Milk-derived complex lipid-rich powder

本発明は、乳由来複合脂質高含有粉末に関する。
より詳しく言うと、本発明は、乳由来リン脂質及び乳由来ガングリオシドを高濃度で含有する複合脂質高含有粉末に関する。
本発明で得られた乳由来複合脂質高含有粉末は、機能性食品、母乳代替品又は医薬品の原料として広く利用することができる。

大豆レシチンや卵黄レシチンは、天然物由来のリン脂質粗製物として、食品製造における乳化剤等として広く利用されているが、近年、ホスファチジルセリン、ホスファチジルコリン、スフィンゴミエリンのような乳由来リン脂質が種々の生理機能を有することが報告され、注目されている。
ホスファチジルセリンやホスファチジルコリンは神経機能や運動機能の発達・維持に深くかかわること、また、スフィンゴミエリンは、乳幼児の腸管成熟化機能を有することが報告されている。 スフィンゴミエリンは、牛乳中のリン脂質の約30％を占め、スフィンゴシンと脂肪酸からなるセラミド骨格にホスホコリンが結合した構造を有する物質である。
スフィンゴミエリンは、脳や神経組織にも大量に存在するが、大豆リン脂質や卵黄リン脂質には僅かにしか含まれていない。
また、乳由来のガングリオシドは、スフィンゴシンと脂肪酸からなるセラミド骨格に糖を介してシアル酸が結合した構造を有し、主にGD3とGM3からなり、牛脳や牛乳に広く分布している。 近年、乳由来のガングリオシドに関して、生化学的な研究が進んでおり、細胞分化・神経機能・ウィルス感染防御などの生理機能が明らかとなっている。

一方、バターゼラムは、生乳のセパレーター分離で得られる脂肪分40〜50％のクリームを、再度セパレーター分離を行うことで得られる脂肪分60％以上の高脂肪クリームに対し加熱処理又はせん断処理を行い、高脂肪クリームが転相を起こした際に排出される水相成分、あるいはバターを加熱溶解した際に分離する水相成分を指し、バター製造における副産物である水相成分のバターミルクとは区別される。 バターゼラム中には乳中の脂肪球皮膜成分が多く含まれ、脂肪球皮膜成分を構成するリン脂質や糖脂質などの複合脂質に富むことが知られている。 バターゼラム中に含まれる乳由来複合脂質の含有量は固形当たり5重量％以上となっており、バターミルク中に含まれる乳由来複合脂質の含有量である固形当たり0.5重量％の10倍以上となっていることが知られている。
さらに、乳由来複合脂質を含む素材の調製方法としては、バターミルク又はバターミルク粉還元液を酸性域に調整し、等電点沈殿を行うことにより生じたタンパク質の沈殿を除去し、上清を精密濾過膜処理して得られる濃縮液を乾燥してリン脂質高含有粉末を得る方法がある（特許文献１）。
また、バターミルク粉、脱脂粉乳と乳製品をクロロホルム/メタノール/水（4/8/3）の溶媒やアセトン等の有機溶媒を用いて抽出する方法もある（特許文献２）。

しかしながら、特許文献１の方法では、有機溶媒は使用しないものの、出発原料としてバターミルク又はバターミルク還元液を用いていることから、リン脂質の含量を15重量％までしか濃縮できず、コスト的に問題があった。 これは、特許文献１の方法を用いて製造を行った場合、原料中に含まれる脂質中の複合脂質の比率は、最終的に得られる粉末に含まれる脂質中の複合脂質比率と同じであるためである。 また酸性域にpHを調整するだけでカゼインタンパク質を除去するためにカゼインタンパク質が上清に残存し、牛乳アレルギーの原因のひとつとなる可能性が指摘されてきた。 また、特許文献２の方法は、リン脂質を90％以上の高純度まで濃縮できるものの、クロロホルム、ジエチルエーテルやメタノール等、食品素材の調製には認められていない有機溶媒を使用する方法であるため、食品への利用が困難であり、かつコスト的に高価になるという問題点があった。
一方、ガングリオシドの製造方法としては、バターミルクから脂肪球皮膜を得る方法（特許文献３）やイオン交換樹脂を用いる方法（特許文献４）が知られている。
しかしながら、特許文献３の方法では、工業的な規模でのガングリオシド高含有組成物を製造することは非常に困難であった。 また、特許文献４の方法は、イオン交換樹脂を用いるので、工業的な大量調製に向かないという問題があった。

本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、先に、簡便なガングリオシド高含有素材の製造方法として、エタノールを用いる方法を提案した（特許文献５）。 しかしながら、この方法ではガングリオシド高含有素材を大量に製造できるものの、エタノールを用いることから防爆設備を含めた多くの複雑な設備・工程を必要とし、また最終産物からエタノール臭を完全に抜き去るのに困難を極め、食品素材としての利用が難しいという問題点があった。

特許第3103218号公報

特開平3-47192号公報

特開昭60-72819号公報

特開平2-207090号公報

特開平9-291094号公報

上述した従来技術の方法では、乳由来リン脂質及びガングリオシドを高濃度で含有する複合脂質高含有素材を製造することは不可能であった。
したがって、本発明は、上記の従来技術の問題点を解決し、リン脂質及びガングリオシドをいずれも高濃度で含有し、機能性食品、母乳代替品又は医薬品の原料として利用可能な乳由来複合脂質高含有粉末を提供することを課題とする。
すなわち、本発明では、乾燥物中、タンパク質15〜35重量％、脂質45〜60重量％を含有し、うち乳由来の複合脂質を乾燥物中20重量％以上含有する、乳由来複合脂質高含有粉末を得ることができる。

本発明者らは、乳由来複合脂質の有効利用を目的とし、リン脂質等の複合脂質の回収率向上及びそれを高度に含有する素材の製造について鋭意研究した。 その結果、原料としてバターゼラム又はバターゼラム粉還元液を用い、塩化カルシウムを添加した後に原料中の主要タンパク質であるカゼインをその等電点で凝集沈殿させ、それによって得られる上清を限外濾過又は精密濾過することにより、残存するその他のタンパク質や乳糖、ミネラルの殆どを除去することで複合脂質を濃縮し、最終的に乾燥することにより目的とする粉末を調製することができた。 得られた粉末は、乾燥物中、タンパク質15〜35重量％、脂質45〜60重量％を含有し、うち乳由来の複合脂質を乾燥物中20重量％以上含有するものとなった。
本発明の乳由来複合脂質高含有粉末は、限外濾過膜や精密濾過膜での処理条件を制御することや、カゼインの除去条件を制御することにより、タンパク質の含有量を15〜35重量％及び脂質の含有量を45〜60重量％に制御することができるが、一方で脂質中に含まれる複合脂質の比率は、原料とするバターゼラムやバターゼラム粉還元液に含まれる脂質の含有量とその脂質組成に影響を受けるので、製造に際しては、原料のバターゼラムやバターゼラム粉還元液について、脂質の含有量とその脂質組成を把握しておくことが望ましい。
なお、本発明の乳由来複合脂質粉末においては、リン脂質の含有量が20重量％以上であるとスフィンゴミエリンの含有量が4重量％となり、また、ガングリオシドなどの糖脂質の含有量は0.3重量％となる。

本発明では、バターゼラム又はバターゼラム粉還元液のpHを4.0〜5.0に調整し、最も効率的に等電点沈殿させて生成するカゼインの沈殿を除き、上清を限外濾過又は精密濾過し、濃縮液を乾燥することによって得ることのできる、乾燥物中タンパク質15〜35重量％、脂質45〜60重量％を含有し、かつ乳由来の複合脂質が乾燥物中20重量％以上含有するものである乳由来複合脂質高含有粉末を提供するもので、カゼインをその等電点で沈殿除去する工程において、塩化カルシウムを全体量の0.01〜0.1重量％となるように添加することで沈殿形成を促進し、静置するだけでも効率よくカゼインの沈殿を除去することもできた。
また、得られた乳由来複合脂質高含有粉末は、機能性食品、母乳代替品又は医薬品の原料として使用することができる。

以下、本発明の乳由来複合脂質高含有粉末を製造する方法について説明する。
バターゼラム粉中の複合脂質（リン脂質、糖脂質）の含有量は5重量％となっており、バターミルク粉中の0.5重量％に比べて10倍高くなっていた。 また、このバターゼラムはAMF（Anhydrous Milk Fat, バターオイル）製造における副産物として安価であることから、本発明の原料として最適である。 そこで、バターゼラムやバターゼラム粉を原料とし、バターゼラム粉を用いる場合は、10重量％程度の濃度となるように水に溶解して還元した後に、まず主要タンパク質であるカゼインをその等電点（pH4.0〜5.0）で凝集沈殿させ、沈殿を分離して除去する。 この際に、塩化カルシウムを全体量の0.01〜0.05重量％となるように添加することで、カゼインの凝集をさらに促進して、カゼインの分離を効率化する。 沈殿の分離には、特にその方法は限定しないが、遠心分離、フィルタープレス、デカンテーション等を用いることが好ましい。 遠心分離の好ましい条件としては、遠心加速度400G以上で分離を行うことである。 塩化カルシウムの添加により、カゼインの凝集沈殿が促進され、遠心分離を用いる連続式製造が可能となる。 この操作の後に、上清のタンパク質組成をSDS-PAGE電気泳動で確認したところ、上清からはカゼインが完全に除去されていることが明らかとなった。

このようにして得られた上清には、ホエータンパク質、乳糖、ミネラル、さらに対象とする複合脂質を含む脂質成分が存在する。 本発明では、さらに複合脂質を濃縮するために、膜分離技術を応用する。 上清中に含まれる脂質以外の成分は分子量約18,000のホエータンパク質であり、一方の脂質は上清中にエマルションとして存在し、特に複合脂質は分子集合体として分散することも知られている。 このため、限外濾過膜（分画分子量5ｋDa以上）又は精密濾過膜（分画粒子径0.1〜1.4μm）を用いて上清中の複合脂質の濃縮を行うことが好ましい。 得られる濃縮液の固形分中に占める脂質成分の割合は45〜60重量％と高いが、食品工業で通常利用されている噴霧乾燥装置で容易に粉末化することができ、複合脂質含量20重量％以上となる粉末を得ることができる。
なお、pHを酸性側に調整して塩化カルシウムを添加することによりカゼインを沈殿として除去できるが、上清にはホエータンパク質、乳糖、ミネラル等が残存しているので、上清に存在しているホエータンパク質、乳糖、ミネラル等を出来るだけ除去し、かつ脂質画分をできるだけ濃縮液側に残存させる分画分子量5kDa以上の限外濾過膜で処理することが好ましく、また同様に、分画粒子径0.1〜1.4μmの精密濾過膜を用いることが好ましい。
本発明では、乾燥手段としては噴霧乾燥以外の乾燥手段、例えば、凍結乾燥、真空乾燥、熱風乾燥等、適宜の手段を用いることができる。
以上のようにして得られた本発明の粉末はタンパク質と糖質含量が低く、乾燥物中脂質を45〜60重量％含有し、かつ脂質のうち複合脂質を乾燥物中20重量％以上含有している。
次に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。

原料のバターゼラム粉（SM2、Corman社）20kgに対して50℃に加温した水80kgを加えて撹拌・溶解することにより、固形分20重量％のバターゼラム粉還元液を調製した。 このバターゼラム粉還元液に対して10％塩酸を添加することでpH4.4となるように調整した。 同時に塩化カルシウムを全体量の0.02重量％となるように添加し、次いで50℃で30分間保持することでカゼインを凝集させた。 生成したカゼインの沈殿はクワルクセパレーターで処理することにより完全に除去して上清を得た。 この上清については、分画粒子径0.1μmの精密濾過膜処理を行い、濃縮液を回収し、凍結乾燥処理により乾燥を行って、本発明の乳由来複合脂質高含有粉末を得た。
得られた粉末に含まれる脂質含量をレーゼゴットリーブ法により測定した結果、50重量％の脂質が含まれていた。
さらに脂質中に含まれるリン脂質含量及びガングリオシド含量を測定した結果、27重量％のリン脂質及び1.0重量％のガングリオシドGD3が含まれていた。

〔比較例１〕
原料のバターミルク粉（雪印乳業社）20kgに対して50℃に加温した水80kgを加えて撹拌・溶解することにより、固形分20重量％のバターミルク粉還元液を調製した。 このバターミルク粉還元液に対して10％塩酸を添加することでpH4.4となるように調整した。 同時に塩化カルシウムを全体量の0.02重量％となるように添加し、次いで50℃で30分間保持することでカゼインを凝集させた。 生成したカゼインの沈殿はクワルクセパレーター処理することにより完全に除去して上清を得た。 上清については、分画粒子径0.1μmの精密濾過膜処理を行い、濃縮液を回収し、凍結乾燥処理により乾燥を行って、粉末を得た。
得られた粉末に含まれる脂質含量をレーゼゴットリーブ法により測定した結果、40重量％の脂質が含まれていた。
しかしながら、脂質中に含まれるリン脂質含量及びガングリオシド含量を測定した結果、13重量％のリン脂質及び0.3重量％のガングリオシドGD3が含まれるのみであった。

原料のバターゼラム（Uelzena社）100kg（固形分20重量％）に対して3N塩酸を添加することでpH4.4となるように調整した。 同時に塩化カルシウムを全体量の0.03重量％となるように添加し、次いで50℃で30分間保持することでカゼインを凝集させた。 生成したカゼインの沈殿はクワルクセパレーターで処理することにより完全に除去して上清を得た。 この上清については、分画粒子径0.1μmの精密濾過膜処理を行い、濃縮液を回収し、噴霧乾燥処理により乾燥を行って、本発明の乳由来複合脂質高含有粉末を得た。
得られた粉末に含まれる脂質含量をレーゼゴットリーブ法により測定した結果、50重量％の脂質が含まれていた。
さらに脂質中に含まれるリン脂質含量及びガングリオシド含量を測定した結果、30重量％のリン脂質及び1.0重量％のガングリオシドGD3が含まれていた。

〔比較例２〕
原料のバターゼラム（Uelzena社）100kg（固形分20重量％）に対して3N塩酸を添加することでpH4.4となるように調整した。 次いで50℃で30分間保持することでカゼインを凝集させた。 生成したカゼインの凝集物をクワルクセパレーターで分離しようと試みたが、カゼインの凝集が十分に進行していなかったために、上清にカゼインの一部が残存していた。 この上清については、分画粒子径0.1μmの精密濾過膜処理を行い、濃縮液を回収し、噴霧乾燥処理により乾燥を行って、粉末を得た。
得られた粉末に含まれる脂質含量をレーゼゴットリーブ法により測定した結果、40重量％が含まれるのみであった。
さらに、脂質中に含まれるリン脂質含量及びガングリオシド含量を測定した結果、15重量％のリン脂質及び0.5重量％のガングリオシドGD3が含まれるのみであった。
これは、塩化カルシウムを添加しなかったことによりカゼインの凝集が十分に進行せず、結果的に膜処理時の濃縮液側にカゼインが残存していたためと考えられた。

原料のバターゼラム粉（SM2、Corman社）20kgに対して50℃に加温した水80kgを加えて撹拌・溶解することにより、固形分20重量％のバターゼラム粉還元液を調製した。 このバターゼラム粉還元液に対して10％塩酸を添加することでpH4.4となるように調整した。 同時に塩化カルシウムを全体量の0.05重量％となるように添加し、次いで50℃で30分間保持することでカゼインを凝集させた。 生成したカゼインの沈殿はフィルタープレスで処理することにより完全に除去して上清を得た。 この上清については、分画分子径0.1μmの精密濾過膜処理を行い、濃縮液を回収し、噴霧乾燥処理により乾燥を行って、本発明の乳由来複合脂質高含有粉末を得た。
得られた粉末に含まれる脂質含量をレーゼゴットリーブ法により測定した結果、55重量％の脂質が含まれていた。
さらに脂質中に含まれるリン脂質含量及びガングリオシド含量を測定した結果、27重量％のリン脂質及び1.0重量％のガングリオシドGD3が含まれていた。

〔比較例３〕
原料のバターゼラム粉（SM2、Corman社）20kgに対して50℃に加温した水80kgを加えて撹拌・溶解することにより、固形分20重量％のバターゼラム粉還元液を調製した。 このバターゼラム粉還元液に対して10％塩酸を添加することでpH4.4となるように調整した。 同時に塩化カルシウムを全体量の0.05重量％となるように添加し、次いで50℃で30分間保持することでカゼインを凝集させた。 生成したカゼインの沈殿はフィルタープレスで処理することにより完全に除去して上清を得た。 この上清については、分画分子径2.0μmの精密濾過膜処理を行い、濃縮液を回収し、噴霧乾燥処理により乾燥を行って、粉末を得た。
得られた粉末に含まれる脂質含量をレーゼゴットリーブ法により測定した結果、35重量％が含まれるのみであった。
さらに脂質中に含まれるリン脂質含量及びガングリオシド含量を測定した結果、15重量％のリン脂質及び0.3重量％のガングリオシドGD3が含まれるのみであった。
これは、精密濾過膜処理を行う際に用いた膜の孔径が2.0μmと大きく、透過液側に脂質画分が流出したためと考えられた。

原料のバターゼラム（Uelzena社）100kg（固形分20重量％）に対して15％塩酸を添加することでpH4.5となるように調整した。 同時に塩化カルシウムを全体量の0.03重量％となるように添加し、次いで60℃で30分間保持することでカゼインを凝集させた。 生成したカゼインの沈殿はノズルセパレーターで処理することにより完全に除去して上清を得た。 この上清については、分画分子量10kDaの限外濾過膜処理を行い、濃縮液を回収し、凍結乾燥処理により乾燥を行って、本発明の乳由来複合脂質高含有粉末を得た。
得られた粉末に含まれる脂質含量をレーゼゴットリーブ法により測定した結果、55重量％の脂質が含まれていた。
さらに脂質中に含まれるリン脂質含量及びガングリオシド含量を測定した結果、30重量％のリン脂質及び0.8重量％のガングリオシドGD3が含まれていた。