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技術 ジェランガムのゲル化促進方法及びゲル製造方法

出願人 森永製菓株式会社
発明者 窪孝雄諸田広一郎今村優見藤田尚孝柴田克亮
出願日 2015年4月24日 (6年2ヶ月経過) 出願番号 2015-089577
公開日 2016年12月8日 (4年7ヶ月経過) 公開番号 2016-202101
状態 特許登録済
技術分野 化粧料 ゼリ-、ジャム、シロップ 医薬品製剤
主要キーワード 湿式微粒化装置 ジェランガム濃度 高圧噴射装置 ゲル化機 かたさ 食品多糖類 システムサポート 添加段階
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月8日)のものです。
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課題

解決手段

ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理することによりゲル化を促進し、その後冷却することによって、ゲル化させる方法、前記分散液がカリウム塩又はカルシウム塩を含み、ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理し、前記分散液を加圧処理する前に加熱しない製造方法、前記分散液を加圧処理する前に90℃以上で加熱せずに、10MPa以上の圧力で加圧処理する方法。

概要

背景

ジェランガム微生物(Sphingomonas elodea; 以前はPseudomonas elodeaと呼ばれた)が菌体外産出する高分子多糖類であり,少ない添加量ゲルを形成するため、増粘安定剤として広く利用されている。ジェランガムには脱アシル型ジェランガムネイティブジェランガムの2つのタイプがあるが、脱アシル型ジェランガムのゲルは、耐酸性があり、食感としては適度なかたさ崩壊性を有し、風味に関してフレーバーリリースが良好で、外観上も透明性が高いので、特にゼリーに関する食品分野で広く使用されている。

脱アシル型ジェランガムをゲル化するためには、一般に、カルシウムイオンを含有しない水性溶媒に脱アシル型ジェランガムを分散させ、90℃以上に加熱溶解した後、カルシウムイオンを添加し30〜40℃に冷却するという方法が用いられている。脱アシル型ジェランガムのゲル化機構としては、加熱溶解によって生じたランダムコイルが、冷却に伴いダブルヘリックスへと構造を変え、さらなる冷却でダブルヘリックス分子鎖集合してゲルになるとされる。ゲル化に影響を与える因子としてはカリウムイオンナトリウムイオンなどの1価イオン、カルシウムイオンなどの2価イオンの他、分子量、pH、熱履歴などが挙げられる(非特許文献1参照)。

また、二価カチオンは低い温度での脱アシル型ジェランガムの溶解を妨げることになる(非特許文献2参照)。このため、カルシウムイオンを含有した水性溶媒に脱アシル型ジェランガムを分散させ、加熱により溶解させるには100℃を越える温度が必要である。

概要

ジェランガムの新規ゲル化促進方法及びゲル製造方法の提供。ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理することによりゲル化を促進し、その後冷却することによって、ゲル化させる方法、前記分散液がカリウム塩又はカルシウム塩を含み、ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理し、前記分散液を加圧処理する前に加熱しない製造方法、前記分散液を加圧処理する前に90℃以上で加熱せずに、10MPa以上の圧力で加圧処理する方法。なし

目的

本発明は、ジェランガムの新規なゲル化促進方法及びゲル製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ジェランガムゲル化促進方法であって、ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理する工程を含む、方法。

請求項2

前記分散液がカリウム塩またはカルシウム塩を含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

加圧処理した分散液にカリウム塩またはカルシウム塩を添加する工程を含む、請求項1に記載の方法。

請求項4

前記分散液を加圧処理する前に加熱しないことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。

請求項5

前記分散液を加圧処理する前に90℃以上で加熱しないことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。

請求項6

加圧処理された前記分散液を65℃以上100℃以下で加熱する工程を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。

請求項7

前記ジェランガムを分散させた分散液を10MPa以上の圧力で加圧処理する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。

請求項8

前記ジェランガムを分散させた分散液を40MPa以上の圧力で加圧処理する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。

請求項9

ゲルの製造方法であって、ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理し、前記分散液を加圧処理する前に加熱しないことを特徴とする、製造方法。

請求項10

前記ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理する前に90℃以上で加熱しないことを特徴とする、請求項9に記載の製造方法。

請求項11

加圧処理された前記分散液を65℃以上100℃以下で加熱する工程を含む、請求項9または10に記載の製造方法。

請求項12

前記ジェランガムを分散させた分散液を10MPa以上の圧力で加圧処理する、請求項9〜11のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項13

前記ジェランガムを分散させた分散液を40MPa以上の圧力で加圧処理する、請求項9〜11のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項14

前記ジェランガムを分散させた分散液がカリウム塩またはカルシウム塩を含む、請求項9〜13に記載の製造方法。

請求項15

加圧処理された前記分散液にカリウム塩またはカルシウム塩を添加する工程を含む、請求項9〜13に記載の製造方法。

請求項16

前記ジェランガムを分散させた分散液でキャビテーションが発生するように前記分散液を加圧処理する、請求項9〜15のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項17

前記ジェランガムを分散させた分散液で摩擦力が発生するように前記分散液を加圧処理する、請求項9〜15のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項18

前記ジェランガムを分散させた分散液でジェランガムを衝突させながら前記分散液を加圧処理する、請求項9〜15のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項19

前記ジェランガムを分散させた分散液でジェランガムに剪断力を加えながら前記分散液を加圧処理する、請求項9〜15のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項20

前記ジェランガムを分散させた分散液で、ジェランガムを微細化しながら前記分散液を加圧処理する、請求項9〜15のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項21

加圧処理された前記分散液のpHが1以上7以下である、請求項9〜20のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項22

前記ジェランガムを分散させた分散液中ジェランガム濃度が0.05〜4.00質量%である、請求項9〜21のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項23

加圧処理された前記分散液を冷却する工程をさらに含む、請求項9〜22のいずれか1項に記載の製造方法。

請求項24

5℃以上50℃以下になるように、加圧された前記分散液を冷却する、請求項23に記載の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、ジェランガムゲル化促進方法及びゲル製造方法に関する。

背景技術

0002

ジェランガムは微生物(Sphingomonas elodea; 以前はPseudomonas elodeaと呼ばれた)が菌体外産出する高分子多糖類であり,少ない添加量ゲルを形成するため、増粘安定剤として広く利用されている。ジェランガムには脱アシル型ジェランガムネイティブジェランガムの2つのタイプがあるが、脱アシル型ジェランガムのゲルは、耐酸性があり、食感としては適度なかたさ崩壊性を有し、風味に関してフレーバーリリースが良好で、外観上も透明性が高いので、特にゼリーに関する食品分野で広く使用されている。

0003

脱アシル型ジェランガムをゲル化するためには、一般に、カルシウムイオンを含有しない水性溶媒に脱アシル型ジェランガムを分散させ、90℃以上に加熱溶解した後、カルシウムイオンを添加し30〜40℃に冷却するという方法が用いられている。脱アシル型ジェランガムのゲル化機構としては、加熱溶解によって生じたランダムコイルが、冷却に伴いダブルヘリックスへと構造を変え、さらなる冷却でダブルヘリックス分子鎖集合してゲルになるとされる。ゲル化に影響を与える因子としてはカリウムイオンナトリウムイオンなどの1価イオン、カルシウムイオンなどの2価イオンの他、分子量、pH、熱履歴などが挙げられる(非特許文献1参照)。

0004

また、二価カチオンは低い温度での脱アシル型ジェランガムの溶解を妨げることになる(非特許文献2参照)。このため、カルシウムイオンを含有した水性溶媒に脱アシル型ジェランガムを分散させ、加熱により溶解させるには100℃を越える温度が必要である。

先行技術

0005

窪孝雄ら、日本食品科学工学会誌 第59巻 第11号 2012年 545−555頁
國崎直道・佐野征食品多糖類(幸書房)156−157

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、ジェランガムの新規なゲル化促進方法及びゲル製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一実施態様は、ジェランガムのゲル化促進方法であって、ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理する工程を含む。前記分散液がカリウム塩またはカルシウム塩を含んでもよい。加圧処理した分散液にカリウム塩またはカルシウム塩を添加してもよい。前記分散液を加圧処理する前に加熱しなくてもよい。その場合、前記分散液を加圧処理する前に90℃以上で加熱しないことが好ましい。加圧処理された前記分散液を65℃以上100℃以下で加熱してもよい。また、前記ジェランガムを分散させた分散液を10MPa以上の圧力で加圧処理してもよく、40MPa以上の圧力で加圧処理してもよい。

0008

本発明の他の実施態様は、ゲルの製造方法であって、ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理し、前記分散液を加圧処理する前に加熱しないことを特徴とする。前記ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理する前に90℃以上で加熱しないことが好ましい。加圧された前記分散液を65℃以上100℃以下で加熱してもよい。前記ジェランガムを分散させた分散液を10MPa以上の圧力で加圧処理してもよく、40MPa以上の圧力で加圧処理してもよい。前記ジェランガムを分散させた分散液がカリウム塩またはカルシウム塩を含んでもよいが、加圧処理された分散液にカリウム塩またはカルシウム塩を添加してもよい。前記ジェランガムを分散させた分散液でキャビテーションまたは摩擦力が発生するようにジェランガムを衝突させながら、ジェランガムに剪断力を加えながら、あるいはジェランガムを微細化しながら前記分散液を加圧処理してもよい。加圧処理された前記分散液のpHが1以上7以下であってもよい。前記ジェランガムを分散させた分散液中ジェランガム濃度が0.05〜4.00質量%であってもよい。上記いずれのゲルの製造方法においても、加圧処理された前記分散液を冷却する工程をさらに含んでもよく、5℃以上50℃以下になるように、前記分散液を冷却してもよい。

発明の効果

0009

本発明によって、ジェランガムの新規なゲル化促進方法及びゲル製造方法を提供することができるようになった。

0010

以下、実施例を挙げながら、本発明の実施形態を詳細に述べる。

0011

本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的に実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。

0012

==ジェランガム==
ジェランガムは直鎖状ヘテロ多糖類で、二つのD-グルコース残基とそれぞれ一つずつのL-ラムノース残基とD-グルクロン酸残基から構成される四糖繰返し単位から構成されている。以下にその構造式を示す。

0013

[D-Glc(β1→4)D-GlcA(β1→4)D-Glc(β1→4)L-Rha(α1→3)]n
ジェランガムには、ネイティブ型ジェランガムと脱アシル型ジェランガムの2種類が知られている。ネイティブ型ジェランガムでは、1−3結合したグルコース由来するアシル基アセチル基グリセリル基)が存在するが、脱アシル型ジェランガムでは、これらアシル基が除去されている。本発明に用いるジェランガムは、脱アシル型ジェランガムが好ましい。

0014

==ジェランガムのゲル化促進方法==
本発明のジェランガムのゲル化促進方法は、ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理する工程を含む。この方法でゲルを製造することによって、ジェランガムを溶解させるために与えなければならない熱エネルギーの量を少なくすることができる。加熱処理でゲル化するより、ゲルの食感が均一になり、口溶けが良くなる。以下、ジェランガムのゲル化促進方法について、詳細に述べる。

0015

まず、ジェランガムを水性溶媒に分散させることにより、ジェランガムの分散液を作製する。水性溶媒は特に限定されないが、水または塩を溶解した水溶液が好ましい。塩は特に限定されない。分散液のpHも特に限定されないが、ジェランガムは酸性側でゲル化しやすいため、pH1.0以上7.0以下が好ましく、pH1.0以上4.0以下あるいはpH3.0以上7.0以下がより好ましく、pH3.0以上4.6以下がさらに好ましく、pH3.0以上4.0以下が最も好ましい。ジェランガムの濃度は特に限定されず、0.05〜4.00%であってもよいが、0.07〜2.00%が好ましく、0.10〜1.00%がより好ましく、0.15〜1.00%がさらに好ましい。なお、本明細書で用いる濃度(%)は、いずれも質量%で表されるものとする。

0016

ジェランガムはカチオン存在下でゲル化する。カチオンは、加圧工程の前に添加し、分散液に含有させてもよく、加圧工程の後、冷却工程の前に添加してもよい。加圧工程の前に添加する場合、上記水性溶媒にジェランガムを分散する前にカチオンを加えても、分散した後に加えてもよい。その後、水性溶媒を混合し、塩を溶解させる。

0017

添加するカチオンは1価であっても2価であってもよく、カリウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオンが例示できるが、カチオンの種類によって、得られるゲルの物性が異なる。特に、カルシウムイオンの存在はゲル強度に影響を与え、少量の添加によって、ゲル強度や耐熱性が上昇するため、本方法においても、カルシウムイオンを添加することが好ましい。

0018

カチオンは、塩として添加されるのが好ましい。添加される塩は特に限定されず、乳酸塩クエン酸塩リン酸塩塩化塩、炭酸塩グルコン酸塩リンゴ酸塩酢酸塩等が例示できる。具体的には、例えば、カルシウムイオンとしては乳酸カルシウム塩化カルシウムクエン酸カルシウム等を使用することができるが、乳酸カルシウムを使用することが好ましい。なお、添加する2価のカチオンの濃度は、0.005〜1.0%が好ましく、0.01〜0.5%がより好ましい。カリウムイオンとしては塩化カリウム炭酸カリウム等を使用することができるが、塩化カリウムを使用することが好ましい。なお、添加する1価のカチオンの濃度は、0.005〜0.5%が好ましく、0.01〜0.3%がより好ましい。

0019

このようにして製造した、ジェランガムの分散液を加圧する。分散液を加圧前または加圧時に加熱する場合、90℃未満、好ましくは70℃未満、さらに好ましくは50℃未満であればよい(すなわち、90℃以上、好ましくは70℃以上、さらに好ましくは50℃以上に加熱しない)が、加圧前に加熱しないことが最も好ましい。加圧自体で温度が上昇する場合でも、90℃以上にならないことが好ましく、70℃以上にならないことがより好ましく、50℃以上にならないことがさらに好ましい。

0020

加圧処理方法は特に限定されないが、キャビテーションまたは摩擦力が発生するように加圧してもよく、ジェランガムを衝突させながら、または微細化しながら、あるいはジェランガムに剪断力を加えながら加圧するのが好ましい。加圧に用いる装置も特に限定されないが、高圧ホモジナイザー(例えば、三和エンジニアリング(株)社製、(株)イズミフードマシナリ社製)、高圧噴射装置湿式微粒化装置(例えば、装置名:スターバースト(株)スギマシン社製、装置名:システマイザー(株)システムサポート社製)等が例示できる。加圧の際の圧力は特に限定されないが、10MPa以上であることが好ましく、40MPa以上であることがより好ましく、200MPa以上であることがさらに好ましい。また、1000MPa以下であることが好ましく、500MPa以下であることがより好ましく、400MPa以下であることがさらに好ましく、300MPa以下であることが一層好ましい。所定の圧力で加圧する時間は特に限定されないが、総処理時間は、30分以下であることが好ましく、10分以下であることがより好ましく、1分以下であることがさらに好ましく、30秒以下であることが一層好ましく、10秒以下であることがなお一層好ましい。

0021

このようにして分散液を加圧処理した後、上限温度は50℃以下、または40℃以下、または30℃以下、そして下限温度は15℃以上、または10℃以上、または5℃以上となるように冷却すると、ジェランガムがゲル化する。冷却方法は特に限定されず、自然冷却でもよい。加圧処理後冷却前に、例えば殺菌などの理由により、分散液を加熱しても良い。加熱温度は特に限定されないが、65℃以上100℃以下であってもよく、好ましくは80℃以上100℃以下であってもよく、より好ましくは90℃以上100℃以下であってもよい。この加熱処理によって、例えばゲルの保存性が向上する。

0022

なお、この分散液に、タンパク質原料糖原料等の副原料を添加してもよい。添加段階は、ゲル化に影響がない限り特に限定されず、加圧前で、脱アシル型ジェランガムの添加前であっても後であってもよく、カルシウムイオンの添加前であっても後であってもよい。また加圧後で、冷却前であっても後であってもよい。

0023

また、分散液は、ジェランガム以外のゲル化剤を含んでいてもよい。

0024

==ゲル製造方法==
本発明のゲル製造方法は、ジェランガムを分散させた分散液を加圧処理し、前記分散液を加圧処理する前に加熱しないことを特徴とする。この際のジェランガムのゲル化方法は、上記ジェランガムのゲル化促進方法を適用する。

0025

本発明の方法で製造されたゲルの用途は限定されないが、例えば、ゼリーなどの飲食品内服液医薬部外品医薬品、化粧品などに使用可能であり、飲食品が好ましい。

0026

(1)ジェランガム分散液の調製

0027

本実施例で用いるジェランガム分散液は、表1の成分を混合することで調製した。脱アシル型ジェランガムはケルコ社から入手したものを、表2に記載の濃度で用いた。ジェランガム分散液中では、脱アシル型ジェランガムは分散状態であったが、他の成分は完全に溶解させた。最終的なpHは、3.6であった。

0028

(2)加圧処理とゲルの分析
ジェランガム分散液を、加熱することなく、高圧ホモジナイザー(三和エンジニアリング(株)社)を用い、圧力を10〜50MPaとして、1回、加圧処理した。その後、「再加熱あり」の試料として、95℃に達するまで加熱した。そして、「再加熱なし」「再加熱あり」の試料をともに、20℃になるまで冷却したところ、いずれの場合も脱アシル型ジェランガムはゲル化した。なお、圧力をかけない場合には、95℃まで加熱後、冷却してもゲル化しなかった。

0029

こうして得られたゲルを、レオメーターサン科学社CR−500DX)を用いて圧縮試験(直径10mmの円柱型プランジャー進入速度60mm/分)を行い、ゲルが破断したときの最大応力を測定した。それぞれの結果を表2に示す。

0030

表2で示されるように、ジェランガム分散液を、あらかじめ加熱すること無く加圧処理をすることによって、ゲル化させることができる。

0031

(3)加圧処理とゲルの分析II(pH及び圧力の影響)
次に、脱アシル型ジェランガムのゲル化に対するpH及び圧力の影響を調べた。その条件を表3に示す。

0032

条件1では、分散液にクエン酸を加えず、pH7.0の状態でゲル化させた。条件2では、圧力を120MPaと高めに設定した。条件3では、スターバーストラボ((株)スギノマシン製)を用いて、さらに圧力を高圧にした。これらの条件で得られたゲルの最大応力を(2)と同様にして測定した。結果を表4に示す。

0033

このように、分散液が中性であってもゲル化し、また、分散液に加える圧力をより高圧にしてもゲル化できる。

0034

(4)加圧処理とゲルの分析III(カチオンの影響)
次に、脱アシル型ジェランガムのゲル化に対するカチオンの影響を調べた。その条件を表5に示す。

0035

条件4及び5では、分散液中にカチオンを添加し、条件6及び7では、加圧処理後にカチオンを添加した。条件4及び6では、カルシウム塩として乳酸カルシウムを0.2%用い、条件5及び7では、カリウム塩として、塩化カリウムを0.2%用いた。カチオン以外の条件は(1)及び(2)と同様とし、ゲルの最大応力を(2)と同様にして測定した。その結果を表6に示す。

実施例

0036

このように、本発明で用いるカチオンは、1価であっても2価であってもよく、また、カチオンを添加するのは、加圧処理前であっても加圧処理後であってもかまわない。

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