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高脂肪 O/ W 乳化食品向け SEの開発

2.1 分解温度と融点

ど粘度が低いため乳化は経時的に悪化しやすい。SE

SEの熱 分 解温 度は 20 0℃ 前 後である。表1のとおり、張力低下能との相関性も示唆される。 実際の O/ W 乳

脂肪酸組成やエステル化度にもよるが、結晶状態の示差熱分析におけるメインピーク値を融点としたとき

私たちの生活に欠かすことができない食品には、栄養分はもとより、安全性や、素材の分離がないなどの安定性、食欲をそそる味、外観、食感、また適正な価格などが求められる。これらの要求は互いにトレードオフの関係であることが多い。そのバランスをとるために種々の食品添加物が用いられている。食品工業の進展に食品添加物は大きく貢献している。たとえばクリームという名称がつく高脂肪の乳化食品は、乳化安定性の制御が難しく、かつその用途からも食品添加物の重要性は高い。本稿では、このような乳化食品において真価を発揮する食品添加物の１つである当社の乳化剤について述べる。

ク質、水溶性高分子、糖類、塩類などの互いに影響し2. 2 溶解性の使い分けが必要となる。

あう素材が複 数あり、実際の処方や製法に応じた SE

表 2に水、アルコール類、食用脂肪への当社品 SEの溶解性を示す。SEの性能を十 分に出すためには、水あるいは食用脂肪に加温溶解して用いる必要がある。

モノエステルは水に、ジエステル以上は食用脂肪に、
当 社 品 SEの1%（ w t /vol ）時 の 水 溶 性 に つ いて、CH2

親油的な部分

複数の素材からなる食品は、加工することにより消費者の要求に応じた味や外観、食感を得られる。しか力学的には不安定な状態となる。食品添加物の一つでらなる改良に役立っている。また製造の効率化や不良品率の低減によるコストダウンなどにも貢献している。

1.1 乳化剤としてのショ糖脂肪酸エステル（ SE ）SEは日本で工業化がスタートした乳化剤であり、当社では1970 年に本格的な製造設備を建設した。食品添加物としての利用が大部分であり、そのほかには洗浄 剤、医薬品、医薬部外品、化 粧品、衛生用品などに利用されている。 水酸基が 8 つあるという特徴的な構造を由来とする性能の高さや幅の広さから、水中油滴型（ O/ W ）食品への乳化 剤用途で SEの 使 用例はOOHOHOH

SEは、親水的な部分としてのショ糖と親油的な部分としての脂肪酸とが、エステル結合によって縮合してSEの安全性は、FAO/ WHO合同食品添加物専門家会議（ JECFA ）で評価されている。 急性毒性は、ラット・マウスに対して20 g/kgまで投与しても異常は認められていない1）。そのほか、亜急性毒性 1, 2 , 3, 4 ）、慢性が脂肪酸とエステル化反応することにより、モノエステルからオクタエステルが生成する。 反応制御によって幅広いエステル化度をとることができる点もSEのユニークさの一つの要因である。

SEの味はほぼ感じられず、外観はステアリン酸とパルミチン酸が主体の脂肪酸 組 成である場合には白色の粉末状である。 匂いは無いか、わずかに特有の匂いを呈する。 食品の味や色、匂いへの影 響は非常に少ない。

11

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透明に溶解するが、それ 以外は食 用脂肪に加温によ意が必 要である。O/ W 乳化時には、モノエステルは水相に、ポリエステルは油相に分布して性能を発揮する。 当社では、SEの冷 水分 散性を高めた製 剤も有しており、加熱溶解が難しい場合には有効である。

毒性 1, 5 ）も低く、発がん性や繁 殖 試 験でも異常なしと報告されている1, 5 ）。 また、消化性や生分解性の高さについても研究されている 6 ,7, 8 ）。これらのことにより、生体や環境に対しSEの安全性は高いといえる。

2. 当社品 SEの物性と性能
当社のSEの一部を表1に示す。HLB によって複 数※のグレードがある。

なる乳化剤である（ 図1）。ショ糖がもつ 8 つの水酸基

約191513119.58621エステル組成［%］モノエステル ジ・トリ・ポリエステル
約100
約070306040505045554060307010900100●ステアリン酸とパルミチン酸が主体

表 2 当社品 SEの溶解性
HLB

溶解温度［℃］

水エタノール
プロピレングリコール
グリセリン
ヤシ油
綿実油
大豆油

60
S
SS

S｜｜｜

1580
S
S
S

S｜｜｜60
PS
S
S
PS｜｜｜

1180
PS
SS
PS｜｜｜

融点［℃］
－
5758566056586565－：データなし

HLB15HLB8HLB2Blank

約2約9約11約30落下する
直前の水滴なし

協和界面化学株式会社製 固液界面解析装置 Drop Master 50 0 にて測定

図 2 当社品 SEの界面張力低下能
表 3 当社品 SEの O/ W 乳化性能
HLB
SE添加量O/ W比
15（ 対全量 ） 経時
90/1060/40
20/80

1351311 9.586

2直後

○

○

○

iP

iPiP

iP

直後

○

○

○－－－－○

○

△

○

○

○

○

○

○

△△

○

○

○

○

○

△△

△

△

○

○

○

××△△

△

1週間後
1週間後
直後

1週間後

乳化方法：60～65℃で水に大豆油を徐々に滴下しながらホモミキサーで乳化

60

6PS
S｜
PS｜｜｜80PS
S
SPS｜｜｜

60｜｜｜

1○：完全乳化 △：わずかに分離 ×：分離 iP：転相 －：データなし

80｜
PS
PS
PS

｜｜｜｜
S
S
S

S：完全に溶解する PS：部分溶解する ｜：ほとんど不溶であり分離性である
溶媒１容量部に対し、SE1重量部を溶解した状態

2. 3 界面張力低下能とO/ W 乳化性能

表1 当社品 SEのラインアップ
HLB

界面張力［mN/m］

なる。 食用脂肪への溶解性については、HLB1のSEはり溶解してもモノエステルの溶け残りが生じるため注

図1 SEの化学構造例※多い。

乳化剤SEのHLBないポリエステルを均一に分散させ濁った水分散液にHOO
OH

HLB11、HLB 6 のSEはモノエステルが、温水に溶解しO

親水的な部分し、このとき、食品内部では成分間の界面が増えて熱ある乳化剤は、食品の安定性の向上、外観や食感のさOH

HLB15 のSEは 55 ℃ 以 上 の 温 水 に 透 明 に 溶 解 する。

OH化食品においては、併用する乳化剤、安定剤、タンパは、55℃～65℃である。

加温により溶解する。

1. 乳化剤の役割の HLBが高いほど乳化安定性が良 好な傾向で、界面図 2に界面張力低下能を、表 3にO/ W 乳化性能を示した。 界面 張 力はペンダントドロップ法にて測定し、油相（ 大豆油 ）に水または SEの水溶液をシリンジにて

3. O/ W乳化食品への応用例
3.1 植物脂肪ホイップクリーム

ホイップクリームは、乳等省令※によって「 クリーム 」と「 乳等を主 原 料とする食品 」に大 別される。 乳化剤が使用されるのは後者であり、その市販品は、乳脂肪のみからなるもの、乳脂肪と植物脂肪を併用したもの、植物脂肪と乳製品からなるものに分かれる。それぞれに一長一短があり、短所を補うために乳化剤などの食品添加物が用いられる。

多くは液状で流通や保管し、使用時にホイップして押出し、水滴がシリンジ先から油相に落下する直前のケーキやデザートのトッピングに供される。 流通時や面張力が低下する。

られる。 ホイップ 時には起泡性や 保 形性が求められ滴 下しながらホモミキサーで乳化し、直後から1週間必要となる。 解乳化により部分凝集した脂肪球がネッ水滴を画像処理で算出した。SEの HLBが高いほど界O/ W 乳化性能は6 0℃～65℃で水に大豆油を徐々に後の乳化状態を目視にて評価した。O/ W比が低いほ保管時には分離、増粘がないような乳化安定性が求めるため、脂肪が適度に部分凝集するという解乳化性がトワークを形成して、その中に空気を保持し起泡する
第一工業製薬 社報 No. 58 3 拓人 2018 冬12

明日へ の 技 術 情 報 T E C H N I C A L I N F O R M A T I O Nと考えられている（ 図 3）。 このようにホイップクリーパク質などの界面吸着挙動が異なるとともに、脂肪の質が求められる。 これには、高 HLBおよび 低 HLBの考えられる。

自己乳化性が乏しく溶解後に脂肪が分離したりクリー肪球の適 度な微 細化による乳化安定性の向上や、解3. 2 コーヒークリームパウダーの改善 のためには高 HLBのSEが 有 効である。図 5に御の結果としてオーバーランを向上することに寄与す（ vol/vol ）の O/ W 乳化食品であり、その市販 品は乳とにより、流通時と保管時には増粘を抑制すると考えもの、植物脂肪のみからなるもので大別され、リキッ

ムは、乳化安定性と解乳化性という2 つの相反する性SEの 併用が 有 効である。 高 HLBのSEは主として、脂乳化時のタンパク質との界面吸着競合による解乳化制る。低 HLBのSEは主として脂肪の結晶化に作用するこられている。また、ホイップ時には解乳化後の脂肪球のネットワーク形成状態に影響すると推測でき、オー結晶化や部分凝集時のネットワーク構造が変化すると乳化が破壊し粉体表面の脂肪量が増加するなどしてパウダー粒子の粗大化や保存中の固結、溶解性の悪化、ミングが早期に生じたりといった問題がある。 それら

コ ー ヒー クリーム は 脂 肪 分 が お よそ15%～30 %脂肪のみからなるもの、乳脂肪と植物脂肪の併用したド品とパウダー品がある。 パウダー品は流 通時 や 保パウダーの概念図を、図 6 に処方例と評価結果を示す。

高 HLBのSEを用いることで、乾燥される前の乳化液中の脂肪球はより微細になり、乾燥後もそれが維持されやすく、コーヒーに分散した後の表面における脂肪の分離が少なくなる。また、冷水分散性も改善する。耐管時で有利な点があり、大きな需 要がある。 粉末油

酸性の乏しさからSEのみだとクリーミング層が早期に性の向上に寄与する。

して用いられる場合もある。 パウダー品においては、セリドを併用することで改善できる。

プクリームにおける低 HLBのSEの効果の違いを図 4に

己乳化性が求められる。しかし、パウダー化に際して3. 3 ココナッツクリーム

すい。しかし、ある組成の低 HLBのSEを用いると顕著

SE不使用時

栽 培されており、ココナッツから採れるココナッツク

バーランとともにホイップ後の安定性、すなわち保 形一例として、植物脂肪であるパーム油を用いたホイッ示す。 パーム油を用いた場合、保形性が問題になりやに改善できる場合があることが分かった。

脂として捉えることもでき、例えばベーカリーの原料と固結がないこと、飲料などへの高い溶解性や良好な自カゼインNa、デキストリン、乳化剤、水脂肪の種 類やほかの原料の組 成が変わると、さらには速度、温度などの撹拌条件により、乳化剤やタン空気噴霧乾燥SE使用時

脂肪球 （水を除去）

脂肪球が粗い脂肪球が粗い表面の脂肪が多い

浮上してしまう欠点はあるが、微量の有機酸モノグリ

噴霧乾燥前の乳化液（凝集は避けたい）

ホイップ前

ホイップ中期（凝集させる=解乳化） （脂肪球ネットワークの形成）

図 3 ホイップクリームの起泡メカニズムモデル
評価項目 ╲ SE

最高オーバーラン［%］最高オーバーラン到達時間［分］

開発品（ HLB1）
1403.5

比較品（ HLB1）
148
3.5

直後

一晩後

偏光顕微鏡画像（ 一晩後 ）

ココヤシは東南アジアやインド、中南米などで多くリームもやはりそれらの地域で多く製造される。 食文化の広がり、中鎖 脂肪酸トリグリセライド（ MC T ）の健康に良いイメージ、乳代替のニーズなどで、製造国から遠方にココナッツクリームは輸出されることがあ

乳化剤
評価項目

粒度分布
（パウダーを冷水に希釈後、測定）
メディアン径［µm］

オイルオフ
（コーヒー
コーヒー 分散直後 ）
分散性

グリセリン
脂肪酸エステル

0.1

102.2

分離あり

[μm]

SE（HLB15）/SE（ HLB15） 有機酸モノグリ=9.25/0.75

0.1

101.8

分離なし

[μm]

0.1

10[μm]

1.4

分離なし

クリーム層
（コーヒー分散1時間後）

冷水分散性

処方：パーム油（ 融点34℃～40℃）40％、脱脂粉乳6％、水 54％、SE（HLB11）0.2％、グリセリン脂肪酸エステル（ヨウ素価20）0.15％、供試 SE 0.25％
予備乳化：ホモミキサー 10,000rpm、80℃、5分間
均質化：一次圧10MPa、二次圧2MPa
冷却：5℃浴中にて10℃まで撹拌
保存：10℃

図 4 パーム油を用いたホイップクリームにおける低HLBのSEの効果の違い

図 6 コーヒークリームパウダーにおけるSEの評価結果

第一工業製薬 社報 No. 58 3 拓人 2018 冬る。ココナッツクリームに含まれる脂肪の融点は 25℃kg添加したときの効果を図 7に示す。 粘度は低めになり、乳化安定性が向上する傾向で、とくに凍結に対する耐久性が改善する結果が示された。

4. おわりにSEが、植物脂肪ホイップクリーム、コーヒークリームパウダー、ココナッツクリームといった高脂肪 O/ W

乳化食品の乳化安定性、外観、使 用時の性能などの一方、O/ W 乳化食品の一例である乳飲料の味の感じ方に、その乳化状態が影響することも研究されている 9 ）。 乳化剤の配合によって、食品の乳化状態やその経時変 化に相違が生じるため味の感じ方も異なる可能 性が示唆されている。SEの 付 加価 値として、安定性、外観や性能などの改善とともに、さらに味や食感の感じ方やその維持への影響なども明らかにし、食品の品質向上に貢献していく。

付近で、輸送中の温 度変化で結晶化と溶融が繰り返されやすいことが、その問題の一つの要因でもある。
CODEX ※ STAN 24 0 -20 03で、ココナッツクリーム類

処方：硬化パーム核油（ 融点38℃）7.4％、カゼインNa 0.5％、リン酸塩0.4％、デキストリン14.5％、水77.0％、乳化剤0.2％
予備乳化：ホモミキサー 8,000rpm、70℃、5分間均質化：一次圧20MPa
噴霧乾燥：入口温度145℃〈 評価方法 〉
冷水分散性：コーヒークリームパウダー2.5gを水（5℃、45ml）に入れ、400rpmで4分間撹拌後、目視確認する。
コーヒー分散性：コーヒークリームパウダー5gをコーヒー（80℃、150ml）に入れ、200rpmで30秒間撹拌後の状態を目視確認する。

【 ホイップ条件】ケンウッドミキサー150rpmで攪拌（ 10℃）

13

噴霧乾燥後の粉末

図 5 コーヒークリームパウダーの概念図

脂肪球
ホイップ前

脂肪球が細かい表面の脂肪が少ない

脂肪球が細かい気泡

準じるココナッツクリームに高 HLBのSEを1, 50 0 mg/改善に寄与することを示した。

り、輸送中の分離、増粘などの乳化安定性が問題にな
水INS 473に 該 当するSEは1, 50 0 mg/kgまで 添 加 で きる。 一 例として、CODEX STAN 24 0 -20 03 の 分 類にに添加できる乳化剤や安定剤などが定められており、評価項目

乳化剤

保存期間-5℃
20℃
40℃

表面の状態*

直後Blank△SE（ HLB15）0.15%

4週間後
×直後

4週間後

○

○

粘度[mPa・s]

280

250

86

95

粘度[mPa・s]

280

265

86

130

粘度[mPa・s]

280300

86100

表面の状態
表面の状態

△△○△○△○○△○

×《 用語説明 》

O/ W： Oil in Water
HLB ： Hydrophilic lipophilic balance
乳等省令：乳及び乳製品の成分規格等に関する省令
CODEX：国際食品規格。FAOとWHOとが国際的統一化の作業をしている。

《 参考文献 》
1）FAO Nutr.Meet.Rep.Ser.No.46A;WHO Food Add.Ser.Ser.36,115（1970）
2）Oshima,M. and Kajiwara,K. : J.Takeda Res.Lab.19,172（1960）
3）Fantoni,A. and Wuattrucci,E. : Boll.Soc.Ital.Biol.Sper.45,712（1969）
4）Hara,S. : Submission to Japanese Ministry of Health and Welfare（1959）
5）Takeda,K. and Flood,M. : Regul.Toxicol.Pharmacol.35,157（2002）
6）Berry,Turner,J.Am.Oil.Chem.Soc.,37,302（1960）
7）石束,中村,鈴木,栄養と食糧 ,27,289（1974）
8）T he Joint FAO/ WHO E xper t Commit tee on Food Additives:
F.A.O.Nutrition Meeting Report No.599,100-114（1976）,No.653,140145（1980）,No.859,12-14（1995）
9）Toshiyoshi,K.,et al. : Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi,63（ 1）,25-34（2016）

表面の状態
脂肪の分離なし 少量の脂肪の 脂肪の分離あり
白色
分離ありやや褐色
褐色
ココナッツクリーム➡

⬆

乳化（8,000rpm、5分間、70℃）➡

均質化（一次圧15MPa、二次圧5MPa）➡

殺菌（121℃ 20 分間）、冷却（流水で室温 ）水+保存料+SE（ HLB15）（ 脂肪分を27%に調整 ）図 7 ココナッツクリームの高 HLBの SEによる乳化安定性向上

高塒 春 樹たかとや はるき

機能化学品開発研究部
応用グループ 専門課長
第一工業製薬 社報 No. 58 3 拓人 2018 冬14