JPH04258249A - 限外濾過法によるα−ラクトアルブミン含有量の高い乳画分の製造法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乳からＵＦ膜を用いて
α−ラクトアルブミン含有量の高い画分を分離回収する
方法及び該画分を含有させた製品に関する。

【０００２】

【従来技術との背景】一般に、乳清蛋白質はカゼイン及
び大豆蛋白質に比べ栄養価、蛋白利用効率が高いことか
ら、母乳代替品または人もしくは動物の栄養組成物の蛋
白源として利用することが知られている。特に、母乳代
替品に利用する場合、牛乳中の乳清蛋白質の主成分であ
るβ−ラクトグロブリン（β−Ｌｇ）は、母乳に存在し
ない蛋白質であり乳児アレルギーのアレルゲンとして作
用することから、β−Ｌｇを低減化するか或はα−ラク
トアルブミン（α−Ｌａ）含有量の高い乳清蛋白素材を
利用することが望ましいと言われている。そこで、これ
までチーズ製造時等において副生するホエーからβ−Ｌ
ｇを低減するか或はα−Ｌａ含有量を高めホエー蛋白質
の有効利用を図ろうとする試みがなされてきた。

【０００３】即ち、α−Ｌａ含有量の高い画分を分離回
収する方法として、ホエーを出発原料として各乳清蛋白
質の物理的性質及び／又は化学的性質の差を有効に利用
する試みがこれまで多くなされてきた。しかしながら、
これらの方法は、工程が複雑なこと、エネルギーコスト
、低回収率、蛋白質の不可逆的変化等の問題を有してお
り、工業的に実行可能な方法まで規模を拡大するには至
っていない。また、最近ＵＦ膜を利用した分画法として
、ピーター・ハリス（特開昭５６−３６４９４号公報）
およびボトムリー（特開平１−１６５３４３号公報）の
方法が示されており、これらの方法においてもすべてホ
エーを出発原料としている。然るに現実の問題としてこ
れらの方法を検討した結果、工業的に使用するＵＦ膜の
孔のサイズにはばらつきがあり、分子量が近似している
α−Ｌａ（ＭＷ　　１４０００Ｄａ）とβ−Ｌｇ（ＭＷ
　　３６０００Ｄａ　　二量体）を的確に分離すること
は困難であった。以上のように、従来の方法はすべてホ
エーを出発原料としており、乳を出発原料としてα−ラ
クトアルブミン含有量の高い画分を回収する方法は示さ
れていない。

【０００４】一方、現在、乳業における工業的なＵＦ膜
の利用技術としては、ホエー蛋白濃縮物（ＷＰＣ）、全
乳蛋白（ＴＭＰ）及びチーズ乳の濃縮等に利用され、実
質的には蛋白質と乳糖及び灰分の分離に使用されている
にすぎない。しかし、製膜技術の進歩と共に、多種多様
のＵＦ膜が開発されるようになり、分画分子量に関して
も低分子量のものから高分子量分画性のものまで上市さ
れて来ている。従って、乳業においてもこれらの膜を用
いることにより、従来行われていなかった新しい分野の
分離に利用できる可能性がでてきた。この中で、分画分
子量の大きなＵＦ膜を使用することで、乳蛋白質中の高
分子量のものと低分子量のものを分離することが可能と
なった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うに分画分子量の大きなＵＦ膜処理技術を利用して従来
不可能であった乳タンパク質の分離回収を行うものであ
り、従来から行われているホエーからα−ラクトアルブ
ミン含有量の高い画分を分離回収する工程において、良
好な分離、及び効率的な回収が困難であったことなどか
ら、α−Ｌａを牛乳から工業的に回収し、従来のα−Ｌ
ａ分離回収にともなう製造上の問題を解決しようとした
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、分画分子量の
大きいＵＦ膜と乳の加熱によるκ−カゼインとβ−Ｌｇ
の間で複合体を生成することを応用してα−Ｌａ含量の
高いホエータンパク質画分を工業的規模で得るものであ
る。また、得られたα−ラクトアルブミン含有量の高い
画分を母乳代替品および人もしくは動物の栄養補給組成
物として使用することにある。すなわち、本発明は、加
熱処理した乳を、分画分子量の大きいＵＦ膜を用いて処
理し、透過液側のα−ラクトアルブミン含有量の高い画
分を分離回収することよりなるα−ラクトアルブミン含
有量の高い乳画分の製造法に関する。

【０００７】また、本発明では、乳の加熱処理はＵＦ膜
処理の際に加熱して行ってもよい。前述のように乳中に
は、α−Ｌａとβ−Ｌｇとが存在し、例えば牛乳でのα
−Ｌａの分子量は１４０００Ｄａ、β−Ｌｇのそれは３
６０００Ｄａ（２量体として存在）である。しかし、こ
の程度の分子量の違いでは両者を膜により良好に分離す
ることは困難である。β−Ｌｇは熱に敏感な蛋白質であ
り、加熱により自己会合あるいはカゼインミセルのκ−
カゼインと複合体を形成する（Ｄａｉｒｙ　Ｓｃｉ．　
Ａｂｓｔ．２５，４５（１９６３），　Ｊ．　Ｄａｉｒ
ｙ　Ｓｃｉ．　４８，　１１６１（１９６５）　参照）
　。本発明者らはβ−Ｌｇのこの性質と最近急速に進歩
をとげた膜分離技術とを巧みに応用し、加熱によりβ−
Ｌｇの見かけの分子量を増大させ、α−Ｌａとの分子量
の差を広げた後分画分子量の大きいＵＦ膜にて処理する
ことにより、α−Ｌａとβ−Ｌｇとを分離することに成
功したものである。この結果、α−Ｌａを効率よく得る
ことが出来た。

【０００８】本発明における乳には、牛乳、山羊乳、羊
乳、水牛乳等すべての乳が用いられ、脂肪含有量の多少
を問わない。

【０００９】また、熱処理した乳には、あらかじめ熱履
歴を経た乳、例えば、殺菌乳、還元乳（加熱濃縮粉乳を
水等で溶解したもの）、生乳（生脱脂乳も含む）をあら
かじめ予備加熱したものがあり、さらに膜処理時に高温
を伴うものも包含する。この加熱処理は７０℃以上で行
うことが望ましく、この温度以上でβ−Ｌｇが会合及び
／または重合したりκ−カゼインと複合体を形成したり
する。また、乳業における工業的なＵＦ膜の利用技術と
しては、ホエー蛋白濃縮物（ＷＰＣ）、全乳蛋白（ＴＭ
Ｐ）及びチーズ乳の濃縮等に利用され、実質的には蛋白
質と乳糖及び灰分の分離に使用されているにすぎず、Ｕ
Ｆ膜としては、分画分子量として主に８０００〜２００
００Ｄａのものに限られている。

【００１０】本発明では、分画分子量が５００００〜１
００００００ＤａのＵＦ膜を用いることにより、牛乳中
のα−Ｌａを選択的に透過させるものであり、また、運
転条件として、膜面差圧０．５ＭＰａ以下で、膜面流速
を０．５ｍ／ｓｅｃ以上で運転すると効率よくα−Ｌａ
とβ−Ｌｇを分離することが出来る。

【００１１】本発明の方法を表１を用いて説明すると、
原料として脱脂乳または全脂乳のような加熱処理されて
いない乳を用いる場合、加熱処理するときは前記したよ
うに７０℃以上に加熱し、冷却しこれを常温のＵＦ膜で
処理するとよい。また加熱処理しないときは高温ＵＦ膜
で処理して加熱によるβ−Ｌｇとκ−カゼインの複合体
形成と膜処理とを同時に行うとよい。さらに還元脱脂乳
、還元全脂乳等の加熱処理された乳を用いるときは、こ
れを常温ＵＦ膜で処理するとよい。このようにすると、
α−Ｌａが膜を透過し、α−ラクトアルブミン含有量の
高い透過液を得ることが出来る。この透過液には通常０
．１％程度のα−Ｌａと乳糖、灰分等が含まれる。

【００１２】この膜処理の濃縮液は、主成分がβ−Ｌｇ
及びカゼインであるが、この中にα−Ｌａを含まない液
を加えて希釈し、ＤＦ（ダイアフィルトレーション）処
理を行って残存していたα−Ｌａを透過させ、この透過
液をＵＦ膜処理透過液と合わせることもできる。

【００１３】このようにして得られた透過液には、目的
物であるα−Ｌａの他に、乳糖、灰分及び水等が含まれ
ている。そこで本発明ではα−Ｌａが透過しない分画分
子量の小さいＵＦ膜を使用してこの透過液からα−Ｌａ
のみを分画濃縮してもよい。ここで使用するＵＦ膜は、
α−Ｌａの分子量が１４０００Ｄａであるので実質的に
分画分子量が１４０００Ｄａ以下の膜を使用する。

【００１４】

【表１】 このようにして得られたＵＦ膜濃縮液は、そのままある
いは噴霧乾燥、凍結乾燥等の乾燥手段を施して、粉末と
し育児用粉乳等に添加して母乳代替品としてまたは人あ
るいは動物の栄養組成物として用いることが出来る。

【００１５】

【発明の効果】本発明の方法によると分画分子量が大き
いＵＦ膜を用いて乳からα−ラクトアルブミン含有量の
高い乳画分を収率よく分離回収することができる。そし
て、この画分の乾燥粉末やさらにこれを育児用粉乳等に
添加した製品は栄養価や蛋白利用効率が高いものとなる
。

【００１６】次に本発明を実施例を挙げて具体的に説明
する。

【実施例１】乳として、雪印乳業（株）製造の脱脂粉乳
を用いた。この脱脂粉乳は、脱脂乳の濃縮乾燥時に少な
くとも、７５℃、１５分の熱処理を受けたものである。 この脱脂粉乳を、脱イオン水で還元した。還元脱脂乳の
分析値（重量％）は次のとおりであった。 全固形分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　７．５タンパク質（Ｎ×６．３８）　　　　　　
３．１α−Ｌａ／β−Ｌｇ　　　　　　　　　　　　　
　０．３４脂　　肪　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　０．０５糖　　質　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３．６８灰　
　分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　０．６７ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　６．５

【００１７】還元脱脂
乳２０ｋｇを膜面積０．３６ｍ２　のＤＯＷ社製ＵＦ膜
ＧＲ−４０ＰＰ（ポリスルホン　　分画分子量：１００
０００Ｄａ）を用いて、ＤＯＷ社のＬａｂ−２０モジュ
ールにセットしてＵＦ膜処理した。運転条件は、温度１
２度、平均運転圧力０．３ＭＰａ、膜面流速１．６ｍ／
ｓｅｃであった。濃縮倍率２までの濃縮を行い、各々濃
縮液１０ｋｇ，透過液１０ｋｇを得た。透過液には、初
期脱脂乳の６．５％のα−Ｌａと０．９％のβ−Ｌｇが
移行した。膜処理したことによりα−Ｌａ／β−Ｌｇの
比率は、脱脂乳で０．３４であったものが透過液では、
２．２３とα−Ｌａが高い値を示した。さらにこの濃縮
液１０ｋｇを、濃縮液量を１０ｋｇに保持し、濃縮液に
脱イオン水を添加しながら、ＤＦ処理を行った。つまり
、ダイヤフイルトレーション（ＤＦ）を行った。透過液
量（＝加水量）が１０ｋｇ得られた時点で処理を終了し
た。このとき、１０ｋｇの透過液中に、濃縮液中の１１
．４％のα−Ｌａと１．５％のβ−Ｌｇとが移行し、ダ
イヤフイルトレーションによる透過液のα−Ｌａ／β−
Ｌｇの比率は、２．３０とこちらもα−Ｌａが高い値を
示した。結局２倍濃縮、１倍ダイヤフイルトレーション
にて１６．４％のα−Ｌａと２．３％のβ−Ｌｇが透過
液側に移行し、α−ラクトアルブミンの移行率が高いの
に比べ、β−ラクトグロブリンのそれは低い値となった
。

【００１８】

【実施例２】次に示す成分からなる生脱脂乳を使用した
（重量％）。 全固形分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　８．８１タンパク質（Ｎ×６．３８）　　　　　
　３．３１α−Ｌａ／β−Ｌｇ　　　　　　　　　　　
　　　０．３３脂　　肪　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　０．１２糖　　質　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４．６４
灰　　分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　０．７４ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　６．６

【０００９】この
生脱脂乳１００ｋｇをフォードラタンクにて、８５℃、
１０分間加熱し、膜面積０．３６ｍ２　のＤＯＷ社製Ｕ
Ｆ膜ＧＲ−１０ＰＰ（ポリスルホン　　分画分子量：５
０００００Ｄａ）を用いて、ＤＯＷ社のＬａｂ−２０モ
ジュールにセットしてＵＦ膜処理した。運転条件は、温
度５０度、平均運転圧力０．２ＭＰａ、膜面流速１．６
ｍ／ｓｅｃであった。実施例１と同様の濃縮及びダイヤ
フイルトレーションを行った。５倍濃縮で得られた透過
液へのα−Ｌａ、β−Ｌｇの移行率は、各々２４．８％
、３．５％であり、α−Ｌａ／β−Ｌｇの比率は脱脂乳
では０．３３であったものが、透過液では２．３２とな
り、α−Ｌａ含量の高い透過液が得られた。また、ダイ
ヤフイルトレーションで得られた透過液への移行率は、
各々α−Ｌａ２２．８％，β−Ｌｇ２．９％でα−Ｌａ
／β−Ｌｇの比率は、２．６０であり、α−Ｌａ含有量
の高い画分が得られた。結局、５倍濃縮、１倍ダイヤフ
イルトレーションにてα−Ｌａ約３９．１％，β−Ｌｇ
約６．５％が透過液側に移行し、実施例１と同様にβ−
Ｌｇに比べてα−Ｌａの移行率の高い値であった。

【００２０】

【実施例３】実施例１及び２で得られたα−Ｌａ富化透
過液１５０ｋｇを用いて、タンパク質の濃縮、精製を行
なった。用いた透過液の成分を次に示す（重量％）。 全固形分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　４．０８タンパク質（Ｎ×６．３８）　　　　　
　０．２９（純タンパク質０．０７） 脂　　肪　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　０．００糖　　質　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　３．４７灰　　分　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．
３２ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　６．５

【００２１】ＤＯＷ社製のＵＦ膜
ＧＲ−８１ＰＰ，分画分子量６０００Ｄａ，０．３６ｍ
２　を、ＤＯＷ社のＵＦ装置Ｌａｂ−２０に装着し、５
０倍濃縮して３ｋｇの濃縮液を得た。濃縮液の成分（重
量％）は、全固形分　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１７．１８タンパク質（Ｎ×６．３８）　
　　　　　５．２２（純タンパク質３．５０） 脂　　肪　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　０．００糖　　質　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１０．３８灰　　分　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．５
８ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　６．２であった。また、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ
分析によるα−Ｌａ及びβ−Ｌｇ濃度は、各々２．０３
％、０．７４％であり、α−Ｌａ／β−Ｌｇの比率は、
処理前の値と同じであった。さらにタンパク質濃度を上
げるために等量ダイヤフイルトレーションを行った。こ
のため濃縮液量の３倍に相当する９ｋｇの脱イオン水を
添加した。得られた３ｋｇの濃縮液の成分（重量％）は
、 全固形分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　６．０２タンパク質（Ｎ×６．３８）　　　　　
　４．０２（純タンパク質３．５０） 脂　　肪　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　０．００糖　　質　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１．３灰　　分　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．８
０ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　６．８であり、全固形中のタンパク質が６
６．８％となった。 ＳＤＳ−ＰＡＧＥによるとこの濃縮液中のα−Ｌａ及び
β−Ｌｇ濃度は、各々２．０２％、０．７２％であり、
α−Ｌａ／β−Ｌｇの比率は、処理前の値と同じであっ
た。

【００２２】

【実施例４】実施例３の濃縮液（全固形分１７．１８％
，タンパク質５．２２％，脂肪０％，糖質１０．３８％
，灰分１．５８％）を常法により脱塩し、脱塩濃縮液（
全固形分１４．７０％，タンパク質４．７０％，脂肪０
％，糖質９．９０％，灰分０．１０％）１７２．３ｋｇ
に、カゼイン６．４ｋｇ，乳糖２５．１ｋｇ，ビタミン
とミネラル成分２ｋｇを溶解した後、これに植物油２７
．６ｋｇを混合し均質化した。得られた溶液を殺菌し、
常法により濃縮、乾燥して、母乳代用粉乳１００ｋｇを
得た。

【００２３】

【実施例５】実施例４記載の脱塩濃縮液１９９．９ｋｇ
に、脱脂粉乳１９．３ｋｇ，乳糖２３．９ｋｇ，ビタミ
ンとミネラル成分０．８ｋｇを溶解した後、これに植物
油２７．７ｋｇを混合して均質化した。得られた溶液を
殺菌し、常法により濃縮、乾燥して母乳代用品１００ｋ
ｇを得た。

【００２４】

【実施例６】実施例４記載の脱塩濃縮液４９３ｋｇに、
デキストリン８．２ｋｇ，ビタミンとミネラル成分１．
６ｋｇを溶解した後、これに植物油１６．４ｋｇを混合
して均質化した。得られた溶液を殺菌し、常法により濃
縮、乾燥して粉末状栄養食品１００ｋｇを得た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　加熱処理した乳を、または加熱処理と
   同時に乳を分画分子量が５００００〜１００００００Ｄ
   ａの限外濾過（ＵＦ）膜で処理して、透過液側へα−ラ
   クトアルブミン含有量の高い画分を分離し回収すること
   を特徴とするα−ラクトアルブミン含有量の高い乳画分
   の製造法 【請求項２】　　加熱処理した乳として殺菌乳、還元乳
   、加熱濃縮乳及び予備加熱された生乳よりなる群から選
   択される乳の１種またはそれ以上を用いる請求項１に記
   載のα−ラクトアルブミン含有量の高い乳画分の製造法
   【請求項３】　　７０℃以上に加熱処理し、６９℃以下
   に冷却した乳を、常温ＵＦ処理する請求項１または２に
   記載のα−ラクトアルブミン含有量の高い乳画分の製造
   法【請求項４】　　ＵＦ膜として耐熱性膜を使用し、乳
   を温度７０℃以上でＵＦ処理を行う請求項１または２に
   記載のα−ラクトアルブミン含有量の高い乳画分の製造
   法【請求項５】　　ＵＦ膜としてセラミックまたは高分
   子を素材とし、運転条件として、膜間差圧が０．５ＭＰ
   ａ以下で、膜面流速が０．５ｍ／ｓｅｃ以上で行う請求
   項１〜４のいずれかに記載のα−ラクトアルブミン含有
   量の高い乳画分の製造法 【請求項６】　　加熱処理した乳を、または加熱処理と
   同時に乳をＵＦ膜処理し、濃縮液はさらにダイヤフイル
   トレーション（ＤＦ）することにより、その透過液をＵ
   Ｆ膜透過液に加え、α−ラクトアルブミン含有量の高い
   画分を効率的に回収することを特徴とするα−ラクトア
   ルブミン含有量の高い乳画分の製造法 【請求項７】　　請求項６のＤＦ透過液とＵＦ膜透過液
   とを合わせた液を、分画分子量１４０００Ｄａ以下のＵ
   Ｆ膜で処理をして濃縮液を回収することを特徴とするα
   −ラクトアルブミン含有量の高い乳画分の製造法【請求
   項８】　　請求項１〜７のいずれかによって得られる画
   分を噴霧乾燥または凍結乾燥させてなるα−ラクトアル
   ブミン含有量の高い乳画分粉末 【請求項９】　　請求項１〜８のいずれかによって得ら
   れる画分を含有せしめてなる母乳代替品または人もしく
   は動物のための栄養組成物