(57)【要約】  粉末食品は、１以上の果実成分若しくは１以上の野菜成分又はその組み合わせと、前記１以上の果実成分若しくは１以上の野菜成分又はその組み合わせをカプセル化するために有効な量のホエータンパク質単離物とを含んでいる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種以上の果実成分若しくは１種以上の野菜成分又はそれらの組み合わせと、
１種以上の果実成分若しくは１種以上の野菜成分又はそれらの組み合わせをカプセル化するのに十分な量のホエータンパク質単離物とを備えている、粉末食品。
【請求項２】
前記１種以上の果実成分は、柑橘類（クレメンタイン、ライム、グレープフルーツ、マンダリン、タンジェリン、キンカン、ミネオーラ、タンジェロ、レモン、オレンジ、及びパメロを含む）、リンゴ、グアバ、ベリー（ブルーベリー、マルベリー、イチゴ、クランベリー、及びグーズベリーを含む）、バナナ、ライチ、パイナップル、トマト、メロン、モモ、ネクタリン、ブドウ、ズッキーニ、イチジク、ナシ、メロン、ナツメヤシ、パパイア、カキ、プラム、及びアンズからなる群から選ばれた１以上の果実から調製される、請求項１に記載の粉末食品。
【請求項３】
前記１種以上の果実成分若しくは１種以上の野菜成分又はそれらの組み合わせは、１種以上の果実成分のみである、請求項１又は２に記載の粉末食品。
【請求項４】
前記１種以上の果実成分は、オレンジ又はリンゴからなる群から選ばれた１以上の果実から調製される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項５】
前記１種以上の果実成分若しくは１種以上の野菜成分又はそれらの組み合わせは、１以上の野菜成分のみである、請求項１に記載の粉末食品。
【請求項６】
前記１種以上の果実成分若しくは１種以上の野菜成分又はそれらの組み合わせは、１種以上の果実成分と１種以上の野菜成分との組み合わせである、請求項１〜３及び５のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項７】
前記１以上の野菜成分は、マッシュルーム、セロリ、ニンジン、ビート、ショウガ、ホウレンソウ、ブロッコリー、カリフラワー、及びズッキーニからなる群から選ばれた１以上の野菜から調製される、請求項１、５及び６のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項８】
少なくとも１つの前記１種以上の果実成分又は前記１種以上の野菜成分は、ｐＨが約５未満である１以上の果実又は野菜から調製される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項９】
少なくとも１つの前記１種以上の果実成分又は前記１種以上の野菜成分は、ｐＨが約５を超える１以上の果実又は野菜から調製される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１０】
前記１種以上の果実成分若しくは１種以上の野菜成分又はそれらの組み合わせの存在量は、４０％ｗ／ｗ以上、好ましくは４５％ｗ／ｗ以上、好ましくは５０％ｗ／ｗ以上、好ましくは５５％ｗ／ｗ以上、より好ましくは６０％ｗ／ｗ以上、より好ましくは６５％ｗ／ｗ以上、より好ましくは７０％ｗ／ｗ以上、より好ましくは７５％ｗ／ｗ以上、好ましくは８０％ｗ／ｗ以上、好ましくは８５％ｗ／ｗ以上、好ましくは９０％ｗ／ｗ以上、好ましくは９５％ｗ／ｗ以上、そして９９％ｗ／ｗ以下である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１１】
前記１種以上の果実成分若しくは１種以上の野菜成分又はそれらの組み合わせの存在量は、約４０％ｗ／ｗ、約７０％ｗ／ｗ、約８０％ｗ／ｗ、約９０％ｗ／ｗ、約９５％ｗ／ｗ、約９８％ｗ／ｗ、又は約９９％ｗ／ｗである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１２】
前記ホエータンパク質単離物の存在量は、５０％ｗ／ｗ以下、好ましくは４５％ｗ／ｗ以下、好ましくは４０％ｗ／ｗ以下、好ましくは３５％ｗ／ｗ以下、好ましくは３０％ｗ／ｗ以下、好ましくは２５％ｗ／ｗ以下、好ましくは２０％ｗ／ｗ以下、好ましくは１５％ｗ／ｗ以下、好ましくは１０％ｗ／ｗ以下、好ましくは５％ｗ／ｗ以下、好ましくは４％ｗ／ｗ以下、好ましくは３％ｗ／ｗ以下、好ましくは２％ｗ／ｗ以下、好ましくは１％ｗ／ｗ以下、好ましくは０．５％ｗ／ｗ以下、そして０．０１％ｗ／ｗ以上である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１３】
前記ホエータンパク質単離物の存在量は、０．０１％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．０２％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．０５％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．７５％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．１％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．２％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．３％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．４％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．５％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．６％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．７％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．８％ｗ／ｗ以上、好ましくは０．９％ｗ／ｗ以上、好ましくは１％ｗ／ｗ以上、そして５０％ｗ／ｗ以下である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１４】
前記ホエータンパク質単離物の存在量は、約０．０１〜５０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．０２〜４５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．０５〜４０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．７５〜３５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．１〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．２〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．３〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．４〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．５〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．６〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．７〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．８〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．９〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約１．０〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．１〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．２〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．３〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．４〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．５〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．６〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．７〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．８〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．９〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約１．０〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．１〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．２〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．３〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．４〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．５〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．６〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．７〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．８〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．９〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約１．０〜２０％ｗ／ｗである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１５】
前記ホエータンパク質単離物は、単独の添加物である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１６】
前記ホエータンパク質単離物の存在量は、約０．５％ｗ／ｗ〜１０％ｗ／Ｗ、好ましくは約０．５〜５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．５〜２％ｗ／ｗである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１７】
前記ホエータンパク質単離物の存在量は、約０．５％ｗ／ｗ、好ましくは約１．０％ｗ／ｗ、好ましくは約２．５％ｗ／ｗ、好ましくは約５．０％ｗ／ｗ、好ましくは約１０％ｗ／ｗである、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１８】
果実成分は、オレンジ、好ましくはオレンジジュースから調製される、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項１９】
前記ホエータンパク質単離物の存在量は、約２０％ｗ／ｗ〜５０％ｗ／Ｗ、好ましくは約２０〜４５％ｗ／ｗ、好ましくは約２０〜４０％ｗ／ｗ、好ましくは約２０〜３５％ｗ／ｗ、好ましくは約２０〜３０％ｗ／ｗ、好ましくは約２０〜２５％ｗ／ｗ、好ましくは約２０％ｗ／ｗである、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項２０】
果実成分は、リンゴ、好ましくはリンゴジュースから調製される、請求項１９に記載の粉末食品。
【請求項２１】
１以上の他の添加物をさらに備えている、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項２２】
前記１以上の他の添加物は、マルトデキストリン、アラビアゴム、及び保存料からなる群から選ばれる、請求項２１に記載の粉末食品。
【請求項２３】
前記他の添加物の存在量は、約５０％ｗ／ｗ以下、好ましくは約４５％ｗ／ｗ以下、好ましくは約４０％ｗ／ｗ以下、好ましくは約３５％ｗ／ｗ以下、好ましくは約３０％ｗ／ｗ以下、好ましくは約２５％ｗ／ｗ以下、好ましくは約２０％ｗ／ｗ以下、好ましくは約１５％ｗ／ｗ以下、好ましくは約１０％ｗ／ｗ以下、好ましくは約５％ｗ／ｗ以下、好ましくは約４％ｗ／ｗ以下、好ましくは約３％ｗ／ｗ以下、好ましくは約２％ｗ／ｗ以下、好ましくは約１％ｗ／ｗ以下、最も好ましくは約０．５％ｗ／ｗ以下、約０．１％ｗ／ｗ以下であり、そして０．０１％ｗ／ｗ以上である、請求項２１又は２２に記載の粉末食品。
【請求項２４】
前記他の添加物の存在量は、約０．０１〜２０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．１〜１５％ｗ／ｗ、好ましくは約０．２〜１０％ｗ／ｗ、好ましくは約０．４〜８％ｗ／ｗ、好ましくは約０．５〜５％ｗ／ｗ、好ましくは約５％ｗ／ｗ、好ましくは約２．５％ｗ／ｗ、好ましくは約１％ｗ／ｗ、好ましくは約０．５％ｗ／ｗである、請求項２１又は２２に記載の粉末食品。
【請求項２５】
前記他の添加物は、マルトデキストリンである、請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項２６】
約０．５〜２０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約０．０５〜２０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約０．５〜５．０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約０．５〜５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約１〜２０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１〜２０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物を含む、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項２７】
５０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び１０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物を含み、好ましくは約２０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物を含む、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項２８】
添加物の総量は約２０％ｗ／ｗである、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項２９】
約１９％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約１５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約１０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約１％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１９％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約２０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物を含む、請求項２８に記載の粉末食品。
【請求項３０】
添加物の総量は約１〜１０％ｗ／ｗである、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の粉末食品。
【請求項３１】
約０．５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約０．５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約１％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約２．５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約２．５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物、好ましくは約１％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物を含む、請求項３０に記載の粉末食品。
【請求項３２】
還元食品への、請求項１〜３１のいずれか１項に記載の粉末食品の使用。
【請求項３３】
液体、好ましくは水、又は水を主成分とするものにより、前記粉末食品を還元する、請求項３２に記載の使用。
【請求項３４】
１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせを含む粉末食品の調製へのホエータンパク質単離物の使用。
【請求項３５】
ホエータンパク質単離物及び１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせを含む粉末食品の製造方法であって、
１種以上の果実及び／又は野菜のジュースと、ホエータンパク質単離物との溶液を調製する工程と、
前記溶液をスプレードライして粉末食品を製造する工程とを備えている、粉末食品の製造方法。
【請求項３６】
前記粉末食品は、請求項１〜３１のいずれか１項に記載の粉末食品であり、
前記１種以上の果実成分若しくは１種以上の野菜成分又はその組み合わせは、１種以上の果実ジュース若しくは野菜ジュース又はその組み合わせから調製される、請求項３５に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項３７】
前記溶液は、可溶化タンパク質とするために、ホエータンパク質単離物を水に溶解させた後、前記可溶化タンパク質を前記１種以上の果実ジュース若しくは１種以上の野菜ジュース又はその混合物と混合することにより調製する、請求項３５又は３６に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項３８】
前記水の温度は約２２℃〜２６℃とする、請求項３７に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項３９】
前記ホエータンパク質単離物は、前記１種以上の果実ジュース若しくは１種以上の野菜ジュース又はその混合物に約２２℃〜２６℃の温度で溶解させる、請求項３５又は３７に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項４０】
前記ジュースは、１種以上の果実若しくは１種以上の野菜又はその組み合わせから抽出する、請求項３５〜３９のいずれか１項に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項４１】
前記ジュースは、濃縮又は非濃縮状態である、請求項３５〜３９のいずれか１項に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項４２】
前記果実又は野菜のジュースは、果肉及び他の固形分を取り除く処理がされている、請求項３５〜３９のいずれか１項に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項４３】
前記果実又は野菜のジュースは、果肉及び他の固形分を取り除く処理がされていない、請求項３５〜３９のいずれか１項に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項４４】
ホエータンパク質と、果実若しくは野菜のジュース又はその混合物との溶液は、取り入れ口温度を約１００〜２３０℃、好ましくは約１３０〜２２０℃、より好ましくは１６０〜１９０℃、好ましくは約１３０℃にしたスプレードライ装置に供給される、請求項３５〜３９のいずれか１項に記載の粉末食品の製造方法。
【請求項４５】
前記スプレードライ装置は、取り出し口温度を約８０〜１２０℃、好ましくは約１００℃にする、請求項４４に記載の粉末食品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に関するクロスリファレンス
本出願は、オーストラリア出願第２０１０９０３４０９号の優先権を主張し、当該内容は参照により本願明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、野菜粉末及び果実ジュース粉末、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
オレンジジュースの商業的生産工程及び生産形態
生オレンジジュースは、フィニッシャー（スクリーン）により濾過され、果肉及び種子は除去され、果皮と共に副産物として転用される。この段階において、ジュースは一般的に２つの製品形態のいずれかの形をとる。１つは、バルク冷凍濃縮オレンジジュース（frozen concentrated orange juice：ＦＣＯＪ）であり、もう一方は非濃縮ジュース（not-from-concentrate：ＮＦＣ）である。
【０００４】
（ｉ）バルクＦＣＯＪ
バルクＦＣＯＪにするジュースは、蒸発器に送られる。そこで、減圧及び加熱により過剰の水分が除去され、糖度６５°という基本濃度とする。これは、普通濃度還元ジュースの７倍である。その後、バルクＦＣＯＪは、販売又は販売のために包装されるまで、２０°Ｆ（−６．６７℃）で保存される。ＦＣＯＪは、販売者によって濃縮冷凍オレンジジュース又は濃縮還元（recon）調製済み（ＲＴＳ）冷蔵オンレンジジュースとして包装される。包装済みＦＣＯＪは、糖度を６５°から４２°に希釈するために、普通濃度還元ジュース又は水、香油及びエッセンスを、バルクＦＣＯＪに添加して作成される。これは、普通濃度還元ジュースの４倍の糖度である。このＦＣＯＪを飲めるようにするために、顧客はこれを解凍し、３当量の水と混合する。
【０００５】
濃縮還元ＲＴＳジュースは、糖度を６５°から１１．８°に希釈するために水、香油及びエッセンスを、バルクＦＣＯＪに添加して作成される。そして、殺菌し、紙パック又はガラス容器に充填し、冷蔵濃縮還元オレンジジュースとして販売される。
【０００６】
（ii）ＮＦＣ
ＮＦＣにするジュースは、遠心により油分を０．２％〜０．４％にする。この後、殺菌、冷蔵、包装されるか、その後の販売、包装のために保存されるかする。ＮＦＣは一般的にブロック状態で冷凍されるか、殺菌して冷蔵される。
【０００７】
粉末食品
粉末食品は、一般的に液状のものと比べて、保存期間を長くでき、体積及び重量を小さくでき、小さく包装でき、取り扱い及び輸送が容易であるという点で、有用である。さらに、このような状態により、多くの食品及び医薬品への用途が見いだされる、安定で、自然で、且つ容易に添加できる材料を実現できる。
【０００８】
液状食品の脱水には一般にスプレードライが用いられる。スプレードライは、水分を素早く除去でき、多くの場合非晶質の固体又は粉末を得ることができる。
【０００９】
しかし、果実及び野菜ジュースの脱水はかなり困難である。果実及び野菜ジュースに含まれる化学成分は複雑である。ジュース及びピューレは、約９０％の乾燥物を含み、これは、炭水化物、単糖（グルコース、フルクトース）及び二糖（ショ糖及び多糖）により構成されている。さらにこれらの化合物は、含窒素化合物、クエン酸、リンゴ酸及び酒石酸等の有機酸、ポリフェノール、並びにビタミン等と結合している。酸の存在は、状態をさらに複雑にし、これがｐＨである。
【００１０】
グルコース及びフルクトースの混合物を含むジュース及びピューレのガラス転位温度は低い。グルコースのガラス転位温度は約３１℃であり、フルクトースのガラス転位温度は約５℃でしかない。工業的なスプレードライプロセスにおいて用いる温度は、食品のガラス転位温度よりも若干高い温度である。これは、スプレードライの間における乾燥時間の制御、乾燥機内壁への吸着、乾燥機からの生成物の回収、及び生成物の凝集、並びにスプレードライ後の生成物の取り扱いに問題を生じさせる。さらに、生成物の安定性の低下、収率の低下、及び根本的なスプレードライの操作に関わる問題も生じる。
【００１１】
また、ジュース及びピューレは、吸湿性が高く、雰囲気から水分を吸収しやすい。吸湿により、スプレードライの際に粒子が互いに粘着したり、乾燥機の内壁へ粘着したりするという問題が生じる。
【００１２】
これらの問題を解決するために、食品に高Ｔｇの乾燥助剤を添加する。乾燥助剤は、Ｔｇを上昇させることにより、ジュース等の粘着性を低減する。しかし、添加物は、生成物の特性を本質的に変化させ、生成物のコストも上昇させる。今日最も一般的に用いられている乾燥助剤は、マルトデキストリン等の高分子の炭水化物である。このような乾燥助剤は、最終生成物の６５％以上の濃度で使用される。
【００１３】
Roustapour（AnExperimental Investigation of Lime Juice Drying in a Pilot Plant Spray DryerDrying Technology, 24: 181-188, 2006）らのライムジュースによる検討において、ジュースのスプレードライの困難性が示されている。Roustapourによれば、ライムジュースにおける最も大きな問題の一つは、ガラス転位温度が低い転化糖及びクエン酸の存在である。この特性により、衝突法の場合には乾いた壁面に粒子が貼り付く。その結果、これらの材料の乾燥は非常に困難である。この問題を解決するために、最適な乾燥条件を見いだすべく、二酸化珪素と、マルトデキストリンとをライムジュースの全固形分に対して種々の割合で添加している。また、壁面への粒子の粘着性を低減するために、乾燥室の内壁を冷却したスプレードライを用いている。
【００１４】
検討によれば、ライムジュースに対して１０％の二酸化珪素と、２０％のマルトデキストリンとを添加した場合が、ライムジュースの万全な乾燥のために最適であるとしている。
【００１５】
他の添加物及び操作方法が、例えば、米国特許４２８１０２６に記載されている。この米国特許には、天然ジュース由来の調製物を得る方法が記載されている。これは、表面をシーソー運動させながらジュースを循環加熱することにより、体積分率で１０から２５％にまで水分量を低下させるプロセスを備えている。その後、結晶改質剤が添加される。改質剤と生成物とは、加熱しながら混合される。
【００１６】
加熱と混合は、生成物の水分量が体積分率で１から１５％にまるまで続けられる。
【００１７】
本開示に含まれるあらゆる文書、事実、物質、又は装置等は、これらの一部又はすべてが従来技術の基盤の一部を形成しているか、又は本願の各クレームの優先日以前に本発明の属する技術分野における一般的な知識であったと認めるものであると解釈するべきではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明に至る研究として、本発明者らは、タンパク質、タンパク質及び多糖を含むハイブリッド添加物のカプセル化効率、並びに野菜及び果物の粉末をカプセル化するために使用するタンパク質及び多糖の表面活性について検討した。
【００１９】
驚くべきことに、本発明者らは、ホエータンパク質単離物又はホエータンパク質単離物とマルトデキストリンとを含む複合添加物が果物粉末及び野菜粉末の優れたカプセル化剤となることを見いだした。本発明者らは、ウズラの卵白プロテインがホエータンパク質単離物以上のカプセル化剤となることも見いだした。特に、本発明者らは、これらのタンパク質のスプレードライ法への利用について検討した。
【００２０】
これらのタンパク質をカプセル化剤として使用する場合の第１の利点は、低濃度（好ましい形態として、約０．５ｗｔ％〜約３０ｗｔ％の濃度である。）において粉末表面に濃縮される潜在能力である。現在用いられている他のカプセル化剤、例えばマルトデキストリンの濃度（〜６０ｗｔ％）と比べて劇的に低い。この利点により、添加物の使用量が抑えられることによるコストの低減ができたり、食品の香り及び食感の変化を最少にとどめることができたりするというさらなる利点が得られる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本開示の粉末食品は、果実若しくは野菜又はこれらの組み合わせと、ホエータンパク質単離物とを備えている。これにより、ホエータンパク質単離物と一緒になった、又はホエータンパク質単離物によってカプセル化された、果実及び／又は野菜の核を備えている。ホエータンパク質単離物は、果実及び／又は野菜の核をカプセル化していてもよく、ホエータンパク質単離物はキャリアとして機能してもよい。ホエータンパク質単離物は、コーティング、外皮、外壁、又は皮膜とみなすこともできる。
【００２２】
第１の態様において、本発明は、１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせと、１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせをカプセル化するのに適した量のホエータンパク質単離物を備えた粉末食品を提示する。
【００２３】
他の態様として、本発明は、１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせと、１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせをカプセル化するのに適した量のホエータンパク質単離物を備えた食品であって、粉末の状態となったものを提示する。
【００２４】
一例として、粉末食品は、還元することができ、還元された状態のものも本発明の範囲に含まれる。
【００２５】
第３の態様として、本発明は、還元食品の調製への第１の態様の粉末食品の利用を提示する。
【００２６】
第４の態様として、本発明は、１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせを含む粉末食品の調製へのホエータンパク質単離物の利用を提示する。ホエータンパク質単離物は、１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせをカプセル化するのに適した量であることが好ましい。
【００２７】
ホエータンパク質単離物と、果実若しくは野菜又はこれらの組み合わせとを含む粉末食品の製造方法についても開示する。
【００２８】
第５の態様として、本発明は、ホエータンパク質単離物と、１種以上の果実成分若しくは野菜成分又はこれらの組み合わせとを含む粉末食品の製造方法であって、ジュース及び／又は野菜汁とホエータンパク質単離物との溶液を調製する工程と、この溶液を粉末食品の状態にするスプレードライの工程とを含んでいる製造方法を提示する。
【００２９】
本明細書において、「含む」（comprise又はその活用形であるcomprises,comprising）という用語は、表示した要素、数値若しくはステップ、又は要素、数値若しくはステップの組み合わせを包含し、他の要素、数値若しくはステップ、又は要素、数値若しくはステップの組み合わせを排除しないことを意味する。
【００３０】
「１種以上の果実成分」は、１種以上の果実から生成され、「１種以上の野菜成分」は、１種以上の野菜から生成されることを意味する。「果実成分」はジュース、果肉、殻、皮、膜、油分及び他の果実の成分に限定されない、果実に含まれる種々の部分から生成された成分を含む。同様に、「野菜成分」はジュース、果肉、殻、皮、膜、油分及び他の果実の成分に限定されない、野菜に含まれる種々の部分から生成された成分を含む。好ましい実施形態において、「果実成分」及び「野菜成分」は、ジュース、抽出物、派生物、及び／又は果実又は野菜成分の蒸留物から生成される。
【００３１】
果実は、一例として、柑橘類（好ましくは、クレメンタイン、ライム、グレープフルーツ、マンダリン、タンジェリン、キンカン、ミネオーラ、タンジェロ、レモン、オレンジ、パメロ）、リンゴ、グアバ、ベリー（例えば、ブルーベリー、マルベリー、イチゴ、クランベリー、及びグーズベリー）、バナナ、ライチ、パイナップル、トマト、メロン、モモ、ネクタリン、ブドウ、ズッキーニ、イチジク、ナシ、メロン、ナツメヤシ、パパイア、カキ、プラム、及びアンズ等、並びにこれらの組み合わせから選択することができる。なお、この列挙は完全な網羅ではない。これらのうち、柑橘類とリンゴは特に好ましい。より好ましい柑橘類の例は、オレンジ、レモン、マンダリン、タンジェリン、及びグレープフルーツである。好ましい果実は、オレンジ及び／又はリンゴである。果実、特にオレンジ及びリンゴの組み合わせも含まれる。
【００３２】
低酸性食品とは、ｐＨが約５以上、約６．９以下のものである。非酸性又はアルカリ性食品とは、ｐＨが７．０以上のものである。低酸性食品には、例えばイチジク、東洋ナシ、メロン、バナナ、ナツメヤシ、パパイア、完熟パイナップル、及びカキがある。一実施形態において、１種以上の果実成分の少なくとも１つは、ｐＨが約５以上の１種以上の果実から生成される。
【００３３】
高酸性食品とは、ｐＨが約５以下のものである。一実施形態において、１種以上の果実成分の少なくとも１つは、ｐＨが約５未満の果実から生成される。一例において、果実のｐＨは２以下である。本開示において、果実のｐＨは、約２．５〜５、約３〜５、約３．５〜５、約４〜５である。高酸性の果物としては、例えばリンゴ、アンズ、ブルーベリー、クランベリー、グーズベリー、プラム、並びにオレンジ、グレープフルーツ及びレモンを含む柑橘類がある。
【００３４】
本開示の粉末食品は、ｐＨが低い高酸性果実に由来する少なくとも１種の固形物を含むことが好ましい。より好ましくは、ｐＨが低いリンゴ又は柑橘類である。別の例では、果実はリンゴである。他の例では、少なくとも１つのｐＨが低い２種以上の果実を用いている。一例において、粉末食品は、オレンジ成分と、少なくとも１つの他の果実成分を含んでいる。
【００３５】
「野菜」とは、ビートの根、ホウレンソウの葉、又はブロッコリー若しくはカリフラワーの花芽といった、可食部のために栽培される植物である。すべての野菜が本発明に含まれる。これには、マッシュルームのような菌類も含まれる。好ましい野菜は、ジュースを得ることができるものであり、例えば、セロリ、ニンジン、ビート、ショウガ、ホウレンソウ、ズッキーニ、及びこれらの組み合わせである。なお、この列挙は、完全な網羅ではない。
【００３６】
ほぼすべての野菜は、低酸性又は非酸性である。
【００３７】
本発明の第１の態様の一実施形態において、これらは、野菜成分とホエータンパク質単離物とを含む粉末食品とされる。野菜の例は、セロリ、ニンジン、ビート、ショウガ、ホウレンソウ、又はこれらの組み合わせである。
【００３８】
粉末
本発明の粉末食品は、粉末である。本発明の食品は、果実粉末、野菜粉末、又は果実及び野菜の粉末としてよい。
【００３９】
一実施形態において、１種以上の果実成分と１種以上の野菜成分とを含む粉末食品を開示する。果実成分と、野菜成分とのどのような組み合わせもその範囲内である。一例における果実及び野菜の成分は、高酸性の果実と低酸性又は非酸性の野菜とから生成される。
【００４０】
一例における組み合わせは、オレンジ成分と、１種以上の野菜成分とを含む。他の例における組み合わせは、リンゴ成分と１種以上の野菜成分とを含む。
【００４１】
果実及び野菜の粉末は、還元に適している。水と合わせることが好ましいが、他の液体を用いることもできる。種々の例において、果実及び野菜の粉末は、果実及び／又は野菜の飲料、ソフトドリンク、液状ストック、又は他の液体の調製に用いることができる。他の例において、粉末は、粉末香料、粉末ストック、薬剤コーティング、錠剤化材、菓子、ケーキミックス、ビスケットミックスに用いることができる。粉末は、固めて錠剤とすることができる。
【００４２】
本開示において、粉末食品は、果実成分、野菜成分又はその混合物の含有量が、４０％ｗ／ｗ以上、９０％以下であることが好ましい。粉末食品は、果実成分、野菜成分又はその混合物の含有量が、４５％ｗ／ｗ以上であることが好ましく、５０％ｗ／ｗ以上であることが好ましく、５５％ｗ／ｗ以上であることが好ましく、６０％ｗ／ｗ以上であることがより好ましく、６５％ｗ／ｗ以上であることがより好ましく、７０％ｗ／ｗ以上であることがより好ましく、そして、９９％以下である。最も好まし食品は、果実成分、野菜成分又はその混合物の含有量が、７５％ｗ／ｗ以上であり、８０％ｗ／Ｗ以上であることが好ましく、８５％ｗ／ｗ以上であることが好ましく、９０％ｗ／ｗ以上であることが好ましく、９５％ｗ／ｗ以上であることが好ましく、そして、９９％以下である。
【００４３】
一実施形態において、果実成分及び／又は野菜成分は、固体及び／又は油分である。
【００４４】
本発明の一例は、果実成分及び野菜成分を、約４０％ｗ／ｗ、約７０％ｗ／ｗ、約８０％ｗ／ｗ、約９０％ｗ／ｗ、約９５％ｗ／ｗ、約９８％ｗ／ｗ、及び約９９％ｗ／ｗ含んでいる。
【００４５】
ホエータンパク質単離物（以下において、ＷＰＩと表記する。）は、ホエーから単離された球状タンパク質の混合物である。ホエータンパク質は、乳タンパクから単離された低分子量のタンパク質である。本開示において、ホエータンパク質単離物は、キャリア又はカプセル化剤として用いることができる。
【００４６】
本発明の一態様において、粉末食品は、１種以上の果実成分及び／又は野菜成分をカプセル化するのに適した量のホエータンパク質単離物を含んでいる。このため、本発明の一態様において、ホエータンパク質単離物は、果実成分及び／又は野菜成分をカプセル化するカプセル化剤として機能する。
【００４７】
本開示の食品は、５０％以下のホエータンパク質単離物を含んでいることが好ましい。好ましくは、ホエータンパク質単離物の下限は０．０１％ｗ／ｗである。例えば、ホエータンパク質単離物の含有量は、５０％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは４５％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは４０％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは３５％ｗ／ｗいかであり、好ましくは３０％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは２５％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは２０％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは１５％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは１０％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは５％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは４％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは３％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは２％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは１％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは０．５％ｗ／ｗ以下であり、好ましくは０．０１％ｗ／ｗ以下である。
【００４８】
本開示の食品は。０％ｗ／ｗを超えるホエータンパク質単離物を含んでおり、少なくとも何らかのタンパク質を含んでいる。好ましくは、ホエータンパク質単離物の上限は、５０％ｗ／ｗである。ホエータンパク質単離物の好ましい量は、０．０１％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．０２％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．０５％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．７５％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．１％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．２％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．３％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．４％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．５％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．６％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．７％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．８％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは０．９％ｗ／ｗ以上であり、好ましくは１％ｗ／ｗ以上であり、５０％ｗ／ｗ以下である。
【００４９】
最も好ましいホエータンパク質単離物の量は、約０．０１〜５０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．０２〜４５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．０５〜５０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．７５〜３５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．１〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．２〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．３〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．４〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．５〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．６〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．７〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．８〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．９〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約１．０〜３０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．１〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．２〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．３〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．４〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．５〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．６〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．７〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．８〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．９〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約１．０〜２５％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．１〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．２〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．２〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．３〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．４〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．５〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．６〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．７〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．８〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約０．９〜２０％ｗ／ｗであり、好ましくは約１．０〜２０％ｗ／ｗである。
【００５０】
一実施形態において、ホエータンパク質単離物は、粉末食品における単独の添加物である。
【００５１】
好ましい実施形態において、ホエータンパク質単離物の量は、約０．５％ｗ／ｗ〜１０％ｗ／ｗであり、好ましくは、０．５〜５％ｗ／ｗであり、より好ましくは０．５〜２％ｗ／ｗである。一例として、ホエータンパク質単離物の含有量は、約０．５％ｗ／ｗである。他の例として、ホエータンパク質単離物の含有量は、約１．０％ｗ／ｗであり、約２．５％ｗ／ｗであり、約５．０％ｗ／ｗであり、１０％ｗ／ｗである。果実成分は、オレンジ、好ましくはオレンジジュースから生成されることが好ましい。
【００５２】
好ましい実施形態として、ホエータンパク質単離物の量は、約２０〜５０％ｗ／ｗであり、約２０〜４５％ｗ／ｗが好ましく、約２０〜４０％ｗ／ｗが好ましく、約２０〜３５％ｗ／ｗが好ましく、約２０〜３０％ｗ／ｗが好ましく、約２０〜２５５％ｗ／ｗが好ましく、約２０％ｗ／ｗが好ましい。果実成分は、リンゴ、好ましくはリンゴジュースから生成される。
【００５３】
本発明の粉末食品は、マルトデキストリン、アラビアゴム、又は各種保存料に限らず、他の１種以上の外来添加成分を含んでいてもよい。好ましい実施形態において、マルトデキストリンを添加することができる。本発明は、これらの添加物を必要とせず使用を避けることができるという利点を有する。ここで、最も避けることが好ましい添加物は、例えばマルトデキストリンである。しかし、本発明者らは、ホエータンパク質単離物にマルトデキストリン等の他の添加物を加えることにより、６０％以上という好ましい粉末食品の収率を実現できることを見いだした。この収率は産業的な要求に見合うものである。特に、本発明者らは、ホエータンパク質単離物と組み合わせて用いる場合には、マルトデキストリン等の他の添加物は比較的少量しか必要としないことを見いだした。
【００５４】
本発明の粉末食品は、約５０％ｗ／ｗ以下の外来添加物をさらに含んでいてもよく、約４５％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約４０％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約３５％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約３０％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約２５％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約２０％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約１５％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約１０％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約５％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約４％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約３％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約２％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約１％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約０．５％ｗ／ｗ以下であることが好ましく、約０．１％ｗ／ｗ以下であることが好ましい。外来添加物の下限は０．０１％ｗ／ｗであることが好ましい。一実施形態においては、検出限界以下である。
【００５５】
食品は、約０．０１〜２０％ｗ／ｗの外来添加物を含んでいることが好ましく、約０．１〜１５％ｗ／ｗが好ましく、約０．２〜１０％ｗ／ｗが好ましく、約０．４〜８％ｗ／ｗが好ましく、約０．５〜５％ｗ／ｗが好ましく、約５％ｗ／ｗが好ましく、約２．５％ｗ／ｗが好ましく、約１％ｗ／ｗが好ましく、約０．５％ｗ／ｗが好ましい。好ましい実施形態において、外来添加物は、マルトデキストリンである。
【００５６】
好ましくは、粉末食品は、約０．５〜２０％ｗ／ｗのマルトデキストリンと、約０．０５〜２０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物とを含んでいる。ジュース成分は、オレンジ又はリンゴから生成されることが好ましい。
【００５７】
一実施形態において、添加物の総量は、約１〜１０％ｗ／ｗである。添加物は、ホエータンパク質単離物及びマルトデキストリンだけを含んでいることが好ましい。好ましい実施形態において、粉末食品は、０．５〜５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び０．５〜５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物を含んでいる。これらの実施形態において、ジュース成分は、オレンジから生成されることが好ましい。本発明者らは、添加物の量が１〜１０％ｗ／ｗである場合にオレンジ成分を含む粉末食品を効果的に得られることを見いだした。そしてこれは、以下のスプレードライにおいて、高収率であることから明らかなように、粘性に乏しいという好ましい特性を有している。
【００５８】
特に好ましい実施形態において、オレンジ成分を含む粉末食品以下のいずれかを含む。
ｉ）約０．５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約０．５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
ii）約１％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
iii）約２．５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約２．５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
iv）約５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
ｖ）０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
【００５９】
さらに他の実施形態において、粉末食品は、１〜２０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び１〜２０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物を含む。この実施形態において、ジュース成分は、リンゴから生成されることが好ましい。本発明者らは、添加物の総量が約２０％ｗ／ｗである場合にリンゴ成分を含む粉末食品を効果的に得られることを見いだした。そしてこれは、以下のスプレードライにおいて、高収率であることから明らかなように、粘性に乏しいという好ましい特性を有している。添加物の総量は約２０％ｗ／ｗであることが好ましい。添加物は、ホエータンパク質単離物及びマルトデキストリンのみを含むことが好ましい。
【００６０】
特に好ましい実施形態において、リンゴ成分を含む粉末食品以下のいずれかを含む。
ｉ）約１９％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
ii）約１０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
iii）約５％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１５％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
iv）約１％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約１９％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
ｖ）０％ｗ／ｗのマルトデキストリン及び約２０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物
【００６１】
他の実施形態において、粉末食品は、約５０％ｗ／ｗのマルトデキストリンと約１０％ｗ／ｗのホエータンパク質単離物とを含む。他の実施形態において、生成物は、２０％のマルトデキストリンと１０％のホエータンパク質単離物とを含む。さらに他の例において、生成物は、５．０％、２．５％、１．０％又は０．５％のマルトデキストリンと、２０％、１５％、１０％又はこれ未満のホエータンパク質単離物とを含む。
【００６２】
添加物は、マルトデキストリンに限定されず、例えば、アラビアゴム又は各種保存料といった他の添加物を含んでいてもよい。添加する場合には、マルトデキストリンは抵抗型とすることができる。これにより、健康効果を付与できる。
【００６３】
さらに、粉末食品から得られる最終製品に他の添加物が含まれていてもよい。例えば、粉末をタブレットにする場合には、必要とされる添加物を当業者は用いてよい。
【００６４】
製造方法
食品粉末の製造に適したマイクロカプセル化法による製造方法について述べる。マイクロカプセル化法は、スプレードライ、噴霧冷却、冷却、流動床コーティング、噴射、フリーズドライ、又は共結晶化から選択される。
【００６５】
粉末化法の一例としてスプレードライがある。
【００６６】
本発明の第４の態様として、果実成分、野菜成分又はこれらの混合物を含む粉末食品の製造法は、果実及び／又は野菜ジュースとホエータンパク質単離物との溶液の調製と、溶液を粉末化するスプレードライとを含む。
【００６７】
一例として、溶液は、ホエータンパク質単離物を水に溶解させた後、可溶化タンパク質を果実又は野菜ジュースと混合することにより調製する。
【００６８】
他の例として、ホエータンパク質単離物は先に水に溶解させない。ホエータンパク質単離物をジュースに溶解させることにより溶液を調製することが好ましい。ジュースは、室温（２２℃〜２６℃）であることが好ましい。
【００６９】
一例として、製造方法は、果実又は野菜からジュースを抽出する工程を含む。他の例では、果実又は野菜からジュースを抽出する工程を含まない。ジュースは、サードパーティから購入することができる。ジュースは、濃縮したものでも、濃縮していないものでもよい。
【００７０】
一例として、ジュースに果肉及び他の固形分を除去する処理をしてもよい。他の例では、ジュースに果肉及び他の固形分を除去する処理をしない。ジュースの全固形分は、既知の方法により測定することができる。一例として、製造方法は、ジュースの全固形分を測定する工程を含む。
【００７１】
一例としてタンパク質とジュースとの溶液は、取り入れ口を約１００〜２３０℃にしたスプレードライ装置に供給される。取り入れ口の温度は、約１３０〜２２０℃が好ましく、１６０〜１９０℃がより好ましい。一例として取り入れ口の温度は約１３０℃である。
【００７２】
一例として取り出し口の温度は８０〜１２０℃である。取り出し口の温度は約１００℃が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】現行のマルトデキストリン（コントロール：オレンジジュース４０ｗｔ％に対してマルトデキストリン６０ｗｔ％）及び無添加オレンジジュースと比較した、タンパク質の差異が回収率に対して与える影響。垂直バーは、標準偏差を示す。
【図２】タンパク質とオレンジジュースとが、それぞれ１０、５、２．５、１、０．５ｗｔ％と、８０、９０、９５、９８及び９９ｗｔ％とで残部がマルトデキストリンの場合における、タンパク質の違いによる収率の比較。垂直バーは、標準偏差を示す。
【図３】カゼイン存在下におけるオレンジジュース濃度が収率に与える影響。
【図４】ホエータンパク質単離物存在下におけるオレンジジュース濃度が収率に与える影響。
【図５】マルトデキストリン及びホエータンパク質単離物が収率に与える影響。垂直バーは標準偏差を示す。
【図６】ホエータンパク質単離物が収率に与える影響。垂直バーは標準偏差を示す。
【図７】オレンジ果樹へのタンパク質の溶解性（ｎ＝２、ｐＨは４程度）。
【図８】スプレーされた液滴のスプレードライ中の経過であり、Ａは表面活性物質及び脂質が存在しない状態であり、Ｂは表面活性物質が存在し、脂質が存在しない状態である。
【図９】１００％オレンジジュース、１００％ホエータンパク質単離物、９９％オレンジジュースと０．５％Ｍと０．５％ホエータンパク質単離物とからなるサンプル、及び９９％オレンジジュースと１％ホエータンパク質単離物とからなるサンプルの平均のＤＳＣのサーモグラム。
【図１０】スプレードライ中における粘着の度合い（Bhandari andHowes, 1999; Liu et al., 2006; Huntington and Stein, 2001）。
【図１１】種々の添加物における収量の比較。ＭＤ、ＷＰＩ、及びＭＤとＷＰＩとの混合物を含む（４０ＡＪ、５０ＭＤ、１０ＷＰＩにおける垂直バーは、全体としての標準偏差を示す）。
【図１２】添加物の総量が回収率に及ぼす影響（垂直バーは不確実性の議論に基づく標準偏差である）。
【図１３】ＷＰＩとＭＤとの種々の組み合わせ及び一定量のＷＰＩ及びＭＤが収率に及ぼす影響（垂直バーは不確実性の議論に基づく標準偏差である）。
【図１４】ＷＰＩとＭＤとの種々の混合添加物における表面活性の機械論的な説明。
【図１５】ＷＰＩの存在下において０から５％までマルトデキストリンの濃度を増加させた場合における収率への影響。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
本開示の発明は、果実成分、野菜成分又はこれらの組み合わせと、有効量のホエープロテイ単離物とを含む粉末食品である。本発明者らは、ホエータンパク質単離物が果実（特に高酸性果実）及び野菜のスプレードライ法における非常に効果的なマイクロカプセル化剤であるという驚くべき発見をした。
【００７５】
果実と野菜
広義の果実は、種子を内包する植物の組織を意味する。この用語は、文脈に応じて異なる意味を有する。食品生産の分野における通常の意味は、例えば、リンゴ、オレンジ、ブドウ、イチゴ、ベリー、及びバナナといった甘く生で食べることができる、種子と結びついた植物の新鮮な組織、又はレモン、及びオリーブといった甘くなく生で食べることができない場合を含む、他の植物の同様の組織である。このような非公式の定義に当てはまらない種子と結びついた組織は、野菜といった他の名称で呼ばれることが一般的である。
【００７６】
柑橘類は、酸性果実である。柑橘類は、バランスのとれた食事と免疫システムのためのビタミンＣの良好な供給源である。これらは、有機酸（クエン酸、リンゴ酸、乳酸）も含んでいる。柑橘類には、例えばクレメンタイン、ライム、マンダリン、タンジェリン、キンカン、ミネオーラ、タンジェロ、レモン、オレンジ、及びパメロ等が含まれる。
【００７７】
一例において、少なくとも１種類の柑橘類が構成要素に含まれる。一例において柑橘類にはオレンジが含まれる。
【００７８】
オレンジ及びレモンといった柑橘類は、高酸性であり、ｐＨが４．６未満である。オレンジのｐＨは、約３．３〜４．２であり、レモンのｐＨは約３〜３．７であり、グレープフルーツのｐＨは約２．２〜２．４である。
【００７９】
本開示の発明は、高酸性果実において特に有用である。
【００８０】
他の高酸性果実として、例えばリンゴ（ｐＨは約３．３〜３．９）、クランベリー、及びブラックベリーが挙げられる。
【００８１】
種々の果実及び野菜のｐＨを表１に示す。ここに示すｐＨはおよその値であり、範囲外の場合もあり得る。
【００８２】
【表１】
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【００８３】
「１種以上の果実成分」は、１種以上の果実から生成され、「１種以上の野菜成分」は、１種以上の野菜から生成される。「果実成分」という用語は、ジュース、果肉、殻、皮、膜、油分及び他の果実の成分に限定されない、果実に含まれる種々の部分から生成された成分を含む。同様に、「野菜成分」はジュース、果肉、殻、皮、膜、油分及び他の果実の成分に限定されない、野菜に含まれる種々の部分から生成された成分を含む。好ましい実施形態において、「果実成分」及び「野菜成分」は、ジュース、抽出物、派生物、及び／又は果実又は野菜成分の蒸留物から生成される。
【００８４】
果実及び野菜の粉末は、果肉若しくは他の固形分を含む又は含まない原ジュース製品から調製される。固形物を除去するために製品を濾過する必要はない。粉末を調製するためのジュースは、未処理又は生の製品であっても、処理済み製品であってもよい。処理済み製品は、例えば果実及び／又は野菜ジュースの濃縮物、又は濃縮還元ジュースである。
【００８５】
ホエータンパク質は、ホエーから単離された球状タンパク質である。βラクトグロブリン、αラクトグロブリン、及び血清アルブミンが一般的に含まれている。典型的な分子量は、１８０００ｇ／ｍｏｌ以下である。
【００８６】
ここで述べる好ましい食品は、有効量のホエータンパク質単離物（ＷＰＩ）を含む。「有効量」という用語は、核となる果実成分及び／又は野菜成分をカプセル化するために効果的な量である。ＷＰＩの好ましい量は、後ほど規定する。
【００８７】
マイクロカプセル化
マイクロカプセル化は、液滴又は固体粒子を包み込む、「包摂」技術である。マイクロカプセル化する素材（核）の周りにマイクロカプセル化剤を配置することにより形成した構造は、ウォールシステムとして知られている。外壁は、核を品質低下から保護し、揮発性の核素材の蒸発を抑える。外壁は、外皮、表皮、又は皮膜とも呼ばれる。
【００８８】
スプレードライ、噴霧冷却、噴霧冷蔵、流動床コーティング、噴射、フリーズドライ、及び共結晶化等の数多くのマクロカプセル化法が開発されている。スプレードライは、食品工業の分野において最も一般的なカプセル化技術である。スプレードライのプロセスは、経済的で、適用範囲が広く、入手が容易な器具を用いて、高品質の粉末粒子を製造することができる。
【００８９】
良いマイクロカプセル化剤は、良好な膜形成性を有し、高固体状態で低粘度であり、吸湿性が低く、還元した場合に良い香りであり、コストが低く、味が薄く、噴霧の際に安定で、カプセル化により製品を良好に保護できる。
【００９０】
本開示は、ホエータンパク質単離物のマイクロカプセル化剤としての利用について述べる。マイクロカプセル化剤は、果実成分及び／又は野菜成分である核の周りに皮膜を形成する。
【００９１】
スプレードライの手法
スプレードライは、乾燥手段へ供給された液体の噴霧化して、溶媒（例えば水）を迅速に揮発させる。生産物に含まれる水の量が好ましいレベルになるまで乾燥を行う（一般的には３〜１％）。プロセスは、生産物供給及びエアフロー（流量と温度）の手段によって制御される。スプレードライの利点は以下の通りである。ａ）乾燥条件を一定にすることにより、乾燥の間を通じて一定の特性の粉末が得られる。ｂ）完全自動制御で連続的に且つ容易に乾燥操作を行うことができる。ｃ）適用の幅が広く、熱に敏感な素材の脱水といった種々の用途に適用が可能である。
【００９２】
噴霧化は、非常に高圧のノズル又は非常に高速で回転するロータリーアトマイザーに液体の供給物を送り込んで分散させることにより行う。供給物は、ノズル又はアトマイザーと空気供給口との相対位置に応じて乾燥装置を通過し、この構成に応じて流れは、並流となったり、反流となったり、混合流となったりする。スプレードライ操作の多様性は、以下のような種々の方法によって、最終的な粉末のバルク密度を増加させることができることから明らかである。ａ）供給率を上げる、ｂ）粉末の温度を上げる、ｃ）供給物中の固体量を上げる、ｄ）ロータリーアトマイザーによる噴霧化、ｅ）反流構造の使用。
【００９３】
粉末生成物
粉末は、噴霧ノズルによって決まる粒子サイズを有する微細粒子である。粒子直径の一例は、約５〜３０μｍであり、他の例において粒子サイズはさらに大きくなる。
【００９４】
被覆又はカプセル化された粒子は、吸湿性が実質的にない状態が最も好ましい。この場合には、スプレードライにおいて高収率となる。粉末が乾燥した外観を示し、十分な流動性を有していることが好ましい。生成物は、吸着安定性といった、結晶の特性を有していることが好ましい。
【実施例】
【００９５】
実施例１
オレンジジュース粉末用のスプレードライ添加物としてのホエータンパク質単離物及びマルトデキストリンの利用
発明の背景−タンパク質の溶解性
タンパク質の溶解性は、未変性又は変性及び環境（具体的には、ｐＨ、温度）といった多くのファクターにより決まる。溶液のｐＨは、タンパク質全体のチャージの固有値及び配分に影響を与える。一般的に、タンパク質は、ｐＨが低い場合（酸性）又は高い場合（アルカリ性）に良く溶解する。これは、同符号の過剰の電荷により分子同士が反発し、それにより大きな溶解性が生じるためである。一般的に、タンパク質は、等電点（ｐＩ）において溶解性が最少となる。ｐＨがｐＩよりも高いか又は低く、タンパク質が負の電荷を有している場合には、ｐＨは溶解性に大きく寄与する。
【００９６】
タンパク質をスプレードライの助剤として用いる場合には、溶解性、ｐＨの変化に対する応答性、及び熱といった問題が生じる。これは、ジュースの初期のｐＨがタンパク質のｐＩに近い場合に特に問題となる。この場合には、タンパク質の溶解性が低下し、カプセル化の性質が失われる。さらに、タンパク質の熱安定性は、タンパク質の溶解性及び機能性に影響を与えるだけでなく、スプレードライにおいて高温となるため、重要なファクターである。
【００９７】
タンパク質の変性は、タンパク質が長時間熱にさらされた場合に生じる。このプロセスは、非共有結合によって安定化されているタンパク質の２次構造及び３次構造に熱が影響を与えることにより生じる。これらの結合が破壊されると、２次構造及び３次構造を保つことができなくなり、疎水性基が露出し、凝集、凝固、及び沈降が生じ、タンパク質の溶解性が低下する。ｐＨ及び熱が溶解性に与える影響は、機能に重大な影響を与える。
【００９８】
本発明をするに当たり、本発明者らは（ｉ）カゼイン及びその塩、（ii）ホエータンパク質、（iii）大豆タンパク質の３種類を検討した。
【００９９】
（ｉ）カゼイン及びその塩
カゼインの溶解性は、その等電点である４．６において最小となり、３．５未満において大きくなる。カゼイン及びその塩は、熱に対して非常に安定であり、ｐＨ及びイオン強度といったファクターにより熱安定性が低下するが、１５０℃で１時間の加熱にも耐える。
【０１００】
（ii）ホエータンパク質
ホエータンパク質の溶解性は、ｐＨ及び温度の両方の影響を受ける。ホエータンパク質の溶解性は、等電点である４．５において最小となる。ホエータンパク質単離物は、ｐＨにより様々な溶解性を示す。
【０１０１】
カゼインと異なり、ホエータンパク質は、熱変性が生じやすい。ホエータンパク質の安定化エマルジョンを９０℃で１０分間加熱すると、変性し、エマルジョンの粒子サイズに好ましくない変化が生じる。この熱変性のしやすさは、スプレードライの助剤とする場合の問題となる。タンパク質濃度を高くすると、変性の度合い及び速度はより大きくなる。
【０１０２】
（iii）大豆タンパク質
等電点が４．５である、大豆タンパク質単離物、大豆タンパク質分解物及び大豆タンパク質の溶解性は、ｐＨ４．０〜５．０の間で最小となる。大豆タンパク質の溶解性が低いのは、その主要成分がグリシン及びβコングリシニンであり、ｐＨ及びイオン強度の影響を受ける４次構造を有しているためである。
【０１０３】
さらに、大豆タンパク質の成分であるグリシンは、６０〜９０℃程度で変性し始め、βコングリシニンは、６０〜７５℃で変性し始める。コーティング剤として大豆タンパク質を検討した結果はほとんど存在しないが、大豆タンパク質はカゼインと同程度の溶解性と、ホエータンパク質同様の温度依存性とを有し、同様の機能を示す。
【０１０４】
【表２】
2013532476.tif 000003
【０１０５】
各タンパク質の等電点は非常に近い値であり、これらのタンパク質は同じ種類のジュースに適用することができることを示している。しかし、これらのタンパク質の乾燥助剤としての有効性は、溶解性及びそれによる弱酸性のジュースをスプレードライする機能性の変化に大きく影響される。
【０１０６】
実験
材料
新鮮オレンジジュース（Original Juice Co. Black LabelChilled Juice: Orange Pulp Free 1.5L）は、オーストラリア、シドニーのスーパーマーケットにて購入した。特定された成分は、オレンジジュース９９．９％、ビタミンＣ（３００）である。
【０１０７】
マルトデキストリン（ＭＤＸ−１８）は、Deltrex Chemicalから購入した。
【０１０８】
タンパク質：
カゼイン−VWR International Ltd., Poole,England
ホエータンパク質単離物−Fitlife
大豆タンパク質−Sigma SL07192
【０１０９】
すべての水は、シドニーの水道水を用いた。
【０１１０】
用いたすべての化学物質は、試薬グレードである。
【０１１１】
溶液の調製
・ジュースに含まれる固形分（重量％）を測定する。
・室温において２００ｍｌの水道水をビーカーに入れ、２２℃から２６℃に変化させる
・２９．７０５ｇ±０．０００１ｇのジュース固形分（ジュース溶液としての値である。具体的には、ジュースが重量にして１０％の固形分を含む場合、２９７．０５ｇのジュースを用いる）と、０．３０５ｇ±０．０００１ｇのＷＰＩとにより、ジュース９９％でＷＰＩ１％の混合溶液をＡＢ２０４−Ｓ天秤により測定する。
・粉末を溶解するまで約１０〜２０分、水中で攪拌する。
【０１１２】
スプレードライヤー（Milo：Buchi-B290）の設定
チャンバの直径０．１５ｍｍ、長さ０．４８ｍ
・吸引空気温度：１３０℃
・吸引率：１００％（≒３８ｍ3／ｈ）
・排出率：２３％（４．５ｍｌ／ｍｉｎ）
・ノズルクリーナー：９パルス
・ノズルエアフローレート：（４７３Ｌ／ｈｒ）
・設定取り出し口温度は約１００℃である。
【０１１３】
方法の概要
・ＡＮＤＧＦ６１００を用いて回収容器の空重量を測定する
・実験室空気の相対湿度及び実混合率を測定する
・乾燥チャンバ、サイクロン、回収容器、ノズル及び分離フラスコを組み立てる
・装置を運転する前に（ユーザーマニュアルに従って）ポンプ、空気導入路及びノズルクリーナーとノズルとを配管する
・すべての接続箇所について空気漏れを確認する
・アスピレータを起動し（主エアーファン）、ヒータを起動し、回転数を設定する（ユーザーマニュアルに従って）
・取り入れ口温度と取り出し口温度とが安定するまで待機し、水系ポンプを起動する前に接続部の緩みを確認する
・取り出し口温度が安定するまで待機する
・約３０〜３５分間ウオームアップをする
・水をサンプル溶液に切り替える
・約２４分後に、溶液をスプレードライヤーから排出する。
・水で配管を清掃し、ポンプ及びヒータを停止する前にユーザーマニュアルのクリーニングプロセスを実行する。
・取り出し口温度が６０℃以下になるまで装置のクールダウンを行う
・回収容器の重量を測定し、収率を計算する。
・生成物は、小型ガラス容器内に保存する
・アスピレータを停止し、乾燥チャンバ、サイクロン、ノズル、分離フラスコを分解する
・スプレードライヤーの部品を清掃する
・１時間冷却した後、アスピレータを停止し、装置の電源を切る。
【０１１４】
実験方法の詳細
スプレードライの実験は、信頼性の観点から少なくとも２回行った。すべての実験を一定の環境条件で行うために、スプレードライヤーは、実験室に配置した。実験を行う前に、湿球及び乾球の温度を測定した。周囲温度は約２０〜２５℃であり、室内の相対湿度は室温において６０〜７５％であった。
【０１１５】
スプレードライオレンジジュースのコントロールとして、４０ｗｔ％のオレンジジュースと６０ｗｔ％のマルトデキストリンとを含む溶液を用いた。表３に示した種々の濃度のマルトデキストリンとオレンジジュースに対して、タンパク質濃度が１０％の一定条件で、カゼイン、ホエータンパク質単離物、及びＳＰＡＨについて検討した。
【０１１６】
予備実験の結果、ホエータンパク質単離物は、果実及び野菜ジュースのスプレードライにおける促進剤として、カゼイン及びＳＰＡＨよりも優れている可能性を示した。続いて、ホエータンパク質単離物のオレンジジュースのスプレードライにおける促進剤としての最適濃度を求めた。この実験は、タンパク質濃度を５．０、２．５、１．０及び０．５ｗｔ％として、マルトデキストリンをタンパク質と同量とし、オレンジジュースの濃度を最大９９ｗｔ％とした、スプレードライ溶液により行った。これは、表３の下部に示す。
【０１１７】
【表３】
2013532476.tif 000004
【０１１８】
供給溶液の調製
オレンジ果樹は、果肉の残渣を除去するために目の細かい茶こしで濾過し、スプレードライ中に、配管及び／又はスプレーノズルが詰まらないようにした。ジュースは、使用しない場合は冷蔵庫に保管した。市販品の場合には濾過操作を行わなくてもよい。
【０１１９】
供給溶液は、使用するオレンジジュースに所定量の粉末状態のタンパク質及び／又はマルトデキストリンを添加して調製した。この場合に、溶媒として水は添加していない。また、スプレードライを行う前に少なくとも３０分攪拌した。オレンジジュースについて、ｐＨ及び全可溶性固形分を測定した。
【０１２０】
全可溶性固形分
所定量のオレンジジュースを入れて重量を測定した（AND、GF-6100天秤）ペトリ皿を、１００℃の乾燥機（ThermolineScientific Dehydrating Oven）内で２４時間静置した。デシケータ内で冷やした後、ペトリ皿の重量を測定した。最終の重量は可溶性固形分の総重量を示し、オレンジジュース１ｇ当たりの全可溶性固形分を算出できる。
【０１２１】
スプレードライ
吸引式小型スプレードライヤー（Model B-290, BuchiLaboratoriums-Technik, Flawil, Switzerland）をスプレードライプロセスにおいて用いた。
【０１２２】
すべての実験において、スプレードライは、吸引率を３８ｍ3／ｈ、排出率を９．２±０．４ｍｌ／ｍｉｎ、ノズルエアフローを４７３Ｌ／ｈ、ノズルクリーナーを９パルスとして行った。
【０１２３】
収率計算
期待された量の何％の粉末が得られたかによって、どのくらいうまく実施できたかを評価するために、すべてのスプレードライの結果をまず回収率又は収率（％）として示す。これは、粘着性を比較するための手段として選択した。言い換えると、粘着性の低減、ひいては乾燥チャンバ内における壁面への付着の低減により高い収率が実現される。収率が良い場合場合には、粉末の６０％〜７０％が回収されると考えられ、この値は実験において期待される最小値である。これよりも大きい場合には、顕著な改善と考えることができる。
【０１２４】
絶対収率を比較の指標として用いた。これは、水分含量を考慮した値である。絶対収率は、期待される粉末と、実際にスプレードライにより得られた乾燥物との割合によって決定される。まず、供給溶液中に含まれる固形分の総量を、マルトデキストリンの質量、タンパク質の質量、及びオレンジジュース１ｇ当たりの可溶性固形分に供給溶液に含まれるオレンジジュースの量をかけた質量を足し合わせて計算する。期待される粉末の量は、供給溶液に含まれる全固形分量を、調製した総溶液量で割ることにより求められる。従って、スプレードライにより得られると期待される粉末の量は、以下の式により求められる。
【０１２５】
【数１】
2013532476.tif 000005
【０１２６】
但し、ＥＰは期待される粉末の量（ｇ）、ＯＪはオレンジジュースの質量（ｇ）、Ｍはマルトデキストリンの質量（ｇ）、Ｐはタンパク質の質量（ｇ）、Ｗは水の質量（ｇ）、ＴＳＳはオレンジジュース１ｇ当たりの全可溶性固形分量（ｇ／ｇ）である。
【０１２７】
絶対収率は、以下の式により求められる。但し、Ｍ0は重量分率としての、乾燥物の基礎水分含量である。
【０１２８】
【数２】
2013532476.tif 000006
【０１２９】
水分含量
スプレードライの直後に、あらかじめ重量を測定した（Mettler ToledoAB204-S balance）清浄な乾燥ガラス容器に約０．５ｇのサンプルをとる。この後、１００℃の乾燥機（(ThermolineScientific Dehydrating Oven）で２４時間乾燥した。容器を取り出してデシケータ内で乾燥した後、重量を測定して、水分の損失量を求めた。水分量は乾燥物を基準に算出した。
【０１３０】
【数３】
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【０１３１】
但し、ＭWは水分を含むサンプル、容器及び蓋の質量（ｇ）、ＭDは乾燥したサンプル、容器及び蓋の質量（ｇ）、ＭCは容器及び蓋の質量（ｇ）である。
【０１３２】
粉末の構造の分析
スプレードライにより得た粉末の構造を分析した。スプレードライにより得られたすべてのサンプルは、直後に用いるか、又は暗所にて４℃でジップロックバッグ中で分析まで保管した。ＤＳＣQ1000（TA Instruments）を用いた変調示差走査熱量測定（ＭＤＳＣ）により最終粉末の分析を行った。約３ｍｇ（Mettler Toledo AB204-S balance）の少なくとも４つのサンプルを気密皿に入れて蓋をし、最終のサンプル重量を記録した。この後、サンプルをＤＳＣにセットした。変調温度振幅を±１℃、変調周期を６０秒、温度上昇率を５℃／分、温度範囲を０〜３００℃とした。この後、得られたサーモグラムから、サンプルがアモルファス性であるのか、結晶性であるのかの評価を行った。また、サンプルに含まれるタンパク質成分の寄与を評価するために、スプレードライしたホエータンパク質単離物及び純オレンジジュースとＤＳＣサーモグラムを比較した。
【０１３３】
異なるｐＨにおけるタンパク質の溶解性
異なるｐＨにおけるジュース溶液への各タンパク質の溶解性を求めた。供給溶液のｐＨは、タンパク質を加える前に、ｐＨメーター（Orion Research, digital pH/millivolt meter 611）により測定した。タンパク質の溶解性は、１００ｇのオレンジジュースに２．０ｇのタンパク質を加えて１時間混合することにより測定した。得られた混合物を目の細かい茶こしを通して溶解しなかったタンパク質を取り除き、１００℃の乾燥機（Thermoline Scientific Dehydrating Oven）で２４時間乾燥し、デシケータ中にて冷却し、重量を測定した。この後、１００ｇのタンパク質溶液当たりのタンパク質溶解量として、溶解性を求めた。溶解タンパク質の量を求めるために、乾燥後のサンプル及びペトリ皿の最終重量から、サンプル、ペトリ皿及びオレンジジュースに含まれる全固形分の初期重量を差し引き、加えたタンパク質の初期量に対する割合を算出した。
【０１３４】
予備実験の結果と考察
オレンジジュースの予備実験により、現在必要とされているマルトデキストリン濃度を下げるためのスプレードライ添加物として最も有望なタンパク質を比較し、決定した。その結果は、マルトデキストリン及びマルトデキストリンとタンパク質との組み合わせといった乾燥助剤を添加した場合にには、純オレンジジュースにおける収率（ｐ＜＜０．０１）場合と比べて明らかに収率が向上したことを示している。これは、粘着及びそれによる壁面への付着が大幅に減少したことを示している。これらの結果は、下記の表に示し、図１において概説する。
【０１３５】
コントロールである４０％オレンジジュースと６０％マルトデキストリンの場合には、平均の絶対収率は６２±７％であり、純オレンジジュースの場合には平均の絶対収率は２６±１％であった。これは、通常の産業的上の知見及び文献値と一致している。
【０１３６】
【表４】
2013532476.tif 000008
【０１３７】
絶対収率の比較において、オレンジジュースが４０％の場合には、どのタンパク質についても予測範囲内の結果となった。しかし、オレンジジュースが７０％の場合には驚くべき結果が得られた。この場合、ホエータンパク質単離物が、スプレードライオレンジジュースにおける最も有望なタンパク質であることが明らかとなった。
【０１３８】
マルトデキストリンを６０％添加した場合（コントロール）又は他のマルトデキストリンとタンパク質との組み合わせの場合には、オレンジジュースのスプレードライにおける収率は向上した。しかし、カゼインの場合、マルトデキストリンを６０％添加したコントロール（ｐ＜０．０１）との比較において、オレンジジュースの濃度が高い場合に他の２種類のタンパク質と比べて明らかに収率が低下した。
【０１３９】
これらの初期実験により、現在用いられているマルトデキストリン濃度の場合及び純オレンジジュースの場合の収率と、これらのタンパク質を含む場合とを比較でき、ひいてはスプレードライオレンジジュースに対して最も有望なタンパク質を決定することが可能となった。
【０１４０】
各タンパク質の乾燥助剤としての可能性をより明確にするために、オレンジジュースの濃度をさらに高くして各タンパク質の特性について検討した。
【０１４１】
オレンジジュースの濃度を増加させた拡張実験
オレンジジュースの濃度を高くしてタンパク質についてさらに検討を行った（図２）。カゼイン及びＳＰＡＨ比べて、ホエータンパク質単離物は、オレンジジュース濃度が高い条件においてより優れた結果を示した。
【０１４２】
以下において、タンパク質のそれぞれの特性について述べると共に、これらの結果と、最新の文献及び提示されているメカニズムとの関連について述べる。
【０１４３】
カゼイン
一般的な傾向として、カゼイン濃度を１０ｗｔ％に維持しながらオレンジジュースの濃度を増加させると、０．８０（図５）というＲ2の値によりサポートされた絶対収率、及び７０％オレンジジュースと２０％マルトデキストリンの場合に、４７．２±０．１％という低い平均収率を示した実際の製品収量が緩やかに減少した。この結果は、カゼインの溶解性が低く、オレンジジュースに溶解せずに残存し、多量のカゼインが底に沈殿したり、溶液の上部で凝集したりしたためと考えられる。このように、溶解性の低さによって収率の低さが説明される。これは、本発明者による以前の検討において、カゼインはラクトースのスプレードライ収率の改善に、ホエータンパク質単離物よりも有効であったことからすると、驚くべき結果である。
【０１４４】
しかし、図３に示した実験結果は、オレンジジュースの濃度が増加すると収率が低下しており、これに反している。これは、オレンジジュースとラクトースとが非常に異なった特性を有していることによると考えられる。オレンジジュースは、（フルクトース、グルコース、ショ糖、クエン酸、アスコルビン酸、ポリフェノール抗酸化物質、無機成分、及びその他の成分の複雑な混合物である）複雑な混合物で有り、ラクトースは単糖である。オレンジジュースのｐＨが低いのに対し、単糖のｐＨは中性である。
【０１４５】
図３に示した結果は、他の研究者によるカゼイン塩においてうまくいった結果とも異なっている。カゼイン塩に代えてカゼインを用いたということが、溶解性だけでなく、使用されるバルク材料の違いに起因して、悪い結果を説明できると考えられる。
【０１４６】
大豆タンパク質酸加水分解物
オレンジジュースの濃度が増加すると若干の低下が認められるが、ＳＰＡＨが存在する場合には、カゼインの場合と比べてスプレードライオレンジジュース粉末の絶対収率が改善されている（図１及び２）。ＳＰＡＨは、カゼインよりもオレンジジュースに溶解しやすい。そしてこれは、タンパク質の表面コーティング能力と、溶液への溶解性との間に潜在的な関連性があることを示している。ホエータンパク質単離物と同様の収率が得られたが、得られた粉末の水分含有量が高く、ＳＰＡＨでは絶対収率が低くなった。
【０１４７】
さらに、実験において、ＳＰＡＨは、はっきりと肉のような香りと茶色を示した。これにより、得られたオレンジジュース粉末の外観、香り及び風味に変化が生じた。これは、潜在的な消費者に、オレンジジュース本来の特性が失われているということを示すことになる。ＳＰＡＨがスプレードライ化粉末に及ぼすこれらの不快な効果のために、ＳＰＡＨはスプレードライジュース粉末の添加物として不適当であると判明し、これ以上の検討を行わなかった。
【０１４８】
ホエータンパク質単離物
予備実験において、スプレードライ添加物としての特性を、カゼイン及びＳＰＡＨと比較するために、異なる濃度のマルトデキストリン及びオレンジジュースと、１０ｗｔ％のホエータンパク質単離物とを含む溶液について検討した。ホエータンパク質単離物及びＳＰＡＨは、カゼインよりも高い収率を示した。ＳＰＡＨは、スプレードライジュース粉末に不快な効果を及ぼした。さらに少量の添加物量においてスプレードライオレンジジュース粉末を製造できるかどうかを調べるために、ホエータンパク質単離物についてさらに実験を行った。ホエータンパク質単離物とマルトデキストリンとを等量加えたスプレードライ溶液について検討を行った。この場合、ホエータンパク質単離物とマルトデキストリンとが、５、２．５、１．０及び０．５ｗｔ％であり、オレンジジュース濃度がそれぞれ９０、９５、９８、９９ｗｔ％である。
【０１４９】
この実験において、９５ｗｔ％オレンジジュース、２．５ｗｔ％マルトデキストリン、及び２．５ｗｔ％ホエータンパク質単離物の場合に、８４％という高い平均収率を示した。ＳＰＡＨと同様に、ホエータンパク質単離物はオレンジジュースに容易に溶解した。
【０１５０】
オレンジジュース濃度は、絶対収率（図４）にはほとんど何の影響も与えなかった。これは、ｐ＞０．０１及びＲ2が０．０１という値によりサポートされる。絶対収率に変動が認められたことの約１０％はオレンジジュースの濃度により説明することができる。残りの９０％は、他の要因及び変数により説明することができる。
【０１５１】
タンパク質が液滴を効果的にコートするためのマトリックスとしてマルトデキストリンが機能しており、供給溶液中にマルトデキストリンが必要であるかどうかを明らかにするために、マルトデキストリン濃度の影響（図５）を調べた。マルトデキストリンの濃度が低い場合には、基本的に収率に影響しなかった。これは、マルトデキストリンの濃度が絶対収率に明白な影響を与えなかった（ｐ＞０．０１）ことを示し、回帰分析において０．０６というＲ2の値が得られたことによりサポートされる。マルトデキストリンの存在は、絶対収率に有利に作用しないということは、マルトデキストリンを添加していない（９９％オレンジジュースと１％ＷＰＩ）場合に、マルトデキストリンが存在している場合と同様の絶対収率が得られた（ｐ＞０．０１）ことにも反映されている。
【０１５２】
従って、マルトデキストリン濃度を高くしても、絶対収率の明確な向上が認められなかったことから、マルトデキストリンマトリックスの存在は、マルトデキストリンとホエータンパク質単離物との拡散率の違いを減少させ、ホエータンパク質単離物による表面を覆う機能を妨げる可能性がある。拡散率の差が小さい場合には、タンパク質とマルトデキストリンとが、乾燥の間に、同様の割合で液滴の中央に移動することになるため、液滴の表面に残存するタンパク質の量が減少する。
【０１５３】
一方、ホエータンパク質単離物の濃度は、オレンジジュース及びマルトデキストリンの濃度よりも絶対収率に大きな影響を及ぼした（図５）。この場合の、回帰分析において０．２９というＲ2の値が得られ、ＡＮＯＶＡから０．０１未満のｐ値が得られた。ホエータンパク質単利物を１ｗｔ％に近い低い濃度にした場合にも絶対収率は向上しているように思われる。０．５ｗｔ％ではわずかな低下が認められたため、さらにホエータンパク質単離物の濃度を下げると、絶対収量は減少する可能性がある。しかし、ホエータンパク質単離物を含む場合の絶対収率は、純オレンジジュース及び４０％オレンジジュースと６０％マルトデキストリンとの標準混合物の場合よりも向上していた。図６を参照。
【０１５４】
上記の結果から、ホエータンパク質単離物は、低濃度でスプレードライオレンジジュースに好適な添加剤となることが見いだされた。得られた結果の要点を表５に示す。純オレンジジュース及び４０％オレンジジュースと６０％マルトデキストリンとの収率も比較のために示す。
【０１５５】
【表５】
2013532476.tif 000009
【０１５６】
これらの結果は、現行のマルトデキストリンを用いる場合よりも低い濃度で、スプレードライジュースの収率を向上させるためにタンパク質を用いるという本プロジェクトの目的に明らかに合致している。表５において、純オレンジジュースは約３２％の収率である。これは、産業界の要請（＞６０％）よりも明らかに低い。このため、スプレードライでは、本検討において選択した操作条件において、純オレンジジュースの液滴を非晶質粉末に効果的に変換することはできない。６０ｗｔ％のマルトデキストリンを添加した場合には、収率が有為に向上している。これらの結果は、従来の検討においてサポートされているが、同様のスプレードライ条件では、粉末オレンジジュースは製造できない。また、マルトデキストリンの添加は収量を改善する。
【０１５７】
我々の結果は、マルトデキストリンにおいて必要とされる濃度よりも低い濃度のホエータンパク質単離物を用いることにより、オレンジジュースのスプレードライにおいて６０％を超える収率を実現できることを示している。１％のホエータンパク質単離物と、９９％のオレンジジュースとを含む混合物では、収率は８２％となり明らかに向上した。６０％を超える回収率は、スプレードライが成功しているかどうかのよい指標であると考えられる。このため、１ｗｔ％のホエータンパク質単離物の供給液への添加は、スプレードライオレンジジュースの収率を、６０ｗｔ％のマルトデキストリンの添加よりも向上させる。
【０１５８】
溶解性
タンパク質の溶解性と、スプレードライオレンジジュースの乾燥助剤としての効果との間に示唆される関連を明らかにするために、タンパク質の溶解性を測定した。まずはじめに、本検討において用いた実際のオレンジジュースにおける各タンパク質の溶解度を予測し、供給溶液のｐＨを測定することにより前述のジュースとの互換性とこれを比較した。その後、オレンジジュースのバッチサンプルの１つを用いて各タンパク質について溶解度を測定した。その後、これらの値を文献値と比較した。
【０１５９】
溶液のｐＨ
供給溶液のｐＨは、タンパク質が溶解するかどうかを明確に示すために、タンパク質を添加する前に測定した。これにより、タンパク質の添加による供給溶液のｐＨの変化を明らかにした。用いた純オレンジジュースの各バッチ及びいくつかの最初の供給溶液についてｐＨの値を表６にまとめて示す。
【０１６０】
【表６】
2013532476.tif 000010
【０１６１】
用いた３バッチのオレンジジュースのそれぞれのｐＨは、オレンジジュースとして約３．３〜４．２である。これらの結果は、対応する純オレンジジュースのバッチからプラス方向に値が変化することにより明らかであるように、供給溶液を調製するために、オレンジジュースにマルトデキストリンと水とを添加すると、ｐＨが上昇することを示している。
【０１６２】
溶解性テスト
溶解性テストには、純オレンジジュースの第２バッチを用いた。この平均ｐＨは約４．０であった。
【０１６３】
これらの結果から、異なったタンパク質は、異なった度合いでオレンジジュースに溶解することが明らかになった。ここで、ＷＰＩとＳＰＡＨは、８０ｇ／１００ｇを超える溶解性を有しており（図７）、オレンジジュースに容易に溶解させることができた。カゼインは、約３５ｇ／１００ｇの溶解性を有し、溶けにくいことがわかった。
【０１６４】
機序についての仮説
コーティングとしてのタンパク質の効果についての１つの仮説は、コーティングを形成するように、粒子の表面に沈殿するというものである（図８Ａを参照）。これが正しい場合には、溶解しにくいタンパク質は、溶解しやすいタンパク質よりも有効であるはずである。今回の実験は、このメカニズムではないことを示唆している。代わって実験から示唆されるコーティングメカニズムは、異なった成分が有する拡散性の違いと、液滴表面へのタンパク質の移動によるというものである（図８を参照）。
【０１６５】
このため、オレンジジュースのスプレードライにおける収率を８０％を超えるまでに向上させ、オレンジジュースを効果的に粉末に変換するＷＰＩの能力は、ジュース成分をカプセル化する膜形成及び表面活性特性によるものであると示唆される。従って、乾燥の際における膜形成の特性と共に、タンパク質の気液界面への好ましい移動を生じさせるタンパク質の表面活性特性の組み合わせは、タンパク質リッチなコーティングを形成して、表面層のガラス転移温度を上昇させることにより、ジュース−タンパク質溶液の粘着性を克服することを可能とする。
【０１６６】
粉末の構造
ホエータンパク質単離物の存在下において高濃度（９９％）のオレンジジュースをスプレードライして得られた粉末は、粉末の硬度及び光沢から、結晶特性を有していることが明らかになった。これらの実験にはＭＤＳＣを用いた。１００％オレンジジュース（バッチ３）、スプレードライした１００％ホエータンパク質単離物、スプレードライした９９％オレンジジュースと０．５％マルトデキストリンと０．５％ホエータンパク質単離物、及びスプレードライした９９％オレンジジュースと１％ホエータンパク質単離物の平均サーモグラムを図９に示し、ピーク値及びバレー値と共に表９に示す。
【０１６７】
粉末において観察された、サンプルの結晶化ピークと分解ピーク（バレー）は、主にオレンジジュースに由来するものと考えられる（図９）。１％ホエータンパク質単離物において、０．５％ホエータンパク質単離物の場合よりもピーク及びバレーが若干平坦になっていることから、ピーク及びバレーは、ホエータンパク質単離物の添加により縮小する可能性がある（表９）。どちらの粉末サンプルにおいても分解ピークは、純オレンジジュースとほぼ一致した。これは、粉末中にオレンジジュースが高濃度で存在していることによると考えられる。
【０１６８】
【表７】
2013532476.tif 000011
【０１６９】
試料の結晶化度は、サンプルの融解（溶解）に伴う熱量を定量することにより決定することができる。同じ材料の１００％結晶化試料の融解熱を対照として融解熱に対する結晶化熱の比率を計算することにより、熱量に基づいて結晶化度が求められる。この場合において、両方のサンプルの主成分はオレンジジュースであるため、純粋なオレンジジュースであると仮定した。これにより、２つのサンプルのうちホエータンパク質単離物のみを含むものは、低い結晶化度（〜５８％）を示し、マルトデキストリンとホエータンパク質単離物とを含むサンプルは、高い結晶化度（〜９３％）を示した。スプレードライしたホエータンパク質単離物が、純オレンジジュースと比べて最も低い結晶化度を示していることから、２つのサンプルの結晶化度の違いは、ホエータンパク質単離物の量によるものであると考えられる。また、２つのサンプルのマルトデキストリンの存否により両者の違いが生じた可能性もある。同様の屈曲点が存在していることから、２つの９９％オレンジジュース粉末は、純オレンジジュースと同様のＴｇを有していた。一方、スプレードライしたホエータンパク質単離物は５０℃付近に屈曲点を有しておりオレンジジュースを含むサンプルの２５℃と比べて高いＴｇを有していた。
【０１７０】
このことから、ホエータンパク質単離物の量が増えると（又は、マルトデキストリンが存在しないと）スプレードライオレンジジュースの結晶性は低下すると考えられる。にもかかわらず、等量のマルトデキストリンとホエータンパク質単離物とを添加した場合には、純オレンジジュースと変わらない結晶化度を示した。結晶化度の上昇は、粉末において考慮すべき重要な要因である。どのくらい凝集やケーキングが発生するかによって、どのように粉末を取り扱い、保存するかが決定される。結晶化度の上昇は、長期保存安定性を向上させ、凝集及びケーキングを抑えるために好ましい。
【０１７１】
結論
本例において、１％ホエータンパク質単離物は、非晶質粉末状にジュースを変換するために有用であることが示された。本発明者らは、０．５％ホエータンパク質単離物もまた有用であると期待する。
【０１７２】
粉末の収率は、現行の６０％のマルトデキストリンを用いた場合の６５±７％、純オレンジジュースを用いた場合の３２±３％から、タンパク質濃度が低い場合に８０を超える値に増加した。
【０１７３】
温度に敏感であるにもかかわらず、ホエータンパク質単離物は、溶解度が高く（８３ｇ／１００ｇ）、ｐＨ依存性が低いため、９０ｗｔ％を超えるオレンジジュース濃度において８０％を超える高い収率を達成した。一方、カゼインは、溶解度が低く（３５ｇ／１００ｇ）、ｐＨ依存性が高いため、７０ｗｔ％の濃度のオレンジジュース濃度においても、４７．２±０．１％の収率であった。これは、予想と異なった。
【０１７４】
従来はスプレードライに不向きであると考えられていたジュース等の材料の効率よいスプレードライを含む新しい知識領域を開拓するため、本検討の結果は、食品産業に大きな希望を与える。より長い寿命、及び容易な保管、取り扱い、及び輸送と共に、ジュースの通年の流通を可能にするであろう。さらに、効果的なジュースのスプレードライを行うために現状で必要とされている５０〜６５ｗｔ％のマルトデキストリンに代えて、少量の（０．５〜５ｗｔ％）の添加物を用いることができるため、現行法の費用を削減できる可能性がある。添加物濃度を低くすることにより、高純度の生成物を得ることもできる。これにより、風合い、風味及び芳香といった本来の自然な物理化学的な特性を生成物に持たせることができる。
【０１７５】
さらに、ホエータンパク質単離物の溶解性及び当たり障りのない味という、ホエータンパク質単離物の特性は、ジュース等のスプレードライ食品の理想的な乾燥助剤となる。ホエータンパク質の特性は、最大１％のホエータンパク質単離物により調製した飲料において、風味及び外観に検出可能な変化を引き起こすことなく、幅広いｐＨにわたって示される。これは、個人用及び商用における製品価値を高め、それにより大きな市場性が生み出される。
【０１７６】
実施例２
ホエータンパク質単離物（ＷＰＩ）及びマルトデキストリンの、リンゴジュース粉末調製のためのスプレードライ添加物としての用途
本発明者らは、産業上の要請である６０％という収率に合致するリンゴジュース粉末製造のためのスプレードライ添加物として、ＷＰＩ及びマルトデキストリン添加物を用いることを検討した。
【０１７７】
これまでに、マルトデキストリン（６０％）と連携して７８％という収率で乾燥できる最大のオレンジジュース濃度は４０％であると報告されている。本発明者らは、１％ＷＰＩは、６０％マルトデキストリンを用いた場合と比べて顕著にスプレードライオレンジジュースの収率（収率８３ｗｔ％）を改善できることを見いだした（実施例１を参照）。これら２つの結果が、実施例２の実験対照として選択された（表１０）。
【０１７８】
【表８】
2013532476.tif 000012
【０１７９】
リンゴジュースについて、単独のスプレードライ添加物としてＷＰＩをまず検討した後、マルトデキストリンとＷＰＩの組み合わせについて検討した。ＷＰＩ及び新たなマルトデキストリンとＷＰＩとを含む組み合わせ添加物の最適化を検討した。そして、さらに収率を改善するために配合比を最適化した。スプレードライ粉末におけるマルトデキストリン及びＷＰＩの表面活性を調べるためにＸＰＳを用いた。
【０１８０】
実験
材料
新鮮オレンジジュース及びリンゴジュースを、地元のスーパーマーケット、オーストラリアシドニーのコールズで購入し、スプレードライヤーにより粉末化するために用いた。
【０１８１】
新鮮リンゴジュースは、Just Juice-Apple Juice (2 Ｌ、Berri Limited製)であり、表示成分は、リンゴジュース９９．９％、酸度調整剤（３３０）、ビタミンＣ、香料である。新鮮オレンジジュースは、Just Juice-Orenge Juice (2 Ｌ、Berri Limited製)であり、表示成分は、オレンジジュース９９．９％、ビタミンＣ、香料である。
【０１８２】
マルトデキストリン（ＭＤＸ−１８）は、Deltrex Chemicalから購入した。
ホエータンパク質単離物は、Fitlifeから購入した。
【０１８３】
すべての水は、シドニーの水道水を用いた。
【０１８４】
スプレードライヤー（Milo：Buchi-B290）の設定は、実施例１と同様である。
【０１８５】
方法の概要は、実施例１と同様である。
【０１８６】
実験方法の詳細
スプレードライリンゴジュースにおける実験対照として、６０ｗｔ％マルトデキストリンを４０％オレンジジュースに添加した溶液、及び１％ＷＰＩを９９％オレンジジュースに添加した溶液を選択した。
【０１８７】
最初の実験において、リンゴジュースのスプレードライにおける増強剤としてのホエータンパク質単離物の最適濃度について検討し、表２に示したＷＰＩ濃度のスプレードライ溶液について実験した。続いて、複合添加剤（ＷＰＩとＭＤ）の効果について検討し、リンゴジュースの効果的なスプレードライ（収率＞６０％）を行うために必要なＷＰＩ（単独）量の閾値を確定した。これらの結果について以下に示す。
【０１８８】
供給溶液の調製
オレンジジュースに代えてリンゴジュースを用いたが実施例１と同様にした。
【０１８９】
全可溶性固形分
果実ジュースの全可溶性固形部を、スプレードライの採取収率を算出するために評価した。全可溶性固形分は、乾燥して秤量した（AND、GF-6100天秤）ペトリ皿に約２０ｇの果実ジュースサンプルを採り、１００℃の乾燥機（Thermoline Scientific Dehydrating Oven）内で２４時間静置することにより決定した。その後、サンプルを入れたペトリ皿をデシケータ内で室温まで冷やし、重量を測定した。最終の重量は可溶性固形分の総重量を示し、果実ジュース１ｇ当たりの全可溶性固形分を算出できる。
【０１９０】
スプレードライ
吸引式小型スプレードライヤー（Model B-290, BuchiLaboratoriums-Technik, Flawil, Switzerland）をスプレードライプロセスにおいて用いた。すべての実験において、スプレードライは、吸引率を３８ｍ3／ｈ、排出率を９．２±０．４ｍｌ／ｍｉｎ、ノズルエアフローを４７３Ｌ／ｈ、ノズルクリーナーを９パルス、導入温度を１３０℃として行った。供給溶液を導入する前に、この条件で約３０分間ドライヤーを運転した。すべての実験を一定の環境条件で行うために、スプレードライヤーは、実験室に配置した。雰囲気は、乾球が２２℃、湿球が１８℃であり、相対湿度が７２．７％であり、絶対湿度が０．０１２ｋｇ／ｋｇの条件であった。サイクロンの末端に取り付けた、あらかじめ重量を測定したガラス回収器に粉末を回収した。収率（回収器収量）を算出するために、回収器中の生成物から粉末の実質量を測定した。サイクロンに捕集された粉末の量（サイクロン回収量）は、スプレードライ操作前後のサイクロンの重量差から測定した。全収量は、容器収量とサイクロン収量の和として算出した。スプレードライ操作後に回収器から回収した粉末は、密閉式プラスチック袋であるＧｌａｄ（登録商標）によりすぐに包装し、冷凍保存した。実験の不確定な要因については後ほど述べる。
【０１９１】
収率の計算
収率又は回収率（％）は、実施例１と同様にして計算した。
【０１９２】
絶対収率は、理論的に期待される粉末の、スプレードライヤーの回収器から実際に得られた粉末に対する割合とした。期待される粉末の量は以下の式により表される。
【０１９３】
【数４】
2013532476.tif 000013
【０１９４】
但し、Ａは添加物の総質量（ｇ）、Ｗは水の質量（ｇ）、ＥＰは期待される粉末の質量（ｇ）、ＴＳＳは果実ジュース１ｇ当たりの全可溶性固形分（ｇ／ｇ）、ＦＪは果実ジュースの質量（ｇ）である。
【０１９５】
絶対収率は、以下の関係式を用いて計算した。
【０１９６】
【数５】
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【０１９７】
但し、ＡＰは、実際の粉末量（ｇ）、Ｍ0は重量分率としての、乾燥物の基礎水分含量である。
【０１９８】
水分含有量
水分含有量は、実施例１と同様にして計算した。
【０１９９】
ｐＨ測定
ｐＨ Test2 Model（EutechInsturments及びOakton Insturments、マレーシア）を用いてｐＨを測定した。ｐＨ Test2の精度は、±０．１ｐＨである。リンゴジュースサンプル及びオレンジジュースサンプルのｐＨは６つのグループについてそれぞれ２回測定した。
【０２００】
ＸＰＳ測定
化学分析用電子分光法（ＥＳＣＡ）としても知られる、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）は、固体表面の分析方法として確立された方法である。粉末表面を覆う種々の成分の割合を定量するためにＸＰＳを用いることは、Institute for Surface Chemistry(Faldt et al., 1993)において開発され、本分野において知られている。粉末表面における種々の成分による被覆率は、粉末の表面における個々の元素分率を、粉末を構成する成分の元素比率と比較する行列式(Faldt et al., 1993)を用いる方法により求めることができる。ＸＰＳシステムの場合、ほとんどの固体試料表面の表面近傍から光電子を脱離させるために軟Ｘ線を用いた。その理由は、固体中における光電子の平均自由行程を限定して、最初の約５ｎｍの深さまでの有用な情報がＸＰＳにより得られるようにするためである(Briggs and Seah, 1994)。ＸＰＳは、走査型電子顕微鏡等の間接手法を用いる代わりに、実際の粒子の表面組成を明らかにするために用いた。この場合、粉末表面の個々の組成の被覆率を決定するために、試料の表面における炭素、酸素及び窒素の原子濃度を分析した(Faldt et al., 1993)。
【０２０１】
ＸＰＳ測定には、シドニー大学物理学部に設置されたＸＰＳシステム（model XR50 High Performance Twin Anode with Focus 500 Monochromator and PHOIBOS 150 MCDhemispherical analyser) Specs(R) GmbH製）を用いた。Ｘ線源は、単色Ａｌ：Ｋｘとした。分析中は、チャンバ内の圧力を１×１０-6Ｐａ以下に保持した。光電子の脱出角は、試料に対して垂直とした。透過エネルギーは８０ｅＶとした。検出ステップは０．１ｅＶ刻みとした。スペクトルの取得時間は、ピーク面積に応じて変化させた。粉末の分析領域は、直径２．０ｍｍの円の最上層とした。ＥＳＣＡ分析を行う際に、粉末はマウントせずに黒鉛テープの表面に広げた。乾燥後に粉末は冷凍保存し、ＸＰＳ分析の前にデシケータ中において室温に戻した。各測定は少なくとも４回行った。基本元素の各代表ピークは少なくとも３回繰り返し測定した。試料表面における元素比率を求めるために、スペクトラムをＣａｓａＸＰＳ（Version 2.3.14dev38）により解析した。
【０２０２】
表面組成の計算
ＸＰＳ測定により得られた各ピークの面積は、特定の元素の存在量を示す。各元素についての面積は、ＣａｓａＸＰＳ（Version 2.3.14dev38）により計算した。各元素のモル分率は、得られた元素の存在量を、試料表面における全元素の総量で割ることにより計算した。試料表面における各元素のモル分率に基づいて、表面の組成を既知の２つの手法により推定した。１つは、表面組成行列式（Ｏを含む）であり、もう１つは、酸素を除いた表面組成計算である。
【０２０３】
結果と考察
予備実験
実施例１において、本発明者らは、ＷＰＩがマルトデキストリンを６０％添加した場合及び純オレンジジュースの場合と比べて、スプレードライオレンジジュースの収率を有為に向上させることを見いだした。スプレードライリンゴジュースの予備実験においては、現在必要な６０％以上のマルトデキストリンを低減するために、ＷＰＩがリンゴジュースにおける有用なスプレードライ添加物であるかどうかを比較検討した。
【０２０４】
表１１及び図１３に示すように、２０ｗｔ％のＷＰＩを添加すると、リンゴジュースにおけるスプレードライの収率が６９％に大きく向上する。これは、スプレードライオレンジジュースの収率よりも悪く、リンゴジュースの粘着性は、オレンジジュースの場合よりも解決が困難であることを示している。これらの結果は、表１１にまとめて示す。
【０２０５】
【表９】
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【０２０６】
無添加ジュース及び２つのコントロール実験からわかるように、リンゴジュースは、オレンジジュースと比べて明らかに収率が低い。純リンゴジュースの収率はわずか２％であり、これは純オレンジジュースの４４％という収率と比べて遙かに低かった。６０ｗｔ％のマルトデキストリンを添加すると、オレンジジュースのスプレードライ収率は６５％に向上した。これは、産業上の要請である６０％という収率よりも高い。しかし、同量のマルトデキストリンを添加しても、リンゴジュースのスプレードライ収率は４７％までしか改善しなかった。これは、産業上の要請である６０％よりも低い。さらに、タンパク質を１ｗｔ％添加すると、オレンジジュースの収率は改善したが、リンゴジュースの場合には、純リンゴジュースの収率とほとんど変わらなかった。
【０２０７】
これらの初期実験は、ＷＰＩは少量の場合には、スプレードライオレンジジュースの添加物として十分に機能しないということを示している。６０ｗｔ％のマルトデキストリンの添加により、リンゴジュースのスプレードライ収率を有為に向上させることができた。しかし、絶対収率は、オレンジジュースの場合よりも低い約２０％にしか過ぎなかった。実験によって、６０％を超える収率を達成するためには、少なくとも２０ｗｔ％のＷＰＩが必要であることが明らかとなった。総合すると、リンゴジュースはオレンジジュースよりもスプレードライがはるかに困難であることが明らかとなった。
【０２０８】
収率をよくするために、ＷＰＩの添加及び他の添加物についてさらに実験を行った。スプレードライリンゴジュースにおいて、オレンジジュースと比べてＷＰＩの効果が低い理由を検討した。
【０２０９】
ＡＪ粉末の製造のためのスプレードライ添加物としてのＷＰＩの検討
予備実験（実施例１）において、１ｗｔ％のＷＰＩの添加は、スプレードライリンゴジュースの絶対収率を改善しなかった。しかし、多くの文献が、ＷＰＩは、収率を改善する可能性を有していることを示している。液滴の表面から水が蒸発することにより濃度勾配が形成されることは、明らかである。粒子の最外層と内部とのタンパク質濃度の違いは、粒子の表面をタンパク質が覆うためのドライビングフォースとなる。これにより、タンパク質の濃度が上昇し、表面被覆効果がより向上する。
【０２１０】
ＷＰＩがスプレードライリンゴジュースの収率を向上させるかどうかを確かめるために、ＷＰＩを１ｗｔ％及び１０ｗｔ％添加して、別の実験系を組んだ。１００ｗｔ％リンゴジュースと、６０ｗｔ％マルトデキストリン添加ジュースをコントロールとして用いた。
【０２１１】
ＷＰＩの濃度を１ｗｔ％から１０ｗｔ％に増加させることにより、収率は明らかに向上し、１％から７％になった。これは、ＷＰＩがリンゴジュース粒子においても表面を活性化することを示している。しかし、収率は、産業上の要請（６０％）よりも遙かに低いままであり、ＷＰＩは、リンゴジュースの表面において十分に機能していない。
【０２１２】
オレンジジュースについての実験（実施例１において）は、ＷＰＩがオレンジジュースのスプレードライ収率を効果的に改善したことを示している。しかし、ＷＰＩについての実験結果は、ＷＰＩが、リンゴジュースにおける添加物として、オレンジジュースの場合ほど効果的でないことを示している。これは、オレンジジュースとリンゴジュースとが、スプレードライにおける添加物としての効果に影響を与える、ｐＨ、溶解性及び組成といった点で異なった特性を有していることによると思われる。以下において、これらの点について検討する。特に、リンゴジュースは、後で説明するように、フルクトース及びリンゴ酸をより多く含有している。このことは、文献から明らかである。Bhandari (2006)及びMari et al. (2001)は、フルクトース及びリンゴ酸は、それぞれ他の糖及び酸と比べてスプレードライにおいてより粘着しやすかったという示唆をしている。スプレードライオレンジシューズ及びスプレードライリンゴジュースにおける、ＷＰＩの効果の違いについて、さらに検討する。
【０２１３】
スプレードライＯＪ及びＡＪにおけるＷＰＩの効果の違いについての説明
先に示した結果から、ＷＰＩは、スプレードライオレンジジュースの収率を明らかに向上させるが、同量の場合にはスプレードライリンゴジュースの収率を向上させるようには機能しないということが明らかとなった。リンゴジュースとオレンジジュースとの溶解性、ｐＨ、及び組成の違いを総合して、理由を分析した。
【０２１４】
ｐＨの効果
添加物の溶解性は、溶液のｐＨに影響を受けるので、Konkol（２００９）は果実ジュースのｐＨが添加物の選択における重要なファクターの一つとなるであろうことを示唆しており、ｐＨは、タンパク質がちゃんと溶解するようにできる。実験に用いたリンゴジュース及びオレンジジュースのｐＨを確認するために２組のｐＨ測定を行った。
【０２１５】
【表１０】
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【０２１６】
【表１１】
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【０２１７】
リンゴジュース及びオレンジジュースのｐＨ測定結果をそれぞれ表Ａ１及び表Ａ２に示す。これらの結果において、リンゴジュースのｐＨは２．９でありオレンジジュースのｐＨは２．７であった。ｐＨと溶解性との関係に基づくと、０．２というｐＨの違いが、リンゴジュースとオレンジジュースとにおけるＷＰＩの溶解性に明確な影響を与えるとは考えられない。スプレードライサンプルの製造時における観察及び試験によれば、ＷＰＩはリンゴジュースにもオレンジジュースにもよく溶解する。従って、ｐＨ及び溶解性は、スプレードライの効果に明確な影響を与えないだろう。
【０２１８】
ＡＪ及びＯＪの組成
リンゴジュースの組成とオレンジジュースの組成とを表１２において比較した。
【０２１９】
【表１２】
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【０２２０】
これらの５つの成分は、リンゴジュース及びオレンジジュースの主要な糖及び酸であり、これらのガラス転移温度は、表の最初に示したサッカロースから表の最後に示したリンゴ酸に向かって、低くなる。図１０に示すように、この順は、スプレードライ中における成分の粘着性の順と一致している。
【０２２１】
文献中における多くの実験が、図１０における成分の順序は、乾燥が容易なものから困難なものの順であることを示している（Bhandari and Howes, 1999; Liu et al., 2006; Huntington and Stein,2001）。従って、リンゴジュースはオレンジジュースよりもスプレードライすることが困難である。なぜならば、リンゴジュースにはオレンジジュースよりもフルクトースとリンゴ酸が多く含まれているからである。
【０２２２】
しかし、オレンジジュースには、リンゴジュースよりもクエン酸が多く含まれている。このため、どの成分がジュースの粘着性に最も寄与しているのかを明らかにするために、リンゴジュース及びオレンジジュースの全体としてのガラス転位温度を計算した。
【０２２３】
３つ以上の可溶性成分について、全体としてのガラス転位温度を推定するために、Couchman-Karasの式を用いた。従って、リンゴジュース及びオレンジジュースの全体としてのガラス転位温度は以下の式から算出した（Couchman and Karasz, 1978）。
【０２２４】
【数６】
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【０２２５】
以下の、式７は式６の変形である。
【０２２６】
【数７】
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【０２２７】
Ｋ＝ΔＣpn／ΔＣpn-1は定数であるため、式７は以下のように示すことができる。
【０２２８】
【数８】
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【０２２９】
Simba-Boyerの法則によれば、Ｋ1n≒Ｔg1ρp1／Ｔgnρpn（Liu et al, 2006）である。従って、リンゴジュース及びオレンジジュースの全体としてのガラス転移温度は、表１３のデータから計算することができる。さらに、各Ｋ1nｗnＴgnの項は、全体としてのガラス転移温度に与える各成分の寄与を反映している。これらの結果は表１３に示す。
【０２３０】
【表１３】
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【０２３１】
この結果から、リンゴジュースにおける全体としてのガラス転移温度（２３．２℃）は、オレンジジュースの場合（３１．３℃）よりも大幅に低いことが明らかとなった。Bhandari, Datta et al (1997b)は、ガラス転位温度は、スプレードライ工程における粘着性の指標であると述べており、リンゴジュースは、オレンジジュースよりもスプレードライが困難である。このことは、同じ条件の場合には、スプレードライリンゴジュースの収率が、オレンジジュースの場合よりも低いことを示している、予備実験の結果とも一致する。このため、リンゴジュースとオレンジジュースとの、成分及び全体としてのガラス転移温度の違いが、オレンジジュースとリンゴジュースとの収率の違いの原因であると考えられる。
【０２３２】
理論に基づくものではないが、より具体的にいうと、本発明者らは、リンゴジュースにおけるフルクトースとリンゴ酸の寄与率は、オレンジジュースの場合よりも明らかに高いと考えている。さらに、本発明者らは、フルクトースとリンゴ酸は、他の成分よりもスプレードライが困難であるということを見いだした。このため、スプレードライリンゴジュースの収率が、オレンジジュースよりも低い原因は、リンゴジュース含まれるフルクトース及びリンゴ酸がオレンジジュースよりも多いことによると考えられる。
【０２３３】
ＷＰＩとＭＤとの複合添加物
先に示したように（表１１）、本発明者らは、マルトデキストリンとＷＰＩの両方が、スプレードライリンゴジュースの収率を向上させる可能性があることを明らかにした。６０ｗｔ％のマルトデキストリンの添加及び１０ｗｔ％のＷＰＩの添加により、収率をそれぞれ４７％及び７％とすることができた。このため、６０ｗｔ％のマルトデキストリン及び１０ｗｔ％のＷＰＩは、いずれもスプレードライオレンジジュースの収率向上に寄与していると考えられる。４０ｗｔ％のＡＪ、５０ｗｔ％のＭＤ、１０ｗｔ％のＷＰＩを含む溶液を、ＭＤとＷＰＩとの組み合わせが、産業的に満足する収率を得るために十分であるかどうかを評価するために用いた。その結果を図１３に示す。
【０２３４】
図１１に示すように、４０ＡＪ：５０ＭＤ：１０ＷＰＩの収率は、６８％であった。この値は、コントロールの収率よりもかなり高い。さらに、この収率は、ＭＤとＷＰＩとの組み合わせは、ＭＤ又はＷＰＩ単独の場合よりも、スプレードライリンゴジュースの添加物としてよりよく機能することを示している。この結果は、非常に重要である。なぜなら、添加物の組み合わせが、スプレードライの収率向上に明らかに有効であることを示しているからである。スプレードライリンゴジュースの収率を向上させるために、ＭＤとＷＰＩとの異なる組み合わせを用いた実験をさらに行った。
【０２３５】
複合添加物の合計添加率の最適化
添加物合計の割合を最適化するために、添加物の総量を１２ｗｔ％から２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％に増やし、残部はリンゴジュースとして、新た一連の実験を行った。ここで、ＷＰＩとＭＤとの比率は３：１の一定とした。結果は図１４に示す。
【０２３６】
図１２に示すように、添加物の合計濃度が２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％の範囲では、収率が７３〜８２％の範囲で安定している。７３から８２％という変化は、エラーバー及び実験精度の点から見て有為ではない。しかし、添加物の合計濃度を２０ｗｔ％から１０ｗｔ％にすると、収率は８２％から５９％に急激に且つ有為に減少した。
【０２３７】
コントロール実験により得られた収率と比較すると、ＷＰＩとＭＤとの組み合わせは、スプレードライリンゴジュースの添加物として単独のＷＰＩ及びＭＤの場合よりも遙かに有効である。添加物の合計濃度を１０ｗｔ％に下げると、スプレードライリンゴジュースの収率は５９％に低下した。従って、全添加物として２０ｗｔ％という値は、スプレードライリンゴジュースを高収率にするための添加物としての最適濃度であると考えられる。これは、添加物の重量割合を比較的低く抑えた値（２０ｗｔ％）であり、また産業的に受け入れ可能な値である。この理由は、リンゴジュースの液滴が、その表面を覆うために十分な量のＷＰＩを必要とすることによると考えられる。複合添加物の合計重量分率が、２０ｗｔ％よりも低い場合には、ＭＤの重量分率は５ｗｔ％未満であり、ＷＰＩの重量分率は１５％未満である（図１２における重量分率は、ＷＰＩ：ＭＤ＝３：１）。従って、スプレードライリンゴジュースにおいて、ＭＤの５％又はＷＰＩの１５％という値が、最も効果的な複合添加物としての限界値である。ＷＰＩの１５％ではなく、ＭＤの５％が限界値であることを明らかにするために、さらにいくつかの実験を行った。例えば、１５ＷＰＩ：５ＭＤ：８０ＡＪの収率は８０％であり、５ＷＰＩ：１５ＭＤ：８０ＡＪの収率（８２％）とほぼ同等である。このため、少なくとも５％のＭＤは、ＷＰＩを補助してリンゴジュースの特定の粘着性の成分を克服するために有用であると思われる。この場合の粘着性の成分は、フルクトースであり、ＷＰＩのみの添加ではスプレードライが困難である。
【０２３８】
複合添加物におけるＭＤとＷＰＩの比率の最適化
ＭＤとＷＰＩとの組み合わせよにり、スプレードライリンゴジュースの収率は有為に改善することができる。しかし、ＭＤ又はＷＰＩが収率に及ぼす程度は明らかではない。複合添加物におけるＭＤとＷＰＩとの比率は、スプレードライリンゴジュースの収率を向上させるように添加物を最適化する際のもう一つの重要なファクターである。
【０２３９】
先に行った実験において、スプレードライリンゴジュースにおける全添加物の重量分率の最適値は２０％であった。この事実に基づいて、ＷＰＩとＭＤとの寄与を明らかにし、２つの添加物の最適比率を求めるために、８０ＡＪ：１ＷＰＩ：１９ＭＤ、８０ＡＪ：５ＷＰＩ：１５ＭＤ、８０ＡＪ：１０ＷＰＩ：１０ＭＤ、８０ＡＪ：１５ＷＰＩ：５ＭＤ、８０ＡＪ：１９ＭＤ：１ＷＰＩ、及び８０ＡＪ：２０ＷＰＩ：０ＭＤという条件を含む新たな実験を行った。この結果から、ＷＰＩとマルトデキストリンとが最適な収率を達成するために必要であることが明らかとなり、スプレードライリンゴジュースの添加物そしてこれらがどのように相互作用するかが示された。１５ＷＰＩ：５ＭＤが複合添加物の最も効果的な組成であることが明らかとなり、スプレードライリンゴジュースの収率は８２％まで向上した。
【０２４０】
図１３は、ＷＰＩ及びＭＤの組み合わせの違いが、スプレードライリンゴジュースの収率に与える影響を示す。報告及び解説を容易にするために、これらの結果を３つの部分に分ける。１つ目は、１ＷＰＩ：１９ＭＤから５ＷＰＩ：１５ＭＤまでにおける収率の向上である。
【０２４１】
２つ目は、５ＷＰＩ：１５ＭＤから１５ＷＰＩ：５ＭＤまでの収率の安定である。３つ目は、１５ＷＰＩ：５ＭＤから２０ＷＰＩ：０ＭＤまでの取率の減少である。
【０２４２】
（ａ）１ＷＰＩ：１９ＭＤから（ｂ）５ＷＰＩ：１５ＭＤまでの結果と解説
図１３に示すように、ＷＰＩとＭＤとの合計濃度を２０ｗｔ％にして、タンパク質の濃度を増加させた場合には、絶対収率は５９ｗｔ％（１ＷＰＩ：１９ＭＤ：８０ＡＪ）から８１ｗｔ％（５ＷＰＩ：１５ＭＤ：８０ＡＪ）に有為に増加した。この場合にＷＰＩの濃度は、１ｗｔ％から５ｗｔ％に増加している。図１６（ａ）において、バルク濃度が低く、リンゴジュース液滴の表面にＷＰＩが十分存在していないので、さらにＷＰＩを添加すると、液滴の表面はさらに被覆される。これは、濃度が低い（１〜５％）場合には、スプレードライ８０ｗｔ％リンゴジュースの収率を向上させるために、ＷＰＩはマルトデキストリンよりも効果的で寄与が大きいということを示唆している。
【０２４３】
予備実験において、オレンジジュースの濃度は、絶対収率に影響しないということが示唆されている。スプレードライリンゴジュースの収率はリンゴジュースの濃度に影響を受けないと仮定すると、これら２つの結果と、４０ＡＪ：６０ＭＤというコントロール実験の４７％という収率の結果とを比較することにより同様の事実が再確認されるはずである。例えば、１ＷＰＩ：１９ＭＤと４０ＡＪ：６０ＭＤとを比較すると、わずか１％のＷＰＩが４１％ＭＤよりも大きく寄与し、絶対収率を約１２％向上させる。
【０２４４】
（ｂ）５ＷＰＩ：１５ＭＤから（ｃ）１５ＷＰＩ：５ＭＤまでの結果と解説
図１３に示すように、タンパク質の濃度が５ｗｔ％から１５ｗｔ％にさらに増えると、１０ＷＰＩ：１０ＭＤの場合には収率は７６％とわずかに低下したが、収率は８０％付近でほぼ一定である。また、２．５％という標準偏差を考慮すると、ＷＰＩが５から１５％までの収率は、７５〜８２％付近で一定である。
【０２４５】
さらに、ＷＰＩが収率の改善に主に寄与しているという結果は、従来の検討結果とも一致している。Kim（１９９６）及びYoung（１９９３）は、ＷＰＩのコーティングの有効値は、オレンジジュースにおいて７２．２％であり、無水乳脂肪において３７％であると報告している。本発明者らの従来の検討において、たった１ｗｔ％のＷＰＩにより８０％を超えるスプレードライ収率が得られるということから、オレンジジュース成分のカプセル化におけるＷＰＩの表面活性及びフィルム形成特性が確認されている。
【０２４６】
従って、図１３に示したこれらの結果から、５ｗｔ％のＷＰＩ（５ＷＰＩ：１５ＭＤ）は高収率（８１％）となるようにリンゴジュース粉末の表面の大部分を被覆していると考えられる。この状態を図１４（ｂ）に示している。さらに、図１４（ｃ）に示すように、ＷＰＩの重量分率が１５ｗｔ％（１５ＷＰＩ：５ＭＤ）になると、リンゴジュース粒子を覆うＷＰＩの割合はそれ以上増加することができなくなると考えられる。この状態は、Adhikari（２００７）により説明されている。彼は、タンパク質の被覆能は、表面張力の影響を受けると明記している。彼はまた、ＷＰＩ濃度が１ｗｔ％から５ｗｔ％に増加すると、新しい表面を作り出すために必要な表面張力が減少し、ＷＰＩ濃度が５ｗｔ％から１０ｗｔ％に増加した場合は、新しい表面を作り出すために必要な表面張力は一定に維持されるということを見いだした。これが、バルク濃度が５ｗｔ％において表面の大部分又は全体が被覆されることになる理由であると考えられる。過剰のＷＰＩは、純粋なＷＰＩからなる分離されたポケット又は塊を生成すると考えられる（Holmberg et al., ２００３）。これは、１から５％の低いＷＰＩ濃度においては収率が有為に増加し、ＷＰＩが５から１５ｗｔ％の場合には一定になることを、ＷＰＩ濃度の増加によって説明できる。この仮定をを実証するために、一連のＸＰＳ測定を行った。その結果、ＷＰＩ濃度が５ｗｔ％から１５ｗｔ％に増加した場合、リンゴジュース粉末のＷＰＩ被覆率は、９２％でほぼ一定であることが示された。これは、仮定を裏付けている。
【０２４７】
（ｃ）１５ＷＰＩ：５ＭＤから（ｄ）２０ＷＰＩ：０ＭＤまでの結果と解説
図１３に示すように、ＷＰＩとＭＤの合計濃度を２０ｗｔ％に保ち、ＷＰＩ濃度を１５ｗｔ％（１５ＷＰＩ：５ＭＤ）から２０ｗｔ％（２０ＷＰＩ：０ＭＤ）にさらに上昇させると、興味深いことに、収率は８２％から６９％に暫減した。これらのデータは、ＷＰＩの濃度は、ＷＰＩ濃度が十分に高い場合（＞５ｗｔ％）にはスプレードライの収率に影響を与えないという仮定を裏付ける。マルトデキストリンの濃度を５ｗｔ％から０に下げることにより８２％から６９％に収率が低下する現象も示している。従って、１５ＷＰＩ：５ＭＤ、１９ＷＰＩ：１ＭＤ、及び２０ＷＰＩ：０ＭＤにより得られたデータに基づくと、マルトデキストリンの濃度と、収率とは、図１５に示すように相関している。ＷＰＩの存在下においてマルトデキストリンの濃度が０から５％に増加すると、絶対収率に有為な影響が認められた。これは、スプレードライリンゴジュースの最適な収率（８２％）を達成するために、マルトデキストリンの寄与があることを意味する。２０ＷＰＩ：０ＭＤにおける絶対収率は、６９％であった。これは、１５ＷＰＩ：５Ｍにおける最高収率（８２％）よりも低い。しかし、産業上の要請（６０％）（Bhandari et al., １９９７ａ）よりも高い。ＷＰＩがチーズ生産の副産物として製造され、マルトデキストリンの代わりに栄養を与える天然のタンパク質であるとうことから、この結果は、産業界において有望視されている。ＷＰＩはまた、抗炎症性及び抗癌性を有している。人々及びジュース製造会社にとって、果汁の添加物としてのタンパク質は好適である。
【０２４８】
推定機序の説明
スプレードライリンゴジュース用のＷＰＩとマルトデキストリンとの複合添加物は、用形成及び表面活性の違いにより説明できると考えられる。
【０２４９】
溶解性については、溶解性が低い成分は、早く沈降し、液滴の表面に被覆層を形成するということが、示唆されている。しかし、これは、先に行ったＷＰＩと大豆タンパク質酸加水分解物を用いた実験により否定された。
【０２５０】
表面活性については、Sheu and Rosenberg（１９９５）は、ＷＰＩと高ジエチル化マルトデキストリン（ＤＥマルトデキストリン）とが、揮発性物質のマイクロカプセル化における有用な壁膜であることを見いだしている。このシステムにおいて、ＷＰＩは、乳化及び膜形成剤と考えられており、マルトデキストリンはフィルター及びマトリックス形成剤であると考えられている。従って、この場合には、マルトデキストリンは、ＷＰＩの助剤としてリンゴジュース成分の表面にコーティングを形成するためのフィルター又はマトリックス形成剤であると考えられる。
【０２５１】
この結果は、スプレードライオレンジジュースにおけるマルトデキストリンの効果とは異なっている。本発明者らは、ＷＰＩの存在下においてマルトデキストリンの濃度が１ｗｔ％から５０ｗｔ％に増加しても絶対収率に有為な影響がないことを見いだした。これは、回帰分析によりＲ2の値が０．０６（ｐ＞０．０１）であったことにより裏付けられている。これは、スプレードライリンゴジュースにおけるマルトデキストリンの効果と対照的である。スプレードライリンゴジュースとオレンジジュースとにおいてＷＰＩの効果が異なるという先にした説明から、リンゴジュースに含まれる多量のフルクトース及びリンゴ酸、特にフルクトースが、オレンジジュースと比べてスプレードライリンゴジュースの収率が低くなる原因であると考えられる。ＷＰＩは約２０ｗｔ％の濃度において有効であり、これよりも低い場合には、それ自身ではフルクトースの粘着性の低減に非常に効果的とはいえず、マルトデキストリンは、ＷＰＩを補助して、フルクトースの粘着性を低減又は克服することを可能とする。
【０２５２】
この仮説は、Adhikari et al．（２００３）によって裏付けられている。マルトデキストリン液滴の表面には、皮膜が形成され、この皮膜は、急速に成長し、非粘着性の液滴表面となるガラス状態に転移する。Adhikari et al．（２００３）は、フルクトース溶液にマルトデキストリンを添加すると、フルクトース液滴の粘着性が有為に低減されることも見いだした。Bhandari et al．（１９７７ａ）は、フルクトースのスプレードライには、少なくとも５０ｗｔ％のマルトデキストリンＤＥ１２が必要であることを明らかにした。フルクトースは、他の糖と比べてスプレードライが困難である。このことから、マルトデキストリンは、フルクトースの表面活性剤であるという仮説が考えられる。他の仮説として、ガラス転移温度が高いマルトデキストリンは、フルクトースと混合されると、フルクトース液滴の物理特性を変更して、液滴全体としてのガラス転移温度を高くすることが考えられる（Fox Jr and Flory, 1950）。このため、マルトデキストリンの有効表面活性を評価するために、ＸＰＳ測定を行った。４０ＡＪ：６０ＭＤからのスプレードライ産物を分析したところ、リンゴジュース液滴の表面の８２．３％がマルトデキストリンに被覆されていることが明らかになった。これにより、マルトデキストリンが表面活性剤であり、最初の仮説がより妥当であることが確認された。
【０２５３】
従って、マルトデキストリン及びＷＰＩのバルク濃度が十分高い、例えば５ＷＰＩ：１５ＭＤ：８０ＡＪ及び１５ＷＰＩ：５ＭＤ：８０ＡＪである場合には、複合添加物の表面活性は、図１４（ｂ）及び（ｃ）のように説明される。ＷＰＩは乾燥中にリンゴジュース液滴の表面に厚く平滑な非粘着性の表皮を形成するため、ＷＰＩは「非粘着性の袋」のように作用する（Adhikari et al, ２００９）。しかし、フルクトースのような、ＷＰＩによる被覆が困難な物質も存在している。同時に、ＷＰＩと共にマルトデキストリンは、液滴の残りの表面の大部分を被覆し、表皮を形成する。この表皮は、急速に膜厚が成長し、非粘着性の液滴表面となるガラス状態に転移する。リンゴジュース液滴表面上のＷＰＩ−ＭＤ膜は、平滑で非粘着性である。このため、リンゴジュースの粘着性を回避して８０％を超えるスプレードライ収率が得られる。
【０２５４】
結果
実験は、スプレードライリンゴジュースの収率を向上させるために添加剤として一般に用いられているマルトデキストリンよりも低濃度のＷＰＩを用いることを目指した。その結果、６０％を超える収率を含む２つのより効果的な戦略が、期待通りに達成できたことを確認した。１５％ＷＰＩと５％ＭＤとの組み合わせにより、現行の６０％マルトデキストリンを用いた場合の４７±２．５％という収率から８０±０．７％に有為に向上したことが重要な突破口であった。さらに、２０％の濃度でＷＰＩを添加するだけで、０％を超えるスプレードライリンゴジュースの収率を増大させることができる。これは、産業上の要請を満たしている。
【０２５５】
スプレードライの実験において、リンゴジュースはオレンジジュースよりもスプレードライが困難であることが定量的に明らかとなった。ＷＰＩはそれだけを低濃度（１％）で添加してもスプレードライオレンジジュースの効果的な添加物であることが事前に報告されていた。しかし、ＷＰＩは、ある程度収率を向上させるが、それだけを低濃度（≦１０％）で添加してもスプレードライリンゴジュースの収率を有為に向上させることができないということが明らかとなった。リンゴジュースにおける困難性は、リンゴジュースにはオレンジジュースよりもフルクトースが多く存在していることによるものであると考えられる。
【０２５６】
ＷＰＩとマルトデキストリンとの組み合わせは、スプレードライにおけるリンゴジュースの粘着性を回避するための非常に有効な戦略であった。２系統の実験を、２０％という複合添加物（ＷＰＩ＋ＭＤ）濃度と、３：１というＷＰＩとマルトデキストリンとの比率とが最適であることを明らかにするために、２系統の実験が行われた。これにより、１５％ＷＰＩと５％ＭＤとが８０％を超える収率となる最も効果的な添加物であること、及び２０％ＷＰＩは６０％を超える収率となる効果的な添加物であることも明らかとなった。
【０２５７】
スプレードライ実験における重要な粉末の表面状態を明らかにするためにＸＰＳを用いた。マルトデキストリンは、バルク濃度が６０％の場合においても、ジュース液滴の表面の８２％を被覆することにより、スプレードライプロセスにおいてリンゴジュースの粘着性を回避できることが明らかとなった。これは、マルトデキストリンの表面活性及び膜形成特性又はその相対的に低い拡散係数によるものであると考えられる。「酸素を除く表面組成計算」法を、例えば表面活性ＷＰＩを用いて確立した。これは、Faldt（１９５５）の表面組成行列式に基づいており、それを改良している。マルトデキストリンとＷＰＩとが同時に添加物として機能する場合には、約９０％という被覆効果を有し、マルトデキストリンよりも強力な表面活性を有していることも明らかとなった。これは、複合添加物においてマルトデキストリンよりもＷＰＩがリンゴジュースのスプレードライ収率の向上に寄与していることを意味する。
【０２５８】
リンゴジュースのスプレードライの成功例では、産業上の要請よりも遙かに高い収率が得られた。１５％ＷＰＩと５％マルトデキストリンからなる複合添加物は、８０％の収率を達成した。複合添加物により、世界中におけるリンゴジュースの高い需要を満たすと共に、寿命を長くし、保存と、取り扱いと、輸送とを容易にするという要請を満たすために、リンゴジュース粉末の生産性を大きく向上した。ＷＰＩのみを２０％添加した場合には、６０％を超えるまで収率が向上した。これは、非常に有望である。これは、ＷＰＩが自然の産物であり、チーズ製造の副産物として生産されることによる。ＷＰＩは健康の面からも好ましく、抗炎症作用及び抗がん作用も有している。このため、ＷＰＩからなる果実ジュースへの添加物は有用であると考えられる。
【０２５９】
さらに、添加物の量が、マルトデキストリンの６０％から、ここまでに示した２つの添加物のいずれかの２０％に大きく低減されるため、現状の生産コストを低減できる可能性もある。添加物の濃度が低いことは、果実ジュースの純度が高いことを意味する。これにより、食味、栄養、芳香、風味といった果実ジュース本来の且つ自然の物理化学的特性をよりよく維持することが可能となる。リンゴジュース液滴におけるマルトデキストリンの表面活性の発見は、新規であり、スプレードライの収率をマルトデキストリンがなぜ、どのように向上させるのかを理解し、説明することの一助となる。「酸素を除く表面組成計算」法は、ＸＰＳ測定における表面元素組成の決定に用いることができる。これにより、Faldt（１９９５）による表面組成行列式よりも正確な結果が得られると考えられる。
【０２６０】
幅広く説明した本発明の範囲から逸脱しない限り、多くの変形及び/又は修正が特定の実施形態として示した本発明に対してなされ得ることが当業者には理解されるであろう。本実施形態は、例示であり、限定するものではないということが、すべての点において考慮されるべきである。
【０２６１】
リファレンス
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【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2013532476.tif 000035
【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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