WO2018174051A1 - 微粒化ホエイたんぱく質及びその製造方法 - Google Patents

微粒化ホエイたんぱく質及びその製造方法 Download PDF

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WO2018174051A1
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atomized
protein according
heat exchanger
micronized
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Inventor
和典 柏木
智仁 堀本
拓也 長井
芙由子 山本
Original Assignee
株式会社明治
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Definitions

  • the present invention relates to an atomized whey protein and a method for producing the same.
  • the present invention also relates to foods containing micronized whey protein, in particular, nutritional functional foods, milk-containing foods, dairy products, jelly, and the like. Furthermore, this invention relates to the method for suppressing generation
  • Whey protein is a high-quality protein source and is widely used. However, since whey protein has low thermal stability and is easily burnt when sterilized by heating, a reforming method capable of improving thermal stability is required.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 2008-514667
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 2008-525019
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication No. 2008-525019
  • Patent Document 3 International Publication No. 2013/187519 discloses that a whey solution having a pH of 6.8 to 8.0 and a protein concentration in the solution of 1.3% by mass or less is heated at 80 to 150 ° C. The method of doing is described.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-171373 describes a method in which an aqueous solution of whey protein concentrate is subjected to a heat treatment until it exceeds 50 ° C. under turbulent flow conditions.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Publication No. 2016-533726 discloses that a denatured whey protein composition that defines the maximum fat concentration is heat-treated at a temperature of 70 to 150 ° C., and then the pH is lowered to 5 at the maximum. Is described.
  • the present inventors diligently studied, and by carrying out heat treatment by applying a shearing force to a high concentration whey protein at a specific temperature, a specific particle size can be obtained.
  • the present invention has been completed by discovering that the micronized whey protein can be produced, and that the use of such micronized whey protein as a raw material can suppress the occurrence of phase separation in processed foods.
  • An object of the present invention is to provide a novel method for producing a finely divided whey protein capable of suppressing the occurrence of phase separation when used in processed foods.
  • a method for producing atomized whey protein comprising: (A) a step of preparing an aqueous whey protein solution having a solid content concentration of 30 to 35% by mass; (B) a step of preheating the aqueous whey protein solution at a temperature up to 60 ° C., and (c) a scraping heat exchanger and / or the preheated aqueous whey protein solution at a temperature of 70 to 75 ° C.
  • the said manufacturing method including the process of heat-processing using a cavitator apparatus. 2.
  • a nutritive functional food comprising the micronized whey protein according to any one of 10.5 to 8.
  • a milk-containing food comprising the micronized whey protein according to any one of 11.5 to 8.
  • a dairy product comprising the atomized whey protein according to any one of 12.5 to 8.
  • a jelly comprising the atomized whey protein according to any one of 13.5 to 8.
  • a purine comprising the atomized whey protein according to any one of 14.5 to 8. 15.
  • a method for suppressing the occurrence of phase separation in a processed food comprising using the atomized whey protein according to any one of 15.5 to 8 as a raw material. 16. 16. The method according to 15, wherein the processed food is a nutritionally functional food, a milk-containing food, a dairy product, a jelly, or a pudding.
  • micronized whey protein that can suppress the occurrence of phase separation when used in processed foods.
  • FIG. 1 is a graph showing median diameters measured for whey protein-modified particles obtained in Production Example 1 and Comparative Production Examples 1 to 3.
  • FIG. 2 is a graph showing mode diameters measured for the whey protein-modified particles obtained in Production Example 1 and Comparative Production Examples 1 to 3.
  • FIG. 3 is a graph showing average diameters measured for the whey protein-modified particles obtained in Production Example 1 and Comparative Production Examples 1 to 3.
  • FIG. 4 shows a photograph of a jelly prepared using the whey protein-modified particles of Production Example 1 (solid content concentration 30%, treatment temperature 75 ° C.).
  • FIG. 5 shows a photograph of a jelly prepared using whey protein-modified particles of Comparative Production Example 2 (solid content concentration 30%, treatment temperature 85 ° C.).
  • the method for producing a micronized whey protein of the present invention comprises (a) a step of preparing a whey protein aqueous solution having a solid content concentration of 30 to 35% by mass, and (b) preheating the whey protein aqueous solution at a temperature up to 60 ° C. And (c) heat-treating the preheated whey protein aqueous solution at a temperature of 70 to 75 ° C. using a scraping heat exchanger and / or a cavitation device.
  • a high concentration solution of whey protein concentrate (concentration 30 to 35%) is used as a raw material, and at a specific temperature at least one of a scraping heat exchanger and a cavitation device.
  • WPC whey protein concentrate
  • a whey protein aqueous solution having a solid content concentration of 30 to 35% by mass is prepared.
  • the whey protein that can be used is not particularly limited, and commercially available products can be used.
  • WPC Whey Protein Concentrate
  • WPI Whey Protein Isolate
  • emitted by manufacture of tofu or the natural cheese can also be used, adjusting suitably.
  • the water known water used for the production of food can be used. For example, tap water, pure water (ion exchange water, RO water, etc.), ultrapure water, or the like can be used.
  • the protein concentration per solid content is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and most preferably 60% or more on a mass basis. It is.
  • the aqueous whey protein solution is preheated at a temperature up to 60 ° C. Since the denaturation temperature of whey protein is around 70 to 90 ° C. under normal pressure, the whey protein will not be denatured at temperatures up to 60 ° C.
  • the preheating can be performed using known means, for example, it can be performed in a batch system in which whey is placed in a container such as a tank and heated with constant stirring, or a plate heat exchanger or a tubular system. It can be carried out continuously using a heat exchanger. Preferably, it is carried out continuously using a plate heat exchanger.
  • a preheated aqueous whey protein solution is scraped at a temperature of 70 to 75 ° C. using a scraping heat exchanger and / or a cavitation device.
  • Heat treatment As a result, the whey protein is heat-denatured, and a shearing force is applied by the scraping heat exchanger and / or the cavitation device, so that the whey protein is atomized.
  • the scraping-type heat exchanger is a cylindrical container that circulates an object to be processed, and includes an outer cylinder jacket for heat exchange and a scraping blade that rotates around the central axis of the cylindrical container. It is.
  • the scraping-type heat exchanger is not particularly limited, and a commercially available one can be used.
  • a scraping-type heat exchanger manufactured by SPX, ONRATOR (Sakai Manufacturing Co., Ltd.), slash heater cooler (stock) Company Izumi Food Machinery) can be used.
  • the cavitation device is a device that circulates an object to be processed between a rotor rotating at high speed and a stator, and generates cavitation inside the device.
  • the cavitation device is not particularly limited, and a commercially available device can be used.
  • a cavitation device made by SPX or Cavitator Systems can be used.
  • the heat treatment in step (c) may be performed using either a scraping heat exchanger or a cavitation device, or may be performed using both a scraping heat exchanger or a cavitation device. Good.
  • the temperature of the heat treatment in the step is 70 to 75 ° C. Thereby, a whey protein can be denatured and thermal stability can be improved. In addition, if the heat treatment is performed within this temperature range, the protein will not be decomposed or burnt.
  • the shear stress of the scraped heat exchanger and / or cavitation device in step (c) is, for example, 4 to 200 Pa, preferably 8 to 200 Pa, more preferably 10 to 200 Pa, and even more preferably. 15 to 190 Pa.
  • the shear rate of the scraped heat exchanger and / or cavitation device in step (c) is, for example, 400 to 20,000 / s, preferably 800 to 20,000 / s, more preferably 1 000 to 20,000 / s, and even more preferably 1,500 to 19,000 / s.
  • the shear stress and shear rate By setting the shear stress and shear rate to a specific range, a constant shear force is applied to the whey protein, the whey protein can be uniformly atomized, and particles having a particle size larger than 10 ⁇ m can be obtained. Formation can be suppressed.
  • the operating speed (number of rotations) of the scraping heat exchanger and / or the cavitation device can be appropriately determined in consideration of the dimensions of the device so that the shear stress and the shear rate are in the above ranges.
  • the heat-treated whey protein aqueous solution is scraped at a temperature of 60 ° C. or lower and / or a cavitation machine. It is preferable to include the process by an apparatus. Thereby, it can suppress that the particle
  • the operating speed (number of rotations) of the scraped heat exchanger and / or the cavitation device in the step (d) can be determined as appropriate, and for example, the same conditions as in the step (c) may be used.
  • the atomized whey protein of the present invention is obtained by the above-described method for producing the atomized whey protein of the present invention. Specifically, the atomized whey protein of the present invention has an integrated 75% particle diameter of 1.5 ⁇ m or less when measured with a laser diffraction particle size distribution device (volume basis).
  • the micronized whey protein of the present invention is excellent in thermal stability and dispersibility, and can be suitably used as a raw material for processed foods.
  • the micronized whey protein of the present invention can improve the thermal stability when sterilizing the processed foods to be produced, and is well dispersed with other raw materials in the processed foods. Therefore, occurrence of phase separation can be suppressed.
  • the micronized whey protein of the present invention is defined in, for example, nutritional functional foods, milk-containing foods, and dairy products ("Ministerial Ordinance on Milk and Dairy Product Component Specifications" (December 27, 1951, Ministry of Health and Welfare Ordinance No. 52)) Dairy products), jelly, pudding and the like can be suitably used.
  • the micronized whey protein of the present invention has an integrated 75% particle size of 1.5 ⁇ m or less, preferably 1.4 ⁇ m or less, more preferably 1 when measured with a laser diffraction particle size distribution device (volume basis). .3 ⁇ m or less.
  • the proportion of particles having a particle size greater than 10 ⁇ m, as measured by a laser diffraction particle size distribution device (volume basis), is preferably based on the total micronized whey protein. It is 4.5% or less, more preferably 4.0% or less. Because there are few relatively large particles having a particle size larger than 10 ⁇ m, the thermal stability of the micronized whey protein can be improved uniformly, and a feeling of roughness when eating processed foods containing micronized whey protein. There is no smooth texture.
  • the cumulative 50% particle diameter (median diameter) is preferably 0.01 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less. More preferably, they are 0.01 micrometer or more and 1.4 micrometers or less, More preferably, they are 0.01 micrometer or more and 1.0 micrometers or less.
  • the mode diameter when measured with a laser diffraction particle size distribution device (volume basis), is preferably 0.01 ⁇ m or more and 1.8 ⁇ m or less, more preferably 0.01 ⁇ m. It is not less than 1.5 ⁇ m, and more preferably not less than 0.01 ⁇ m and not more than 1.4 ⁇ m.
  • the proportion of particles having a particle size of greater than 0 ⁇ m and 2 ⁇ m or less is the total of the micronized whey protein.
  • it is preferably 86% or more, more preferably 87% or more, and still more preferably 88% or more.
  • the particles have good dispersibility that do not separate even when blended with processed foods (for example, jelly).
  • the proportion of particles having a particle diameter of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less is based on the entire micronized whey protein. Is preferably 53% or less, more preferably 52% or less, and even more preferably 51% or less.
  • the laser diffraction type particle size distribution device for measuring the particle size of the atomized whey protein is not particularly limited, and a commercially available device can be used.
  • the measurement sample is prepared by using ion-exchanged water as a dispersion medium (no dispersant is used), adding the sample (micronized whey protein) to the sample, and performing ultrasonic treatment for 1 to 5 minutes.
  • the method for suppressing the occurrence of phase separation in the processed food of the present invention includes using the above-described micronized whey protein of the present invention as a raw material.
  • the micronized whey protein of the present invention has excellent heat stability and dispersibility, and when used as a raw material for processed food, it is stably dispersed in the processed food even by heat treatment such as sterilization. The occurrence of separation can be suppressed.
  • processed foods are defined in nutritionally functional foods, milk-containing foods, and dairy products ("Ministerial Ordinance on Component Standards for Milk and Dairy Products” (December 27, 1951, Ministry of Health and Welfare Ordinance No. 52) Dairy product), jelly, or pudding.
  • Powdered WPC (Whey Protein Concentrate) 80 (manufactured by Leprino Foods Company) (80% whey protein by mass concentration) was dissolved in 46.6 kg of hot water at 50-60 ° C., and the solid content concentration was 35% and the concentration was 30% A WPC 80 solution was prepared.
  • the WPC 80 solution was preheated to 60 ° C. where the whey protein was not denatured using a plate heat exchanger (SPX), and then 750 rpm (SPX) using a scraping heat exchanger (SPX).
  • SPX plate heat exchanger
  • SPX scraping heat exchanger
  • the mixture was heated to 75 ° C. with stirring at 12.3 Pa as the shear stress and 1230 s as the shear rate.
  • the mixture was cooled to 60 ° C. or lower while stirring at 750 rpm (12.3 Pa as shear stress, 1230 s as shear rate) to obtain whey protein-modified particles.
  • SPX scraping heat exchanger
  • Comparative production example 1 20 kg of powdered WPC 80 (manufactured by Leprino Foods Company) (80% by weight of whey protein) was dissolved in 46.6 kg of hot water at 50-60 ° C. to prepare a WPC 80 solution having a solid content of 30%. To this 30% WPC solution, hot water of 50 to 60 ° C. was appropriately added to prepare a WPC solution having a solid content concentration of 25% and a solid content concentration of 20%. The prepared WPC solution with a solid content concentration of 25% and a solid content concentration of 20% is preheated to 60 ° C.
  • the whey protein is not denatured using a plate heat exchanger (manufactured by SPX), and then scraped heat It heated to 75 degreeC, stirring with 750 rpm (12.3 Pa as a shear stress, 1230 s as a shear rate) using the exchanger (made by SPX). Then, using a scraping heat exchanger (SPX), the mixture was cooled to 60 ° C. or lower while stirring at 750 rpm (12.3 Pa as shear stress, 1230 s as shear rate) to obtain whey protein-modified particles.
  • SPX scraping heat exchanger
  • Comparative production example 2 20 kg of powdered WPC 80 (manufactured by Leprino Foods Company) (80% by weight of whey protein) was dissolved in 46.6 kg of hot water at 50-60 ° C. to prepare a WPC 80 solution having a solid content of 30%. To this WPC solution with a solid content concentration of 30%, warm water of 50 to 60 ° C. is appropriately added to obtain a solid content concentration of 30%, a solid content concentration of 25%, a solid content concentration of 23%, a solid content concentration of 20%, and a solid content concentration of 18 % WPC solution was prepared. These WPC 80 solutions with different solids concentrations are preheated to 60 ° C.
  • whey protein is not denatured using a plate heat exchanger (SPX), and then a scraped heat exchanger (SPX).
  • SPX plate heat exchanger
  • SPX scraped heat exchanger
  • the mixture was cooled to 60 ° C. or lower while stirring at 750 rpm (12.3 Pa as shear stress, 1230 s as shear rate) to obtain whey protein-modified particles.
  • Comparative production example 3 20 kg of powdered WPC 80 (manufactured by Leprino Foods Company) (80% by weight of whey protein) was dissolved in 46.6 kg of hot water at 50-60 ° C. to prepare a WPC 80 solution having a solid content of 30%. To this WPC solution with a solid content concentration of 30%, warm water of 50 to 60 ° C. is appropriately added to obtain a solid content concentration of 30%, a solid content concentration of 25%, a solid content concentration of 23%, a solid content concentration of 20%, and a solid content concentration of 18 % WPC solution was prepared. These WPC 80 solutions having different solids concentrations are preheated to 60 ° C.
  • whey protein is not denatured using a plate heat exchanger (SPX), and then a scraping heat exchanger (SPX) is used.
  • SPX plate heat exchanger
  • SPX scraping heat exchanger
  • the mixture was heated to 95 ° C. with stirring at 750 rpm (12.3 Pa as shear stress, 1230 s as shear rate).
  • SPX scraping heat exchanger
  • the mixture was cooled to 60 ° C. or lower while stirring at 750 rpm (12.3 Pa as shear stress, 1230 s as shear rate) to obtain whey protein-modified particles.
  • the median diameter (integrated 50% particle diameter) of the whey protein-modified particles (solid content concentration 30%, treatment temperature 75 ° C.) obtained in Production Example 1 is 1.0 ⁇ m, and the mode diameter is 0.9 ⁇ m.
  • the average diameter was 1.0 ⁇ m.
  • the whey protein-modified particles obtained in Comparative Production Example 1 had a median diameter (integrated 50% particle diameter), mode diameter, and average diameter of 2.0 ⁇ m or less, but were larger than those of Production Example 1.
  • the whey protein-modified particles obtained in Comparative Production Example 2 and Comparative Production Example 3 have a median diameter (integrated 50% particle diameter), a mode diameter, and an average diameter of about 2.0 ⁇ m or more, and are significantly more than Production Example 1. It was big.
  • the median diameter (integrated 50% particle diameter) of the whey protein-modified particles obtained in Production Example 2 was 1.6 ⁇ m, the mode diameter was 1.7 ⁇ m, and the average diameter was 1.6 ⁇ m (not shown).
  • whey protein denaturation having a particle size of 2.0 ⁇ m or less is obtained by treating a WPC 80 solution having a solid content concentration of 30% or more at a temperature of 75 ° C. or less with a scraping heat exchanger or a cavitation device. It was revealed that particles can be produced, and that the particle size decreases as the solid concentration during processing increases.
  • FIG. 4 shows a photograph of a jelly prepared using whey protein-modified particles of Production Example 1 (solid content concentration 30%, treatment temperature 75 ° C.), and FIG. 5 shows Comparative Production Example 2 (solid content concentration 30%).
  • grains of process temperature 85 degreeC) is shown. 4 and 5, the upper surface of the jelly corresponds to the bottom surface of the cup used when the jelly is hardened.
  • the whey protein modified particles obtained by treating a WPC 80 solution having a solid content concentration of 30% or more at a temperature of 75 ° C. or less using a scraping-type heat exchanger or cavitation device is suitable as a raw material for jelly.
  • a jelly having a uniform appearance was obtained without causing phase separation.
  • the numerical range of the particle size integration ratio in the table means “lower limit value or more and upper limit value or less”, and when the lower limit value is 0 ⁇ m, it means “greater than 0 ⁇ m and less than upper limit value”. .
  • micronized whey protein excellent in thermal stability and dispersibility can be suitably produced.
  • micronized whey protein is suitable as a raw material for processed foods. is there.

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Abstract

微粒化ホエイたんぱく質の製造方法であって、(a)固形分濃度が30~35質量%のホエイたんぱく質水溶液を調製する工程、(b)前記ホエイたんぱく質水溶液を60℃までの温度にて予備加熱する工程、及び(c)前記予備加熱したホエイたんぱく質水溶液を、70~75℃の温度にて掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置を用いて加熱処理する工程を含む前記製造方法。

Description

微粒化ホエイたんぱく質及びその製造方法
 本発明は、微粒化ホエイたんぱく質及びその製造方法に関する。
 また、本発明は、微粒化ホエイたんぱく質を含む食品、特に、栄養機能食品、乳含有食品、乳製品、ゼリー等に関する。
 さらに、本発明は、微粒化ホエイたんぱく質を原料として使用することを含む、加工食品における相分離の発生を抑制するための方法に関する。
 ホエイたんぱく質は良質なたんぱく質源であり、汎用されている。しかし、ホエイたんぱく質は熱安定性が低く、加熱殺菌すると焦げ等が生じやすいため、熱安定性を向上できる改質方法が求められている。
 ホエイたんぱく質の改質方法としては、例えば、特許文献1(特表2008-514667号公報)には、ホエイタンパク質の水溶液のpH又はイオン強度を調節して80~95℃で加熱処理を行い、1μm未満の粒子径を有する球形ナノ粒子化ホエイタンパク質を得る方法が記載されている。
 また、特許文献2(特表2008-525019号公報)には、カルシウムとマグネシウムの合計濃度の上限値を規定した乳清たんぱく濃縮物を70℃より高温で最長60分間熱処理する方法が記載されている。
 さらに、特許文献3(国際公開第2013/187519号)には、pHが6.8~8.0、液中タンパク質濃度が1.3質量%以下のホエイ液について80~150℃で加熱処理を行う方法が記載されている。
 また、特許文献4(特開2015-171373号公報)には、ホエイたんぱく質濃縮物の水溶液を乱流条件下で50℃を超えるまで加熱処理する方法が記載されている。
 さらに、特許文献5(特表2016-533726号公報)には、脂肪の最大濃度を規定した変性ホエイたんぱく質組成物を70~150℃の温度で熱処理した後、pHを最大で5に低下させることが記載されている。
特表2008-514667号公報 特表2008-525019号公報 国際公開第2013/187519号 特開2015-171373号公報 特表2016-533726号公報
 しかしながら、従来のホエイたんぱく質の改質方法は、たんぱく質濃度が低いために生産性が低く、また、カルシウムやマグネシウム、又は脂肪の含有量に制限があり、適用範囲が限られる等の欠点があった。さらに、pH調節等が必要であり、より簡便に実施可能な方法が求められる。
 これらの従来技術の問題点を解消するため、本発明者らが鋭意検討したところ、高濃度のホエイたんぱく質に特定の温度にてせん断力を負荷して熱処理を行うことで、特定の粒径を有する微粒化ホエイたんぱく質を製造することができ、また、かかる微粒化ホエイたんぱく質を原材料として用いることで、加工食品における相分離の発生を抑制できることを発見して本発明を完成させた。
 本発明の目的は、加工食品に使用した場合に相分離の発生を抑制することができる、新規な微粒化ホエイたんぱく質の製造方法を提供することにある。
 本発明によれば、以下の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法等を提供できる。
1.微粒化ホエイたんぱく質の製造方法であって、
 (a)固形分濃度が30~35質量%のホエイたんぱく質水溶液を調製する工程、
 (b)前記ホエイたんぱく質水溶液を60℃までの温度にて予備加熱する工程、及び
 (c)前記予備加熱したホエイたんぱく質水溶液を、70~75℃の温度にて掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置を用いて加熱処理する工程
 を含む前記製造方法。
2.さらに、前記(c)工程のあとに、(d)前記加熱処理したホエイたんぱく質水溶液を、60℃以下の温度にて掻き取り式熱交換器で処理する工程を含む、1に記載の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法。
3.前記(c)工程において、前記掻き取り式熱交換器及び/又は前記キャビテーター装置のせん断応力が4~200Paである、1又は2に記載の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法。
4.前記(c)工程において、前記掻き取り式熱交換器及び/又は前記キャビテーター装置のせん断速度が400~20,000/sである、1~3のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法。
5.レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、積算75%粒子径が1.5μm以下である、微粒化ホエイたんぱく質。
6.レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、10μmより大きい粒子径を有する粒子の割合が、微粒化ホエイたんぱく質全体を基準として4.5%以下である、5に記載の微粒化ホエイたんぱく質。
7.レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、積算50%粒子径(メディアン径)が0.01μm以上1.5μm以下である、5又は6に記載の微粒化ホエイたんぱく質。
8.レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、モード径が0.01μm以上1.8μm以下である、5~7のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質。
9.5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含む食品。
10.5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含む栄養機能食品。
11.5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含む乳含有食品。
12.5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含む乳製品。
13.5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含むゼリー。
14.5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含むプリン。
15.5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を原料として使用することを含む、加工食品における相分離の発生を抑制するための方法。
16.前記加工食品が、栄養機能食品、乳含有食品、乳製品、ゼリー、又はプリンである、15に記載の方法。
 本発明によれば、加工食品に使用した場合に相分離の発生を抑制することができる、新規な微粒化ホエイたんぱく質の製造方法を提供することができる。
図1は、製造例1及び比較製造例1~3で得られたホエイたんぱく質変性粒子について測定したメディアン径を示す図である。 図2は、製造例1及び比較製造例1~3で得られたホエイたんぱく質変性粒子について測定したモード径を示す図である。 図3は、製造例1及び比較製造例1~3で得られたホエイたんぱく質変性粒子について測定した平均径を示す図である。 図4は、製造例1(固形分濃度30%、処理温度75℃)のホエイたんぱく質変性粒子を使用して調製したゼリーの写真を示す。 図5は、比較製造例2(固形分濃度30%、処理温度85℃)のホエイたんぱく質変性粒子を使用して調製したゼリーの写真を示す。
[微粒化ホエイたんぱく質の製造方法]
 本発明の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法は、(a)固形分濃度が30~35質量%のホエイたんぱく質水溶液を調製する工程、(b)前記ホエイたんぱく質水溶液を60℃までの温度にて予備加熱する工程、及び(c)前記予備加熱したホエイたんぱく質水溶液を、70~75℃の温度にて掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置を用いて加熱処理する工程を含むものである。
 本発明の製造方法によれば、ホエイたんぱく質濃縮物(WPC)の高濃度溶解液(濃度30~35%)を原料として用い、掻き取り式熱交換器及びキャビテーター装置の少なくとも一方で特定の温度範囲で処理することにより、微粒化されたホエイたんぱく質を効率よく製造することができる。
 本発明の製造方法では、まず、(a)工程として、固形分濃度が30~35質量%のホエイたんぱく質水溶液を調製する。使用できるホエイたんぱく質は、特に限定されず、市販のものを使用することができ、例えば、ホエイたんぱく質濃縮物(WPC:Whey Protein Concentrate)、ホエイパウダー、ホエイたんぱく質分離物(WPI:Whey Protein Isorate)を使用でき、好ましくは、ホエイたんぱく質濃縮物を使用する。また、豆腐の製造で排出される液状の大豆ホエイ又はナチュラルチーズの製造で排出される液状ホエイのたんぱく質濃度を適宜調整して使用することもできる。水は、食品の製造に用いられる既知の水を使用することができ、例えば、水道水、純水(イオン交換水、RO水、等)、超純水等を使用できる。
 本発明においてホエイたんぱく質としてホエイたんぱく質濃縮物を使用する場合、固形分あたりのたんぱく質濃度は、質量基準で、好ましくは30%以上であり、さらに好ましくは40%以上であり、もっとも好ましくは60%以上である。
 本発明の製造方法では、(a)工程に続いて、(b)工程として、ホエイたんぱく質水溶液を60℃までの温度にて予備加熱する。ホエイたんぱく質の変性温度は、常圧下で70~90℃付近であるため、60℃までの温度であればホエイたんぱく質が変性することはない。
 予備加熱は、既知の手段を用いて行うことができ、例えば、ホエイをタンクなどの容器に入れ常時撹拌しながら加熱するバッチ式で行うことができ、あるいは、プレート式熱交換器又はチューブラー式熱交換器を用いて連続式で行うことができる。好ましくは、プレート式熱交換器を用いて連続式で行う。
 本発明の製造方法では、(b)工程に続いて、(c)工程として、予備加熱したホエイたんぱく質水溶液を、70~75℃の温度にて掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置を用いて加熱処理する。これにより、ホエイたんぱく質が加熱変性されるともに、掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置によるせん断力が負荷され、ホエイたんぱく質が微粒化される。
 掻き取り式熱交換器は、被処理物を内部に流通させる円筒形容器であって、熱交換のための外筒ジャケットと、円筒形容器の中心軸周りに回転する掻き取り羽根とを備える装置である。掻き取り式熱交換器は、特に限定されず、市販のものを使用することができ、例えば、SPX社製の掻き取り式熱交換器、オンレーター(株式会社櫻製作所)、スラッシュヒータークーラー(株式会社イズミフードマシナリ)等を使用できる。
 キャビテーター装置は、高速で回転するローターとステーターとの間に被処理物を流通させ、装置内部でキャビテーションを発生させる装置である。キャビテーター装置は、特に限定されず、市販のものを使用することができ、例えば、SPX社製、Cavitator Systems社製等のキャビテーター装置を使用できる。
 (c)工程における加熱処理は、掻き取り式熱交換器とキャビテーター装置のいずれか一方を用いて行えばよく、又は、掻き取り式熱交換器とキャビテーター装置の両方を用いて行ってもよい。
 (c)工程における加熱処理の温度は、70~75℃である。これにより、ホエイたんぱく質を変性させて熱安定性を向上させることができる。また、この温度範囲で加熱処理を行えば、たんぱく質が分解したり焦げ付いたりすることがない。
 (c)工程における掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置のせん断応力は、例えば4~200Paであり、好ましくは8~200Paであり、より好ましくは10~200Paであり、さらにより好ましくは15~190Paである。
 また、(c)工程における掻き取り式熱交換器及び又はキャビテーター装置のせん断速度は、例えば400~20,000/sであり、好ましくは800~20,000/sであり、より好ましくは1,000~20,000/sであり、さらにより好ましくは1,500~19,000/sである。
 せん断応力やせん断速度を特定の範囲に設定することにより、ホエイたんぱく質に一定のせん断力が負荷され、ホエイたんぱく質を均一に微粒化することができ、また、10μmよりも大きな粒子径を有する粒子の形成を抑制することができる。
 掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置の運転速度(回転数)は、せん断応力、せん断速度が上記の範囲となるように、装置の寸法等を考慮して適宜決定することができる。
 本発明の製造方法の一態様では、さらに、(c)工程のあとに、(d)前記加熱処理したホエイたんぱく質水溶液を、60℃以下の温度にて掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置で処理する工程を含むことが好ましい。これにより、形成されたホエイたんぱく質の粒子が再凝集することを抑制できる。
 (d)工程における掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置の運転速度(回転数)は、適宜決定することができ、例えば(c)工程と同じ条件とすればよい。
[微粒化ホエイたんぱく質]
 本発明の微粒化ホエイたんぱく質は、上記説明した本発明の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法により得られるものである。具体的には、本発明の微粒化ホエイたんぱく質は、レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、積算75%粒子径が1.5μm以下であるものである。
 本発明の微粒化ホエイたんぱく質は、熱安定性と分散性にすぐれ、加工食品の原材料として好適に使用することができる。本発明の微粒化ホエイたんぱく質を加工食品の原材料として使用した場合、製造される加工食品を殺菌する際の熱安定性を向上することができ、また、加工食品において他の原材料と良好に分散するため相分離の発生を抑制することができる。本発明の微粒化ホエイたんぱく質は、例えば、栄養機能食品、乳含有食品、乳製品(「乳及び乳製品の成分規格等に関する省令」(昭和26年12月27日厚生省令第52号)で規定されている乳製品)、ゼリー、プリン等の原材料として好適に使用することができる。
 本発明の微粒化ホエイたんぱく質は、レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、積算75%粒子径が1.5μm以下であり、好ましくは1.4μm以下であり、より好ましくは1.3μm以下である。
 本発明の微粒化ホエイたんぱく質の一態様では、レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、10μmより大きい粒子径を有する粒子の割合は、微粒化ホエイたんぱく質全体を基準として、好ましくは4.5%以下であり、さらに好ましくは4.0%以下である。10μmより大きい粒子径を有する比較的大きな粒子が少ないことで、微粒化ホエイたんぱく質の熱安定性を均一に向上させることができ、また、微粒化ホエイたんぱく質を含む加工食品を喫食した際にざらつき感がなくなめらかな食感にすることができる。
 また、本発明の微粒化ホエイたんぱく質の一態様では、レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、積算50%粒子径(メディアン径)は、好ましくは0.01μm以上1.5μm以下、より好ましくは0.01μm以上1.4μm以下、さらにより好ましくは0.01μm以上1.0μm以下である。
 また、本発明の微粒化ホエイたんぱく質の一態様では、レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、モード径は、好ましくは0.01μm以上1.8μm以下、より好ましくは0.01μm以上1.5μm以下、さらにより好ましくは0.01μm以上1.4μm以下である。
 また、本発明の微粒化ホエイたんぱく質の一態様では、レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、0μmより大きく2μm以下の粒子径を有する粒子の割合は、微粒化ホエイたんぱく質全体を基準として、好ましくは86%以上、より好ましくは87%以上、さらにより好ましくは88%以上である。0μmより大きく2μm以下の粒子径を有する粒子が多いと、加工食品(例えば、ゼリー)に配合しても分離しない分散性のよい粒子となる。
 また、本発明の微粒化ホエイたんぱく質の一態様では、レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、1μm以上10μm以下の粒子径を有する粒子の割合は、微粒化ホエイたんぱく質全体を基準として、好ましくは53%以下、より好ましくは52%以下、さらにより好ましくは51%以下である。
 微粒化ホエイたんぱく質の粒子径を測定するためのレーザー回折式粒度分布装置は、特に限定されず、市販の装置を用いることができる。測定試料は、分散媒としてイオン交換水を使用し(分散剤は使用しない)、これに試料(微細化ホエイたんぱく質)を添加して、超音波処理を1~5分間実施することにより調製する。
[加工食品における相分離の発生を抑制するための方法]
 本発明の加工食品における相分離の発生を抑制するための方法は、上記説明した本発明の微粒化ホエイたんぱく質を原料として使用することを含むものである。
 本発明の微粒化ホエイたんぱく質は、熱安定性と分散性にすぐれており、加工食品の原材料として使用した場合、殺菌等の熱処理によっても加工食品中に安定して分散するため、加工食品における相分離の発生を抑制することができる。
 本発明において、加工食品は、栄養機能食品、乳含有食品、乳製品(「乳及び乳製品の成分規格等に関する省令」(昭和26年12月27日厚生省令第52号)で規定されている乳製品)、ゼリー、又はプリンであることが好ましい。
 次に、本発明の具体的実施例について説明する。
 以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例の記載に何ら限定されるものではない。
製造例1
 粉状のWPC(Whey Protein Concentrate) 80(Leprino Foods Company製)(ホエイたんぱく質 質量濃度で80%)20kgを50~60℃の温水46.6kgに溶解し、固形分濃度35%及び濃度30%のWPC 80溶解液を調製した。このWPC 80溶解液を、プレート式熱交換器(SPX社製)を用いてホエイたんぱく質が変性しない60℃に予備加温した後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として12.3Pa、せん断速度として1230s)で撹拌しながら75℃まで加温した。その後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として12.3Pa、せん断速度として1230s)で撹拌しながら60℃以下に冷却し、ホエイたんぱく質変性粒子を得た。
比較製造例1
 粉状のWPC 80(Leprino Foods Company製)(ホエイたんぱく質 質量濃度で80%)20kgを50~60℃の温水46.6kgに溶解し、固形分濃度30%のWPC 80溶解液を調製した。この濃度30%のWPC溶解液に適宜50~60℃の温水を加え、固形分濃度25%及び固形分濃度20%のWPC溶解液を調製した。調製した固形分濃度25%及び固形分濃度20%のWPC溶解液を、プレート式熱交換器(SPX社製)を用いてホエイたんぱく質の変性しない60℃に予備加温した後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として12.3Pa、せん断速度として1230s)で撹拌しながら75℃まで加温した。その後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として12.3Pa、せん断速度として1230s)で撹拌しながら60℃以下に冷却し、ホエイたんぱく質変性粒子を得た。
比較製造例2
 粉状のWPC 80(Leprino Foods Company製)(ホエイたんぱく質 質量濃度で80%)20kgを50~60℃の温水46.6kgに溶解し、固形分濃度30%のWPC 80溶解液を調製した。この固形分濃度30%のWPC溶解液に適宜50~60℃の温水を加え、固形分濃度30%、固形分濃度25%、固形分濃度23%、固形分濃度20%、及び固形分濃度18%のWPC溶解液を調製した。これら固形分濃度の異なるWPC 80溶解液を、プレート式熱交換器(SPX社製)を用いてホエイたんぱく質の変性しない60℃に予備加温した後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として12.3Pa、せん断速度として1230s)で撹拌しながら85℃まで加温した。その後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として12.3Pa、せん断速度として1230s)で撹拌しながら60℃以下に冷却し、ホエイたんぱく質変性粒子を得た。
比較製造例3
 粉状のWPC 80(Leprino Foods Company製)(ホエイたんぱく質 質量濃度で80%)20kgを50~60℃の温水46.6kgに溶解し、固形分濃度30%のWPC 80溶解液を調製した。この固形分濃度30%のWPC溶解液に適宜50~60℃の温水を加え、固形分濃度30%、固形分濃度25%、固形分濃度23%、固形分濃度20%、及び固形分濃度18%のWPC溶解液を調製した。これら固形分濃度の異なるWPC 80溶解液を、プレート式熱交換器(SPX社製)を用いてホエイたんぱく質の変性しない60℃に予備加温後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として12.3Pa、せん断速度として1230s)で撹拌しながら95℃まで加温した。その後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として12.3Pa、せん断速度として1230s)で撹拌しながら60℃以下に冷却し、ホエイたんぱく質変性粒子を得た。
製造例2
 粉状のWPC 80(Leprino Foods Company製)(ホエイたんぱく質 質量濃度で80%)20kgを50~60℃の温水46.6kgに溶解し、固形分濃度30%のWPC 80溶解液を調製した。このWPC 80溶解液をタンクジャケットにて60℃に保持した状態から、キャビテーター(SPX社製)を用いて3,600rpm(せん断応力として187.9Pa、せん断速度として18790s)で撹拌しながら75℃まで加温した。その後、掻き取り式熱交換器(SPX社製)を用いて750rpm(せん断応力として187.9Pa、せん断速度として18790s)で撹拌しながら60℃以下に冷却し、ホエイたんぱく質変性粒子を得た。
粒子径の測定
 製造例1及び比較製造例1~3において調製したホエイたんぱく質変性粒子の粒子径分布を、レーザー回折式粒度分布測定装置「SALD-2200」(株式会社島津製作所製)により体積基準で測定した。結果を図1~3及び表2に示す。
 図1を参照すると、製造例1で得られたホエイたんぱく質変性粒子(固形分濃度30%、処理温度75℃)のメディアン径(積算50%粒子径)は1.0μm、モード径は0.9μm、平均径は1.0μmであった。
 比較製造例1で得られたホエイたんぱく質変性粒子は、メディアン径(積算50%粒子径)、モード径、平均径ともに2.0μm以下であったが、製造例1の粒子径よりも大きかった。比較製造例2及び比較製造例3で得られたホエイたんぱく質変性粒子は、メディアン径(積算50%粒子径)、モード径、平均径ともにほぼ2.0μm以上であり、製造例1よりも顕著に大きかった。
 また、製造例2で得られたホエイたんぱく質変性粒子のメディアン径(積算50%粒子径)は1.6μm、モード径は1.7μm、平均径は1.6μmであった(図示せず)。
 以上より、固形分濃度30%以上のWPC80溶解液を75℃以下の温度で掻き取り式熱交換器やキャビテーター装置を用いて処理することにより、2.0μm以下の粒子径をもつホエイたんぱく質変性粒子を製造することができ、処理時の固形分濃度が高いほど粒子径が小さくなることが明らかとなった。
ゼリーの調製
 製造例及び比較製造例において調製したホエイたんぱく質変性粒子を用いて、表1に示す配合でゼリーを調製し、相分離の有無を確認し、食感を評価した。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 具体的には、製造例及び比較製造例において調製したホエイたんぱく質変性粒子40g及び寒天溶液(粉末寒天1.5gを100mlの蒸留水に分散させ、80℃で10分間かけて粉末寒天を溶解させたもの)を蒸留水800mlに溶解し、撹拌後さらに蒸留水を加え全量を1Lとした。この溶液を90℃まで加温した後、カップに充填し、ゼリーを得た。図4に、製造例1(固形分濃度30%、処理温度75℃)のホエイたんぱく質変性粒子を使用して調製したゼリーの写真を示し、図5に、比較製造例2(固形分濃度30%、処理温度85℃)のホエイたんぱく質変性粒子を使用して調製したゼリーの写真を示す。図4及び図5において、ゼリーの上面は、ゼリーを固める際に使用したカップの底面に相当する。
 製造例1及び製造例2で得られたホエイたんぱく質変性粒子を使用して調製したゼリーは、二相に分離することはなかったが(例えば、図4を参照)、比較製造例1、2、3で得られたホエイたんぱく質粒子を使用して調製したゼリーはいずれも二相に分離した(例えば、図5を参照)。例えば、図5では、ホエイたんぱく質の粒子径が大きく、ゼリー溶液中でカップの下部に沈降したために、固めたゼリーが見かけ上、二相に分離したと考えられる。
 以上より、固形分濃度30%以上のWPC80溶解液を75℃以下の温度で掻き取り式熱交換器やキャビテーター装置を用いて処理して得られたホエイたんぱく質変性粒子は、ゼリーの原材料として好適であり、相分離が生ずることなく均一な外観のゼリーが得られた。
 表2において、ゼリーの食感評価は、食感がすぐれているものを◎、食感が良好なものを○、ざらつきが感じられ食感が好ましくないものを×と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 尚、表中の粒子径積算比率の粒径の数値範囲は、「下限値以上、上限値以下」を意味し、下限値が0μmの場合は、「0μmより大きく、上限値以下」を意味する。
 本発明の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法によれば、熱安定性や分散性にすぐれた微粒化ホエイたんぱく質を好適に製造することができ、かかる微粒化ホエイたんぱく質は、加工食品の原材料として好適である。
 上記に本発明の実施形態及び/又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び/又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
 この明細書に記載の文献及び本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。

Claims (16)

  1.  微粒化ホエイたんぱく質の製造方法であって、
     (a)固形分濃度が30~35質量%のホエイたんぱく質水溶液を調製する工程、
     (b)前記ホエイたんぱく質水溶液を60℃までの温度にて予備加熱する工程、及び
     (c)前記予備加熱したホエイたんぱく質水溶液を、70~75℃の温度にて掻き取り式熱交換器及び/又はキャビテーター装置を用いて加熱処理する工程
     を含む前記製造方法。
  2.  さらに、前記(c)工程のあとに、(d)前記加熱処理したホエイたんぱく質水溶液を、60℃以下の温度にて掻き取り式熱交換器で処理する工程を含む、請求項1に記載の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法。
  3.   前記(c)工程において、前記掻き取り式熱交換器及び/又は前記キャビテーター装置のせん断応力が4~200Paである、請求項1又は2に記載の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法。
  4.   前記(c)工程において、前記掻き取り式熱交換器及び/又は前記キャビテーター装置のせん断速度が400~20,000/sである、請求項1~3のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質の製造方法。
  5.  レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、積算75%粒子径が1.5μm以下である、微粒化ホエイたんぱく質。
  6.  レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、10μmより大きい粒子径を有する粒子の割合が、微粒化ホエイたんぱく質全体を基準として4.5%以下である含む、請求項5に記載の微粒化ホエイたんぱく質。
  7.  レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、積算50%粒子径(メディアン径)が0.01μm以上1.5μm以下である、請求項5又は6に記載の微粒化ホエイたんぱく質。
  8.  レーザー回折式粒度分布装置で測定したとき(体積基準)、モード径が0.01μm以上1.8μm以下である、請求項5~7のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質。
  9.  請求項5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含む食品。
  10.  請求項5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含む栄養機能食品。
  11.  請求項5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含む乳含有食品。
  12.  請求項5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含む乳製品。
  13.  請求項5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含むゼリー。
  14.  請求項5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を含むプリン。
  15.  請求項5~8のいずれかに記載の微粒化ホエイたんぱく質を原料として使用することを含む、加工食品における相分離の発生を抑制するための方法。
  16.  前記加工食品が、栄養機能食品、乳含有食品、乳製品、ゼリー、又はプリンである、請求項15に記載の方法。
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