(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳製品タンパク質加水分解産物を産生する方法であって、ここで該方法は、
乳製品タンパク質を含む溶液を提供する工程；
該溶液を４５°Ｆ（７．２℃）へ冷却する工程；
該溶液のｐＨを１０．４以上に調整して、塩基性乳製品タンパク質溶液を形成する工程；および
プロテアーゼ酵素を該塩基性乳製品タンパク質溶液に加える工程であって、該プロテアーゼ酵素は、該乳製品タンパク質の少なくとも一部を乳製品タンパク質加水分解産物へ変換する、工程；
を含む、方法。
【請求項２】
前記溶液のｐＨを調整する工程は、該溶液に強塩基を加える工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記強塩基は、水酸化ナトリウムを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法は、前記プロテアーゼ酵素を加えた後に、前記塩基性乳製品タンパク質溶液を、１８０°Ｆ（８２．２℃）に加熱する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液を１８０°Ｆ（８２．２℃）で１０分間加熱する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記乳製品タンパク質は、乳清タンパク質、またはカゼインタンパク質を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記乳製品タンパク質は、溶液の１％ｗｔ以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
乳製品タンパク質加水分解産物を産生する方法であって、該方法は、
乳製品タンパク質を含む溶液を提供する工程；
該乳製品タンパク質溶液を５０°Ｆ（１０℃）以下に冷却する工程；
該乳製品タンパク質溶液のｐＨを８以上に調整する工程；および
冷却した塩基性乳製品タンパク質溶液にプロテアーゼ酵素を加える工程であって、ここで該プロテアーゼ酵素は、該乳製品タンパク質の少なくとも一部を、乳製品タンパク質加水分解産物に変換する、工程；
を含む、方法。
【請求項９】
乳清タンパク質加水分解産物を産生する方法であって、該方法は、
（ａ）１重量％の乳清タンパク質濃縮物を含む溶液を提供する工程；
（ｂ）該溶液を４５°Ｆ（７．２℃）に冷却する工程；
（ｃ）強塩基、および強塩基と金属イオン封鎖剤との混合物からなる群から選択されるｐＨ調整剤を加えることによって、該溶液のｐＨを１０．４に調整する工程；
（ｄ）該溶液を４５°Ｆ（７．２℃）の温度で混合する工程；
（ｅ）プロテアーゼ酵素を該溶液に加える工程であって、ここで該プロテアーゼ酵素を乳清タンパク質濃縮物の０．５重量％の量で加える、工程；
（ｆ）該溶液を、２４時間にわたってか、またはｐＨが９．５以下になるまで混合する工程であって、ここで該プロテアーゼ酵素は、該乳清タンパク質の少なくとも一部を、乳清タンパク質加水分解産物に変換する、工程；
（ｇ）該溶液を９０°Ｆ（３２．２℃）から１４０°Ｆ（６０℃）で、３０分間から３００分間インキュベートする工程；
（ｈ）該溶液を１８０°Ｆ（８２．２℃）で１０分間加熱する工程；
（ｉ）該溶液から水を除去して、濃縮物を形成する工程；および
（ｊ）濃縮物を乾燥して、該乳清タンパク質加水分解産物を含む固体組成物を形成する工程；
を含む、乳清タンパク質加水分解産物を産生する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本願は、米国仮特許出願第６０／７５６，４５６号（２００６年１月４日出願）、発明の名称「ＰＲＯＴＥＩＮ  ＨＹＤＲＯＬＹＳＡＴＥＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ」（その内容全体は、全ての目的のために参考として本明細書中に援用される）に基づく優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
長年の間、栄養士は、タンパク質を多く含み、そして飽和脂肪の少ない食品を推奨してきた。これらの推奨は多くの場合、高脂肪の食事、糖分を多く含むペストリー、キャンディーバー、およびソフトドリンクを、ゆで卵の白身、インゲンマメ、および脱脂乳のたまらなく魅力的な代替物と考える消費者によって無視される。健康な食品および美味しい食品の間の、時には対立するゴールを試み、そして折り合いをつけるために、製造業者は、人気のある食品中のより健康的でない物質を、より健康的な成分で置換する。例えば、従来のアイスクリーム中の飽和脂肪および糖のいくらかを、タンパク質および糖代用品で置換し得、それはアイスクリームを低カロリーに、そして脂肪および加工糖の量を少なくする。脂肪および炭水化物をタンパク質で置換することは、パスタおよびキャンディーバーのような食品にさえ及んだ。
【０００３】
成分置換のために使用するタンパク質の重要な供給源は、酪農業界に由来し、ここでは乳清およびカゼインのような大量のタンパク質を、酪農乳から分離し得る。例えば乳清タンパク質は、チーズ産生の天然の副産物であり、それはタンパク質代用品として付加価値を有する。しかしこれらのタンパク質の天然形式は、それらを多くの場合脂肪および炭水化物の良くない代用品とする物理的および感覚受容性性質を有する。天然タンパク質はまた、吸湿性である傾向があり、そしてその付近の水分を吸収する。結果として、固体の食品は乾燥した味がし得、そして液体の飲み物でさえ、チョークのような後味を有し得る。
【０００４】
タンパク質、主に乳清タンパク質の組み込みは、それらを食品製品に主なタンパク質源として組み込むことを阻む、多くの問題に直面した。例えば、乳清タンパク質の沈殿および／またはゲル化を引き起こす、熱処理の間のそのタンパク質の不安定性のために、乳清タンパク質を常温で長期保存可能な飲料に組み込むことは制限される。さらに、主に乳清タンパク質をほとんど含まない、または全く含まないバーと比較したバーの早すぎる硬化のために、乳清タンパク質を栄養バーに組み込むことは、貯蔵寿命のより短いバーを生じる。
【０００５】
乳製品タンパク質をより魅力的な食品代用品とするために、大きな天然タンパク質を、プロテアーゼ酵素によってより小さなタンパク質断片（タンパク質加水分解産物と呼ばれる）に加水分解する。より小さなタンパク質断片は、一般的に開始タンパク質より、より水溶性であり、そしてより吸湿性が低い。それらを飲料に溶解して濃縮タンパク質ドリンクを産生し、そして固体食品に加えてなめらかな、よりチョークのようでない味を与え得る。しかし、天然タンパク質を断片へ切断することも、重要な欠点を有する：タンパク質加水分解産物は、通常非常に苦く、そして全てのタンパク質加水分解産物が熱安定性であるわけではない。
【０００６】
苦味の増加は、タンパク質断片の、人の味蕾の苦味受容体の達する能力の増加に起因する。タンパク質断片の疎水性アミノ酸側鎖が、これらの受容体に達し得た場合に、苦味を感じる。大きな天然タンパク質は大きすぎて、苦味を活性化する側鎖は、苦味受容体へ誘導するのに困難であり、天然タンパク質は苦味ではなくマイルドな味がする。
【０００７】
タンパク質加水分解産物の苦味の増加は、食品科学者が、そのＱ値として知られる、加水分解産物の平均疎水性を決定することによって、苦味およびタンパク質サイズ間の関係を定量するのに十分予測可能である。タンパク質加水分解産物を構成するアミノ酸グループの数（ｎ）を数え、そしてタンパク質が人の口内で溶解する時の各アミノ酸グループの自由エネルギーの変化（Δｇ）を合計することによって、Ｑ値を計算する。タンパク質加水分解産物のＱ値を計算する等式は以下のようである：
【０００８】
【数１】
0005628479.tif 000002
Ｑ値が高いほど、タンパク質は苦味がある可能性が高い。アミノ酸グループの数（ｎ）が、Ｑ値の等式の分母であるので、アミノ酸グループの数が小さいほど（すなわちタンパク質が小さいほど）、Ｑ値は高くなり、タンパク質が苦味を有する可能性が増加する。研究は、１４００を超えるＱ値を有するほとんどのタンパク質加水分解産物は顕著な苦味があり、一方１３００より低いＱ値を有するものは、苦味がないことを示す。
【０００９】
タンパク質加水分解産物の苦味を評価する別の手順は、加水分解産物の水性溶液を、増加する濃度の塩酸キニーネまたはカフェインのような標準苦味物質と比較することである。加水分解産物が、特定の濃度の標準物質と同じ程度苦味があるなら、それらはその濃度レベルの標準物質と同等の苦味を有すると言われる。加水分解産物の苦味を、苦味標準物質溶液の特定の濃度（または濃度範囲）の当量として定量的に表し得る。
【００１０】
食品および飲料の製造者は、タンパク質加水分解産物の苦味に対処するために、いくつかのアプローチを試みた。これらは、甘味糖、および他の香味料で苦味を遮断する試みを含む。望ましい食品の風味を維持しながらタンパク質の苦味を消す香味料は、高価であり、そして開発するのが難しくあり得、そして典型的にはあまり苦味を遮断しない。苦味を抑制するために、加水分解または加水分解タンパク質のろ過の間に、苦味除去酵素の使用も採用されたが、あまり成功しなかった。
【００１１】
別のアプローチにおいて、食品製造者は、タンパク質加水分解産物をより小さなペプチドユニットへ切断すること、時にはタンパク質を個々のアミノ酸へ切断することさえ試みた。タンパク質のこれらのサイズまでの徹底的な加水分解は、より大きな加水分解産物で感じられる苦味を抑制することが示された。しかし、苦味は通常、ペプチドからの石鹸のような、および培養液のような不快な臭いに置き換わり、苦味のある加水分解産物よりわずかに味がよいのみである。さらに、多くの場合、加水分解の後でさえ、苦味および後味は依然として顕著である。
【００１２】
明らかに、乳製品タンパク質のような大きな天然タンパク質を、味がよく、そして加工中も安定なタンパク質加水分解産物へ変換し得るなら、大きな、そしてほとんど未開発の市場が現実化し得る。そのような変換過程は、乳清のような乳製品タンパク質副産物の価値ある市場を作るだけでなく、それらは消費者が、依然として食べるのが楽しい、より健康的な食品に継ぎ目なく移行することも可能にする。有用な、味のよいタンパク質加水分解産物を産生するこれらの過程、およびそれらから作られる様々な食品および飲料が、本発明によって記載される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（発明の簡単な要旨）
本発明の実施態様は、タンパク質加水分解産物を産生する方法に関連する。その方法は、タンパク質を含む溶液を提供し、そして溶液のｐＨを約１０．４以上に調整して、塩基性タンパク質溶液を形成する工程を含み得る。その方法はまた、塩基性タンパク質溶液にプロテアーゼ酵素を加えることを含み得、それは溶液中のタンパク質の少なくとも一部をタンパク質加水分解産物へ変換する。
【００１４】
本発明の実施態様はさらに、上記で記載した方法によって産生したタンパク質加水分解産物組成物を含む。その組成物は、約１９０°Ｆ以上の温度で、約５分間以上の間、熱安定性である。その組成物はまた、約０．０３ｍｇ／ｍｌ以下の塩酸キニーネと同等の苦味を有し得る。
【００１５】
本発明の実施態様はまた、タンパク質加水分解産物を産生するさらなる方法を含む。これらの方法は、タンパク質を含む溶液を提供し、そしてそのタンパク質溶液を約５０°Ｆ以下まで冷却する工程を含み得る。その方法はまた、溶液のｐＨを約８以上に調整し、そしてプロテアーゼ酵素を、冷却した塩基性タンパク質溶液に加えることを含み得、それはタンパク質の少なくとも一部をタンパク質加水分解産物へ変換する。
【００１６】
本発明の実施態様はさらにまた、タンパク質加水分解産物を産生するさらなる方法を含む。これらの方法は、タンパク質を含む溶液を提供し、そして溶液のｐＨを約８以上に調整して、塩基性タンパク質溶液を形成する工程を含み得る。その塩基性溶液を、約３０分以上の間混合し得、そしてプロテアーゼ酵素を、その塩基性タンパク質溶液に加え得る。そのプロテアーゼ酵素は、タンパク質の少なくとも一部をタンパク質加水分解産物へ変換する。
【００１７】
本発明の実施態様はさらに、タンパク質加水分解産物を産生するさらなる方法も含む。その方法は、タンパク質を含む溶液を提供し、そして溶液のｐＨを約８以上に調整する工程を含み得る。その方法はさらに、非アルカリ性プロテアーゼ酵素を、その塩基性タンパク質溶液に加えることを含み得、それはタンパク質の少なくとも一部をタンパク質加水分解産物へ変換する。
【００１８】
本発明の実施態様はまたさらに、乳清タンパク質加水分解産物を産生するまたさらなる方法を含む。その方法は、重量で約１０％の乳清タンパク質濃縮物を含む溶液を提供し、そしてその溶液を約４５°Ｆに冷却する工程を含み得る。さらなる工程は、水性水酸化ナトリウムをその溶液に加えることによって、溶液のｐＨを約１０．４に調整すること、その溶液を４５°Ｆの温度で３０分間混合すること、およびＢａｃｉｌｌｕｓ由来のプロテアーゼ酵素（例えばＰｒｏｔａｍｅｘＲ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ  Ａ／Ｓ、Ｋｒｏｇｓｈｏｅｊｖｅｊ  ３６、２８８０  Ｂａｄｓｖａｅｒｄ  Ｄｅｎｍａｒｋ））を溶液に加えることを含み得、ここでプロテアーゼ酵素を乳清タンパク質濃縮物の重量で約０．５％の量で加える。その溶液を、２４時間、またはｐＨが約９．５以下になるまで混合し得、ここでそのプロテアーゼ酵素は、乳清タンパク質の少なくとも一部を乳清タンパク質加水分解産物へ変換する。さらなる工程は、その溶液を約９０°Ｆから約１４０°Ｆで、約３０から約３００分間インキュベートすること、溶液を約１８０°Ｆまで約１０分間加熱してから、水を溶液から除去すること、そして次いで溶液を乾燥して乳清タンパク質加水分解産物を含む固体組成物を形成することを含み得る。
【００１９】
本発明の実施態様はまたさらに、乳清タンパク質加水分解産物を産生するまたさらなる方法を含む。その方法は、重量で約１０％の乳清タンパク質濃縮物を含む溶液を提供し、そしてその溶液を約４５°Ｆに冷却する工程を含み得る。さらなる工程は、水性水酸化ナトリウムおよびリン酸三カリウムをその溶液に加えることによって、その溶液のｐＨを約１０．４に調整すること、その溶液を４５°Ｆの温度で３０分間混合すること、およびＢａｃｉｌｌｕｓ由来のプロテアーゼ酵素（例えばＰｒｏｔａｍｅｘＲ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ  Ａ／Ｓ、Ｋｒｏｇｓｈｏｅｊｖｅｊ  ３６、２８８０  Ｂａｄｓｖａｅｒｄ  Ｄｅｎｍａｒｋ））を溶液に加えることを含み得、ここでそのプロテアーゼ酵素を重量で乳清タンパク質濃縮物の約０．５％の量で加える。その溶液を、２４時間、またはｐＨが約９．５以下になるまで混合し得、ここでそのプロテアーゼ酵素は、乳清タンパク質の少なくとも一部を乳清タンパク質加水分解産物へ変換する。さらなる工程は、その溶液を約９０°Ｆから約１４０°Ｆで、約３０から約３００分間インキュベートすること、その溶液を約１８０°Ｆまで約１０分間加熱してから、水を溶液から除去すること、そして次いでその溶液を乾燥して乳清タンパク質加水分解産物を含む固体組成物を形成することを含み得る。
【００２０】
本発明の実施態様はまた、タンパク質基質の酵素加水分解によって形成されたタンパク質加水分解産物の混合物を含み得る、水溶性食品添加物を含み得る。混合物中のタンパク質加水分解産物は、約２０００から約１０，０００ダルトンの平均分子量を有する。
【００２１】
本発明の実施態様はさらに、タンパク質基質の酵素加水分解によって形成されたタンパク質加水分解産物の混合物から作られた、水溶性食品添加物を含み得る。混合物中のタンパク質加水分解産物は、約１３００以下の平均Ｑ値を有する。
【００２２】
本発明の実施態様はさらに、タンパク質基質の酵素加水分解によって形成されたタンパク質加水分解産物の混合物から作られた、水溶性食品添加物を含み得る。混合物中のタンパク質加水分解産物は、０．００３ｍｇ／ｍｌの塩酸キニーネより低いキニーネ当量を有する。
【００２３】
本発明の実施態様はさらに、タンパク質基質の酵素加水分解によって形成されたタンパク質加水分解産物の混合物から作られた、水溶性食品添加物を含み得る。水性溶液中のタンパク質加水分解産物は、約７％のタンパク質を含み、そして０．０３ｍｇ／ｍｌの塩酸キニーネより低いキニーネ当量を有する。
【００２４】
本発明の実施態様はさらに、タンパク質基質の酵素加水分解によって形成されたタンパク質加水分解産物の混合物から作られた、水溶性食品添加物を含み得る。水性溶液中のタンパク質加水分解産物は、約７％のタンパク質を含み、そして約１８０°Ｆから約３００°Ｆで、約１秒から約５０分間熱安定性である。
【００２５】
本発明の実施態様はまた、タンパク質を加えた菓子を産生する方法も含み得る。その方法は、甘味料および固形脂肪を最初の混合物と混合し、そして最初の混合物を固形脂肪が溶解し始めるまで加熱する工程を含み得る。その方法はまた、タンパク質加水分解産物を含む化合物を、溶解した混合物に加えることを含み得、ここでそのタンパク質加水分解産物は約２０００から約１０，０００ダルトンの平均分子量を有する。液体乳製品のようなさらなる成分も、溶解した混合物に加えて、タンパク質強化菓子混合物を形成し得る。その方法はさらに、菓子混合物を菓子へ調理することを含み得る。
【００２６】
本発明の実施態様はまたさらに、タンパク質強化飲料を産生する方法を含み得る。その方法は、水およびタンパク質加水分解産物を、最初の混合物に混合することを含み得、ここでそのタンパク質加水分解産物は、約２０００から約１０，０００ダルトンの平均分子量を有する。その方法はまた、１つ以上のさらなる成分を水に加えて未加工の飲料を形成すること、およびその未加工の飲料を加熱してタンパク質強化飲料を形成することも含み得る。
【００２７】
本発明の実施態様はさらに、タンパク質加水分解産物の組成物を含み得る。その組成物は、約１９０°Ｆ以上の温度で、約５分間以上熱安定性であり得る。それらはまた、約０．０３ｍｇ／ｍｌ以下の塩酸キニーネと同等の苦味を有し得る。
【００２８】
さらなる実施態様および特徴を、部分的に以下の説明において述べ、そして部分的には明細書の調査時に当業者に明らかとなり、または本発明の実施によって学び得る。本発明の特徴および利点を、明細書において記載された手段、組み合わせ、および方法によって現実化および達成し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（発明の詳細な説明）
タンパク質添加物および人気のある食品および飲料における成分代用品としてふさわしいサイズプロファイルを有する、タンパク質加水分解産物の混合物が記載される。加水分解産物の平均サイズは、よい溶解性および吸湿性の性質を有するのに十分小さく、しかし苦味を感じない程度に十分大きい範囲に入る。これらの加水分解産物を、高度に塩基性の水性溶液（例えば１０より高いｐＨを有する溶液）中の天然タンパク質全体から得ることができる。塩基性タンパク質溶液中のタンパク質溶解酵素が、タンパク質をタンパク質加水分解産物へ切断する。
【００３０】
加水分解過程の温度、ｐＨおよび他のパラメーターを、タンパク質溶解酵素が天然タンパク質を過剰に加水分解しないよう調節する。異なる条件下では、加水分解産物は通常、さらにより小さいタンパク質断片へ切断され得るので、その過程を、天然タンパク質の部分的タンパク質分解として説明し得る（部分的タンパク質加水分解とも呼ばれる）。典型的な産生されたタンパク質加水分解産物は、人の味蕾上の苦味受容体に達するのが困難なほど十分大きく、しかし食品および飲料に加えたときに有意にゲル化、凝集、沈殿、濃縮、または硬化するほど大きくはない。
【００３１】
タンパク質加水分解産物
タンパク質加水分解産物を、他の種類のタンパク質の中で、大豆タンパク質、および乳製品タンパク質（例えば乳清、カゼイン）、コムギタンパク質、キャノーラタンパク質、トウモロコシタンパク質、野菜タンパク質、穀物タンパク質、および動物タンパク質のような、天然食物タンパク質の酵素的加水分解によって産生し得る。数字的には、そのタンパク質加水分解産物は、約２０００から約１００００ダルトンの平均分子量を有し得る。そのタンパク質加水分解産物は、約６７％またはそれより少ない、分子量が６０００より低いタンパク質を有し得る。実施態様はまた、約２０００から約５０００ダルトンの平均分子量を有し得るタンパク質加水分解産物を含む。一般的に、より小さいタンパク質加水分解産物は、より大きなＱ値を有する傾向があり、苦味を有する可能性が高いことを示す。より高いパーセンテージの加水分解産物がより小さな分子量（例えば約２０００ダルトンより小さい）を有するほど、消費者が苦味を感じる可能性が高い。下記の分子量プロファイルデータが示すように、約４５％またはそれより少ないタンパク質加水分解産物が２０００ダルトンより低い分子量を有する加水分解産物は、ほとんどまたは全く検出可能な苦味を有さない。
【００３２】
加熱時に凝集しやすいタンパク質を産物に含みすぎるのを避けるために、高分子量を有する加水分解産物のパーセンテージも調節し得る。タンパク質加水分解産物中の平均分子量加水分解産物は、それが産生された天然タンパク質よりも有意に高い水における溶解性を有する。この溶解性は、加熱後に水に溶解したままである加水分解産物の量を指す。あらゆる溶質（加水分解産物を含む）の溶解性は、他の条件の中で、温度、ｐＨ、イオン強度、ミネラルの存在、および溶媒の型のような、溶液の条件に依存して変動し得る。タンパク質に関して、いくつかのタンパク質は、１０４−１２２°Ｆのような、中程度の温度でさえ化学的変性を受け得るので、溶解性の温度への依存は、さらに複雑である。
【００３３】
タンパク質の変性において、タンパク質の一次構造を規定するアミノ酸間の共有結合を切断せずに、タンパク質の形、サイズおよび物理的性質が変化する。タンパク質変性のよく知られている例は、卵をゆでる時に起こる：熱湯からの熱が、透明で流れやすい生卵の白身のタンパク質を、不透明な、ゴム状の固体へと変性させる。水はアミノ酸の共有結合をより小さなペプチドへ切断するのに十分なほど熱くないが、卵タンパク質を、造りなおし、そしてもつれさせて堅ゆで卵にするのに十分なエネルギーを提供する。
【００３４】
ほとんどの場合、タンパク質変性は、水におけるタンパク質の溶解度を減少させる。変性の間に起こる形の変化は、多くの場合、より多くのタンパク質の非極性、疎水性官能基を外部環境へと露出させる。これは、極性の溶媒である水が、タンパク質分子を包囲し、そしてそれに結合する能力を減少させる。それに加えて、変性は多くの場合タンパク質をほどき、そしてその露出した枝および鎖は他のタンパク質とからまる。タンパク質の凝集は迅速に雪だるま式に増大し、タンパク質がゲルに凝集するおよび／または懸濁液または沈殿へと凝固することを引き起こし得る。
【００３５】
タンパク質の変性およびその溶解度に対する影響は、食品および飲料メーカーに普通でない難題を提示する。塩および砂糖のような食品成分は、温度が上昇するにつれてより溶解度が高くなる。それらは、食品調製過程における加熱および低温殺菌工程の間に、凝集または沈殿しない。しかし、タンパク質（大豆、乳、および他の食品由来の大きな天然タンパク質を含む）は、反対の性質を有し、そして温度が上昇すると食品から分離する傾向がある。タンパク質を加えた製品は、粘着性の、または砂のような感触を発現し、それはほとんどの消費者が、まずくはないにしても魅力的でないと感じる。
【００３６】
タンパク質加水分解産物は、それらが切断されたもとのタンパク質より小さいので、それらは一般的に、同じ程度には変性または水を吸収しない。それらは通常、より少ない疎水性グループが露出し、そしてそれらはそれほどほどき得る分岐および鎖を有さず、そして近くの加水分解産物とからまらない。天然食品タンパク質の変性によって引き起こされる問題は、加水分解産物が依然として２０００から１００００ダルトン以上の分子量の、比較的大きな分子である場合でさえ、多くの場合その加水分解産物においては弱まる。従って、もとのタンパク質を、完全な加水分解の３から８％のみ加水分解する、部分的酵素加水分解でさえ、依然としてそのタンパク質加水分解産物の溶解度を、タンパク質全体と比較して、５０％から８０％以上増加させ得る。しかし、部分的に加水分解されたタンパク質は、依然として加熱した場合ゲル化および／または沈殿し得ることに注意するべきである。下記の分子量プロファイルデータは、５０００ダルトン以上の分子量のタンパク質加水分解産物を約３３％またはそれより少なく含む加水分解産物は、タンパク質添加食品を産生および熱処理するために使用される温度で、ほとんどまたは全く認められる砂のような感触を生じない。
【００３７】
タンパク質の変性はまた、天然食品タンパク質の吸湿性を増加させ得る（すなわち、変性タンパク質は、より多くの水分を吸収する傾向がある）。これは、飲料および固体食品両方の味のよさに影響を与え得る：飲料および他の液体食品において、吸湿性タンパク質は、飲む人の舌から水分を奪い、乾燥した、チョークのような後味を引き起こし得る。固体食品において、吸湿性タンパク質は水分を吸収し、そして食品に乾燥した、新鮮でない感触および口当たりを残す。タンパク質加水分解産物は一般的に、開始タンパク質より吸湿性が低く、そして変性タンパク質より有意に吸湿性が低い。
【００３８】
タンパク質加水分解産物を産生する代表的な過程
タンパク質加水分解産物を、開始タンパク質の酵素的加水分解（すなわちタンパク質分解）によって産生し得る。加水分解環境は、開始タンパク質およびプロテアーゼ酵素の水性混合物を含み得、ここで温度、ｐＨおよび他の混合物のパラメーターを調節して、本発明によるタンパク質加水分解産物を産生する。図１は、本発明の実施態様によって、タンパク質加水分解産物を産生する過程１００の工程の概観を提供するフローチャートである。
【００３９】
タンパク質加水分解産物産生過程１００は、開始タンパク質の水性混合物を提供すること１０２を含み、それは大豆、乳清、カゼイン、および／または他の食品タンパク質のような、１つ以上の天然食品タンパク質を含み得る。そのタンパク質を濃縮し得、開始タンパク質が混合物全体の５％以上（重量によって）を構成する。その混合物を次いで室温以下（例えば約４５°Ｆ）に冷却し得る１０４。
【００４０】
混合物のｐＨを、約１０以上（例えば約１０．４のｐＨ）まで上げる１０６ために、塩基および／または金属イオン封鎖剤を加え得る。その塩基は、水酸化ナトリウムのような強塩基の濃縮水性溶液であり得（例えば重量で４０％のＮａＯＨ）、それを天然タンパク質混合物に注ぐ。その金属イオン封鎖剤は、混合物中の陽イオン（例えばカルシウムイオン）を隔離する化合物の、濃縮水性溶液であり得る。金属イオン封鎖剤の例は、リン酸塩、ピロリン酸塩、二リン酸塩、三リン酸塩、ポリリン酸塩、炭酸塩、およびクエン酸塩を含み得る。例えば、その金属イオン封鎖剤は、１つ以上の二リン酸二ナトリウム、二リン酸三ナトリウム、二リン酸四ナトリウム、二リン酸二カリウム、二リン酸四カリウム、二リン酸二マグネシウム、三リン酸五ナトリウム、三リン酸五カリウム、ポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸カリウム、ポリリン酸アンモニウム、トリポリリン酸カリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸二カリウム、クエン酸、ラクトビオン酸、リン酸、ピロリン酸四ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、リン酸三カリウム、クエン酸三ナトリウム、リン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、ピロリン酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、ラクトビオン酸ナトリウム、および／またはトリポリリン酸ナトリウムカリウムを含み得る。金属イオン封鎖剤のさらなる例は、他の金属イオン封鎖剤の中で、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、および／またはピロリン酸四ナトリウムを含む。塩基性タンパク質混合物を次いで、一定時間（例えば３０分から１２時間）混合し得、それからプロテアーゼ酵素を加えて１０８タンパク質の加水分解を開始する。そのプロテアーゼ酵素は、高いｐＨ（例えば８および１１の間の範囲のｐＨ）でタンパク質加水分解を触媒し得る、アルカリ性プロテアーゼ、酸性プロテアーゼ、または中性プロテアーゼであり得る。
【００４１】
プロテアーゼ触媒加水分解反応においてタンパク質が切断される場合、加水分解産物の１つにはカルボン酸官能基が残される。この酸性官能基の形成は、混合物のｐＨを下げる。タンパク質加水分解が進行するにつれて、混合物のｐＨは下がり続けるので、ｐＨをモニターすること１１０は、加水分解の程度の洞察を提供し得る。例えば、約１０．４から約９．５へのｐＨの変化は、加水分解が、タンパク質加水分解産物が望ましい分子量プロファイル（例えば分子量中央値が約２０００から約５０００ダルトンの範囲）の付近である点まで進んだことを知らせ得る。混合物が標的ｐＨまで下がったら、低温加水分解反応を停止し得る。
【００４２】
あるいは、反応の終了点は、時間に基づき得る。関連する反応条件（温度、開始材料、ｐＨ等のような）が反応の間、予測可能な推移に従う場合、時間につれた加水分解産物組成物も予測可能であり得る。加水分解産物の分子量プロファイルが望ましい分布に近くなったときに、反応を停止し得る。だから、例えばプロテアーゼを開始タンパク質混合物に加えた時１０８から、加水分解産物が、本発明の実施態様による平均分子量および／または分子量の分布プロファイルに近くなる、前もって決定した時間（例えば１０から２４時間）まで、反応の時間を設定し得る。
【００４３】
これにインキュベーション段階１１２が続き得、ここでその加水分解産物を、インキュベーション温度（例えば約９０°Ｆから約１４０°Ｆ）で、インキュベーション時間（例えば約３０から約３００分）の間加熱する。加水分解反応の終了は、高温段階１１４を含み得、ここでその混合物をより高い温度（例えば約１８０°Ｆ）で、より短い時間（例えば約１０分）加熱して、酵素を不活性化する。あるいは、その混合物を、さらに高い温度（例えば約２５０°Ｆ）で、さらにより短い時間（例えば約５秒以上）加熱し得る。
【００４４】
触媒的加水分解が終わった後、加水分解産物混合物を濃縮し得１１６、その後最終産物１１８を乾燥する。その混合物を、例えばろ過および／または混合物から水を蒸発させることによって濃縮し得る。水の大部分を、熱、真空蒸発、および／またはろ過によって除去し得る。残った加水分解産物留出物を、他の過程の中で、スプレー乾燥、加熱乾燥、および蒸発のような従来の乾燥過程によって乾燥し得る。
【００４５】
タンパク質加水分解産物を産生する代表的な装置
図２は、本発明の実施態様によってタンパク質加水分解産物を産生する装置２００の単純化した概略図を示す。その装置２００は、乳製品過程（例えばチーズ産生過程）から得られた天然乳清タンパク質混合物を低温殺菌するための殺菌機２０２を含み得る。低温殺菌した乳清タンパク質混合物を、ＷＰＣを水性浸透物と分離するフィルター２０４で、乳清タンパク質濃縮物へ濃縮し得る。あるいは（またはそれに加えて）、乳清タンパク質混合物中の水を、エバポレーターユニット（示していない）で蒸発させて、乳清タンパク質を濃縮し得る。
【００４６】
次いでＷＰＣを、温度を調節し得る維持タンク２０６に入れる。その維持タンク２０６を、維持タンクに水を加えるための水供給源２０８を含む、多くの成分供給源と組み合わせ得る。成分供給源はまた、塩基性物質（例えば水性水酸化ナトリウム）のための塩基供給源２１０、タンクに加え得る金属イオン封鎖剤（例えばリン酸三カリウム）のための金属イオン封鎖剤供給源２１３、および加え得る酵素のための酵素供給源２１２を含み得る。
【００４７】
維持タンクに加えたＷＰＣを、水供給源２０８から水を加えることによって希釈し、そして塩基供給源２１０から塩基性物質を加えることによって塩基性にし得る。例えば、乳清タンパク質を、重量で８０％の最初の濃度の乳清タンパク質から、重量で約２５％以下（例えば重量で約２０％、重量で約１５％、重量で約５％等）まで希釈するために水を加え得る。水性希釈は、乳清タンパク質混合物のｐＨを上げるために、塩基供給源２１０からの塩基性物質の添加を伴い得る（または次に続く）。塩基性物質は、濃縮水酸化ナトリウムのような、強塩基の濃縮水性溶液であり得る。塩基性物質はまた、リン酸三カリウムのような、金属イオン封鎖剤を含み得る。測定した乳清タンパク質混合物のｐＨが、約１０以上（例えば約１０．４）のような特定のｐＨに達するまで、塩基性物質を加え得る。
【００４８】
塩基供給源２１０から塩基性物質を加えた後、塩基性乳清タンパク質混合物を、維持タンク２０６内で、低温（例えば４５°Ｆ）で一定期間（例えば約３０分から約５時間）維持し得る。塩基性乳清タンパク質混合物を、維持期間の間混合し得る。次いでプロテアーゼ酵素を酵素供給源２１２から加えて、タンパク質加水分解の最初の段階を開始し得る。この段階において、塩基性乳清タンパク質混合物およびプロテアーゼの混合物を、低温で（例えば約５０°Ｆ、約４５°Ｆ等より低い）、約２４時間またはそれより短い期間（例えば１０時間）、維持タンク２０６内で維持し得る。この「冷たいインキュベーション」段階の間、プロテアーゼ酵素の活性は、天然タンパク質鎖の加水分解を触媒する、その最高速度より実質的に低くあり得る。
【００４９】
反応過程の特定の理論に拘束されることを意図しないで、加水分解をより遅く、そして比較的高いｐＨで行うことは、タンパク質構造を開いて、そうでなければ不溶性のタンパク質コアを後に残す、通常球状のタンパク質の外側周辺ではなく、タンパク質が天然タンパク質鎖の中間点に近い点で加水分解されるようにすると考えられる。従って、冷たいインキュベーションは、長いおよび短いタンパク質断片の産生よりも、だいたい同じサイズ（例えば開始タンパク質の約半分のサイズ）のタンパク質加水分解産物の産生に有利である。統計学的に、冷たいインキュベーション活性は、より従来的な、大きなおよび小さな加水分解断片両方の大きな集団を有する、双峰集団分布と比較して、よりベルカーブに見える加水分解産物の分布に有利なようである。
【００５０】
維持タンク２０６における冷たいインキュベーション後、「温かいインキュベーション」加水分解段階のために、タンクの温度を、より短い時間（例えば約２時間またはそれより短く、約４０分等）で、より高い温度（例えば約１２０°Ｆ）に調節し得る。この段階において、プロテアーゼ酵素の活性は、最高の触媒速度である（または近づく）。温かいインキュベーションは、望ましい断片の範囲（例えば約２０００から５０００ダルトン）に加水分解された、天然タンパク質およびより大きなタンパク質加水分解産物の量を増加させる。
【００５１】
温かいインキュベーション段階の終わりに、タンパク質加水分解産物混合物を、維持タンク２０６から加熱ユニット２１４へ移し得、ここでプロテアーゼ酵素を不活性化する温度（例えば約１８０°Ｆ以上、約１９０°Ｆ等）まで混合物の温度を上げ、そしてタンパク質加水分解反応を停止する。加熱ユニット２１４は、熱源（例えば加熱した水、スチーム、加熱コイル等）と熱的に接触した、１つ以上の曲がった、ねじれた、および／またはコイル状の導管を含み得る。タンパク質加水分解産物混合物は、その導管を通り、混合物の温度を迅速に熱源と平衡化する。いくつかの例において、殺菌機２０２も、プロテアーゼ酵素を不活性化するための加熱ユニット２１４として使用し得る。
【００５２】
冷たいおよび温かいインキュベーションの間、加水分解混合物のｐＨもモニターし得る。ｐＨメーター（示していない）を維持タンク２０６内に設置して、混合物のｐＨの定期的なまたは恒常的な測定を提供し得る。タンパク質加水分解は、タンパク質加水分解産物の１つにカルボン酸グループを形成するので、塩基性の乳清タンパク質混合物のｐＨは、１０超から約９．５またはそれより低く低下する。より早い速度でカルボン酸グループが形成される温かいインキュベーションの間に、ｐＨの低下は加速し得る。いくつかの実施態様において、ｐＨを、いつ冷たいインキュベーション段階を終了するべきかに関する指標として使用し得る。例えば、加水分解混合物のｐＨが９．５より低く低下した場合、冷たいインキュベーション段階を時間に関わらず終了し得る。他の実施態様において、冷たいインキュベーション段階は、前もって決定した時間の間続き得る。
【００５３】
プロテアーゼ酵素の高温不活性化に続いて、タンパク質加水分解産物混合物を濃縮し得る。加水分解産物の濃縮は、ろ過ユニット２１６を通して混合物をろ過して、未透過物中の加水分解産物を、透過物中の水性成分から分離することを含み得る。加水分解産物混合物をまた、混合物から水を蒸発させるエバポレーター（示していない）で濃縮し得る。
【００５４】
次いで濃縮したタンパク質加水分解産物を、乾燥ユニット２１８で乾燥し得る。乾燥ユニット２１８は、スプレードライヤーであり得、それはタンパク質加水分解産物を霧状にして、それらを暖かい、乾燥した環境にさらして、それが残留水分を迅速に蒸発させ、そしてタンパク質加水分解産物の粉末を生じる。乾燥産物を包装し、そして食品製造過程でタンパク質添加物として使用する準備ができるまで保存し得る。
【００５５】
装置２００の説明で使用したタンパク質源は乳清タンパク質であったが、他のタンパク質を、タンパク質加水分解産物を産生するその装置および方法で使用し得ることが認識される。例えば、装置２００を、カゼインのような他の乳製品タンパク質、および他の食品源の中で、大豆、ナッツ、野菜、および動物由来のタンパク質と共に使用し得る。
【００５６】
タンパク質加水分解産物で産生した食品の例
図３は、本発明の実施態様によるタンパク質加水分解産物を含む、タンパク質添加菓子を産生する方法の工程を含むフローチャートを示す。これらの菓子は、特にキャラメル、チョコレート、ファッジ、タフィー（ｔａｆｆｉｅｓ）、ヌガー、ガム、アイスクリーム、タンパク質／栄養または食事置換バー、およびタフィー（ｔｏｆｆｅｅｓ）を含み得る。例えば、方法３００は、タンパク質加水分解産物を含む、タンパク質添加キャラメル菓子を産生する工程を含む。その方法３００は、砂糖、コーンシロップ等のような甘味料を含む成分を、バターまたはマーガリンと混合すること３０２を含み得る。バターおよび／またはマーガリンが溶けるまで、成分を加熱および攪拌し得る３０４。
【００５７】
タンパク質加水分解産物を、溶解した成分に加える前に、２つの部分に分け得る。タンパク質加水分解産物の最初の部分を、他の成分とまず前もって混ぜることなく、溶解した成分に直接加え得る３０６。タンパク質加水分解産物の２番目の部分を、残りの溶解した成分に加える前に、加糖コンデンスミルクを含むさらなる成分と混合し得る３０８。混合物を攪拌しながら、全ての成分の混合物を、キャラメル製品が指定された温度（例えば２２３°Ｆ）に達するまで調理し得る３１０。調理後、混合物を冷却し３１２、キャラメル製品を固まらせ得る。固体キャラメルを切断、または他の方法で望ましい形（例えば立方体、塊、バー、軸、シート、ロール、球等）に形成し得る。表１は、タンパク質強化キャラメルの１つの実施態様において使用された、成分、およびその重量による相対的な量を提供する。
【００５８】
（表１−典型的なタンパク質強化キャラメルの成分）
【００５９】
【表１】
0005628479.tif 000003
表１に列挙したものに加えて（またはその代わりに）様々なさらなる成分を使用し得ることが認識される。例えば、グラニュー糖およびコーンシロップを、他の型の甘味料で補足または置換し得る。マーガリンを、バターで補足または置換し得る。バニラに加えて、またはその置換として、さらなる香料を使用し得る。成分の相対的な量も、変動し得る。
【００６０】
本発明のタンパク質加水分解産物を含み得るタンパク質添加食品は、固体に限らない。加水分解産物を、他の飲料の中で、ソーダ、コーヒー、シェイク、瓶詰めの水、スポーツドリンク、フルーツジュース、乳幼児用ミルク、および乳製品飲料を含む液体飲料にも加え得る。図４は、本発明の実施態様によるタンパク質加水分解産物を含むタンパク質強化飲料を産生する方法４００のフローチャートを示す。その方法４００は、他の成分の中で、水、レシチン、油、および香料を含み得る成分を、高速ミキサーで混合すること４０２を含み得る。その方法はまた、他の乾燥成分の中で、タンパク質加水分解産物、砂糖、マルトデキストリン、ココア、カラゲーナン、およびビタミンを乾燥混合すること４０４も含み得る。液体混合物を、高速混合過程４０６において乾燥混合物に加え得る。液体および乾燥成分の混合物をまた、加熱し得る４０８。加熱工程の例は、混合物を約１９０°Ｆの温度で約１０分間加熱することを含み得る。例はまた、混合物を超高温（ＵＨＴ）加熱過程にかけることも含み、ここで混合物を約２２０°Ｆで短時間（例えば２秒間）加熱する。表２は、タンパク質強化飲料の１つの実施態様において使用される、成分およびその重量による相対的な量のリストを提供する。
【００６１】
（表２−典型的なタンパク質強化飲料の成分）
【００６２】
【表２】
0005628479.tif 000004
上記のタンパク質添加キャラメルの成分と同様に、表２に列挙したものに加えて（またはその代わりに）、様々なさらなる成分を使用し得ることが認識される。例えば、砂糖を、他の型の甘味料で補足または置換し得る。キャノーラ油を、他の型の油で補足または置換し得る。飲料の風味、舌ざわり、および／または粘性を増強するために、さらなる成分も加え得る。あるいは、低ｐＨのフルーツ飲料、例えばオレンジ、レモン、またはシトラスブレンド飲料を産生するために、酸味料を加え得る。成分の相対的な量も変動し得る。
【００６３】
上記の例で産生されるタンパク質添加食品は、本発明のタンパク質加水分解産物でタンパク質強化し得る食品の全てを含んだリストではないことも認識される。加水分解産物を、例えばチーズ、パン、パスタ、スープ、ペストリー、シリアル、ライス、および多くの他の種類の食品に加え得ることが企図される。
【実施例】
【００６４】
実施例１：天然乳清タンパク質由来のタンパク質加水分解産物
タンパク質加水分解産物を、モッツァレラチーズ製造の副産物である、乳清タンパク質濃縮物（ＷＰＣ）から産生した。その過程は、チーズ凝乳から分離した生の乳清混合物から限外ろ過を用いて濃縮した、重量で８０％のＷＰＣから始まる。８０％のＷＰＣを、温度をコントロールした維持タンクに移し、そこでそれを水と混合して、重量で１０．３％の希釈乳清タンパク質溶液を産生する。維持タンクは、タンパク質加水分解産物混合物の１０００ｌｂのバッチを維持し得、ここで１２８．７５ｌｂの８０％ＷＰＣ（すなわち１２．８７５％の固体）を、水と混合して、希釈乳清タンパク質溶液を形成する。
【００６５】
次いで希釈乳清タンパク質溶液を、水酸化ナトリウムを維持タンクに加えることによって塩基性にする。塩基を希釈乳清タンパク質溶液に加える前に、ＮａＯＨの調製は、重量で４０％のＮａＯＨの水性溶液の濃度を、２０％のＮａＯＨに希釈することから始まる。１０００ｌｂのバッチのために、１５ｌｂの４０％ＮａＯＨを使用して、乳清混合物のｐＨを１０．４５に上げる。まず塩基を完全に混合するために適当な時間をおき、次いでサンプリングして、そしてｐＨメーターを用いてｐＨを測定することによってｐＨを測定する。塩基性乳清タンパク質溶液を、約４５°Ｆまたはそれ以下で、５時間維持タンクにおいてから、プロテアーゼ酵素を加える。
【００６６】
プロテアーゼ酵素の添加は、タンパク質加水分解産物を形成するために、タンパク質触媒の冷たいインキュベーション段階を開始する。この実験において、プロテアーゼ酵素は、Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ由来の中性プロテアーゼであり、そしてＤｅｎｍａｒｋのＮｏｘｏｚｙｍｅｓによってＰｒｏｔａｍｅｘＲの商標で市販されている。それを塩基性乳清タンパク質混合物に、基質の重量で約０．５％のレベルで加える。１０００ｌｂのバッチのために、約０．５１５ｌｂのＰｒｏｔａｍｅｘを加える。乾燥粉末として輸送されるその酵素を、希釈乳清タンパク質混合物に加える前に、水でスラリーにする。それは水に可溶性であり、そして１グラムあたり１．５  Ａｎｓｏｎユニットの申告活性を有し、約７．５のｐＨおよび約５０℃（１２２°Ｆ）の温度を含む最適活性条件を有する。それはｐＨが４の場合、５０℃（１２２°Ｆ）またはそれより高くで、３０分で不活性化し得、そしてｐＨが８の場合、８５℃（１８５°Ｆ）またはそれより高くで、約１０分で不活性化し得る。
【００６７】
冷たいインキュベーション段階は、４５°Ｆで２４時間続く。酵素加水分解によって産生されたタンパク質加水分解産物は、混合物のｐＨを低下させる末端のカルボン酸グループを有する。２４時間の最後において、測定した混合物のｐＨは約９．５である。
【００６８】
次いで混合物を温かいインキュベーション段階で１２０−１３０°Ｆで加熱し、それは７０分間続く。このインキュベーション段階において、酵素活性は最も高く、そしてｐＨはさらに下がる。７０分の最後において、混合物を１９５°Ｆで１０分間加熱することによって、酵素を不活性化する。混合物を２５０°Ｆで２秒間加熱することによって、ＵＨＴ工程においても不活性化し得る。次いでタンパク質加水分解産物をスプレー乾燥してさらに水を分離し、そして粉末産物を産生する。
【００６９】
サンプルの分子量プロファイルを、高圧サイズ排除クロマトグラフィー（ＨＰＳＥＣ）によって決定する。タンパク質加水分解産物サンプルを、まずＭｉｌｌｉＱ水（２．５ｍＬ）で３０分間再水和し、そして次いで移動相で１：１の比で希釈し、そして１３，５００×ｇで３分間遠心する。上清を０．２２μｍのＰＶＤＦ膜でろ過してから、カラムに注入する（約１％のタンパク質）。クロマトグラムの全エリアを統合し、そして全表面のパーセンテージとして表された６つの分子量範囲（すなわち＞１０ｋＤａ、５−１０ｋＤａ、２−５ｋＤａ、１−２ｋＤａ、０．５−１ｋＤａ、および＜０．５ｋＤａ）に分ける。表３は、ＨＰＳＥＣ分析において使用したさらなる条件を列挙する。
【００７０】
（表３：タンパク質加水分解産物のＨＰＳＥＣ分析に使用した条件）
【００７１】
【表３】
0005628479.tif 000005
６つのサンプルのＨＰＳＥＣクロマトグラムを、図５Ａ−Ｆにそれぞれ示し、そして６つのサイズ範囲における加水分解産物分子量の分布を、下記の表４に列挙する。
【００７２】
（表４：異なるタンパク質加水分解産物サンプルの分子量プロファイル）
【００７３】
【表４】
0005628479.tif 000006
最初の３つのタンパク質加水分解産物サンプル（すなわち、ＷＰＨ−ＬＦＣ  ８５分、ＷＰＨ−ＬＦＣ  １３５分、およびＷＰＨ−ＬＦＣ  コンボ）を、本発明の方法によって産生した。これらのサンプルの分子量プロファイルは、加水分解産物の大部分が１から１０ｋＤａの範囲で形成され、２０００および５０００ダルトンの間の平均分子量を有することを示す。これらのサンプルは、すぐれた感覚受容性の質を有し、そして検出可能な苦味を有さない。溶液中１５％のタンパク質までの溶液も、凝集および他の方法で変性することなく、高温（例えば１５ｐｓｉで約２１２°Ｆで１５分間）で加熱し得、それらは様々な食品のタンパク質添加物としてすぐれた候補となる。
【００７４】
次の２つのタンパク質加水分解産物サンプル（すなわち、ＷＰＨ市販のサンプル１および２）は、従来の方法によって産生された、タンパク質添加物として使用するためのタンパク質加水分解産物の市販で入手可能なサンプルであった。これらのサンプルの分子量プロファイルは、平均して、０．５ｋＤａより小さい分子量を有する最も小さい加水分解産物のパーセンテージが２倍以上であることを示した。これらの小さい加水分解産物の濃度が高いことは、サンプルの感覚受容性の質を損ない、それは両方とも顕著に強い苦味を有する。これらの市販のサンプルはまた、高熱処理に影響されやすく、そしてゲル化するかまたは沈殿した。
【００７５】
最後に、最後のサンプル（すなわち加水分解していない乳清タンパク質）は、タンパク質加水分解過程で使用した天然ＷＰＣの比較サンプルであった。このサンプルの分布の大部分は、１０ｋＤａより大きな最も高い分子量のカテゴリーに集中していた。天然ＷＰＣサンプルにおいて苦味は検出されなかったが、予測されるように、加熱した場合かなり変性した。
【００７６】
上記で記載した分子量プロファイルは、タンパク質加水分解の程度のパーセンテージ（すなわち％ＤＨ）をただ測定するよりも、タンパク質加水分解産物の苦味および他の感覚受容性の質の、より正確な予測量である。加水分解の程度の測定は、通常加水分解反応によってタンパク質において標的ペプチド結合が切断された程度を測定する。しかし、５０％のＤＨは、必ずしも最初のタンパク質の半分が加水分解されたことを意味しない。その代わりに、特定のプロテアーゼ酵素によって加水分解され得るペプチド結合の５０％が加水分解されたことを意味する。さらに、％ＤＨの値は、できた加水分解産物断片のサイズを示さない。上記で議論したように、多くの小さい加水分解断片を産生する触媒タンパク質加水分解過程は、苦味を有する可能性がより高い。
【００７７】
実施例２Ａ：天然乳清タンパク質由来のＬＦＣ−ＷＰＨタンパク質加水分解産物
モッツァレラチーズ製造の副産物である乳清タンパク質濃縮物（ＷＰＣ）からタンパク質加水分解産物を産生する。その過程は、限外ろ過を用いて濃縮して、８０％の乳清タンパク質未透過物を形成した、スイートホエイから始まる。８０％の乳清タンパク質未透過物を、温度をコントロールした維持タンクに移し、そこでそれを水と混合して、重量で１０．３％の希釈乳清タンパク質溶液を産生する。希釈乳清タンパク質溶液は、約９５３２ポンドの加水分解されていない乳清固体を含む。
【００７８】
次いで希釈乳清タンパク質溶液を、水酸化ナトリウムおよびリン酸三カリウムを維持タンクに加えることによって塩基性にする。維持タンクに、１５９ポンドのリン酸三カリウム、続いて水酸化ナトリウムを、ｐＨが１０．５に達するまで加える。塩基性乳清タンパク質溶液を、約４５°Ｆ以下に、５時間置いて、それからプロテアーゼ酵素を加える。加水分解反応の残りの工程は、実施例１に従う。この実施例によって産生したタンパク質加水分解産物を、「ＬＦＣ−ＷＰＨ」サンプルとして、熱安定性および苦味に関して試験した。
【００７９】
比較実施例２Ｂ：ＮＺＤＢタンパク質加水分解産物
Ｓｃｈｌｏｔｈａｕｅｒらに対する、「Ｂｉｏａｃｔｉｖｅ  ｗｈｅｙ  ｐｒｏｔｅｉｎ  ｈｙｄｒｏｌｙｓａｔｅ」と題する、そしてＮｅｗ  Ｚｅａｌａｎｄ  Ｄａｉｒｙ  Ｂｏａｒｄに属する、米国特許第６，９１９，３１４号で記載された過程によって、タンパク質加水分解産物を産生し、その内容全体は本明細書中で全ての目的のために参考文献に組み込まれる。これらのタンパク質加水分解産物（「ＮＺＤＢ加水分解産物」）を産生する過程は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）で７．０のｐＨに調整した、乳清タンパク質濃縮物の１０％（ｗｔ）溶液から始まる。次いでその中性溶液を、１２２°Ｆの温度まで加熱し、それからプロテアーゼ酵素Ｎｅｕｔｒａｓｅを、酵素の濃度が０．３％（ｗｔ）に達するまで加えた。
【００８０】
乳清タンパク質およびプロテアーゼ酵素溶液を、１時間反応させてから、リン酸を加えてｐＨを５．０に低下させた。次いで溶液の温度を、３０分間１４９°Ｆへ上げ、そして水を除去してタンパク質加水分解産物（「ＮＺＤＢ加水分解産物」と呼ばれる）を産生した。
【００８１】
実施例３：タンパク質加水分解産物の苦味の測定
実施例２ＡおよびＢで記載された過程によって産生した乳清タンパク質加水分解産物、およびいくつかの市販で入手可能なタンパク質加水分解産物（すなわち、Ｈｉｌｍａｒ  Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ、Ｈｉｌｍａｒ、ＣＡによって産生されたＨｉｌｍａｒ８３５０、およびＨｉｌｍａｒ８３９０；およびＤａｖｉｓｃｏ  Ｆｏｏｄｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ、Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ、ＭＮによって産生されたＢｉｏｚａｔｅ１）の苦味を定量するために測定を行った。サンプルの苦味レベルを、加水分解されていないタンパク質溶液中の塩酸キニーネと同等の濃度に基づいて定量した。キニーネの濃度の増加は、加水分解していないタンパク質溶液の苦味を増加させるので、より濃いキニーネ溶液の苦味と同等であると発見されたタンパク質加水分解物溶液は、より濃度の低いキニーネ溶液と同等の加水分解産物より、定量的により苦い。
【００８２】
７．５％（重量による）のタンパク質加水分解産物を含む水性溶液を、０から０．０３ｍｇ／ｍｌまでの不連続な量で塩酸キニーネを含む、加水分解していないタンパク質の７．５％（重量による）の水性溶液に対して、感覚評価に関して試験した。感覚パネルを、５日間（１日あたり１つの加水分解産物サンプル）にわたって行った。パネリストは、乳清タンパク質加水分解産物サンプルを試食し、そして次いでどの塩酸キニーネサンプルが、加水分解産物サンプル中の苦味のレベルに最もマッチするかを同定するよう依頼された。各パネルからの加重平均が、各乳清タンパク質加水分解産物サンプルに対応する、等価な塩酸キニーネ濃度を定量した。表５は、この感覚パネルの結果を示す。塩酸キニーネ当量が低いほど、タンパク質加水分解産物は苦くない。
【００８３】
（表５：乳清タンパク質加水分解産物の苦味プロファイル）
【００８４】
【表５】
0005628479.tif 000007
重量で７．５％の同等の濃度において、加水分解産物は、その苦味レベルが有意に異なっていた。実施例２Ａによって産生されたＬＦＣ−ＷＰＨタンパク質加水分解産物は、同じ濃度でＨｉｌｍａｒ８３５０、Ｈｉｌｍａｒ８３９０、およびＢｉｏｚａｔｅ１タンパク質加水分解産物より数倍苦味が少なかった。ＮＺＤＢ加水分解産物サンプルのみが、ＬＦＣ−ＷＰＨ加水分解産物と同等の苦味のレベルを有していた。
【００８５】
様々な濃度の乳清タンパク質加水分解産物で、さらなる苦味の測定を行った。重量で７％、１０％、１３％、および１６％の乳清タンパク質である、水性の開始乳清タンパク質溶液から産生されたタンパク質加水分解産物溶液に関して、苦味レベルを定量した。これらの溶液から産生されたタンパク質加水分解産物サンプルを、０．００５から０．７３ｍｇ／ｍｌの範囲の塩酸塩の水性溶液と比較した。パネリストは、乳清タンパク質加水分解産物サンプルを試食し、そして次いでどの塩酸キニーネサンプルが、各開始タンパク質濃度のタンパク質加水分解産物サンプルに最もマッチするかを同定するよう依頼された。この感覚分析の結果を、表７に示す。
【００８６】
（表７：様々なタンパク質濃度におけるタンパク質加水分解産物の苦味）
【００８７】
【表６】
0005628479.tif 000008
表７は、最初の溶液中のタンパク質濃度が増加すると、加水分解産物の苦味が増加することを示す。２つのサンプル、ＷＰＨ−ＬＦＣおよびＮＺＤＢ加水分解産物のみが、試験した全てのタンパク質濃度において、摂取するために許容できるほど十分低い苦味レベルを有していた。残りの加水分解産物サンプルは、７％のタンパク質濃度でさえ、飲料、栄養バーまたは他の種類の食品製品または栄養補助食品の許容可能な添加物とするには苦すぎた。試食パネリストはまた、ＷＰＨ−ＬＦＣおよびＮＺＤＢ加水分解産物サンプルを除いて、タンパク質加水分解産物は、培養液のような、および「濡れたイヌのような」味および臭いを有していたとコメントし、それもまたそれらを食品または飲料添加物として望ましくないものにする。それに加えて、ＮＺＤＢ加水分解産物サンプルは、ＷＰＨ−ＬＦＣサンプルと同等の味を有していたが、それは望ましくないレベルのチョークのような感じを有していた。
【００８８】
実施例４：タンパク質加水分解産物の熱安定性の測定
様々な乳清タンパク質加水分解産物の熱安定性を測定した。市販のタンパク質加水分解産物サンプル、実施例２によって産生された乳清タンパク質加水分解産物、Ｂｉｏｚａｔｅ１（Ｄａｖｉｓｃｏ  Ｆｏｏｄｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ、Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ、ＭＮ）およびＨｉｌｍａｒ  Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ（Ｈｉｌｍａｒ、ＣＡ）を、室温の蒸留水に、様々なタンパク質濃度で可溶化した（表６を参照のこと）。可溶化したタンパク質加水分解産物の１０ｍｌのサンプルを、バイアル（Ｂｅｌｌｃｏ  Ｇｌａｓｓ  １８×１５０ｍｍ）に分け、２０ｍｍのセプタム栓（ｓｅｐｔｕｍ  ｓｔｏｐｐｅｒ）で密封し、そして２０ｍｍのクリンパを用いて、アルミニウムシールで動かないようにした。バイアルを、２５５°Ｆにセットした油浴（Ｌａｕｄａ  ＰｒｏｌｉｎｅシリーズＰＶＩ５ｃ）中に沈めた。指定された時間（１０、２０、３０および４０分）にバイアルを油浴から取り出しし、そしてすぐに氷浴に置いてサンプルを冷却した。加熱処理の終了から３０分後、全てのサンプルを、タンパク質の沈殿、ゲル化、および凝固の徴候に関して調査した。熱安定性の結果を、表６に示す。
【００８９】
（表６：市販の加水分解産物サンプルの熱安定性）
【００９０】
【表７】
0005628479.tif 000009
表６は、市販で入手可能なタンパク質加水分解産物サンプルの多くが、工業用の熱処理条件で熱安定性ではないことを示す。このデータはさらに、上記の実施例２Ａによって調製されたタンパク質加水分解産物（表６で「ＷＰＨ−ＬＦＣ」サンプルとして記載されている）は、広い範囲のタンパク質濃度および加熱時間で熱安定性であることを示す。Ｂｉｏｚａｔｅ１サンプルのみが、本発明の実施態様によるタンパク質加水分解産物と同等の熱安定性を示した。これは、Ｂｉｏｚａｔｅ１サンプルは、乳清タンパク質単離物（＞９０％のタンパク質）由来であり、そして従ってタンパク質加水分解産物の熱安定性を低下させ得るミネラルを含まないという事実によって説明し得る。実施例２Ａによって調製したタンパク質加水分解産物は、天然の乳清タンパク質開始材料に存在するミネラルを除去する必要なく、同じレベルの熱安定性を達成し得る。
【００９１】
実施例５：乳清タンパク質加水分解産物のクロマトグラフィーの特徴
加水分解していないＷＰＣ（Ｌｅｐｒｉｎｏ  Ｆｏｏｄｓ、Ｄｅｎｖｅｒ、ＣＯ）、ＬＦＣ−ＷＰＨ、Ｂｉｏｚａｔｅ１（Ｄａｖｉｓｃｏ  Ｆｏｏｄｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ、Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ、ＭＮ）、ＮＺＤＢ加水分解産物、およびＨｉｌｍａｒ  Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ（Ｈｉｌｍａｒ、ＣＡ）のサンプルを、キャピラリー電気泳動（「ＣＥ」）装置に流して、サンプルのプロファイルを得た。通常のＷＰＣ以外は全て加水分解した。各サンプルのＣＥプロファイルを、ＩＢＭ  ＮｅｔＶｉｓｔａコンピューター（ＩＢＭ  Ｃｏｒｐ．、Ａｒｍｏｎｋ、ＮＹ、ＵＳＡ）を用いて、Ｓｙｓｔｅｍ  ＧｏｌｄソフトウェアによってコントロールするＰ／ＡＣＥＴＭＭＤＱキャピラリー電気泳動システム（Ｂｅｃｋｍａｎ、Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ、ＣＡ、ＵＳＡ）を用いて得た。７２ｃｍの有効長、５０μｍＩＤのコーティングしていない溶融シリカキャピラリーカラム（Ｂｅｃｋｍａｎ、Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ、ＣＡ、ＵＳＡ）を、Ｐ／ＡＣＥカートリッジ内に組み立てた。加水分解産物由来のサンプル（３ｍｇ／ｍＬ）溶液を、脱イオン水中で調製し、そして０．２２μｍのＡｃｒｏｄｉｓｃＲフィルター（Ｐａｌｌ  Ｃｏｒｐ．、Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ、ＭＩ、ＵＳＡ）を通してろ過してから、１ｐｓｉの圧力で１５秒間注入した。泳動リン酸ナトリウム緩衝液（０．１Ｍ、ｐＨ２．５）を、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ、ＵＳＡ）から得た。ＣＥ分析を、２１４ｎｍにおけるＵＶ検出を用いて、一定の電圧（２７ｋＶ）および温度（２５℃）で、全部で６０分間行った。ＣＥクロマトグラムを図６Ａ−Ｆに示す。
【００９２】
図６Ａは、加水分解していない乳清タンパク質濃縮物のＣＥクロマトグラムを示す。図６Ｂは、上記の実施例２Ａによって産生されたタンパク質加水分解産物のＣＥクロマトグラムを示す。図６Ｃ−Ｆは、ＮＺＤＢおよび市販で入手可能なタンパク質加水分解産物の比較ＣＥクロマトグラムを示す：図６Ｃは、Ｂｉｏｚａｔｅ１タンパク質加水分解産物のクロマトグラムを示す；図６Ｄは、ＮＺＤＢタンパク質加水分解産物のクロマトグラムを示す；および図６ＥおよびＦは、それぞれＨｉｌｍａｒ８３５０および８３９０のタンパク質加水分解産物のクロマトグラムである。クロマトグラムは、タンパク質加水分解産物サンプルは有意に異なる製品プロファイルを有することを示し、それはそれらの異なる苦味および熱安定性の特徴（他の特徴の中で）に関連し得る。特定の理論に拘束されることを望まないが、特定の乳清タンパク質成分の加水分解が、乳清タンパク質加水分解産物中の苦味のほとんどの原因であることが示唆された。開始乳清タンパク質は、他のタンパク質の中で、ベータ−ラクトグロブリン、アルファ−ラクトアルブミン、および血清アルブミンを含むタンパク質の混合物である。アルファ−ラクトアルブミンの加水分解産物は、有意に苦く、そして他の開始乳清タンパク質（例えばベータ−ラクトグロブリン）の加水分解に有利である加水分解過程は、より苦味の少ないタンパク質加水分解サンプルを産生すると考えられる。従って、研究されたタンパク質加水分解産物サンプルの苦味のバリエーションは、少なくとも部分的には、アルファ−ラクトアルブミンおよびベータ−ラクトグロブリン開始タンパク質の間の、加水分解の相対的な程度により得る。
【００９３】
上記の実施例からのデータは、本発明の実施態様によるタンパク質加水分解産物（例えばＷＰＨ−ＬＦＣサンプル）は、少ない苦味／望ましい風味のプロファイルおよび様々な熱処理の適用に関して高い熱安定性の両方を有することを示す。対照的に、ＮＺＤＢ加水分解産物サンプルは、低い熱安定性を有し、一方Ｂｉｏｚａｔｅ１サンプルは、測定したタンパク質濃度の全てにわたって非常に苦かった。Ｈｉｌｍａｒタンパク質加水分解産物は、他の培養液のような風味に加えて、低い熱安定性および高い苦味の両方を示した。
【００９４】
図７および８は、このデータをあわせて、発明の加水分解産物は、他のタンパク質加水分解産物サンプルには見られない、高い熱安定性および低い苦味の組み合わせを有することを示す。図７は、様々なタンパク質加水分解産物サンプルの熱安定性に対するタンパク質濃度の影響のグラフを示し、一方図８は様々なタンパク質加水分解産物サンプルの苦味に対するタンパク質濃度の影響のグラフを示す。あわせると、図７および８は、ＬＦＣ−ＷＰＨタンパク質加水分解産物サンプルは、２５５°Ｆで１０分間より高い熱安定性および、０．０３ｍｇ／ｍｌより少ない塩酸キニーネの当量によって測定される苦味を有していたことを示す。
【００９５】
いくつかの実施態様を記載してきて、本発明の意図から離れることなく、様々な修飾、代替の構築物、および同等物を使用し得ることが、当業者によって認識される。さらに、不必要に本発明を不明確にするのを避けるために、多くの周知の過程および要素を説明しなかった。よって、上記の説明は、本発明の範囲を制限するものと取るべきではない。
【００９６】
値の範囲が提供される場合、文脈が明らかに他を規定しなければ、下限の単位の１０分の１まで、その範囲の上限および下限の間の、間にあるそれぞれの値も、明確に開示される。述べられた範囲内のあらゆる述べられた値または間にある値および、その述べられた範囲のあらゆる他の述べられた値または間にある値の間の、より小さな範囲それぞれが含まれる。これらのより小さな範囲の上限および下限は、その範囲内に独立に含まれ得る、または除外され得る、そして述べられた範囲内のあらゆる明確に除外された限界を条件として、どちらかの限界がそのより小さな範囲に含まれる、どちらの限界も含まれない、またはどちらの限界も含まれる各範囲も、本発明に含まれる。述べられた範囲が１つまたは両方の限界を含む場合、それらの含まれた限界のどちらかまたは両方を除外する範囲も含まれる。
【００９７】
本明細書中および添付の請求で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を規定しなければ、複数の言及を含む。従って、例えば「過程」への言及は、複数のそのような過程を含み、そして「電極」への言及は、１つ以上の電極および当業者に公知のその同等物への言及を含む、等である。
【００９８】
本明細書および続く請求において使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含むこと（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、述べられた特徴、整数、構成要素、または工程の存在を特定することを意図するが、１つ以上の他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、またはグループの存在または追加を除外しない。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は、本発明の実施態様によって、タンパク質加水分解産物を産生する過程における工程の概観を提供するフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施態様によって、タンパク質加水分解産物を産生する装置の例を説明する。
【図３】図３は、本発明の実施態様によって、タンパク質加水分解産物を用いてタンパク質添加菓子を産生する方法の工程を含むフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施態様によって、タンパク質加水分解産物を用いてタンパク質強化飲料を産生する工程を示すフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、加水分解したタンパク質の試験的に流したＨＰＳＥＣクロマトグラムのグラフを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、加水分解したタンパク質の試験的に流したＨＰＳＥＣクロマトグラムのグラフを示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、加水分解したタンパク質の試験的に流したＨＰＳＥＣクロマトグラムのグラフを示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、加水分解したタンパク質の試験的に流したＨＰＳＥＣクロマトグラムのグラフを示す。
【図５Ｅ】図５Ｅは、加水分解したタンパク質の試験的に流したＨＰＳＥＣクロマトグラムのグラフを示す。
【図５Ｆ】図５Ｆは、加水分解したタンパク質の試験的に流したＨＰＳＥＣクロマトグラムのグラフを示す。
【図６】図６Ａ〜図６Ｆは、タンパク質加水分解サンプルの比較キャピラリー電気泳動のグラフを示す。
【図７】図７は、様々なタンパク質加水分解産物サンプルの、熱安定性に対するタンパク質濃度の影響のグラフを示す；そして
【図８】図８は、様々なタンパク質加水分解産物サンプルの、苦味に対するタンパク質濃度の影響のグラフを示す
【図１】
0005628479.tif 000010
【図２】
0005628479.tif 000011
【図３】
0005628479.tif 000012
【図４】
0005628479.tif 000013
【図５Ａ】
0005628479.tif 000014
【図５Ｂ】
0005628479.tif 000015
【図５Ｃ】
0005628479.tif 000016
【図５Ｄ】
0005628479.tif 000017
【図５Ｅ】
0005628479.tif 000018
【図５Ｆ】
0005628479.tif 000019
【図６】
0005628479.tif 000020
【図７】
0005628479.tif 000021
【図８】
0005628479.tif 000022