(57)【要約】豆類タンパク質源材料の多数回抽出に塩化カルシウムを用いる方法を用いて、豆類からのタンパク質製品が得られる。
2015514428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥重量基準で少なくとも約６０ｗｔ％（Ｎ×６．２５）のタンパク質含量を有する豆類タンパク質製品の製造方法であって、
（ａ）豆類タンパク質源の第１の抽出をカルシウム塩水溶液により実施して、豆類タンパク質源中の抽出可能な豆類タンパク質の一部の可溶化を引き起こし、第１の豆類タンパク質水溶液および部分抽出豆類タンパク質源を生成するステップであって、前記第１の抽出を、約０．１０Ｍ未満のカルシウム塩濃度を有するカルシウム塩溶液を１ｋｇの豆類タンパク質源当たり約６から約２０Ｌの量で用いて実施する、ステップ、
（ｂ）残留する部分抽出豆類タンパク質源の第２の抽出をカルシウム塩水溶液により実施して、タンパク質源からのさらなる量の抽出可能な豆類タンパク質の可溶化を引き起こし、第２の豆類タンパク質水溶液および残留豆類タンパク質源を生成するステップであって、前記第２の抽出を、カルシウム塩溶液を１ｋｇの部分抽出豆類タンパク質源当たり約５Ｌ未満の量で用いて実施し、前記カルシウム塩溶液が、総カルシウム塩濃度を約１．０Ｍ未満にする濃度を有する、ステップ、
（ｃｉ）第２の豆類タンパク質水溶液を、残留豆類タンパク質源から分離するステップ、
（ｄｉ）前記分離ステップの後、第１の豆類タンパク質水溶液と第２の豆類タンパク質水溶液を合わせて、合わされた豆類タンパク質水溶液を得るステップ、
（ｅｉ）任意選択で、合わされた豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
（ｆｉ）合わされた豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｇｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質溶液を、それがまだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｈｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的に一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｊｉ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、または
（ｃｉｉ）第２の豆類タンパク質水溶液を、残留豆類タンパク質源から分離するステップ、
（ｄｉｉ）任意選択で、前記第１および第２の豆類タンパク質水溶液の各々を希釈するステップ、
（ｅｉｉ）前記第１および第２の豆類タンパク質水溶液の各々のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、第１および第２の酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｆｉｉ）第１および第２の酸性化豆類タンパク質水溶液を合わせて、合わされた酸性化豆類タンパク質溶液を得るステップ、
（ｇｉｉ）任意選択で、合わされた酸性化豆類タンパク質溶液を、まだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｈｉｉ）任意選択で、合わされた酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的に一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｉｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｊｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、または
（ｃｉｉｉ）第２の豆類タンパク質水溶液を、残留豆類タンパク質源から分離するステップ、
（ｄｉｉｉ）任意選択で、前記第１のタンパク質水溶液を希釈するステップ、
（ｅｉｉｉ）前記第１の豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、第１の酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｆｉｉｉ）第１の酸性化豆類タンパク質水溶液を、第２の豆類タンパク質水溶液と合わせて、合わされた豆類タンパク質水溶液を得るステップ、
（ｇｉｉｉ）任意選択で、合わされた豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
（ｈｉｉｉ）合わされた豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｉｉｉｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質溶液を、それがまだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｊｉｉｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的に一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｋｉｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｌｉｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、または
（ｃｉｖ）任意選択で、合わされた第２の豆類水溶液と残留豆類タンパク質源とを希釈するステップ、
（ｄｉｖ）第１および第２の豆類タンパク質水溶液の各々のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、第１および第２の酸性化豆類タンパク質溶液を生成するステップ、
（ｅｉｖ）第２の酸性化豆類タンパク質溶液を、残留豆類タンパク質源から分離するステップ、
（ｆｉｖ）第１および第２の酸性化豆類タンパク質溶液を合わせて、合わされた酸性化タンパク質水溶液を得るステップ、
（ｇｉｖ）任意選択で、合わされた酸性化豆類タンパク質溶液を、まだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｈｉｖ）任意選択で、合わされた酸性化豆類タンパク質溶液を、イオン強度を実質的一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｉｉｖ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｊｉｖ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、または
（ｃｖ）第１の豆類タンパク質水溶液、第２の豆類タンパク質水溶液、および残留豆類タンパク質源を合わせて、合わされた豆類タンパク質水溶液を得るステップ、
（ｄｖ）任意選択で、合わされた豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
（ｅｖ）合わされた豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｆｖ）残留豆類タンパク質源を、酸性化豆類タンパク質水溶液から分離するステップ、
（ｇｖ）酸性化豆類タンパク質水溶液を、まだ透明でない場合、透明にするステップ、および
（ｈｖ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｉｖ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液をダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｊｖ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記カルシウム塩が塩化カルシウムである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の抽出ステップにおいて、抽出が、１ｋｇの豆類タンパク質源当たり約１０Ｌのカルシウム塩水溶液を用いて実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１の抽出ステップにおいて、抽出が、約０．０５Ｍの濃度を有するカルシウム塩溶液を用いて実施される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第２の抽出ステップにおいて、抽出が、１ｋｇの湿った部分抽出豆類タンパク質源当たり約２Ｌ未満のカルシウム塩水溶液を用いて実施される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
第２の抽出ステップにおいて、抽出におけるカルシウム塩の総濃度が、約０．１０から約０．１５Ｍである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
乾燥重量基準で少なくとも約６０ｗｔ％（Ｎ×６．２５）のタンパク質含有量を有する豆類タンパク質製品の製造方法であって、
（ａ）豆類タンパク質源の第１の抽出を１ｋｇの豆類タンパク質源当たり約６から約２０Ｌの量の水により実施して、豆類タンパク質源中の抽出可能な豆類タンパク質の一部の可溶化を引き起こして、豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｂ）溶液におけるカルシウム塩濃度が約０．１０Ｍ未満になるように、豆類タンパク質水溶液にカルシウム塩を添加し、次いで、第１の残留固体を分離して、第１のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｃ）湿った第１の残留固体の第２の抽出をカルシウム塩水溶液により実施して、さらなる量の抽出可能な豆類タンパク質の可溶化を引き起こして、第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液および第２の残留固体を生成するステップであって、前記第２の抽出を、１ｋｇの湿った第１の残留固体当たり約５Ｌ未満の量で、総カルシウム塩濃度を約１．０Ｍ未満にする濃度を有するカルシウム塩溶液を用いて実施する、ステップ、
（ｄｉ）第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液を、第２の残留固体から分離するステップ、
（ｅｉ）前記分離ステップの後、第１のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液と第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液を合わせて、合わされた豆類タンパク質水溶液を得るステップ、
（ｆｉ）任意選択で、合わされた豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
（ｇｉ）合わされた豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｈｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質溶液を、それがまだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｉｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｊｉ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｋｉ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、または
（ｄｉｉ）第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液を、第２の残留固体から分離するステップ、
（ｅｉｉ）任意選択で、前記第１および第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液の各々を希釈するステップ、
（ｆｉｉ）前記第１および第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液の各々のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、第１および第２の酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｇｉｉ）第１および第２の酸性化豆類タンパク質水溶液を合わせて、合わされた酸性化豆類タンパク質溶液を得るステップ、
（ｈｉｉ）任意選択で、合わされた酸性化豆類タンパク質溶液を、まだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｉｉｉ）任意選択で、合わされた酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｊｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｋｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、または
（ｄｉｉｉ）第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液を、第２の残留固体から分離するステップ、
（ｅｉｉｉ）任意選択で、前記第１のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
（ｆｉｉｉ）前記第１のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、第１の酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｇｉｉｉ）第１の酸性化豆類タンパク質水溶液を、第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液と合わせて、合わされた豆類タンパク質水溶液を得るステップ、
（ｈｉｉｉ）任意選択で、合わされた豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
（ｉｉｉｉ）合わされた豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｊｉｉｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質溶液を、それがまだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｋｉｉｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｌｉｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｍｉｉｉ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、または
（ｄｉｖ）任意選択で、合わされた第２のカルシウム塩含有豆類水溶液と第２の残留固体とを、希釈するステップ、
（ｅｉｖ）第１および第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液の各々のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、第１および第２の酸性化豆類タンパク質溶液を生成するステップ、
（ｆｉｖ）第２の酸性化豆類タンパク質溶液を、第２の残留固体から分離するステップ、
（ｇｉｖ）第１および第２の酸性化豆類タンパク質溶液を合わせて、合わされた酸性化タンパク質水溶液を得るステップ、
（ｈｉｖ）任意選択で、合わされた酸性化豆類タンパク質溶液を、まだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｉｉｖ）任意選択で、合わされた酸性化豆類タンパク質溶液を、イオン強度を実質的一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｊｉｖ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｋｉｖ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、または
（ｄｖ）第１のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液、第２のカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液、および第２の残留固体を合わせて、合わされたカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液を得るステップ、
（ｅｖ）任意選択で、合わされたカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、
（ｆｖ）合わされたカルシウム塩含有豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、
（ｇｖ）第２の残留固体を、酸性化豆類タンパク質水溶液から分離するステップ、
（ｈｖ）酸性化豆類タンパク質水溶液を、まだ透明でない場合、透明にするステップ、および
（ｉｖ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｊｖ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液を、ダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｋｖ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ
を含む、方法。
【請求項８】
前記カルシウム塩が塩化カルシウムである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記のカルシウム塩の最初の添加が、濃溶液による、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
第１の抽出ステップにおいて、抽出が、１ｋｇの豆類タンパク質源当たり約１０Ｌの水を用いて実施される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
最初のカルシウム塩の添加ステップにおいて、カルシウム塩が、約０．０５Ｍの濃度まで添加される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第２のカルシウム塩抽出ステップにおいて、抽出が、１ｋｇの湿った部分抽出豆類タンパク質源当たり約２Ｌ未満のカルシウム塩溶液を用いて実施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
第２のカルシウム塩抽出ステップにおいて、抽出におけるカルシウム塩の総濃度が、約０．１０から約０．１５Ｍである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
乾燥重量基準で少なくとも約６０ｗｔ％（Ｎ×６．２５）のタンパク質含有量を有する豆類タンパク質製品の製造方法であって、
（ａ）豆類タンパク質源を水と混合し、得られるスラリーを、水溶性フラクションと粗い水不溶性固体フラクションと細かい水不溶性固体のフラクションとに分離するステップ、
（ｂ）ステップ（ａ）からの水溶性フラクションを、イオン強度を実質的に一定に保ちながら、膜濾過によって濃縮して、最初の水溶性フラクションの約２５から約７５％の容量を有する濃縮可溶性フラクションを得るステップ、
（ｄ）濃縮可溶性フラクションを、ステップ（ａ）からの水不溶性固体フラクションと合わせて、混合物を得るステップ、
（ｅ）混合物に、カルシウム塩濃度が約１．０Ｍ未満になるように、カルシウム塩を添加して、豆類タンパク質水溶液および残留固体材料を得るステップ、
（ｆｉ）豆類タンパク質水溶液を、残留固体材料から分離するステップ、
（ｇｉ）任意選択で、豆類タンパク質水溶液を希釈するステップ、および
（ｈｉ）豆類タンパク質水溶液のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、酸性化豆類タンパク質水溶液を生成するステップ、または
（ｆｉｉ）任意選択で、豆類タンパク質水溶液および残留固体材料を希釈するステップ、
（ｇｉｉ）豆類タンパク質水溶液および残留固体材料のｐＨを、約１．５から約４．４のｐＨに調整して、酸性化豆類タンパク質溶液を生成するステップ、および
（ｈｉｉ）酸性化豆類タンパク質水溶液を、残留固体材料から分離するステップ、
（ｉ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質溶液を、それがまだ透明でない場合、透明にするステップ、
（ｊ）任意選択で、酸性化豆類タンパク質水溶液を、イオン強度を実質的一定に保ちながら、選択膜技術によって濃縮するステップ、
（ｋ）任意選択で、任意選択で濃縮された豆類タンパク質溶液をダイアフィルトレーションするステップ、および
（ｌ）任意選択で、任意選択で濃縮され任意選択でダイアフィルトレーションされた豆類タンパク質溶液を、乾燥するステップ、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記水性カルシウム塩が塩化カルシウムである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
カルシウム塩が、約０．１０から約０．１５Ｍのカルシウム塩濃度を有する溶液を得るように、添加される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
カルシウム塩が、濃溶液として添加される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
濃縮可溶性フラクションが、カルシウム塩の添加の前に、細かい水不溶性固体のみと合わせられる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
濃縮可溶性フラクションが、最初の水溶性フラクションの約２５から約５０％の容量を有する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、豆類（pulses）からのタンパク質製品の製造を対象とする。
【０００２】
発明の背景
本願の譲受人に譲渡され、それらの開示が参照により本明細書に組み込まれる、２０１１年５月９日出願の米国特許出願13/103,528号（２０１１年１１月１０日公開の米国特許出願公開第2011-0274797号）、２０１１年１１月４日出願の米国特許出願第13/289,264号（２０１２年５月３１日公開の米国特許出願公開第2012-0135117号）、および２０１２年７月２４日出願の米国特許出願第13/556,357号において、低ｐＨ値で、好ましくは透き通った、熱安定性溶液を生成し、タンパク質を沈殿させることなく、ソフトドリンク、さらには他の水性系のタンパク質強化に使用することができる、少なくとも約６０ｗｔ％（Ｎ×６．２５）ｄ．ｂ．、好ましくは少なくとも約９０ｗｔ％のタンパク質含有量を有する豆類タンパク質製品の製造が記載されている。
【０００３】
前記豆類タンパク質製品は、豆類タンパク質源を塩化カルシウム水溶液で抽出して、タンパク質源からの豆類タンパク質の可溶化（solubilization）を引き起こし、豆類タンパク質水溶液を形成するステップ、豆類タンパク質水溶液を、残留する豆類タンパク質源から分離するステップ、任意選択で、豆類タンパク質溶液を希釈するステップ、豆類タンパク質水溶液のｐＨを約１．５から約４．４、好ましくは約２から約４のｐＨに調整して、酸性化した、好ましくは透明な（clear）豆類タンパク質溶液を生成するステップ、任意選択で、選択的膜技術を用いることによってイオン強度を実質的に一定に保ちながらタンパク質水溶液を濃縮するステップ、任意選択で濃縮した豆類タンパク質溶液を、任意選択でダイアフィルトレーションするステップ、および任意選択で濃縮し任意選択でダイアフィルトレーションした豆類タンパク質溶液を、任意選択で乾燥するステップにより製造される。
【０００４】
この方法においては、塩化カルシウムまたは他のカルシウム塩が、タンパク質源材料から豆類タンパク質を抽出するために用いられ、豆類タンパク質製品の調製において投入される主要なコストである。
【０００５】
発明の概要
本発明は、豆類タンパク質を抽出するために用いられる塩化カルシウムまたは他のカルシウム塩の総量を低減する方法を提供する。本発明の態様において、２段階抽出法が実施される。
【０００６】
前記特許出願において記載された方法では、抽出可能なタンパク質の全てが、約１．０Ｍ未満、好ましくは約０．１０から約０．１５Ｍのカルシウム塩濃度を有する所定の容量の塩化カルシウム溶液に可溶化される。本発明の一態様による２段階抽出法では、最初に、豆類タンパク質の一部が、同容量のより低強度濃度の、典型的には約０．０５Ｍ  ＣａＣｌ2の塩化カルシウム溶液により抽出され、次いで、湿った（wet）残留不溶性材料が、約１．０Ｍ  ＣａＣｌ2未満、好ましくは約０．１０から約０．１５Ｍ  ＣａＣｌ2、より好ましくは約０．１３Ｍ  ＣａＣｌ2のカルシウム塩濃度の、より低容量の塩化カルシウム溶液により再抽出される。
【０００７】
２段階カルシウム塩抽出法を用いる本発明の別の態様において、最初に、豆類タンパク質の一部が水により抽出され、不溶性材料が除去される。塩化カルシウムが、典型的には約０．０５Ｍ  ＣａＣｌ2の濃度まで、水溶性材料の溶液に添加され、沈殿（precipitation）が形成する。湿った残留固体が捕集され、次いで、約１．０Ｍ  ＣａＣｌ2未満、好ましくは約０．１０から約０．１５Ｍ  ＣａＣｌ2、より好ましくは約０．１３Ｍ  ＣａＣｌ2のカルシウム塩濃度で、より低容量の塩化カルシウム溶液により再抽出される。
【０００８】
本発明の両方の態様において、２つの塩化カルシウム含有タンパク質溶液は、前記の米国特許出願第13/103,528号、同第13/289,264号、および同第13/556,357号において大要が示される方法に従うさらなる処理のために、合わされる。
【０００９】
本発明の別の態様において、カルシウム塩の添加の前に、濃縮ステップが採用される方法が用いられる。この方法では、豆類タンパク質源は、水と混合され、次いで、水溶性および水不溶性のフラクションに分離される。この分離は、典型的には２つのステップで実施される。第１に、粗い水不溶性固体が、デカンタ遠心分離機を用い、水溶性材料の溶液から除去され得る。第２に、デカンタ遠心分離機によって溶液から除去されなかった、より細かい固体が、ディスクスタック遠心分離機を用い、除去され得る。次に、透明にされた水溶性フラクションの容量が膜処理によって低減され、濃縮された溶液が、デカンタおよびディスクスタック遠心分離機から捕集された水不溶性材料と、または、好ましくはディスクスタック遠心分離機によって捕集されたより細かい固体とだけ、再び合わされる。次いで、約１．０Ｍ未満、好ましくは約０．１０から約０．１５Ｍ、より好ましくは約０．１３Ｍの濃度で、塩化カルシウムが、より低容量のフラクションに導入される。塩化カルシウムの添加後に不溶性の材料は、除去され、得られるタンパク質溶液は、前記の米国特許出願第13/103,528号、同第13/289,264号、および同第13/556,357号に記載されるように、さらに処理される。
【００１０】
本発明の方法に従って製造される豆類タンパク質製品は、酸性媒体のタンパク質強化に適しているだけではなく、タンパク質製品の多種多様な従来の用途において使用することができる。その用途には、非限定的に、加工食品および飲料のタンパク質強化、油の乳化、焼いた食品のボディフォーマー（ｂｏｄｙ  ｆｏｒｍｅｒ）およびガス封入製品の発泡剤が含まれる。さらに、豆類タンパク質製品は、肉類似食品に有用なタンパク質繊維に形成することができ、つなぎとして卵白が使用される食品において卵白代用品または増量剤として使用することができる。豆類タンパク質製品は、栄養補助食品において使用することができる。豆類タンパク質製品は、また、乳製品類似製品、または乳製品／植物成分ブレンドである製品にも使用され得る。豆類タンパク質製品の他の用途は、ペットフード、動物用飼料ならびに工業および化粧品用途ならびにパーソナルケア製品におけるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】塩化カルシウム水溶液による、豆類タンパク質源の２段階抽出が実施される、本発明の一実施形態の概略的フローシートである。
【図２】最初は水による、次に塩化カルシウム水溶液による、豆類タンパク質源の２段階抽出が実施される、本発明の別の実施形態の概略的フローシートである。
【図３】豆類タンパク質源が、最初、水により抽出され、その後、それに続く濃縮および塩化カルシウム水溶液の添加が行われる、本発明のさらなる実施形態の概略的フローシートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明の一般的な説明
豆類タンパク質製品を提供する方法の最初のステップは、豆類タンパク質源からの豆類タンパク質の可溶化を伴う。本発明が適用され得る豆類には、これらに限らないが、レンズマメ、ヒヨコマメ、乾燥エンドウマメ（ｐｅａ）および乾燥ビーン（ｂｅａｎ）が含まれる。豆類タンパク質源は、豆類、または任意の豆類製品もしくは豆類の加工に由来する副産物であってよい。例えば、豆類タンパク質源は、任意選択で鞘を剥かれた豆類を粉砕することによって調製される粉末であってもよい。別の例として、豆類タンパク質源は、豆類の皮を剥き粉砕し、次いで、皮を剥かれ粉砕された材料を、デンプン−リッチおよびタンパク質−リッチフラクションに風力分級することによって形成される、タンパク質−リッチフラクションであってもよい。豆類タンパク質源から回収された豆類タンパク質製品は、豆類中に天然に存在するタンパク質でもよく、またはこのタンパク性物質は、遺伝子操作により改変されているが天然タンパク質の特徴的な疎水性および極性特性を有するタンパク質でもよい。
【００１３】
豆類タンパク質源料からのタンパク質可溶化は、他のカルシウム塩の溶液も使用することができるが、塩化カルシウム溶液を使用して行うことが最も好都合である。さらに、マグネシウム塩などの他のアルカリ土類金属化合物を使用することができる。さらに、豆類タンパク質源からの豆類タンパク質の抽出は、カルシウム塩溶液を塩化ナトリウムなどの別の塩溶液と組み合わせて使用して行うことができる。さらに、豆類タンパク質源からの豆類タンパク質の抽出は、水または塩化ナトリウムなどの他の塩溶液を使用し、その後、豆類タンパク質水溶液にカルシウム塩を添加して行うことができる。
【００１４】
図１に示され、２段階抽出法と呼ばれる、本発明の一態様において、最初に、抽出可能なタンパク質の一部が、約０．１０Ｍ未満のカルシウム塩濃度を有する、好ましくは、約０．０５Ｍのカルシウム塩の濃度を有するカルシウム塩溶液、好ましくは塩化カルシウム水溶液中に可溶化される。可溶化ステップの間のカルシウム塩溶液における豆類タンパク質源の濃度は、広く変わり得る。典型的には、豆類タンパク質材料１ｋｇ当たり約６から約２０Ｌ、好ましくは、豆類タンパク質源１ｋｇ当たり約１０Ｌのカルシウム塩溶液が添加される。分離ステップの後、回収された部分的に抽出された湿った豆類タンパク質源は、より低容量の、一般に、湿った部分抽出豆類タンパク質源１ｋｇ当たり約５Ｌ未満のカルシウム塩溶液、好ましくは塩化カルシウム水溶液、好ましくは、湿った部分抽出豆類タンパク質源１ｋｇ当たり約２Ｌ未満のカルシウム塩溶液を用いて再抽出され、その混合物のカルシウム塩濃度は約１．０Ｍ未満、好ましくは約０．１０Ｍから約０．１５Ｍ、より好ましくは約０．１３Ｍである。湿った部分抽出豆類タンパク質源は、１回目の抽出ステップからの、補足されたカルシウム塩溶液をいくらか含む。これは、望まれるカルシウム塩濃度で２回目の抽出を準備する時に、計算に入れられなければならない。第２のタンパク質抽出溶液を得るための分離ステップの後、次いで、２つのタンパク質抽出溶液は、下に記載されるような、さらなる処理のために合わされる。
【００１５】
抽出操作は、回分法または連続法で行うことができる。これらの可溶化ステップは、約１℃から約１００℃、好ましくは約１５℃から約６５℃、より好ましくは約２０℃から約３５℃の温度で実施される。
【００１６】
抽出ステップは、一般に、約４．５から約１１、好ましくは約５から約７のｐＨで実施される。抽出系（豆類タンパク質源およびカルシウム塩溶液、または、湿った残留不溶性材料およびカルシウム塩溶液）のｐＨは、適宜、任意の使い易い食品グレードの酸、通常は塩酸もしくはリン酸、または、食品グレードのアルカリ、通常は水酸化ナトリウムを用いて、抽出ステップにおける使用のために約４．５から約１１の範囲内の任意の望まれる値に調整され得る。
【００１７】
塩の水溶液によるタンパク質抽出ステップは、豆類タンパク質源に存在し得る脂肪を可溶化するという付加的な作用を有し、この結果として、水性相に存在する脂肪を生じる。
【００１８】
２回の抽出ステップからの２つのタンパク質溶液を合わせることにより得られるタンパク質溶液は、一般に約５から約５０ｇ／Ｌ、好ましくは約１０から約５０ｇ／Ｌのタンパク質濃度を有する。
【００１９】
カルシウム塩水溶液は、酸化防止剤を含有し得る。酸化防止剤は、亜硫酸ナトリウムまたはアスコルビン酸などの任意の好都合な酸化防止剤とすることができる。利用する酸化防止剤の量は、該溶液の約０．０１から約１ｗｔ％までで変えることができ、好ましくは約０．０５ｗｔ％である。酸化防止剤は、タンパク質溶液中の任意のフェノール類の酸化を阻害する働きをする。
【００２０】
各抽出ステップから得られる水性相は、任意の好都合な方法で、例えば、デカンタ遠心分離機を用い、その後、ディスク遠心分離および／または濾過を用いて、残留する不溶性材料を除去することによって、残留する不溶性材料から分離できる。分離ステップは、約１℃から約１００℃、好ましくは約１５℃から約６５℃、より好ましくは約５０℃から約６０℃の範囲内の任意の温度で実行され得る。２回目の抽出後に分離された残留豆類タンパク質源は、廃棄のために乾燥されるか、あるいは、例えば、デンプンおよび／または残留タンパク質を回収するために、さらに処理されてもよい。残留タンパク質が、分離された残留豆類タンパク質源を新しいカルシウム塩溶液を用い再抽出することによって回収されてもよく、透明化に際して生じるタンパク質溶液は、下に記載されるさらなる処理のために、元のタンパク質溶液と合わされてもよい。代わりに、分離された残留豆類タンパク質源は、従来の等電沈殿法、または残留タンパク質を回収するための任意の他の好都合な方法によって処理されてもよい。
【００２１】
豆類タンパク質水溶液は、さらなる処理で生成する泡の体積を低減するために、消泡剤、例えば、好適な食品グレードの非シリコーン系消泡剤により処理されてもよい。用いられる消泡剤の量は一般に約０．０００３％ｗ／ｖを超える。代わりに、消泡剤は、記載された量で、抽出ステップにおいて添加されてもよい。
【００２２】
本発明の別の態様において、図２に示されるように、水により実施される最初の抽出ステップと、それに続くカルシウム塩の添加による、２段階カルシウム塩抽出法が利用され得る。可溶化ステップの間の水における豆類タンパク質源の濃度は、広く変わり得る。典型的には、１ｋｇの豆類タンパク質材料当たり約６から約２０Ｌの水、好ましくは、１ｋｇの豆類タンパク質源当たり約１０Ｌの水が、添加される。次いで、水溶性材料の溶液を得るために、分離ステップが用いられる。次に、この水溶性材料溶液に、カルシウム塩濃度が、約０．１０Ｍ未満、好ましくは約０．０５Ｍのカルシウム塩となるように、好ましくは塩化カルシウムの好ましくは濃溶液の状態のカルシウム塩が添加される。カルシウム塩の添加により、主としてフィチン酸カルシウムであるが、また、水溶性であってもカルシウム塩の特定の濃度で不溶であるいくらかのタンパク質も含み得る沈殿の生成が起こる。分離ステップの後、次いで、回収された湿った残留固体は、約１．０Ｍ未満、好ましくは約０．１０Ｍから約０．１５Ｍ、より好ましくは約０．１３Ｍの混合物のカルシウム塩濃度で、より低容量の、一般に、湿った残留固体の１ｋｇ当たり約５Ｌ未満のカルシウム塩溶液、好ましくは、湿った残留固体の１ｋｇ当たり約２Ｌ未満のカルシウム塩溶液、好ましくは塩化カルシウム水溶液を用いて再抽出される。湿った残留固体は、１回目の抽出ステップからの、いくらかの補足されたカルシウム塩溶液を含む。これは、望まれるカルシウム塩濃度で２回目の抽出を準備する時に、計算に入れられなければならない。第２のタンパク質抽出溶液を得るための分離ステップの後、透明にされた２つのカルシウム塩含有タンパク質溶液は、次いで、下に記載されるような、さらなる処理のために合わされる。
【００２３】
抽出操作は、回分法または連続法で実施できる。これらの可溶化ステップは、約１℃から約１００℃、好ましくは約１５℃から約６５℃、より好ましくは約２０℃から約３５℃の温度で実施される。
【００２４】
抽出ステップは、一般に、約４．５から約１１、好ましくは約５から約７のｐＨで実施される。抽出系（豆類タンパク質源および水、または、湿った残留固体およびカルシウム塩溶液）のｐＨは、適宜、任意の使い易い食品グレードの酸、通常は塩酸もしくはリン酸、または、食品グレードのアルカリ、通常は水酸化ナトリウムを使用して、抽出ステップにおける使用のために、約４．５から約１１の範囲内の任意の望まれる値に調整され得る。
【００２５】
水による最初のタンパク質抽出ステップは、豆類タンパク質源に存在し得る脂肪を可溶化するという付加的な作用を有し、その結果として、水性相に存在する脂肪を生じる。透明にされた２つのカルシウム塩含有タンパク質溶液を合わせることにより得られるタンパク質溶液は、一般に約５から約５０ｇ／Ｌ、好ましくは約１０から約５０ｇ／Ｌのタンパク質濃度を有する。
【００２６】
最初の抽出に使用される水またはその後のステップにおいて用いられるカルシウム塩水溶液は、酸化防止剤を含んでいてもよい。酸化防止剤は、任意の使い易い酸化防止剤、例えば、亜硫酸ナトリウムまたはアスコルビン酸であってよい。用いられる酸化防止剤の量は、溶液の約０．０１から約１ｗｔ％まで変わり得るが、好ましくは約０．０５ｗｔ％である。酸化防止剤は、タンパク質溶液中のフェノール類の酸化を阻止するのに役立つ。
【００２７】
最初の水抽出において、水性相は、任意の好都合な方法によって、典型的にはデカンタ遠心分離機を用いることによって、残留する水不溶性材料から分離される。望ましい場合、それに続いて、より細かい残留水不溶性材料を除去するために、ディスクスタック遠心分離機が使用されてもよい。カルシウム塩含有タンパク質溶液は、好都合な方法で、典型的にはディスク遠心分離および／または濾過によって、残留固体から分離できる。分離ステップは、約１℃から約１００℃、好ましくは約１５℃から約６５℃、より好ましくは約５０℃から約６０℃の範囲内の温度で実施され得る。最初の水抽出で分離される残留不溶性材料は、廃棄のために乾燥されるか、あるいは、例えば、デンプンおよび／または残留タンパク質を回収するために、さらに処理されてもよい。残留するタンパク質が、分離された残留水不溶性材料を、カルシウム塩溶液を用い再抽出することによって回収されてもよく、透明にされて生じるタンパク質溶液は、下に記載されるさらなる処理のために、透明にされた他のカルシウム塩含有タンパク質溶液と合わされてもよい。代わりに、分離された残留水不溶性材料は、従来の等電沈殿法、または残留タンパク質を回収するための他の好都合な方法によって処理されてもよい。
【００２８】
豆類タンパク質水溶液は、さらなる処理で生成する泡の体積を低減するために、消泡剤、例えば、好適な食品グレードの非シリコーン系消泡剤により処理されてもよい。用いられる消泡剤の量は、一般に約０．０００３％ｗ／ｖを超える。代わりに、消泡剤は、記載された量で、抽出ステップにおいて添加されてもよい。
【００２９】
図３に示される、本発明の別の態様において、豆類タンパク質源材料は、最初に水と混合され、遠心分離または他の好都合な分離技術によって、水溶性フラクションと水不溶性フラクションに分離される。典型的には、２ステップ分離が用いられ、粗い不溶性固体が水溶性材料の溶液からデカンタ遠心分離を用いて除去され、次いで、ディスクスタック遠心分離機または濾過によって、より細かい固体が除去される。タンパク質溶液を透明にすることは、後の膜処理を容易にする。
【００３０】
可溶化ステップの間の水における豆類タンパク質源の濃度は、広く変わり得る。典型的には、１ｋｇの豆類タンパク質材料当たり約６から約２０Ｌの水、好ましくは、１ｋｇの豆類タンパク質源当たり約１０Ｌの水が添加される。
【００３１】
水抽出操作は、回分法または連続法で実施できる。可溶化は、約１℃から約１００℃、好ましくは約１５℃から約６５℃、より好ましくは約２０℃から約３５℃の温度で実施される。
【００３２】
水抽出は、一般に約４．５から約１１、好ましくは約５から約７のｐＨで実施される。抽出系のｐＨは、適宜、任意の使い易い食品グレードの酸、通常は塩酸もしくはリン酸、または、食品グレードのアルカリ、通常は水酸化ナトリウムを使用して、抽出ステップにおける使用のために、約４．５から約１１の範囲内の任意の望まれる値に調整され得る。
【００３３】
水抽出ステップは、豆類タンパク質源に存在し得る脂肪を可溶化するという付加的な作用を有し、その結果として、水性相に存在する脂肪を生じる。
【００３４】
次いで、水溶性フラクションの容量は、膜濾過、例えば限界濾過によって低減されて、元の水溶性フラクションの約２５から約７５％、好ましくは約２５から約５０％の容量を有する濃縮溶液が得られる。
【００３５】
濃縮ステップは、様々な膜材料および構造を考慮して、約１，０００から約１，０００，０００ダルトン、好ましくは約１，０００から約１００，０００ダルトンなどの好適な分画分子量を有する中空糸膜または螺旋状膜（spiral-wound membrane）などの膜を使用する、限界濾過またはダイアフィルトレーションなどの任意の好都合な選択膜技術の使用などにより、回分または連続操作に合致する任意の好都合な方法で実施することができる。連続操作では、タンパク質水溶液が膜を通過する時に、望まれる程度の濃度を可能な寸法の膜を用いる。
【００３６】
次いで、濃縮された水溶性フラクションは、最初の水抽出により生じる水不溶性の粗い固体および細かい固体と、または、好ましくは水不溶性の細かい固体とだけ、再び合わされる。次に、この試料に、カルシウム塩濃度が約０．１０Ｍ未満、好ましくは約０．１０Ｍから約０．１５Ｍ、より好ましくは約０．１３Ｍとなるように、好ましくは塩化カルシウムの好ましくは濃カルシウム塩溶液の状態のカルシウム塩が添加される。カルシウム塩の添加後に不溶である材料が、デカンタおよび／またはディスク遠心分離、あるいは、他の好都合な技術によって除去され、下で記載されるさらなる処理に向けられる、透明にされたカルシウム塩含有タンパク質溶液が得られる。
【００３７】
後の（post）カルシウム塩添加・分離ステップから得られるタンパク質溶液は、一般に約５から約１００ｇ／Ｌ、好ましくは約１０から約６０ｇ／Ｌのタンパク質濃度を有する。
【００３８】
酸化防止剤が、抽出水と共に、またはカルシウム塩と一緒に添加されてもよい。酸化防止剤は、任意の使い易い酸化防止剤、例えば、亜硫酸ナトリウムまたはアスコルビン酸であってよい。用いられる酸化防止剤の量は、溶液の約０．０１から約１ｗｔ％まで変わり得るが、好ましくは約０．０５ｗｔ％である。酸化防止剤は、タンパク質溶液中のフェノール類の酸化を阻止するのに役立つ。
【００３９】
記載された分離ステップは、約１℃から約１００℃、好ましくは約１５℃から６５℃、より好ましくは約５０℃から約６０℃の範囲内の任意の温度で実施され得る。水抽出またはカルシウム塩添加により生じる、分離された残留不溶性材料は、廃棄のために乾燥されるか、あるいは、例えば、デンプンおよび／または残留タンパク質を回収するために、さらに処理されてもよい。残留タンパク質が、分離された残留不溶性材料を、新しいカルシウム塩溶液を用い再抽出することによって回収されてもよく、透明にされて生じるタンパク質溶液は、下に記載されるさらなる処理のために、透明にされた元のカルシウム塩含有タンパク質溶液と合わされてもよい。代わりに、分離された残留豆類タンパク質源は、従来の等電沈殿法、または残留タンパク質を回収するための任意の他の好都合な方法によって処理されてもよい。
【００４０】
豆類タンパク質水溶液は、さらなる処理で生成する泡の体積を低減するために、消泡剤、例えば、好適な食品グレードの非シリコーン系消泡剤により処理されてもよい。用いられる消泡剤の量は一般に約０．０００３％ｗ／ｖを超える。代わりに、消泡剤は、カルシウム塩と一緒に添加されても、または、最初の水抽出ステップにおいて添加されてもよい。
【００４１】
２段階抽出法と、最初の水抽出物がカルシウム塩の添加の前に濃縮される方法の両方から生じるタンパク質水溶液は、どちらも、下に示されるステップを用い、さらに処理され得る。
【００４２】
分離された豆類タンパク質水溶液は、適宜、米国特許第5,844,086号および同第6,005,076号（これらは、本願の譲受人に譲渡され、それらの開示は参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている脱脂操作を受けてもよい。代わりに、分離された豆類タンパク質水溶液の脱脂は、任意の他の好都合な方法によって達成されてもよい。
【００４３】
豆類タンパク質水溶液を粉末状活性炭または顆粒状活性炭などの吸着剤で処理して、着色化合物および／または臭気化合物を除去することができる。このような吸着剤処理は、任意の好都合な条件下で、一般に分離したタンパク質水溶液の周囲温度で実施することができる。粉末状活性炭については、約０．０２５％から約５％ｗ／ｖ、好ましくは約０．０５％から約２％ｗ／ｖの量が利用される。吸着剤は、任意の好都合な手段により、例えば、濾過などにより豆類タンパク質溶液から除去することができる。
【００４４】
豆類タンパク質水溶液の伝導度を、一般には約１０５ｍＳ未満、好ましくは約４から約２１ｍＳの値に下げるために、得られる豆類タンパク質水溶液は、一般に約０．１から約１０倍容量、好ましくは約０．５から約２倍容量の水性希釈剤により希釈され得る。このような希釈は、通常、水を用いて実施されるが、約３ｍＳまでの伝導度を有する希薄塩（例えば、塩化ナトリウムまたは塩化カルシウム）溶液が用いられてもよい。
【００４５】
豆類タンパク質溶液と混合される希釈剤は、一般に、豆類タンパク質溶液と同じ温度を有するが、希釈剤は、約１℃から約１００℃、好ましくは約１５℃から約６５℃、より好ましくは約５０℃から約６０℃の温度を有していてもよい。
【００４６】
次いで、任意選択で希釈された豆類タンパク質溶液は、任意の適切な食品グレードの酸、例えば塩酸もしくはリン酸の添加によって、ｐＨが、約１．５から約４．４、好ましくは約２から約４の値に調整されて、酸性化された豆類タンパク質水溶液を、好ましくは酸性化された透明な豆類タンパク質水溶液を生じる。
【００４７】
酸性化された豆類タンパク質水溶液の伝導度は、希釈された豆類タンパク質溶液の場合には一般に約１１０ｍＳ未満、または希釈されていない豆類タンパク質溶液の場合には一般に約１１５ｍＳ未満であり、どちらの場合においても好ましくは約４から約２６ｍＳである。
【００４８】
前記２段階抽出法の代替法として、任意選択の希釈および酸性化ステップの前に第１および第２のカルシウム塩含有タンパク質抽出溶液を合わせる代わりに、第１の抽出溶液を、任意選択で、希釈および酸性化した後に第２の抽出溶液と合わせもよい。次いで、合わされた試料は、任意選択で希釈および酸性化されてもよい。さらなる代替法として、任意選択で、前記２つのタンパク質の流れが、別々に、前記パラメータに従って希釈および酸性化され、次いで、さらなる処理のために合わされてもよい。さらなる別の代替法として、第２のカルシウム塩含有タンパク質抽出溶液を残留豆類タンパク質源または固体から分離する代わりに、第１のカルシウム塩含有タンパク質抽出溶液の添加を伴ってもしくは伴わずに、第２のタンパク質溶液および残留豆類タンパク質源または固体が、任意選択で、希釈および酸性化されてもよい。酸性化された豆類タンパク質水溶液は、次いで、前記の任意の好都合な技術によって、残留豆類タンパク質源または固体から分離され、透明化される。第１のタンパク質抽出溶液が第２のタンパク質抽出溶液および残留豆類タンパク質源または固体と合わされない場合、第１のタンパク質抽出溶液は、任意選択で希釈および酸性化され、次いで透明にされた酸性の第２のタンパク質抽出溶液と合わされる。
【００４９】
タンパク質溶液がカルシウムの添加の前に濃縮される方法の代替法として、任意選択の希釈および酸性化ステップが、カルシウム塩添加後に存在する残留不溶性固体および濃縮されたタンパク質溶液について実施されてもよい。次いで、酸性化された豆類タンパク質水溶液は、前記の任意の好都合な技術によって、残留不溶性固体から分離され、透明にされる。
【００５０】
酸性化豆類タンパク質水溶液を熱処理に付して、抽出ステップの間の豆類タンパク質源料からの抽出の結果としてこのような溶液中に存在するトリプシンインヒビターなどの熱不安定性の抗栄養因子を不活性化することができる。このような加熱ステップにより、微生物負荷の低減というさらなる利益ももたらされる。一般に、該タンパク質溶液は、約７０℃から約１６０℃、好ましくは約８０℃から約１２０℃、より好ましくは約８５℃から約９５℃の温度に、約１０秒間から約６０分間、好ましくは約１０秒間から約５分間、より好ましくは約３０秒間から約５分間加熱される。次いで、熱処理した酸性化豆類タンパク質溶液は、以下に記載のさらなる処理のために、約２℃から約６５℃、好ましくは約５０℃から約６０℃の温度まで冷却することができる。
【００５１】
任意選択で希釈し、酸性化し、任意選択で熱処理した豆類タンパク質溶液が透き通っていない場合、該溶液は、濾過または遠心分離などの任意の好都合な手順により透明にすることができる。
【００５２】
得られた酸性化豆類タンパク質水溶液を直接乾燥させて、豆類タンパク質製品を製造することができる。不純物含量が低下し塩含量が低減した、豆類タンパク質単離物などの豆類タンパク質製品を得るために、酸性化豆類タンパク質水溶液は、乾燥前に以下に記載の通り処理することができる。
【００５３】
酸性化豆類タンパク質水溶液を濃縮して、そのイオン強度を実質的に一定に維持しながらそのタンパク質濃度を増大させることができる。このような濃縮は、一般に、約５０から約３００ｇ／Ｌ、好ましくは約１００から約２００ｇ／Ｌのタンパク質濃度を有する濃縮豆類タンパク質溶液を得るように行われる。
【００５４】
濃縮ステップは、様々な膜材料および構造を考慮して、約１，０００から約１，０００，０００ダルトン、好ましくは約１，０００から約１００，０００ダルトンなどの好適な分画分子量を有する中空糸膜または螺旋状膜などの膜（連続操作についてはタンパク質水溶液が膜を通過するときに所望の濃縮度が可能になるように寸法を決める。）を使用する限外濾過またはダイアフィルトレーションなどの任意の好都合な選択的膜技術を利用することなどにより、回分または連続操作と調和する任意の好都合な様式で行うことができる。
【００５５】
よく知られている通り、限外濾過および同様の選択的膜技術は、低分子量種が膜を通過することを可能にすると同時に、高分子量種が膜を通過することを阻止する。低分子量種としては、塩のイオン種だけではなく、原料から抽出される低分子量物質、例えば、炭水化物、色素、低分子量タンパク質、およびそれ自体が低分子量タンパク質であるトリプシンインヒビターなどの抗栄養因子なども挙げられる。膜の分画分子量は、通常、様々な膜材料および構成を考慮して、相当な割合のタンパク質を溶液中に確実に保持すると同時に、不純物を通過させるように選択される。
【００５６】
次いで、濃縮豆類タンパク質溶液は、水または希食塩水を使用するダイアフィルトレーションステップに付すことができる。ダイアフィルトレーション溶液は、その天然のｐＨまたはダイアフィルトレーションするタンパク質溶液のｐＨと等しいｐＨまたは中間の任意のｐＨ値とすることができる。このようなダイアフィルトレーションは、約１から約４０倍容量のダイアフィルトレーション溶液、好ましくは約２から約２５倍容量のダイアフィルトレーション溶液を使用して行うことができる。ダイアフィルトレーション操作において、透過液と共に膜を通過することによって、さらなる量の不純物が豆類タンパク質水溶液から除去される。このことにより、タンパク質水溶液を精製し、さらにはその粘度を低減することができる。ダイアフィルトレーション操作は、有意なさらなる量の不純物または目に見える着色が透過液中に存在しなくなるまで、または乾燥させると少なくとも約９０ｗｔ％（Ｎ×６．２５）ｄ．ｂ．のタンパク質含量を有する豆類タンパク質単離物が生じるように保持液が十分に精製されるまで、行うことができる。このようなダイアフィルトレーションは、濃縮ステップと同じ膜を使用して行うことができる。しかし、所望であれば、ダイアフィルトレーションステップは、様々な膜材料および構成を考慮して、異なる分画分子量を有する別個の膜、例えば、約１，０００から約１，０００，０００ダルトン、好ましくは約１，０００から約１００，０００ダルトンの範囲の分画分子量を有する膜などを使用して行うことができる。
【００５７】
あるいは、ダイアフィルトレーションステップは、濃縮前の酸性化タンパク質水溶液に、または部分濃縮した酸性化タンパク質水溶液に適用することができる。ダイアフィルトレーションは、濃縮プロセスの間の複数の時点でも適用することができる。濃縮前または部分濃縮した溶液にダイアフィルトレーションを適用する場合、得られたダイアフィルトレーション溶液は、その後、完全に濃縮することができる。タンパク質溶液を濃縮するときに多数回ダイアフィルトレーションすることにより実現する粘度の低減により、完全に濃縮したより高い最終タンパク質濃度を得ることができる。このことにより、乾燥させる物質の体積が低減する。
【００５８】
本明細書において、濃縮ステップおよびダイアフィルトレーションステップは、その後回収される豆類タンパク質製品が約９０ｗｔ％（Ｎ×６．２５）ｄ．ｂ．未満のタンパク質、例えば、少なくとも約６０ｗｔ％（Ｎ×６．２５）ｄ．ｂ．のタンパク質などを含有するような様式で行うことができる。豆類タンパク質水溶液を部分的に濃縮および／または部分的にダイアフィルトレーションすることにより、不純物を部分的にのみ除去することが可能である。次いで、このタンパク質溶液を乾燥させて、より低レベルの純度を有する豆類タンパク質製品を得ることができる。豆類タンパク質製品は非常に可溶性であり、酸性条件下でタンパク質溶液、好ましくは透明なタンパク質溶液を生成することができる。
【００５９】
酸化防止剤は、ダイアフィルトレーションステップの少なくとも一部の間にダイアフィルトレーション媒体中に存在し得る。酸化防止剤は、亜硫酸ナトリウムまたはアスコルビン酸などの任意の好都合な酸化防止剤とすることができる。ダイアフィルトレーション媒体において利用する酸化防止剤の量は、利用する物質次第であり、約０．０１から約１ｗｔ％まで変えることができ、好ましくは約０．０５ｗｔ％である。酸化防止剤は、豆類タンパク質溶液中に存在する任意のフェノール類の酸化を阻害する働きをする。
【００６０】
任意選択の濃縮ステップおよび任意選択のダイアフィルトレーションステップは、任意の好都合な温度、一般に約２℃から約６５℃、好ましくは約５０℃から約６０℃で、所望の濃縮度を実現するための時間にわたって行うことができる。使用する温度および他の条件は、ある程度、膜処理を行うために使用される膜装置、溶液の所望のタンパク質濃度および透過液への不純物除去の効率の影響を受ける。
【００６１】
前述の通り、豆類は、抗栄養トリプシンインヒビターを含有する。最終的な豆類タンパク質製品におけるトリプシンインヒビター活性のレベルは、様々なプロセス変数の操作により制御することができる。
【００６２】
上述の通り、酸性化豆類タンパク質水溶液の熱処理を使用して、熱不安定性のトリプシンインヒビターを不活性化することができる。また、部分濃縮または完全に濃縮した酸性化豆類タンパク質溶液を熱処理して、熱不安定性のトリプシンインヒビターを不活性化することもできる。部分濃縮した酸性化豆類タンパク質溶液に熱処理を適用する場合、得られた熱処理された溶液は、その後、さらに濃縮することができる。
【００６３】
さらに、濃縮および／またはダイアフィルトレーションステップは、透過液中のトリプシンインヒビターを他の不純物と共に除去するのに好都合な様式で操作することができる。トリプシンインヒビターの除去は、大きい孔径（約３０，０００から約１，０００，０００Ｄａなど）の膜を使用すること、膜を昇温下（約３０℃から約６５℃、好ましくは約５０℃から約６０℃など）で操作すること、および多量（約１０から約４０倍容量など）のダイアフィルトレーション媒体を利用することにより促進される。
【００６４】
豆類タンパク質溶液を低いｐＨ（約１．５から約３など）で酸性化および膜処理することにより、該溶液を高いｐＨ（約３から約４．４など）で処理する場合と比較して、トリプシンインヒビター活性を低減することができる。タンパク質溶液を前記ｐＨ範囲の下端で濃縮およびダイアフィルトレーションする場合、保持液のｐＨを乾燥前に上昇させることが望ましい可能性がある。濃縮およびダイアフィルトレーションしたタンパク質溶液のｐＨは、水酸化ナトリウムなどの任意の好都合な食品グレードのアルカリの添加により、所望の値、例えばｐＨ３まで上昇させることができる。
【００６５】
さらに、トリプシンインヒビター活性の低減は、インヒビターのジスルフィド結合を破壊または再配置する還元剤に豆類物質を曝すことにより実現することができる。適切な還元剤としては、亜硫酸ナトリウム、システインおよびＮ−アセチルシステインが挙げられる。
【００６６】
このような還元剤の添加は、プロセス全体の様々な段階で行うことができる。還元剤は、抽出ステップにおいて豆類タンパク質源料と共に添加してもよく、残留不溶性材料の除去後に透明にした豆類タンパク質水溶液に添加してもよく、乾燥前のダイアフィルトレーションした保持液に添加してもよく、または乾燥した豆類タンパク質製品とドライブレンドしてもよい。還元剤の添加は、上記の熱処理ステップおよび膜処理ステップと組み合わせてもよい。
【００６７】
濃縮タンパク質溶液中に活性トリプシンインヒビターを保持することが望ましい場合、このことは、熱処理ステップの省略またはその強さを低減すること、還元剤を利用しないこと、ｐＨ範囲のより高い端（約３から約４．４など）で濃縮およびダイアフィルトレーションステップを操作すること、より小さい孔径を有する濃縮およびダイアフィルトレーション膜を利用すること、膜をより低い温度で操作すること、ならびにより少量のダイアフィルトレーション媒体を利用することにより実現することができる。
【００６８】
任意選択で濃縮され、任意選択でダイアフィルトレーションされたタンパク質溶液は、米国特許第5,844,086号および同第6,005,076号に記載されているように、適宜、さらなる脱脂操作を受けてもよい。代わりに、任意選択で濃縮され、任意選択でダイアフィルトレーションされたタンパク質溶液の脱脂は、任意の他の好都合な方法によって達成されてもよい。
【００６９】
任意選択で濃縮し任意選択でダイアフィルトレーションしたタンパク質水溶液を粉末状活性炭または顆粒状活性炭などの吸着剤で処理して、着色化合物および／または臭気化合物を除去することができる。このような吸着処理は、任意の好都合な条件下で、一般にタンパク質溶液の周囲温度で実施することができる。粉末状活性炭については、約０．０２５％から約５％ｗ／ｖ、好ましくは約０．０５％から約２％ｗ／ｖの量が利用される。吸着剤は、任意の好都合手段、例えば、濾過などにより豆類タンパク質溶液から除去することができる。
【００７０】
任意選択で濃縮し任意選択でダイアフィルトレーションした豆類タンパク質水溶液は、噴霧乾燥または凍結乾燥などの任意の好都合な技術により乾燥させることができる。低温殺菌ステップは、乾燥前の豆類タンパク質溶液に対して行うことができる。このような低温殺菌は、任意の所望の低温殺菌条件下で行うことができる。一般に、任意選択で濃縮し任意選択でダイアフィルトレーションした豆類タンパク質溶液は、約５５℃から約７０℃、好ましくは約６０℃から約６５℃の温度に、約３０秒間から約６０分間、好ましくは約１０分間から約１５分間加熱される。次いで、低温殺菌した豆類タンパク質溶液は、乾燥のために、好ましくは約２５℃から約４０℃の温度まで冷却することができる。
【００７１】
乾燥豆類タンパク質製品は、約６０ｗｔ％超のタンパク質含量を有する。好ましくは、乾燥豆類タンパク質製品は、約９０ｗｔ％を上回るタンパク質、好ましくは少なくとも約１００ｗｔ％（Ｎ×６．２５）ｄ．ｂ．のタンパク質含量を有する単離物である。
【００７２】
本明細書において製造する豆類タンパク質製品は、酸性の水性環境において可溶性であり、このことにより、該製品は、炭酸を含む飲料および炭酸を含まない飲料のいずれへも、そこにタンパク質強化をもたらすために組み込むのに適している。このような飲料は、約２．５から約５の範囲の広範囲の酸性ｐＨ値を有する。本明細書において提供される豆類タンパク質製品は、このような飲料にタンパク質強化をもたらすために、任意の好都合な量、例えば、１つ当たり少なくとも約５ｇの豆類タンパク質をこのような飲料に添加することができる。添加される豆類タンパク質製品は、飲料に溶解し、その飲料のヘーズレベルは熱処理によっては増大しない。豆類タンパク質製品は、水への溶解による飲料の液戻し（reconstitution）前に、乾燥飲料とブレンドすることができる。飲料中に存在する成分が、飲料中に溶解したままとなる本発明の組成物の能力に悪影響を及ぼす恐れがある場合、本発明の組成物を許容するために、飲料の通常の配合を変更する必要性が生じる可能性がある。
【００７３】
例
例１
この例は、図２に示されている２段階抽出法を用いる、本発明の一実施形態を説明する。
【００７４】
４２ｋｇのイエロースプリットピー（yellow split pea）粉末を、３００Ｌの逆浸透精製（ＲＯ）水と合わせ、混合物を２９．５℃で３０分間撹拌した。遠心分離によって、不溶性材料を除去し、試料を部分的に透明にし、２．７２ｗｔ％のタンパク質濃度を有する２８４．４Ｌのタンパク質溶液を得た。このタンパク質溶液に、１．６２ｋｇの塩化カルシウムペレット（９５．５％）を加え、試料を３０分間撹拌した。遠心分離を用いて、不溶性材料（分離沈殿固体（desludger solids）１と呼ぶ）をタンパク質抽出溶液（遠心分離液１と呼ぶ）から分離した。１．３６ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、２４１Ｌの遠心分離液１を得た。この溶液のｐＨを、１：１希釈ＨＣｌの添加によって２．７０に下げ、その試料を取り置いた。８．７３ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、４５．９ｋｇの分離沈殿固体１を得た。これらの固体を、３．４２ｋｇのＣａＣｌ2溶液（１部のＣａＣｌ2ペレット（９５．５％）＋２部の水）と、３０分間混合した。再び、遠心分離を用いて、不溶性材料（分離沈殿固体２と呼ぶ）をタンパク質抽出溶液（遠心分離液２と呼ぶ）から分離した。３．５０ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、３２．１２ｋｇの遠心分離液２を得た。遠心分離液２を、遠心分離液１と混合し、合わされた試料のｐＨを、１：１希釈ＨＣｌの添加によって、３．２０から２．８０に下げた。次いで、タンパク質溶液を、濾過によって透明にして、０．９６ｗｔ％のタンパク質濃度を有する濾過タンパク質溶液を得た。
【００７５】
３１２Ｌの濾過タンパク質溶液の容量を、約５７℃の温度で運転される５，０００ダルトンの分画分子量を有するポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）膜での濃縮によって、５１Ｌに低減した。この段階で、５．３４ｗｔ％のタンパク質含有量を有するタンパク質溶液に、１１０ＬのＲＯ水によるダイアフィルトレーションを行い、ダイアフィルトレーション操作は約５８℃で実施した。次いで、ダイアフィルトレーションされたタンパク質溶液を、２５．５Ｌの容量に濃縮し、さらなる１３０ＬのＲＯ水を用い、ダイアフィルトレーションを行い、ダイアフィルトレーション操作は約６０℃で実施した。噴霧乾燥前のタンパク質溶液が、カルシウム添加前のタンパク質溶液の３１．９％の収率で、また、スプリットピー粉末中のタンパク質の２８．２％の収率で回収された。濃縮し、ダイアフィルトレーションしたタンパク質溶液を、次に、乾燥して、１０２．６５ｗｔ％（Ｎ×６．２５）ｄ．ｂ．のタンパク質含有量を有することが分かった製品を得た。この製品には、ＹＰ０７−Ｃ１２−１２Ａ  ＹＰ７０１の呼称を与えた。
【００７６】
ＹＰ０７−Ｃ１２−１２Ａ  ＹＰ７０１を製造するために用いた塩化カルシウムペレット（９５．５％）の重量は、４２ｋｇのイエロースプリットピー粉末が３００Ｌの０．１３Ｍ  ＣａＣｌ2を用いて抽出された場合に用いられる重量より、３９．１％少なかった。
【００７７】
例２
この例は、図２に示される２段階抽出法を用いる、本発明の別の実施形態を例示する。
【００７８】
４７．２４ｋｇのイエロースプリットピー粉末を、３００ＬのＲＯ水と合わせ、混合物を２９．９℃で３０分間撹拌した。遠心分離によって、不溶性材料を除去し、試料をある程度透明にし、３．１７ｗｔ％のタンパク質濃度を有する２８０Ｌのタンパク質溶液を得た。このタンパク質溶液に、１．６２６ｋｇの塩化カルシウムペレット（９５．５％）を加え、試料を３０分間撹拌した。遠心分離を用いて、不溶性材料（分離沈殿固体１と呼ぶ）をタンパク質抽出溶液から分離した（遠心分離液１と呼ぶ）。１．６０ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、２２６．２Ｌの遠心分離液１を得た。この溶液のｐＨを、１：１希釈ＨＣｌの添加によって２．８４に下げ、その試料を取り置いた。８．８４ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、５３．８０ｋｇの分離沈殿固体１を得た。これらの固体を、１０７．６Ｌの０．１６４Ｍ  ＣａＣｌ2溶液と、３０分間混合した。再び、遠心分離を用いて、不溶性材料（分離沈殿固体２と呼ぶ）をタンパク質抽出溶液（遠心分離液２と呼ぶ）から分離した。１．３９ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、１４４．１８Ｌの遠心分離液２を得た。遠心分離液２を、遠心分離液１と混合し、合わされた試料のｐＨを、１：１希釈ＨＣｌの添加によって、３．７５から３．０１に下げた。次いで、タンパク質溶液を、濾過によって透明にして、１．００ｗｔ％のタンパク質濃度を有する濾過タンパク質溶液を得た。
【００７９】
４１０Ｌの濾過タンパク質溶液の容量を、約５５℃の温度で運転される３，０００ダルトンの分画分子量を有するポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）膜での濃縮によって、７０Ｌに低減した。この段階で、５．００ｗｔ％のタンパク質含有量を有するタンパク質溶液に、１４０ＬのＲＯ水によるダイアフィルトレーションを行い、ダイアフィルトレーション操作は約５９℃で実施した。次いで、ダイアフィルトレーションされたタンパク質溶液を、２８Ｌの容量に濃縮し、さらなる１４０ＬのＲＯ水を用い、ダイアフィルトレーションを行い、ダイアフィルトレーション操作は約６０℃で実施した。噴霧乾燥前のタンパク質溶液が、カルシウム添加前のタンパク質溶液の３３．０％の収率で、また、スプリットピー粉末中のタンパク質の２９．１％の収率で回収された。濃縮し、ダイアフィルトレーションしたタンパク質溶液を、次に、乾燥して、１０１．９２ｗｔ％（Ｎ×６．２５）ｄ．ｂ．のタンパク質含有量を有することが分かった製品を得た。この製品には、ＹＰ０７−Ｃ１４−１２Ａ  ＹＰ７０１の呼称を与えた。
【００８０】
ＹＰ０７−Ｃ１４−１２Ａ  ＹＰ７０１を製造するために用いた塩化カルシウムペレット（９５．５％）の重量は、４７．２４ｋｇのイエロースプリットピー粉末が３００Ｌの０．１３Ｍ  ＣａＣｌ2を用いて抽出された場合に用いられる重量より、１８．８％少なかった。
【００８１】
例３
この例は、図１に示される２段階抽出法を用いる、本発明の一実施形態を説明する。
【００８２】
６０ｇのイエロースプリットピー粉末を、６００ｍｌの０．０５Ｍ塩化カルシウム溶液と合わせ、混合物を雰囲気温度で３０分間撹拌した。遠心分離を用いて、不溶性材料（残留物１と呼ぶ）をタンパク質抽出溶液（遠心分離液１と呼ぶ）から分離した。０．９７ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、５４５．８１ｇの遠心分離液１を得た。７．９７ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、１０８．６６ｇの残留物１を得た。これらの固体の９４．３４ｇの分取試料を、９４．３４ｍｌの０．１７８Ｍ  ＣａＣｌ2溶液（約０．１３Ｍの総（overall）塩化カルシウム濃度を生じる）と３０分間混合した。再び、遠心分離を用いて、不溶性材料（残留物２と呼ぶ）をタンパク質抽出溶液（遠心分離液２と呼ぶ）から分離した。２．０９ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、９６．２２ｇの遠心分離液２を得た。合わされた２つの抽出物は、残留物１の試料全部が再抽出されたと仮定すると、最初の粉末試料中のタンパク質の約６１％を可溶化したことが確認された。これは、６００ｍｌの０．１３Ｍ塩化カルシウムを用いる、６０ｇのイエローピー粉末の１回の抽出によって可溶化されるタンパク質の量に非常に似ている。しかし、この例において用いた２段階抽出法は、１回の抽出より３７％少ない塩化カルシウムを必要とした。
【００８３】
例４
この例は、図３に示される、カルシウム塩の添加の前に濃縮ステップを用いる、本発明の一実施形態を例示する。
【００８４】
４２．０ｋｇのイエロースプリットピー粉末を、３００ＬのＲＯ水と合わせ、混合物を雰囲気温度で３０分間撹拌した。４．２６ｗｔ％のタンパク質濃度を有する、７５．９８ｋｇの不溶性材料を、遠心分離によって除去して、２．４２ｗｔ％のタンパク質濃度を有する３０４Ｌのタンパク質溶液を得た。このタンパク質溶液を、濾過によってさらに透明にして、２．３１ｗｔ％のタンパク質濃度を有する２７８Ｌの濾過タンパク質溶液を得た。この２７８Ｌの濾過タンパク質溶液の容量を、約２９℃の温度で運転される１０，０００ダルトンの分画分子量を有するＰＥＳ膜での濃縮によって、１５０Ｌに低減した。この濃縮されたタンパク質溶液は、２．９４ｗｔ％のタンパク質濃度を有していた。
【００８５】
前記の１５０Ｌの濃縮タンパク質溶液を、最初の遠心分離ステップからの７５．９８ｋｇの不溶性材料、および２．９６ｋｇの塩化カルシウムペレット（９５．５％）と合わせ、１５分間混合した。遠心分離によって不溶性材料を再び除去して、２．１０ｗｔ％のタンパク質濃度を有する１６９Ｌのタンパク質溶液を得た。このタンパク質溶液を、２４８ＬのＲＯ水と合わせ、混合物のｐＨを、１：１希釈ＨＣｌにより３．０６に下げた。希釈し、ｐＨ調整したタンパク質溶液を、次いで、濾過によってさらに透明にして、０．５９ｗｔ％のタンパク質濃度を有する濾過タンパク質溶液を得た。４００Ｌの濾過タンパク質溶液の容量を、約５５℃の温度で運転される１０，０００ダルトンの分画分子量を有するＰＥＳ膜で濃縮することによって、３４Ｌに低減した。この段階で、４．８４ｗｔ％のタンパク質濃度を有する濃縮タンパク質溶液に、約５９℃で、６８ＬのＲＯ水を用い、ダイアフィルトレーションを行った。ダイアフィルトレーションしたタンパク質溶液を、２８Ｌの容量にさらに濃縮し、次いで、約５９℃で、さらなる１４０ＬのＲＯ水を用い、ダイアフィルトレーションを行った。噴霧乾燥前のタンパク質溶液が、スプリットピー粉末の１６．０％の収率で回収された。濃縮し、ダイアフィルトレーションしたタンパク質溶液を、次に、乾燥して、１０４．３０ｗｔ％（Ｎ×６．２５）ｄ．ｂ．のタンパク質含有量を有することが分かった製品を得た。この製品に、ＹＰ０７−Ｃ０６−１２Ａ  ＹＰ７０１の呼称を与えた。
【００８６】
ＹＰ０７−Ｃ０６−１２Ａ  ＹＰ７０１を製造するために用いられた塩化カルシウムペレット（９５．５％）の重量は、４２．０ｋｇのイエロースプリットピー粉末が３００Ｌの０．１３Ｍ  ＣａＣｌ2を用いて抽出された場合に用いられる重量より、３４．７％少なかった。
【００８７】
発明の要約
本開示の要約として、本発明は、豆類タンパク質製品の効率的な回収を実施するために必要とされるカルシウム塩の量が低減される、豆類タンパク質製品を調製するための改善された方法を提供する。変形形態は、本発明の範囲内で可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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