JPS5926636B2 - 蛋白質の改質方法 - Google Patents

蛋白質の改質方法

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JPS5926636B2
JPS5926636B2 JP50041599A JP4159975A JPS5926636B2 JP S5926636 B2 JPS5926636 B2 JP S5926636B2 JP 50041599 A JP50041599 A JP 50041599A JP 4159975 A JP4159975 A JP 4159975A JP S5926636 B2 JPS5926636 B2 JP S5926636B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改質蛋白組成物(modifiedprote
incomposition)の製造法、殊にシステイ
ンが富化されたプラスティン(cystein−enh
ancedplastein)により改質された新規な
蛋白質組成物の製造法に関するものである。
蛋白質を酵素によりペプチドに分解後再び酵素を用いて
蛋白質様高分子組成物に再構成したものはプラスティン
(plastein)と呼ばれる。
このものは分子量約4000〜約20000程度の高分
子ポリペプチドと低分子蛋白様物質とから成る複雑な混
合物と考えられ、そのアミノ酸配列或いは分子量分布な
どについては未だ充分には判つていない。しかしながら
、近来栄養及び治療などの分野において、本品に対する
関心が頓に高まつて来た。その理由はプラステインヘの
再構成に際して種々のアミノ酸を強化したり、又は逆に
ある種のアミノ酸を除去したりすることによつて、栄養
学的に又は免疫学的に興味ある蛋白様物質を作り得る可
能性を有するからである。事実、この考え方はメチオニ
ン、リジン、グルタミン酸等を富化したプラスティンの
合成に成功したことによつて裏付けられた。メチオニン
プラスティン:山下等、J、Agr。
FoodChem、U(6)、1151〜1154(1
971)、Agl−、Biol、Chem、36(8)
、1353−1360(1972)グルタミン酸 プラ
スティン:山下等、Agr。
Biol、Chem、38(6)、1269〜1271
(1974)トリプトファン−、スレオニン−及びリジ
ンプラスティン:麻生、Agr、Biol、Chem、
38(3)、679〜680(1974)本発明者等は
更にフェニルアラニンを全く又は殆んど含まないプラス
ティンを得るのにも成功した(特願昭50−7471号
)。
今日知られている多くの先天性代謝異常疾患があるが、
その中でフェニルケトン尿症は最も代表的なものである
。水痘は新生児が先天的にフェニルアラニンをチロシン
に変換する酵素系を欠除することにより起り(このため
尿中に異常代謝産物としてのフェニルケトン類が現われ
る)、放置するときは大部分が重篤な知能障害に陥る非
惨な疾病であつて、その治療ないし悪化抑制手段として
は今のところ低フエールアラニン療養食による食餌療法
が唯一の手段である。従つて、上の如きフェニルアラニ
ンレスプラスティンの開発は、かかる不幸な乳幼児及び
その両親に光明をもたらすと云つてもよいであろう。こ
のように、プラスティン類は栄養、治療等の面で興味深
い物質であるが、その他の機能面については全く知られ
ていない。
しかるに本発明者等はプラステインの化学的性質につい
てその機能との関係につき種々の思索を巡す中、特にシ
ステイン富化プラステイン(以下CySH−Pと略す)
に着目した。けだし、システインは天然アミノ酸中スル
フヒドリル(−SH)基を有する唯一のものであり、こ
の−SH基は容易にジスルフイド(一S−S−)化され
ることによつて他のスルフヒドリル基と網状構造を形成
し易いので、CySH−P11化することにより反応性
−SH基に富んだ組成物の得られるであろうことが推測
される。この推測に基き本発明者等は種々の蛋白質の酵
素加水分解物(平均分子量1000程度の低分子ポリペ
プチドとアミノ酸との混合物)とシステインエステル
1(普通エチルエステル、エチルシステイネートを用い
る)を常法どうりプラステイン合成に附してCySH−
Pを合成し、このものをアルブミン、グロブリン等の水
溶性乃至塩溶性蛋白質と混合したところ興昧ある現象が
観察された。即ち、例えば 〉大豆蛋白より製したCy
SH一匿大豆蛋白又は卵白に対し少量混合すると、Cy
SH−P自体起泡性を有しないに拘らず時間の経過につ
れ混合物の起泡性が著しく増大する。更に上記大豆蛋白
より製したCySH−P(このものぱ自体熱凝固性を持
たない)を大豆蛋白と共に水性媒質中加熱すると著しい
粘度の上昇が見られる。周知の如く蛋白質による起泡や
ゲル化の理論は未だ充分には判つていないので、このよ
うな現象は意外なことであると共にCySH−Pが全く
無害な蛋白様物質であることと併せて、食品化学的にも
顕著な意義を有するものである。本発明の要旨はCyS
H−Pをグロブリン、アルブミン等の水性媒質に溶解し
得る蛋白質と接触させることにより、ゲル形成力、起泡
力等の物理化学的性質に関し改質された蛋白質を得る点
に存する。
本発明方法において改質剤として使用されるCySH−
Pは新規の組成物である。
このものは公知の一般プラステイン製造法に従つて製造
されうる。例えば蛋白質をエンドペプチダーゼ作用を有
する酵素により分解してペプチドを主体とする水解物を
作り、これを活性システイン物質、例えばシステイン低
級アルキルエステル(通常はエチルエステル)、N−ア
セチル−1−システイン、1−システイニル一1−シス
テインなどの存在下にエステラーゼ活性を有する蛋白分
解酵素を作用せしめることにより得られる。上式の工程
において出発原料の蛋白質は水性媒質に溶解又は分散し
うるものであればどのようなものでもよいが、実際には
加水分解性の難易により収量が影響を受けるので、加水
分解の困難な蛋白質の使用は得策ではない。
また自体加水分解を c受け易い蛋白質であつてもゼラ
チンの如く−SH基を有しないものは、生成したプラス
テイン中のシステイン含量が低いので不利である。適当
なのは卵白、牛乳蛋白、大豆蛋白等の植物種子蛋白又は
微生物蛋白の如き動物性もしくは植物性アルブ 4ミン
及びグロブリンである。しかしグルテンの如きグリアジ
ン蛋白に属するものであつてもプロナーゼ(科研科学)
の如きアルカリ域に至適PHを有する蛋白分解酵素によ
り水解することができる。但しアルカリ域における加水
分解では基質の腐敗に対する抵抗性が低下するので、無
菌的に実施する必要を生じ、従つて作業面から余り好ま
しいとは云えない。次のプラステイン合成反応の原料と
して好適であるためには(即ちプラステイン合成が能率
良く行なわれるためには)、水解の結果生成するペプチ
ドが略一様の(分子量1000程度)大いさで揃つてい
ることが望ましいので、この目的上エンドペプチダーゼ
作用を有する酵素が賞用される。具体的な酵素の例とし
てはペプシン、パパイン、キモトリプシン、フイシン、
などの動植物性のもの又はビオプラーゼ(長瀬産業)の
如き微生物起源のものが推奨される。上の如くして得た
水解物を次いでプラステイン合成に附す。
この場合、原料加水分解物の全窒素当り10%トリクロ
ロ酢酸可溶性窒素の百分率は80−85%であることが
望ましく、このためには前工程の水解条件の調節の他、
トリクロロ酢酸による巨大ポリペプチドの除去、ゲル濾
過などの種々の物理化学的手段による精製を行つてもよ
いが、工業的には水解物をそのまま利用する。プラステ
イン合成に利用できる酵素はエステラーゼ活性を有する
ことが好ましく、具体的な例としてはペプシン、モルシ
ン(盛進製薬)、ラピダーゼ(武田薬工)、α−キモト
リプシン、ビオプラーゼ(前掲)、コロナーゼ(わかも
と製薬)、ナガーゼ(長瀬産業)、プロナーゼ(科研科
学)、プロチーム(協和醗酵)、サーモアーゼ(大和化
成)パパインなどが列挙される。基質は20〜50%の
高濃度でなければならない。かつ、プラステイン合成に
おける至適PH域の巾は比較的狭小であるので、インキ
ユベートに際しては好適PH域の維持に注意する必要が
ある。生成したプラステインはトリクロロ酢酸溶液又は
エタノールに不溶であるので、酵素培養液にトリクロロ
酢酸又はエタノールを加え、不溶部を集めると粗製のプ
ラステインが得られる。この反応の際、少量の活性シス
テイン物質(例えばシステインエチルエステル)を添加
すると、ペプチド鎖の再構成と同時に添加したシステイ
ンのペプチド鎖への取りこみ(Take−1n)及び取
りこまれたシステインの一部一SH基から生じた−S−
S一結合による網状構造化が起り大分子ペプチドが生1
′.ると考えられる。
しかしSDSデイスク電気泳動法による測定の結果では
それ程の巨大分子化は起らず、平均8000程度であろ
うと推定される。本発明の要点はここに得たCySH−
Pを蛋白質と接触させて後者の物性を変化させることに
あるが、この変化はCySH−P一蛋白質問の化学反応
の結果生じると考えられ、その際蛋白質は一般に水和状
態にあることが必要である。
この蛋白質の変質は一般化学反応と同様、通常、加熱や
攪拌により促進される。また少量の酸化剤、例えば臭素
酸カリ、過酸化水素等、の添加は、−S−S−結合の形
成を促進するので有用である。蛋白質としては、純粋の
蛋白質を用いる必要はなく、容易に入手できる各種蛋白
、例えば大豆蛋白等の植物種子蛋白、牛乳蛋白、獣肉蛋
白、魚肉蛋白、卵蛋白及び微生物蛋白などが好適に利用
される。ケラチンの如き硬蛋白は水溶化困難なため不適
当である。以下の組成は大豆蛋白から得られたCySH
−Pの組成の一例である。
以下本発明手段による蛋白質の物性変化について述べる
(1)粘度:大豆蛋白より製したCySH−Pを8%分
離大豆蛋白溶液、10%ナトリウムカゼイン及び5%ゼ
ラチン溶液に対し夫々各蛋白(固形物換算)に対し5%
の割で加え初温40℃より初めて最高温90℃に達した
後再び終温40℃まで冷却しながら、各温度における粘
度をB型粘度計(腐10ータ一使用、60r.p.m.
)を用い30秒後に計測した。
結果を下表(第1表)に示す。以上の実験結果が示す如
く大豆蛋白(PH6.95)の場合を除きCySH−P
の添加は一般に被処理蛋白質溶液の粘度を低下させる傾
向が見られ、特にゼラチンの場合その傾向が著しい。
大豆蛋白(PH6.95)の場合には逆にCySH−P
の添加により著しい粘度の上昇が認められた。これらの
現象はCySH−Pにより被処理蛋白の多次構造に何等
かの変化が生じていることの間接的な証左であると考え
られる。発明者はドデシル硫酸ソーダ(SDS)を分散
剤としてメルカプトエタノール(エチレンチオグリコー
ル)添加及び無添加の試料についてのポリアクリルアミ
ドゲル(10%)によるディスクSDS一電気泳動分析
を行つた。この結果のデンシトグラフの1例を第1図に
示す。同図Bに示す如く大豆蛋白質では加熱によりS一
S架橋を通じて重合化を起しているだけでサブユニツト
の崩壊は観察されない。このことは還4θ元剤(メルカ
プトエタノール)を用いて−S−S一結合を開裂して得
た試料に関するデンシトグラフAにより一層明らかであ
る。
一方同図Dに示すCySH−Pを大豆蛋白質に添加後加
熱処理を施した試料では大豆蛋白質のサブユニツトが完
全に崩れ、全く別異の蛋白様物質に変化していることが
窺われる。そして還元剤によつて−S−S一結合を切断
して得られた試料に係る回図Cによつて、この蛋白様物
質は、基本的には原料大豆蛋白中に存在しない分子量1
0000程度の低分子蛋白質様物質から構成されている
ことが判る。
第2図はCySH−P自体を第1図と同様にポリアクリ
ルアミドゲルによる電気泳動分析(但しゲル濃度20%
)に附して得たデンシトグラフである。
還元剤(メルカプトエタノール)を添加しなかつた場合
(同図B)、その分子量は4000〜20000の範囲
に分布しており、その平均分子量は約8000と推定さ
れる。これに反し還元剤を添加した場合(同図A)には
、平均分子量が約1000程度減少していることが認め
られ、このことはCySH−Pの合成に際し添加したシ
ステインがかなりの程度酸化を受け、−S−S一結合と
して存在することを示唆する。更にCySH−Pと基質
蛋白が何等かの反応を生じている可能性の例証として基
質蛋白質との組成物中の−SH基含量の変化が挙げられ
る。
下表(第2表)は大豆蛋白の8%水溶液に大豆蛋白に対
し5%量の大豆蛋白製CySH−Pを加え、組成物の温
度を徐々に上昇させ最高温度に達してから再びこれを冷
却しつつ各温度における−SH基含量をエルマン(El
lman)法により比色定量して得たデータである。こ
のデータから−SH基は加熱と共に減少し、冷却しても
元に戻らないことが窺われる。これは−SH基が−S−
S一結合を形成し、又は更に−SO3Hに変化したこと
を示すものであろう。(2)ゲル化性:大豆蛋白又はカ
セインより製したCySH−P及び大豆蛋白から製した
天然プラステインを各種の基質蛋白の爵液に加え、PH
6.95に調整後2000r.p.mで5分間脱泡し、
これを80゜Cに30分間加熱後冷却して1時間冷蔵庫
内に保持後カードメーターによりゲル強度を測定した。
結果は下表(第3表)のとおりである。(カードナイフ
12φ、測定温度5℃)上記第3表のデータよりゲルを
形成するため基質に添加さるべきCySH−Pの量は大
豆蛋白に対し約5%であると推定されるが、本発明者は
この推定を確めるためCySH−P (大豆x蛋白製)
と天然プラステイン(大豆蛋白製)を種々の割合で大豆
蛋白に加えゲル強度を測定した。
結果を以下第4表に示す。以上の結果からもCySH−
Pが大豆蛋白のゲル化を促進するのに必要な・・−フシ
スチン含量の下限は約5%であると考えられ、そのCy
SH−P中にシステインとして含まれるものは約1.5
%であろう。
しかしながらゼラチンの如く全く−SH基を含有しない
基質蛋白に対しては効果が乏しい。また卵白の如く自体
強いゲル形成能を有する基質蛋白に対しては逆にそのゲ
ル形成能を劣化させる。以上大豆蛋白製CySH−Pに
認められた効果はカゼイン製CySH−Pについても全
く同様に認められ、本プラステインを作るための基質の
差異には殆んど影響を受けないことが判る。
下表(第5表)はカゼイン製CySH−Pを大豆蛋白に
反応させて得たゲルの強度を示す。測定手段は第3表の
場合と殆んど同じであるが、唯、プランシャーとしてヨ
ーグルトナイフを用いたため、結果は第3表の場合と多
少異つている。上表の示す如くCySH−Pの母体とな
つた蛋白質の種類により、ゲル形成力に多少の相違はあ
るが、いづれも大豆蛋白質のゲル形成能に対し相乗的な
作用を有する点においては同じである。3)起泡性 各種の蛋白試料溶液に対し種々の割合で CySH−Pを加えホモミキサーで混合後1000r.
p.mで2分間遠心脱泡した後、KenwOOdche
fミキサーにより172r.p.mで所定時間攪拌起泡
させ、生成物の比重を測定した。
結果を下表(第6表)に示す。以上の如くCySH−P
は基質蛋白の起泡性増強作用を有し、この作用は特に熱
変性大豆蛋白の場合に著しく、卵白に優る起泡性を示す
。また、卵白の如く自体起泡性の良い蛋白質であつても
、それらの起泡性はCySH−Pの添加により一層増強
される。以上明らかな如く本発明は新規蛋白様物質であ
るCySH−Pを種々の蛋白質又は蛋白質含有食品原料
中に加えることによつて改質された蛋白質又は蛋白含有
食品を得ることをその主要な実際的目的とするものであ
るが、その目的は決して食品にのみ限定されるものでは
ない。
例えばCySH−Pがゼラチンの粘度を低下させる作用
は写真用フイルム又は乾板の製造工業における乳剤の粘
度を低下させることによつて該工業に対し作業性の改善
をもたらす。
しかしながら本発明の主要な目的分野である食品工業に
おいては、次の・,、用が期待できる。KCySH−P
による粘度の低下を利用するもの:低粘度クリーム、乳
児用乳製品、代用牛乳、スープ(コンソメ)、脂肪一蛋
白乳剤SCySH−Pによるゲル強度の増強を利用する
もの:水産練製品(蒲鉾、竹輪、・・ンペンなど)、ソ
ーセージ(特にスキンレスソーセージ)、ハム、プデイ
ング、ゼリー、羊粟、スープ(ポタージユ)? CyS
H−Pによる起泡性の増強を利用するもの:トツピング
クリーム、アイスクリーム、食品用起泡剤、マシユマロ
、) CySH−Pによる粘度の増大を利用するもの:
高粘度クリーム、ソース類、本発明において基質蛋白に
対し添加さるべき]トYSH−Pの量はそのCySH−
Pの種類、基了蛋白の種類、改質さる.べき性質の種類
、食品加工における作業条件、その他のフアクタ一によ
り影響されるので全体的に結論するのは難しい。
しかし一般的には基質蛋白に対し少くとも1%以上、好
ましくは5%以上であることが望ましい。前述の如く基
質の改質は基質−CySH−P間の種々の化学反応の結
果生じると考えられるから、改質は加熱や攪拌により促
進される(もつとも基質が熱凝固性蛋白であるとき、ゲ
ル化の好ましくない用途に対して過度の加熱が回避さる
べきことは当然である)。勿論加熱や攪拌は食品加工(
又はその他の分野での加工)中に行われてもよい。この
見地ではCySH−Pが加工用食品原料中に存在するこ
とだけが重要である。CySH−Pは食品の加工に際し
原料中に、又は粉末スープの如く既に加工されたインス
タント食品ではそのインスタント食品中に加える。Cy
SH−Pは加工中に原料(又は加工食品)中の蛋白と反
応してそれに望ましい性質を与える。CySH−Pと基
質蛋白は成るべく共に水性媒質中溶解又は分散した形で
接触せしめられるのが好ましい。〔参考例〕 大豆蛋白製CySH−Pの製造 大豆蛋白質(″フジプロ一R″、不二製油株式会社(大
阪)製)の2%水溶液をPHlOで一夜水和変性する。
これにビオプラーゼ(前述)を大豆蛋白に対し1%添加
し、55゜Cで5時間加水分解を行う。後加水分解物の
PHを4.5に調整して生成する沈澱を除去し、上清を
濃縮する。濃縮物の固形分に対し10%量のシステイン
エチルエステルを添加し、基質濃度を50%(W/V)
、PH5.5に調整後、パパイン(DifcO社製)を
1%の割で添加し、37℃で48時間インキユベートす
る。培養終了後PHlOに調整し、未反応のエステルを
加水分解後PH7.Oに再調整する。次いで反応混合物
にエタノールを添加して、エタノール濃度を90%(w
/w)に達せしめ、この際生成する沈澱をCySH−P
として回収する。実施例 1改質大豆蛋白の製造 参考例で示した大豆蛋白の5%水溶液に大豆蛋白製Cy
SH−P(1/2シスチン含量5%以上)を添加し、P
H7に調整後80℃、30分間加熱、凍結乾燥する。
この製品は起泡剤として優れた性能を有する。実施例
2 改質卵白の製造 卵白に対し5%の大豆蛋白製CySH−Pを加え、攪拌
混合後凍結し乾燥卵白にする。
この製品は普通の乾燥卵白に比べて優れた起泡性を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図Aは分離大豆蛋白を80℃、30分加熱して得た
試料に0.1Mメルカプトエタノール溶液を添加してポ
リアクリルアミドゲルにより電気泳動を行つて得た展開
試料のデンシトグラフ、同図Bは同じくメルカプトエタ
ノールを添加しなかつた場合のデンシトグラフ、同図C
は分離大豆蛋白に5%量のCySH−Pを加え加熱して
得た試料の同図Aと同様のデンシトグラフ、同図Dは同
じく同図Bと同様のデンシトグラフ、第2図AはCyS
H−Pを第1図Aと同様に電気泳動して得た試料のデン
シトグラフ、同図BはCySH−Pを第2図Bと同様に
電気泳動して得た試料のデンシトグラフを示し、夫々の
グラフに記入した数字は大凡の分子量値を意味する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 システイン含量の高いプラスティンを蛋白質と接触
    させることを特徴とする蛋白質の改質方法。
JP50041599A 1975-04-04 1975-04-04 蛋白質の改質方法 Expired JPS5926636B2 (ja)

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JP50041599A JPS5926636B2 (ja) 1975-04-04 1975-04-04 蛋白質の改質方法
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US05/673,885 US4145455A (en) 1975-04-04 1976-04-05 Modified protein compositions and preparation thereof

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