DE69906624T2

DE69906624T2 - Käsemolkeprotein mit verbesserter Textur, Verfahren zur Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE69906624T2
Application number: DE69906624T
Authority: DE
Inventors: Takahiko Soeda
Original assignee: Ajinomoto Co Inc
Current assignee: Ajinomoto Co Inc
Priority date: 1998-06-24
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2019-06-24
Also published as: US20010053398A1; DK0966887T3; DE69906624D1; JP2000004786A; EP0966887B1; AU770912B2; CN1135068C; CN1240112A; EP0966887A1; AU3394599A; JP3733748B2; BR9902614A; CA2276089A1; NZ336263A

Description

Genaue Beschreibung der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Käsemolkeprotein mit verbesserter Textur, ein Verfahren zu dessen Herstellung, zum Beispiel ein Verfahren zum Herstellen eines Käsemolkeprotein enthaltenden Pulvers, welches die Stufen umfaßt, bei denen Käsemolkeprotein zumindest teilweise denaturiert wird und das zumindest teilweise denaturierte Käsemolkeprotein mit einer Transglutaminase umgesetzt wird, anschließendes Erhitzen der erhaltenen Lösung bei einer hohen Temperatur und dann Trocknen des Reaktionsproduktes, und seine Verwendung in einem Nahrungsmittel.
Dieses modifizierte Molkeprotein wird auf dem Gebiet von industriell bearbeiteten Nahrungsmitteln, wie Geflügel, Fleisch- und Fischprodukte, Molkereiprodukten und Eiprodukten, die Gelierfähigkeit, Emulgierfähigkeit und Schaumbildungsfähigkeit benötigen, Getränken und Reformkost angewendet.
Hintergrund
Ein Käsemolkeprotein ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Käse. Versuche zum Wiedergewinnen der in der Molke enthaltenen Proteine und deren Verwendung als Nahrungsmittelmaterialien wurde in den Ländern seit langer Zeit studiert, in denen Milchwirtschaft für Käse und Ähnliches zum Zweck des Umweltschutzes und der effektiven Ausnutzung von Rohstoffen floriert.
Hinsichtlich der herkömmlichen Herstellung von Käsemolkeproteinen betrug der Proteingehalt des Käsemolkekonzentrats, das durch Ultrafiltration erhalten wurde, zwischen 50 und 70%. Jedoch wurde in den letzten Jahren zunehmend isoliertes Molkeprotein mit einem Proteingehalt von 90% oder mehr zur Verbesserung der Gelierfähigkeit, Emulgierfähigkeit und Schaumfähigkeit des Proteins hergestellt.
Mittlerweile wurde in den letzten Jahren hinsichtlich der effektiven Verwendung von natürlichen Rohstoffen Versuche gemacht, direkt Inhaltsstoffe der Käsemolke, wie Proteine, Saccharide und Mineralien, in Nahrungsmitteln ohne Verarbeitung der Käsemolke soweit möglich zu verwenden. Dann wurden weltweit Studien durchgeführt, die die Verwendung als Nahrungsmittelmaterial eines Milchmolkeproteinkonzentrats mit einem Proteingehalt, der geringer als gewöhnlich ist, von zum Beispiel etwa 30% betreffen.
Wurde das Käsemolkeprotein, welches als Nebenprodukt anfällt, in verschiedenen Nahrungsmitteln verwendet, waren die Nahrungsmittel, welche das Käsemolkeprotein verwendeten, nicht bevorzugt, da sie ein schlechtes Gefühl beim Schlucken verursachen. Die schlechte Textur, wie grobes Gefühl oder ein schlechtes Gefühl beim Schlucken, tritt nicht bei allen Inhaltsstoffen von Milchproteinen auf. Zum Beispiel wird es bei Caseinen als Hauptkomponenten des Milchproteins nicht beobachtet. Es handelt sich um ein spezielles Problem, das bei Käsemolkeprotein auftritt.
Hinsichtlich des Problems der Verbesserung der Textur dieses Käsemolkeproteins, wie schlechtes Gefühl beim Schlucken oder ein grobes Gefühl, wurde im allgemeinen eine Hydrolysetechnik mit verschiedenen Enzymen verwendet. Wird die Hydrolyse durch Enzyme durchgeführt, ergibt sich insofern ein Problem, daß die Geliereigenschaft, eine der Eigenschaften eines Proteins, verringert und sich die Funktion des Molkeproteins nicht vollständig entfalten kann.
Zum Beispiel wird ein unmodifiziertes Molkeproteinpulver direkt mit überhitztem Dampf von 110 bis 130°C für 10 bis 20 Sekunden in Kontakt gebracht, wobei die Gelstärke des erhitzten Gels verbessert und die Anzahl an Bakterien verringert wird (JP-B-7-108191). Dieses Verfahren ist hinsichtlich der Verringerung der Anzahl an Bakterien effektiv, aber das Problem der Textur, wie schlechtes Gefühl beim Schlucken oder ein grobes Gefühl, infolge des Erhitzens, selbst wenn es nur für eine kurze Dauer durchgeführt wird, bleibt bestehen.
Weiterhin wird berichtet, daß, wenn ein Molkeprotein zur Herstellung eines Pulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 40 bis 50 μm teilweise denaturiert wird (Denaturierungsgrad zwischen 55 und 80%), es als Additiv mit einer ausgezeichneten organoleptischen Eigenschaft in einem Nahrungsmittel, zum Beispiel einer kalten Emulsion, wie Mayonnaise, einer Salatsoße oder einer Eiscreme verwendet wird (JP-W-7-507452). Jedoch wird das Problem des faden Gefühls des Endproduktes im Mund nicht vollständig gelöst. Somit ist dessen Verwendung eingeschränkt.
Zieht man die Tatsache in Betracht, daß die industrielle Hitzesterilisation im allgemeinen bei hoher Temperatur für eine kurze Dauer zum Verhindern der Denaturierung der Proteine durchgeführt wird, wird die Unlöslichkeit von Proteinen durch das Erhitzen bei 100°C oder mehr wichtig. Im allgemeinen ergibt sich durch das Erhitzen auf 100°C oder mehr eine große Veränderung der Proteine. Von diesem Standpunkt aus betrachtet gibt es keine Information bezüglich der Unlöslichkeit von Proteinen bei 100°C oder mehr, bezogen auf Käsemolke.
Aboumahmoud R. und P. Savello, Journal of Dairy Science 1990, S. 256–263 offenbaren die Vernetzung von Molkeprotein durch Transglutaminase bei verschiedenen pH-Werten oder nach Hitzebehandlung.
EP-A-0 821 881 offenbart ein Verfahren zum Umsetzen von Transglutaminase mit Molkeprotein und anschließendes Erhitzen des erhaltenen modifizierten Proteins.
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Es besteht ein Bedarf an der Entwicklung eines Käsemolkeproteins und von Nahrungsmitteln, die solches enthalten, die die ernsten Probleme des schlechten Gefühls beim Schlucken und des groben Gefühls lösen können, genauer, die die Textur verbessern können, wenn das Käsemolkeprotein verwendet wird. Solche Probleme sind bei Käsemolke, einem Nebenprodukt bei der Herstellung von Käse, auffälliger als in Caseinmolke, einem Nebenprodukt bei der Herstellung von Gaseinen. In diesem Zusammenhang, wenn Natriumchlorid, das gewöhnlich in Nahrungsmitteln verwendet wird, dem Käsemolkeprotein zugegeben wird, verliert ein erhitztes Gel, das aus diesem Käsemolkeprotein hergestellt wird, Festigkeit und Wasserbindungskapazität und ergibt ein Gefühl beim Kauen, als ob trockene Fasern gekaut werden. Dies ist ein ernstes Problem beim Ausweiten der Verwendung dieser Materialien in Nahrungsmitteln.
Eine erfindungsgemäße Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Käsemolkeproteins, welches verbesserte oben genannte physikalische Eigenschaften, speziell der Textur des Käsemolkeproteins bereitstellt und eines Nahrungsmittels, welches dieses enthält oder verwendet.
Mittel zum Lösen des Problems
Die Erfinder haben aufmerksam Untersuchungen zur Lösung der Probleme durchgeführt und folglich herausgefunden, daß zur Lösung dieser Probleme Käsemolkeprotein, speziell eine Zusammensetzung, die das Käsemolkeprotein enthält, mit Transglutaminase umgesetzt wird und Bedingungen zur zumindest teilweisen Denaturierung des Käsemolkeproteins eingestellt werden, speziell, die geeignete Kombination von Hitzebehandlung und Einstellung des pH-Wertes, speziell die pH-Werteinstellung und die Vorbehandlung mit Hitze in einer früheren Stufe mit dem Ergebnis, daß, wenn das Produkt später sogar auf 100°C oder mehr erhitzt wird, ein Gel, das aus dem behandelten Käsemolkeprotein erhalten wird, oder das Nahrungsmittel, welches dieses verwendet, ausgezeichnete Textur, wie ausgezeichnetes Gefühl beim Schlucken ohne ein grobes Gefühl aufweisen kann und die Eigenschaften, wie Emulgierfähigkeit, Schaumbildungsfähigkeit und Wasserspeicherungskapazität im hohen Grad erhalten kann. Diese Entdeckungen haben zur Vervollständigung der Erfindung geführt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Modifizieren von Käsemolkeprotein, welches die Stufen umfaßt, bei denen

(a) Käsemolkeprotein zumindest teilweise unter einer erhöhten Temperatur und einer alkalischen Bedingung denaturiert wird und
(b) das zumindest teilweise denaturierte Käsemolkeprotein mit einer Transglutaminase umgesetzt wird.

Die folgende Kombination der Stufen (a) und (b) ist bevorzugt:

(a) alkalische Behandlung des Käsemolkeproteins und Vorbehandlung mit Hitze, zum Beispiel Hitzebehandlung bei höchstens 80°C, vor dem Umsetzen des Käsemolkeproteins mit der Transglutaminase, und/oder
(b) Umsetzen des Käsemolkeproteins mit der Transglutaminase unter alkalischen Bedingungen und/oder während des Erhitzens bei einer Temperatur, die die Transglutaminase nicht inaktiviert.

Die Stufen (a) und (b) werden im folgenden jeweils als Stufe 1 und 2 bezeichnet.
Weitere physikalische oder chemische Behandlung, anders als die oben erwähnten Behandlungen, werden ebenso von der Erfindung umfaßt, sofern der erfindungsgemäße Gegenstand nicht verschlechtert wird.
Die zumindest teilweise Denaturierung des Käsemolkeproteins ermöglicht der Transglutaminase ihr Substrat zu vernetzen, das bedeutet, ein Käsemolkeprotein mit einer dreidimensionalen Struktur, die unterschiedlich seiner Struktur unter normalen Bedingungen ist, wobei ein modifiziertes Käsemolkeprotein mit vorteilhaften Eigenschaften hergestellt wird.
Die folgenden Inhalte werden ebenso von der Erfindung umfaßt.

[1] Ein Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Käsemolkeproteins, welches die Stufe des Umsetzens eines Käsemolkeproteins mit einer Transglutaminase umfaßt, welche
(a) eine Stufe 1 einer alkalischen Behandlung und Vorbehandlung mit Hitze (zum Beispiel Hitzebehandlung bei höchstens 80°C) vor dem Umsetzen mit der Transglutaminase und
(b) eine Stufe 2 des Umsetzens des Käsemolkeproteins mit der Transglutaminase unter einer alkalischen Bedingung und/oder während des Erhitzens bei einer Temperatur umfaßt, die die Transglutaminase nicht inaktiviert.

Vorzugsweise werden die alkalische Behandlung und die Vorbehandlung mit Hitze in Stufe 1 zur gleichen Zeit durchgeführt, obwohl sie getrennt durchgeführt werden können. Ebenso in dem Fall, wenn das Käsemolkeprotein unter einer alkalischen Bedingung mit der Transglutaminase umgesetzt werden kann und während des Erhitzens in Stufe 2 getrennt umgesetzt werden kann, ist es ratsam, die Umsetzung mit der Transglutaminase während des Erhitzens unter einer alkalischen Bedingung gleichzeitig durchzuführen. Wird weiterhin die Stufe 2 durchgeführt, ist es ratsam, die alkalischen Bedingung aus der Vorbehandlung mit Hitze beizubehalten und sukzessive die Umsetzung mit der Transglutaminase durch Erhitzen in Stufe 2 durchzuführen, wobei eine bessere Behandlung des Proteins erreicht wird.
Da die Transglutaminase bei zu hoher Temperatur ihre Aktivität verliert, wird zum Beispiel eine Temperatur von 60°C oder weniger angewendet. Ausreichende Effekte werden sogar bei Umsetzung bei Raumtemperatur bereitgestellt.
Wie oben erwähnt, kann die alkalische Behandlung und die Vorbehandlung mit Hitze gleichzeitig durchgeführt werden. Auch wenn die Stufen 1 und 2 durchgeführt werden, ist es am stärksten bevorzugt, daß die alkalische Behandlung in Stufe 1 sukzessive durchgeführt wird und die Transglutaminase durch Erhitzen, wie benötigt, umgesetzt wird.

[2] Das Verfahren, bei dem die Menge der Transglutaminase zwischen 0,1 und 100 Einheiten pro Gramm des enthaltenen Proteins beträgt.
[3] Das Verfahren, bei dem der pH-Wert der alkalischen Behandlung und/oder unter alkalischen Bedingungen zwischen 7 und 9 liegt.
[4] Das Verfahren, welches eine weitere Stufe des Erhitzens nach der Umsetzung mit der Transglutaminase und dann Trocknen des Reaktionsprodukts enthält.

Beim Trocknen kann eine Hitzebehandlung bei einer hohen Temperatur auch zur Sterilisation durchgeführt werden.

[5] Das Verfahren, bei dem die Vorbehandlung mit Hitze in Stufe 1 bei 50 bis 80°C durchgeführt wird.

Ausführungsform der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend genauer beschrieben.
Das Käsemolkeprotein, welches modifiziert werden soll, oder eine Zusammensetzung, die dieses enthält, welche als Ausgangsmaterial in der Erfindung verwendet wird, enthält ein Molkeprotein, das als Nebenprodukt bei der Käseherstellung unter Verwendung von Milch als Rohmaterial erhalten wird. Hauptkomponenten davon im Feststoff sind Proteine und Lactose. Hinsichtlich des Käsemolkeproteins, welches gewöhnlich als Ausgangsmaterial in der Erfindung verwendet wird, wird eine Standardzusammensetzung in Form einer Protein enthaltenden Lösung bevorzugt, eine Zusammensetzung, welche 94,5 Wasser, etwa 0,5% Protein, etwa 4,5% Saccharide, 0,5% Asche und eine Spur Fett enthält, oder ein Konzentrat, welches durch etwa 2- bis 10-maliges Konzentrieren mittels Ultrafiltration erhalten wird. Weiterhin ist ebenso eine Käsemolkeprotein enthaltende Lösung erhältlich, welche durch Verwendung eines kommerziellen Käsemolkeprotein enthaltenden Pulvers mit einem Proteingehalt von 30% oder mehr und Zugeben von Wasser, bis der Proteingehalt 10% oder weniger wird, erhalten wird.
Die Transglutaminasen werden in Calcium-unabhängige und Calcium-abhängige Arten aufgeteilt. Beide können erfindungsgemäß verwendet werden. Beispiele davon umfassen solche, die. von Mikroorganismen, wie Actinomycetes, Bacillus subtilis und Ähnlichen herrühren (siehe zum Beispiel JP-A-64-27471). Beispiele der Letzteren umfassen solche, die aus Meerschweinchenleber erhalten werden (siehe zum Beispiel JP-B-1-50382), solche die aus Mikroorganismen stammen, wie Oomycetes, solche die aus Tieren stammen, wie Rinderblut, Schweineblut und Ähnlichem, solche die aus Fischen stammen, wie Lachs, rote Meerbrasse und Ähnliche (siehe zum Beispiel Seki Nobuo et al., Nippon Suisan Gakkaishi, Vol. 56, Nr. 1, S. 125-132 (1990)), solche die aus Austern stammen, usw. Ebenso können solche, die durch gentechnische Verfahren hergestellt werden, erwähnt werden (siehe zum Beispiel JP-A-1-300889, JP-A-6-225775, JP-A-7-23737). Erfindungsgemäß kann jede dieser Transglutaminasen ohne spezifische Beschränkung hinsichtlich der Herkunft und der Herstellung verwendet werden. Jedoch sind hinsichtlich der Funktion und der Wirtschaftlichkeit bei Nahrungsmittelanwendungen die Calcium-unabhängigen Transglutaminasen bevorzugt. Zum Beispiel sind die Transglutaminasen, die aus Mikroorganismen stammen (JP-A-64-27471, oben erwähnt), bevorzugte Enzyme und erfüllen jede Bedingung.
Transglutaminasen, die entwickelt und in Zukunft gefunden werden, können ebenso erfindungsgemäß verwendet werden, solange sie Transglutaminaseaktivität aufweisen. Deren Verwendung wird selbstverständlich erfindungsgemäß umfaßt.
Zum Beispiel wird ein aktuelles Behandlungsverfahren nachfolgend beschrieben.
Eine Käsemolkeprotein enthaltende Läsung mit einem Proteingehalt von 0,5 bis 10% wird zuerst einer alkalischen Behandlung (pH-Werteinstellung) und einer Vorbehandlung mit Hitze unterzogen. Bei der alkalischen Behandlung (pH-Werteinstellung), beträgt der pH-Wert zwischen 7 und 9. Ein Hydroxid, ein Carbonat, ein Phosphat oder Ähnliches wird als Mittel zur pH-Werteinstellung (Neutralisierungsmittel) verwendet, das verwendete Mittel zur pH-Werteinstellung (Neutralisierungsmittel) ist nicht speziell beschränkt. Die Vorbehandlung mit Hitze wird vorzugsweise nach der pH-Werteinstellung durchgeführt. Hinsichtlich deren Konditionen beträgt die Temperatur vorzugsweise höchstens 80°C, gewöhnlich liegt sie zwischen 50 und 80°C und die Dauer beträgt vorzugsweise 10 Sekunden bis 120 Minuten. Hinsichtlich des Verfahrens, wenn eine Hitzebehandlung bei hoher Temperatur für eine kurze Dauer durchgeführt wird, zum Beispiel 5 Minuten oder weniger, kann ein Hochtemperaturschnellheizer, der mit einer Wärmeaustauschplatte bestückt ist, verwendet werden. Hinsichtlich der Vorbehandlung mit Hitze für eine lange Dauer, kann sie schrittweise unter Verwendung eines Tanks durchgeführt werden. Das Verfahren wird in Abhängigkeit der verwendeten Bedingungen der Vorbehandlung mit Hitze gewählt. Entweder die pH-Werteinstellung oder die Vorbehandlung mit Hitze kann früher durchgeführt werden. Die pH-Werteinstellung kann nach der Vorbehandlung mit Hitze durchgeführt werden. Jedoch ist dieses Verfahren eher unerwünscht, da die pH-Werteinstellung aufgrund der Differenz der Lösungsmitteltemperatur schwierig wird. Hinsichtlich der Proteinmodifikation kann eines der beiden früher durchgeführt werden.
Die Käsemolkeprotein enthaltende Lösung, deren pH-Wert eingestellt wurde und die hitzevorbehandelt ist, kann dann mit der Transglutaminase behandelt werden. Die Menge der Transglutaminase beträgt zwischen 0,1 und 100 Einheiten, vorzugsweise zwischen 0,5 und 50 Einheiten pro Gramm des Proteins. Beträgt sie weniger als 0,1 Einheiten, bleibt die Speicherung unverändert und die Textur, wie ein grobes Gefühl oder Ähnliches kann, verglichen mit der Transglutaminase-freien Substanz, nicht verbessert werden. Beträgt sie außerdem mehr als 100 Einheiten, bleibt der Effekt unverändert und wird nicht weiter verbessert. Somit ist die Zugabe in einer Menge von mehr als 100 Einheiten wirtschaftlich unvorteilhaft.
Die Reaktion mit der Transglutaminase in der Erfindung wird vorzugsweise unter einer alkalischen Bedingung durchgeführt. Wird, wie in der Erfindung, die pH-Werteinstellung zuvor durchgeführt, ist es sehr günstig, daß die Lösung, deren pH-Wert eingestellt ist, verwendet wird, so daß der pH-Wert erhalten bleibt.
Hinsichtlich der Reaktionsbedingungen der erfindungsgemäß verwendeten Transglutaminase, liegt die Reaktionstemperatur zwischen 0 und 60°C und die Reaktionsdauer zwischen 5 Minuten und 48 Stunden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Reaktionsdauer geeigneterweise in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur und den erwarteten Effekten gewählt. Dementsprechend sind die bevorzugten Reaktionsbedingungen so, daß die Reaktions temperatur zwischen 20 und 50°C und die Reaktionsdauer zwischen 30 Minuten und 2 Stunden liegt.
Beim Erhitzen auf eine Temperatur, die die Transglutaminase in der Erfindung nicht inaktiviert, beträgt die Temperatur gewöhnlicherweise 60°C oder weniger, wie oben erwähnt.
Anschließend wird die mit der Transglutaminase behandelte Käsemolkeprotein enthaltende Lösung, wie benötigt, neutralisiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der pH-Wert gewöhnlicherweise etwa in einem neutralen Bereich eingestellt, das heißt etwa zwischen 6 und 7,5. Hinsichtlich der Verwendung in Nahrungsmitteln beträgt er vorzugsweise 7 oder weniger. Als Mittel zur pH-Werteinstellung (Neutralisierungsmittel) wird eine wäßrige Lösung einer anorganischen oder organischen Säure verwendet, deren Art nicht speziell beschränkt ist.
Es ist ebenso möglich, daß der pH-Wert auf einen alkalischen Bereich, gemäß der Verwendungsart des modifizierten Proteins, eingestellt wird.
Nach der Neutralisation wird die Protein enthaltende Lösung auf 80 bis 140°C für 1 Sekunde bis 120 Minuten erhitzt. Zum Erhitzen wird im allgemeinen das UHT-Verfahren verwendet und die Behandlung bei einer hohen Temperatur für eine kurze Dauer durchgeführt. Als Heizquelle wird ein indirektes Verfahren, wobei Dampf durch eine Platte geleitet wird, oder ein direktes Verfahren, wobei Dampf direkt einer Proteinlösung zugeführt wird, verwendet.
Erfindungsgemäß tritt Unlöslichkeit des Proteins durch Aggregation nicht auf, auch wenn auf 100°C oder mehr erhitzt wird.
Nach dem Erhitzen wird das Produkt getrocknet. Als Trocknungsverfahren ist im allgemeinen ein Sprühtrocknungsverfahren recht wirtschaftlich. Bei diesem Verfahren wird ein Sprühtrockner oder ein Scheibentrockner verwendet. Um die Hitzezerstörung des Proteins zu minimieren, ist es ratsam, speziell die Abgastemperatur in dem Trockner auf 80°C oder weniger zu halten.
Ein tatsächliches, Käsemolkeprotein enthaltendes Pulver kann über die oben erwähnten Stufen ausgehend von der Anzahl an Bakterien und der Proteineigenschaften der Erfindung hergestellt werden.
Nebenbei bemerkt, wird die Aktivitätseinheit der erfindungsgemäß verwendeten Transglutaminase wie folgt gemessen und definiert.
Das bedeutet, daß die Reaktion unter Verwendung von Benzyloxycarbonyl-L-glutaminylglycin und Hydroxylamin als Substrate durchgeführt wird. Die resultierende Hydroxyaminsäure wird in einen Eisenkomplex in Gegenwart von Trichloressigsäure eingebaut und dann die Absorption bei 525 nm gemessen. Die Menge der Hydroxyaminsäure wird auf einer Kalibrierungskurve bestimmt und die Aktivität berechnet (JP-A-64-27471).
Das gemäß diesem Verfahren erhaltene erfindungsgemäße modifizierte Käsemolkeprotein kann in verschiedenen Nahrungsmitteln als solches oder nach weiterem Modifizieren verwendet werden. Dies alles wird von der Erfindung umfaßt.
Nahrungsmittel, die das modifizierte Käsemolkeprotein enthalten oder verwenden, umfassen gelähnliche Nahrungsmittel, emulgierte Nahrungsmittel, Brot, Konfekte und andere Nahrungsmittel.
Beispiele der gelähnlichen Nahrungsmittel umfassen Schinken, Wurst, Kamaboko (gekochte Fischpaste), Chikuwa (gekochte Fischpaste), Satsumaage (frittierte Fischpaste), Gallerte, Custardpudding, Eitofu, Chawanmushi (dampfgekochtes Hotchpotch) und Nudeln.
Beispiele der emulgierten Nahrungsmittel umfassen Eiscreme, Joghurt, Käse und Milchsäuregetränke.
Beispiele des Brots und der Konfekte umfassen Brot, Backwaren, Kekse und Biscuit.
Beispiele der anderen Nahrungsmittel umfassen Mousse und Schokolade.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung verständlich wird, kann das Käsemolkeprotein breit verwendet werden, und es kann auch deswegen viel von dem Käsemolkeprotein erwartet werden, weil es sich um die Verwendung eines Nebenprodukts der Käseherstellung handelt.
Beispiele
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele genauer beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
(Beispiel 1) Herstellung eines modifizierten Käsemolkeproteins
Ein Molkekonzentrat (Proteingehalt etwa 2%), welches durch Konzentrieren einer Käsemolkelösung, die aus der Käseproduktion durch ein allgemeines Ultrafiltrationsverfahren gewonnen wird, erhalten wird, wird mit einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung-(Alkalibehandlung) auf einen pH-Wert von 8 eingestellt und dann für 15 Minuten auf 60°C vorgeheizt (Vorbehandlung mit Hitze). Zu dieser Molkeproteinlösung wird 1 Einheit pro Gramm des Proteins Transglutaminase zugegeben (hergestellt durch Ajinmoto Co., Inc., spezifische Aktivität 1.000 Einheiten/g), welche aus Mikroorganismen (Streptoverticillium mobaraense IFO 13819) der Gattung Streptoverticillium, Actinomycetes erhalten wird. Das Gemisch wurde für 60 Minuten bei 25°C gehalten. Das resultierende Gemisch wurde mit einer wäßrigen Chlorwasserstoffsäurelösung auf einen pH-Wert von 7 eingestellt und in einer gewöhnlichen Weise unter Verwendung eines Ultrafilters auf einen Proteingehalt von etwa 20% auf konzentriert. Dieses Konzentrat wurde durch Halten auf 110°C für 30 Sekunden gemäß einem indirekten Plattensystem-Dampfheizverfahren erhitzt, dann in einen Zyklon, der auf einen reduzierten Druck von 600 mmHg gehalten wurde, eingespritzt .und schnell auf 60°C gekühlt. Das Produkt wurde bei etwa 160°C sprühgetrocknet, wobei ein Käsemolkeproteinkonzentrat erhalten wurde (im folgenden als "Erfindungsprodukt" bezeichnet). Zum Vergleich wurde ein Käsemolkeproteinkonzentrat in der gleichen Weise wie das Erfindungsprodukt hergestellt, mit dem Unterschied, daß die Transglutaminase direkt in einer gewöhnlichen Weise ohne Durchführen der alkalischen Behandlung und der Vorbehandlung mit Hitze verwendet wird (Vergleichsbeispiel 1). Außerdem wurde ein Käsemolkeproteinkonzentrat in der gleichen Weise wie das Erfindungsprodukt hergestellt, mit dem Unterschied, daß die pH-Werteinstellung, die Vorbehandlung mit Hitze und die Behandlung mit der Transglutaminase nicht durchgeführt wurden (Vergleichsbeispiel 2). Die Resultate der Beurteilung dieser Produkte sind in Tabelle 1 gezeigt.
Nebenbei bemerkt ist die Geliereigenschaft der Protein enthaltenden Pulver wie folgt.
(1) Herstellung eines Gels
Wasser (85 g) und 3 g Natriumchlorid wurden zu 15 g des Protein enthaltenden Pulvers gegeben und unter Verwendung eines Spatels gut gemischt. Das Gemisch wurde in ein Hüllrohr gepackt (Faltbreite 47 mm). Anschließend wurde das Produkt in heißem Wasser auf 85°C für 30 Minuten erhitzt und dann mit Leitungswasser auf Raumtemperatur gekühlt, wobei ein Gel zur Beurteilung gebildet wurde.
(2) Messung der Gelstärke
Das Gel wurde in runde Scheiben mit einer Dicke von 15 mm geschnitten und die Gelstärke der geschnittenen Stücke wurde unter Verwendung eines Rheometers, vertrieben durch Fudo Kogyo K. K., mit einem runden Stempel mit einem Durchmesser von 5 mm gemessen.
(3) Wasserbindungsvermögen eines Gels
Jedes der Gelstäcke (etwa 4 g), die durch Schneiden des Gels in runde Scheiben mit einer Dicke von etwa 5 bis 6 mm erhalten wurden, wurde von beiden Seiten mit einem Filterpapier gehalten. Eine Beladung von 2 kg wurde für 30 Sekunden darauf angewandt. Das Wasserbindungsvermögen (%) wurde aus der Gewichtsdifferenz zwischen dem Gel vor der Beladung und dem Gel nach der Beladung berechnet.
Tabelle 1

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich wird, weist das Erfindungsprodukt ausgezeichnete Gelstärke und ausgezeichnetes Wasserbindungsvermögen, verglichen mit den Kontrollprodukten, auf und zeigt deutlich verbesserte Textur. Somit kann es wirkungsvoll als Nahrungsmaterial verwendet werden.
(Beispiel 2) Herstellung eines modifizierten Käsemolkeproteins
Hundert Teile eines Käsemolkeproteinkonzentratpulvers (WPC, vertrieben durch Kyodo Nyugyo K. K., Proteingehalt etwa 35%) wurden in 900 Teilen Wasser gelöst. Die Lösung wurde auf einen pH-Wert von 7,5 mit Natriumcarbonat (Alkalibehandlung) eingestellt und für 15 Sekunden auf 80°C vorerhitzt (Vorbehandlung mit Hitze). Dann wurden 5 Einheiten pro Gramm des Proteins derselben Transglutaminase, wie in Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben und das Gemisch für 30 Minuten auf 50°C gehalten. Diese Transglutaminase-behandelte Lösung wurde für 10 Sekunden auf 120°C gehalten, wobei heißer Dampf unter Verwendung eines Dampfstrahlpumpen-ähnlichen Mischrohrs eingeblasen wurde, um das Heizen beizubehalten, dann in einen Zyklon, der auf einen reduzierten Druck von 600 mmHg gehalten wurde, eingespritzt und schnell auf 60°C gekühlt. Das resultierende Gemisch wird bei etwa 160°C sprühgetrocknet, wobei ein Käsemolkeproteinkonzentrat erhalten wurde. Dieses Konzentrat wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Das resultierende Salz-versetzte Gel wies ein relativ hohes Wasserbindungsvermögen von 81,6 auf und ergab ein relativ ausgezeichnetes Gefühl beim Schlucken und Kauen.
Beim Vergleich mit dem Erfindungsprodukt wies ein Käsemolkeprotein (Vergleichsbeispiel 3), welches durch Umsetzen mit der Transglutaminase ohne Durchführung der pH-Werteinstellung und der Vorbehandlung mit Hitze hergestellt wurde, ein geringes Wasserbindungsvermögen auf und wies keine so hohe Verbesserung der Textur, wie das Gefühl beim Schlucken und Kauen, auf. Somit ist dieses Protein im Vergleich mit dem Erfindungsprodukt unvorteilhaft.
(Beispiel 3) Herstellung eines modifizierten Käsemolkeproteins (Bezugsbeispiel)
Einhundert Teile eines abgetrennten Käsemolkeproteins (WPC, vertrieben durch Nissei Kyoeki K. K., Proteingehalt 85%) wurden in 1.500 Teilen Wasser gelöst und der pH-Wert der Lösung dann mit Natriumhydroxid auf 9 eingestellt. Anschließend wurden 0,5 Einheiten pro Gramm des Proteins der gleichen Transglutaminase (spezifische Aktivität 1.000 Einheiten/g), wie in Beispiel 1 verwendet, zugegeben und das Gemisch für 90 Minuten auf 50°C gehalten. Diese Lösung wurde dann mit Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 7 neutralisiert, für 10 Sekunden auf 120°C gehalten, wobei heißer Dampf unter Verwendung eines Dampfstrahlpumpen-ähnlichen Mischrohrs zum Heizen eingeblasen wurde, danach in einen Zyklon eingespritzt, der auf einen reduzierten Druck von 600 mmHg gehalten wurde, und schnell auf 60°C abgekühlt. Das resultierende Gemisch wurde bei etwa 160°C sprühgetrocknet, wobei ein Käsemolkeproteinkonzentrat erhalten wurde. Dieses Konzentrat wurde dann in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Das resultierende salzversetzte Gel wies ein hohes Wasserbindungsvermögen von 83,8 auf und ergab ein ausgezeichnetes Gefühl beim Schlucken und Kauen.
Nahrungsmittel wurden unter Verwendung des Erfindungsprodukts, welches in Beispiel 1 hergestellt wurde, durch die nachfolgenden Verfahren hergestellt und beurteilt. Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Käsemolkeprotein enthaltenden Pulvers wurden dabei gemessen.
(Beispiel 4) Herstellung von Kamaboko
Eintausend Gramm einer flockigen Paste, die durch Abblättern einer gefrorenen Surimi (Fischpaste) aus Alaskapollack ("SA-Grad Surimi", vertrieben durch Maruha K. K.), erhalten wurde, 30 g Natriumchlorid und 600 g Eiswasser wurden unter Verwendung eines Stephan-Cutters gut gemischt. Anschließend wurden hierzu 50 g Tomatenstärke ("Esusan Ginrei", vertrieben durch Ajinomoto Co., Ltd.), 50 g Zucker, 20 g süßer Sake (Mirin), 10 g Kräuterpulver und 30 g des Erfindungsprodukts, welches in Beispiel 1 erhalten wurde, zugegeben und dann bei einer Endprodukttemperatur von 10°C oder weniger unter Verwendung eines Stephan-Cutters gemischt. Die so erhaltene Paste wurde in ein Hüllrohr gepackt, zum Absetzen für 60 Minuten auf 30°C erwärmt, dann für 30 Minuten auf 90°C erwärmt und gekühlt, wobei ein umhülltes Kamaboko hergestellt wurde. Das resultierende Kamaboko wurde einer organoleptischen Beurteilung unterzogen. Als Ergebnis wies dieses Kamaboko eine Steifheit, die dem Kamaboko eigen ist, auf und war weich mit einem guten Gefühl beim Schlucken. Somit wies es eine dem Kamaboko typische Textur auf.
(Beispiel 5) Herstellung von Wurst
Eintausend Gramm Schweinelende, 400 g Schweinefett, 30 g Natriumchlorid und 400 g Eiswasser wurden unter Verwendung eines Stephan-Cutters gut gemischt. Anschließend wurde 50 g Stärke ("Esusan Ginrei", vertrieben durch Ajinomoto Co., Inc., Ltd.), 10 g Kräuterpulver und 30 g des Erfindungsprodukts, welches in Beispiel 1 erhalten wurde, zugegeben und unter Verwendung eines Stephan-Cutters gemischt, so daß das Endprodukt eine Temperatur von 10°C erreichte. Die so erhaltene Fleischpaste wurde in eßbares Hüllrohr gepackt, in einer Rauchkammer für 30 Minuten bei 60°C getrocknet, dann bei derselben Temperatur für 15 Minuten geräuchert und letztendlich für 40 Minuten mit Dampf bei 80°C gekocht. Das Produkt war elastisch mit einem guten Gefühl beim Kauen und weich mit einem guten Gefühl beim Schlucken. Somit wies es eine für Schweinewurst typische Textur auf.
(Beispiel 6) Herstellung einer Eiscreme:
Achthundert Gramm frische Sahne, 310 g Milch, 480 g ganze Eier, 12 Löffel Zucker und 20 Tropfen einer Vanillessenz wurden gut gemischt. Zu diesem wäßrigen Gemisch wurde eine Lösung, die durch Lösen von 30 g des Erfindungsprodukts, welches in Beispiel 1 gebildet wurde, in 60 g Wasser erhalten wurde, zugegeben. Die resultierende Lösung wurde über Nacht in einem Kühlschrank stehengelassen und die Produkttemperatur wurde auf 10°C oder weniger verringert. Ein innerer Topf einer Eismaschine ("Donbie", vertrieben durch Nippon Keikinzoku K. K.) wurde über Nacht in einem Gefrierschrank bei –18°C oder weniger zum Vorkühlen gelagert. Das Eiscremegemisch mit einer Produkttemperatur von 10°C oder weniger wurde in diesen Topf gegeben und der Topf verschlossen. Anschließend wurde der Griff der Maschine umgelegt. Nachdem der Griff vorsichtig umgelegt wurde, drehte es sich satzweise. Nachdem sich der Inhalt im oberen Teil des Topfs angesammelt hatte wurde das Drehen des Griffs gestoppt und die Eiscreme wurde hergestellt. Dieses Produkt war weich mit einem ausgezeichneten Gefühl beim Schlucken. Somit hatte es eine für Eiscreme typische Textur.
(Beispiel 7) Herstellung von Joghurt
Ein Vollfettmilchpulver (78 g), 76 g Magermilchpulver, 32 g des Erfindungsprodukts, welches in Beispiel 1 erhalten wurde, und 1820 g Wasser wurden in einen 5 Liter Becher gegeben und unter Rühren gut gelöst. Nachdem dieses Gemisch auf 45°C abgekühlt wurde, wurden 30 g Milchsäurebakterienstarter ("Joghurt V2", vertrieben durch Wiesby) zugegeben. Das resultierende Gemisch wurde bei 44°C fermentiert. Erreichte der pH-Wert nach etwa 3 Stunden Fermentation 4,6, wurde das Fermentationsprodukt auf 10°C abgekühlt, wobei Joghurt erhalten wurde. Der so erhaltene Joghurt war weich mit einem guten Gefühl beim Schlucken. Somit wies er eine für Joghurt typische Textur auf.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß werden die Bedingungen für teilweises Denaturieren, d. h. alkalische Behandlung und Vorbehandlung mit Hitze und die Umsetzung mit dem Enzym unter Erhitzen geeigneterweise gewählt und durchgeführt, wenn ein Käsemolkeprotein mit einer Transglutaminase in der Herstellungsstufe umgesetzt wird. Erfindungsgemäß wird die Proteingewebestruktur des Käsemolkeproteins unter Verwendung der Vernetzungspolymerisationsaktivität der Transglutaminase, welche intermolekular oder intramolekular die ε-(γ-Glu)Lys-Vernetzung zwischen Glutamin und Lysin eines Proteins katalysiert, dichter, wobei die Lösungsstabilität verbessert wird. Die Kombination der pH-Werteinstellung und der Vorbehandlung mit Hitze in der Erfindung stellt einen synergistischen Effekt der weiteren Verbesserung der Aktivität der Transglutaminase bereit. Als Ergebnis ist es möglich, die Auflösungsinstabilität aufgrund der Aggregation des Käsemolkeproteins, die Textur der Lösung oder des Gels des Molkeproteins zu verbessern, eine breite Akzeptanz in verschiedenen Nahrungsmitteln zu erzielen und ein Käsenebenprodukt, welches in großen Mengen gebildet wird, zu verwenden.

Claims

Verfahren zum Modifizieren von Käsemolkeprotein, welches die Stufen umfaßt, bei denen (a) Käsemolkeprotein zumindest teilweise unter einer erhöhten Temperatur und einer alkalischen Bedingung denaturiert wird und (b) das zumindest teilweise denaturierte Käsemolkeprotein mit einer Transglutaminase umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erhöhte Temperatur 50 bis 80°C ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Stufe (b) unter einer alkalischen Bedingung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Stufe (b) unter einer erhöhten Temperatur durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Stufe (b) unter einer erhöhten Temperatur und einer alkalischen Bedingung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der pH-Wert der alkalischen Bedingung zwischen 7 und 9 ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Stufe (b) unter Bedingungen durchgeführt wird, bei denen Transglutaminase nicht inaktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Stufe (a) vor Stufe (b) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Stufe (a) unter einer alkalischen Bedingung und einer erhöhten Temperatur durchgeführt wird und danach Stufe (b) unter einer alkalischen Bedingung und einer erhöhten Temperatur durchgeführt wird, so daß die Transglutaminase nicht inaktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches zusätzlich das Inaktivieren der Transglutaminase nach dem Umsetzen mit der Transglutaminase umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Transglutaminase durch Erhitzen des Umsetzungsprodukts inaktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Inaktivierungstemperatur 80°C oder höher ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Umsetzungsprodukt nach der Inaktivierungsstufe getrocknet wird.