(57)【要約】  【課題】大豆蛋白製品は、大豆に由来する風味や色の改善、物性機能の向上を求める市場要望も多く、大豆蛋白製品の市場拡大のネックとなっている。本発明は、前述した課題に対して超臨界二酸化炭素流体の技術を大豆蛋白の製造に応用し、風味、色調、物性機能の全てを改善する方法を提供し、大豆蛋白製品市場の活性化と市場拡大に繋げることを目的とする。  【解決手段】  大豆蛋白溶液と超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素を連続的に接触保持させ、常圧に戻して二酸化炭素を解放させ蛋白画分を回収、再度加水により懸濁液とする叉はそのままの溶液状態で加熱処理により蛋白を再可溶化させて乾燥し製品とすることで色調、風味に優れかつ蛋白の物性機能にも優れた大豆蛋白を得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
大豆蛋白を含有する溶液を、超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素による処理を行った後、当該液をそのまま加熱を行う、或いは不溶化した蛋白質画分を分離・回収の上再加水して加熱を行うことを特徴とする大豆蛋白の製造法。
【請求項２】
二酸化炭素による処理が、超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素と、大豆蛋白溶液との接触および超臨界ないし亜臨界状態からの開放が連続的に行われる、請求項１に記載の大豆蛋白質の製造法。
【請求項３】
大豆蛋白を含有する溶液が、豆乳、脱脂豆乳、分離大豆蛋白溶液のいずれかである請求項１または２に記載の大豆蛋白の製造方法。
【請求項４】
二酸化炭素による処理において、二酸化炭素と大豆蛋白を含有する溶液との接触温度が、30℃−150℃の範囲で実施される請求項１または２に記載の大豆蛋白の製造方法。
【請求項５】
二酸化炭素による処理において、二酸化炭素と大豆蛋白を含有する溶液との接触圧力が、5MPa−100MPaの範囲で実施される請求項１または２に記載の大豆蛋白の製造方法。
【請求項６】
二酸化炭素による処理において、二酸化炭素と大豆蛋白を含有する溶液との接触時間が、30秒−60分の範囲である請求項１または２に記載の大豆蛋白の製造方法。
【請求項７】
加熱が、100℃−150℃、かつ3秒−5分の加熱条件により蛋白の再可溶化を行う請求項１に記載の大豆蛋白の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大豆蛋白の製造法に関するものであり、特に色・風味と物性・機能の双方が改良された高品質の大豆蛋白の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大豆蛋白は、ゲル化性、乳化性、保水性などの物性を有することから、これら特徴を生かし分離大豆蛋白や濃縮大豆蛋白等の粉末形態として幅広く食品分野において使用されている。また、近年では大豆が持つ生理機能について広く一般に知られるようになり、前述した製品以外に豆乳、豆腐などの伝統大豆食品の他大豆のヨーグルト等も開発され、大豆関連食品の市場が伸びてきている。このように大豆蛋白製品は、近年の健康ブームもありその市場が大きく拡大傾向にある。しかしながら、一方市場では依然として大豆に由来する風味や色の改善、物性機能の向上を求める要望も多く、今後の大豆蛋白製品の市場拡大と定着の為には、風味、色調、物性をより高めることが重要な課題となっている。
【０００３】
ところで食品分野への超臨界流体の応用の歴史は古く、およそ20年以上も前からホップエキスやフレーバーなどの有効成分やコーヒーからのカフェイン抽出分離などが工業的に行われている。食品分野で使用される超臨界流体は、取り扱いの良さ、安全性の面から二酸化炭素が主流で使用され、今日までに、超臨界二酸化炭素流体を用いた脱臭、脱色、脱脂、有効成分の抽出など広くその技術の応用検討が進んでいる。
【０００４】
また、近年では抽出分離以外の目的として超臨界二酸化炭素流体を用いた食品の殺菌処理が注目を集めている。食品分野において利用される超臨界装置は、これまで固体食品を回分式方法で処理する方式が主流であったが、最近では、液体食品を連続処理できる装置なども開発されてきており、（特許文献１〜４）従来応用が比較的困難であった溶液状態の対象物の処理がこれらの装置開発により比較的容易に行えるようになってきた。このように超臨界二酸化炭素流体を用いた食品の風味改良や殺菌処理を目的とする試みは多数報告されているが、期待効果として大豆蛋白の物性改良に着目し、超臨界二酸化炭素流体を応用、検討した報告はこれまでのところ知られていない。
【０００５】
超臨界流体技術の応用とは別に、大豆蛋白質の改質については例えば色・風味の改良では含水アルコール溶液で脱脂大豆を洗浄する濃縮大豆蛋白の製造方法（非特許文献１、２）等が知られている。しかしながら、これら方法では、色・風味の改良において有効ではあるもののアルコールによる蛋白質の変性も同時に起こり、得られる濃縮大豆蛋白（アルコール処理脱脂大豆）の窒素溶解指数（NSI）は低いものとなり、そのゲル形成力や乳化力の物性が低下してしまう欠点がある。また、このような濃縮大豆蛋白から、水抽出による分離大豆蛋白を調製してもＮＳＩが低くなっているために回収歩留まりは非常に低く、たとえゲル形成力や乳化力の物性が満足できても経済性の面から現実的価値は乏しい。また、前述した課題解決を目的とした方法が報告されているが、（特許文献５）この方法においても少なからずＮＳＩの低下は避けられず、歩留まりは上がらず、得られる物性においても特に物性機能が通常水抽出の分離大豆蛋白と比べて向上する訳でもない。
【０００６】
また、ゲル形成性の向上として蛋白架橋酵素のトランスグルタミナーゼを大豆蛋白に作用させる方法（特許文献５）があるが、ゲル物性の向上は認められるものの記載にあるような乳化力の向上や風味改良効果は十分に満足できるものではない。一方の乳化力の改善として酵素加水分解により大豆蛋白の乳化力を向上させる方法（特許文献６，７）が知られているが、本方法のような酵素加水分解を行った場合は、乳化力は向上するもののゲル形成性は著しく低下してしまう。また、加水分解により苦味ペプチドも生じる為苦くなってしまうなど風味面で欠点がある。このようにこれまで大豆蛋白質の色・風味とゲル形成性や乳化性の物性的な機能の双方が同時に向上させるような方法は知られていなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平4-222576号
【特許文献２】特開平9-206044号
【特許文献３】特開2000-139433号
【特許文献４】特開2002-191336号
【特許文献５】特開2002-142685号
【特許文献６】特開平2−257831号
【特許文献７】特開平2001−69920号
【非特許文献１】J.Agric.Chem., Vol.27, No.5, 989, 1979
【非特許文献２】J.A.O.C.S., Vol.39, 222, 1962
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した状況において、幅広い用途に大豆蛋白質が用いられるよう、大豆蛋白質の、風味・色調を改善し、同時に物性・機能をも改善し、方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題の解決に対して、大豆蛋白の製造に超臨界二酸化炭素流体の技術を応用することで大豆蛋白に吸着する悪風味成分、色素成分が抽出除去され、風味と色調を同時に改善できかつ物性機能についても向上できるのではないかと考え、超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素を用いた検討を行った。しかしながら、大豆蛋白溶液に対して単純に本操作を施した場合、風味、色調の改善効果は認められるものの大豆蛋白のゲル化力や乳化性等の物性機能に関しては逆に低下し、物性機能の向上を満足させることはできなかった。
【００１０】
そこで、この物性低下の原因について鋭意研究した結果、超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素を大豆蛋白と接触処理させた場合には、pH低下および高圧処理を受けることで蛋白が不溶化状態となり、蛋白が再び可溶化しない為に物性低下することを掴み、更に超臨界処理後の再可溶化方法について検討を進めた。その結果、超臨界処理後に加熱処理を行うことで蛋白の可溶化が達成されるとともに従来製法で得られる大豆蛋白よりもゲル物性、乳化性、溶解性等の機能をより向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
すなわち本発明は、大豆蛋白を含有する溶液を、超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素による処理を行った後、当該液をそのまま加熱する、或いは不溶化した蛋白質画分を分離・回収の上再加水して加熱を行うことを特徴とする大豆蛋白の製造法であり、この二酸化炭素による処理が、超臨界ないし亜臨界状態での大豆蛋白溶液との接触および超臨界ないし亜臨界状態からの開放が連続的に行われる大豆蛋白質の製造法である。
【００１２】
さらに本発明は、上記大豆蛋白を含有する溶液が、豆乳、脱脂豆乳、分離大豆蛋白溶液のいずれかである製造方法であり、二酸化炭素による処理において、二酸化炭素と大豆蛋白を含有する溶液との接触温度が、30℃−150℃の範囲で実施される製造方法である。
【００１３】
また、二酸化炭素による処理において、超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素と大豆蛋白を含有する溶液との接触圧力が、5MPa−100MPaの範囲で実施される大豆蛋白質の製造方法であり、二酸化炭素による処理における条件として、二酸化炭素と大豆蛋白を含有する溶液との接触時間が、30秒−60分の範囲で行われ、その後に100℃−150℃、かつ3秒−5分の加熱条件により蛋白の再可溶化を行う大豆蛋白質の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来の大豆蛋白製品よりも風味、色調に優れ且つ溶解性、ゲル形成性、乳化性等物性機能もより向上した大豆蛋白製品得られ、これまで以上に大豆蛋白製品の利用用途の拡大が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体的に説明する。本発明は、大豆蛋白溶液と超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素を接触保持させ、常圧に戻して二酸化炭素を解放させ、そのまま溶液状態で加熱処理するか、または不溶化した蛋白画分を回収・再度加水により懸濁液とした後加熱処理を行い、蛋白を再可溶化させて得ることで色調や風味に優れかつ蛋白の物性機能にも優れた大豆蛋白を得る製造方法である。大豆蛋白溶液と超臨界ないし亜臨界状態の二酸化炭素の接触と常圧への開放とは連続的に行うことで高い効果が得られる。
【００１６】
この場合の大豆蛋白溶液とは、大豆または脱脂大豆を水抽出してオカラを分離した豆乳や脱脂豆乳、脱脂大豆よりホエー成分を除去した濃縮大豆蛋白水溶液、更には脱脂豆乳から等電点沈殿により蛋白成分を沈殿分離し、蛋白画分を中和溶解させた分離大豆蛋白水溶液等が該当し利用可能である。処理時の蛋白溶液の濃度は、固形分として20%以下の範囲であれば良いが、好ましくは、6−15%濃度の範囲で処理することが良い。処理濃度が20%を超えると超臨界後の加熱処理にて増粘し、取り扱いが困難となる為、作業性に問題が生じる。また、６%より低くなっても作業効率が低下する為、処理濃度としては好適ではない。
【００１７】
濃縮大豆蛋白溶液を使用する場合、含まれるオカラ成分を50μm以下、好ましくは、20μm以下まで微粉砕しておくことが、処理の効率を高める効果がある。
【００１８】
本発明で用いられる二酸化炭素は圧力5-100MPa、温度30-150℃の超臨界ないし亜臨界状態の流体である。特に好ましくは、圧力10-40MPa、温度60-120℃の流体である。本発明の効果をより高める為には、二酸化炭素流体と大豆蛋白溶液とを効率良く充分に接触させることおよび、超臨界状態から急激に圧力を開放する形での連続的な処理を行うことが重要である。そのため、二酸化炭素流体を微小の気泡状態で大豆蛋白溶液中に供給する方法が好ましい。このために、具体的には「ミクロバブル超臨界CO2殺菌装置（（株）島津製作所製）」に例示するようなシステムの装置が好適に利用することができる。本装置によれば、大豆蛋白溶液と二酸化炭素との接触と開放が連続的に行うことが出来る。
【００１９】
二酸化炭素流体と大豆蛋白溶液との接触保持条件としては、保持温度30-150℃、好ましくは60-120℃、保持圧力5-100MPa、好ましくは10-40MPa、保持時間は30秒-60分、好ましくは1-15分の条件が用いられる。保持温度が30℃より低い場合、最終に得られる大豆蛋白の物性向上効果が低く、150℃を超える条件では加熱による風味、色調低下を招きかつ物性の低下にも繋がるため好ましくない。
【００２０】
保持圧力が、低すぎると、充分な風味、色調改善効果、大豆蛋白の物性向上効果が得られず、高過ぎても得られる効果はさらには向上しない。保持時間が、短かすぎると、充分な風味、色調改善効果、大豆蛋白の物性向上効果が得られず、60分を超えても大豆蛋白の物性向上効果は一定となる。80℃を超える加熱温度条件では、得られる大豆蛋白の色調は影響を受ける為、製品の色調が重要となる場合、保持時間は15分以内に押さえる方が好ましい。
【００２１】
二酸化炭素との接触保持の後に、圧力を常圧まで戻し、二酸化炭素を気化させ大豆蛋白溶液中より解放させる。この場合、圧力変化が急激である程、大豆蛋白の機能向上に好ましい影響を与える為、なるべく急激な圧力低下が得られるように圧力調節弁を調整することが望ましい。
【００２２】
このようにして調製された大豆蛋白溶液は、二酸化炭素との接触による溶液pHの低下、接触温度、圧力変化等の影響によって蛋白の不溶化が生じてくる。
【００２３】
処理液中の不溶化蛋白画分は、そのままの懸濁状態で次ぎの工程（加熱）を行う、叉は必要により酸を加えて等電点付近までpHを下げることなどにより不溶化を促進させ、遠心分離や膜分離等の操作により蛋白画分を回収分離し、次いでこれに加水および中和した溶液とし、加熱処理を実施する。最終製品の風味、色調をより高めたい場合は、大豆蛋白溶液中のホエー成分を分離することが重要になるので処理液から蛋白を不溶化させ回収分離してホエーを除き、再度蛋白溶液を調製することが有効である。
【００２４】
次いで上記の溶液或いは懸濁液を、温度が100℃-150℃、好ましくは、105℃-140℃、時間が3秒-5分、好ましくは5秒-1分の加熱処理を行い、不溶化状態の蛋白を再溶解させる。加熱温度が、100℃より低い場合、蛋白の可溶化が不充分であり、蛋白の物性機能改善効果が低いものとなる。逆に150℃を超える温度では、再溶解はするものの、物性機能改善効果が低いものとなる。加熱時間が、３秒より短い場合、また５分を超える場合においても蛋白の物性機能改善効果が低くなる為、好ましくない。このような高温短時間加熱装置としては、スチームインジェクション加熱方式の直接蒸気吹き込み型高温瞬間殺菌機等が利用できる。
【００２５】
こうして再可溶化させた大豆蛋白溶液は、そのままの溶液状態で、或いはは噴霧乾燥、凍結乾燥等により乾燥させ、粉末状態として製品とする。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例により本発明の実施様態を具体的に説明するが、本発明がこれらによってその技術範囲が限定されるものではない。
【００２７】
〈脱脂豆乳の調製１〉
不二製油（株）製の低変性脱脂大豆フレーク（窒素溶解指数（NSI）：９０）に４０℃の温水を１０倍量を加え、これにNaOH溶液を加えてそのpHを７.０に調整した。この溶液を１時間撹拌を行った後、遠心分離にて不溶画分のオカラと可溶画分の脱脂豆乳とに分離、脱脂豆乳を調製した。
【００２８】
〈物性の評価方法〉
物性の評価方法は以下に記載の方法によった。
（１）風味、色調：５％水溶液を調製し、官能評価にて比較。及び色差計でのL値で評価。
（２）溶解性：各種のｐＨの豆乳2%水溶液を調製し、溶液を10000gで5分遠心分離して沈殿と上清に分け、蛋白量を測定。
溶解性（％）＝上清中の蛋白量／分離前の蛋白量×100
＊豆乳のpH調整は、塩酸を用いて調整した。
（３）ゲル物性（ゼリー強度）：たん白質資料粉末100gに対して水300g、食塩6gを添加し、フードカッタにてぺースト生地を調製、真空脱泡後、φ3.5cmのケーシングチューブに詰め80℃、30分加熱により加熱ゲルを調製。ゲルを厚さ2cmに切りφ5mmの円球プランジャーにて破断強度（gf）、たわみ（cm）を求め、
ゼリー強度（gf×cm）＝破断強度（gf）×たわみ（cm）
として算出する。
＊分離大豆蛋白粉末の場合は、水400g、食塩8gで調製
（４）乳化活性：サンプル1％溶液（pH7.0）30mlに大豆油10mlを添加し、超音波発生装にて3分間乳化処理を行い、乳化液を0.1％SDS溶液で1000倍希釈し、そのOD600nmの吸光度を測定。
【００２９】
（実施例１）〈脱脂豆乳の処理〉
上記〈脱脂豆乳の調整１〉により得られた、脱脂豆乳（pH7.0 Brix7.0）を、（株）島津製作所製「ミクロハ゛ルフ゛超臨界CO2殺菌装置 MBSS-1000」を用いて超臨界CO2ガスとの連続接触処理を行った。処理条件は、装置のカラム容積が105ml、処理圧力15Mpa、保持温度100℃、CO2流量3.5l/min、保持時間3.5分で実施。処理液は、140℃、7秒間加熱処理して蛋白を可溶化させ、噴霧乾燥し、脱脂豆乳粉末Ａを得た（T-1）。
【００３０】
（比較例１）
実施例１において、超臨界炭酸ガスとの連続接触処理の後加熱処理を行わないで処理液をそのまま噴霧乾燥し脱脂豆乳粉末Ｂを得た（C-2）。
【００３１】
（比較例２）
また、コントロールとして、脱脂豆乳を140℃、7秒間加熱処理し、噴霧乾燥により脱脂豆乳粉末を調製した（C-1）。
【００３２】
調製した各脱脂豆乳粉末の風味、色調、ゲル物性、乳化性、溶解性を比較確認した結果を表-1に示す。各脱脂豆乳粉末の蛋白含量は64％（無水換算）であった。
【００３３】
（表１）
2006006185.tif 000002
【００３４】
表-1の結果のように本発明の製造法を用いたT-1は、コントロールに比べて風味が向上するとともに蛋白の溶解性、ゲル物性、乳化活性の各物性も大きく向上していた。但し、色調に関しては、C-2で白濁したもののC-1とT-1で差は殆どなかった。
また、C-2の超臨界処理のみで後の加熱処理を実施しない場合は、溶解性、ゲル物性、乳化活性の各物性は、コントロールよりも低下し、物性向上は認められなかった。
【００３５】
（実施例２）〈分離大豆蛋白〉
実施例１と同条件で超臨界処理した脱脂豆乳を、5000Ｇ、10min遠心分離して不溶化した蛋白画分を回収した。得られた蛋白画分に加水しアルカリによりｐH調整し、固形分10％、pH7.2の均一分散液を調製し、これを140℃、7秒間加熱処理して蛋白を可溶化させた後、噴霧乾燥し、分離大豆蛋白粉末（T-2）を調製した。
【００３６】
（比較例３）
一方、コントロールは、脱脂豆乳を塩酸を用いてpH4.5に調製し、等電点沈殿にて蛋白を不溶化させ、同様に遠心分離にて蛋白カードを回収した。得られた蛋白カードに加水し水酸化ナトリウム溶液を用いて、固形分10％、pH7.2の均一分散液を調製、140℃、7秒間加熱処理後、噴霧乾燥し、分離大豆蛋白粉末（C-3）を調製した。
【００３７】
調製した各分離大豆蛋白の風味、色調、溶解性、ゲル物性、乳化性を比較した結果を表-2に示す。
【００３８】
（表２）
2006006185.tif 000003
【００３９】
分離大豆蛋白の形態に調製したT-2は、通常製法で得られるコントロールC-3に比べて風味、色調が好ましく変化するとともにゲル物性、乳化活性で大きく向上する傾向を示し、有効な品質改良効果を示した。溶解性に関しては、実施例１で認められたような大幅な改善効果は認められなかった。
【００４０】
（実施例３）〈蛋白加熱の条件〉
実施例１と同様の操作にて脱脂豆乳溶液を超臨界CO2処理し、その後の加熱温度条件を変化させて、蛋白可溶化処理を行い、噴霧乾燥により加熱処理条件の異なる脱脂豆乳粉末を調製した。（T-3  〜 T-7）各調製品のゲル物性を評価し、加熱温度の影響を調べた。
【００４１】
（表３）
2006006185.tif 000004
【００４２】
超臨界CO2処理後の加熱温度は、100℃以下条件の場合、ゲル物性の向上は認められなかった。ゲル物性は、105℃で向上しており、150℃では低下傾向を示した。
【００４３】
（実施例４）〈超臨界CO2処理時の温度と圧力〉
前記〈脱脂豆乳の調整１〉で得られた脱脂豆乳（pH7.0 Brix7.0）を、（株）島津製作所製「ミクロハ゛ルフ゛超臨界CO2殺菌装置 MBSS-1000」を用いて以下処理条件にて超臨界CO2ガスとの連続接触処理（保持時間は3.5分）を行った。処理液は、140℃、7秒間加熱処理して蛋白を可溶化させ、噴霧乾燥し、超臨界CO2処理条件の異なる脱脂豆乳粉末を調製した(T-8〜T-16)。各調製品のゲル物性を評価し、処理圧力、加熱温度の影響を確認した。
【００４４】
（表４）
2006006185.tif 000005
【００４５】
処理時の圧力10Mpa未満では、得られるゲル物性向上効果は低く、また加熱温度が60℃以下の場合でも、得られるゲル物性向上効果は低かった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の方法を用いることで、従来製法の大豆蛋白製品よりも風味、色調に優れ且つ物性機能（溶解性、ゲル物性、乳化性）もより向上された大豆蛋白製品の提供が可能となり、これまで以上に大豆蛋白製品の利用用途拡大が期待できる。