JPH09505472A - たん白質含有物質からたん白質を調製する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 たんぱく含有物質からたんぱく質を調製する方法に於て、この物質を１１．５より大きいｐＨ−値を有するアルカリ性溶剤中で、３０℃より低い温度で分散する。この方法で物質中に含有されるたん白質が溶解する。次いでこの溶液を中和し、溶液中に含有されるたん白質を濃縮する。工業的規模の製造で処理の経済性を改良するためにたん白質含有物質をアルカリ性溶剤中に分散する前にプロテアーゼで処理する。

Description

【発明の詳細な説明】 たん白質含有物質からたん白質を調製する方法 本発明はたん白質含有物質からたん白質を調製する方法に関し、その際この物 質を１１．５より大きいｐＨ- 値を有するアルカリ性溶剤中で、３０℃より低い 温度で分散し、それによってこの物質中に含有されるたん白質を溶解し、次いで この溶液を中和し、溶液中に含有されるたん白質を濃縮する。たとえばジャガイ モからでんぷんの生成、穀粒から穀粉生成、豆腐製造及び種々の植物から油生成 の際に、たん白質含有物質が副生成物として生じ、その場合たん白質はそのまま 使用されない形で又は質が悪い形でしか存在しない。ジャガイモからのでんぷん 生成の場合、たん白質含有物質は、変性された、乾燥によって角質化され、不溶 性ジャガイモたん白質濃縮物である。このジャガイモたん白質濃縮物の調製は、 特に困難であり、このことは種々のたん白質含有物質からたん白質の調製に関す る以下の例によって明らかである。 最初に記載した方法は、ドイツ特許出願公開第４１３３５３８号明細書から公 知である。その際、物質を特に約１２．５のｐＨ- 値を有するアルカリ性溶剤中 で、室温で分散しなければならない。この場合たん白質の溶解を促進するために 、この物質を均一化しなから分散することが提案されている。その際急速な溶解 は公知方法の工業的規模での実施で、均一化しながらしか高圧分散（hochdruckd esintegration）によって達成されないことが明らかである。アルカリ性溶剤中 でたん白質を溶解する際の長い溶解時間は、溶解されたたん白質がアルカリによ って損傷を受ける。アルカリによる損傷の発生は、たん白質含有物質のアルカリ 性溶剤中での分散で高められた温度によっても助長される。 ドイツ特許出願公開第４１３３５３８号明細書に記載された公知の方法には次 の欠点がある；この方法を特に連続的、工業的規模で使用することができるよう にするために、たん白質含有物質からたん白質の調製に、種々の化学物質を大過 剰で使用しなければならい。すなわち個々の処理段階での乾燥物質割合がかなり 少なく、これに対応して種々の化学物質及び特別のエネルギー消費に対する特別 な費用が、たとえばたん白質の密閉された系での濃縮及び乾燥に於て高い。処理 の連続実施に於いて、許される低い乾燥物質濃度は、たん白質含有物質それ自体 が分散されにくいということの原因になる。したがって高圧分散による有効な均 一化はバイパスによって行わなければならない。一回の高圧分散は均一化に不十 分である。 更に、公知の方法に従って調製されるたん白質は生理学的ｐＨ- 範囲で可溶性 でないことが欠点である。このたん白質は特定の分散性を有しているが、これは まだ処理の実施に個々に依存する。したがってたとえば沈澱して濃縮され、次い で乾燥して単離されたたん白質は、次の様な分散性しか有しない。即ちその分散 性はたん白質を生成するたん白質含有物質よりはるかに上にあることである。し かしながらこの分散性は種々の使用領域にとって、たとえばたん白質を動物飼料 として又は食品業界での使用であまりにも狭い。 たん白質含有物質を１１．５より大きいｐＨ- 値を有するアルカリ性溶剤中で 分散し、それによってこの物質中に含有されるたん白質を溶解し、次いでこの溶 液を中和し、溶液中に含有されるたん白質を濃縮することから成る、上記物質か ら得られたたん白質を調製する方法は、米国特許第４６２４８０５号明細書から も知られている。この方法はたん白質含有物質として未処理の農作物、特に穀類 から出発する。穀類を粉砕し、アルカリ性溶剤中に混入し攪拌する。この際更に 天然たん白質の溶解を促進するために、穀粉及びアルカリ性溶剤とから成る分散 液を超音波で処理する。その際、最高５４℃の温度に保つ。アルカリ性溶剤中に 分散する場合の最も低い温度として米国特許第４６２４８０５号明細書中に３８ ℃が記載されている。この温度で、調製されたたん白質に於てアルカリによる損 傷がすでに生じる。分散に於けるたん白質含有物質の超音波処理は、溶解処理の 有効な促進に不十分である。更に工業的規模での高エネルギー移動を伴う超音波 処理は、実現が不可能である。米国特許第４６２４８０５号明細書から公知の方 法である連続的実施に於ても高い乾燥物質割合はありえない。アルカリ性溶剤中 でのたん白質含有物質の分散の間の超音波処理ですらここではこのましくないと されている。 ＷＯ- ９１／１２７３０は、最後に記載した方法の工業上の使用可能性の問題 から出発する。これを解決するために、たん白質含有する天然出発物質の微粉砕 が提案されている。微粉砕は、アトリター（Atritor）中で前もって細片化され た穀類に水を添加した後に行われる。次いでたん白質含有物質を１時間約５０℃ でアルカリ性溶剤中で分散する。この境界条件は、十分なたん白質収量を保証す るために必要である。しかし同時にこの条件は得られたたん白質に於て必然的に アルカリ損傷を生じる。 たとえば概説論文“プロテアーゼ”（Jens Adler-Nissen，“Enzymes in Food Processing”、編集Tilak Nagodawithana，Gerald，Academic Press，サンジエ ゴ 1993）から、食品工業の領域でたん白質をその生理学的溶解性の改良するた めにプロテアーゼで処理することは公知である。しかしプロテアーゼを用いるだ けで、でんぷん生成で生じるジャガイモたん白質濃縮物を溶解することができな いことが明らかである。更に広範なプロテアーゼ使用は、可溶性にされたたん白 質の望まれない苦味を生じる。 本発明は、前記技術の方法を更に発展させることが課題である。それは高い乾 燥物質割合でその工業的規模での、特に連続的実施が可能であることである。更 に調製されたたん白質の生成物品質の改善を達成しなければならない。 本発明によれば、この課題は、たん白質含有物質を１１．５より大きいｐＨ- 値を有するアルカリ性溶剤中で分散する前にプロテアーゼで処理することによっ て達成される。驚くべきことにたん白質含有物質をプロテアーゼで最初に処理す ることは、たん白質の溶解に不十分であるが、たん白質の次の調製に対するたん 白質含有物質の性質を明らかに改良することが明らかである。したがって特にア ルカリ性溶剤中でのその分散性を著しく高め、それによって新規方法は明らかに 高められた乾燥物質濃度を連続的進行が妨げられずにに可能にする。これによっ て同時に、調製されたたん白質の濃縮のための化学物質消費、たとえばエネルギ ー消費が減少される。しかしプロテアーゼによる前処理は、アルカリ性溶剤中で のたん白質の引き続きの溶解を著しく促進する。このことは、同一のたん白質収 量が比較的短時間で又は均一化で少ない技術上の費用によって得られることから 明らかである。従来必要であった高圧分散による均一化は除くことができる。個 々の場合、分散液の簡単な攪拌で十分である。このことは、たん白質含有物質中 のたん白質をプロテアーゼと共にインキュベートし、それによってアルカリ性溶 剤がたん白質に容易に作用する。溶解されたたん白質は、専らプロテアーゼで処 理されたたん白質又は専ら強アルカリで処理されたたん白質に比して変化しうる 構造を有する。これを直接先ずプロテアーゼで、次いでアルカリでの段階的処理 を行うことができる。その際、乾燥後に単離されたたん白質は最初の処理に比し て改良された分散性を示すか、たん白質の溶解性は直ちに付与されない。という のはプロテアーゼは出発物質を強アルカリで処理する際に通常分解し、本来のた ん白質溶解にはアルカリが適切であるからである。 たん白質含有物質を、プロテアーゼで処理するために１０．５まで、特に約９ ．５のｐＨ- 値を有する苛性アルカリ水溶液中で、３０〜５５℃、特に約４０℃ の温度で分散し、その際調整されたｐＨ- 値で活性なプロテアーゼを使用するこ とができる。たとえばジャガイモたん白質に水を加え、その結果として１２〜１ ８％分散液（乾燥物質に対して）が生じる。正確な乾燥物質濃度は、引き続きの ｐＨ- 値増加と共にジャガイモたん白質の膨潤能に適応させる。分散液の温度は ４０℃である。次いでｐＨ- 値を９．５に調整し、プロテアーゼを加え、その活 性範囲はこのｐＨ- 値を含む。これにはたとえばｐＨ９．５でプロテアーゼトリ プシンが適する。 たん白質含有物質を、１５〜４０分間、特に約３０分間プロテアーゼで処理す る場合、たん白質をプロテアーゼで十分インキュベートする。その際プロテアー ゼの活性は、たん白質基質１ｇにつき５０〜２００国際単位、特に１００〜１５ ０国際単位である。プロテアーゼの活性は、溶解されたたん白質の次の調製が行 われなければならない様に調整する。たとえば濃縮が沈澱によって行われる場合 、プロテアーゼの活性をあまり高く選んではならない。その逆にプロテアーゼの 極めて高い活性は、極めて良好に分散しうる、部分的に可溶性の最終生成物を生 じる。 新規な方法の場合、アルカリ性溶解に於いてたん白質含有物質の均一化は必ず 必要ではない。しかしたん白質含有物質を、１１．５より大きいｐＨ−値を有す るアルカリ性溶剤中で短時間、同時に均一化しながら分散するのが、有利である 。アルカリ損傷の発生は、この方法で最小にすることができる。更に均一化は処 理の通常の促進を当然可能にする。均一化と共に生じる熱エネルギーを、アルカ リ性溶解での温度上昇を阻止するためにこの際再び除かなければならない。 均一化を種々の方法で、すなわち超音波作用、コロイドミル中で粉砕等々によ って行うことができる。アルカリ性溶剤を用いるたん白質含有物質の特に適する 均一化はたとえば、１２０バールより大きい、特に１５０〜１８０バールで高圧 分散によって行うことができる。バイパス中で高圧分散する均一化は、公知方法 に反して不必要である。 しかし公知方法に於ける様に、アルカリ性溶剤の極めて高いｐＨ−値及びたん 白質含有物質の分散で低い温度が望ましい。したがってたん白質含有物質を約１ ２．５のｐＨ−値を有するアルカリ性溶剤中で、約２５℃の温度で分散するのが 好ましい。温度は室温に相当する。 アルカリ性溶解に連結する、プロテアーゼを用いるたん白質含有物質の処理は 処理工程で著しい利点を生じ、最終生成物の溶解度に直接影響を与えないことは 、すでに述べられている。生理学的範囲での溶解度を得るために、溶解されたた ん白質を、特に少なくとも一部溶液の中和後、新たに別のプロテアーゼ処理する ことができる。この方法で生理学的領域での最終生成物の溶解度９０％以上が得 られる。すでに溶解されたたん白質しか捕えないプロテアーゼでの処理は、９５ ％以上の更に高い溶解度を生じる。しかしこの際処理工程に関する利点、特に高 い乾燥物質濃縮の可能性は生じない。アルカリ性溶解の後、専らプロテアーゼの 使用によって最終生成物の溶解性を得るために、プロテアーゼをそこでは極めて 高い活性度で使用せねばならず、これはまさに苦味物質の発生の危険と結びつく 。アルカリ性溶解する前にプロテアーゼですでに処理されたたん白質の場合、プ ロテアーゼ基質１ｇにつき２０〜４０国際単位、特に２０〜３０国際単位である プロテアーゼの活性で十分である。 新規方法はニワトリ卵白の調製にも適し、この卵白を水溶性にする。更にたん 白質含有物質を、苛性アルカリ水溶液中でプロテアーゼで処理する前に更に添加 されるプロテアーゼで酸水溶液中で処理することができる。プロテアーゼの適す る選択によってニワトリ卵白を水含有ゲルの形に変えることができる。 以下に本発明を例によって詳細に説明する： 例１ 動物飼料品中の可溶性ジャガイモたん白質 でんぷん生成の際に副生成物として生じるジャガイモたん白質を粉砕する。次 いでジャガイモたん白質１ｇあたり水５〜６ｇを加え、分散液の温度を３７〜４ ０℃に高める。１０Ｎ- 苛性アルカリ溶液で分散液のｐＨ- 値を先ずｐＨ８．０ に上げる。攪拌下又は分散液の十分な混和による別の形態下にアスペルギルスオ リザエ（Aspergillus Oryzae）から得られるアルカリ性プロテアーゼを３０〜４ ０国際単位の活性度で加える。次いで分散液を十分な混合によって１５分間調整 されたｐＨ- 値に保つ。その際、分散液の粘度は低下するので、ｐＨ- 値を更な るアルカリ溶液の添加によって調整する。更に活性度８０〜１００国際単位を有 するプロテアーゼトリプシンを加える。一定のｐＨ- 値で分散液を室温に冷却し 、ｐＨ- 値を１２．５に上げる。次いで３〜５分間エネルギー供給に応じて超音 波で又は１５０〜１８０バールで高圧分解による工程によって均一化する。この 際たん白質が溶解する。たん白質を新たにプロテアーゼで処理するために、分散 液に活性度２５〜３０国際単位を有するサブチリシンカールスバーグ（Subtilis in Carlsberg）を加える。５〜７分以内でたん白質分解が行われる。この際ｐＨ - 値の維持は不必要である。更に３分間攪拌した後、溶液を中和し、ｐＨ- 値を ７．５に調整する。その際、全体でほんの１０分のアルカリ性貯蔵寿命が生じる が、第二プロテアーゼを用いる処理がアルカリ性環境中で行われる。ｐＨ７．５ に調整されたたん白質溶液を乾燥する。たん白質は最後の分解後ｐＨ７〜８で生 理学的溶解度９０％以上を有する。得られたたん白質は、高価な、容易に手で取 扱える動物飼料である。 例２ 食品領域に対する可溶性たん白質 でんぷん生成に際して副生成物として生じるジャガイモたん白質を、公知方法 で先ずエタノールで抽出し、次いで濾過又は遠心分離によって濃縮する。得られ た乾燥物質濃度はこの際４０〜５０％である。次いで生じるエタノール濃度が最 高１５重量％である様に、たん白質含有物質に水を加える。その際エタノール含 有量に応じてたん白質濃度１４〜２０％が可能である。得られた分散液を、攪拌 下に１０Ｎ苛性アルカリ溶液でｐＨ９．５に及び温度３７〜４０℃に調整する。 次いでプロテアーゼトリプシンを、活性度１５０国際単位で加える。ｐＨ- 値９ ．５を保ちながらたん白質を分散液中でプロテアーゼと共にインキュベートする 。その際、分散液の粘度は著しく低下する。約３０分後、温度を２５℃以下に下 げ、分散液を１０Ｎ苛性アルカリ溶液でｐＨ- 値１２．５に調整する。分散液を 高圧分解によって均一化しながら、たん白質をたん白質含有物質から溶解する。 不溶性物質の成分を分離する。次いで溶液中に存在するたん白質を酸添加によっ てｐＨ４．８で沈澱させ、次いで２回水洗する。得られた物質を水で抽出する。 この場合１２．５％以上のたん白質濃度を調整する。次いで新しい分散液のｐＨ - 値をｐＨ９．５に上げ、温度を３７〜４０℃に調整する。次いで新たにトリプ シンを１５０国際単位の濃度で加える。この際、分散されたたん白質は完全に溶 解する。得られた溶液を分ける。溶液の一部を別に沈澱したジャガイモたん白質 の吸収に使用し、他の一部を酸でｐＨ７．５に中和し、次いで乾燥する。処理の 始動後、たん白質の濃度は乾燥前にすでに２０％である。乾燥されたたん白質の 生理学的溶解性は、９０％以上である。 比較例１ アルカリ性溶解の前にプロテアーゼで処理することなく食品領域で使用される可 溶性たん白質 抽出されたジャガイモたん白質を約６％の乾燥物質割合でｐＨ- 値１２．５の アルカリ性溶剤中で分散し、バイパス中で高圧分解によって均一化しながら均質 化する。次いでたん白質含有物質の不溶性部分を分離し、溶解されたたん白質を 酸添加によってｐＨ４．８にして沈澱させ、遠心分離する。更に沈澱を例１に於 ける様に２回水洗し、沈澱を水で抽出し、ｐＨ- 値を９．５に調整する。この分 散液に、約２５０〜３００国際単位の活性度を有するプロテアーゼトリプシンを 加える。プロテアーゼの処理は３０分以上、ｐＨ- 値の維持なく行われる。その 際約７．５のｐＨ- 値が当然のことながら生じ、その結果酸を添加せずにたん白 質の乾燥を行うことができる。例１に於ける様に１５分後たん白質溶液を、他の 沈澱物質を除くために分けるもできる。同様にこの方法でたん白質溶液を乾燥前 に２０％に濃縮することができる。 乾燥たん白質の溶解度は例１のもの以上の９５％である。しかしこの処理法の 利点は、たん白質含有たん白質の溶解で達成されない。 従来の例の場合、最終生成物の溶解度をほぼ１００％に増加するために、乾燥 前に不溶性たん白質を遠心分離して分離することができることは自明のことであ る。 例３ 可溶性ニワトリ卵白 乾燥されたニワトリ卵白に１：４の割合で水を加え、攪拌する。その際、泡の 形成を避ける。この分散液のｐＨ- 値はほぼ６．２である。４５〜５０℃に分散 液を加熱した後、プロテアーゼパパインをたん白質１ｇにつき活性度５０〜７０ 国際単位で加える。次いで分散液を２０分間一定のｐＨ- 値で攪拌する。上記時 間後、ｐＨ- 値を８．０に高め、たん白質１ｇにつき活性度約５０国際単位を有 するアルカリ性プロテアーゼサブチリシンカールスバーグ（バチルスリチェノホ ルミス(Bacillus lichenoformis)）を加える。たん白質をこのプロテアーゼと共 に更に２０分間インキュベートする。溶液を２５℃に冷却後、ｐＨ- 値をｐＨ１ ２以上に上げる。次いで直ちに分散液を５分間超音波によって、又は１回１８０ バールで高圧分解によって均一化する。均一化後直ちに溶液を中和し、プロテア ーゼを製造者の表示に従って不活性化する。引き続き乾燥されたたん白質は水溶 性である。 例４ ニワトリ卵白から安定なたん白質ゲルの形成 ニワトリ卵白を例３に従って先ずプロテアーゼパパインで処理する。ｐＨ- 値 を９に上げた後、たん白質含有物質をプロテアーゼトリプシンで１５分間処理す る。その際プロテアーゼトリプシンの活性度は、たん白質１ｇにつき８０〜１０ ０国際単位である。引き続き１２．５にｐＨを上げた場合、自然にゲル形成が生 じる。これは超音波による均一化によって更に促進される。その際３〜５分の超 音波時間で十分である。次いでたん白質ゲルを中和し、乾燥する。この場合ゲル 構造は変らない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．たん白質含有物質を１１．５より大きいｐＨ- 値を有するアルカリ性溶剤中 で、３０℃より低い温度で分散し、それによってこの物質中に含有されるたん白 質を溶解し、次いでこの溶液を中和し、溶液中に含有されるたん白質を濃縮する 、上記物質から得られたたん白質を調製する方法に於て、たん白質含有物質を、 １１．５より大きいｐＨ- 値を有するアルカリ性溶剤中で分散する前にプロテア ーゼで処理することを特徴とする、上記調製方法。 ２．たん白質含有物質を、プロテアーゼで処理するために１０．５まで、特に約 ９．５のｐＨ- 値を有する苛性アルカリ水溶液中で、３０〜５５℃、特に約４０ ℃の温度で分散し、その際調整されたｐＨ- 値で活性なプロテアーゼを使用する 、請求の範囲１記載の方法。 ３．たん白質含有物質を、１５〜４０分間、特に約３０分間プロテアーゼで処理 する、請求の範囲２記載の方法。 ４．プロテアーゼの活性が、たん白質基質１ｇにつき５０〜２００国際単位、特 に１００〜１５０国際単位である、請求の範囲１ないし３のいずれかに記載の方 法。 ５．たん白質含有物質を、１１．５より大きいｐＨ- 値を有するアルカリ性溶剤 中で短時間、同時に均一化しながら分散する、請求の範囲１ないし４のいずれか に記載の方法。 ６．均一化を、１２０バールより大きい、特に１５０〜１８０バールで一回高圧 分散によって行う、請求の範囲５記載の方法。 ７．たん白質含有物質を約１２．５のｐＨ- 値を有するアルカリ性溶剤中で、約 ２５℃の温度で分散する、請求の範囲１ないし６のいずれかに記載の方法。 ８．溶解されたたん白質を、特に少なくとも一部溶液の中和後、新たに別のプロ テアーゼで処理する、請求の範囲１ないし７のいずれかに記載の方法。 ９．新たに添加される別のプロテアーゼの活性は、プロテアーゼ基質１ｇにつき ２０〜４０国際単位、特に２０〜３０国際単位である、請求の範囲８記載の方法 。 １０．たん白質含有物質を苛性アルカリ水溶液中でプロテアーゼで処理する前に 更に添加されるプロテアーゼで酸水溶液中で処理する、請求の範囲２ないし９の いずれかに記載の方法。