(57)【要約】  本発明は乳清タンパク質ミセル、特に乳清タンパク質ミセル濃縮物又はその粉末及びそれらを製造する方法に関する。本発明は、これらのミセル濃縮物又はその粉末の栄養物及び／又は化粧品及び／又は医薬品中における使用にも関する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．乳清タンパク質水溶液のｐＨを３．０〜８．０の間の値に調節すること、
ｂ．該水溶液を７０〜９５℃未満の間の温度下に置くこと、
ｃ．段階ｂで得た分散液を濃縮すること
というステップを含む、乳清タンパク質ミセル濃縮物の製造のための方法。
【請求項２】
乳清タンパク質溶液のミネラル含有量が２．５％未満、好ましくは０．２％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
乳清タンパク質が脱ミネラル化されている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
乳清タンパク質溶液のｐＨが５．８〜６．６の間に調節される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
乳清タンパク質溶液のｐＨが３．８〜４．５の間に調節される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
乳清タンパク質水溶液の濃度が１２％未満である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
乳清タンパク質水溶液の濃度が４％未満である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
加熱が１０秒間〜２時間の範囲で行われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
加熱時間が１５分間である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
加熱がマイクロウエーブでなされる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
濃縮前のミセルの収率が少なくとも３５％である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
濃縮前のミセルの収率が少なくとも５０％である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
濃縮前のミセルの収率が少なくとも８０％である、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
ミセルが１ミクロン未満の平均サイズを有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ミセルが１００〜９００ｎｍ、好ましくは１００〜７００ｎｍ、最も好ましくは２００〜４００ｎｍの平均サイズを有している、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１００ｎｍ〜７００ｎｍの間に含まれる平均サイズを有するミセルの比率が８０％を超える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
濃縮が蒸発、遠心分離、沈降、限外ろ過及び／又はマイクロろ過によって行われる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
ｐＨ４．５まで酸性化した後に、遠心分離を高又は低加速度で行う、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
自発的沈降をｐＨ４．５で行う、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
沈降時間が１２時間を越える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記乳清タンパク質ミセル濃縮物をスプレー乾燥又は凍結乾燥するさらなるステップを含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
スプレー乾燥又は凍結乾燥を追加の成分と共に行う、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記追加の成分が、可溶性又は不溶性の塩、ペプチド、タンパク加水分解物、プロバイオティック細菌、染色剤、糖類、マルトデキストリン、脂肪、乳化剤、甘味料、芳香剤、植物抽出物、リガンド、生物活性剤、カフェイン、ビタミン、ミネラル、医薬品、ミルク、ミルクタンパク質、スキムミルク粉末、ミセル状カゼイン、カゼイン塩、植物タンパク質、アミノ酸、ポリフェノール、顔料など及びこれらの任意の可能な混合物から選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる、乳清タンパク質ミセル濃縮物。
【請求項２５】
１２％を超えるタンパク質濃度を有する、乳清タンパク質ミセル濃縮物。
【請求項２６】
タンパク質の５０％より多くが乳清タンパク質ミセルである、請求項２４又は２５に記載の乳清タンパク質ミセル濃縮物。
【請求項２７】
分散液の形態又は半固形の形態である、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の乳清タンパク質濃縮物。
【請求項２８】
栄養及び／又は化粧品及び／又は医薬品用途における、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の乳清タンパク質濃縮物の使用。
【請求項２９】
請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の乳清タンパク質濃縮物を含有する、栄養組成物。
【請求項３０】
少なくとも２０％の乳清タンパク質ミセルを含む、乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３１】
少なくとも５０％の乳清タンパク質ミセルを含む、請求項３０に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３２】
少なくとも８０％の乳清タンパク質ミセルを含む、請求項３１に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３３】
請求項２１に記載の方法によって得ることが可能な、請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３４】
少なくとも５０％の水結合能力を有する、請求項３０〜３３のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３５】
少なくとも９０％の水結合能力を有する、請求項３４に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３６】
少なくとも１００％の水結合能力を有する、請求項３５に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３７】
少なくとも５０％のグリセロール結合能力を有する、請求項３０〜３６のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３８】
少なくとも５０％のエタノール結合能力を有する、請求項３０〜３７のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項３９】
少なくとも３０％の油結合能力を有する、請求項３０〜３８のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項４０】
機能性成分で満たされている、請求項３０〜３９のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項４１】
機能性成分が０．１〜５０％の量で存在する、請求項４０に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項４２】
機能性成分が、コーヒー、カフェイン、緑茶抽出物、植物抽出物、ビタミン、ミネラル、生物活性剤、塩、砂糖、甘味料、芳香剤、油、脂肪酸、タンパク加水分解物、ペプチドなど及びこれらの混合物から選択される、請求項４０又は４１に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項４３】
乳清タンパク質ミセル及び少なくとも１つの追加の成分を、３０：１〜１：１０００の重量比で含む、混合乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項４４】
請求項２２に記載の方法によって得ることが可能な、請求項４３に記載の混合乳清タンパク質粉末。
【請求項４５】
追加の成分が、可溶性又は不溶性の塩、ペプチド、タンパク加水分解物、プロバイオティック細菌、染色剤、糖類、マルトデキストリン、脂肪、油、脂肪酸、乳化剤、甘味料、芳香剤、植物抽出物、リガンド、生物活性剤、カフェイン、ビタミン、ミネラル、医薬品、ミルク、ミルクタンパク質、スキムミルク粉末、ミセル状カゼイン、カゼイン塩、植物タンパク質、アミノ酸、ポリフェノール、顔料など及びこれらの混合物から選択される、請求項４３又は４４に記載の混合乳清タンパク質粉末。
【請求項４６】
３５°未満、好ましくは３０°未満の安息角を有する、請求項３０〜４５のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末。
【請求項４７】
タンパク質富化摂取可能物組成物の製造における、請求項３０〜４６のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末の使用。
【請求項４８】
流動剤としての、請求項３０〜４６のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル粉末の使用。
【請求項４９】
請求項３０〜４６のいずれか一項に記載の乳清タンパク質粉末を含有する組成物。
【請求項５０】
乳清タンパク質ミセル。
【請求項５１】
１ミクロン未満のサイズを有する、乳清タンパク質ミセル。
【請求項５２】
被覆を有する、乳清タンパク質ミセル。
【請求項５３】
被覆が、乳化剤、タンパク質、ペプチド、タンパク加水分解物又はガムから選択される、請求項５２に記載の乳清タンパク質ミセル。
【請求項５４】
タンパク質が、プロタミン、ラクトフェリン、及びいくつかのライスプロテインから選択される、請求項５３に記載の乳清タンパク質ミセル。
【請求項５５】
タンパク質加水分解物が、プロタミン、ラクトフェリン、米、カゼイン、乳清、小麦、大豆タンパク質及びこれらの混合物からの加水分解物である、請求項５３に記載の乳清タンパク質ミセル。
【請求項５６】
乳化剤が、硫酸化オレイン酸ブチル、モノ−及びジグリセリドのジアセチル酒石酸エステル、モノグリセリドのクエン酸エステル、ステアロイルラクチレート並びにこれらの混合物から選択される、請求項５３に記載の乳清タンパク質ミセル。
【請求項５７】
前記ミセルが少なくとも１つの有効成分で満たされている、請求項５０〜５６のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセル。
【請求項５８】
有効成分がコーヒー、カフェイン、緑茶抽出物、植物抽出物、ビタミン、ミネラル、生物活性剤、塩、砂糖、甘味料、芳香剤、油、脂肪酸、タンパク加水分解物、ペプチドなど及びこれらの混合物から選択される、請求項５７に記載の乳清タンパク質ミセル。
【請求項５９】
請求項５０〜５８のいずれか一項に記載の乳清タンパク質ミセルを含む、摂取可能物。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、乳清タンパク質ミセル（whey protein micelles）、特に乳清タンパク質ミセル濃縮物及びその粉末並びにそれらを製造する方法に関する。本発明は、これらのミセル濃縮物及びその粉末の幅広い用途における使用にも関する。
【背景】
【０００２】
タンパク質は、多くの人の食事の不可欠な部分を構成している。それは栄養上の価値のために使用されるだけではなく、食品に望ましいテクスチャ（texture）及び安定化を与えもする。例えば、脂肪含有製品においては、脂肪は相分離が起こらないように製品の全保存期間にわたって安定化されたままでなければならない。
【０００３】
この目的では、親油性又は疎水性の部分が非水相中に可溶であり、且つ極性又は親水性の部分が水に可溶であり、一方の相を他方の相中に乳化させることを促進するというそれらの固有の性質に基づいて、形成されたエマルジョンの安定化をもたらす乳化剤が利用される。加えて、乳化剤は、形成された小滴の凝集及び合体からの保護もする。乳化剤としては、ヒドロコロイド、リン脂質（レシチン）又は糖脂質などの天然に存在する物質が使用され、或いはステアリル−２−ラクチレート又はモノ−、ジアシルグリセリドなどの合成剤も使用することができる。
【０００４】
これらの剤の主要な欠点の１つは、これらが時々最終製品のコストを大幅に増加させ、しかも製品の栄養上の価値は高めないことにある。時には、こうした種類の物質は、タンパク質との界面競争のために、適切な安定化させる性質を示さないこともある。
【０００５】
それ故に、タンパク質が乳化剤として及び脂肪の部分的代替物としてもますます使用されている。
【０００６】
米国特許第６７６７５７５号明細書は、乳清タンパク質が酸性化及び加熱によって変性されている凝集体乳清タンパク質製品を開示している。こうして得られたタンパク質凝集体は食品用途で使用される。
【０００７】
英国特許第１０７９６０４Ｂ１号明細書は、不溶性の乳清タンパク質を得て、次いでそれを生乳に加えるために、乳清タンパク質が最適のｐＨ値の下で熱処理されるチーズの製造における改善を記載している。
【０００８】
国際公開第９３／０７７６１号パンフレットは、脂肪代替物として使用することができる乾燥ミクロ粒子化されたタンパク質製品の提供に関する。
【０００９】
米国特許第５７５０１８３号明細書は、脂肪を含まない脂肪代替物として有用なタンパク質様ミクロ粒子を製造する方法を開示している。
【００１０】
タンパク質様脂肪代替物は、国際公開第９１／１７６６５号パンフレットにも開示されており、そのタンパク質は水分散性のミクロ粒子化された変性乳清タンパク質の形態である。
【００１１】
食品用途とは別に、タンパク質は多くの医薬品及び化粧品の組成物中にも存在する。
【００１２】
しかし、一般的に球状のタンパク質、特に乳清タンパク質を含有する製品の製造で遭遇する問題の１つは、産業的な食品製造におけるそれらの限定された加工性である。実際に、タンパク質分子は、加熱されたとき、又は酸性若しくはアルカリ性の環境に置かれたとき又は塩の存在下では、それらの天然の構造を失いやすく、例えばゲルなどの様々なランダム構造に再集合する。
【００１３】
乳清タンパク質のゲル化した水性組成物の調製は、欧州特許第１２８１３２２号明細書の主題である。
【００１４】
Ｅｌｏｆｓｓｏｎらは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄａｉｒｙ  Ｊｏｕｒｎａｌ、１９９７年、６０１〜６０８頁に、乳清タンパク質濃縮物の冷時ゲル化を記載している。
【００１５】
同様に、Ｋｉｌａｒａらは、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｆｏｏｄ  ２０  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９９８年、１８３０〜１８３５頁に、乳清タンパク質の凝集及びそのゲル化に対するｐＨの効果を記載している。
【００１６】
このゲル効果は、加工性（例えばタンパク質含有製品の製造において使用する機械の詰まり）に関してだけではなくこうして得られるテクスチャに関しても、タンパク質の幅広い範囲の用途にとって望ましくない制限を加える。
【００１７】
したがって、タンパク質の使用を広げるためにはタンパク質の制御された変性が望ましい。
【００１８】
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄａｉｒｙ  Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ、１９８８年、１８９〜１９６頁に報告されているＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｈｅｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｃｈｉｃａｇｏ、１９９７年１０月において、Ｂｒｉｔｔｅｎ  Ｍ．は、乳清タンパク質の機能性を向上させるための熱処理を論じている。乳清タンパク質のミクロ粒子分散体を９５℃で製造する１つの方法が記載されている。
【００１９】
Ｅｒｄｍａｎは、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  ｏｆ  Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ、１９９０年、３９８〜４０９頁に、ミクロ粒子化されたタンパク質の品質は、高せん断及び高熱の使用にもかかわらず、影響されないと記載している。欧州特許第０６０３９８１号明細書もタンパク質を含有する熱安定性の水中油型エマルジョンを記載している。
【００２０】
Ｓａｔｏらは、米国特許第５８８２７０５号明細書において、加水分解された乳清タンパク質溶液を熱処理することによってミセル状乳清タンパク質を得た。このミセル状乳清タンパク質は、不規則な形状を特徴とする。
【００２１】
したがって、本発明の１つの目的は、産業的製造方法におけるタンパク質の使いやすさを向上させることである。
【発明の概要】
【００２２】
したがって、この目的は独立請求項の特徴を用いて達成される。従属請求項は本発明の中心的着想をさらに発展させる。
【００２３】
この目的を達成するために、第１の態様において乳清タンパク質ミセル濃縮物の製造方法が提案され、その方法は天然の乳清タンパク質を含有している溶液を特定のｐＨで特定の温度下に置く段階と、こうして得られた溶液を濃縮して１μｍ未満の直径を有する乳清タンパク質ミセルを含む乳清タンパク質ミセル濃縮物の製造に至る段階とを含む。
【００２４】
詳しくは、本発明は乳清タンパク質ミセル濃縮物の製造のための方法に関し、その方法は以下のステップを含む。
ａ．乳清タンパク質水溶液のｐＨを３．０〜８．０の間の値に調節すること、
ｂ．該水溶液を７０〜９５℃未満の間の温度下に置くこと、
ｃ．段階ｂで得た分散液を濃縮すること。
【００２５】
第２の態様において、本発明はこうして得ることが可能な乳清タンパク質ミセル濃縮物及び１２％を超えるタンパク質濃度を有する乳清タンパク質ミセルに関する。他の一態様において、本発明は栄養及び／又は化粧品及び／又は医薬品用途における前記濃縮物の使用に関する。乳清タンパク質濃縮物を含有している組成物も本発明の態様の範囲内に入る。
【００２６】
さらに、乳清タンパク質ミセル濃縮物は、乾燥、特に凍結乾燥、ローラー乾燥又はスプレー乾燥して乳清タンパク質ミセル粉末を得ることができる。
【００２７】
したがって、他の一態様によって、本発明は少なくとも２０％のミセルを含む乳清タンパク質ミセル粉末を提供する。
【００２８】
乳清タンパク質ミセル濃縮物は、追加の成分と共にスプレー乾燥することができ、そうして本発明の他の一態様によって、乳清タンパク質ミセル及び追加の成分を３０：１〜１：１０００の重量比で含む混合乳清タンパク粉末をもたらすことができる。
【００２９】
例えば、タンパク質富化摂取可能物及びこれらの粉末を含む組成物の製造における、乳清タンパク質粉末又は混合乳清タンパク質粉末の使用などは、すべて本発明の特徴である。
【００３０】
乳清タンパク質ミセル及び前記ミセルを含む摂取可能物も本発明の特徴である。
【発明の詳細な説明】
【００３１】
図７は、本発明のミセルを概略図で表現したものであり、その中では乳清タンパク質は、その親水性部分が凝集体の外側部分に向かって配向し、且つタンパク質の疎水性部分はミセルの内側の「核」に向かって配向するように配置されている。このエネルギー的に有利な立体的配置は、これらの構造に親水性の環境中での良好な安定性を与える。
【００３２】
具体的なミセル構造は図、特に図３、９、１０、１３及び１５から見ることができ、その中では本発明のミセルは、本質的に変性乳清タンパク質の球形凝集体からなる。本発明のミセルは、特にそれらの規則的な球形状によって特徴付けられる。
【００３３】
その二重の特性（親水性及び疎水性）のために、タンパク質のこの変性された状態は、疎水性の相、例えば脂肪の小滴又は空気と親水性の相との相互作用を可能にすると思われる。それ故に乳清タンパク質ミセルは、完全な乳化性及びフォーミング（foaming）特性を有する。
【００３４】
さらに、本発明の方法によって生成されたミセルは、極めてシャープなサイズ分布を有し（図１４参照）、例えば８０％を超える生成されたミセルが１ミクロン未満、好ましくは１００ｎｍ〜９００ｎｍの間、より好ましくは１００〜７７０ｎｍの間、最も好ましくは２００〜４００ｎｍの間のサイズを有する。
【００３５】
ミセルの平均直径は、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）を使用して決定することができる。そうするためには、液体のミセルサンプルを寒天ゲルチューブ中にカプセル化する。固定は０．１Ｍ、ｐＨ７．４のカコジレート緩衝液中の２．５％グルタルアルデヒド溶液中での浸漬及び同じ緩衝液中の２％四酸化オスミウムを用いる後固定によって達成され、両方の溶液が０．０４％のルテニウム赤を含有している。段階的に濃度差を付けた一連のエタノール（７０、８０、９０、９６、１００％エタノール）中での脱水の後、サンプルをスパー樹脂（スパー／エタノール、１：１、２：１、１００％）中に埋め込む。樹脂の重合（７０℃、４８時間）後、半薄切片及び超薄切片をＬｅｉｃａ  ｕｌｔｒａｃｕｔ  ＵＣＴウルトラミクロトームを用いて切り出す。酢酸ウラニル水溶液及びクエン酸鉛で染色した超薄切片を、次いで透過型電子顕微鏡法（Ｐｈｉｌｉｐｓ  ＣＭ１２、８０ｋＶ）で調べる。
【００３６】
理論に拘束されたくはないが、本発明の方法によるミセル形成の間に、ミセルはある「最大の」サイズに達するが、それはミセルの全体の静電電荷がどのさらなるタンパク質分子をもはね返すので、ミセルはそれ以上サイズ的に成長することができないからだと考えられている。これは、観察されている狭いサイズ分布を説明する（図１４を参照）。
【００３７】
上記のミセルは本発明による方法で生成されたものであり、前記方法を以下で詳細に説明する。
【００３８】
本方法において使用する乳清タンパク質としては、どの市販の乳清タンパク質単離物又は濃縮物でも、すなわち当技術分野で知られている任意の乳清タンパク質の調製方法によって得た乳清タンパク質、同様にそれらから調製された乳清タンパク質画分、又はβ−ラクトグロブリン（ＢＬＧ）、α−ラクトグロブリン及び血清アルブミンなどのタンパク質を使用することができる。特に、チーズ製造の副生成物として得られるスイート乳清、酸カゼイン製造の副生成物としての酸乳清、ミルクのマイクロろ過によって得られるネイティブ乳清又はレンネットカゼイン製造における副生成物としてのレンネット（rennet）乳清を乳清タンパク質として使用することができる。乳清タンパク質は単一の供給源からでも任意の供給源の混合物からでもよい。乳清タンパク質はミセル形成以前に加水分解段階を経ないことが好ましい。したがって、乳清タンパク質はミセル化の前にはいかなる酵素処理をも受けない。本発明によれば、ミセル形成工程では乳清タンパク質の加水分解物ではなく、乳清タンパク質を使用することが重要である。
【００３９】
本発明は、ウシ起源の乳清単離物に限定されるものではなく、ヒツジ、ヤギ、ウマ、及びラクダなどのすべての哺乳動物からの乳清単離物にも関する。また、本発明による方法は、ミネラル化、脱ミネラル又はわずかにミネラル化された乳清調製物にも適用される。「わずかにミネラル化された」とは、透析可能又は透析ろ過可能な遊離のミネラルの除去後ではあるが、例えば乳清タンパク質の濃縮物又は単離物の調製後に天然のミネラル化によって結合されたミネラルは保持している任意の乳清調製物を意味する。これらの「わずかにミネラル化された」乳清調製物は、特定のミネラル富化はされていない。
【００４０】
乳清タンパク質は、必須アミノ酸（ＡＡ）（４５％）の優れた供給源である。カゼイン（０．３ｇシステイン／１００ｇタンパク質を含有している）と比較して、スイート乳清タンパク質は７倍多いシステイン、酸乳清は１０倍多いシステインを含有している。システインは、グルタチオン（ＧＳＨ）合成に関する速度制限アミノ酸であり、グルタチオンはグルタミン酸システイン及びグリシンから作られるトリペプチドであり、ストレスがある場合の身体の防御における最重要機能を有する。これらのアミノ酸に対する要求はストレスがある場合及び年配の人においては増加することがある。また、乳清タンパク質を用いるグルタチオンの経口補完は、ＨＩＶ感染患者の血漿ＧＳＨレベルを高めることが示されている（Ｅｕｒ．Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｉｎｖｅｓｔ．２００１、３１、１７１〜１７８頁）。
【００４１】
乳清タンパク質によって提供される他の健康上の恩恵には、筋肉の発達及び構築の増強、並びに子供、成人又は年配者における筋肉の維持、免疫機能の強化、認知機能の改善、糖尿病患者に適当な血糖の制御、体重管理及び堪能、抗炎症効果、創傷の治癒及び皮膚の修復、血圧の降下などが含まれる。
【００４２】
乳清タンパク質は、例えばカゼイン（ＰＥＲ＝１００）と比較してより良好なタンパク質効率比（ＰＥＲ＝１１８）を有する。ＰＥＲは、そのタンパク質がどれほどよく体重増加を支援するかを決定することによって評価されるタンパク質の品質の目安である。それは以下の式によって計算することができる。
ＰＥＲ＝体重増加（ｇ）／タンパク質摂取重量（ｇ）
例：                  ＰＥＲ    カゼインに対する％
カゼイン            ３．２        １００
卵                  ３．８        １１８
乳清                ３．８        １１８
全粒大豆            ２．５          ７８
小麦グルテン        ０．３            ９
【００４３】
本発明の方法のためには、乳清タンパク質は、水溶液中に溶液の全重量に対して０．１重量％〜１２重量％の量で、好ましくは０．１重量％〜８重量％の量で、より好ましくは０．２重量％〜７重量％の量で、さらにより好ましくは０．５重量％〜６重量％の量で、最も好ましくは１重量％〜４重量％の量で存在すればよい。
【００４４】
ミセル化段階の前に存在する乳清タンパク質調製物の水溶液は、追加の化合物、例えばそれぞれの乳清製造工程の副生成物、他のタンパク質、ガム又は炭水化物などを含んでもよい。溶液は他の食品成分（脂肪、炭水化物、植物抽出物など）を含んでもよい。かかる追加の化合物の量は、好ましくは、溶液の全重量の５０重量％を超えず、好ましくは２０重量％、より好ましくは１０重量％を超えない。
【００４５】
乳清タンパク質は、精製された形態で又は同様に粗製品の形態でも使用することができる。好ましい一実施形態によれば、乳清タンパク質ミセル濃縮物の調製のための乳清タンパク質中の２価のカチオンの含有量は２．５％未満、より好ましくは２％未満、さらにより好ましくは０．２％未満であればよい。最も好ましくは、乳清タンパク質は完全に脱ミネラル化されている。
【００４６】
現在分かっているところによれば、ｐＨ及びイオン強度が本発明の方法において重要な因子である。したがって、遊離のカチオンＣａ、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇなどを事実上含まないか又は除去されている十分に透析されたサンプルについては、５．４未満のｐＨで１０秒間〜２時間の熱処理を行う場合には、カード（凝固体）が得られ、６．８を超えるｐＨでは可溶な乳清タンパク質が得られる（図１を参照）。このかなり狭いｐＨの幅の中でのみ１μｍ未満の直径を有する乳清タンパク質ミセルが得られることになる。これらのミセルは、全体として負の電荷を有することになる。同じミセル形態は、対称的に等電的ｐＨより下、すなわち３．５〜５．０、より好ましくは３．８〜４．５でも得ることができ、正に荷電したミセルが得られる（図６を参照）。
【００４７】
かくして、一実施形態によれば、正に荷電したミセルを得るためには、乳清タンパク質のミセル化を、塩を含まない溶液中で、タンパク質源のミネラル含有量に応じて３．８〜４．５の間に調節されたｐＨ値で行えばよい。
【００４８】
好ましくは、得られるミセルは全体として負の電荷を持つ。したがって、好ましい一実施形態では、乳清タンパク質中の０．２％〜２．５％の間に含まれる２価カチオンの含有量に対しては、ｐＨは６．３〜９．０の範囲に調節する。
【００４９】
より厳密には、負に荷電したミセルを得るためには、低い２価カチオン含有量（例えば最初の乳清タンパク質粉末の０．２％未満）に対しては、ｐＨを５．６〜６．４、より好ましくは５．８〜６．０の範囲に調節する。乳清タンパク質源（濃縮物又は単離物）のミネラル含有量に応じてｐＨを８．４まで上げることができる。特に、大量の遊離ミネラルの存在下で負に荷電したミセルを得るためには、ｐＨは７．５〜８．４、好ましくは７．６〜８．０の間でよく、中程度の量の遊離ミネラルの存在下で負に荷電したミセルを得るためには、ｐＨは６．４〜７．４、好ましくは６．６〜７．２の間でよい。一般的な基準としては、最初の乳清タンパク質粉末のカルシウム及び／又はマグネシウム含有量が高いほど、ミセル化のｐＨも高い。
【００５０】
乳清タンパク質ミセル形成の条件を標準化するためには、タンパク質濃度がスイート乳清、ミルク又は酸乳清（タンパク質含有量０．６％）のマイクロろ過透過液のタンパク質濃度から濃縮物（タンパク質濃度３０％）の濃度までの範囲の任意の天然の液体乳清タンパク質源を、任意の知られている脱ミネラル技法（透析、限外ろ過、逆浸透圧、イオン交換クロマトグラフィーなど）によって脱ミネラルすることが最も好ましい。透析は水（蒸留水、脱イオン水又は軟水）に対して行うことができるが、これは乳清タンパク質に弱く結合しているイオンの除去だけしか可能にしないので、乳清タンパク質のイオン組成をより良く制御するためには、４．０未満のｐＨの酸（有機又は無機）に対して透析することがより好ましい。そうすることによって、乳清タンパク質ミセル形成のｐＨは、ｐＨ７．０未満となり、より好ましくは５．８〜６．６の間に含まれる。
【００５１】
乳清タンパク質水溶液を加熱する前に、一般的にｐＨを酸の添加によって調節され、好ましくは、食品用のものであり、例えば塩酸、リン酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸又は乳酸などである。ミネラル含入量が高い場合は、ｐＨは一般的にアルカリ溶液の添加によって調節され、好ましくは食品用のものであり、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は水酸化アンモニウムなどである。
【００５２】
或いは、ｐＨ調節段階を望まない場合は、ｐＨを一定に保ったままで乳清タンパク質調製物のイオン強度を調節することが可能である。そのときは、一定のｐＨ値７でのミセル化が可能になるように、有機又は無機のイオンによってイオン強度を調節することができる。図４は、本発明の一実施形態を表し、それによれば７０〜８０ｍＭのアルギニンＨＣｌの添加によってイオン強度を変えながら、一定のｐＨ値７．０でミセルを形成することができる。
【００５３】
乳清タンパク質の熱処理の間にｐＨ値の大幅な変化を避けるために、さらに緩衝剤を乳清タンパク質の水溶液に加えることができる。原則として、緩衝剤は食品用の緩衝系、すなわち酢酸及びその塩、例えば酢酸ナトリウム又は酢酸カリウム、リン酸及びその塩、例えばＮａＨ２ＰＯ４、Ｎａ２ＨＰＯ４、ＫＨ２ＰＯ４、Ｋ２ＨＰＯ４、又はクエン酸及びその塩などから選択することができる。
【００５４】
本発明によって水溶液のｐＨ及び／又はイオン強度を調節することは、サイズが１００ｎｍ〜９００ｎｍの間、好ましくは１００〜７００ｎｍの間、最も好ましくは２００〜４００ｎｍの間であるミセルを生じる制御された方法をもたらす。好ましくは、本発明の方法を行うときは、１００〜７００ｎｍの間に含まれる平均サイズを有するミセルの比率が８０％より大きい（図１４を参照）。
【００５５】
本発明の方法によって規則的な形状のミセルを得るためには、乳清タンパク質がミセル形成の前にはいかなる加水分解段階をも経ないことが重要である。
【００５６】
本発明の方法の第２段階において、出発乳清タンパク質水溶液は次いで熱処理される。これに関して、乳清タンパク質ミセルを得るためには、約７０℃〜９５℃未満、好ましくは８０〜約９０℃、より好ましくは約８２〜約８９℃、さらにより好ましくは約８４〜約８７℃の範囲内、最も好ましくは約８５℃の温度にすることが重要であることが分かっている。産業的な規模においては、温度は好ましくは９５℃未満、より好ましくは８０℃〜９０℃の間、最も好ましくは約８５℃であることが重要であることも分かっている。
【００５７】
所望の温度に達したら、それをこの温度に最短で１０秒間、最長で２時間この温度に保つ。好ましくは、乳清タンパク質水溶液を所望の温度に保つ時間は１２〜２５分間、より好ましくは１２〜２０分間にわたり、又は最も好ましくは約１５分間である。
【００５８】
熱処理は、電子レンジ又は１５００Ｗの装置中で沸騰温度（高度８３３ｍで９８℃）まで加熱される４％のタンパク質溶液について、時間／量の比１０ｓ／１０ｍＬでのマイクロウエーブによる加熱を可能にする任意の類似の装置中で達成することができる。インキュベーションの時間を増すために保持管によって延長することが可能なガラス管の周囲に８基以上のマグネトロンを付け加えることによって連続法も使用することができる。
【００５９】
図２に示す通り、濁度測定値はミセル形成の目安である。本発明によれば、５００ｎｍにおける吸収によって測定される濁度は、１％のタンパク質溶液については少なくとも３吸収単位であるが、ミセル化の収率が８０％を超えるときは１６吸収単位に達し得る（図２を参照）。
【００６０】
ミセル形成の効果を物理化学的観点からより詳しく例示するために、Ｂｉｐｒｏ（登録商標）１重量％のＭｉｌｌｉＱ水中の分散液をｐＨ６．０及び６．８において８５℃で１５分間加熱した。熱処理後に得られた凝集体の水力直径を動的光散乱によって測定した。凝集体の見かけの分子量は、静的光散乱によっていわゆるデバイプロットを使用して決定した。表面の疎水性は疎水性ＡＮＳプローブで調べ、遊離の接近可能なチオール基はＤＴＮＢ法によってシステインを標準アミノ酸として使用して調べた。最後に、凝集体の形態をネガティブ染色ＴＥＭによって調べた。結果は表１に提示する。
【００６１】
【表１】
2009531043.tif 000003
【００６２】
表１からｐＨ６．０で形成された乳清タンパク質ミセルは、タンパク質がその固有のＡＮＳ表面疎水性を、同じ条件下で、ただしｐＨは６．８で加熱された非ミセル化乳清タンパク質と比較して、２分の１に低減することを可能にすることが分かる。ミセル形成は、非ミセル化タンパク質の０．６４×１０６ｇ．ｍｏｌ−１と比較して非常に高い２７×１０６ｇ．ｍｏｌ−１の分子量についても見ることができ、ミセル内部の物質の非常に凝縮された状態（低い水の量）を示唆している。大いに興味深いことに、ミセルのゼータ電位は、非ミセル化タンパク質がミセルよりも塩基性のｐＨで形成されたものであっても、非ミセル化タンパク質よりもさらに負である。これは、より多くのミセルの親水性表面が溶媒に対して露出されていることの結果である。最後に、異なる熱処理のｐＨのために、ミセルのチオール反応性が非ミセルタンパク質の反応性よりもずっと低いことに注意するべきである。
【００６３】
天然の乳清タンパク質のミセルへの転化収率は、最初のタンパク質濃度をｐＨ調節及び熱処理の前に増加する場合は低下することが分かっている。例えば、乳清タンパク質単離物Ｐｒｏｌａｃｔａ  ９０（Ｌａｃｔａｌｉｓ製のロット６７３）を用いて開始する場合は、乳清タンパク質ミセル形成の収率は（４％のタンパク質で開始する場合の）８５％から（１２％のタンパク質で開始する場合の）５０％に低下する。乳清タンパク質ミセルの形成を最大化（＞最初のタンパク質含有量の８５％）するためには、１２％未満、好ましくは４％未満のタンパク質濃度を有する乳清タンパク質水溶液を用いて開始するのがよい。最適の乳清タンパク質ミセルの収率をなんとか達成するためには、熱処理の前に意図する最終用途に応じてタンパク質濃度を調節する。
【００６４】
本発明の方法によって得た乳清タンパク質ミセルは、１μｍ未満、好ましくは１００〜９００ｎｍ、より好ましくは１００〜７００ｎｍ、最も好ましくは２００〜４００ｎｍの平均サイズを有していなければならない。
【００６５】
所望の用途に依存して、濃縮前のミセルの収率は、少なくとも３５％、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも８０％であり、残留する可溶性凝集体又は可溶性タンパク質の含有量は好ましくは２０％未満である。平均ミセルサイズは、０．２００未満の多分散指数によって特徴付けられる。乳清タンパク質ミセルは、ｐＨ４．５付近で凝集体を形成することができるが、４℃で少なくとも１２時間後では巨視的な相分離の兆候はないことが観察された。
【００６６】
本発明の方法によって製造された乳清タンパク質ミセルの純度は、残留可溶性タンパク質の量を決定することによって得ることができる。ミセルを２０℃及び２６９００ｇにおいて１５分間の遠心分離によって除去する。上澄みを使用してタンパク質の量を石英キュベット中２８０ｎｍ（光路長１ｃｍ）で決定する。値は熱処理前の最初の値のパーセンテージとして表した。
【００６７】
ミセルの比率＝（最初のタンパク質の量−可溶性タンパク質の量）／最初のタンパク質の量
【００６８】
本発明の方法の利点は、それによって調製された乳清タンパク質ミセルが、従来法とは逆に、形成の間に粒子サイズの減少に導くいかなる力学的ストレスにも遇っていないことである。この方法は、せん断が不在の熱処理の間に乳清タンパク質の自発的ミセル化を誘導する。
【００６９】
乳清タンパク質ミセルは、そのままで任意の組成物、例えば栄養組成物、化粧品組成物、医薬品組成物などの中で使用することができる。さらに、乳清タンパク質ミセルは有効成分で満たすことができる。前記成分は、コーヒー、カフェイン、緑茶抽出物、植物抽出物、ビタミン、ミネラル、生物活性剤、塩、砂糖、甘味料、芳香剤、脂肪酸、油、タンパク加水分解物、ペプチドなど及びこれらの混合物から選択することができる。
【００７０】
さらに、本発明の（純粋又は有効成分で満たされた）乳清タンパク質ミセルは、その官能性及び味を調整するために、例えばリン脂質などの乳化剤又はタンパク質、ペプチド、タンパク加水分解物若しくはアカシアガムのようなガムなどの他の被覆剤で被覆してもよい。タンパク質を被覆剤として使用する場合、それは乳清タンパク質よりもかなり高いか又は低い等電点を有するどのタンパク質からでも選択することができる。これらは、例えばプロタミン、ラクトフェリン、及び一部のライスプロテインである。被覆剤としてタンパク加水分解物を使用する場合は、それは好ましくはプロタミン、ラクトフェリン、米、カゼイン、乳清、小麦、大豆のタンパク質などのタンパク質又はこれらの混合物からの加水分解物である。好ましくは、被覆は、硫酸化オレイン酸ブチル（sulphated butyl oleate）、モノ−及びジグリセリドのジアセチル酒石酸エステル（diacetyltartaric acid esters of mono- and diglycerides）、モノグリセリドのクエン酸エステル（citricacid esters of monoglycerides）、ステアロイルラクチレート（stearoyl lactylates）並びにこれらの混合物から選択される乳化剤である。図１７は、硫酸化オレイン酸ブチルを用いたかかる被覆を表す概略図である。被覆は当技術分野で知られているどの方法によってでも行うことができる。さらに、本明細書において詳しく記載する共スプレー乾燥も乳清タンパク質ミセルの被覆をもたらすことができる。
【００７１】
乳清タンパク質ミセルは、脂肪及び／又は水性系中の空気を長期間安定化させる能力
があるので、乳化剤、脂肪代替物、ミセル状カゼインの代替物又はフォーム形成剤としての使用に理想的に適している。
【００７２】
フォームの安定性は、図５に示しており、この図は非ミセル化乳清タンパク質と本発明のミセル化された乳清タンパク質の使用を比較している。
【００７３】
したがって、乳清タンパク質ミセルは、乳化剤として使用することができ、そのためにはこの材料は、中性の味を有し且つこの材料を使用することによって異様な香味を生じることがないので、理想的に適している。それらはまたミセルのカゼイン代替としても使われるかもしれない。
【００７４】
加えて、本発明の乳清タンパク質ミセルは、さらに白色化剤としても作用する状態であるので、１つの化合物でいくつかの役割を満たすことができる。乳清は豊富に入手可能な材料であり、その使用は乳化剤、充填、白色化又はフォーム形成剤を必要とする製品の原価を低減し、しかも同時にその栄養上の価値を増す。
【００７５】
したがって、本発明の方法によって得た乳清タンパク質ミセルは、エマルジョン又は、例えばムース若しくはアイスクリーム中、コーヒー用クリーム中、又は低脂肪若しくは本質的に脂肪を含まない乳製品中のフォームなどの安定化を必要とするあらゆる種類の摂取可能物の調製のために、或いはミセル状カゼイン代替物としての用途がある場合にも使用することができる。「摂取可能物」は、ヒト又は動物によって消費されることができる飲物、スープ、半固形食品などを含むあらゆる形態のあらゆる食品を意味する。本発明の乳清タンパク質ミセルの用途となり得る製品の例は、例えば、乳製品、マヨネーズ、サラダドレッシング、殺菌ＵＨＴミルク、加糖練乳、ヨーグルト、発酵ミルク、ソース、ベシャメルソースなどの低脂肪ソース、ミルク原料の発酵製品、ミルクチョコレート、ホワイトチョコレート、ブラックチョコレート、ムース、フォーム、エマルジョン、アイスクリーム、発酵シリアル原料の食品、ミルク原料の粉末、乳幼児用配合物、ダイエット用強化剤、ペットフード、錠剤、細菌懸濁液、経口乾燥栄養補助食品、経口ウエット栄養補助食品、機能性栄養バー、スプレッド、フルーツ飲料、コーヒーミックスである。
【００７６】
さらに、本発明の乳清タンパク質ミセルは、単独又は多糖類（例えばアカシアガム又はカラギーナン）などの他の有効物質と一緒のいずれでも使用してマトリックス及び例えばミルク状フォームマトリックスを安定化することができる。これらの中性的な味、これらの白色化力、これらの熱処理後の安定性の故に、本発明の乳清タンパク質ミセルはスキムミルクの白さ及び食感を増すために使用することができる。
【００７７】
乳製品系の白色化力の増大に加えて、同じ全タンパク質含有量に対して食品マトリックス中の脂肪含有量を低減することができる。この特徴は、例えばミルクから得た追加の脂肪をそのままで加えるのではなく、これをミルククリーマーに加えて低脂肪製品を製造することを可能にするので、本発明の乳清タンパク質ミセルの独特の利点を表す。
【００７８】
本発明の方法においては、熱処理の後で得られる乳清タンパク質ミセル分散液を濃縮して乳清タンパク質ミセル濃縮物を得る。
【００７９】
したがって、濃縮段階は蒸発、遠心分離、沈降、限外ろ過によって及び／又はマイクロろ過によって行うことができる。
【００８０】
蒸発はミセル分散液について、それを５０℃〜８５℃の間の温度を有する真空下のエバポレーターに供給することによって行うことができる。
【００８１】
遠心分離は、乳清タンパク質ミセル分散液を５未満、好ましくは４．５のｐＨに酸性化後、高加速度（２０００ｇ超）又は低加速度（５００ｇ未満）で行うことができる。
【００８２】
自発的な沈降は、乳清タンパク質ミセル分散液について酸性化によって行うことができる。好ましくは、ｐＨは４．５であり、沈降時間は１２時間を超える。
【００８３】
好ましくは、本発明による乳清タンパク質ミセルの濃縮はミセル分散液のミクロろ過によって達成することができる。この富化技法は溶媒を除去することにより乳清タンパク質ミセルを濃縮することを可能にするだけではなく、非ミセル化タンパク質（天然タンパク質又は可溶性凝集体）の除去をも可能にする。したがって、最終製品はミセルのみからなる（透過型電子顕微鏡法によって調べたとおりであり、図９及び１０を参照）。この場合、達成可能な濃縮係数は膜透過液の最初の流量が最初の値の２０％まで低下した後に得る。
【００８４】
本発明の方法によって得られる乳清タンパク質濃縮物は、少なくとも１２％のタンパク質濃度を有する。さらに、濃縮物はタンパク質の少なくとも５０％をミセルの形態で含有する。
【００８５】
興味深いことに濃縮物は、１０％のタンパク質含有量に調節すると、図１１に示す通り、続く８５℃での熱処理に、ｐＨ７．０で、例えば０．１５Ｍまでの塩化ナトリウムの存在下において、１５分間耐える能力を有する。比較の問題として、天然の乳清タンパク質分散液（Ｌａｃｔａｌｉｓ製Ｐｒｏｌａｃｔａ９０、ロット５００６５８）は、０．１Ｍの塩化ナトリウムの存在下において、タンパク質濃度がわずかに４％でゲルを形成する（図１２を参照）。
【００８６】
本発明はまた、ミセル構造の高い安定性が、濃縮段階の間中ずっと保存されているという恩恵をも提供する。さらに、本発明によるミセルは少なくとも１００、好ましくは少なくとも１１０の出発乳清タンパク質と等価なタンパク質効率比を有し、これがそれらを重要な栄養成分にしている。
【００８７】
乳清タンパク質ミセルの富化は、タンパク質富化製品を以前には実現不可能であった濃度で得ることができるという並外れた利点を提供する。さらに、濃縮物は望ましい構造上、テクスチャ上の性質及び官能性を維持しつつ脂肪代替物として振舞うことができるので、幅広い種類の低脂肪製品を得ることができる。
【００８８】
加えて、所望の効果を得るためにより少ない量の濃縮物しか必要としないので、コスト利点を提供する。
【００８９】
（蒸発又はマイクロろ過からの）乳清タンパク質ミセル濃縮物は、分散液として液体形態で又は半固形の形態で、又は乾燥形態で使用することができる。それは乳清タンパク質ミセルの用途に関して上記したものなどの多種類の用途において使用することができる。
【００９０】
例えば、蒸発によって得られる２０％のタンパク質濃縮物は、クリーミィで半固形のテクスチャを有し（図１８を参照）、乳酸を使用する酸性化によって塗り広げられるテクスチャに加工することができる。この液状、クリーミィ、ペースト状のテクスチャは、酸味、甘味、塩味、芳香性のタンパク質に富む摂取可能物を調製するために使用することができる。
【００９１】
任意の形態の乳清タンパク質ミセル濃縮物が、安定な乳清タンパク質で富化された酸味のフルーツドリンクを得るために、５％の酸味のフルーツベース及び５％の蔗糖と混合することができる。それはまた、ミルク製品、アイスクリームの製造において使用するか、又はとりわけコーヒー用クリームとして使用することができる。
【００９２】
その他の用途には、スキンケア及び歯磨きペースト、チューインガム、又は歯茎クリーニング剤などの口腔ケアが含まれる。
【００９３】
いずれの形態の濃縮物の白色化力も、濃縮されていないミセル又は天然のタンパク質粉末と比較すると目覚しく増強されている。例えば、１５％の乳清タンパク質ミセル濃縮物４ｍＬの白色化力は、２％可溶性コーヒー１００ｍＬ中に０．３％の酸化チタンと等価である。興味深いことに、可溶性コーヒー及び蔗糖を乳清タンパク質ミセル濃縮物中に分散させて、全固形分濃度６０％を有し脂肪を含まない３種混合濃縮物が得られるようにすることができる。
【００９４】
濃縮物は用途に応じてそのままで又は希釈して使用することができる。
【００９５】
例えば、液体又は乾燥形態の乳清タンパク質ミセル濃縮物は、加糖練乳のようにタンパク質含有量９％に希釈することができる。ミルクミネラル、乳糖及び蔗糖を加えて最終製品がミルクと比較して類似の栄養プロフィールを有するが、タンパク質源としては乳清タンパク質だけを有するようにすることができる。この乳清タンパク質に基づくブレンドは、９８℃（高度８３３ｍでの沸騰水の温度）で２時間インキュベートしたときのメイラード反応に対して加糖練乳よりも安定である（褐色化の速度に基づいて）。
【００９６】
本発明の方法によって得られる乳清タンパク質濃縮物の乾燥形態は、いずれの知られている技法、例えばスプレー乾燥、凍結乾燥、ローラー乾燥などによってでも得ることができる。したがって、本発明の乳清タンパク質濃縮物は、他の成分を加えて又は加えずにスプレー乾燥をすることができ、且つ幅広い範囲の方法で使用されるデリバリーシステム又はビルディングブロックとして、例えば摂取可能物の製造、化粧品用途などにおいて使用することができる。
【００９７】
図８は、他の成分をまったく加えずにスプレー乾燥によって得た、スプレー乾燥の間に起こったミセルの凝集のために１ミクロンよりも大きいサイズの平均粒子直径を有する、粉末を示す。この本発明の粉末の典型的な平均体積直径中央値（Ｄ４３）は、４５〜５５ミクロンの間、好ましくは５１ミクロンである。本発明の粉末の表面直径中央値（Ｄ３２）は、好ましくは３〜４ミクロンの間、より好ましくは３．８ミクロンである。
【００９８】
スプレー乾燥後に得られる粉末の水分含有量は、好ましくは１０％未満、より好ましくは４％未満である。
【００９９】
かかる乳清タンパク質ミセル粉末は、少なくとも８５％の乳清タンパク質を含むことができ、その内少なくとも２０％、好ましくは５０％超、最も好ましくは８０％超がミセル形態である。
【０１００】
さらに、本発明の乳清タンパク質ミセル粉末は、水、グリセリン、エタノール、油、有機溶媒などの溶媒に対して高い結合能力を有する。粉末の水への結合能力は、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも９０％、最も好ましくは少なくとも１００％である。グリセリン及びエタノールなどの溶媒については、結合能力は少なくとも５０％である。油については、結合能力は少なくとも３０％である。本発明の乳清タンパク質ミセル粉末のこの性質は、これらがスプレーされたり、コーヒー、カフェイン、緑茶抽出物、植物抽出物、ビタミン、ミネラル、生物活性剤、塩、砂糖、甘味料、芳香剤、脂肪酸、油、タンパク加水分解物、ペプチドなど及びこれらの混合物のような他の機能性成分で満たされたりすることを可能にする。
【０１０１】
機能性成分は、粉末中に０．１〜５０％の量で含まれることができる。したがって、粉末はそれらの機能性成分の担体として働くことができる。これは、例えばカフェインの苦味の知覚が、本発明の粉末中に満たされて、例えばカフェイン入り栄養バー中で使用される場合には、低減されるという利点を提供する。
【０１０２】
追加の成分を、スプレー乾燥の前に乳清タンパク質ミセル濃縮物に加えることができる。これらは、可溶性又は不溶性の塩、ペプチド、タンパク加水分解物例えば培養小麦、例えばグルテン加水分解物、プロバイオティック細菌、染色剤、糖類、マルトデキストリン、脂肪、乳化剤、甘味料、芳香剤、植物抽出物、リガンド、生物活性剤、カフェイン、ビタミン、ミネラル、薬品、ミルク、ミルクタンパク質、スキムミルク粉末、ミセル状カゼイン、カゼイン塩、植物タンパク質、アミノ酸、ポリフェノール、顔料など及びこれらの任意の可能な混合物を含む。得られる混合乳清タンパク質ミセル粉末は、乳清タンパク質ミセル及び少なくとも１つの追加の成分を３０：１〜１：１０００にわたる重量比で含む。
【０１０３】
この共スプレー乾燥は、追加の成分と共に凝集した又は追加の成分で被覆された乳清タンパク質ミセルからなる粉末をもたらす。好ましくは、乳清タンパク質ミセルと追加の成分の重量比は１：１である。これはこれらの粉末の可溶化をさらに促進させることができ、且つ乳清タンパク質ミセルを含むスープ、ソーセージなどの脱水された食品製品の製造において特別の関心を持たれるものであり得る。
【０１０４】
本発明によって得られる乳清タンパク質ミセル粉末は、主に中空の球で構成されるが潰れた球でも構成される内部構造によって特徴付けられる（図１９を参照）。中空球構造は、スプレー乾燥の間にＷＰＭ濃縮物小滴の内部における蒸気小滴の形成によって容易に説明することができる。１００℃を超える温度の故に蒸気小滴がＷＰＭ濃縮物小滴を去ると、中空の球が残った。「骨形」は小滴からの水の蒸発及び小滴内部の外部圧力の組合せに起因する。
【０１０５】
球状中空球の内部構造は、粒子をその直径の近くで切片にした後ＳＥＭによって調べた（図２０、左を参照）。粒子の壁の厚さは約５μｍであって、非常に滑らかに見えたが、内部構造はもっと粒々の外見を有していた。倍率を上げるとこの粒々のものは実際に、融合して粉末粒子の内部マトリックスを形成した最初のＷＰＭの存在に起因することが分かった。興味深いことに、ミセルの球状の形状だけでなく均一な粒子サイズ分布もスプレー乾燥の間中保たれていた（図２０、右）。
【０１０６】
したがって、顕微鏡観察に基づけば、乳清タンパク質ミセル粉末は、無傷で個別の乳清タンパク質ミセルを含有している中空又は潰れた球の固有な顆粒形態によって特徴付けられる。
【０１０７】
乳清タンパク質ミセル粉末は、以前には手に入れることができなかった利点を提供する、非常に高い流動性によって特徴付けられる。例えば、これらの粉末はほとんど液体のように挙動し、使いやすさ及び輸送可能性の利点を提供する。これらの粉末の安息角は好ましくは３５°未満、より好ましくは３０°未満である。このような小さな安息角は本発明の粉末を例えば食品用途において流動剤として使用することを可能にする。
【０１０８】
これらの粉末の非常に重要な特徴、混合された又は「純粋な」は、乳清タンパク質の基本的なミセル構造が保存されていることである。図１５は、切片にされた乳清タンパク質粉末粒を示し、それによって個々の乳清タンパク質ミセルが観察可能である。さらに、ミセル構造は溶媒中で容易に再構成することができる。乳清タンパク質ミセル濃縮物から得た粉末は室温又は５０℃の水中で容易に再分散させることができることが示されている。乳清タンパク質ミセルのサイズ及び構造は最初の濃縮物と比較して完全に保存されている。例えば、図１３において、２０％のタンパク質濃度でスプレー乾燥された乳清タンパク質濃縮物は５０℃の脱イオン水中で４％のタンパク質濃度で再分散された。ミセルの構造がＴＥＭによって調べられ、図１０と比較することができる。類似のミセル形態が得られた。ミセルの直径は、動的光散乱によって３１５ｎｍであり多分散指数は０．２であることが見出された。図１６は、凍結乾燥された乳清タンパク質ミセル粉末の分散液を示し、その中のミセルは再構成されている。
【０１０９】
スプレー乾燥された粉末又は凍結乾燥された粉末の再構成後の溶液中に、乳清タンパク質ミセル及びほんのわずかな凝固した画分が観察されたという事実は、乳清タンパク質ミセルはスプレー乾燥及び凍結乾燥に関して物理的に安定であることを裏付けている。
【０１１０】
本発明の粉末は、乳清タンパク質ミセル及びその濃縮物に関して上記したすべてのものなどの幅広い範囲の用途において使用することができる。例えば、チョコレート、機能性栄養バー、脱水調理用製品、チューインガムなどのタンパク質富化摂取可能物は、ミセル濃縮物粉末を使用することによって容易に製造することができる。
【０１１１】
本発明の粉末は、それらの加工に対する高い安定性の故に、さらに例えば乳化剤又はガムによって被覆することができる。これはこれらの粉末の官能性及び味を調整するのに有利であり得る。
【０１１２】
以下の実施例は、本発明をそれらに限定することなく例示する。
【実施例】
【０１１３】
本発明は、本発明のミセルの調製を詳細に記載している以下の実施例を参照することによりさらに記述される。本明細書で開示されている実施形態は、本発明のいくつかの態様の例示として意図されているものであるので、本明細書において記載され特許請求されている本発明は、範囲において本明細書で開示されている個々の実施形態によって限定されるものではない。いずれの等価な実施形態も本発明の範囲内にあることを意図されている。実際に、本明細書で示され且つ記載されているものに加えて、本発明の様々な変更が前述の記載から当業者には明白となるであろう。かかる変更も添付の特許請求の範囲の範囲内に入ることが意図されている。
【０１１４】
実施例１：ｐＨ調節によるβ−ラクトグロブリンのミセル化
β−ラクトグロブリン（ロットＪＥ００２−８−９２２、１３−１２−２０００）は、Ｄａｖｉｓｃｏ（Ｌｅ  Ｓｕｅｕｒ、ＭＮ、ＵＳＡ）から得た。このタンパク質はスイート乳清から限外ろ過及びイオン交換クロマトグラフィーによって精製された。粉末の組成はタンパク質８９．７％、水分８．８５％、灰分１．３６％（Ｃａ２＋  ０．０７９％、Ｍｇ２＋  ０．０１３％、Ｋ＋  ０．０９７％、Ｎａ＋  ０．５７６％、Ｃｌ−  ０．０５０％）である。使用したすべての他の試薬は分析等級であった（Ｍｅｒｃｋ  Ｄａｒｍｓｔａｄｔ、Ｇｅｒｍａｎｙ）。
【０１１５】
タンパク質溶液は、β−ラクトグロブリンのＭｉｌｌｉＱ（登録商標）水（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）中での溶媒和によって０．２％の濃度で調製し、２０℃で２時間撹拌した。次いで、等分量のｐＨをＨＣｌ添加で、５．０、５．２、５．４、５．６、５．８、６．０、６．２、６．４、６．６、６．８、７．０に調節した。溶液を２０ｍＬのガラスバイアル（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）中に満たしてシリコン／ＰＴＦＥシール剤を含有しているアルミニウムカプセルでシールした。溶液を８５℃で１５分間加熱した（この温度に達する時間は２．３０〜３．００分間）。熱処理後、サンプルを氷水中で２０℃まで冷却した。生成物の目視による外見は（図１）、ミセル化の最適ｐＨが５．８であることを示している。
【０１１６】
実施例２：乳清タンパク質単離物のミセル化
乳清タンパク質単離物（ＷＰＩ）（Ｂｉｐｒｏ（登録商標）、バッチＪＥ０３２−１−４２０）は、Ｄａｖｉｓｃｏ（Ｌｅ  Ｓｕｅｕｒ、ＭＮ、ＵＳＡ）から得た。この粉末の組成は表２に記載している。
【０１１７】
タンパク質溶液は、乳清タンパク質粉末のＭｉｌｌｉＱ（登録商標）水（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）中での溶媒和によってタンパク質３．４％で調製し、２０℃で２時間撹拌した。最初のｐＨは７．２であった。次いで、等分量のｐＨを０．１ＮのＨＣｌ添加によって、５．６、５．８、６．０、６．２、６．４及び６．６に調節した。
【０１１８】
溶液を２０ｍＬのガラスバイアル（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）中に満たしてシリコン／ＰＴＦＥシール剤を含有しているアルミニウムカプセルでシールした。溶液を８５℃で１５分間加熱した（この温度に達する時間は２．３０〜２．５０分間）。熱処理後、サンプルを氷水中で２０℃まで冷却した。
【０１１９】
加熱された乳清タンパク質の濁度は、５００ｎｍ及び２５℃で決定したが、サンプルは０．１〜３絶対単位の範囲内で測定できるように希釈した（分光光度計Ｕｖｉｋｏｎ  ８１０、Ｋｏｎｔｒｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）。値は、最初のタンパク質濃度３．４％に対して計算した。
【０１２０】
図２によって例示されるように同じサンプルについて、１０分間以内の間隔で５００ｎｍで測定される吸収が安定（初期値の５％未満の変動）に至るとミセル化のｐＨが到達されたものと考えられた。この生成物についてはミセル化に最適のｐＨは６．０〜６．２であった。熱処理前に調節されたこのｐＨについては、安定濁度は２１であり、遠心分離後に２８０ｎｍの吸収で評価した残留可溶性タンパク質は１．９％であった。ｐＨ６．０では最初のタンパク質の４５％がミセルに転換されたと結論することができる。
【０１２１】
【表２】
2009531043.tif 000004
【０１２２】
実施例３：ミセルの顕微鏡観察
ミセルの生成
タンパク質溶液は、乳清タンパク質粉末（ＷＰＩ９０バッチ９８９／２、Ｌａｃｔａｌｉｓ、Ｒｅｔｉｅｒ、Ｆｒａｎｃｅ）のＭｉｌｌｉＱ（登録商標）水（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）中での溶媒和によってタンパク質２％で調製し、２０℃で２時間撹拌した。等分量のｐＨを０．１ＮのＨＣｌ又は０．１ＮのＮａＯＨを使用して調節した。
【０１２３】
溶液を２０ｍＬのガラスバイアル（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）中に満たしてシリコン／ＰＴＦＥシール剤を含有しているアルミニウムカプセルでシールした。溶液を８５℃で１５分間加熱した（この温度に達する時間は２．３０〜２．５０分間）。熱処理後、サンプルを氷水中で２０℃まで冷却した。この生成物についてミセル化の最適ｐＨは７．４であった。
【０１２４】
顕微鏡観察
液状ミセルのサンプルを寒天チューブ中にカプセル化した。固定は、０．１Ｍ、ｐＨ７．４カコジレート緩衝液中の２．５％グルタルアルデヒド溶液中の浸漬によって、後固定は同じ緩衝液中の２％四酸化オスミウムを用いて達成され、両方の溶液が０．０４％のルテニウム赤を含有していた。段階的に濃度差を付けた一連のエタノール（７０、８０、９０、９６、１００％エタノール）中での脱水後、サンプルをＳｐｕｒｒ樹脂（Ｓｐｕｒｒ／エタノール１：１、２：１、１００％）中に埋め込んだ。樹脂の重合（７０℃、４８時間）の後、半薄及び超薄切片をＬｅｉｃａ  ｕｌｔｒａｃｕｔ  ＵＣＴ  ウルトラミクロトームを用いて切り出した。酢酸ウラニル及びクエン酸鉛水溶液で染色した超薄切片を透過型電子顕微鏡法（Ｐｈｉｌｉｐｓ  ＣＭ１２、８０ｋＶ）で観察した。
【０１２５】
ＴＥＭ顕微鏡写真を図３に示す。得られたミセルは直径２００ｎｍを有する球形を示している。
【０１２６】
粒子サイズの分布
１重量％のβ−ラクトグロブリン分散液の、ｐＨ４．２５（ゼータ電位約＋２５ｍＶで正に荷電している）及びｐＨ６．０（ゼータ電位約−３０ｍＶで負に荷電している）における８５℃で１５分間の熱処理によって得たミセルについて、その強度基準のサイズ分布を測定した。ミセルのＺ平均の水力直径はｐＨ４．２５において２２９．３ｎｍであり、ｐＨ６．０において２２７．２ｎｍであった。β−ＬＧ及び乳清タンパク質の凝集を、動的光散乱を使用して追跡した。６３３ｎｍにおいて出力４．０ｍＷで発光するレーザーを備えたＮａｎｏｓｉｚｅｒ  ＺＳ装置（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＵＫ）を使用した。この装置は、散乱角１７３°で検出する後方散乱構成で使用した。これは濁ったサンプルで見られる多数の散乱シグナルのかなりの減少を可能にする。サンプルは四角形の石英セル（Ｈｅｌｌｍａ，光路長１ｃｍ）に入れた。光線の路長は装置によってサンプルの濁度（減衰）に応じて自動的に設定される。自己相関関数は散乱強度の変動から計算した。結果は図６に示す。平均的な粒子は非常に小さい多分散指数によって特徴付けられる（＜０．２００）。
【０１２７】
実施例４：一定のｐＨにおけるβ−ラクトグロブリンのミセル化
実施例１において記載した方法を、２％のβ−ラクトグロブリン水溶液を使用して繰り返した。この溶液のｐＨは、アルギニンＨＣｌ溶液を添加した後で７．０に調節されて、最終塩濃度が５〜２００ｍＭの範囲であり、最終β−ラクトグロブリン濃度が１％の溶液を得た。続く熱処理（８０℃、１０分間、温度上昇に約２分）を行ってミセルを得た。
【０１２８】
結果を図４に示す。約５０〜７０ｍＭの範囲のイオン強度においてのみ、実質的な濁度を観察することができて、乳清タンパク質ミセルの存在を示す。
【０１２９】
実施例５：白色化剤の調製
天然の乳清タンパク質（ＷＰＩ  ９５  バッチ８４８、Ｌａｃｔａｌｉｓ；８重量％水溶液）を実施例２によって処理した。得られた生成物の明度（Ｌ）を、２ｍｍの測定セルを備えたＭａｃＢｅｔｈ  ＣＥ−ＸＴＨ  Ｄ６５  １０°  ＳＣＥ装置を使用してトランスリフレクタンスモードで測定した。得られた明度Ｌ＝７４．８であり、全脂肪ミルクについての値Ｌ＝７４．５に匹敵し得た。
【０１３０】
実施例６：コーヒークリーマーの調製
天然の乳清タンパク質（Ｂｉｐｒｏ（登録商標）、ロットＪＥ  ０３２−１−４２０、０．５重量％水溶液）を５０℃で１０重量％の部分水素化パーム油、１４重量％のマルトデキストリン（ＤＥ２１）と混合し、且つ５０ｍＭのリン酸塩−クエン酸塩緩衝液の存在下でこのＢｉｐｒｏ（登録商標）のためのミセル化ｐＨ６．０に調節した。混合物を４００／５０ｂａｒの下でＲａｎｎｉｅホモジナイザーを使用してホモジナイズし、続いて８５℃で１５分間熱処理した。
【０１３１】
得られたエマルジョンは、４℃の貯蔵条件で少なくとも１カ月間高い安定性を示し、且つ脂肪含有量１５％及び明度Ｌ＝７５．９を有する基準液体クリーマー（Ｃｒｅｍｅ  ａ  Ｃａｆｅ、Ｅｍｍｉ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）と比較してＬ＝７８の白さを与えた。
【０１３２】
実施例７：水性フォームの調製
天然のβ−ラクトグロブリン（Ｂｉｏｐｕｒｅ、Ｄａｖｉｓｃｏ、ロットＪＥ  ００２−８−９２２、２重量％水溶液）を、１２０ｍＭのアルギニンＨＣｌ水溶液と最終β−ラクトグロブリン濃度が１重量％及びアルギニンＨＣｌが６０ｍＭとなるように混合した。次いでｐＨを１ＮのＨＣｌの添加によって７．０に調節した。次いで最初のβ−ラクトグロブリンの９０％が１３０ｎｍのＺ平均直径を有するミセルに転化されるように、混合物を８０℃で１０分間熱処理した。この事例では、ミセルの直径は、Ｎａｎｏｓｉｚｅｒ  ＺＳ  装置（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＵＫ）を使用して決定した。このサンプルを石英キュベットに注ぎいれて散乱光の変動を自動で記録した。得られた自己相関関数を、粒子の拡散係数を計算し且つその後でＺ平均の水力直径をストークス−アインシュタイン則を使用して計算することができるように、キュムラント法を使用してフィットさせた。この測定のためには、溶媒の屈折率を１．３３とし、ミセルのそれを１．４５とした。次いで得られたβ−ラクトグロブリンミセル分散液の容積５０ｍＬを、標準化されたＦｏａｍｓｃａｎ（商標）（ＩＴＣｏｎｃｅｐｔ）装置を使用し、１２〜１６μｍの気泡を発生させるガラスフリットを通した窒素スパージングによって泡立てて体積１８０ｃｍ３のフォームを生成させた。次いでフォーム体積の安定性を、画像解析を使用して２６℃で経時的に追跡し、同じ条件で、ただしアルギニンＨＣｌを用いずに処理されてミセルが形成されなかったβ−ラクトグロブリンを用いて得られたフォームの安定性と比較した。図５は、フォーム体積の安定性が、β−ラクトグロブリンミセルの存在によって大いに向上することを示している。
【０１３３】
実施例８：乳清に基づく発酵乳製品−発酵の試行
材料
乳清タンパク質単離物（ＷＰＩ）（Ｂｉｐｒｏ（登録商標））は、Ｄａｖｉｓｃｏ  （Ｌｅ  Ｓｕｅｕｒ、ＭＮ、ＵＳＡ）（タンパク質濃度９２．７％）から得た。
スプレー乾燥された乳清透過液（Ｖａｒｉｏｌａｃ  ８３６）：乳糖濃度：８３％、ミネラル：８％
５０％乳酸
食用乳糖（Ｌａｃｔａｌｉｓ）
脱イオン水
【０１３４】
方法
タンパク質濃度４．６％、すなわちＷＰＩ粉末  １５４．５ｇ及び水２８４５．５ｇから成る溶液３Ｌを得るために、Ｂｉｐｒｏ（登録商標）粉末を脱イオン水に溶解させた。水和時間は３時間であった。水和後、この溶液を２００ｍＬのサンプルに分割し、様々な試行を準備した。
【０１３５】
【表３】
2009531043.tif 000005
【０１３６】
それぞれの溶液に対して、加熱の前にｐＨを調節するために５０％乳酸が加えられていた。
サンプルは、二重ボイラーを用いて８５℃まで加熱し、この温度に１５分間保った。加熱後、溶液を４０℃に冷却し、ラクトバチラス・ブルガリカス及びストレプトコッカス・サーモフィルスを用いてインキュベートした。サンプルは４１℃のスチームルーム中で５時間３０分インキュベートした後、６℃の低温室に入れた。
【０１３７】
結果を表４に示す。
【０１３８】
【表４】
2009531043.tif 000006
【０１３９】
実施例９：乳清タンパク質で増強された脂肪含有量低減アイスクリーム
材料
乳清タンパク質単離物（Ｌｃｔａｌｉｓ、Ｒｅｔｉｅｒｓ、ＦｒａｎｃｅからのＷＰＩ、Ｐｒｏｌａｃｔａ９０（登録商標））、タンパク質含有量９０％
スキムミルク粉末、タンパク質含有量３５％
蔗糖
マルトデキストリン  ＤＥ３９
無水乳脂肪
乳化剤
脱イオン水
食用１Ｍ塩酸
【０１４０】
方法
ダブルジャケット付の８０Ｌのタンクを使用して、Ｐｒｏｌａｃｔａ９０（登録商標）粉末を５０℃で脱イオン水中に９．６７重量％のタンパク質濃度で泡の形成を避けるために穏やかに撹拌しながら分散させた、すなわちＰｒｏｌａｃｔａ９０（登録商標）３．３ｋｇを脱イオン水３１．０５ｋｇ中に分散させた。分散の１時間後に、分散液のｐＨをＨＣｌの添加によってミセル化ｐＨに調節した。乳清タンパク質ミセルを生成させるために分散液の温度を８５℃まで上げて１５分間維持した。１５分後、温度を５０℃まで下げて追加の成分をミセル分散液に順次加えた（すなわちスキムミルク粉末、マルトデキストリン  ＤＥ３９、蔗糖、乳化剤及び無水乳脂肪）。ミックスの最終量は５０ｋｇであり、全固体含有量は３９．５％、脂肪含有量は５重量％であった。３０分間の水和後、ミックスを２段階でホモジナイズし（８０／２０ｂａｒ）、殺菌（８６℃、３０秒間）した後、一晩熟成させた。次の日に、このアイスクリームミックスを、Ｈｏｙｅｒ  ＭＦ５０装置を使用して１００％のオーバーランで凍結させ、−４０℃で硬化させた後−２０℃で貯蔵した。最終のアイスクリームは、アイスクリームミックスに対してタンパク質８重量％（カゼイン２０％、乳清タンパク質８０％）及び脂肪５重量％を含有していた。
【０１４１】
実施例１０：スプレー乾燥によって得た粉末乳清タンパク質ミセル
材料
乳清タンパク質単離物（Ｌｃｔａｌｉｓ、Ｒｅｔｉｅｒｓ、ＦｒａｎｃｅからのＷＰＩ、Ｐｒｏｌａｃｔａ９０（登録商標））、タンパク質含有量９０％
食用乳糖
マルトデキストリン  ＤＥ３９
脱イオン水
食用１Ｍ塩酸
【０１４２】
方法
ダブルジャケット付の１００Ｌのタンクを使用して、Ｐｒｏｌａｃｔａ９０（登録商標）粉末を５０℃で脱イオン水中に１０重量％のタンパク質濃度で泡の形成を避けるために穏やかに撹拌しながら分散させた、すなわちＰｒｏｌａｃｔａ９０（登録商標）１１ｋｇを脱イオン水８９ｋｇ中に分散させた。分散の１時間後に、分散液のｐＨをＨＣｌの添加によってミセル化ｐＨ（この場合では、約６．３）に調節した。乳清タンパク質ミセルを生成させるために分散液の温度を８５℃まで上げて１５分間維持した。１５分後、温度を５０℃まで下げて１０重量％の乳清タンパク質ミセル分散液を、２つの５０ｋｇバッチに分割した。第１の試行では、乳糖２０ｋｇをミセル分散液５０ｋｇ中に５０℃で分散させ、３０分間撹拌した。同様に、残りの乳清タンパク質ミセル分散液５０ｋｇにはマルトデキストリン  ＤＥ３９  ２０ｋｇを加えた。
【０１４３】
次いで２つの混合物を、ＮＩＲＯ  ＳＤ６．３Ｎ塔中、流量１５Ｌ／ｈでスプレー乾燥した。入り口空気温度は１４０℃、出口空気温度は８０℃であった。得られた粉末の水含有量は５％未満であった。
【０１４４】
乳清タンパク質ミセルのサイズは、乳糖及びマルトデキストリン（ＤＥ３９）存在下の水中で、動的光散乱を使用して乾燥の前後に決定した。スプレー乾燥又は粉末の再構成の前には、乳清タンパク質ミセルが粘度の希薄領域に入るように分散液の希釈によって全タンパク質濃度を０．４重量％に設定した。Ｎａｎｏｓｉｚｅｒ  ＺＳ装置（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用し、ミセル直径は２０回の測定について平均した。
【０１４５】
乳糖及びマルトデキストリン（ＤＥ３９）存在下の乳清タンパク質ミセルについて決定した粒子直径は、それぞれ３１０．４ｎｍ及び３０６．６ｎｍであった。粉末の再構成後は、対応する直径はそれぞれ２６５．３ｎｍ及び２６８．５ｎｍであることが分かった。これらの測定は、乳清タンパク質ミセルがスプレー乾燥に関して物理的に安定であることを裏付けている。この結果は、０．１重量％乳清タンパク質ミセルの水中分散液の、１％のホスホタングステン酸存在下ｐＨ７におけるネガティブ染色を使用する、ＴＥＭ顕微鏡法観察によって裏付けられた。８０ｋＶで操作されているＰｈｉｌｉｐｓ  ＣＭ１２透過型電子顕微鏡を使用した。乳清タンパク質ミセルは、スプレー乾燥前及びスプレー乾燥粉末の再構成後の溶液中で観察した。形態及び構造の相違は検知され得なかった。
【０１４６】
実施例１１：蒸発による濃縮
Ｌａｃｔａｌｉｓからの乳清タンパク質単離物Ｐｒｏｌａｃｔａ  ９０（ロット５００６４８）を１５℃で軟水中にタンパク質濃度４％で再構成して最終バッチサイズ２５００ｋｇとした。１Ｍ塩酸の添加によって最終ｐＨ値が５．９０になるようにｐＨを調節した。乳清タンパク質分散液を、プレート−プレートＡＰＶ−ｍｉｘ熱交換器に、流量５００Ｌ／ｈでポンプを使用して通した。６０℃での予熱に続いて８５℃で１５分間熱処理した。乳清タンパク質ミセルの形成を、動的光散乱による粒径測定に加えて５００ｎｍでの濁度測定を使用して確認した。得られた４％の乳清タンパク質ミセル分散液は、２５０ｎｍの粒子の水力直径、０．１３の多分散指数及び８０の濁度によって特徴付けられる。次いで乳清タンパク質ミセル分散液を、Ｓｃｈｅｆｆｅｒｓエバポレーターに流量５００Ｌ／ｈで供給するために使用した。エバポレーター中の温度及び真空は、タンパク質濃度２０％を有する乳清タンパク質ミセル濃縮物約５００ｋｇが製造され、且つ４℃まで冷却されるように適合させた。
【０１４７】
実施例１２：ミクロろ過による富化
Ｌａｃｔａｌｉｓからの乳清タンパク質単離物Ｐｒｏｌａｃｔａ  ９０（ロット５００６４８）を１５℃、軟水中、タンパク質濃度４％で再構成して最終バッチサイズ２５００ｋｇとした。１Ｍ塩酸の添加によって最終ｐＨ値が５．９０になるようにｐＨを調節した。乳清タンパク質分散液を、プレート−プレートＡＰＶ−ｍｉｘ熱交換器に、流量５００Ｌ／ｈでポンプを使用して通した。６０℃での予熱に続いて８５℃で１５分間熱処理した。乳清タンパク質ミセルの形成を、動的光散乱による粒径測定に加えて５００ｎｍでの濁度測定を使用して確認した。得られた４％の乳清タンパク質ミセル分散液は、２６０ｎｍの粒子の水力直径、０．０７の多分散指数及び８０の濁度によって特徴付けられる。タンパク質のミセル形態もＴＥＭによって確認し、１５０〜２００ｎｍの平均直径を有するミセル構造を明瞭に見ることができた（図９）。乳清タンパク質ミセル分散液は、貯蔵又は６．８ｍ２のＣａｒｂｏｓｅｐ  Ｍ１４膜を備えたろ過装置に流量１８０Ｌ／ｈで供給するために直接使用する目的で４℃に冷却することができた。その場合は、乳清タンパク質ミセルの濃縮は１０〜７０℃で透過液流量が７０Ｌ／ｈに達するまで行った。その場合は、最終乳清タンパク質濃縮物は２０％のタンパク質を含有していた。濃縮物中のミセルの構造はＴＥＭによって確認し、明らかにマイクロろ過前の４％乳清タンパク質分散液と比較して顕著な変化は見られなかった（図１０）
【０１４８】
実施例１３：乳清タンパク質を少なくとも９０％含むタンパク質ミセル粉末
マイクロろ過によってタンパク質２０％で得た、乳清タンパク質ミセル濃縮物（上記実施例を参照）２００ｋｇを、Ｎｉｒｏ  ＳＤ６．３Ｎ塔に、噴霧ノズル（Φ＝０．５ｍｍ、スプレー角度＝６５°、圧力＝４０ｂａｒ）を使用して、製品流量２５ｋｇ／ｈで注入した。製品の入り口温度は１５０℃、出口温度は７５℃であった。塔内の空気流量は１５０ｍ３／ｈであった。粉末中の水分含有量は４％未満であり、粉末は非常に高い流動性によって特徴付けられた。粉末の走査型電子顕微鏡法観察は、１０〜１００μｍにわたる見かけの直径を有する極めて球形の粒子を示した（図８）。
【０１４９】
実施例１４：混合乳清タンパク質ミセル粉末
乳清タンパク質ミセル濃縮物２０ｋｇをマルトデキストリン  ＤＥ３９を１．７ｋｇと、粉末中の最終の乳清タンパク質ミセルとマルトデキストリンの比が７０／３０となるように混合した。この混合物を、Ｎｉｒｏ  ＳＤ６．３Ｎ塔に、噴霧ノズル（Φ＝０．５ｍｍ、スプレー角度＝６５°、圧力＝４０ｂａｒ）を使用して、製品流量２５ｋｇ／ｈで注入した。製品の入り口温度は１５０℃、出口温度は７５℃であった。塔内の空気流量は１５０ｍ３／ｈであった。粉末中の水分含有量は４％未満であり、粉末は非常に高い流動性によって特徴付けられた。
実施例１３及び１４の粉末は、水中で再構成された場合には、本質的に乳清タンパク質ミセル濃縮物と同じ構造及び形態を有するミセルを含む。
【０１５０】
実施例１５：凍結乾燥によって得られる乳清タンパク質ミセル粉末
材料
実施例１２におけるマイクロろ過によって生成されて、タンパク質含有量９０％を有するタンパク質が２０％の乳清タンパク質ミセル濃縮物
【０１５１】
方法
乳清タンパク質ミセル濃縮物１００ｇを、プラスチックビーカーに導入し、−２５℃で１週間凍結した。次いでこのビーカーを、真空ポンプを備えた実験室規模の凍結乾燥機Ｖｉｒｔｉｓに入れた。サンプルは凍結乾燥機内の圧力が約３０ｍｂａｒで一定になるまで７日間放置した。凍結乾燥乳清タンパク質ミセル約２０ｇが得られた。
【０１５２】
実施例１６：乳清タンパク質を富化された蔗糖を含まないブラックチョコレート
材料
【表５】
2009531043.tif 000007
【０１５３】
方法
ココア液を、ココアバター、バター脂肪、乳清タンパク質ミセル粉末、スクラロース、バニリン及びレシチンと混合する。この混合物を６５℃で一晩均質なペーストが得られるまでコンチングする。次いでこのチョコレートマスをチョコレートプレート中で成形して冷ます。このブラックチョコレートは、４５〜５０％の最終乳清タンパク質含有量によって特徴付けられる。
【０１５４】
実施例１７：乳清タンパク質を富化されたホワイトチョコレート
材料
【表６】
2009531043.tif 000008
【０１５５】
方法１
乳清タンパク質ミセル、乳清粉末、蔗糖及びバニリンを混合して所望の粒子サイズ分布が得られるまで磨砕する。次いでこの混合物をココアバター、無水乳脂肪及びレシチンと共に６５℃で一晩均質なペーストが得られるまでコンチングする。次いでこのチョコレートマスをチョコレートプレート中で成形して冷ます。このホワイトチョコレートは、２０％の最終乳清タンパク質含有量によって特徴付けられる。
【０１５６】
方法２
乳清タンパク質ミセル、乳清粉末、蔗糖及びバニリンを混合して所望の粒子サイズ分布が得られるまで磨砕した。次いでこの混合物をココアバター、無水乳脂肪及びレシチンと共に６５℃で一晩均質なペーストが得られるまでコンチングする。次いでこのチョコレートマスをチョコレートプレート中で成形して冷ます。このホワイトチョコレートは、３０％の最終乳清タンパク質含有量によって特徴付けられる。
【０１５７】
方法３
乳清タンパク質ミセル、蔗糖及びバニリンを混合して所望の粒子サイズ分布が得られるまで磨砕した。次いでこの混合物をココアバター、無水乳脂肪及びレシチンと共に６５℃で一晩均質なペーストが得られるまでコンチングする。次いでこのチョコレートマスをチョコレートプレート中で成形して冷ます。このホワイトチョコレートは、３０〜３５％の最終乳清タンパク質含有量によって特徴付けられる。
【０１５８】
実施例１８：硫酸化オレイン酸ブチル（ＳＢＯ）又は任意の他の負に荷電した乳化剤で被覆された乳清タンパク質ミセルの水性分散液
材料
実施例１３からの乳清タンパク質ミセル（ＷＰＭ）粉末、タンパク質含有量９０％
ＳＢＯ
塩酸（１Ｍ）
【０１５９】
方法
実施例１３に記載したＷＰＭ粉末を、ＭｉｌｌｉＱ水に分散させて最終タンパク質濃度を０．１重量％とする。この分散液を、あり得るＷＰＭ凝集体を除去するために、０．４５μｍのフィルターでろ過する。このＷＰＭ分散液のｐＨを１Ｍ塩酸の添加によって３．０に下げた。ＳＢＯの１％分散液をｐＨ３．０で調製する。
【０１６０】
これらのＷＰＭの水力直径及びゼータ電位を、Ｎａｎｏｓｉｚｅｒ  ＺＳ装置（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．）を使用して決定した。直径は２５０ｎｍであり、電気泳動移動度は＋２．５μｍ．ｃｍ．Ｖ−１．ｓ−１であった。ｐＨ３．０のＳＢＯ分散液の水力直径及び電気泳動移動度はそれぞれ４ｎｍ及び−１．５／−２．０μｍ．ｃｍ．Ｖ−１．ｓ−１である。
【０１６１】
この予備的なキャラクタリゼーションの後、混合物の水力直径及び電気泳動移動度の展開を追跡しながら、ＳＢＯ分散液を使用してＷＰＭ分散液に滴加する。水力直径は、ＷＰＭ／ＳＢＯ重量混合比が５：１に達するまでは、約２５０〜３００ｎｍで一定であることが見出された。この時点で、水力直径は劇的に２０００ｎｍまで発散してＷＰＭ  ＳＢＯ複合体の沈殿に遭遇する。さらに混合比５：１を超えてＳＢＯを加えると、水力直径は次第に、当初ＷＰＭで見られたように、２５０ｎｍまで減少し、４：１の比からはずっと横ばいになる。混合物の電気泳動移動度の追跡は、それがＳＢＯを添加するたびに減少し、５：１の混合比において値がゼロに達することを示した。その後ＳＢＯ添加のたびに下がり続け、４：１の比からは−３．０ｍμｍ．ｃｍ．Ｖ−１．ｓ−１での横ばいが始まる。
【０１６２】
これらの結果についての説明は、正に荷電しているＷＰＭは、第１段階で全電荷の中和が達成されるまで（混合比５：１）ＳＢＯの負の頭によって静電的に被覆されることである。この時点で、ＳＢＯの疎水性の尾は自己会合が可能であり非常に大きな水力直径を有する過凝集及び複合体の沈殿に至る。さらなるＳＢＯの添加があると、疎水性の尾がさらに凝集して二重被覆が形成され、それらの負の頭を溶媒に露出する。これが全タンパク質核リポソームと類似のＳＢＯの二重被覆を有する負に荷電したＷＰＭをもたらす（図１７を参照）。
【０１６３】
主にそれらのアニオン形態（−ＣＯＯ−化学官能基）でイオン化されているｐＨ４．２の水溶液中のＤＡＴＥＭ、ＣＩＴＲＥＭ、ＳＳＬ（Ｄａｎｉｓｃｏからの）などの他の酸性の食品用の乳化剤についても同様の結果が得られている。
【０１６４】
実施例１９：タンパク質富化ベシャメルソース
材料
実施例１４からの混合乳清タンパク質ミセル粉末、タンパク質含有量７０％
バター
小麦粉
スキムミルク
食塩
【０１６５】
方法
混合乳清タンパク質ミセル粉末３０ｇを、スキムミルク１リットル中に、加熱下で分散する。次いでバター３０ｇ及び小麦粉８０ｇを、食塩２．８５ｇと一緒に加える。次いで約３ｇ／１００ｇの乳清タンパク質含有量を有するベシャメルソースを製造するために混合物をボイルする。
【０１６６】
実施例２０：機能性バー用の乳清タンパク質富化ベース
材料
【表７】
2009531043.tif 000009
【０１６７】
方法
玄米シロップをマルチトール及びグリセリンと２５℃で混合する。次いで乳清タンパク質ミセル粉末を加えて１０分間混合を行う。次いで機能性バー用の乳清タンパク質富化ベースを得て他の成分（ミネラル、ビタミン、香味料）と混合することができる。この調製物はミルクよりも多くのタンパク質を含む（３８％）。
【０１６８】
実施例２１：スプレー乾燥された乳清タンパク質ミセル粉末、混合乳清タンパク質ミセル粉末、乳清タンパク質単離物粉末及び低温加熱スキムミルク粉末についての安息角の決定
材料
実施例１２からの乳清タンパク質ミセル粉末、タンパク質含有量９０％（水分３．５％）
実施例１３からの混合乳清タンパク質ミセル粉末、タンパク質含有量９０％（水分３．５％）
乳清タンパク質単離物粉末Ｐｒｏｌａｃｔａ  ９０（Ｌａｃｔａｌｉｓ、Ｆｒａｎｃｅからのロット５００６５８、水分４％）
低温加熱スキムミルク粉末（Ｅｍｍｉ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄからのロット３３４３１４、水分３．５％）
ＩＳＯ規格４３２４によって粉末について安息角を測定するための記載されている測定器具
【０１６９】
方法
粉末を直径９９ｍｍの脚を有するじょうごに入れ、撹拌機を使用して粉末を強制的に流れさせる。粉末は直径１００ｍｍ、深さ２５ｍｍの透明なプラスチック容器上に落ちる。安息角、Φ、を次の等式から計算する。
安息角Φ＝ａｒｃｔａｎ（２ｈ／１００）
式中、ｈは得られる円錐形の最大高さであり、プラスチック容器の全表面が粉末で覆われている。
【０１７０】
安息角試験の結果（値は３回の測定の平均であり、標準偏差を示す）
【表８】
2009531043.tif 000010
【０１７１】
安息角の結果は、純粋又はマルトデキストリンと混合の乳清タンパク質ミセル粉末は、最初の乳清タンパク質粉末又はさらにはスキムミルク粉末よりも顕著に低い角度を示すことを明らかに示している。３５°未満の安息角は、極めてよく流れる粉末の特徴である。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】β−ラクトグロブリンのミセル化に対するｐＨ及び熱処理の影響を実証する実験の結果を示す。
【図２】５００ｎｍにおける濁度測定を使用して、市販調製品（Ｂｉｐｒｏ（登録商標）、Ｂａｔｃｈ  ＪＥ０３２−１−４２０）についてミセル化のｐＨを決定する手段を示す。
【図３】ｐＨ７．４の乳清タンパク質ミセル（ＷＰＩ  ９５、Ｌａｃｔａｌｉｓ、２重量％）のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡法）顕微鏡写真である。スケールバーは２００ｎｍである。
【図４】一定のｐＨ７．０におけるタンパク質ミセルの形成に対するイオン強度（アルギニンＨＣｌ）の影響を評価する実験の結果を示す。
【図５】ｐＨ７．０の６０ｍＭアルギニンＨＣｌ存在下における１重量％のβ−ラクトグロブリンミセル（Ｄａｖｉｓｃｏ）で安定化されたフォームの容積安定性（ＦＶＳ）を、ミセル化されていないβ−ラクトグロブリンと比較して示す。
【図６】１重量％のβ−ラクトグロブリン分散液を２〜８にわたるｐＨにおいて８５℃で１５分間の熱処理して得た乳清タンパク質の強度に基づく等価水力直径を示すグラフである。乳清タンパク質ミセルは、ｐＨ４．２５（ゼータ電位約＋２５ｍＶを有して正に荷電）及びｐＨ６．０（ゼータ電位約−３０ｍＶを有して負に荷電）において得る。ミセルのＺ平均水力直径はｐＨ４．２５では２２９．３ｎｍであり、ｐＨ６．０では２２７．２ｎｍであった。ネガティブ染色後のＴＥＭによって得た対応するミセルの顕微鏡写真を示す。スケールバーは１μｍである。
【図７】乳清タンパク質ミセルの構造の大まかな概略を示す。
【図８】マイクロろ過後のタンパク質含有量２０％の分散液のスプレー乾燥後に得た乳清タンパク質ミセル粉末のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡法）顕微鏡写真である。
【図９】タンパク質含有量４％で得た乳清タンパク質ミセル分散液のネガティブ染色ＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図１０】ミクロろ過後のタンパク質含有量２０％で得た乳清タンパク質ミセル分散液のネガティブ染色ＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図１１】８５℃で１５分間加熱後に、ｐＨ７．０においてＮａＣｌの存在下でのミクロろ過後にタンパク質含有量１０％で得た乳清タンパク質ミセル分散液の熱安定性を示す。
【図１２】８５℃で１５分間加熱後に、ｐＨ７．０でＮａＣｌの存在下において、タンパク質含有量４％で得た乳清タンパク質分散液の熱安定性を示す。
【図１３】純粋な乳清タンパク質ミセルのスプレー乾燥粉末を５０℃で脱イオン水中に分散後の乳清タンパク質ミセル４％分散液からのネガティブ染色ＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図１４】ｐＨ５．９で処理されたＰｒｏｌａｃｔａ  ９０乳清タンパク質単離物４％を使用して本発明の方法によって得たミセルのサイズ分布を示すグラフである。
【図１５】図８で提示しているスプレー乾燥粉末の顆粒を切断した後の内部構造を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１６】室温で脱イオン水中に入れた後の純粋な凍結乾燥乳清タンパク質ミセル粉末に基づく乳清タンパク質ミセル４％分散液のネガティブ染色ＴＥＭ顕微鏡写真である。スケールバーは０．５μｍである。
【図１７】ＳＢＯ（硫酸化オレイン酸ブチル）によるＷＰＭ被覆のｐＨ３．０で混合比を増加したときの概略図である。グレーの円：正の表面電荷を有するＷＰＭ。黒い頭＋尾：ＳＢＯの負に荷電した頭及び疎水性の尾。
【図１８】蒸発後に得られた２０％の乳清タンパク質ミセル濃縮物に４％のＮａＣｌを加えたものの写真である。
【図１９】トルイジンブルー染色後の乳清タンパク質ミセル粉末の半薄切片の明視野光学顕微鏡法顕微鏡写真である。スケールバーは５０ミクロンである。
【図２０】切断後の中空乳清タンパク質ミセル粉末粒子のＳＥＭ顕微鏡写真である。左：内部構造。右：粉末粒子マトリックスを構成する乳清タンパク質ミセルの詳細。スケールバーはそれぞれ１０及び１ミクロンである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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