WO2020203634A1 - ホエイの製造方法 - Google Patents

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WO2020203634A1
WO2020203634A1 PCT/JP2020/013636 JP2020013636W WO2020203634A1 WO 2020203634 A1 WO2020203634 A1 WO 2020203634A1 JP 2020013636 W JP2020013636 W JP 2020013636W WO 2020203634 A1 WO2020203634 A1 WO 2020203634A1
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WO
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whey
membrane
milk
casein
mass
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PCT/JP2020/013636
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French (fr)
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直樹 渡井
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Morinaga Milk Industry Co Ltd
Original Assignee
Morinaga Milk Industry Co Ltd
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    • A23C9/14—Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment
    • A23C9/142—Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment by dialysis, reverse osmosis or ultrafiltration
    • A23C9/1422—Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations in which the chemical composition of the milk is modified by non-chemical treatment by dialysis, reverse osmosis or ultrafiltration by ultrafiltration, microfiltration or diafiltration of milk, e.g. for separating protein and lactose; Treatment of the UF permeate
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    • A23J1/205—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from milk, e.g. casein; from whey from whey, e.g. lactalbumine
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    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/04—Animal proteins
    • A23J3/08—Dairy proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
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    • A23C2210/00—Physical treatment of dairy products
    • A23C2210/20—Treatment using membranes, including sterile filtration
    • A23C2210/206—Membrane filtration of a permeate obtained by ultrafiltration, nanofiltration or microfiltration

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing whey.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-067101 filed in Japan on March 29, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Whey protein concentrate Whey Protein Concentrate
  • WPC Whey Protein Concentrate
  • Whey protein Isolate (hereinafter, also referred to as “WPI”) is used as a protein source in nutritional supplements and the like.
  • WPI Whey Protein Isolate
  • cheese whey produced as a by-product during cheese production and acid whey obtained by allowing acid to act on milk to precipitate casein are often used, but milk such as skim milk and raw milk is microfiltered.
  • Whey obtained by membrane treatment as a membrane-permeable fraction (hereinafter, also referred to as "milk-derived whey”) may be used.
  • WPC and WPI made from cheese whey contain fermented products that are by-produced during cheese production.
  • WPC and WPI made from acid whey have a bad flavor, and waste liquid containing an acid and an acid compound is generated at the time of production, so that the burden on the environment is large.
  • milk-derived whey does not contain impurities such as fermented products and does not use acid, so it has a good flavor. No waste liquid containing acids and acid compounds is generated.
  • Casein forms micellar structures, so-called casein micelles (sometimes referred to as "micellar casein") in milk.
  • casein micelles sometimes referred to as "micellar casein”
  • the casein content particularly ⁇ -casein
  • soluble phase supernatant
  • the skim milk is cooled to 10 ° C or higher.
  • the casein content in the soluble phase decreases when heated with (Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 2 It has been reported that when skim milk is fractionated using a ceramic MF membrane at 10 ° C. or 50 ° C., a membrane opaque fraction with a higher casein content is obtained at 50 ° C. compared to 10 ° C.
  • Patent Document 1 A method for producing a ⁇ -casein-containing composition from milk is to preheat milk to at least 20 ° C., treat it with an MF membrane, cool the obtained membrane permeation fraction to 0 to 15 ° C., and treat it with an MF membrane. It has been proposed (Patent Document 2).
  • milk-derived whey In the production of milk-derived whey, an MF membrane that does not permeate casein micelles is used for the MF membrane treatment that is usually carried out at a low temperature, and the milk-derived whey obtained as the membrane-permeating fraction is used for cheese whey or acid whey. Contains casein in a relatively high proportion. It is considered that this is because casein dissociated from casein micelles permeates the MF membrane. Since milk-derived whey contains casein, WPC and WPI obtained from milk-derived whey also contain casein. WPC and WPI obtained from milk-derived whey have a higher content of casein than WPC and WPI obtained from cheese whey and acid whey, and therefore have low solubility in water. In addition, when it is added to an acidic beverage or the like, casein coagulates with acid, which limits its use.
  • Non-Patent Document 2 it is considered that maintaining the milk at a high temperature of about 50 ° C. and treating it with an MF membrane is effective in reducing the mixing of casein into the membrane permeation fraction.
  • the MF membrane treatment is performed at a high temperature as described above, the following problems are concerned. Therefore, the MF membrane treatment is performed at a low temperature (less than 20 ° C, further 10 ° C or less). Is desirable. -Aggregation of whey protein due to long-term exposure to high temperature, and fouling of MF membrane associated with the aggregation. In addition, manufacturing capacity, product quality, and yield are reduced due to fouling. ⁇ Growth of high temperature bacteria.
  • One aspect of the present invention is to provide a method for producing whey capable of producing milk-derived whey having a low casein contamination rate by treating raw milk with an MF membrane at a low temperature.
  • Method. [2] The method for producing whey according to [1], which comprises a step of cooling the raw milk to a temperature of 10 ° C. or lower before the step of obtaining the whey. [3] The method for producing whey according to [1] or [2], which comprises a step of concentrating the raw material milk before the step of obtaining the whey.
  • milk-derived whey having a low casein contamination rate can be produced by treating raw milk with an MF membrane at a low temperature.
  • the fat content (% by mass) is measured by the Reese-Gott Kunststoff method.
  • the protein content (% by mass) is measured by the combustion method.
  • the ash content (% by mass) is measured by the direct ashing method.
  • the water content (% by mass) is measured by the direct heat drying method. Specifically, the weight loss when the sample is dried in a thermostat at 99 ° C. for 4 hours ((mass of sample before drying (g) -mass of sample after drying (g)) / sample before drying Let the mass (g) x 100) be the water content (mass%).
  • the carbohydrate content (% by mass) is determined by subtracting the total of the above four components (fat, protein, ash and water) from the total of all components (calculation formula: 100- (four components of fat, protein, ash and water). Total value of)).
  • the content (%) of casein in the protein is measured by SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) " ⁇ -casein, ⁇ -casein, ⁇ -casein, ⁇ -lactoglobulin and ⁇ -lactoglobulin".
  • casein contamination rate the content of casein in the protein in whey is also referred to as "casein contamination rate”.
  • the content (%) of whey protein in the protein is measured by SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) " ⁇ -casein, ⁇ -casein, ⁇ -casein, ⁇ -lactoglobulin and ⁇ - It is calculated as the ratio of the total band intensity of " ⁇ -lactoglobulin and ⁇ -lactalbumin" to the total band intensity of "lactalbumin”.
  • the method for producing whey of the present invention is a step of treating raw milk containing casein and whey protein by MF membrane under the conditions of a temperature of less than 20 ° C. and a solid content concentration of 10% by mass or more to obtain whey as a membrane permeation fraction ( High solid content MF process).
  • the method for producing whey of the present invention typically includes a step (concentration step) of concentrating the raw material milk to a solid content concentration of 10% by mass or more before the high solid content MF step.
  • the method for producing whey of the present invention may include a step (cooling step) of cooling the raw milk to a temperature of 10 ° C. or lower before the high solid content MF step. When it has both a concentration step and a cooling step, it typically has a concentration step after the cooling step.
  • the solid content concentration of raw milk is the ratio of solid content to the total mass of raw milk.
  • Raw milk contains at least casein and whey protein as proteins.
  • Raw milk contains water as well as protein and is liquid.
  • the raw material milk can contain fat, ash (minerals such as calcium and sodium), carbohydrates (lactose and the like) and the like.
  • An example of the composition of raw milk is shown below. In the following composition, the content of each component is the ratio to the total mass of the raw milk.
  • Moisture content 50-99.8% by mass (further 75-98% by mass), Protein content: 0.03 to 30% by weight (further 0.1 to 15% by weight), Fat content: 0-40% by mass (further 0-20% by mass), Ash content: 0.04 to 10% by mass (further 0.2 to 5% by mass), Carbohydrate content: 0.1-20% by weight (and 1-10% by weight).
  • the content of casein in the protein is, for example, 15 to 99.9% (further, 50 to 95%)
  • the content of whey protein in the protein is, for example, 0.1 to 85% (furthermore). Is 5 to 50%).
  • the raw milk may be milk containing casein and whey protein as proteins, and examples thereof include raw milk and skim milk.
  • raw milk may be defatted, or skim milk powder may be dissolved in water.
  • the skim milk may be concentrated or desalted.
  • the raw milk is preferably derived from a mammal, more preferably from a cow, sheep or goat, and even more preferably from a cow.
  • casein in the feed milk typically forms micelles. That is, the raw milk typically contains casein micelles. Casein micelles are preferably not denatured, i.e. have a native structure. Casein micelles may contain calcium phosphate. That is, the casein micelle may be a micelle composed of casein and calcium phosphate. Some of the casein in the raw milk does not have to form micelles.
  • the concentration step is performed to bring the solid content concentration to 10% by mass or more.
  • the solid content concentration of the raw material milk is 10% by mass or more (for example, when the raw material milk is skim milk powder dissolved in water so that the solid content concentration is 10% by mass or more)
  • a concentration step is performed. It does not have to be.
  • a concentration step may be performed to further increase the solid content concentration.
  • the solid content concentration of raw milk is generally 11 to 14% by mass with respect to the total mass of raw milk, and the solid content concentration of skim milk obtained by degreasing raw milk is generally 8 to 10% by mass with respect to the total mass of skim milk. %.
  • the temperature T 0 is preferably 7 ° C. or lower, more preferably 4 ° C. or lower.
  • the lower limit of the temperature T 0 is, for example, 2 ° C.
  • the temperature T 0 may be 2 to 10 ° C, 2 to 7 ° C, or 2 to 4 ° C.
  • the temperature of the raw milk before cooling to the temperature T 0 is, for example, more than 10 ° C and 50 ° C or less.
  • the time (retention time) for holding the raw milk at the temperature T 0 is not particularly limited, but for example, 1 minute or more, 1 hour or more, 5 hours or more, 12 hours or more, 1 day or more, 2 days or more, 3 days or less, 5 days or less, or 7 days or less.
  • the retention time may be 1 minute or more and 3 days or less, 1 hour or more and 3 days or less, 5 hours or more and 5 days or less, 12 hours or more and 5 days or less, 1 day or more and 7 days or less, or 2 days or more and 7 days or less. ..
  • casein such as ⁇ -casein dissociates from casein micelles.
  • Dissociated casein generally permeates the MF membrane to increase the casein contamination rate of whey.
  • the casein contamination rate can be reduced even if raw milk that has undergone a cooling step is used.
  • the concentration step the raw milk is concentrated.
  • the solid content concentration of the raw material milk after concentration is the solid content concentration of the raw material milk when treated in the high solid content MF step, and is 10% by mass or more.
  • concentration method known methods such as MF membrane treatment, ultrafiltration (UF) membrane treatment, nanofiltration (NF) membrane treatment, reverse osmosis (RO) membrane treatment, and vacuum concentration can be adopted.
  • MF membrane treatment is preferable in that concentration and separation can be performed at the same time, denaturation and deterioration of components due to heating can be prevented, flavor can be maintained, and energy can be saved.
  • the temperature of the raw material milk during the MF membrane treatment is preferably less than 20 ° C., more preferably 10 ° C. or lower, as in the subsequent high solid content MF step.
  • the lower limit of the temperature of the raw milk during the MF membrane treatment is, for example, 2 ° C., further 3 ° C.
  • the temperature of the raw milk during the MF membrane treatment may be 2 ° C. or higher and lower than 20 ° C., 2 to 15 ° C., 2 to 10 ° C., or 3 to 10 ° C.
  • the pressure of the MF membrane treatment is controlled within a range in which a membrane permeation fraction can be obtained via the MF membrane.
  • the inlet pressure of the membrane can be set to 0.01 to 1 MPa.
  • the raw milk is treated with an MF membrane under the conditions of a temperature of less than 20 ° C. and a solid content concentration of 10% by mass or more.
  • MF membranes In the MF membrane treatment, the raw milk and the MF membrane are brought into contact with each other.
  • MF membranes do not permeate casein micelles, but permeate whey protein and casein that does not form micelles. Therefore, when raw milk is treated with MF membrane, the casein content is reduced. (Permeate) is obtained.
  • the pore size of the MF membrane is, for example, 0.01 ⁇ m to 1 ⁇ m, preferably 0.02 ⁇ m to 0.6 ⁇ m, more preferably 0.05 ⁇ m to 0.2 ⁇ m, and even more preferably 0.1 ⁇ m to 0.2 ⁇ m.
  • the separation characteristics are measured using a method by microscopic observation such as an electron microscope, a mercury injection method, a filtration rate method, a gas adsorption method, a flow potential method, a positron annihilation lifetime method, and particles having a known particle size. It is measured by the method of
  • the lower the solid content concentration of the supply liquid supplied to the membrane the better the separation efficiency.
  • the higher the solid content concentration of the raw milk during the MF membrane treatment the higher the separation efficiency of whey protein and casein, and the casein contamination rate of the membrane permeation fraction.
  • the solid content concentration of the raw material milk is preferably 12% by mass or more, more preferably 15% by mass or more.
  • the solid content concentration of the raw milk is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less.
  • the solid content concentration of the raw milk during the MF membrane treatment is, for example, 10 to 25% by mass, 10 to 20% by mass, 12 to 25% by mass, 12 to 20% by mass, 15 to 25% by mass, or It is preferably 15 to 20% by mass.
  • the temperature of the raw milk during the MF membrane treatment is less than 20 ° C., the growth of high temperature bacteria in the MF membrane treatment step can be suppressed. Further, since this temperature is an allowable temperature of the organic film, the MF film treatment can be performed using the organic film as the MF film.
  • the temperature of the raw milk during the MF membrane treatment is preferably 15 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or lower.
  • the lower limit of the temperature of the raw milk during the MF membrane treatment is, for example, 2 ° C., further 3 ° C.
  • the temperature of the raw milk during the MF membrane treatment may be 2 ° C.
  • the pressure of the MF membrane treatment is controlled within a range in which a membrane permeation fraction can be obtained via the MF membrane.
  • the inlet pressure of the membrane can be set to 0.01 to 1 MPa.
  • FIG. 1 shows an example of an MF membrane processing apparatus.
  • the MF membrane treatment apparatus 10 of this example comprises an MF membrane treatment unit 11 provided with an MF membrane, a supply liquid tank 13 for storing a supply liquid (raw material milk) to be supplied to the MF membrane treatment unit 11, and a membrane permeation fraction.
  • the permeation liquid tank 15 for storage, the water pipe 21 for supplying water to the supply liquid tank 13, the supply liquid flow path 23 for supplying the supply liquid of the supply liquid tank 13 to the MF membrane treatment unit 11, and the MF membrane treatment unit 11.
  • first return flow path 25 for returning the membrane permeable fraction to the supply liquid tank 13 from the MF membrane treatment unit 11 and a permeation liquid flow path 27 for supplying the membrane permeation fraction from the MF membrane treatment unit 11 to the permeation liquid tank 15.
  • a pump 31 is provided in the supply liquid flow path 23.
  • a second return flow path 29 for returning the membrane permeation fraction to the supply liquid tank 13 is connected to the permeation flow path 27.
  • a three-way valve 33 is provided at the connection position of the second return flow path 29. The three-way valve 33 distributes the membrane permeation fraction to the permeation liquid tank 15 or the supply liquid tank 13.
  • the MF membrane treatment is performed by the following procedure.
  • the pump 31 is operated to supply the supply liquid of the supply liquid tank 13 to the MF membrane processing unit 11.
  • the feed solution is separated into a membrane opaque fraction (retentate) and a membrane permeable fraction (permeate).
  • the membrane opaque fraction is returned to the supply liquid tank 13.
  • the returned membrane opaque fraction is supplied to the MF membrane treatment unit 11 as a supply liquid.
  • the membrane permeation fraction is returned to the supply liquid tank 13 when the supply liquid is not concentrated, and is supplied to the permeation liquid tank 15 when the supply liquid is concentrated.
  • the MF membrane treatment is also referred to as "circulation treatment"
  • the MF membrane treatment is also referred to as "circulation treatment”
  • the solid content concentration of the feed solution increases.
  • water can be added to the supply liquid in order to reduce the solid content concentration of the supply liquid.
  • water may be supplied from the water pipe 21 to the supply liquid tank 13.
  • the raw milk can be treated with an MF membrane in such a manner that both the membrane opaque fraction and the membrane permeable fraction are not returned to the feed tank.
  • a mode for example, in a facility in which a plurality of MF membranes are connected in series, the raw milk is treated with the first MF membrane, and then the obtained membrane opaque fraction is used as a new raw milk (supply liquid).
  • a continuous MF membrane treatment mode in which the treatment is performed with the next MF membrane. In such continuous treatment, the solid content concentration of the membrane opaque fraction continuously increases. Therefore, when the solid content concentration exceeds the above-mentioned preferable upper limit value, the solid content of the feed solution is supplied. Water can be added to reduce the concentration.
  • the timing of adding water is, for example, when the solid content concentration of the raw milk (supply liquid) exceeds the above-mentioned preferable upper limit value. Even when the above-mentioned preferable upper limit value of the raw material milk (supply liquid) is not exceeded, water can be added as needed.
  • the amount of water added can be set so that the solid content concentration of the raw milk (supply liquid) after water addition does not become less than 10% by mass in order to suppress an increase in the casein mixing rate.
  • the timing of water addition is preferably when the solid content concentration of the raw milk (supply liquid) exceeds 25% by mass, and more preferably when the solid content concentration of the raw milk (supply liquid) exceeds 20% by mass. Is.
  • the solid content concentration is 10% by mass or more and 25% by mass or less, 10% by mass or more and 20% by mass or less, 12% by mass or more and 25% by mass or less, 12% by mass or more and 20% by mass or less. It is carried out so that it becomes 15% by mass or more and 25% by mass or less, or 15% by mass or more and 20% by mass or less.
  • the solid content concentration of the raw milk (supply liquid) may be temporarily less than 10% by mass at the start of the MF membrane treatment or at the time of water addition, but the total treatment time of the MF membrane treatment (MF membrane treatment). It is preferable that the solid content concentration of the raw milk (supply liquid) is 10% by mass or more in 70% or more of the total operating time of the apparatus). Further, in the present invention, it is preferable that the solid content concentration of the raw milk (supply liquid) is 12% by mass or more in a time of 50% or more with respect to the total treatment time of the MF membrane treatment.
  • the total treatment time of the MF membrane treatment is not particularly limited, but is, for example, 0.5 hours or more, 24 hours or less, and further 1 hour or more and 15 hours or less.
  • the obtained membrane permeation fraction can be used as it is or diluted with water as needed to obtain whey.
  • the whey obtained by the production method of the present invention contains an MF membrane permeation fraction of raw milk.
  • the whey of the present invention may consist of a microfiltration membrane permeation fraction of raw milk.
  • the MF membrane permeation fraction of the raw milk contains whey protein. Therefore, this whey contains at least whey protein as a protein.
  • the whey may contain only whey protein as a protein, or may further contain other proteins or substances derived from the protein. Examples of other proteins and substances derived from proteins include casein, glycomacropeptides, whey protein-derived peptides, casein-derived peptides, amino acids, non-protein nitrogen and the like.
  • the content of casein in the protein is preferably less than 30%, more preferably less than 25%, and even more preferably less than 20%.
  • WPC and WPI obtained from such whey can be used in a wide range of applications including acidic beverages.
  • the lower limit of the content of casein in the protein is not particularly limited and may be 0%, but 0.1% or more is preferable from the viewpoint of ease of production.
  • the content of whey protein in the protein is, for example, more than 50%, more than 75%, and may be 100%.
  • this whey can further contain water, fat, ash (minerals such as calcium and sodium), carbohydrates (lactose, etc.) and the like.
  • An example of the composition of this whey is shown below. In the composition below, the content of each component is a percentage of the total mass of whey. Moisture content: 84-99.6% by mass (further 90-97.5% by mass), Protein content: 0.03 to 1.5% by weight (further 0.2 to 0.8% by weight), Fat content: 0-0.5% by mass (further 0-0.3% by mass), Ash content: 0.04 to 1.7% by mass (further 0.3 to 1% by mass), Carbohydrate content: 0.3-12% by weight (and 2-8% by weight).
  • cheese whey and acid whey are often used as raw materials for WPC and WPI, as described above.
  • Cheese whey contains milk-clotting enzymes such as rennet (the main component is a protease called chymosin), which is an additive necessary for cheese production.
  • Acid whey contains non-milk-derived components such as pH regulators.
  • the microfiltration membrane permeation fraction of raw milk does not contain milk-clotting enzymes and is different from cheese whey in this respect.
  • This whey also preferably does not contain a milk-clotting enzyme.
  • “Does not contain milk-clotting enzyme” means that the content of milk-clotting enzyme is below the detection limit (lower limit) when a normal quantitative analysis is performed on a sample (microfiltration fraction of raw milk or this whey). Indicates that. Further, in this whey, the microfiltration membrane permeation fraction of raw milk does not contain components that are not derived from milk, and is different from acid whey in this respect. The whey also preferably does not contain components that are not derived from milk. "Does not contain non-milk-derived components” specifically means that the sample (microfiltration membrane permeation fraction of raw milk or whey of the present invention) is not derived from milk when a normal quantitative analysis is performed.
  • Preferred embodiments of the whey include the following [1] to [7].
  • Whey which contains a microfiltration fraction of raw milk, does not contain milk-clotting enzymes and non-milk-derived components, and has a casein content of less than 13% in protein.
  • Whey that contains a microfiltration membrane permeation fraction of raw milk does not contain chymosin and non-milk-derived components, and has a casein content of less than 13% in protein.
  • Whey, which contains at least whey protein as a protein does not contain milk-clotting enzymes and non-milk-derived components, and has a casein content of less than 13% in the protein.
  • Whey which contains at least whey protein as a protein, does not contain chymosin and non-milk-derived components, and has a casein content of less than 13% in the protein.
  • WPC or WPI can be obtained by treating the whey with a UF membrane and drying and pulverizing the obtained protein-enriched fraction (retentate).
  • a UF membrane When a UF membrane is used, whey proteins generally do not permeate the UF membrane, and other components (lactose, minerals, water, etc.) that are smaller in size permeate the UF membrane, so whey is treated with the UF membrane. By doing so, a protein-enriched fraction with an increased protein content can be obtained.
  • the pore size of the UF membrane is, for example, 100 nm or less, preferably 1 to 100 nm, and more preferably 1 to 10 nm.
  • a drying method a known drying method such as a spray drying method can be appropriately adopted.
  • the drying temperature is, for example, 150 to 200 ° C.
  • WPI can be obtained by treating the whey with an MF membrane, treating the obtained membrane permeation fraction with an UF membrane, and drying and pulverizing the obtained protein-concentrated fraction.
  • the WPC or WPI obtained from this whey has a lower casein contamination rate than the WPC or WPI obtained from conventional milk-derived whey. Therefore, it has excellent solubility in water and is easy to be blended in transparent beverages. In addition, since the casein mixing rate is low, it does not easily coagulate even when blended in acidic beverages and the like, and can be blended in various foods and drinks. In addition, since it has excellent digestion and absorption and has a high purity of whey protein rich in branched-chain amino acids, it is suitable as a raw material for various nutritional foods, infant milk, foods for patients with pathological conditions, and the like.
  • the present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
  • the MF membrane treatment performed in a manner in which the membrane permeable fraction (permeate) is returned to the supply liquid tank in addition to the membrane permeable fraction (retentate) is referred to as “total circulation”. That is.
  • the fat content (% by mass) was measured by the Reese-Gott Kunststoff method.
  • the protein content (% by mass) was measured by the combustion method.
  • the ash content (% by mass) was measured by the direct ashing method.
  • the water content (% by mass) was measured by the direct heat drying method.
  • the carbohydrate content (% by mass) was determined by subtracting the total of the above four components (fat, protein, ash and water) from the total of all components (calculation formula: 100- (four components of fat, protein, ash and water). Total value of)).
  • casein contamination rate The content of casein in the protein (casein contamination rate) was measured by SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis).
  • SDS-PAGE was subjected to electrophoresis according to the Q-PAGE system (TEFCO) using a 5-14% Q-PAGE mini (TEFCO) separation gel.
  • the electrophoresis tank and power supply used were manufactured by ATTO.
  • the electrophoresis was performed for 1 hour under the conditions of a voltage of 200 V and a current of 40 mA. After electrophoresis, the separated gel was removed, and the gel was stained with Ezstein AQUA (ATTO) for 3 hours.
  • skim milk solid content concentration 9.0% by mass obtained by separating from raw milk was stored at 4 ° C. for 2 days.
  • the temperature of 46 kg of this skim milk was adjusted to 10 ° C., and while maintaining 10 ° C., a total circulation treatment was performed with the MF membrane treatment apparatus having the configuration shown in FIG.
  • the inlet pressure of the membrane was maintained at 0.1 MPa during the total circulation treatment.
  • both the membrane opaque fraction (retentate) and the membrane permeable fraction were returned to the supply liquid tank 13 without collecting the membrane permeable fraction (permeate) in the permeable liquid tank 15.
  • 10 kg of water was added 90 minutes and 150 minutes after the start of the total circulation treatment. That is, in this test example, the effect of water addition on the casein mixing rate in the membrane permeation fraction was evaluated without substantially concentrating the raw milk.
  • skim milk solid content concentration 9.2% by mass obtained by separating from raw milk was stored at 4 ° C. for 2 days.
  • the temperature of 61 kg of this skim milk was adjusted to 10 ° C.
  • the MF membrane treatment was performed with the MF membrane treatment apparatus having the configuration shown in FIG. 1 while maintaining the temperature at 10 ° C.
  • the inlet pressure of the membrane was maintained at 0.1 MPa during the MF membrane treatment.
  • the total circulation treatment and the circulation treatment were alternately performed in the order shown in Table 2, and the membrane permeation fraction (permeate) was recovered during the circulation treatment.
  • the membrane permeation fraction is 20 kg from 30 minutes to 13 minutes after the start of supply of skim milk to the MF membrane treatment section of the MF membrane treatment apparatus, and 16 kg from 83 minutes to 16 minutes. After 139 minutes, 6 kg was collected over 12 minutes and returned to the supply liquid tank 13 for the rest of the period. In addition, 5 kg of water was added 191 minutes, 231 minutes and 271 minutes after the start of the MF membrane treatment, and 15 kg was added 311 minutes later, respectively.
  • the “transmissive fraction” is the “membrane transmissive fraction”.

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Abstract

本発明の一態様に係るホエイの製造方法は、カゼインとホエイタンパク質とを含む原料乳を、温度２０℃未満、固形分濃度１０質量％以上の条件で精密ろ過膜処理し、膜透過画分としてホエイを得る工程を有する。

Description

ホエイの製造方法
　本発明は、ホエイの製造方法に関する。
　本願は、２０１９年３月２９日に、日本に出願された特願２０１９－０６７１０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ホエイからカゼイン等を除去してホエイタンパク質を濃縮したホエイタンパク質濃縮物（Ｗｈｅｙ　Ｐｒｏｔｅｉｎ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）（以下、「ＷＰＣ」とも記す。）及びホエイからカゼイン等を除去してホエイタンパク質を単離したホエイタンパク質単離物（Ｗｈｅｙ　Ｐｒｏｔｅｉｎ　Iｓｏｌａｔｅ）（以下、「ＷＰＩ」とも記す。）は、タンパク質源として栄養補助食品等に用いられる。
　ＷＰＣ及びＷＰＩの原料としては、チーズ製造時に副生するチーズホエイや乳に酸を作用させてカゼインを沈殿させて得る酸ホエイが用いられることが多いが、脱脂乳、生乳等の乳を精密ろ過（以下、「ＭＦ」とも記す。）膜処理して膜透過画分として得られるホエイ（以下、「乳由来ホエイ」とも記す。）を用いることもある。チーズホエイを原料としたＷＰＣ及びＷＰＩには、チーズ製造時に副生する発酵産物が含まれる。酸ホエイを原料としたＷＰＣ及びＷＰＩは風味が悪く、また製造時に酸及び酸の化合物を含む廃液が生じるため、環境への負荷が大きい。一方で乳由来ホエイは発酵産物など不純物を含まず、酸を用いていないため風味も良い。酸及び酸の化合物を含む廃液も生じない。
　カゼインは乳中においてミセル構造、いわゆるカゼインミセル（「ミセル性カゼイン」と称される場合もある）を形成する。
　脱脂乳を７℃以下に冷却すると、カゼインミセルの解離により、遠心分離後の上清（可溶相）中のカゼイン含量（特にβ－カゼイン）が増加すること、及び、脱脂乳を１０℃以上で加熱すると可溶相中のカゼイン含量が減少することが報告されている（非特許文献１）。
　脱脂乳を、セラミック製のＭＦ膜を用い１０℃又は５０℃を維持して分画すると、５０℃では、１０℃と比較してカゼイン含有量の高い膜不透過画分が得られることが報告されている（非特許文献２）。
　乳からβ－カゼインを回収する方法として、β－カゼインがミセルから解離する温度に乳を冷却し、ＭＦ膜処理し、得られた膜透過画分を脱塩処理する方法が提案されている（特許文献１）。
　乳からβ－カゼイン含有組成物を製造する方法として、乳を少なくとも２０℃に予熱し、ＭＦ膜処理し、得られた膜透過画分を０～１５℃に冷却し、ＭＦ膜処理する方法が提案されている（特許文献２）。
国際公開第２００７／０５５９３２号 特表２０１６－５０３６６０号公報
Ａｌｉ　Ｅ．　Ａｌｉ　ｅｔ．ａｌ．　Ｊ．　Ｄａｉｒｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ（１９８０），４７，３７１－３８２ Ｓｈａｎｅ　Ｖ．　Ｃｒｏｗｌｅｙ　ｅｔ．ａｌ．　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄａｉｒｙ　Ｊ．（２０１８），８１，７２－７９
　乳由来ホエイの製造において、通常低温で実施されるＭＦ膜処理には、カゼインミセルを透過しないＭＦ膜が用いられるが、その膜透過画分として得られる乳由来ホエイは、チーズホエイや酸ホエイに比べて高い割合でカゼインを含む。これは、カゼインミセルから解離したカゼインがＭＦ膜を透過するためと考えられる。
　乳由来ホエイがカゼインを含むので、乳由来ホエイから得られるＷＰＣ及びＷＰＩもカゼインを含む。乳由来ホエイから得られるＷＰＣ及びＷＰＩは、チーズホエイや酸ホエイから得られるＷＰＣ及びＷＰＩに比べて、カゼインの含量が多いので、水への溶解性が低い。また、酸性飲料等に配合するとカゼインが酸で凝固するため、用途が制限される。
　非特許文献２に記載のように、乳を５０℃程度の高温に維持してＭＦ膜処理することは、膜透過画分へのカゼインの混入低減に有効であると考えられる。
　しかし、乳由来ホエイの製造では、ＭＦ膜処理を上記のような高温で行うと以下のような問題が懸念されるため、ＭＦ膜処理を低温（２０℃未満、さらには１０℃以下）で行うことが望ましい。
　・高温に長時間曝されることによるホエイタンパク質の凝集、及び当該凝集に伴うＭＦ膜のファウリング。またファウリングに伴う製造能力、製品品質、及び歩留りの低下。
　・高温菌の増殖。
　・ＭＦ膜として有機膜を使用する場合のＭＦ膜の劣化（一般的に有機膜の許容温度は５０℃～５５℃程度であるが、高温で長時間使用することで劣化が促進する。）。
　・ＭＦ膜として一般的に耐熱性が高い無機膜（セラミック膜）を使用する場合のコスト高（一般的に無機膜は、耐熱性は高いが有機膜より高価である。）。
　非特許文献１～２及び特許文献１～２のいずれの文献においても、ＭＦ膜処理を低温で行いつつカゼイン混入率を低減することについては検討されていない。
　本発明の一態様は、原料乳を低温でＭＦ膜処理してカゼイン混入率の低い乳由来ホエイを製造できるホエイの製造方法を提供することを目的とする。
　［１］カゼインとホエイタンパク質とを含む原料乳を、温度２０℃未満、固形分濃度１０質量％以上の条件で精密ろ過膜処理し、膜透過画分としてホエイを得る工程を有する、ホエイの製造方法。
　［２］前記ホエイを得る工程の前に、前記原料乳を１０℃以下の温度に冷却する工程を有する、［１］のホエイの製造方法。
　［３］前記ホエイを得る工程の前に、前記原料乳を濃縮する工程を有する、［１］又は［２］のホエイの製造方法。
　［４］前記ホエイを得る工程にて、前記原料乳を精密ろ過膜処理し、前記原料乳の固形分濃度が２５質量％を超えたときに、固形分濃度が１０質量％以上２５質量％以下となるように加水する、［１］～［３］のいずれかのホエイの製造方法。
　本発明のホエイの製造方法によれば、原料乳を低温でＭＦ膜処理してカゼイン混入率の低い乳由来ホエイを製造できる。
ＭＦ膜処理装置の一例を示す概略構成図である。 試験例１の結果を示すグラフである。 試験例２の結果を示すグラフである。
　本発明においては、以下の測定方法を用いる。
　脂肪含量（質量％）は、レーゼ・ゴットリーブ法により測定する。
　タンパク質含量（質量％）は、燃焼法により測定する。
　灰分含量（質量％）は、直接灰化法により測定する。
　水分含量（質量％）は、直接加熱乾燥法により測定する。具体的には、試料を９９℃の恒温器にて４時間乾燥したときの減量分（（乾燥前の試料の質量（ｇ）－乾燥後の試料の質量（ｇ））／乾燥前の試料の質量（ｇ）×１００）を水分含量（質量％）とする。
　炭水化物含量（質量％）は、全ての成分の合計から前記４成分（脂肪、タンパク質、灰分及び水分）の合計を減じて決定する（算出式：１００－（脂肪、タンパク質、灰分及び水分の４成分の合計値））。
　固形分濃度（質量％）は、水分含量以外の含量として、直接加熱乾燥法により測定された水分含量から算出する（算出式：１００－水分含量＝固形分濃度）。
　タンパク質中のカゼインの含量（％）は、ＳＤＳ－ＰＡＧＥ（ドデシル硫酸ナトリウム－ポリアクリルアミドゲル電気泳動）により測定される「α－カゼイン、β－カゼイン、κ－カゼイン、β－ラクトグロブリン及びα－ラクトアルブミン」のバンド強度合計値に対する「α－カゼイン、β－カゼイン及びκ－カゼイン」のバンド強度合計値の比として求める。本明細書においては、ホエイにおけるタンパク質中のカゼインの含量を「カゼイン混入率」とも記す。
　タンパク質中のホエイタンパク質の含量（％）は、ＳＤＳ－ＰＡＧＥ（ドデシル硫酸ナトリウム－ポリアクリルアミドゲル電気泳動）により測定される「α－カゼイン、β－カゼイン、κ－カゼイン、β－ラクトグロブリン及びα－ラクトアルブミン」のバンド強度合計値に対する「β－ラクトグロブリン及びα－ラクトアルブミン」のバンド強度合計値の比として求める。
＜ホエイの製造方法＞
　本発明のホエイの製造方法は、カゼインとホエイタンパク質とを含む原料乳を、温度２０℃未満、固形分濃度１０質量％以上の条件でＭＦ膜処理し、膜透過画分としてホエイを得る工程（高固形分ＭＦ工程）を有する。
　本発明のホエイの製造方法は、典型的には、高固形分ＭＦ工程の前に、前記原料乳を固形分濃度１０質量％以上に濃縮する工程（濃縮工程）を有する。
　本発明のホエイの製造方法は、必要に応じて、高固形分ＭＦ工程の前に、前記原料乳を１０℃以下の温度に冷却する工程（冷却工程）を有することができる。濃縮工程及び冷却工程の両工程を有する場合、典型的には、冷却工程の後に濃縮工程を有する。
　原料乳の固形分濃度は、原料乳の総質量に対する固形分の割合である。
（原料乳）
　原料乳は、タンパク質として少なくともカゼインとホエイタンパク質とを含む。
　原料乳は、タンパク質のほか、水分を含み、液状である。
　原料乳は、脂肪、灰分（カルシウム、ナトリウム等のミネラル）、炭水化物（乳糖等）等を含むことができる。
　原料乳の組成の一例を以下に示す。以下の組成において、各成分の含量は、原料乳の総質量に対する割合である。
　　水分含量：５０～９９．８質量％（さらには７５～９８質量％）、
　　タンパク質含量：０．０３～３０質量％（さらには０．１～１５質量％）、
　　脂肪含量：０～４０質量％（さらには０～２０質量％）、
　　灰分含量：０．０４～１０質量％（さらには０．２～５質量％）、
　　炭水化物含量：０．１～２０質量％（さらには１～１０質量％）。
　また、原料乳において、タンパク質中のカゼインの含量は、例えば１５～９９．９％（さらには５０～９５％）であり、タンパク質中のホエイタンパク質の含量は、例えば０．１～８５％（さらには５～５０％）である。
　原料乳としては、タンパク質としてカゼインとホエイタンパク質とを含む乳であればよく、例えば生乳、脱脂乳が挙げられる。脱脂乳としては、生乳を脱脂したものでもよく、脱脂粉乳を水に溶解したものでもよい。脱脂乳は、濃縮処理や脱塩処理が施されていてもよい。
　原料乳は、哺乳動物由来であることが好ましく、ウシ、ヒツジ又はヤギ由来であることがより好ましく、ウシ由来であることがさらに好ましい。
　原料乳中のカゼインの少なくとも一部は、典型的には、ミセルを形成している。すなわち原料乳は、典型的には、カゼインミセルを含む。
　カゼインミセルは、変性していないこと、すなわちネイティブな構造を有することが好ましい。
　カゼインミセルはリン酸カルシウムを含んでいてもよい。すなわち、カゼインミセルは、カゼインとリン酸カルシウムとから構成されるミセルであってもよい。
　原料乳中のカゼインの一部は、ミセルを形成していなくてもよい。
　原料乳の固形分濃度（濃縮工程で濃縮される前の原料乳の固形分濃度）が１０質量％未満である場合は、濃縮工程を行い、固形分濃度を１０質量％以上にする。
　原料乳の固形分濃度が１０質量％以上である場合（例えば原料乳が、脱脂粉乳を固形分濃度が１０質量％以上となるように水に溶解したものである場合）は、濃縮工程を行わなくてもよい。濃縮工程を行い、固形分濃度をさらに高めてもよい。
　なお、生乳の固形分濃度は一般に、生乳の総質量に対して１１～１４質量％であり、生乳を脱脂した脱脂乳の固形分濃度は一般に、脱脂乳の総質量に対して８～１０質量％である。
（冷却工程）
　冷却工程では、原料乳を１０℃以下の温度Ｔ０に冷却する。これにより、原料乳の劣化、微生物の増殖、ＭＦ膜のファウリングを抑制できる。温度Ｔ０は、７℃以下が好ましく、４℃以下がより好ましい。温度Ｔ０の下限は、例えば２℃である。温度Ｔ０は、２～１０℃、２～７℃、又は２～４℃であってよい。
　なお、温度Ｔ０に冷却する前の原料乳の温度は、例えば１０℃超５０℃以下である。
　冷却工程において原料乳を温度Ｔ０に冷却した後、濃縮工程又は高固形分ＭＦ工程に供する前に、原料乳を温度Ｔ０に保持することができる。原料乳を温度Ｔ０に保持する時間（保持時間）は、特に限定されないが、例えば１分間以上、１時間以上、５時間以上、１２時間以上、１日間以上、２日間以上、３日間以下、５日間以下、又は７日間以下である。保持時間は、１分間以上３日間以下、１時間以上３日間以下、５時間以上５日間以下、１２時間以上５日間以下、１日間以上７日間以下、又は２日間以上７日間以下であってよい。
　なお、冷却工程では、β－カゼイン等の一部のカゼインが、カゼインミセルから解離する。解離したカゼインは一般に、ＭＦ膜を透過してホエイのカゼイン混入率を高める。しかし、本発明のホエイの製造方法では、意外にも、冷却工程を経た原料乳を用いてもカゼイン混入率を低減できる。
（濃縮工程）
　濃縮工程では、原料乳を濃縮する。濃縮後の原料乳の固形分濃度は、高固形分ＭＦ工程で処理する際の原料乳の固形分濃度であり、１０質量％以上である。
　濃縮方法としては、ＭＦ膜処理、限外ろ過（ＵＦ）膜処理、ナノろ過（ＮＦ）膜処理、逆浸透（ＲＯ）膜処理、減圧濃縮等の公知の方法を採用できる。濃縮と分離を同時に行うことができる点、加熱による成分の変性や劣化を防止できる点、風味を維持できる点、エネルギーを節約できる点では、ＭＦ膜処理が好ましい。
　ＭＦ膜処理により原料乳を濃縮する場合、ＭＦ膜処理時の原料乳の温度は、この後の高固形分ＭＦ工程と同様に、２０℃未満が好ましく、１０℃以下がより好ましい。ＭＦ膜処理時の原料乳の温度の下限は、例えば２℃、さらには３℃である。ＭＦ膜処理時の原料乳の温度は、２℃以上２０℃未満、２～１５℃、２～１０℃、又は３～１０℃であってよい。
　ＭＦ膜処理の圧力は、ＭＦ膜を介して膜透過画分が得られる範囲で制御する。例えば膜の入口圧を０．０１～１ＭＰａに設定することができる。
　ＭＦ膜処理により原料乳を濃縮する場合、濃縮工程と高固形分ＭＦ工程とを連続して行ってもよい。
（高固形分ＭＦ工程）
　高固形分ＭＦ工程では、原料乳を、温度２０℃未満、固形分濃度１０質量％以上の条件でＭＦ膜処理する。
　ＭＦ膜処理では、原料乳とＭＦ膜とを接触させる。
　ＭＦ膜は、一般的には、カゼインミセルを透過せず、ホエイタンパク質、ミセルを形成していないカゼインを透過するので、原料乳をＭＦ膜処理すると、カゼインの含量が低減された膜透過画分（パーミエイト）が得られる。
　ＭＦ膜の孔径は、例えば０．０１μｍ～１μｍ、好ましくは０．０２μｍ～０．６μｍ、より好ましくは０．０５μｍ～０．２μｍ、さらに好ましくは０．１μｍ～０．２μｍである。ＭＦ膜の孔径は、例えば電子顕微鏡等の顕微鏡観察による方法、水銀圧入法、濾過速度法、ガス吸着法、流動電位法、陽電子消滅寿命法、粒子径が既知の粒子を用いて分離特性を測定する方法等により測定される。
　一般に、膜処理では、膜に供給する供給液の固形分濃度が低い方が、分離効率が良いとされている。
　本発明者が鋭意検討を重ねた結果、意外にも、ＭＦ膜処理時の原料乳の固形分濃度が高い方が、ホエイタンパク質とカゼインとの分離効率が高く、膜透過画分のカゼイン混入率が低くなることを見出した。
　原料乳の固形分濃度が１０質量％以上であれば、カゼインがＭＦ膜を透過することを抑制でき、カゼイン混入率の低い乳由来ホエイが得られる。原料乳の固形分濃度は、１２質量％以上が好ましく、１５質量％以上がより好ましい。
　一方で、原料乳の固形分濃度が高すぎると、ファウリングの発生が懸念される。ファウリングの発生を抑制するために、原料乳の固形分濃度は、２５質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましい。
　本工程において、ＭＦ膜処理時の原料乳の固形分濃度は、例えば、１０～２５質量％、１０～２０質量％、１２～２５質量％、１２～２０質量％、１５～２５質量％、又は１５～２０質量％が好ましい。
　ＭＦ膜処理時の原料乳の温度が２０℃未満であれば、ＭＦ膜処理工程での高温菌の増殖を抑制できる。また、この温度は有機膜の許容温度であるので、ＭＦ膜として有機膜を用いてＭＦ膜処理を行うことができる。ＭＦ膜処理時の原料乳の温度は、１５℃以下が好ましく、１０℃以下がより好ましい。ＭＦ膜処理時の原料乳の温度の下限は、例えば２℃、さらには３℃である。ＭＦ膜処理時の原料乳の温度は、２℃以上２０℃未満、２～１５℃、２～１０℃、又は３～１０℃であってよい。
　ＭＦ膜処理の圧力は、ＭＦ膜を介して膜透過画分が得られる範囲で制御する。例えば膜の入口圧を０．０１～１ＭＰａに設定することができる。
　ＭＦ膜処理は、公知のＭＦ膜処理装置を用いて実施できる。
　図１に、ＭＦ膜処理装置の一例を示す。
　この例のＭＦ膜処理装置１０は、ＭＦ膜を備えたＭＦ膜処理部１１と、ＭＦ膜処理部１１に供給する供給液（原料乳）を貯留する供給液槽１３と、膜透過画分を貯留する透過液槽１５と、供給液槽１３に水を供給する加水管２１と、供給液槽１３の供給液をＭＦ膜処理部１１に供給する供給液流路２３と、ＭＦ膜処理部１１から供給液槽１３に膜不透過画分を返送する第１返送流路２５と、ＭＦ膜処理部１１から透過液槽１５に膜透過画分を供給する透過液流路２７とを備える。供給液流路２３にはポンプ３１が設けられている。透過液流路２７には、供給液槽１３に膜透過画分を返送する第２返送流路２９が接続されている。第２返送流路２９の接続位置には三方弁３３が設けられている。三方弁３３は、膜透過画分を透過液槽１５又は供給液槽１３に振り分ける。
　ＭＦ膜処理装置１０では、例えば以下の手順でＭＦ膜処理を行う。
　ポンプ３１を作動させ、供給液槽１３の供給液をＭＦ膜処理部１１に供給する。これにより、供給液が膜不透過画分（リテンテート）と膜透過画分（パーミエイト）とに分離される。
　膜不透過画分は、供給液槽１３に返送する。返送した膜不透過画分は、供給液としてＭＦ膜処理部１１に供給する。
　膜透過画分は、供給液を濃縮しないときには供給液槽１３に返送し、供給液を濃縮するときには透過液槽１５に供給する。
　膜不透過画分を供給液槽１３に返送し、膜透過画分は返送しない様式で原料乳をＭＦ膜処理する場合（以下、当該ＭＦ膜処理を「循環処理」とも記す。）は、次第に供給液の固形分濃度が上昇する。固形分濃度が上昇して前記した好ましい上限値を超えた場合には、供給液の固形分濃度を低下させるために、供給液に加水することができる。原料乳（供給液）に加水するには、例えば、加水管２１から供給液槽１３に水を供給すればよい。
　本発明においては、膜不透過画分と膜透過画分の両方を供給液槽に返送しない様式で原料乳をＭＦ膜処理することもできる。このような様式としては、例えば、複数のＭＦ膜を直列に接続した設備において、原料乳を最初のＭＦ膜で処理した後、得られた膜不透過画分を新たな原料乳（供給液）として次のＭＦ膜で処理を行っていく連続的なＭＦ膜処理の様式が挙げられる。このような連続的な処理においては、膜不透過画分の固形分濃度は連続的に上昇していくため、固形分濃度が前記した好ましい上限値を超えた場合には、供給液の固形分濃度を低下させるために、加水することができる。
　加水するタイミングは、例えば、原料乳（供給液）の固形分濃度が前記した好ましい上限値を超えたときである。原料乳（供給液）の前記した好ましい上限値を超えていないときであっても必要に応じて加水することができる。
　本発明において、加水量は、カゼイン混入率の上昇を抑制するために、加水後の原料乳（供給液）の固形分濃度が１０質量％未満とならないように設定することができる。
　加水のタイミングは、好ましくは、原料乳（供給液）の固形分濃度が２５質量％を超えたときであり、より好ましくは原料乳（供給液）の固形分濃度が２０質量％を超えたときである。加水は、具体的には、例えば、固形分濃度が１０質量％以上２５質量％以下、１０質量％以上２０質量％以下、１２質量％以上２５質量％以下、１２質量％以上２０質量％以下、１５質量％以上２５質量％以下、又は１５質量％以上２０質量％以下となるように実施する。
　本発明において、ＭＦ膜処理の開始時や加水時に、一時的に原料乳（供給液）の固形分濃度が１０質量％未満になってもよいが、ＭＦ膜処理の総処理時間（ＭＦ膜処理装置の総運転時間）に対して７０％以上の時間において、原料乳（供給液）の固形分濃度が１０質量％以上であることが好ましい。また、本発明においては、ＭＦ膜処理の総処理時間に対して５０％以上の時間において、原料乳（供給液）の固形分濃度が１２質量％以上であることが好ましい。
　ＭＦ膜処理の総処理時間は、特に限定されないが、例えば０．５時間以上、２４時間以下、さらには１時間以上、１５時間以下である。
　得られた膜透過画分は、そのまま、又は必要に応じて水で希釈して、ホエイとすることができる。
　本発明の製造方法により得られるホエイ（以下、「本ホエイ」とも記す。）は、原料乳のＭＦ膜透過画分を含む。また、本発明のホエイは、原料乳の精密ろ過膜透過画分からなるものであってもよい。
　前記したとおり、ＭＦ膜はホエイタンパク質を透過するので、原料乳のＭＦ膜透過画分はホエイタンパク質を含む。したがって、本ホエイは、タンパク質として少なくともホエイタンパク質を含む。
　本ホエイは、タンパク質としてホエイタンパク質のみを含んでいてもよく、他のタンパク質やタンパク質に由来する物質をさらに含んでいてもよい。他のタンパク質やタンパク質に由来する物質としては、例えばカゼイン、グリコマクロペプチド、ホエイタンパク質由来のペプチド、カゼイン由来のペプチド、アミノ酸、非タンパク態窒素等が挙げられる。
　タンパク質中のカゼインの含量（カゼイン混入率）は、３０％未満であることが好ましく、２５％未満であることがより好ましく、２０％未満であることがさらに好ましい。このようなホエイから得られるＷＰＣ及びＷＰＩは、酸性飲料を含む幅広い用途に利用できる。タンパク質中のカゼインの含量の下限は特に限定されず、０％であってもよいが、製造しやすさの点では、０．１％以上が好ましい。
　タンパク質中のホエイタンパク質の含量は、例えば５０％超であり、さらには７５％超であり、１００％であってもよい。
　本ホエイは、タンパク質のほか、水分、脂肪、灰分（カルシウム、ナトリウム等のミネラル）、炭水化物（乳糖等）等をさらに含むことができる。
　本ホエイの組成の一例を以下に示す。以下の組成において、各成分の含量は、ホエイの総質量に対する割合である。
　　水分含量：８４～９９．６質量％（さらには９０～９７．５質量％）、
　　タンパク質含量：０．０３～１．５質量％（さらには０．２～０．８質量％）、
　　脂肪含量：０～０．５質量％（さらには０～０．３質量％）、
　　灰分含量：０．０４～１．７質量％（さらには０．３～１質量％）、
　　炭水化物含量：０．３～１２質量％（さらには２～８質量％）。
　従来、ＷＰＣ及びＷＰＩの原料としては、前記したように、チーズホエイや酸ホエイが用いられることが多い。チーズホエイは、チーズ製造に必要な添加物であるレンネット（主成分はキモシンというプロテアーゼ）等の凝乳酵素を含む。酸ホエイは、ｐＨ調整剤等の乳由来ではない成分を含む。
　本ホエイにおいて、原料乳の精密ろ過膜透過画分は、凝乳酵素を含まず、この点でチーズホエイと相違する。本ホエイも、凝乳酵素を含まないことが好ましい。「凝乳酵素を含まない」とは、試料（原料乳の精密ろ過膜透過画分又は本ホエイ）について通常の定量分析を行ったときに、凝乳酵素の含有量が検出限界（下限）未満であることを示す。
　また、本ホエイにおいて、原料乳の精密ろ過膜透過画分は、乳由来ではない成分を含まず、この点で酸ホエイと相違する。本ホエイも、乳由来ではない成分を含まないことが好ましい。「乳由来ではない成分を含まない」とは、具体的には、試料（原料乳の精密ろ過膜透過画分又は本発明のホエイ）について通常の定量分析を行ったときに、乳由来ではない成分の含有量が検出限界（下限）未満であることを示す。
　本ホエイの好ましい態様として、以下の［１］～［７］が挙げられる。
［１］原料乳の精密ろ過膜透過画分を含み、凝乳酵素を含まず、かつタンパク質中のカゼインの含量が１３％未満である、ホエイ。
［２］原料乳の精密ろ過膜透過画分を含み、キモシンを含まず、かつタンパク質中のカゼインの含量が１３％未満である、ホエイ。
［３］原料乳の精密ろ過膜透過画分を含み、乳由来ではない成分を含まず、かつタンパク質中のカゼインの含量が１３％未満である、ホエイ。
［４］原料乳の精密ろ過膜透過画分を含み、凝乳酵素及び乳由来ではない成分を含まず、かつタンパク質中のカゼインの含量が１３％未満である、ホエイ。
［５］原料乳の精密ろ過膜透過画分を含み、キモシン及び乳由来ではない成分を含まず、かつタンパク質中のカゼインの含量が１３％未満である、ホエイ。
［６］タンパク質として少なくともホエイタンパク質を含み、凝乳酵素及び乳由来ではない成分を含まず、かつタンパク質中のカゼインの含量が１３％未満である、ホエイ。
［７］タンパク質として少なくともホエイタンパク質を含み、キモシン及び乳由来ではない成分を含まず、かつタンパク質中のカゼインの含量が１３％未満である、ホエイ。
（用途）
　本ホエイの用途は特に限定されず、従来のホエイと同様の用途に利用できる。
　例えば本ホエイをＵＦ膜処理し、得られたタンパク質濃縮画分（リテンテート）を乾燥して粉末化することにより、ＷＰＣ又はＷＰＩが得られる。
　ＵＦ膜を用いる場合、一般的にはホエイタンパク質はＵＦ膜を透過せず、それよりもサイズの小さい他の成分（乳糖、ミネラル、水分等）はＵＦ膜を透過するので、ホエイをＵＦ膜処理することで、タンパク質含量が高められたタンパク質濃縮画分が得られる。ＵＦ膜の孔径は、例えば１００ｎｍ以下であり、好ましくは１～１００ｎｍであり、より好ましくは１～１０ｎｍである。乾燥方法としては、噴霧乾燥法等の公知の乾燥法を適宜採用できる。乾燥温度は、例えば１５０～２００℃である。
　例えば本ホエイをＭＦ膜処理し、得られた膜透過画分をＵＦ膜処理し、得られたタンパク質濃縮画分を乾燥して粉末化することにより、ＷＰＩが得られる。
　本ホエイから得られるＷＰＣ又はＷＰＩは、従来の乳由来ホエイから得られるＷＰＣ又はＷＰＩに比べて、カゼイン混入率が低い。そのため、水への溶解性に優れ、透明飲料に配合しやすい。また、カゼイン混入率が低いので、酸性飲料等に配合しても凝固しにくく、多様な飲食品に配合できる。また、消化吸収性に優れ、分岐鎖アミノ酸を豊富に含むホエイタンパク質の純度が高いので、様々な栄養食品、乳児用ミルク、病態者向け食品などの原料に適している。また製造工程において終始低温で保持されるため、製品中の微生物、特に高温菌の繁殖リスクが低い。そのため、各種飲料、栄養食品、乳児用ミルク、病態者向け食品などの原料に適している。したがって、本ホエイは、ＷＰＣ又はＷＰＩの原料として好適である。
　以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。ただし本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、本実施例において、膜不透過画分（リテンテート）に加えて、膜透過画分（パーミエイト）も一緒に供給液槽に返送する様式で実施されるＭＦ膜処理のことを「全循環」という。
＜測定方法＞
　脂肪含量（質量％）は、レーゼ・ゴットリーブ法により測定した。
　タンパク質含量（質量％）は、燃焼法により測定した。
　灰分含量（質量％）は、直接灰化法により測定した。
　水分含量（質量％）は、直接加熱乾燥法により測定した。
　炭水化物含量（質量％）は、全ての成分の合計から前記４成分（脂肪、タンパク質、灰分及び水分）の合計を減じて決定した（算出式：１００－（脂肪、タンパク質、灰分及び水分の４成分の合計値））。
　固形分濃度（質量％）は、水分含量以外の含量として、直接加熱乾燥法により測定された水分含量から算出した（算出式：１００－水分含量＝固形分濃度）。
　タンパク質中のカゼインの含量（カゼイン混入率）は、ＳＤＳ－ＰＡＧＥ（ドデシル硫酸ナトリウム－ポリアクリルアミドゲル電気泳動）を行って測定した。ＳＤＳ－ＰＡＧＥは、５－１４％　Ｑ－ＰＡＧＥ　ｍｉｎｉ（ＴＥＦＣＯ社）の分離ゲルを用いて、Ｑ－ＰＡＧＥ　ｓｙｓｔｅｍ　（ＴＥＦＣＯ社）に従って電気泳動に供した。電気泳動槽及びパワーサプライはＡＴＴＯ社製を使用した。電気泳動は電圧２００Ｖ、電流４０ｍＡの条件で１時間行った。電気泳動後、分離ゲルをとりはずし、Ｅｚｓｔａｉｎ　ＡＱＵＡ（ＡＴＴＯ社）を用いてゲルの染色を３時間行った。その後蒸留水を用いてゲルの脱色を４時間行った。染色及び脱色したゲルをＧｅｌ　ＤＯＣＴＭ　ＥＺ　Ｉｍａｇｅｒ　（ＢＩＯＲＡＤ社）に供し、ゲル中の染色された各バンドの染色強度を測定した。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ後、「α－カゼイン、β－カゼイン、κ－カゼイン、β－ラクトグロブリン及びα－ラクトアルブミン」のバンド強度合計値（全タンパク質に相当）に対する「α－カゼイン、β－カゼイン及びκ－カゼイン」のバンド強度合計値の比としてカゼイン混入率を求めた。
＜試験例１＞
　この試験では、ＭＦ膜処理中に原料乳（供給液）を段階的に希釈し、ＭＦ膜処理時の原料乳の固形分濃度がカゼイン混入率に与える影響について検討した。
　森永乳業株式会社にて、生乳より分離して得た脱脂乳（固形分濃度９．０質量％）を４℃で２日間保存した。
　次いで、この脱脂乳４６ｋｇを１０℃に温度調整し、１０℃を維持したまま、図１に示す構成のＭＦ膜処理装置にて全循環処理を行った。全循環処理の間、膜の入口圧力は０．１ＭＰａに維持した。また、膜透過画分（パーミエイト）を透過液槽１５に回収することなく、膜不透過画分（リテンテート）と膜透過画分とを、いずれも供給液槽１３に返送した。全循環処理を開始してから９０分後と１５０分後にそれぞれ１０ｋｇの加水を行った。すなわち、本試験例においては、実質的に原料乳の濃縮を行わずに、加水による膜透過画分へのカゼイン混入率への影響を評価した。
　循環処理の間、供給液及びパーミエイトを定期的に約４０ｇ採取し、固形分濃度、カゼイン混入率を測定した。結果を表１、図２に示す。
　表１、図２中、「Ｔｉｍｅ」、「Ｃａｓｅｉｎ／Ｔｏｔａｌ　ｐｒｏｔｅｉｎ」、「Ｆｅｅｄ　ＴＳ」はそれぞれ、ＭＦ膜処理装置のＭＦ膜処理部への脱脂乳の供給を開始してからの経過時間、膜透過画分のカゼイン混入率、供給液の固形分濃度を示す（以下同様）。
　表１、図２に示すように、加水によって供給液の固形分濃度が低くなるにつれて膜透過画分のカゼイン混入率が高くなっていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
＜試験例２＞
　この試験では、ＭＦ膜処理中に原料乳（供給液）を段階的に濃縮し、その後段階的に希釈し、ＭＦ膜処理時の原料乳の固形分濃度がカゼイン混入率に与える影響について検討した。
　森永乳業株式会社にて、生乳より分離して得た脱脂乳（固形分濃度９．２質量％）を４℃で２日間保存した。
　次いで、この脱脂乳６１ｋｇを１０℃に温度調整し、１０℃を維持したまま、図１に示す構成のＭＦ膜処理装置にてＭＦ膜処理を行った。ＭＦ膜処理の間、膜の入口圧力は０．１ＭＰａに維持した。なお、本試験例では、表２に記載のとおりの順序で全循環処理と循環処理を交互に行い、循環処理の際に膜透過画分（パーミエイト）を回収した。すなわち、膜透過画分（パーミエイト）は、ＭＦ膜処理装置のＭＦ膜処理部への脱脂乳の供給を開始してから３０分後から１３分間かけて２０ｋｇ、８３分後から１６分間かけて１６ｋｇ、１３９分後から１２分間かけて６ｋｇ回収し、その他の期間は供給液槽１３に返送した。また、ＭＦ膜処理を開始してから１９１分後、２３１分後及び２７１分後にそれぞれ５ｋｇ、３１１分後に１５ｋｇの加水を行った。表２中、「透過画分」は「膜透過画分」である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　循環処理の間、供給液及び膜透過画分を定期的に約４０ｇ採取し、固形分濃度、カゼイン混入率を測定した。結果を表３、図３に示す。
　表３、図３に示すように、供給液の固形分濃度が高くなるにつれて膜透過画分のカゼイン混入率が低くなり、供給液の固形分濃度が低くなるにつれて膜透過画分のカゼイン混入率が高くなっていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　１０　ＭＦ膜処理装置、１１　ＭＦ膜処理部、１３　供給液槽、１５　透過液槽、２１　加水管、２３　供給液流路、２５　第１返送流路、２７　透過液流路、２９　第２返送流路、３１　ポンプ、３３　三方弁

Claims (4)

  1. 　カゼインとホエイタンパク質とを含む原料乳を、温度２０℃未満、固形分濃度１０質量％以上の条件で精密ろ過膜処理し、膜透過画分としてホエイを得る工程を有する、ホエイの製造方法。
  2. 　前記ホエイを得る工程の前に、前記原料乳を１０℃以下の温度に冷却する工程を有する、請求項１に記載のホエイの製造方法。
  3. 　前記ホエイを得る工程の前に、前記原料乳を濃縮する工程を有する、請求項１又は２に記載のホエイの製造方法。
  4. 　前記ホエイを得る工程にて、前記原料乳を精密ろ過膜処理し、前記原料乳の固形分濃度が２５質量％を超えたときに、固形分濃度が１０質量％以上２５質量％以下となるように加水する、請求項１～３のいずれか一項に記載のホエイの製造方法。
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