JPH0789878B2 - ゲル化剤の処理 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲル化剤の処理に関し、更に詳しく述べると、
不快な風味を除去するか減少させるためにゼラチンの処
理に適用できる。

ゼラチンは、食品製造、並びに写真及び薬品産業におい
て広く用いられている公知の蛋白質のゲル化剤である。
ゼラチンは、動物の組織から、しばしば屠殺場の副産物
として、物理的及び化学的処理とそれに続く熱水抽出
（hot−water extraction）を含む方法によって生産さ
れる。食品産業において、ゼラチンは、ワインガム（wi
ne−gums）、砂糖菓子（sweets）、コンビーフ、低脂肪
スプレッド、ソーセージのコーティング、アスピック製
品及びアイスクリームを含む非常に広い範囲の製品中に
用いられている。ゼラチンはまたワイン製造において
“清澄剤（fining）”としても用いられている。

ゼラチンのゲル強度はいわゆる“ブルーム（Bloom）”
値に関連づけられる。これよりゲル強度の論理的推定値
を測定値から約10％の予期された誤差で得ることができ
る。

化学的には、ゼラチンは部分的に加水分解されたコラー
ゲン（多くの動物組織の最もありふれた構造成分）から
成る。コラーゲンの分子量は340kD（キロドルトン）の
範囲内にあると考えられており、完全なコラーゲンの巨
大分子は各々が約100kDの三つのサブユニットから成っ
ていると考えられている。ゼラチンは球状の蛋白質では
ない。コラーゲンからゼラチンへの転移温度は種によっ
て異なるが、ゼラチンへの転移はコラーゲン繊維の元の
長さの約1/3までの収縮とＸ線回析パターンの急激な変
化によって特徴づけられる。

ゼラチンは必須アミン酸であるトリプトファンを欠きメ
チオニンが少量しか存在しないので、長い間栄養学的に
不完全な蛋白質であると考えられてきたが、ヒドロキシ
プロリンを生成物中でその明確な存在を検知するのに十
分な量で含んでいる。

ゼラチン製造の従来的な方法においては、コラーゲンに
富んだ組織、例えば子牛や豚の皮の切りくず、白色の結
合組織、及び大きな骨を、石灰で処理し洗浄し、その後
鍋の中で加熱しながら酸又はアルカリ溶液中で細断す
る。加熱工程は何時間も続き、その間にいくつかのフラ
クションが取られる。最初のフラクションは後のフラク
ションよりも著しく良好な品質を有し、変性度が少な
く、従ってより高い市場価値を有する。この方法の中間
生成物は薄いスープに似ていなくもない。

未加工のゼラチン液体（スープ）の脱水のための公知の
方法においては、未処理の溶液を三重効用蒸発器（trip
le effect evporator）中で約20重量％まで濃縮し、濾
過し、一段のクライミングフィルム（climbing−film）
蒸発器中でさらに濃縮する。最終処理は、冷却（chilli
ng）、約90重量％のゼラチンまでの風乾、その後の粉
砕、試験、混合及び包装を含む。

上述の蒸発脱水方法に対する代替方法として、限外濾過
（ultra−filtration）が提案されてきた。このような
方法は、フェイン（Fane）とフレンド（Friend）によっ
て説明されている［ケミカ（Chemeca）77、キャンベラ
（Canberra）、14〜16頁1977年９月］。限外濾過法の観
察される利点は、限外濾過にともなう生成物の脱灰、即
ちカルシウムの除去である。しかしながら、蛋白質がほ
とんど完全に限外濾過膜によってはねつけられる一方
で、二酸化硫黄のような無機の種もまた例外的にはねつ
けられたことに注目すべきである。前述の文献の著者は
経済的な理由から限外濾過は、ゼラチン液体の初期の脱
水及び脱灰においては実行可能な代替方法であったと結
論づけている。ゼラチン液体はその後さらに乾燥され
る。

一般に、従来方法によって製造された高品質ゼラチン
は、例えば吐き気を催させる、かび臭い、厚紙のよう
な、あるいは動物性のようなと表現されてきたあまり強
くないが不快な風味を有している。このことは、ワイン
ガム又は強く風味付けされた砂糖菓子のような製品中で
は問題とならないが、食用スプレッド、特に低脂肪スプ
レッドのような比較的淡白な味の製品中でのゼラチンの
使用は、ゼラチンの特徴的な不快な風味によって妨げら
れる。それにも係わらず、スプレッド中にゼラチンを使
用することによって得られる利点、特に生成するゲルの
溶融挙動に関して得られる利点が大きいので、ゼラチン
を含有する中位の脂肪生成物が商業的な成功を享受して
いる。しかしながら、生成物中に存在するゼラチンの重
量部分が増加するにつれて、ゼラチンの使用にともなう
不快な風味が次第によりはっきりとしてきて、生成物は
次第に受け入れられにくくなる。このため、スプレッド
製造では、ゼラチン抽出工程の初めの部分で得られる高
品質のゼラチンを使うようにという制約を受ける。上述
のように、このような高品質フラクションは高価であ
る。

製造方法から明らかなように、低品質のゼラチンもまた
製造される。これらは品質的に、強く風味づけされた食
品中の使用に適するものから、動物用食料、特に“ペッ
トフード”に適するものや、非食品用途にのみ適するも
のまでの範囲を有する。これらの材料の市場は比較的安
定している。高品質ゼラチンに対する需要が増加するの
と同様に、低品質ゼラチンの生産もまた増加しなければ
ならず、これらの材料を商業的に取り扱うのが困難にな
った。このことは、高品質ゼラチンの供給を制限し、価
格を上昇させる可能性がある。

従って、現時点における技術的問題は、いかにして人間
が消費するのに適する生成物中における低品質フラクシ
ョンの使用を促進することによって、食品用途用の高品
質ゼラチンのコストを下げ得るかということである。

本発明者らは、ここで、特にゼラチンの低分子量フラク
ションを取り除く膜（membrane）濾過によって、不快な
風味を減少できることを発見した。

従って、本発明の第１の面は、実質的に100kD未満の低
分子量を含まないゼラチンを提供する。

特に、ゼラチンの製造又は輸送中に取り扱いを誤った場
合、あるいは低分子量汚染物質又は分解生成物を除去す
ることが必要な場合に、このようなゼラチンを提供する
ことに他の利点が見い出された。

本発明の第２の面によれば、膜濾過、好ましくはダイア
濾過（diafiltration）による低分子量フラクションの
除去を含むゼラチンの精製方法が提供される。

ダイア濾過装置は、溶媒は通過できるが比較的大きな分
子は保持される広い膜面を含むという点で限外濾過装置
に類似している。しかしながら、限外濾過においては、
溶媒と非常に低分子量の塩のみを除去することが目的で
あるのに対し、ダイア濾過においては中位の分子量を有
する種が膜を通過できることに注意すべきである。従っ
て、本発明のダイア濾過は、従来技術中に説明したフェ
インとフレンドの脱水方法（引用した限外濾過法）とは
同一ではない。さらに、本発明の好ましい実施態様にお
いては、ダイア濾過工程の後でゼラチンを乾燥しない。
ダイア濾過されたゼラチンの乾燥及び／又はその後の微
粉砕（milling）及び乾燥貯蔵は、濾過工程で取り除い
た不快風味成分を再び導入する可能性があると考えられ
る。

分析により、膜を通過した濾液が100kDより低い分子量
の種を含んでいることが判明した。214.4nmの波長の光
の吸収ピークは、20kDの質量等量で認められた。この20
kDの分子量は、この質量の球状マーカー蛋白質の分子量
として表わされることに注目すべきである。ゼラチンと
そのオリゴペプチドの構成成分は球状の蛋白質ではな
い。

濾液中に存在する種は、部分的に、加水分解によってコ
ラーゲンから誘導されるオリゴペプチドと元の供給原料
中に存在する他の蛋白質物質の両方を含むと考えられ
る。さらに、アルデヒド、ケトン、及び代謝物質のよう
な低分子量有機種が除去されると考えられる。分析結果
は、本発明の方法によって他の低分子量成分、特に２−
プロパノン、トルエン、ヘキサノール、オクタノール、
及びノナノールが除去されることを示している。

特に、４及び５−メチルインダンが濾過工程によって除
去されると考えられる。従って、本発明の他の一面にお
いて、実質的に４及び５−メチルインダンを含まないゼ
ラチンが提供される。

４−メチルインダン及び５−メチルインダンは以前から
ゼラチンの風味の変化と関連づけられていた化合物では
ない。従って味の変化の原因となっているのは、メチル
インダンそれ自身ではなく、むしろ現在は部分的に未同
定のままであるが本発明の方法においてメチルインダン
とともに膜通過物中に分離される化合物であると考えら
れる。故に、メチルインダンは、本発明の方法によって
除去される未確認の不快風味を促進する種に対するマー
カーと見ることができる。

従って、本発明のさらに別の一面において、４及び５−
メチルインダンを実質的に除去するような条件下での膜
濾過によって製造されるゼラチンが提供される。

ゼラチン中のこれらのインダン化合物の由来は不明であ
る。なぜなら、（前述のように）ゼラチンはインドール
環の誘導されたアミノ酸トリプトファンを含んでいない
ことが知られているからである。

典型的には、本発明の方法は、 ａ）水中に乾燥ゼラチンを溶解する工程、 ｂ）工程ａ）で得られたゼラチン溶液に膜濾過を施し、
ゼラチン溶液の少なくとも10重量％を除去する工程、 ｃ）所望により、実質的に４及び５−メチルインダンを
含まない溶液が得られるまで工程ｂ）を繰り返す工程、 を含む。

ゼラチンの乾燥の後でこの方法を実行することによっ
て、乾燥工程中に生成した不快風味成分が除去される。
本発明の方法においては、ゼラチンの希釈溶液を調製し
てそれから膜濾過によって所望の最終濃度までこの溶液
を濃縮することができ、あるいは代替方法として、初め
にゼラチン溶液を所望の溶液よりもより濃縮されたもの
まで濃縮して、その後必要な濃度まで希釈できる。

ゼラチンはゲル化剤としての用途が意図されているの
で、最終のゲル強度が処理工程によって悪影響を受けな
いということが重要である。本発明による処理の後のゲ
ル強度の減少は、上述の計算され観察されたゲル強度の
10％の変化の範囲内なので、本発明の方法によってゲル
強度が問題となる程減少しないことが実験的に確かめら
れた。

本発明をさらに説明するために、以下に実施例を用いて
本発明の特定の実施態様を記載する。以下の記載では添
付の図面を参照する。

第１図は、本発明による膜濾過の前と後の、クロマトグ
ラフィーのカラムから異なる時間で溶出してきたゼラチ
ンのサンプルに対する280.4nmの波長の電磁線の吸収の
グラフを示す。

第２図は、本発明によるゼラチン溶液の膜濾過によって
得られた通過物（濾液）のカラムクロマトグラフィーに
よって得られたサンプルに対する214.4nmの波長の電磁
線の吸収のグラフを示す。

実施例１ ゼラチンの精製 エクストラコ ノーベル インダストリアー（Extraco
Nobel Industrier）社製の“ゲルテック（GELTEC） UG
−719−N"の商標名で売られている市販の高品質ゼラチ
ンを以下のようにバッチで膜濾過した。

サーモスタットと加熱ジャケット付の鍋中で60℃の脱イ
オン水中に2.5kgの乾燥ゼラチンを10分間撹拌しながら
溶解して、約100lの溶液中に2.5重量％の濃度を調合し
た。溶液を55〜60℃で30分間静置して脱泡した。

溶液を鍋から容量形ポンプ（能力4m³／時、40バール）
を経由して連続的に引き出し、膜濾過装置へ50リットル
／分の処理速度で供給した。

膜濾過装置は、ストーク−ワフィリン（STORK−WAFILI
N）“ユニバーサル パイロット プラント（Universal
Pilot Plant）”限外濾過装置で、ストーク−ワフィリ
ン N.V.社製の市販のWFA 4010膜を6.8平方メートル用
いた。上述の膜を直列に接続された２本のチューブを各
々含む二つの平行の流路に配置された４本のチューブに
取り付けて、74mの長さの流路を作った。各チューブ
は、濾液を回収するためのハウジング内に直列に接続さ
れ、曲がりくねった形に配列された19の濾過セクション
を含んでいた。保留物を１パス（pass）当り約１％の体
積減少で鍋に再循環させた。濾液の流速は25リットル／
m²・時だった。平均のトランスメンブラン（trans−mem
brane）圧力は300キロパスカルだった。

この工程をおよそ５重量％よりやや低いゼラチン濃度の
プロセス流れが50リットルになるまで続けた。

保留物を60℃の50リットルの脱イオン水で希釈して、上
述の工程を繰り返した。全体で、濃縮と希釈のサイクル
を４回繰り返して、５重量％よりやや低い最終ゼラチン
濃度を得た。

最終溶液は色的には青味がかった黄色（pale−yellow）
であり、不快ではないかすかな臭いを有していた。

上述の実験を“デルフツェ リーム エン ゲラチン
フラブリケン（Delftse Lijm en Gel−atine Frabrike
n）社”（オランダ）製の市販の“デルフツェ”ブルー
ム（bloom）120ゼラチンを用いて繰り返した。これは強
い不快な風味を有するものであり、食用としての品質は
スプレッド中への使用に適切であるとは考えられないも
のである。この第２の例の出発溶液は色的にははっきり
とした黄土色であり、“犬のような（dog−like）”と
表現される著しく不快な臭いを有していた。最終溶終溶
液は青味がかった黄色であり、不快ではないかすかな臭
いを有していた。

実施例２ スプレッドの調製 40％脂肪の食用油中水型スプレッドを、当業界で公知の
ように、工場的規模で、水性相の基材として実施例１の
生成物と同様な生成物を用いて調製した。実施例１のゼ
ラチン精製方法と本実施例で用いられたゼラチンの精製
方法の差異は、微小であり、メンブランタイプWFS8081
（カットオフ10kD、ストーク ワフィリン社製）を用い
たことと、ゼラチン溶液の最終濃度が15％だったという
ことであった。このより高い濃度は、濃縮され、精製さ
れた溶液を濾過工場（オランダ）からスプレッドの製造
工場（スウェーデン）に輸送するために必要であった。
輸送中の微生物学的安全性を確保するために、ゼラチン
溶液中にソルビン酸カリウムを添加した。製造された複
数のスプレッド型生成物の間の相違は、使用したゼラチ
ンの種類と生成物中に含まれるソルビン酸カリウムの有
無にのみ関するものであった。

以下の生成物を調製した。

2A） ３％ エクストラクト ゼラチン （未精製） 2B） ３％ エクストラクト ゼラチン＋ソルビン酸塩
（未精製） 2C） ３％ UF−デルフツェ ゼラチン＋ソルビン酸塩 2D） ３％ デルフツェ ゼラチン （未精製） 本発明の精製されたゼラチンは例2C）においてのみ使用
されたことがわかる。

高品質ゼラチンで製造した新鮮な生成物と品質を改善し
た新鮮な生成物はほとんど差がなかった。

分離された水性相は訓練された審査員のパネルが採点し
以下のように表わした。分離された水性相は１が最高で
あり点が下がるにつれて徐々に悪くなる生成物を示すラ
ンク付試験で採点された。以下の結果が得られた。

2A） 得点 2.3 粘りがある、甘い、きのこのような 2B） 得点 3.8 むっとするような、甘い 2C） 得点 4.0 むっとするような、甘い 2D） 得点 4.3 こげたゴムのような 例2Aの生成物は“練りのある、甘い、きのこのような”
と表現されているが、この味はかすかな印象として感じ
られたにすぎない。これらの結果から、食用スプレッド
の普通の成分であるソルビン酸塩が味に悪影響を与える
ことが分かる。しかし、ソルビン酸塩が存在しなくても
例2Dに対する得点が得られた最悪のものであったことが
分かる。

生成物2Bと2Cは同等であり、本発明の品質を改善された
生成物が、少なくともより品質の高いゼラチンを用いる
従来技術の方法によって得られた生成物と同じぐらいに
良好であることが分かる。

実施例３ 40％スプレッドのもう一つのサンプルを上述の方法とWF
A4010メンブランを用いて調製した。

このスプレッドを味覚の変化の評価用に経験を積んだ試
験パネルに提供した。低品質のゼラチンと高品質のゼラ
チンを、各々本発明によって処理したものとしなかった
ものについて比較した。実験は、新鮮なサンプルと６週
間保存したサンプルについて行った。

新しく調製したスプレッドについては、本発明によって
処理されたゼラチンであるか否かにかかわらず、大きな
差異はなかった。

６週間後に、処理された低品質ゼラチンと未処理の低品
質ゼラチンとを比較した場合に感覚特性における重要な
改善が認められた。平均して、パネルのメンバーは品質
の改善されたゼラチンで調製されたスプレッドの感覚特
性が、元の低品質ゼラチンと比較して改善されていると
報告した。特にこのスプレッドは、かび臭さが少なく、
酸味が少なく、喉で収斂味が少なく、苦みが少なく、か
つより水っぽいと表現された。処理された高品質ゼラチ
ンと未処理の高品質ゼラチンとの間では大きな差異はな
かった。

上述の結果から、低品質のゼラチンの品質においては認
められた変化があることは明らかである。この変化は、
低品質ゼラチンが場合によっては食用スプレッド中の使
用に適するように見える程大きなものであるが、この材
料で製造された生成物の品質は、生成物の貯蔵寿命以内
で劣化する。不快味覚を促進するいかなる種が膜濾過に
よって除去されたかをよりあきらかにするために、膜濾
過の前後の低品質ゼラチンのサンプルを質量分析法と組
み合せたゲルクロマトグラフィーとガスクロマトグラフ
ィーによって分析した。不快味覚の減少は比較感覚試験
によって容易に観察できたが、味覚の変化の原因となる
化学種について完全に精確であるのは困難だったことに
注目すべきである。

実施例４ 保留物のクロマトグラフィー 高品質の未処理の市販のゼラチンのサンプルと本発明に
よって膜濾過した同じゼラチンのサンプルを各々５％水
溶液として得た。両方のサンプルをサーモスタット付水
浴中において50℃で20分間加熱してゼラチンを溶かし、
次の希釈中の効果的な混合を促進した。

熱処理した両方の溶液を50℃に予熱した溶離緩衝液（0.
05モルの燐酸ナトリウム、0.15モルの塩化ナトリウム、
pH7.2）で0.9重量％の最終濃度まで希釈した。希釈した
溶液を室温まで冷却し、0.22mの低蛋白質結合（protein
−binding）フィルター、例えば“ミリポワ（MILLIPOR
E）”（登録商標）を通して濾過した。両方のサンプル
を別々に“スーパーローズ（SUPEROSE）12"（登録商
標）、例えば“ファーマシア（PHARMACIA）”を充填し
たゲル濾過カラム上で試験した。上述のように調製した
サンプルの250マイクロリットルを各カラムに装入し
た。

サンプルの成分の検知は、“ダイオード アレイ デテ
クション システム（Diode Array Detectiom System"
型のHP 1040の光学式分光光度計によって、蛋白質物質
に対する特徴的吸収波長である280.4nmの波長で行っ
た。分光測定を行ったカラムのゼラチン回収率は供給物
の92％であった。溶離緩衝液の供給速度は0.7ミリリッ
トル／分であった。

第１図は膜濾過したゼラチン（Ａ）と未処理のゼラチン
（Ｂ）の両方のクロマトグラムである。この結果は、あ
る化学種（図中で矢印で示されたもの）の含有量に幾分
変化のあったことを示す。この種はカラム中で比較的長
い滞留時間を示し、即ち、比較的低分子量を有する種で
あることを示す。しかしながら、この分析方法では、本
発明の精密な精製方法を特徴づけることは困難であっ
た。

実施例５ 濾液のゲルクロマトグラフィー 実施例４を、低品質ゼラチンから実施例１の方法によっ
て製造した濾液のサンプルを用いて繰り返した。第２図
は214.4nmの波長で観察される光学的に分析されたゲル
濾過クロマトグラムである。分子量17kDのミオクロビン
をマーカーとして用いた。濾液は約20kDの分子量（この
クロマトグラフィー法のマーカーと比べて）に一致する
時間で溶離した種に富んでいることが分かる。完全なコ
ラーゲンの分子量が340kD（絶対的）の領域であり、コ
ラーゲンのサブユニットが各々約100kD（絶対的）の分
子量を有することに再び注意すべきである。

実施例６ 保留物のガスクロマトグラフィー クロマトグラフィーのカラムに、吸着非極性材料として
知られている市販の樹脂“XAD−2"を充填した。膜濾過
した低品質ゼラチンと未処理の低品質ゼラチンの両方の
５重量％溶液をこのカラムを通して溶離させた。溶液の
流出に続いて、カラム上に保留された種をエーテルで溶
離させ、その後ガスクロマトグラフィーで分離し質量分
析器中で検出した。

処理を行ったサンプルの溶離液中には４及び５−メチル
インダンが検知可能な量で存在しないのと比較して、未
処理の低品質サンプルの溶離液中にはこれらの化合物の
存在が観察された。未処理のサンプルは明らかに検知可
能な遊離のアミノ酸を含んでいなかった。

上述の味覚研究から、スプレッド中の低品質ゼラチンの
感覚特性が本発明による処理によって大きく改善できる
と結論づけられる。風味の変化の進行の原因となってい
る特定の成分の特性を決定しようという試みは失敗した
が、４及び５−メチルインダンを除去する条件下では不
快風味が除去されるので、４及び５−メチルインダンは
本発明の方法の有用な分析マーカーを提供すると考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による膜濾過の前後の、クロマトグラ
フィーのカラムから異なる時間で溶離してきたゼラチン
に対する280.4nmの波長の電磁線の吸収のグラフであ
る。 第２図は、本発明によるゼラチン溶液の膜濾過によって
得られた濾液のカラムクロマトグラフィーによって得ら
れたサンプルに対する214.4nmの波長の電磁線の吸収の
グラフである。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】100kD未満の分子量の種を実質的に含ま
   ず、かつ４及び５−メチルインダンを実質的に含まない
   ゼラチン。
2. 【請求項２】４及び５−メチルインダンを実質的に除去
   するような条件下の膜濾過によって調製されるゼラチ
   ン。
3. 【請求項３】ゼラチンの精製方法であって、 ａ）乾燥ゼラチンを水中に溶解する工程、及び ｂ）工程ａ）で得られたゼラチン溶液に少なくとも１回
   の膜濾過を施し、ゼラチン溶液の少なくとも10重量％に
   相当する低分子量のフラクションを除去して、100kD未
   満の分子量フラクション及び４及び５−メチルインダン
   を含まないゼラチンを得る工程、 を含む方法。
4. 【請求項４】工程ｂ）において、実質的に４及び５−メ
   チルインダンを含まない溶液が得られるまで膜濾過を繰
   返す請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】膜濾過が、分子のカットオフが100kDであ
   る膜で行われる膜ダイア濾過（membrane diafiltratio
   n）である請求項３又は４に記載の方法。
6. 【請求項６】ゲルクロマトグラフィーで測定して100kD
   の分子量の球状蛋白質の拡散速度に相当する平均拡散速
   度を有する比較的低分子量の種を除去することを含む請
   求項３に記載の方法。
7. 【請求項７】請求項１又は２のいずれか１項に記載のゼ
   ラチンを含有する水性相を含む物質の食用組成物。
8. 【請求項８】水と油のエマルジョンスプレッドを含む請
   求項７に記載の物質の組成物。