(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を５０ｍｇ以下に調整したのち、連続的にマイクロフィルトレーションを行うことを特徴とする蛋白質含有水溶液の膜濾過除菌処理方法。
【請求項２】
蛋白質が哺乳類の乳由来のＩｇＧ、ラクトフェリン、又はラクトパーオキシダーゼのいずれかである請求項１に記載の蛋白質含有水溶液の膜濾過除菌処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛋白質含有水溶液の連続的な膜処理におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆる膜透過流束（Ｆｌｕｘと記載することがある。）を改善し、膜処理効率を向上する蛋白質含有水溶液の膜処理方法に関する。特に、蛋白質含有水溶液の除菌を目的とした連続的なマイクロフィルトレーション（精密濾過）におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜濾過除菌処理効率を向上する蛋白質含有水溶液の膜濾過除菌処理方法に関する。
【０００２】
詳しくは、本発明は、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇ以下に調整したのち、連続的に膜処理を行うことを特徴とする蛋白質含有水溶液の膜処理方法、並びに脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇ以下に調整したのち、連続的にマイクロフィルトレーションを行うことを特徴とする蛋白質含有水溶液の膜濾過除菌処理方法に関する。
本明細書において百分率（％）は、特に断りのない限り重量による表示である。
【０００３】
【従来の技術】
従来、哺乳類の乳に代表される蛋白質含有水溶液の連続的な膜処理において、ファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜処理効率を向上するため、膜面流速、圧力、温度等の各種膜処理条件について検討がなされている（例えば、食品産業膜利用技術研究組合編、「食品製造における膜利用技術」、食品産業膜利用技術研究組合発行、昭和62年9月30日、第1乃至5頁）。この検討結果により、膜面流速をあげることが、Ｆｌｕｘの上昇に寄与することが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術において示されるとおり、膜面流速をあげてＦｌｕｘを改善するためには、一定以上のポンプ性能が要求され、全ての設備のそのまま適用できず、場合によっては新たな設備を必要とするという問題点を有していた。
【０００５】
従って、高性能のポンプ等の新たな設備が不要な、蛋白質含有水溶液の連続的な膜処理におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜処理効率を向上する蛋白質含有水溶液の膜処理方法が待望されていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記従来技術に鑑みて、従来製品の有する前記各種問題点を解決することを目的として鋭意研究を行った結果、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇ以下に調整したのち、連続的に膜処理を行うことを特徴とする蛋白質含有水溶液の膜処理方法が、蛋白質含有水溶液の連続的な膜処理におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜処理効率を向上することができる方法であることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
本発明の目的は、蛋白質含有水溶液の連続的な膜処理におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜処理効率を向上する蛋白質含有水溶液の膜処理方法を提供することである。
【０００９】
前記課題を解決する本発明は、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を５０ｍｇ以下に調整したのち、連続的にマイクロフィルトレーションを行うことを特徴とする蛋白質含有水溶液の膜濾過除菌処理方法であり、蛋白質が哺乳類の乳由来のＩｇＧ、ラクトフェリン、又はラクトパーオキシダーゼのいずれかであることを好ましい態様としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について詳細に説明する。
本発明の第一の発明の膜処理方法は、第二の発明のマイクロフィルトレーションによる蛋白質含有水溶液の膜濾過除菌処理方法を包含し、ウルトラフィルトレーション（限外濾過膜処理法）による膜分離処理及び膜濃縮処理、逆浸透膜処理法による膜濃縮処理等を示す。
【００１１】
尚、前記のとおり本発明の第一の発明は第二の発明を包含しており、その内容が重複していることから、重複部分については、次の第二の発明の説明においてまとめて説明する。
【００１２】
本発明の脱脂蛋白質含有水溶液は、膜の目詰まりの原因となる油脂を、蛋白質原料の固形分当たり１０％以下まで脱脂した蛋白質水溶液であれば、如何なるものでも使用できる。
【００１３】
本発明の蛋白質の種類は特に限定されないが、蛋白質としてカルシウムの含有量が多く、ファウリングの発生による膜透過率の低下の防止の効果が顕著に現れることから、本発明の態様１に示すとおり、哺乳類の乳由来のＩｇＧ、ラクトフェリン、又はラクトパーオキシダーゼのいずれかであることが好ましい。
【００１４】
本発明の方法において、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇ以下に調整する方法は、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇ以下にすることができる方法であれば、如何なる方法も使用できるが、イオン交換樹脂法、電気透析法等を例示することができる。
【００１５】
尚、後記する試験例の結果からも明らかなとおり、Ｆｌｕｘが改善され、膜処理効率が向上することから、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇ以下にすることが必要である。
【００１６】
また、後記する試験例の結果からも明らかなとおり、Ｆｌｕｘが一層改善され、膜処理効率が一層向上することから、本発明の態様２に示すとおり、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を５０ｍｇ以下にすることが好ましい。
【００１７】
本発明の第二の発明のマイクロフィルトレーションに使用する精密濾過膜装置としては、Pall Filter社製の有機膜除菌装置（孔径0.１〜1.4μｍ）、Tetra-Laval社製のセラミックメンブラン除菌装置（孔径0.１〜1.4μｍ）等を例示することができる。
次に、試験例を示して本発明を詳細に説明する。
【００１８】
試験例１
この試験は、Ｆｌｕｘを指標として、適正な膜処理の条件、即ち脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりの適正なカルシウム含有量を調べるために行った。
【００１９】
（１）試験条件
カルシウムの含有量を次に示すとおり、変更したことを除き、実施例２又は実施例３と同一の方法により試験した。
試験番号１：固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を２０ｍｇとしたことを除き、本発明の実施例２と同一の条件により０分、９０分及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘを試験した。
試験番号２：本発明の実施例２と同一の条件により０分、９０分及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘを試験した。
試験番号３：固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇとしたことを除き、本発明の実施例２と同一の条件により０分、９０分及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘを試験した。
試験番号４：固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１１０ｍｇとしたことを除き、本発明の実施例２と同一の条件により０分、９０分及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘを試験した。
試験番号５：固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を２０ｍｇとしたことを除き、本発明の実施例３と同一の条件により０分、９０分及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘを試験した。
試験番号６：本発明の実施例３と同一の条件により０分、９０分及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘを試験した。
試験番号７：固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇとしたことを除き、本発明の実施例３と同一の条件により０分、９０分及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘを試験した。
試験番号８：固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１１０ｍｇとしたことを除き、本発明の実施例３と同一の条件により０分、９０分及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘを試験した。
【００２０】
（２）試験方法
（ａ）固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量の測定方法
ＥＤＴＡ法（乳業技術講座編集委員会編、「乳業技術講座５：牛乳・乳製品検査」、第281頁、朝倉書店、昭和39年3月10日）に従って溶液中のカルシウム含有量を測定し、溶液の固形分をマイクロ波乾燥水分計（アンリツ社製）で測定し、固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を算出することにより行った。
【００２１】
（ｂ）Ｆｌｕｘ（ｌ／時間・ｍ2）の測定方法
一定の膜面積を有する膜を透過して出る透過液を、１ｌ容量のメスシリンダーに一定量採取し、ストップウォッチで採取に要した時間を測定し、Ｆｌｕｘを算出することにより行った。
【００２２】
（ｃ）Ｆｌｕｘ維持率の算出方法
０分連続運転時点のＦｌｕｘの値（Ａ）を１００として、９０分連続運転時点のＦｌｕｘの値（Ｂ）及び１８０分連続運転時点のＦｌｕｘの値（Ｃ）より、それぞれ９０分時点のＦｌｕｘ維持率（百分率表示）［Ｄ（％）］及び１８０分時点のＦｌｕｘ維持率［Ｅ（％）］を次式により算出した。
【００２３】
Ｄ（％）=Ｂ／Ａ×１００
Ｅ（％）=Ｃ／Ａ×１００
【００２４】
（３）試験結果
この試験の結果は、表１に示すとおりである。表１から明らかなとおり、Ｆｌｕｘを改善し、膜処理効率を向上するためには、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇ以下にすることが必要であることが判明した。
【００２５】
また、良好なＦｌｕｘを維持すること、即ち、Ｆｌｕｘを一層改善し、膜処理効率を一層向上するためには、脱脂蛋白質含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を５０ｍｇ以下にすることが好ましいことが判明した。
【００２６】
また、蛋白質の種類、及び膜の種類を適宜変更して試験したが、ほぼ同様の結果が得られた。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
次に実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
尚、実施例で使用する蛋白質であるＩｇＧ、ラクトフェリン、及びラクトパーオキシダーゼは、それぞれ参考例１〜３に従って調製した。
【００２９】
参考例１
特開昭６１−６８４２９号公報の実施例３に記載された方法に従い、ＩｇＧ含有水溶液を調製した。
【００３０】
分娩後最初の５時間に採取したウシの初乳を急速冷凍したウシの初乳１５ｌを解凍した。このｐＨ値は６．２０であった。このｐＨ値を１ＮのＨＣｌ１０００ｍｌによる酸性化によって４．８２に調節した。このようにして得られた懸濁液を４０℃に３０分間加熱し、次に４℃において、０．９％塩化ナトリウム溶液によって全体量が３０ｌになるまで希釈した。
【００３１】
このようにして得て希釈した懸濁液を、孔度０．４μｍ、表面積２ｍ2および繊維直径１．８ｍｍの中空繊維カートリッジによる０．６ｂａｒの過圧下での一次接線方向濾過に導き、ここで０．９％塩化ナトリウムの溶液１５０ｌを用いて透析した。
【００３２】
２５ｌ／時の濾液流量で生ずる一次接線方向濾過の濾液を、分離限界１０，０００ダルトンおよび表面積１．４ｍ2をそれぞれ有する３本の中空繊維カートリッジから成る装置による一次接線方向濾過に導いた。この装置では先ず最初に、溶液量を常に２５ｌに保持する濃縮が行われた。次に０．９％塩化ナトリウム溶液１２０ｌを用いて透析濾過が行われ、最後に濾過が７．８％の蛋白質含量になるまで濃縮された。過圧は１．０〜１．７ｂａｒであった。次に、低分子成分を含む濾液を除去した。
【００３３】
得られたＩｇＧ含有水溶液は、免疫グロブリンを７７．４％（この中ＩｇＧ約８５％）を含有するものであった。
【００３４】
参考例２
特公昭６−１３５６０号公報に開示された方法に従い、ラクトフェリン含有水溶液を調製した。
【００３５】
牛乳から調製された脱脂乳又はホエーを、イオン交換基としてカルボキシル基を有し、かつヘモグロビン吸着能が３．５ｇ／１００ｍｌ以上である弱酸性陽イオン交換体に、０〜６０℃の温度で接触させ、該弱酸性陽イオン交換体を水洗し、のち該弱酸性陽イオン交換体に塩類溶液を通液し、ラクトフェリンを該弱酸性陽イオン交換体から脱離し、溶出液を脱塩し、凍結乾燥した。この方法により９８％以上の高純度ラクトフェリンを製造できる。
【００３６】
得られた高純度ラクトフェリン乾燥粉末を１０％濃度で精製水に溶解し、ラクトフェリン含有水溶液を調製した。尚、ラクトフェリン乾燥粉末としては、市販品（森永乳業社製等）を使用することもできる。
【００３７】
参考例３
特開平５−４１９８１号公報の参考例２に記載された方法に従い、ラクトパーオキシダーゼ含有水溶液を調製した。
【００３８】
未加熱のホエー１０００ｋｇを１０ｌのＣＭ−セファデックスＣ−５０（商標。ファルマシア社製）を充填したカラム（直径２０ｃｍ、長さ３２ｃｍ）に通液し、セファデックス樹脂にラクトパーオキシダーゼを吸着させ、のち水５０ｋｇでセファデックス樹脂を洗浄し、０．０２モルリン酸二ナトリウム−０．３モル食塩緩衝液（ｐＨ７．０）２０ｌを通液し、セファデックス樹脂に吸着したラクトパーオキシダーゼを溶出した。溶出液を分子量分画１０，０００の限外濾過装置（ＤＤＳ社製）で濃縮と脱塩を同時に行い、得られた約２ｌの濃縮液を常法により凍結乾燥し、粉末状のラクトパーオキシダーゼ含有物約１８ｇ（純度約５０％）を得た。
【００３９】
得られたラクトパーオキシダーゼ乾燥粉末を１０％濃度で精製水に溶解し、ラクトパーオキシダーゼ含有水溶液を調製した。尚、ラクトパーオキシダーゼ乾燥粉末としては、市販品（シグマ社製等）を使用することもできる。
【００４０】
【実施例】
実施例１
参考例１と同一の方法を反復して製造したＩｇＧ含有水溶液１５ｋｇをカリウム型陽イオン交換樹脂（ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ。三菱化学社製）３ｌに通液し、前記試験方法により、カルシウム含有量を測定し、モニターしながら、ＩｇＧ含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量が１００ｍｇとなるまで、脱塩した。
【００４１】
次いで、固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を１００ｍｇに調整したＩｇＧ含有水溶液を精密濾過膜装置（Pall Filter社製。有機膜除菌装置孔径0.2μｍ）を使用して、入口圧力０．４×１０5Ｐａ、循環流量６００ｍｌ／分の一定の条件で、連続的にマイクロフィルトレーションを行い、膜濾過除菌処理を行った。
【００４２】
処理開始後、９０分連続運転時点のＦｌｕｘを、前記試験方法により試験した結果、Ｆｌｕｘは４８ｌ／時間・ｍ2であり、９０分時点のＦｌｕｘ維持率は５８％であり、ファウリングの発生による膜透過率の低下の防止し、膜処理効率を向上することができる方法であった。
【００４３】
実施例２
参考例２と同一の方法を反復して製造したラクトフェリン含有水溶液３０ｋｇをカリウム型陽イオン交換樹脂（ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ。三菱化学社製）７ｌに通液し、前記試験方法により、カルシウム含有量を測定し、モニターしながら、ラクトフェリン含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量が５０ｍｇとなるまで、脱塩した。
【００４４】
次いで、固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を５０ｍｇに調整したラクトフェリン含有水溶液を精密濾過膜装置（Pall Filter社製。有機膜除菌装置孔径0.2μｍ）を使用して、入口圧力０．６×１０6Ｐａ、循環流量７００ｍｌ／分の一定の条件で、連続的にマイクロフィルトレーションを行い、膜濾過除菌処理を行った。
【００４５】
処理開始後、９０分連続運転時点のＦｌｕｘを、前記試験方法により試験した結果、Ｆｌｕｘは５４ｌ／時間・ｍ2であり、９０分時点のＦｌｕｘ維持率は６０％であり、ファウリングの発生による膜透過率の低下の防止し、膜処理効率を向上することができる方法であった。
【００４６】
実施例３
参考例３と同一の方法を反復して製造したラクトパーオキシダーゼ含有水溶液２０ｋｇをカリウム型陽イオン交換樹脂（ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ。三菱化学社製）５ｌに通液し、前記試験方法により、カルシウム含有量を測定し、モニターしながら、ラクトパーオキシダーゼ含有水溶液の固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量が５０ｍｇとなるまで、脱塩した。
【００４７】
次いで、固形分１００ｇ当たりのカルシウム含有量を５０ｍｇに調整したラクトパーオキシダーゼ含有水溶液を精密濾過膜装置（Pall Filter社製。有機膜除菌装置孔径0.2μｍ）を使用して、入口圧力０．７×１０6Ｐａ、循環流量８００ｍｌ／分の一定の条件で、連続的にマイクロフィルトレーションを行い、膜濾過除菌処理を行った。
【００４８】
処理開始後、９０分連続運転時点のＦｌｕｘを、前記試験方法により試験した結果、Ｆｌｕｘは３０ｌ／時間・ｍ2であり、９０分時点のＦｌｕｘ維持率は５５％であり、ファウリングの発生による膜透過率の低下の防止し、膜処理効率を向上することができる方法であった。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳記したとおり、本発明は、蛋白質含有水溶液の連続的な膜処理におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜処理効率を向上する蛋白質含有水溶液の膜処理方法、並びに蛋白質含有水溶液の除菌を目的とした連続的なマイクロフィルトレーション（精密濾過）におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜濾過除菌処理効率を向上する蛋白質含有水溶液の膜濾過除菌処理方法に関するものであり、本発明により奏される効果は次のとおりである。
１）本発明の蛋白質含有水溶液の膜処理方法は、蛋白質含有水溶液の連続的な膜処理におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜処理効率を向上することができる。
２）本発明の蛋白質含有水溶液の膜濾過除菌処理方法は、蛋白質含有水溶液の除菌を目的とした連続的なマイクロフィルトレーション（精密濾過）におけるファウリングの発生による膜透過率の低下の防止、いわゆるＦｌｕｘを改善し、膜濾過除菌処理効率を向上することができる。