(57)【要約】  本発明は、バイオポリマー及び可塑剤を含む食用繊維であって、バイオポリマーと可塑剤との重量比が約１：０．２５〜約１：３であり、当該繊維が約０．５μｍ〜約１ｍｍの直径を有する、食用繊維を提供する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオポリマー及び可塑剤を含む食用繊維であって、
バイオポリマーと可塑剤との重量比が約１：０．２５〜約１：３であり、
前記繊維が、約０．５μｍ〜約１ｍｍの直径を有する、食用繊維。
【請求項２】
前記繊維が少なくとも約１０のアスペクト比を有する、請求項１に記載の食用繊維。
【請求項３】
前記バイオポリマーが、タンパク質及び／又は多糖類を含む、請求項１又は２に記載の食用繊維。
【請求項４】
前記バイオポリマーが、ゼラチン、カゼイン、卵白アルブミン、大豆タンパク質、ホエイタンパク質、小麦グルテン、エンドウ豆タンパク質、ソルガム・カフィリン、又はキビプロラミンを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の食用繊維。
【請求項５】
前記バイオポリマーが、ペクチン、アルギネート、又はアガーを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の食用繊維。
【請求項６】
前記可塑剤がポリオールを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の食用繊維。
【請求項７】
前記ポリオールが、グリセロール、ソルビトール、グルコース、スクロース、マルチトール、キシリトール、エリスリトール、又はイソマルトである、請求項６に記載の食用繊維。
【請求項８】
前記繊維が、少なくとも１つの中空チャネルを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の食用繊維。
【請求項９】
（ａ）バイオポリマーと可塑剤との重量比約１：０．２５〜約１：３でバイオポリマー及び可塑剤を組み合わせてプレフォームを製造する工程と、
（ｂ）前記プレフォームを熱延伸して食用繊維を製造する工程と、を含む、
食用繊維の製造方法。
【請求項１０】
前記製造方法が、請求項１〜８のいずれか一項に記載の食用繊維を製造するためのものである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
熱延伸が、約３０℃〜約３００℃の延伸温度で実施される、請求項９又は１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法により得ることができる、食用繊維。
【請求項１３】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の食用繊維を含む、溶液又はゲル。
【請求項１４】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の食用繊維を含む食品、化粧品、医薬品、獣医学的製品、動物用飼料、又は栄養補助食品。
【請求項１５】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の食用繊維を含む、包装材料又はコーティング材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食用繊維、及び食用繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオポリマーから製造される食用又は食品用の繊維は、製品の物理的特性、栄養特性、保存特性、及び味覚特性に影響を与えるために、食品、化粧品、医薬品、獣医学的製品、動物用飼料、栄養補助食品、及び関連製品に添加し、かつ／又は製品の包装／コーティングに使用することができる。これを達成するために、食用繊維に、所望の効果をもたらすように改変可能な物理的及び化学的特性を付与することが望ましい。
【０００３】
電界紡糸、溶液ブロー紡糸、湿式紡糸、ゲル紡糸、乾燥紡糸、及び同軸紡糸を含む技術を使用して、バイオポリマーから食用繊維及び非食用繊維の両方を製造することが知られている。しかしながら、これらの技術は、重大な欠点を伴う。一例として、電界紡糸は、帯電した出発溶液を使用し、これは、潜在的に非食品用又は更には毒性である追加の化学物質の使用を必要とする。追加の化学物質の除去により、繊維製造に追加の経済的コストが掛かる。いくつかの方法により、ナノメートル範囲の直径を有する極めて細い繊維が製造されるが、このような「ナノ食品」の安全性は、未だ十分には評価されていない。他の方法で製造されている繊維の中には、互いに付着して望ましくないフィルム形成をもたらすものがある。
【０００４】
押出成形は、パスタ、穀類、全粒小麦、小麦デンプン、及びゼラチンなどの食品の製造に広く使用されている。しかしながら、押出成形は、細い繊維、例えば直径１ｍｍ以下の繊維の製造には好適ではない。更に、押出成形では、押出プロセス中に全ての材料成分を混合する必要があることから、高度に組織化した（ｗｅｌｌ  ｏｒｇａｎｉｓｅｄ）又は複雑な断面の構造を得ることが困難である。
【０００５】
したがって、代替的及び／又は改善された食用繊維及びそのような食用繊維の製造方法が必要とされている。
【０００６】
米国特許第６，４１６，８００号は、食用の糖ガラス（ｓｕｇａｒ  ｇｌａｓｓ）繊維の製造について記載している。しかしながら、糖ガラスは極めて脆弱であり、したがって、糖ガラスを使用して作製された繊維は、製造、取扱（例えば、輸送）、及び加工（例えば、製品マトリックスに混合される場合）時に非常に壊れやすく、そのため、そのような繊維を使用することは困難である。
【０００７】
［発明の概要］
本発明は、請求項に記載されるように、食用繊維を、食用繊維の製造方法と共に提供することにより、上記の従来技術の課題に対処する。
【０００８】
本発明者らは、驚くべきことに、食品用の食用繊維の製造に熱延伸を適用することができ、これが、新規かつ有用な特性を有する食用繊維の製造を可能にすることを見出した。本発明者らは、バイオポリマーと可塑剤とを組み合わせて、所望の長さの繊維に熱延伸することが可能なレオロジー特性を有するプレフォームを提供し得ることを見出した。
【０００９】
一態様において、バイオポリマー及び可塑剤を含む食用繊維であって、バイオポリマーと可塑剤との重量比は約１：０．２５〜約１：３であり、該繊維は約０．５μｍ〜約１ｍｍの直径を有する、食用繊維を提供する。
【００１０】
一実施形態において、繊維は、少なくとも約１０のアスペクト比を有する。
【００１１】
一実施形態において、バイオポリマーは、タンパク質及び／又は多糖類を含む（又はそれからなる）。
【００１２】
一実施形態において、バイオポリマーは、ゼラチン、カゼイン、卵白アルブミン、大豆タンパク質、ホエイタンパク質、小麦グルテン、エンドウ豆タンパク質、ソルガム・カフィリン、又はキビプロラミンを含む（又はそれからなる）。
【００１３】
一実施形態において、バイオポリマーは、ゼラチンを含む（又はそれからなる）。
【００１４】
一実施形態において、バイオポリマーは、ペクチン、アルギネート、又はアガーを含む（又はそれからなる）。
【００１５】
一実施形態において、可塑剤は、ポリオールを含む（又はそれからなる）。
【００１６】
一実施形態において、ポリオールは、グリセロール、ソルビトール、グルコース、スクロース、マルチトール、キシリトール、エリスリトール、又はイソマルトである。
【００１７】
一実施形態において、繊維は、少なくとも１つの中空チャネルを含む。
【００１８】
別の態様において、上記した食用繊維の製造方法であって、（ａ）バイオポリマーと可塑剤との重量比約１：０．２５〜約１：３でバイオポリマー及び可塑剤を組み合わせてプレフォームを製造する工程と、（ｂ）該プレフォームを熱延伸して食用繊維を製造する工程と、を含む、食用繊維の製造方法を提供する。
【００１９】
一実施形態において、熱延伸は、約３０℃〜約３００℃の延伸温度で実施される。
【００２０】
一実施形態において、バイオポリマーは、タンパク質及び／又は多糖類を含む（又はそれからなる）。
【００２１】
一実施形態において、バイオポリマーは、ゼラチン、カゼイン、卵白アルブミン、大豆タンパク質、ホエイタンパク質、小麦グルテン、エンドウ豆タンパク質、ソルガム・カフィリン、又はキビプロラミンを含む（又はそれからなる）。
【００２２】
一実施形態において、バイオポリマーは、ゼラチンを含む（又はそれからなる）。
【００２３】
一実施形態において、バイオポリマーは、ペクチン、アルギネート、又はアガーを含む（又はそれからなる）。
【００２４】
一実施形態において、可塑剤は、ポリオールを含む（又はそれからなる）。
【００２５】
一実施形態において、ポリオールは、グリセロール、ソルビトール、グルコース、スクロース、マルチトール、キシリトール、エリスリトール、又はイソマルトである。
【００２６】
別の態様において、本発明のプロセスによって得ることができる食用繊維が提供される。
【００２７】
別の態様において、本発明の食用繊維を含む溶液又はゲルが提供される。
【００２８】
一実施形態において、溶液又はゲルは、油性溶液又はゲルである。
【００２９】
一実施形態において、溶液又はゲルは、水溶液又はゲルである。
【００３０】
更なる態様において、本発明の食用繊維を含む、食品、化粧品、医薬品、獣医学的製品、動物飼料、又は栄養補助食品が提供される。
【００３１】
更なる態様において、本発明の食用繊維を含む包装材料又はコーティング材料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】Ｇ’−Ｇ”クロスオーバー点及び好適な延伸領域を強調表示したゼラチン（２８０ブルーム）：グリセロール１：１プレフォームのレオロジー曲線である。
【図２】ゼラチン（１６０ブルーム）：グリセロール１：１プレフォームのレオロジー曲線である。
【図３】ゼラチン（１６０ブルーム）：グリセロール１：０．５プレフォームのレオロジー曲線である。
【図４】ゼラチン（１６０ブルーム）：グリセロール１：０．７５プレフォームのレオロジー曲線である。
【図５】ゼラチン（２８０ブルーム）：Ｄ−ソルビトール１：１プレフォームのレオロジー曲線である。
【図６】カゼイン：グリセロール２：１プレフォームのレオロジー曲線である。
【図７】（ａ）ゼラチン（２８０ブルーム）：グリセロール１：１のプレフォームの写真である。（ｂ）プレフォームホルダに取り付けたプレフォームの写真である。（ｃ）プレフォームの直径を減少させる延伸プロセスの開始の写真である。（ｄ）プロセスが安定化し、一定速度で引き取るためにキャプスタンに取り付けられた繊維の写真である。
【図８】達成された様々な直径：（ａ）２００μｍ、（ｂ）５００μｍ、（ｃ）中空コア１０００μｍ（コア直径５００μｍ）を示す、ゼラチン（２８０ブルーム）：グリセロール１：１繊維の異なる繊維位置での光学顕微鏡画像である。
【図９Ａ】熱延伸プロセスの概略図である。
【図９Ｂ】熱延伸ゼラチン繊維である。
【図１０】（ａ）固体コアゼラチン繊維、（ｂ）中空コアゼラチン繊維、（ｃ）マルチチャネル中空ゼラチン繊維、（ｄ）正方形の中空コアゼラチンプレフォームである。
【図１１】（ａ）ＳＥＢＳテクスチャ加工ゼラチン繊維の光学顕微鏡画像、（ｂ）ＳＥＢＳ可溶化後に得られたテクスチャ加工ゼラチン繊維のＳＥＭ画像である。（ＳＥＢＳ−スチレンエチレンスチレンブロックコポリマー）。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、バイオポリマー及び可塑剤を含む食用繊維であって、バイオポリマーと可塑剤との比は約１：０．２５〜約１：３であり、該繊維は約０．５μｍ〜約１ｍｍの直径を有する、食用繊維を提供する。
【００３４】
本明細書で使用する場合、「約」は、数値範囲内、例えば、参照数字の−３０％から＋３０％の範囲内、又は参照数字の−２０％から＋２０％の範囲内、又は参照数字の−１０％から＋１０％の範囲内、又は参照数字の−５％から＋５％の範囲内、又は参照数字の−１％から＋１％の範囲内の数を指すものと理解されたい。本明細書における全ての数値範囲は、その範囲内の全ての整数又は分数を含むと理解されるべきである。更に、これらの数値範囲は、この範囲内の任意の数又は数の部分集合を対象とする請求項をサポートするために与えられていると解釈されたい。
【００３５】
また、本発明の食用繊維の調製方法が、本発明の食用繊維を含む製品と共に提供される。
【００３６】
本発明者らは、約０．５μｍ〜約１ｍｍの範囲の直径を有する食用繊維が、約１：０．２５〜約１：３の重量比（バイオポリマー：可塑剤）でバイオポリマー及び可塑剤を含む繊維プレフォームの熱延伸により調製され得ることを見出した。
【００３７】
したがって、本発明の食用繊維は、熱延伸によって得ることができる。
【００３８】
繊維をうまく熱延伸させるために、プレフォーム材料のレオロジー特性は、延伸温度にて流動はするが滴下はしない高粘性状態を形成することを可能にするものでなければならない。更に、繊維を破断することなく延伸することができ、かつ崩壊することなく延伸温度から冷却することが可能でなければならない。
【００３９】
理論に束縛されるものではないが、本発明者らは、バイオポリマーから形成された食用繊維の最適な熱延伸を達成するために、使用する材料は、好ましくは以下のレオロジー要件：ｉ）温度に伴いＧ’がＧ”よりも急激に低下する、せん断粘度測定におけるＧ’−Ｇ”クロスオーバーを特徴とする、弾性が支配的なドメインから粘性が支配的なドメインへの遷移、ｉｉ）かかるクロスオーバー上の約１〜３０℃の複素粘度値が約１０３Ｐａ＊ｓ超、を満たすべきであると考える。
【００４０】
本発明者らは、バイオポリマー及び可塑剤を上記の重量比の範囲で組み合わせることが、所望の寸法の繊維に熱延伸し得るレオロジー特性を有するプレフォームを提供することを見出した。
【００４１】
バイオポリマーは、該バイオポリマーと可塑剤を組み合わせることでレオロジー特性を調整して、繊維プレフォームの熱延伸を可能とし、繊維への構造的支持をもたらす。
【００４２】
本発明の食用繊維は複数の用途を有し、例えば、食品中に、制御された栄養素放出を行うために使用することができ、また、有用な方法、例えば食品マトリックスの粘度を増加させることによって、食品マトリックスのレオロジー及びテクスチャに影響を与えることもできる。繊維の形状及び微細構造の変化は、例えば食料製品などにおいて、繊維懸濁液のレオロジーに影響を与えるために使用することができ、新たな望ましいテクスチャを提供する。更に、繊維をより固体状のマトリックス（チョコレートなど）に添加することにより、それらの機械的特性（強度破壊挙動）を向上させることができる。食品接触用の包装材料の場合、かかる繊維強化材を食品用及び／又は生分解性とすることが特に有利であり得る。
【００４３】
本発明の繊維は食用であり、これは、繊維の全ての成分がヒト及び／又は動物による消費に安全でありかつ好適であることを意味する。
【００４４】
本明細書で使用する場合、用語「バイオポリマー」は、生物学的ポリマーを指す。本発明で使用するのに好適なバイオポリマーの例としては、タンパク質及び多糖類が挙げられる。本明細書で使用する場合、用語「タンパク質」は、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、及びこれらの混合物を包含することを意図する。一実施形態において、バイオポリマーは、タンパク質バイオポリマーである。したがって、一実施形態において、バイオポリマーはタンパク質である。
【００４５】
バイオポリマーは、開放多型バイオポリマー（ｏｐｅｎ  ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ  ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ）、例えば、開放多型タンパク質であり得る。開放多型バイオポリマーは、互いに相互作用し得る鎖を形成することができ、したがって繊維の構造成分を形成することができる。開放多型バイオポリマーは、球状タンパク質などの球状形態に配置されるバイオポリマーとは対比され得る。したがって、一実施形態において、バイオポリマーは球状タンパク質ではない。
【００４６】
本発明での使用に好適なタンパク質バイオポリマーの例としては、ゼラチン、カゼイン、卵白アルブミン、大豆タンパク質、ホエイタンパク質、小麦グルテン、エンドウ豆タンパク質、ソルガム・カフィリン、及びキビプロラミンが挙げられる。
【００４７】
一実施形態において、バイオポリマーは、ゼラチン又はカゼインである。
【００４８】
一実施形態において、バイオポリマーは、ゼラチンである。
【００４９】
ゼラチンは、食品科学及び調理に使用される周知の材料である。ゼラチンは、動物のコラーゲンを部分的に加水分解することによって形成され得る。ゼラチンゲル中のゼラチンの濃度は、その特性、例えば強度などに影響する。ゼラチンゲルの強度は、ブルーム試験を使用して評価することができ、ブルーム値にしたがってゼラチンを分類することができる。ブルーム値は、ゼラチンの表面を破壊することなく押圧するのに必要な力の指標を示し、この値が高くなるほど、より高強度のゲルであることを示す。
【００５０】
一実施形態において、バイオポリマーは多糖類である。本発明での使用に好適な多糖類の例としては、ペクチン、アルギネート、イヌリン、及びアガーが挙げられる。
【００５１】
用語「可塑剤」は、バイオポリマーと組み合わせた場合に、バイオポリマーの可塑性及び／又は粘性を変化させるように作用する化合物を指す。繊維中の可塑剤の割合が大きくなるほど、繊維の柔軟性が高くなる。
【００５２】
本発明での使用に好適な可塑剤の例としては、ポリオールが挙げられる。
【００５３】
一実施形態において、可塑剤はポリオールである。
【００５４】
本明細書で使用する場合、用語「ポリオール」は、複数のヒドロキシル基を含む有機化合物を指す。本発明での使用に好適なポリオールの例としては、グリセロール、ソルビトール、グルコース、スクロース、マルチトール、キシリトール、エリスリトール、又はイソマルトが挙げられる。
【００５５】
一実施形態において、ポリオールはグリセロールである。
【００５６】
バイオポリマーがゼラチンを含む（又はそれからなる）一実施形態において、可塑剤はグリセロールを含む（又はそれからなる）。
【００５７】
バイオポリマーがカゼインを含む（又はそれからなる）一実施形態において、可塑剤はグリセロールを含む（又はそれからなる）。
【００５８】
一実施形態において、ポリオールはソルビトールである。
【００５９】
バイオポリマーがゼラチンを含む（又はそれからなる）一実施形態において、可塑剤はソルビトールを含む（又はそれからなる）。
【００６０】
バイオポリマーがカゼインを含む（又はそれからなる）一実施形態において、可塑剤はソルビトールを含む（又はそれからなる）。
【００６１】
本発明の食用繊維におけるバイオポリマーと可塑剤との重量比は、好ましくは約１：０．２５〜約１：３、例えば、約１：０．２５〜約１：２．５、約１：０．５〜約１：３、約１：０．５〜約１：２．５、約１：０．５〜約１：２、約１：０．５〜約１：１．５、又は約１：０．５〜約１：１、又は約１：０．２５、約１：０．５、約１：０．７５、又は約１：１である。
【００６２】
一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：３である。
【００６３】
一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：２である。
【００６４】
一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：１、例えば、約１：０．５、約１：０．７５、又は約１：１である。
【００６５】
バイオポリマーがゼラチンを含む（又はそれからなる）一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：１、例えば、約１：０．５、約１：０．７５、又は約１：１である。
【００６６】
バイオポリマーがカゼインを含む（又はそれからなる）一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：１、例えば、約１：０．５、約１：０．７５、又は約１：１である。
【００６７】
本発明の食用繊維は、水を含んでもよい。一例として、食用繊維は、最大約１０重量％の水、例えば、最大約１重量％、約２重量％、約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、又は約１０重量％の水を含んでもよい。食用繊維は、約１重量％〜約１０重量％の水を含んでもよい。食用繊維は、約１重量％未満の水、又は約０．５重量％未満の水を含んでもよい。
【００６８】
本発明の食用繊維は、１ｇ／ｃｍ３超（例えば、２ｇ／ｃｍ３超、３ｇ／ｃｍ３超、４ｇ／ｃｍ３超又は５ｇ／ｃｍ３超）の密度を有し得る。食用繊維は、１ｇ／ｃｍ３超〜約５ｇ／ｃｍ３、例えば約２ｇ／ｃｍ３〜約５ｇ／ｃｍ３、又は約２ｇ／ｃｍ３〜約４ｇ／ｃｍ３の密度を有し得る。繊維の密度は、繊維自体の実質を形成する材料の密度を指し、したがって、例えば、繊維構造体内に存在し得る任意の中空空間を考慮するものではない。
【００６９】
本発明の食用繊維は、約０．５μｍ〜約１ｍｍの直径を有する。一例として、食用繊維は、約１μｍ〜約１ｍｍ、約５μｍ〜約１ｍｍ、約１０μｍ〜約１ｍｍ、約２０μｍ〜約１ｍｍ、約３０μｍ〜約１ｍｍ、約４０μｍ〜約１ｍｍ、約５０μｍ〜約１ｍｍ、約６０μｍ〜約１ｍｍ、約７０μｍ〜約１ｍｍ、約８０μｍ〜約１ｍｍ、約９０μｍ〜約１ｍｍ、又は約１００μｍ〜約１ｍｍの直径を有し得る。食用繊維は、約０．５μｍ〜約５００μｍ、約１μｍ〜約５００μｍ、約５μｍ〜約５００μｍ、約１０μｍ〜約５００μｍ、約２０μｍ〜約５００μｍ、約３０μｍ〜約５００μｍ、約４０μｍ〜約５００μｍ、約５０μｍ〜約５００μｍ、約６０μｍ〜約５００μｍ、約７０μｍ〜約５００μｍ、約８０μｍ〜約５００μｍ、約９０μｍ〜約５００μｍ、又は約１００μｍ〜約５００μｍの直径を有し得る。一実施形態において、本発明の食用繊維は、約６０μｍ〜約５００μｍの直径を有する。
【００７０】
繊維の直径を測定する方法は、当該技術分野において既知であり、当業者にはよく知られている。繊維の直径を測定する方法としては、顕微鏡法、例えば走査型電子顕微鏡法、共焦点レーザー走査顕微鏡法、又は原子間力顕微鏡法を使用した直径の測定が挙げられる（ただし、これらに限定されない）。かかる技術のプロトコルは、当該技術分野において周知であり、当業者にはよく知られている。
【００７１】
繊維の直径は、繊維断面の中心を通過し、繊維の最長寸法に対して垂直に位置する直線セグメントの長さ（例えば、平均長さ）として定義され得る。
【００７２】
食用繊維は、少なくとも約１０、例えば、少なくとも約１５、２０、２５、５０、１００、２５０、５００、１０００、１０，０００、又は１００，０００のアスペクト比（繊維長対繊維直径の比）を有し得る。食用繊維は、約１０〜約１０００、又は約１０〜約１０，０００、又は約１０〜約１００，０００のアスペクト比を有し得る。
【００７３】
本発明は、例えば、以下に記載される本発明の方法によって製造される、様々な異なる構造を有する食用繊維を可能にする。
【００７４】
繊維の断面形状は、変化してもよい。一例として、本発明の食用繊維は、実質的に丸く、例えば実質的に円形、実質的に楕円形、又は実質的に長円形である断面を有してもよい。あるいは、本発明の食用繊維は、実質的に矩形、例えば、実質的に正方形又は実質的に矩形の断面を有してもよい。また、他の断面形状、例えば、実質的に星形である断面（例えば、５、６、７以上の点を含む、例えば、星形多角形を有するもの）を使用してもよい。繊維断面形状の選択は、所与の直径の繊維表面積を変えるために使用され得る。
【００７５】
異なる繊維断面は、例えば、本明細書に記載される本発明の方法によって、所望の断面形状を有するプレフォームから繊維を延伸することによって得ることができる。
【００７６】
本発明の食用繊維は、中実であってもよい。あるいは、本発明の食用繊維は、中空であってもよい。中空食用繊維は、繊維内に１つ以上の中空チャネルを含んでもよい。
【００７７】
中空食用繊維は、例えば、本明細書に記載の本発明の方法にしたがって、中空プレフォームから製造してもよい。中空繊維は、その中に閉じ込められた（すなわち、繊維の中空部分、例えば中空チャネル内に閉じ込められた）１つ以上の物質（例えば、液体、気体、又は固体）、例えば、栄養素物質、糖、脂質（例えば、油、又は中鎖トリグリセリド）、又は液体若しくは固体形態のいずれかのタンパク質を含んでもよい。更なる例として、中空繊維は、内部に封じ込められた着香剤などの物質を含んでもよい。このようにして、本発明の食用繊維を使用して、食品に添加された場合に風味などの特性を付与することができる。中空繊維内に物質を閉じ込め、その後、製品（例えば、食品）に添加することを用いて、例えば、中空繊維から周囲の製品マトリックスに拡散及び／又は溶解するように該物質の制御放出を提供することができる。
【００７８】
中空食用繊維の場合、繊維の外径と繊維内の中空チャネルの直径との比率は、約１００：１〜約１．２：１、又は少なくとも約１．２：１、少なくとも約２：１、少なくとも約５：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約５０：１、又は少なくとも約１００：１であり得る。
【００７９】
繊維の中空部分の断面形状もまた、上述の繊維断面と同様の様式で変化してもよい。繊維の中空部分は、繊維自体の断面形状に関して上述したような断面形状を有してもよい。
【００８０】
中空繊維は、繊維の内側に、繊維の長さに沿って延びる中空チャネルを含んでもよい。中空チャネルは、繊維の長さの少なくとも一部に沿って延びてもよい。中空チャネルは、実質的に繊維の全長に沿って延びてもよい。中空繊維は、２つ以上の中空チャネルを含んでもよく、例えば、中空繊維は、平行に延びる２つの別個の中空チャネルを含んでもよい。中空繊維は、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、又は少なくとも４つの中空チャネルを含んでもよい。中空チャネルは、その内部に閉じ込められた１つ以上の物質（例えば、液体、気体、又は固体）を含んでもよい。中空繊維が２つ以上の中空チャネルを含む場合、各中空チャネルは、その内部に閉じ込められた異なる物質を含んでもよい。
【００８１】
本発明の食用繊維は、繊維の表面に吸着された１つ以上の物質、例えば、糖（例えば、グルコース、フルクトース、又はスクロース）、脂質、タンパク質、又は着香剤を含んでもよい。物質は、繊維の外面に吸着されてもよい。繊維が中空繊維である場合、物質は繊維の内部表面（すなわち、繊維の中空部分内の表面）に吸着されてもよい。
【００８２】
本発明の食用繊維は、テクスチャ加工表面を含んでもよい。
【００８３】
本発明の食用繊維は、一緒に組み合わせて、例えば一緒に織られて、メッシュ又はスキャフォールド構造を形成してもよい。かかるメッシュ又はスキャフォールドは、食品に添加され得る基材を形成するために使用してもよい。本発明の食用繊維から形成されたメッシュ又はスキャフォールド構造はまた、例えば、食肉様製品などの食品の製造において、細胞が播種及び増殖し得る基材として使用してもよい。
【００８４】
本発明はまた、（ａ）バイオポリマー及び可塑剤を組み合わせてプレフォームを製造する工程と、（ｂ）該プレフォームを熱延伸して食用繊維を製造する工程と、を含む食用繊維の製造方法を提供する。
【００８５】
一実施形態において、バイオポリマーは、タンパク質及び／又は多糖類を含む（又はそれからなる）。
【００８６】
一実施形態において、バイオポリマーは、ゼラチン、カゼイン、卵白アルブミン、大豆タンパク質、ホエイタンパク質、小麦グルテン、エンドウ豆タンパク質、ソルガム・カフィリン、又はキビプロラミンを含む（又はそれからなる）。
【００８７】
一実施形態において、バイオポリマーは、ゼラチンを含む（又はそれからなる）。
【００８８】
一実施形態において、バイオポリマーは、カゼインを含む（又はそれからなる）。
【００８９】
一実施形態において、バイオポリマーは、ペクチン、アルギネート、又はアガーを含む（又はそれからなる）。
【００９０】
一実施形態において、可塑剤は、ポリオールを含む（又はそれからなる）。
【００９１】
一実施形態において、ポリオールは、グリセロール、ソルビトール、グルコース、スクロース、マルチトール、キシリトール、エリスリトール、又はイソマルトである。
【００９２】
一実施形態において、ポリオールはグリセロールである。
【００９３】
バイオポリマーがゼラチンを含む（又はそれからなる）一実施形態において、可塑剤はグリセロールを含む（又はそれからなる）。
【００９４】
バイオポリマーがカゼインを含む（又はそれからなる）一実施形態において、可塑剤はグリセロールを含む（又はそれからなる）。
【００９５】
一実施形態において、ポリオールはソルビトールである。
【００９６】
バイオポリマーがゼラチンを含む（又はそれからなる）一実施形態において、可塑剤はソルビトールを含む（又はそれからなる）。
【００９７】
バイオポリマーがカゼインを含む（又はそれからなる）一実施形態において、可塑剤はソルビトールを含む（又はそれからなる）。
【００９８】
バイオポリマーがゼラチンを含む（又はそれからなる）一実施形態において、ゼラチンは、約５０〜約３００、約１００〜約３００、約１５０〜約２９０、又は約１６０〜約２８０のブルーム値を有する。一実施形態において、ゼラチンは、約５０、約１００、約１５０、約１６０、約１７０、約１８０、約１９０、約２００、約２１０、約２２０、約２３０、約２４０、約２５０、約２６０、約２７０、約２８０、約２９０、又は約３００のブルーム値を有する。更なる実施形態において、ゼラチンは１６０、２４０、又は２８０のブルーム値を有する。
【００９９】
一実施形態において、ゼラチンは約１６０のブルーム値を有する。一実施形態において、ゼラチンは約２４０のブルーム値を有する。一実施形態において、ゼラチンは約２８０のブルーム値を有する。
【０１００】
一実施形態において、バイオポリマー及び可塑剤は、バイオポリマーと可塑剤との重量比約１：０．２５〜約１：３、例えば、約１：０．２５〜約１：２．５、約１：０．５〜約１：３、約１：０．５〜約１：２．５、約１：０．５〜約１：２、約１：０．５〜約１：１．５、若しくは約１：０．５〜約１：１で組み合わされ、又は約１：０．２５、約１：０．５、約１：０．７５、若しくは約１：１で組み合わされる。
【０１０１】
一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：３である。
【０１０２】
一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：２である。
【０１０３】
一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：１、例えば、約１：０．５、約１：０．７５、又は約１：１である。
【０１０４】
バイオポリマーがゼラチンを含む（又はそれからなる）一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：１、例えば、約１：０．５、約１：０．７５、又は約１：１である。
【０１０５】
一実施形態において、バイオポリマーはゼラチンを含み（又はそれからなる）、可塑剤はグリセロールを含み（又はそれからなる）、該バイオポリマー及び該可塑剤は、バイオポリマーと可塑剤との重量比約１：０．２５〜約１：１で組み合わされ、該ゼラチンは約１６０のブルーム値を有する。
【０１０６】
バイオポリマーがカゼインを含む（又はそれからなる）一実施形態において、バイオポリマーと可塑剤との重量比は、約１：０．５〜約１：１、例えば、約１：０．５、約１：０．７５、又は約１：１である。
【０１０７】
一実施形態において、方法の工程（ａ）は、バイオポリマー及び可塑剤を加熱することを更に含む。バイオポリマー及び可塑剤は、約５０℃〜約９０℃、例えば約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、又は約９０℃の温度で加熱されてもよい。
【０１０８】
一実施形態において、バイオポリマー及び可塑剤は、例えば、バイオポリマー及び可塑剤の水溶液を形成するために水と組み合わされる。水は、バイオポリマーと水との重量比約１：５〜約１：２０、例えば約１：１０で存在してよい。該溶液をキャストし、乾燥させてもよい。
【０１０９】
バイオポリマー及び可塑剤は、水の非存在下で組み合わせてもよい。一例として、バイオポリマーは可塑剤を直接吸収し得る。所望により、バイオポリマーによる可塑剤の吸収を促進するために、例えば約５０℃〜約９０℃、例えば約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、又は約９０℃の温度で加熱してもよい。組み合わせたバイオポリマー及び可塑剤はキャストしてもよい。
【０１１０】
プレフォームは、キャストプロセスから直接製造してもよい。あるいは、プレフォームは、材料をホットプレスすることにより製造してもよい。ホットプレスは、１つ以上のホットプレス工程を含んでもよい。ホットプレスは、バイオポリマー及び可塑剤を水の非存在下で組み合わせる場合に、プレフォームを製造するために使用され得る。
【０１１１】
ホットプレスプロセスは、約１０分〜約６０分（例えば、約１０分、２０分、３０分、４０分、５０分、又は６０分）にわたって実施してもよい。ホットプレスプロセスは、約７０℃〜約１２０℃（例えば、約７０℃、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、又は約１２０℃）の温度で実施してもよい。ホットプレスプロセスは、約２０Ｎ／ｃｍ２〜約４０Ｎ／ｃｍ２（例えば、約２０Ｎ／ｃｍ２、約３０Ｎ／ｃｍ２、又は約４０Ｎ／ｃｍ２）の圧力で実施してもよい。
【０１１２】
プレフォームは、バイオポリマー及び可塑剤の単一の組み合わせから製造してもよい。あるいは、プレフォームを、各成分がバイオポリマー及び可塑剤の組み合わせから形成される２つ以上の異なる成分を共に組み合わせることによって製造してもよい。２つ以上の成分を、例えば、上記のようなホットプレスにより組み合わせてプレフォームを製造してよい。
【０１１３】
次いで、プレフォームを熱延伸して食用繊維を製造する。
【０１１４】
熱延伸を使用する非食用繊維の製造方法は、例えば、光ファイバーの製造において既知である。熱延伸プロセスでは、プレフォームを加熱し、繊維を引き出してもよい。該プロセスは、プレフォームを加熱する垂直管状炉を備える延伸塔を使用して行ってもよい。
【０１１５】
熱延伸プロセスでは、ダウンフィード速度（プレフォームが炉内で引き下げられる速度）及び延伸速度（繊維がプレフォームから引き出される速度）を変更することによって、繊維直径を制御してもよい。質量保存則にしたがって、ドローダウン比（プレフォーム直径と繊維直径との比）は、これらの速度の比の平方根から得られる。
【０１１６】
例示的な熱延伸プロセスでは、加熱されたプレフォームは、最初に、その自重下で（又は必要に応じて重量を加えて）変形し、キャプスタンなどの引取装置に取り付けられ得る繊維の初期部分を提供する。引取装置は、その後、繊維がプレフォームから引き出される速度を制御するために使用される。
【０１１７】
本発明の方法では、熱延伸工程は、約３０℃〜約３００℃、例えば、約５０℃〜約３００℃、約５０℃〜約２５０℃、約１００℃〜約２５０℃、若しくは約１５０℃〜約２５０℃の延伸温度で実施してよく、又は約３０℃、約４０℃、約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃、約１５０℃、約１６０℃、約１７０℃、約１８０℃、約１９０℃、約２００℃、約２１０℃、約２２０℃、約２３０℃、約２４０℃、約２５０℃、約２６０℃、約２７０℃、約２８０℃、約２９０℃、若しくは約３００℃の延伸温度で実施してもよい。
【０１１８】
一実施形態において、熱延伸工程は、約５０℃〜約１５０℃の延伸温度で実施してもよい。一実施形態において、熱延伸工程は、約１５０℃〜約２２０℃の延伸温度で実施してもよい。
【０１１９】
本明細書で使用する場合、用語「延伸温度」は、繊維がプレフォームから引き出される時点の温度を指し得る。
【０１２０】
延伸される食用ポリマーはまた、高粘性クラッディングとして機能する別の材料に封入することができる。このような構成では、レオロジー要件は必要とされず、１Ｐａ．ｓほどの低い粘度で流動するものであるならば、材料を引き出すことができる。クラッディングは、機械的除去又は溶解を含む様々な方法によって、延伸後に除去することができる。
【０１２１】
本発明の食用繊維は、食品、化粧品、医薬品、獣医学的製品、動物飼料、栄養補助食品、及び関連製品に添加されてもよく、かつ／又は当該製品の包装／コーティングに使用されてもよい。
【０１２２】
本発明の食用繊維を溶液又はゲルに添加して、本発明の食用繊維を含む溶液又はゲルを形成してもよい。溶液又はゲルは油性であってよい。溶液又はゲルは水性であってよい。かかる溶液又はゲルは、その後、例えば、上記のような食用繊維によって提供される特性、例えば味又はテクスチャを付与することが望まれる場合、食品、化粧品、又は医薬品に添加されてもよい。
【０１２３】
本発明の食用繊維を、所望の長さに切断し、有機溶液又は水溶液、例えば、液体ベースのマトリックス中に分散してもよい。液体ベースのマトリックス中に食用繊維が存在することにより、マトリックスの粘度の増加がもたらされ得る。繊維のアスペクト比、形状、剛性、表面微細構造及び濃度を変えることで、繊維が分散している溶液のレオロジー特性を変化させることができ、例えば、懸濁液について知覚されるテクスチャの変更が可能である。本発明の食用繊維に含まれる単一又は複数の栄養素の存在は、最終懸濁液の味及び栄養特性に影響を与えるべく使用され得る。
【０１２４】
一態様において、本発明は、液体疎水性マトリックス、例えば脂質ベース又はチョコレートベースのマトリックス中に分散された上記のような食用繊維を提供する。
【０１２５】
一態様において、本発明は、液体親水性マトリックス、例えば乳製品及び／又は非乳製品飲料、スープ（ｃｏｕｐ）、ソース又はドレッシングに分散した上記のような食用繊維を提供する。
【０１２６】
当業者であれば、本明細書に開示される本発明の全ての特徴を自由に組み合わせることができることを理解されたい。特に、本発明の製品に関して記載された特徴を、本発明の方法と組み合わせることができ、逆もまた同様である。更に、本発明の異なる実施形態について記載された特徴を組み合わせることができる。周知の均等物が特定の特徴について存在する場合、このような均等物は、本明細書で具体的に言及されているものとして組み込める。本発明の更なる利点及び特徴は、図面及び非限定的な実施例から明らかである。
【実施例】
【０１２７】
実施例１
材料：
ブルーム値を増加させることを特徴とする３種類のゼラチンを使用した：
ゼラチン結晶、高純度（ｅｘｔｒａ  ｐｕｒｅ）、１６０ブルーム、
ゼラチン（ウシ）、２４０ブルーム、
ゼラチン（豚皮）、２８０ブルーム。
【０１２８】
ゼラチンをＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入したグリセロールＲｅａｇｅｎｔＰｌｕｓ（登録商標）９９％で可塑化し、混合物をＭｉｌｌｉ−Ｑ水に溶解した。
【０１２９】
試料の調製
ゼラチン、グリセロール、及び水を、１：１：５重量％比（初期含水量は７１．４％）で組み合わせた。混合物を８０℃で加熱し、約１．５時間撹拌した。その後、透明かつ均質な溶液を得、これを８０℃及び５０ｍｂａｒで１時間脱気し、その結果（ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ）キャストし、６５℃で４〜４８時間、乾燥させた。乾燥後の試料をデシケータに保管し、２４時間以内に試験した。
【０１３０】
レオロジー測定は、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ＡＲ  ２０００ｅｘ（ＵＳＡ）レオメーターで実施した。２℃／分の加熱勾配、０．５％のひずみ、及び１Ｈｚの周波数を使用して、全ての試料に振動温度勾配を適用した。プレート−プレートモードで、ペルチェプレート加熱システム及び２５ｍｍアルミニウムプレートを使用して試験を実施した。
【０１３１】
図２では、６５℃で１８時間乾燥させたゼラチン（１６０ブルーム）：グリセロール１：１系に関して得られたレオロジー曲線の例を報告している。系の温度を上昇させることにより、レオロジー特性の漸進的変化、特に貯蔵弾性率の減少、損失弾性率の減少、及び複素粘度の減少が達成される。具体的には、貯蔵弾性率曲線と損失弾性率曲線とが交差する場合に遷移点を観察することができる：遷移点を下回る温度では、材料において弾性挙動が優勢であるが、遷移点を上回る場合は、損失弾性率が支配的であるため系の流れが観察され得る。
【０１３２】
このような遷移は、ゼラチンゲルに典型的な三重らせん構造からコイル構造への遷移に起因し得る。系の延伸性に関して、この点は材料が流動する能力に起因する熱延伸が達成され得る臨界温度を表す。したがって、Ｇ’＝Ｇ”である弾性率の値は、「臨界弾性率Ｇｃ」と呼んでもよく、同様に、この点に対応する温度及び複素粘度値は、それぞれ図２で指摘したように、「臨界温度Ｔｃ」及び「臨界複素粘度│ηｃ│」と呼んでもよい。
【０１３３】
臨界レオロジーパラメータに対するグリセロール含有量の影響を調査した。ゼラチン１６０ブルームを使用し、ゼラチン：グリセロール重量比１：０．５及び１：０．７５を検討した。同じ試料調製手順に従い、試料を１８時間乾燥させた（重量減少分として測定した含水量は、ほぼ１％であった）。
【０１３４】
図３及び４は、２つの試料について得られたレオロジー曲線を示す。
【０１３５】
プレフォームの製造及び熱延伸：
低含水量（重量減少分として測定した場合ほぼ０％）のゼラチン（２８０ブルーム）：グリセロール１：１の調製物を、プレフォームの製造のために選択した。ゼラチンを可溶化後、得られた溶液をいくつかのＦａｌｃｏｎチューブ（登録商標）に注ぎ、６５℃で約１５日間乾燥させた。得られたプレフォーム（図７（ａ））は熱延伸した。延伸プロセスは、１００℃の炉温度を使用して実施した（図７（ｂ〜ｄ））。
【０１３６】
中空コアプレフォームもまた製造した（円形及び矩形断面の両方）図７（（ｃ）及び（ｄ））。円形断面の中空コアプレフォームの製造のために、中心に配置された金属棒を備えた円形金型に、「ペレット」の形態で切断されたゼラチンフィルムを充填した。金型を真空中に配置し、いくらかの重量（ほぼ１００ｋＰａ）を適用したピストンによって閉じた。系を真空下で８０℃、約１２時間で加熱した。
【０１３７】
矩形断面中空コアプレフォームを、４工程のホットプレスプロセスを通して作製した。まず、プレフォームの半分を、２つ、ホットプレスし、その結果（ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ）Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）テープで被覆したアルミニウムバー（最終直径ほぼ５ｍｍ）を、２つあるプレフォームの半分のうちの片方に埋め込んで一緒にホットプレスし、最後にプレフォームの半分、２つを最終的なホットプレス工程で一体化させた。次いで、アルミニウムバーを除去して、中空コアプレフォームを得た。
【０１３８】
固体コア及び中空コアプレフォームの熱延伸を実施し、元のプレフォーム構造を維持した繊維を得た。
【０１３９】
結果を図９Ｂの写真に示しており、この場合、約２０メートルのゼラチン繊維が得られた（延伸塔の中間温度は約１８０℃）。熱延伸プロセスは、中空コア矩形断面プレフォーム上で実施し、直径が約２００μｍまで減少された繊維を得た。図８は、異なる繊維位置で得られた繊維の光学顕微鏡画像を示している。図８（ｃ）は中空コア構造を示している。
【０１４０】
実施例２
以下の実施例は、ケース１、ケース２、及びケース３と分類された３つの異なるプレフォームの調製物について記載している。
【０１４１】
ケース１−水（２０ｍＬ）をゼラチン（２ｇ）及びグリセロール（２ｇ）に加え、混合物を完全に溶解するまで撹拌しながら８０℃に加熱した。次いで、８０℃でのキャスト時に１時間脱気し、一晩乾燥させた（６５℃）。
【０１４２】
ケース２−ゼラチン（２ｇ）及びグリセロール（２ｇ）を水の非存在下で混合し、６０℃で３時間加熱してゼラチンを膨潤させた。
【０１４３】
ケース３−水（２０ｍＬ）を、撹拌しながらカゼイン（２ｇ）に加えた。水酸化ナトリウム（水中１Ｍ）を、ｐＨ７に到達するまで溶液に滴下した。次いで、懸濁液を更に３０分間撹拌し、その間にｐＨを定期的に確認し、ｐＨ７を維持するために必要に応じて水酸化ナトリウムで調整した。３０分後、グリセロール（１ｇ）を混合物に添加した。次いで、混合物を完全に溶解するまで７０〜９０℃に加熱した。次いで、温かい溶液をキャストし、室温で一晩乾燥させた。
【０１４４】
単一材料プレフォームの形成：
キャスト材料（ケース１及びケース３）の乾燥後、又はグリセロールを完全に吸収するゼラチン膨潤（ケース２）の後、プレフォームをアセンブリした。
【０１４５】
プレフォームのアセンブリは、キャストした直接のもの、又はキャスト材料のホットプレスを介したものであった。７０〜１２０℃の温度及び２０Ｎ／ｃｍ３〜４０Ｎ／ｃｍ３の圧力で真空下で３０分間ホットプレスを行った。
【０１４６】
熱延伸：
熱延伸前に、プレフォームを、室温で少なくとも４８時間（試料質量が一定のままになるまで）、制御された相対湿度を有する脱気炉又はチャンバ内で調整した。プレフォームを、プレフォームホルダに取り付け、延伸塔の３ゾーン垂直管状炉に導入した。管状炉は、最初に室温で、その後、延伸温度（中間ゾーンが１５０℃〜２２０℃）まで徐々に加熱した。
【０１４７】
数百ミクロンまでの直径を有する数十メートルの繊維を、初期のプレフォーム構造を維持した状態で延伸した。（図９Ｂ）。
【０１４８】
繊維構造を図１０（ａ）〜（ｄ）に示している。
【０１４９】
実施例３
上述のように、本発明者らは、最適な熱延伸を達成するために、使用する材料は、好ましくは以下のレオロジー要件：ｉ）温度に伴いＧ’がＧ”よりも急激に低下する、せん断粘度測定におけるＧ’−Ｇ”クロスオーバーを特徴とする、弾性が支配的なドメインから粘性が支配的なドメインへの遷移、ｉｉ）かかるクロスオーバー上の１〜３０℃の複素粘度値が１０３Ｐａ＊ｓ超、を満たすべきであると考える。
【０１５０】
以下のプレフォーム組成物が調製され、特性評価されている。以下の組成物はＧ’−Ｇ”クロスオーバー点及び好適な延伸特性を有しており、列挙される比率はバイオポリマー：可塑剤の重量比である：
ゼラチン（２８０ブルーム）：グリセロール１：１（図１）
ゼラチン（１６０ブルーム）：グリセロール１：１（図２）
ゼラチン（１６０ブルーム）：グリセロール１：０．５（図３）
ゼラチン（１６０ブルーム）：グリセロール１：０．７５（図４）
ゼラチン（２８０ブルーム）：Ｄ−ソルビトール１：１（図５）
カゼイン：グリセロール２：１（図６）
【図１】
2021513617.tif 000002
【図２】
2021513617.tif 000003
【図３】
2021513617.tif 000004
【図４】
2021513617.tif 000005
【図５】
2021513617.tif 000006
【図６】
2021513617.tif 000007
【図７（ａ）】
2021513617.tif 000008
【図７（ｂ）】
2021513617.tif 000009
【図７（ｃ）】
2021513617.tif 000010
【図７（ｄ）】
2021513617.tif 000011
【図８】
2021513617.tif 000012
【図９Ａ】
2021513617.tif 000013
【図９Ｂ】
2021513617.tif 000014
【図１０（ａ）】
2021513617.tif 000015
【図１０（ｂ）】
2021513617.tif 000016
【図１０（ｃ）】
2021513617.tif 000017
【図１０（ｄ）】
2021513617.tif 000018
【図１１ａ】
2021513617.tif 000019
【国際調査報告】
2021513617.tif 000020
2021513617.tif 000021
2021513617.tif 000022