JPH11346668A - 大豆蛋白質及びこれを有効成分とする乳化剤 - Google Patents

大豆蛋白質及びこれを有効成分とする乳化剤

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JPH11346668A
JPH11346668A JP10155787A JP15578798A JPH11346668A JP H11346668 A JPH11346668 A JP H11346668A JP 10155787 A JP10155787 A JP 10155787A JP 15578798 A JP15578798 A JP 15578798A JP H11346668 A JPH11346668 A JP H11346668A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明では、中性及び酸性下での溶解性、乳
化性が大きく改善された大豆蛋白質及び乳化剤を目的と
した。 【解決手段】大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニ
ット組成として、αサブユニットを50%以上含む大豆
蛋白質、及び大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニ
ット組成として、αサブユニットを50%以上含む大豆
蛋白質を有効成分とする乳化剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、中性及び酸性下での溶
解性、乳化性において従来知られている分離大豆蛋白質
やその分画物であるグリシニン、β−コングリシニンで
は得られない優位性を有する大豆蛋白質及びこれを有効
成分とする乳化剤を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】大豆蛋白質は、11Sグロブリンである
グリシニンと7Sグロブリンであるβ-コングリシニン
を主要成分として含んでいる。グリシニンの構造と加工
特性の関係に関しては、本発明者等によりかなり詳しく
解析されているが、β-コングリシニンに関しては、ほ
とんど解析されていない。このグリシンとβ−コングリ
シニンはTHANH & SHIBASAKI の方法に
より、分画できることが知られている。グリシニンは酸
性サブユニットと塩基性サブユニットからなる。このグ
リシンに関する発明は、例えば、特開昭63- 36748号公
報には、大豆グリシニンよりサブユニツトを分離して調
製する方法が、特開平09- 23821号公報には、大豆11
Sグロブリン塩基性サブユニツトの分離方法が、特開平
09- 23837号公報には、11Sグロブリン塩基性サブユ
ニツトを高濃度で含有する乳化剤及び水中油型乳化組成
物が、 特開平09- 25296号公報には、大豆11Sグロブ
リン塩基性サブユニツトの分離方法が、それぞれ開示さ
れている。
【0003】β−コングリシニンはα、α’、βの3つ
のサブユニットに分かれていることが、SDS−ポリア
クリルアミド電気泳動により確認されている。しかし、
β−コングリシニンの各サブユニットを純度高く精製
し、その性質を利用した知見はまだ無く、β−コングリ
シニンのαサブユニット組成が多い大豆蛋白質の発明は
知られていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】大豆種子中には、これ
らのサブユニット(グリシニンやβーコングリシニンを
構成する各々のサブユニット)がほぼランダムに組み合
わさった分子種が存在するために、均一分子種を大豆か
ら調製することは極めて困難である。本発明では、β−
コングリシニンのαサブユニットを、大腸菌等を用いて
遺伝子工学的に多量に発現させ、その含量と性質の関係
を調べ、中性及び酸性下での溶解性、乳化性が大きく改
善された大豆蛋白質及び乳化剤を目的とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、β-コン
グリシニンの構造と加工特性の関係を解析し、目的の大
豆蛋白質を調製することとした。β-コングリシニン
は、α、α'、βの3種類のサブユニットより構成され
ている。この3種類のサブユニット間でβサブユニット
は、保存性の高いコア領域のみから構成されているが、
αとα'サブユニットには、親水性のアミノ酸に富むエ
クステンション領域がN末端側に存在している知見を得
ている(図1参照)。また、各サブユニットには糖鎖が
付加されている知見を得ている。
【0006】そこで、本発明者等は大腸菌発現系を用い
て、これら各サブユニットの均一分子種を調製すること
にした。大腸菌発現系では、糖鎖の付加が起こらないの
で、糖鎖を持つ天然のものと比較することにより、糖鎖
の影響も解析することができた。更に、より詳細に解析
するために、αとα'サブユニットに関しては、エクス
テンション領域を除いたコア領域のみも発現させること
が出来た。かかるαサブユニットを高含量で含む蛋白画
分が、溶解性、乳化性において、β−コングリシニン全
体に比較して、中性及び酸性下での溶解性、乳化性が大
きく改善される知見を得て本発明を完成するに到った。
【0007】即ち、本発明は、大豆蛋白質β−コングリ
シニンのサブユニット組成として、αサブユニットを5
0%以上含む大豆蛋白質である。好ましくは、大豆蛋白
質β−コングリシニンのサブユニット組成として、αサ
ブユニットを70%以上、より好ましくは90%以上含
む大豆蛋白質が適当である。天然のαサブユニットは糖
鎖を含むが、本発明の大豆蛋白質は糖鎖を有しないαサ
ブユニットも含むことが好ましい。天然のβーコングリ
シニンはα、α’、βの各サブユニットをランダムに含
むが、本発明の大豆蛋白質はβサブユニットを含まない
ことが出来る。又、本発明は、大豆蛋白質β−コングリ
シニンのサブユニット組成として、αサブユニットを5
0%以上含む大豆蛋白質を有効成分とする乳化剤であ
る。好ましくはαサブユニットを70%以上含む大豆蛋
白質を有効成分とする乳化剤が適当である。より好まし
くは、αサブユニットを90%以上含む大豆蛋白質を有
効成分とする乳化剤が適当である。糖鎖を有しないαサ
ブユニットを含む大豆蛋白質を有効成分とする乳化剤と
することが出来る。βサブユニットを含まない大豆蛋白
質を有効成分とする乳化剤が好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の大豆蛋白は 7S大豆蛋
白質であるβ−コングリシニンのサブユニット組成α、
α’、βのサブユニットのうち、αサブユニットを50
%以上含むことが重要である。好ましくは70%以上、
より好ましくは90%以上含むことが適当である。βサ
ブユニットの組成割合が小さく、αサブユニットの組成
割合が大きいほど中性及び酸性下での溶解性や乳化性に
優れた大豆蛋白質とすることが出来る。αサブユニット
は天然のβコングリシニンに由来する糖鎖を有するαサ
ブユニットでも遺伝子工学的に調製された糖鎖を有しな
いαサブユニット(例えば大腸菌発現系)或いは糖鎖を
有するαサブユニット(例えば酵母発現系)でも良い。
遺伝子工学的に調製された本発明の大豆蛋白質を構成す
る分子種は、αサブユニットだけから形成された三量体
でも、α、α、α’サブユニットから形成された三量体
でも、α、α、βサブユニットから形成された三量体で
もよいが、好ましくはβサブユニットを含まないα、
α’サブユニットだけから形成された三量体が好適であ
る。
【0009】αサブユニットが少ないと中性や酸性下で
の溶解性や乳化性が天然のβ−コングリシニンと差異が
少ない。αサブユニットの割合が多くなるほど中性及び
酸性下での溶解性や乳化性が改善された大豆蛋白質とす
ることができる。通常、大豆蛋白質は主に7S大豆蛋白
質と11S大豆蛋白質から構成されるが、本発明の大豆
蛋白質は、7S大豆蛋白質であるβ−コングリシニンを
構成するサブユニットであるα、α'、βの3種類の一
つであるαサブユニットが50%以上であることが特徴
である。従来知られている7S蛋白質はαサブユニット
の割合は約37%程度である。11S蛋白、7S蛋白等
からなる通常の分離大豆蛋白質ではαサブユニットの割
合はもっと少なくなる。
【0010】本発明の大豆蛋白質は従来の分画法で得る
ことは極めて困難である。本発明の大豆蛋白質は遺伝子
工学的手法を用いて得ることが適当である。又、該遺伝
子工学的手法を用いて得た大豆蛋白質と天然のβーコン
グリシニンを組み合わせて調製することも出来る。又、
本発明は、大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニッ
ト組成として、αサブユニットを50%以上含む大豆蛋
白質を有効成分とする乳化剤である。好ましくはαサブ
ユニットを70%以上含む大豆蛋白質を有効成分とする
乳化剤が適当である。より好ましくは、αサブユニット
を90%以上含む大豆蛋白質を有効成分とする乳化剤が
適当である。前記同様αサブユニットの割合が大きいほ
ど乳化性に優れた乳化剤とすることが出来る。糖鎖を有
しないαサブユニットを含む大豆蛋白質を有効成分とす
る乳化剤とすることも出来、βサブユニットを含まない
大豆蛋白質を有効成分とする乳化剤が乳化性に優れ好ま
しい。又、本発明の大豆蛋白質や乳化剤は、遺伝子工学
的にαサブユニット、α’サブユニットを組み合わせて
三量体となし、該三量体単独或いは天然のβーコングリ
シニンと組み合わせたり、天然の分離大豆蛋白質と組み
合わせて調製することが出来る。三量体はαサブユニッ
ト及びα’サブユニットの組合わせによるα、α、αや
α、α、α’やα、α’、α’等を例示出来る。又、α
サブユニットとβサブユニットの組合せでもαサブユニ
ットの割合の大きいα、α、βの各サブユニットの組合
せはαサブユニットの割合が天然のβーコングリシニン
より多いので目的の大豆蛋白質或いは乳化剤とすること
が出来る。以下実施例により本発明の実施態様を具体的
に説明する。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明の実施態様を説明
する。 実施例1 大腸菌発現ベクターpET21dを用いて、α、α'、β、
αのコア及びα'のコアに対する発現プラスミドを構築
し、大腸菌BL21(DE3)中で発現させた。図2に、
その大腸菌全菌体蛋白をSDS-PAGEにかけた結果
を示す。
【0012】Cは、pET24dをトランスフォームした場
合で、これと比較することによって明らかなように、
α、α'、β、αのコア、α'のコアを全菌体蛋白の10-3
0%のレベルで発現させることができた。また、いずれ
も可溶性の状態で発現していた。次に、各発現蛋白を硫
安分画、Q-セファロース及びモノQカラムクロマトグ
ラフィーにより、ほぼ均一に精製することができた。一
方、天然の大豆から調製したβーコングリシニンには
α'、α、βが1.3:2:2に含まれていることがわかっ
た。これらの精製標品を用いて、発現蛋白の構造形成能
の解析を行った。
【0013】まず、2次構造を比較するために、CDス
ペクトルを測定した。α、α'、βは、互いに特徴的な
スペクトルを示した。これらのスペクトルから、天然の
β-コングリシニンの各サブユニットの構成比から計算
したスペクトルは、天然のβ-コングリシニンのスペク
トルと非常に近似していた。したがって、α、α'、β
の各発現蛋白は本来の2次構造を形成していると考えら
れた。一方、αのコア及びα'のコアは、少し違いがあ
るが、βのスペクトルと類似したスペクトルを与えた。
また、αとαのコアの差スペクトル、及びα'とα'のコ
アの差スペクトル、つまりαとα'のエクステンション
領域に由来するスペクトルは非常に類似していた。すな
わち、各サブユニットのコア領域及びエクステンション
領域は互いに類似した2次構造を形成していることが示
唆された。
【0014】次に、各発現蛋白の分子集合能を解析する
ために、イオン強度0.5においてショ糖密度勾配遠心分
離を行った。α、α'、β及びαは、天然のβ-コングリ
シニンと同様に3量体を形成していることが判明した。
ゲルロ過によってさらに詳細に解析した。このゲルロ過
も、密度勾配遠心分離と同様に、イオン強度0.5の条件
で行った。密度勾配遠心分離で6量体を形成していると
判定されたα'のコアは83.6分の位置に溶出した。そし
て、3量体を形成していると判定されたα、α'、β、
αのコアのうち、βとαのコアはα'のコアよりも遅
く、92分から96分の位置に溶出した。また、α'のコア
もイオン強度1.0においては、94.9分の位置に溶出した
ので、α'のコアも天然のβ-コングリシニンと同様に3
量体を形成しうることが解った。一方、αとα'は3量
体を形成しているにも関わらず、6量体のα'のコアよ
りも早く溶出していた。したがって、αとα'が持つエ
クステンション領域は、分子の表面に突出しており、そ
の結果、ディメンジョンに大きく寄与していると考えら
れた。
【0015】以上のCD、密度勾配遠心分離及びゲルロ
過の結果は、大腸菌での発現蛋白が天然のβ-コングリ
シニンと同様の高次構造を形成できることを意味してい
る。したがって、これらの発現蛋白をβ-コングリシニ
ンの構造と機能特性の相関の解析に用いることができ
る。
【0016】そこでまず、ANS(1-anilinonaphthale
ne-8-sulfonate)を用いて表面疎水性を調べてみた。そ
の結果、β、α、α'の順に表面疎水性が強くなってい
ることが解った。これらの各サブユニットのスペクトル
との存在比から計算したスペクトルは天然のものと近い
ものとなった。このことは、各サブユニットが本来の構
造を形成している、ということを支持する。また、α'
のコアはα'と、αのコアはαと近い値を与えた。した
がって、各サブユニットの表面疎水性は、主にコア領域
に基づいていると考えた。次に、DSC測定により、変
性温度を調べた。αは78.6℃、α'は82.7℃、βは90.8
℃であり、α、α'、βの順に変性温度がより高くなる
ことが解った。そして、αのコアは77.3℃、α'のコア
は83.3℃で、αのコアはαと、α'のコアはα'とほぼ同
じ値を与えた。つまり、各サブユニットの熱安定性はコ
ア領域が決定していると言える。一方、天然のβ-コン
グリシニンは、79.0℃と83.1℃との2ピークを与えた
が、これらの値はαとα'の変性温度に相当していた。
したがって、糖鎖は熱安定性に影響しないこと、そし
て、ヘテロ3量体の熱安定性は、変性温度の低いサブユ
ニットに支配される、と考えられた。
【0017】以上の結果をまとめると、αやα'の、酸
性アミノ酸を多く含んでいるエクステンション領域は分
子の表面から突出したような構造をとっており、そのた
め、αやα'の3量体は、ディメンジョンが大きくなる
と考えられた。また、表面疎水性や熱安定性などの構造
的特徴は、各サブユニットのコアの領域によって決定さ
れており、それは、サブユニットによって異なっている
ことが明らかとなった。
【0018】実施例2 大腸菌発現系をもちいてダイズβコングリシニンのα、
α'、βの3種類のサブユニットは表面疎水性や熱安定
性などの構造的特徴が異なっていること、そして、それ
は主にコア領域の違いに基づいていることを明らかにし
た。また、α、α'サブユニットにはβサブユニットに
は存在しない親水性のエクステンション領域が存在して
いた。このような構造的特徴の違いから、構造を反映す
る機能特性も各サブユニットで互いに異なっていること
が予想された。そこで、βコングリシニンの構造・機能
特性相関をサブユニットレベルで明らかにすることを目
的として、組み換え型α、α'、βサブユニット及びα
のコア領域、α'のコア領域の機能特性を調べた。
【0019】まず、溶解性について調べた。天然のβ-
コングリシニンは塩可溶性であるグロブリンであるので
低イオン強度では沈澱し易いが、高イオン強度では溶解
性が高くなることが知られている。そこで、高イオン強
度と低イオン強度の条件で溶解性を調べた。まず、高イ
オン強度では、天然のβ-コングリシニンと同様にすべ
ての発現蛋白で、どのpHにおいても可溶性を示した。次
に低イオン強度下では、天然のβ-コングリシニンはpH
4.0から6の範囲のみ不溶性で、非常にシャープなパター
ンを示す。α、α'もpH 4.0から6の範囲のみ不溶性であ
ったが、天然のβ-コングリシニンと比較すると完全に
不溶性となるpHの範囲は広くなっていた。この違いには
天然のβ-コングリシニンの糖鎖が影響していると考え
られた。一方、β、αのコア領域、α'のコア領域はpH4
から5以上では不溶性を示した。この結果から、pH 6.0
以上での溶解性にエクステンション領域が影響を与えて
いることが示唆された。さらに、pH 4から5以上で不溶
性であるβ、αのコア領域、α'のコア領域についてpH
7.6の条件でイオン強度に対する溶解性について調べ
た。
【0020】さらに、加熱会合性と同条件でダイズ油を
用いてホモジナイズと超音波処理により調製したエマル
ションの粒度分布を測定することにより乳化性を比較し
た。横軸は粒子サイズ、縦軸は頻度を表している。これ
らの数値は粒子の平均サイズで、α、α'、αのコア領
域、α'のコア領域、βの順により細かい粒子を形成し
た。特にαは乳化性が高いBSAに近い値が得らた。乳化
性には、油滴界面上で変性しやすいフレキシブルな構造
が必要であることから、構造安定性と乳化性が相関する
可能性がある。そこで、各サブユニットの変性温度に対
して、粒度分布より得られた平均粒子径をプロットし
た。
【0021】コア領域に関して比較するとαのコア領
域、α'のコア領域、βの順に細かい粒子を形成してお
り、変性温度の低い順と対応していた。さらに、エクス
テンションを持つα,α'間でも、変性温度の順と対応し
ており、変性温度とエマルションの粒子サイズが相関し
ていた。また、α,α'はそれぞれのコア領域よりも細か
い粒子を形成し、このことから、乳化性にエクステンシ
ョン領域が大きく寄与していることが示された。以上の
結果から機能特性は各サブユニットで互いに異なってお
り、それは糖鎖やエクステンション領域が寄与している
こと、そして、コア領域の構造安定性の違いを非常に反
映していることが示された。
【0022】実施例3 (αサブユニットを多量に含む蛋白の調製)αサブユニ
ットを多量に含む蛋白画分を調製するため、以下のよう
な遺伝子工学的手法を用いた。まず、大豆品種ワセスズ
ナリの登熟期種子から、cDNAライブラリーを調製し
た。次に、得られたcDNAライブラリーからαサブユ
ニットに対するcDNAをクローニングした。そしてma
tureな部分をコードしている領域をPCRによって増幅
し、発現ベクターpET21dのT7プロモーターの下
流に挿入することで、αサブユニットに対する発現プラ
スミドを構築した。このプラスミドを大腸菌BL21
(DE3)で発現させ、α画分を高含量で含む蛋白溶液
を調製した。得られた蛋白溶液から70%硫酸アンモニ
ウム(硫安)で蛋白画分を沈殿後、透析を行って硫安を
除き、凍結乾燥して目的とする試料を得た。本試料はS
DS−ポリアクリルアミド電気泳動で調べた結果αサブ
ユニット以外の蛋白質のバンドは検出されなかった。
【0023】(基本性質)本試料の基本性質を調べた。
比較の意味でTHANH & SHIBASAKIの方法
で調製したβコングリシンニンをもちいた。その結果を
(表1)に示した。αサブユニットを約38%含むβコ
ングリシニンとαサブユニットだけからなる大豆蛋白質
とを表1の割合で混合したものの溶解性、乳化性を調べ
た。又、乳化性はキンセラーの方法を用いて測定した。
溶解性は下記のように測定した。設定のイオン強度、p
Hに調製した燐酸バッファーに対し、サンプルを終濃度
1%となるように加え均一に攪拌した。ウオターバス中
において、37℃・30分放置。3000G*10分遠
心分離 BIOLADの蛋白測定キットにて蛋白量を測定。
【0024】溶解性は遠心分離前(の条件)の溶液
と、沈殿除去後(の条件)の溶液の蛋白量の比率を求
め、βコングリシニンのPH7.0、イオン強度0.5
での値を100として相対値で示した。 表1(βコングリシニンとαサブユニット蛋白の混合割合とαサブユニットの含 有割合(重量%)) -------------------------------------------------------------------- No. βコングリシニン αサブユニットタンパク αサブユニットの割合 -------------------------------------------------------------------- 1 100 0 37.7 2 0 100 100 3 100 0 37.7 4 50 50 68.9 5 30 70 81.3 6 10 90 93.8 7 0 100 100 --------------------------------------------------------------------
【0025】 表2 (βコングリシニン−αサブユニットの構成比と溶解性・乳化性の関係) ---------------------------------------------------- 表1のNo, PH イオン強度 溶解性 乳化性 ------------------------------------------------------ 1 7.0 0.5 100 100 2 7.0 0.5 100 250 3 5.0 0.3 30 25 4 5.0 0.3 50 75 5 5.0 0.3 70 120 6 5.0 0.3 90 150 7 5.0 0.3 90 150 --------------------------------------------------------- このように、αサブユニットは乳化性が高く、また酸性
領域でもβコングリシニンに比較して高い溶解性を持つ
ことがわかった。
【0026】実施例4 (応用)本試料を用いて、(表2)のような配合で油脂
を含む飲料を調製した。得られた溶液を各PHの0.2
M燐酸緩衝液に滴下しその状態を観察した。その結果β
コングリシニンを用いたものに比較して、低PH領域で
の安定性が良いことがわかった。表3 ---------------------- 組成 配合率 ----------------------- 蛋白質 5% パーム油 7% 砂糖 3% 水 85% ------------------------ (調製方法)原料を60℃でプロペラ攪拌機で混合後ホ
モミキサー(特殊機化製) 7000rpm*10分間乳化
【0027】 表4 (乳化蛋白飲料の溶解性と凝固性) ---------------------------------------------------- PH 6.0 5.0 4.5 4.0 ----------------------------------------------------- αサブユニット区 ○ ○ △ × βコングリシニン区 ○ × × × ----------------------------------------------------- 但し、○ ;溶解、△;一部凝集、×;凝集 を表す。 以上のようにαサブユニットを高含量で含む蛋白溶液
は、従来の分離大豆蛋白質に比較して、低PH領域での
溶解性、乳化性にすぐれ、食品の機能剤としての効果が
期待できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によりβ−
コングリシニンを構成するサブユニット中のαサブユニ
ット含量が高く、中性及び酸性下での溶解性、乳化性が
大きく改善された大豆蛋白質を得ることが可能になった
ものである。該大豆蛋白質はゲル化性にも優れるもので
ある。又、中性及び酸性下で乳化性の優れた乳化剤が可
能になったものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】」は、α、α’、βの各サブユニットを模式的
に示して図面であり、下欄に各サブユニットから掲載さ
れる三量体を示した図面である。「
【図2】」は、 大腸菌発現ベクターpET21dを用い
て、α、α'、β、αのコア及びα'のコアに対する発現
プラスミドを構築し、大腸菌BL21(DE3)中で発現
させた大腸菌全菌体蛋白をSDS-PAGEにかけた結
果を示す図面である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニ
    ット組成として、αサブユニットを50%以上含む大豆
    蛋白質。
  2. 【請求項2】大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニ
    ット組成として、αサブユニットを70%以上含む大豆
    蛋白質。
  3. 【請求項3】大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニ
    ット組成として、αサブユニットを90%以上含む大豆
    蛋白質。
  4. 【請求項4】糖鎖を有しないαサブユニットを含む請求
    項1〜3の大豆蛋白質。
  5. 【請求項5】βサブユニットを含まない請求項1〜4の
    大豆蛋白質。
  6. 【請求項6】大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニ
    ット組成として、αサブユニットを50%以上含む大豆
    蛋白質を有効成分とする乳化剤。
  7. 【請求項7】大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニ
    ット組成として、αサブユニットを70%以上含む大豆
    蛋白質を有効成分とする乳化剤。
  8. 【請求項8】大豆蛋白質β−コングリシニンのサブユニ
    ット組成として、αサブユニットを90%以上含む大豆
    蛋白質を有効成分とする乳化剤。
  9. 【請求項9】糖鎖を有しないαサブユニットを含む大豆
    蛋白質を有効成分とする請求項6〜8の乳化剤。
  10. 【請求項10】βサブユニットを含まない大豆蛋白質を
    有効成分とする請求項6〜9の乳化剤。
JP15578798A 1998-06-04 1998-06-04 大豆蛋白質及びこれを有効成分とする乳化剤 Expired - Fee Related JP3430922B2 (ja)

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