JPS63216438A - 固定化プロテア−ゼによる加水分解グルテンの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固定化ブ買テアーゼを用いた加水分解グルテ
ンの製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

植物蛋白質の有効利用を目的として、小麦蛋白質である
グルテンに処理、加工を施してその特性を改良したシ新
しい素材としての用途を開発することが近年色々と試み
られている。特に、プロテアーゼを用いて部分加水分解
を行なう報告が多いがその多くは、遊離のプロテアーゼ
を用いたパッチ方式によるものであシ、反応の制御、連
続化、酵素と生産物の分離等の点で問題があった。これ
らを克服するためにプロテアーゼを各種の担体に固定化
したいわゆるバイオリアクターシステムを用いる研究が
活発化し【いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、主として小麦に含まれるグルテンは主にグリア
ジンとグルテニンからなる分子童数百万の巨大高分子で
あり、そのために、担体に固定化したブキテアーセで処
理しようとする際に１酵素と基質との接触が立体障害等
によって妨げられ、酵素活性の発現が抑制された。その
ため反応効率が低下し、満足な生産性を得られないとい
う問題点があった。本発明の目的は、グルテンに予め特
定の処理加工を施して、従来のものく比べて固定化プロ
テアーゼとの親和性を改良し反応効率を大きく向上させ
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、種物蛋白質の有効利用について研究を続
けてきた。そのなかに生として小麦に含まれるグルテン
の処理・加工がある。そして研究の結果、グルテンを固
定化プロテアーゼで処理するにあたって、あらかじめ還
元処理をしておくと固定化プロテアーゼとの親和性が向
上し、反応特性が改良されることを発見して本発明を完
成させるに至った。

すなわち本発明は、主として小麦に含まれるグルテンを
還元処理した後固定化プロテアーゼで処理するととｔ−
ｉｓ徴とする加水分解グルテンの製造法である。

グルテンは主に小麦から得られる主としてグリアジンと
グルテニンとからなる蛋白質の混合物であシ、原料の櫨
類、調製法によってその組成が多少異なる。本発明で用
いる「原料グルテン」はそれらのいずれでもよく組成お
よび調製法のいかんを問わない。また、原料グルテンは
生グルテンの状態であってもこれを粉末化したものでも
よい。

グルテンは、分子内および分子間にＳＳ結合をもつ分子
量数百万の巨大高分子であると考えられておシ、その構
造は複雑であるが、ＳＳ結合を切断することにより分子
量６万〜１０万程度のサブユニ７）Ｋ％離し、グルテン
の構造および物性が大きく変化する。

したがって、本発明における還元処理とは、グルテンの
分子内および分子間のＳＳ結合の切断を主に生せしめる
処理を意味する。還元処理の程度、条件は％に限定され
ないが、目的とする最終生成物の風味、色、安全性、加
工性、起泡特性などの諸響性および要処理時間、経済性
などの点を考慮して選択するのがよい。還元処理にはグ
ルテンの分子内および分子間のＳＳ結合の切断を生ぜし
うるものであれば、無機還元剤、有機還元剤、生物還元
剤など各種の還元剤が使用でき、例えば亜硫酸水素ナト
リウム、２−メルカ７’）エタノール、ジテオスレイト
ール、Ｌ−システィン、還元型ゲルタデオンなど多数の
ものを挙けることができる。安全性、取扱い易さ、経済
性吟の膚から亜硫酸水素ナトリウムを用いるのが便利で
ある。亜硫酸水素ナトリウムを用いる場合は、最終生成
物の風味、安全性等の点から基質グルテンに対して約５
００〜約５０００ｐｐｍの範囲の添加量で温度約２０〜
８０℃、０５〜４時間還元処理を行、うのがよい。

本発明では還元処理をしたグルテンに対し【次に固定化
プロテアーゼ処理を施す。このプロテアーゼ処理によシ
還元処理されたグルテン（以後「還元処理グルテン」と
いう）はその主鎖のペプチド結合が加水分解、切断され
て低分子化し、その溶解性を増す。この固定化プロテア
ーゼ処理は還元処理グルテンを水に溶解または分散させ
た状態で通常行われる。固定化プロテアーゼ処理時の還
元処理グルテン液の濃度は通常、約２０〜１００′ｍｇ
還元処理グルテン／１−水性媒体である。

本発明で用いるプロテアーゼとしては、還元処理グルテ
ン中のペプチド結合を加水分解、切断しうるものであれ
はいずれでもよく、その種類は問わない。プロテアーゼ
としては例えは、ハフシン、トリプシン、キモトリプシ
ン、ヒイロタケ起源の酸性プロテアーゼ、アスペルギル
ス起源の酸性プロテアーゼ、ノ饗パイン、プロメライン
など多数のものを用いることができる。

還元処理を酸性下で行った場合には、その酸性条件がプ
ロテアーゼ処理にも利用できるという膚で、酸性下に働
くペプシン、ヒイ四タケ起源の酸性プロテアーゼ、アス
ペルギルス起［の酸性プロテアーゼなどを用いるのが便
利である。

プロテアーゼ処理の条件は、プロテアーゼの１類、担持
形態などによって変化し、各々に応じて最適の田、温度
などの条件が選ばれる。例え＋ｉ　ｋ−ｙシン、ヒイロ
タケ起源の酸性プロテアーゼ、アスペルギルス起源の酸
性プロテアーゼの場合には田約１５〜４、温度約６０〜
５０Ｃが採用される。また固定化プロテアーゼの調製法
も、特に限定されるものではなく、担体結合法、架橋法
等のいずれでもよい。固定化担体も、ビーズ、膜、網、
糸状等各型形態のものが使用できる。通常、多孔性のセ
ラミックビーズ、有機高分子ビーズｅＫプロテアーゼを
吸着後、グルタルアルデヒド等で架橋固定するりか便利
である。

固定化プロテアーゼ処理する場合に、処理液中の還元処
理グルテンの濃度を高くすると収率が低下し、処理温度
を６０℃以上にするとプロテアーゼが失活する。また空
間速度を適当に制御することＫよす起泡特性のすぐれた
生成物が得られる。通常処理液中の還元処理グルテンの
量を約２０〜６０　ｔ／ｌとし、これを担体の湿重ｉ１
を当シ約１０〜５０１ｇのプロテアーゼｔ−固定化した
床に処理液を約１．０〜６．ｏｈｒ−１（滞留時間約１
０〜６０分）の速度で通液すると、収率、処理時間、生
成物の起泡特性などの点で良好な結果が得られる。

プロテアーゼ処理を施される還元処理グルテンとしては
、還元処理を終了したグルテン含有液をその虜や濃度な
どを調節してそのままプロテアーゼ処理に用いても、ま
た還元処理液からいったん還元処理グルテンを回収して
それを用いてもよい。回収などにかかる手間などを考慮
すると、還元処理の終了した液をそのまま用いるのが便
利である。

プロテアーゼ処理液からの加水分解グルテン最終生成物
の回収は通常水のようＫして行われる。

プロテアーゼ処理の済んだ液の−および温度Ｋ１節して
未分解物を沈殿させる。沈殿物を除去した液から液中に
含まれる加水分解グルテンを乾燥などの適当な方法で回
収して目的物を得る。未分解物の沈殿、分離は、通常…
約４．０〜９０、温度約７０〜１００℃で約１０〜３０
分間加熱して行われる（プロテアーゼとしてペプシン、
ヒイロタケ起源の酸性プロテアーゼ、アスペルギルス起
源の酸性プロテアーゼを用いた場合）。

本発明のブｉ法によシ得られる加水分解グルテンは通常
水に可溶であシ、一般に白色であって不快味、異臭はな
い。

次に、還元処理グルテンを固定化プロテアーゼと遊離の
プロテアーゼの各々によシ処理してその時の反応！＃性
（反応速度）の違いを調べると、第１図（ａ）および（
ｂ）に示すような結果を得た。

第１図（ａ）は、固定化プロテアーゼによる処理を示し
、第１図（１＋）は遊離のプロテアーゼによる処理（対
照）を示す。第１１気）および伽）中、Ｏは還元処理を
行わないでグルテンを単にプロテアーゼ処理した場合（
対照）、ΔはＬ−システィンを用いて還元処理してから
プロテアーゼ処理した場合、口は亜硫酸水素ナトリウム
を用いて還元処理してからプロテアーゼ処理した場合を
示す。第１図−）および（ｂ）の反応特性は下記のよう
にして測定した。

反応特性の測定 グルテンを０．０５Ｎ酢酸水溶液にｔ　Ｏｗ／ｖ％とな
るように機械的に分散溶解させ、１０，０ＯＯＧで１０
分間遠心分離を行ない未溶解物を除去した後、亜硫酸水
素ナトリウムをグルテンに対してＣＬ５重量％添加した
。

２０℃で６時間反応させた後、ＩＮＨＯＬ溶液で關を３
．０に調整し、亜硫酸水素ナトリウム還元処理グルテン
溶液を得た。

同様に分散溶解、遠心分離を行ない未溶解物ｔ−１ｍい
た後、Ｌ−システィンをグルテンに対して０．５重ｔ％
添加した。２０℃で６時間反応させた後、ＩＮ　ＨＣｊ
ｔ溶液で−を′５．ＯＫ調整し、システィン還元処理グ
ルテン溶液を得た。

キトバール０（富士紡績製のキトサンビーズ）Ｋ　ペプ
シン（ＳＩＧＭム）を吸着させ、グルタルアルデヒドで
架橋固定化した固定化プロテアーゼの１２（湿重量）ｙ
＆−１あらかじめ４０℃で１０分間ブレインキュベート
した上記の還元処理溶液（［１１％）１０ｗＩｔＫ加え
て１０分間反応させた。

反応後継時的に１−をサンプリングし、０．４　Ｍ　−
トリクロロ酢酸水溶液４−を加え充分攪拌したのち４０
℃に２０分間放置して沈殿を形成させた。東洋ｒ紙Ａ２
を用いてｒ過したのちｅ液を１２．０００ｒｐｍＫて１
０分間遠心分離した。上澄液の２８０ｎｍにおける吸光
度を測定し、Ａ１とした。同様にプロテアーゼ処理前の
グルテン＃液についても同じ操作を行ない、ＡＯとした
。各還元処理グルテン溶液についてムーＡ　Ｉ　−Ａ　
Ｏを求めプロテアーゼ処理時間毎にプロットした。遊離
プロテアーゼの反応は、固定化プロテアーゼのかわシに
ペプシン（８工ＧＭＡ）を２．５翼９加えることによっ
て行なった。その他の手法は固定化プロテアーゼの場合
と同様である。

第１図−）および６）の対比から、遊離のプロテアーゼ
処理（対照）の場合は、還元処理グルテンと還元処理し
てないグルテンとの間にプロテアーゼに対する反応特性
に差異が認められないのに対して、固定化プロテアーゼ
処理の場合は、予めグルテンを還元処理している本発明
の場合には、還元処理を行わない場合（対照）Ｋ比べて
プロテアーゼによる加水分解反応が促進されることが理
解されるであろう。しかも、固定化プロテアーゼ処理に
よる場合（第１図（ａ））の方が、遊離のプロテアーゼ
処理による場合（第１図（ｂ））に比べて各反応時間に
おける瓜の値が大きくプロテアーゼによる加水分解がよ
シ進んでおり、この麿からも、グルテンを予め還元処理
してから固定化プロテアーゼ処理を行う本発明では、プ
ロテアーゼによるグルテンの加水分解処理がよシ短時間
のうちに高収率で行われることがわかる。

次に還元処理時の亜硫酸水素ナトリウムの添加量を変え
て還元処理の程度が固定化プロテアーゼ処理時の反応特
性にどのように影響するかをみたのが第２図である。使
用した固定化プロテアーゼ、測定方法は第１図ら）およ
び（ｂ）と同様である。第２図中０は還元処理を行わな
いでプロテアーゼ処理のみを行った場合を、Δはグルテ
ンのα０５重食％の還元剤を用いて還元処理してからプ
ロテアーゼ処理を行った場合を、口はグルテンのα５′
Ｎ量％の還元剤を用いて還元処理してからプロテアーゼ
処理を行った場合を、・はグルテンの５．０重量％の還
元剤を用いて還元処理してからプロテアーゼ処理を行っ
た場合を示す。

また第２因の反応曲線の傾きから反応の初速度を算出し
、還元処理を行わなかった場合を１００としてその比を
示したのが下記の表１である。

〔表１　〕固定化プロテアーセによる加水分解の反応初
速度 ０．０５　　　　　　１２０　　　　　　　　　　　−
０．５　　　　　　　１４０　　　　　　　　　　１４
５５．０　　　　　　　２７０　　　　　　　　　　　
−１ｉｉＦ４２図および表１の結果から、還元処理の程
度が大きくなるにつれて固定化プロテアーゼによる加水
分解反応が促進されることが明らかであろう。しかし、
還元剤の過度の添加は、生成物の風味、安全性、着色、
その他の特性から好ましいものではなく、上記のように
原料グルテンに対して還元剤を約５００〜約５０００ｐ
ｐｍで用いるのが適当である。

本発明によって製造された加水分解グルテンは、種々の
機能特性（溶解性、分散性、乳化性、起泡特性等）を有
しておりかつ小麦等の穀物に由来していて安全性が高い
ために食品加工用の添加剤としてきわめて有効であり、
特にケーキ、クツキー、メレンゲ・アイシング等の製菓
や製パン、かまぼこやはんぺん等の練製品を製造する際
の起泡剤として特にすぐれている。また、本発明によシ
製造された加水分解グルテンは粉末状、ｋ−スト状およ
び浴液状のいずれの形態でも貯蔵または使用することが
でき従来のこの種の添加剤と同様な方法で食品加工時に
使用することができる。

〔発明の効果〕

上記のようにグルテンを還元処理してから固定化プロテ
アーゼ処理して加水分解グルテンを製造する本発明では
、グルテンを還元処理せずＫそのｉｔプロテアーゼ処理
する従来法に比べて加水分解速度が促進され生産効率が
向上する。

さらに生成した加水分解プロテアーゼの品質面において
も起泡力におい【すぐれておシ、一般に白色で、不快味
、異臭がないため安全性の高い食品加工用の添加剤、起
泡剤轡として大変有効である。

次に本発明の実施例を示す。

実施例中の加水分解グルテンの起泡力および泡沫安定性
は次のようにして測定した。

測定 試料（加水分解グルテン〕を０．１％ｗ／ｖ蛋白濃度（
グルテン１２／１００ｍ溶液）となるようにｐ）ｉ　４
．　Ｏノ酢酸緩衝液５０　ａｇＩ／ｃｓｓｔ、、：ｒ−
１−にルオートホモゲナイザ−（日本精機Ｍ）でｉｏ、
ｏｏ。

ｒｐｍで１分間、２５±１℃で攪拌して泡沫を形成させ
た。泡沫をメスシリンダーに移し入れ、泡沫調製１分後
の全体積’ｔ　１１１１１定し起泡力とした。

また泡沫調製後の一定時間後の泡沫体積を測定して泡沫
安定性の指標とした。計算方法は次式のとおシである。

実施例　１ 生グルテン３０（ｌｔ−ＩＮ塩酸５０−ならびに蒸留水
１６５０−とともにワーリングブレンダー（米・ワーリ
ング社製）で分散溶解させた。

４５００Ｇで１０分間遠心分離を行ない未溶解物を除去
した後亜硫酸水素ナトリウム０．２Ｏｒ加え２５℃で３
時間反応させた。一方、φ１６Ｘ２００ｍ／ｍのカラム
に担体としてキトパール■（冨士紡績袋）１０−を用い
、ペプシン（人好製薬船を３０■吸着後、グルタルアル
デヒドで架橋固定した。この固定化堅プシンを充填した
カラムに、先はど′ｇＩＩ４製した還元処理グルテン溶
液ｉ、ｏｏ。

−を、温度４０℃、流速３０ｍｔ／ｈｒで連続的に通液
しグルテン部分分解液を得た。分解液の声を５Ｎ水酸化
力）　ＩＪウム溶液で４．５に調整した後、８０℃で２
０分間加熱し沈殿物を形成させた。

６．５００Ｇで１０分間遠心分離を行ない上澄液を凍結
乾燥して加水分解グルテン６５２を得た。

加水分解グルテンの起泡力は４６０％、３０分後の泡沫
安定性は５７％であった。

一方、還元処理を行わないで同様のプロテアーゼ処理を
行って得た加水分解グルテンの起泡力は４１０％、３０
分後の泡沫安定性は５１％であった。

実施例　２ 実励例１と同様にして分散溶解、遠心分離および未溶解
物除去して調製したグルテン溶液に、Ｌ−’ｙスｆイア
を０．３５Ｆ加え、２０℃にて２時間反応させた。一方
、φ１６Ｘ２００ｒＭ！ｍのカラムに担体としてキトパ
ール■（富士紡績袋〕１゜−を用い、ラビダーセ（式日
薬品製のヒイロタケ起源の酸性プロテアーゼ）を２５哩
吸着後、グルタルアルデヒドを架橋固定した。この固定
化ラビダーゼを充填したカラムに先＃１ど調製した還元
処理グルテン溶液１．０００−を温度４０℃、流速２０
　ｍｔ／ｈｒで連続的に通液しグルテン部分分解液を得
た。分解液のｐＨを５Ｎ水酸化ナトリウム溶液で４．５
に調整した後、９０℃で１０分間加熱し沈殿物を形成さ
せた。６，５００Ｇで１０分間遠心分離を行ない上＆液
を凍結乾燥して加水分解グルテン４０ｔを得た。加水分
解グルテンの起泡力は４２０％、３０分後の泡沫安定性
は４５％であった。一方還元処理を行わずに同様のプロ
テアーゼ処理を行って得た加水分解グルテンの起泡力は
４００％、泡沫安定性は４０％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図ら）は固定化プロテアーゼを用いた場合のグルテ
ンの還元処理の有無とプロテアーゼ処理に対する反応特
性をプロテアーゼ処理時間毎にプロットしたものである
。第１図（ｂ）は遊離のプロテアーゼを用いた場合のグ
ルテンの還元処理の有無とプロテアーゼ処理に対する反
応特性をプロテアーゼ処理時間毎にプロットしたもので
ある。 第２図は還元剤である亜硫酸水素ナトリウムの添加量を
変えて固定化プロテアーゼ処理の反応％性の変化を調べ
たものである。 第１図 プ０ラアーτ％ａ問（介）　　　　　　プロテア−ぜ処
Ｊ組円間（分）第２図 プロテア−ぜ処理時間　（分） 手続補正書 昭和６２年　４月２３日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願第５０３５２号 ２、発明の名称 固定化プロテアーゼによる加水分解グルテンの製造法３
、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都中央区日本橋小伝馬町１７番１７号峰澤金
物ビル４階 名称　食品産業バイオリアクターシステム技術研究組合 ４、代理人 Ｚ補正の内容 第１７頁下から第４行の「グルテン１２」を「グルテン
０．１ｊＪ　　と補正します。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原料グルテンを還元処理した後固定化プロテアーゼで処
   理することを特徴とする加水分解グルテンの製造法。