とするが、好ま
しくはエタノール以上の疎水性を持ち、３０％以上が好
ましい。極性有機溶媒で処理を行う温度は、各極性有機
溶媒の濃度によって異なってくる。タンパク質を溶解さ
せる温度で、タンパク質を分解しない温度であれば特に
限定しない。好ましくは２０°Ｃから１５０°Ｃまでが
よい。

【００１７】本発明に於ては、酸性の極性有機溶媒を使
用する。この時、ｐＨの調整に使用する酸は特に限定は
ない。溶媒を酸性にする酸で、溶媒に溶解する酸であれ
ば、使用することができる。出来るならば塩酸、硫酸、
或いは有機酸が食品に使用する場合は好ましい。極性有
機溶媒のｐＨは、酸性側特にｐＨ４．５以下であればか
まわない。好ましくはｐＨ４．５からｐＨ１．０が良
い。更に好ましくはｐＨ３．５からｐＨ２．０が良い。

【００１８】本発明の操作は次の通りである。即ち、穀
物タンパク質を３０％以上の含水極性有機溶媒で、２０
°Ｃから１５０°Ｃの温度、ｐＨ４．５以下の条件で処
理を行う。これにより、本発明の変性穀物タンパク質を
得ることが出来る。

【００１９】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を揚げこの発明の
効果をより一層明確にするがこれらは例示であって、こ
の発明の技術思想がこれらの例示によって限定されるも
のではない。なお、以下に例示の部、％は特に記載がな
い場合は重量基準を意味する。

【００２０】実施例１ （１）β3 の精製方法 脱脂大豆５００ｇに１０重量倍の水を添加し、ｐＨを
７．０に調整して抽出する。不溶物を遠心分離で除き、
ｐＨを６．４に調整し、４°Ｃで一晩静置した。生成し
た沈澱を遠心分離で回収し、これを水に再度分散する。
ｐＨを７．０に合わせ、５０％飽和になる様に硫安を添
加し、遠心分離により不溶物を除去した。続いて、硫安
濃度を６０％にし遠心分離で１１Ｓ画分を除き上清液を
回収した。この上清液を更に硫安濃度９０％にして、β
3 タンパク質を遠心分離で回収した。これを塩酸でｐＨ
を３．０に調節した蒸留水に透析することによって脱塩
し、分子楕円率の測定を行った。 （２）分子楕円率の測定 このβ3 をｐＨを２．０で各濃度の有機溶媒に０．０２
％になる様に溶解させ、各々のＣＤスペクトルを「円二
色性分散計Ｊ−７２０型」（日本分光株式会社製。以下
も同様。）で０．１ｃｍの光路差のセルを使用して測定
した。平均残基分子量を１１５．３として分子楕円率の
計算を行った。その結果、Ｆｉｇ−１に示す様に極性有
機溶媒が３０％以上になる場合は大豆タンパク質の２２
２ｎｍの分子楕円率が−８０００以下になった。

【００２１】実施例２ （１）サンプル調製 脱脂大豆２００ｇに１０重量倍の水を添加し、ｐＨを
７．０に調整し、３０分間タンパク質の抽出を行った。
遠心分離で不溶物を除いた後、ｐＨを４．５にしてタン
パク質を沈殿させ、遠心分離により回収した。これを再
度水に分散しｐＨを７．０にし、フリーズドドライによ
り乾燥した。 （２）ＣＤスペクトルの測定 上記の方法で作成した大豆タンパク質をｐＨを３．０、
エタノール５０％、タンパク質濃度０．０２％になる様
に調製し、これを使用し、ＣＤスペクトルを「円二色性
分散計Ｊ−７２０型」で０．１ｃｍの光路差のセルを使
用して測定した。平均残基分子量は１１６として分子楕
円率の計算を行った。その結果、Ｆｉｇ−２に示すよう
にエタノールで処理したものはαヘリックス構造に特有
なスペクトルを示し、２２２ｎｍの分子楕円率、−１０
３００の値を示した。 （３）熱可逆性の測定 実施例２の（１）のサンプル調製で得られた大豆タンパ
ク質を使用して、４％のタンパク質濃度、ｐＨを３．
０、エタノール濃度５０％の溶液を作成した。この溶液
を使用し、「ＣＳＬ型ストレス制御式レオメータＣＳＬ
−５００」（ＣＡＲＲＩ−ＭＥＴ社製。以下も同様。）
を使用して、８０°Ｃから１０°Ｃまで２０分間で降温
し、続けて１０°Ｃから８０°Ｃまで同様に昇温させ、
貯蔵弾性率を測定した。その結果、Ｆｉｇ−３に示すよ
うに、降温とともに貯蔵弾性率は上昇し、昇温とともに
減少するといった明確な熱可逆性を示した。

【００２２】実施例３ （１）サンプル調製 脱脂したインゲン豆１００ｇに８重量倍の０．５M のＮ
ａＣｌを含むｐＨ７．５、０．０５M トリス塩酸緩衝液
を添加してタンパク質画分を抽出した。遠心分離によ
り、不溶成分を除いた後に、上清を４０％飽和になるよ
うに硫安を添加した。沈澱を遠心分離により回収し、２
５ｍM のトリス塩酸緩衝液ｐＨ７．５に再分散させ、次
に蒸留水に透析することにより脱塩した。この脱塩溶液
を凍結乾燥し、タンパク質画分とした。 （２）ＣＤスペクトルの測定 上記の方法で作成したタンパク質をｐＨ３．０、エタノ
ール５０％、タンパク質濃度０．０２％になる様に調製
し、これを使用し、ＣＤスペクトルを「円二色性分散計
Ｊ−７２０型」で０．１ｃｍの光路差のセルを使用して
測定した。平均残基分子量は116 として分子楕円率の計
算を行った。その結果、２２２ｎｍの分子楕円率は−８
０００以上の値を示した。 （３）熱可逆性の測定 実施例３の（１）のサンプル調製で得られたタンパク質
を使用して、４％のタンパク質濃度、ｐＨ３．０、エタ
ノール濃度５０％の溶液を作成した。この溶液を８０°
Ｃで加熱すると溶液状態になり、４°Ｃに冷却すると凝
固した。この様に加熱融解、冷却凝固性を示す熱可逆性
を発現した。

【００２３】比較例１ 実施例１で述べた方法で作成したβ3 をｐＨ３．０、１
０ｍM リン酸ナトリウムバッファー中で９０°Ｃ、１０
分間加熱後、実施例１で示した方法でＣＤスペクトルを
測定した。その結果、２２２ｎｍでの分子楕円率は−５
０００前後となり大幅な増大は見られなかった。

【００２４】比較例２ 実施例２で述べた方法で作成した大豆タンパク質をｐＨ
７．０、１０ｍM リン酸ナトリウムバッファー中で９０
°Ｃ、１０分間加熱後、実施例１で示した方法でＣＤス
ペクトルを測定した。その結果、比較例１と同様に２２
２ｎｍでの分子楕円率は−５０００前後となり大幅な増
大は見られなかった。

【００２５】比較例３ 実施例２で述べた方法で調製した大豆タンパク質を使用
し、タンパク質濃度４％、ｐＨ７．０で同様の測定を行
った。しかし、冷却凝固性、加熱融解性は示さず、ゾル
状態のままであった。

【００２６】応用例 本発明の応用例として、ブランデーに、２０％になるよ
うにグラニュー糖を添加し、これに、大豆タンパク質を
濃度７％になるように添加した。更に、クエン酸を使用
して、ｐＨを４．０に調製し、これを一旦加熱により溶
解させ、型に流し込むことでブランデーを含んだゲル状
洋菓子を作成することが出来た。

【００２７】

【発明の効果】以上で述べた様に、この発明によれば穀
物タンパク質を酸性の極性有機溶媒溶液で処理すること
により、新規な機能、例えば熱可逆性を発現させる穀物
タンパク質が得られる製造方法を提供出来る様になっ
た。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｆig−１。大豆タンパク質の７Ｓグロブリンの
β３と各有機溶媒でのαヘリックス（熱可逆性発現の程
度を示す）の量を示した図である。更に詳しくは、実施
例１に記載したβ３タンパク質を各有機溶媒に０．０２
％溶解させ、「円二色性分散計Ｊ−７２０型」で測定し
分子楕円率の計算を行いαヘリックス量を反映させたも
の。

【図２】Ｆig−２。大豆タンパク質のエタノール中での
ＣＤスペクトルを示した図である。更に詳しくは、実施
例２に記載した大豆タンパク質を酸性（ｐＨ３．０）の
エタノール５０％に０．０２％溶解させ、「円二色性分
散計Ｊ−７２０型」で測定し分子楕円率の計算を行いα
ヘリックス量を反映させたもの。

【図３】Ｆig−３。ストレス式レオメーターによる熱可
逆性を示したもの。ノール５０％に４％溶解させ、降温
・昇温（８０°Ｃ→１０°Ｃ→８０°Ｃ）させ、「レオ
メータＣＳＬ−５００」でゲル化の指標である貯蔵弾性
率を測定し、熱可逆性を確かめたもの。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津村 和伸 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４丁目３番地 不二製油株式会社つくば研究開発センタ ー内 (72)発明者 釘宮 渉 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４丁目３番地 不二製油株式会社つくば研究開発センタ ー内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】穀物タンパク質を酸性の極性有機溶媒溶液
   で処理することを特徴とする穀物タンパク質の製造方
   法。
2. 【請求項２】穀物タンパク質が豆類タンパク質である請
   求項１に記載の製造方法。
3. 【請求項３】穀物タンパク質が大豆タンパク質である請
   求項１に記載の製造方法。
4. 【請求項４】極性有機溶媒がエタノール、アセトニトリ
   ル、１−プロパノール、２−プロパノール、メタノール
   又はアセトンなどである請求項１に記載の製造方法。
5. 【請求項５】極性有機溶媒溶液のｐＨが４．５以下であ
   る請求項１に記載の製造方法。