Method for producing fermented milk, and fermented milk

本発明は、発酵促進物質などを用いることなく発酵が促進される新規な発酵乳の製造法とその製造法によって得られる新規な発酵乳に関する。

発酵乳とは乳またはこれと同等以上の無脂乳固形分を含む乳等を乳酸菌または酵母で発酵させ、糊状または液状にしたもの、またはこれを凍結したもので、二つのタイプに大別できる。 一つは前発酵タイプ、もう一つは後発酵タイプである。 前者は容器に詰める前のタンク内で発酵・冷却を完了させた発酵乳を破砕して流通用個食容器に充填したもの。 後者は一定量のスターターを添加した発酵乳原料ミックス（以下ミックス）を紙容器等の流通用個食容器に充填した後、発酵室にて所定の乳酸酸度に到達するまで発酵させてプリン状に固化させた後、冷却したものである。 前発酵は果肉入りのフルーツヨーグルトや飲むヨーグルト等の製造に多く用いられ、後発酵はいわゆるハードタイプやプレーンタイプと呼ばれるヨーグルト等の製造に多く用いられる。

どちらの発酵タイプの場合でも発酵工程は殺菌したミックスにスターターを所定の温度で添加して所定の酸度になるまで発酵を行い、冷却して発酵を止め製品としている。 この際の発酵温度や発酵時間は製品の生産効率に影響を与えるばかりでなくその風味や品質にも大きな影響を与える為、それらの影響を考慮しながら発酵温度、発酵時間を適宜設定する必要がある。 例えば、まろやかな風味を製品に与えたい場合は、発酵温度を低めとする等である。

ここで問題となるのは、例えばまろやかな風味を製品に与えるために発酵温度を低めとした場合には、所定の酸度に達するまでの発酵時間が通常より大幅に延長し、且つ組織の硬度が流通過程において崩れてしまうような低い硬度しか得られない等、生産効率や製品品質に問題を生じてしまうということである。 従って、発酵時間を延長することなく、まろやかな風味を持ち且つ流通過程においても崩れることのない硬度の組織を持つ発酵乳を得ることは難しい現状があった。

このような現状を改善する直接的な方法はこれまで報告されていないが応用可能な方法として従来から次のようなアプローチが成されていた。 第一に発酵工程の効率を向上させて発酵時間を短縮できる条件に持っていく方法。 これにより生産効率を向上させるという目的以外に通常より低い発酵温度での発酵も可能となるものと考えられる。 第二にまろやかな風味を与える物質を生産する乳酸菌を選択する方法。 第三に発酵工程の工夫ではなく、風味を改善する添加物を製品に加えることによってまろやかさ等必要とするテクスチャーを付与する方法等である。

第一の発酵を促進させる方法としては、乳タンパク質濃縮物を添加する方法(特開平11-028056号公報)やバターミルクを添加する方法(特開平09-201164号公報)等が提案されている。
しかしながらこれら先行例は低温発酵を想定しておらず低温で発酵が促進されるかどうかについては言及していない。

第二の方法としては、用いる乳酸菌を選択した発酵によりＬ-乳酸が総乳酸の85％以上となることでさわやかでマイルドな風味を発酵乳に与える方法（特開平06-327401号公報）が提案されている。

第三の方法としては、得られた発酵乳に特定組成のアミノ酸を加えて風味を改善する方法（例えば特許文献４）が提案されている。

これらの方法はいずれの方法でも何らかの物質を発酵乳に添加したり成分組成の変化を伴うものであり、添加物等が製品の風味や品質等に与える影響を考慮した上で製品設計を行う必要が生じることは避けることができない。 すなわち、添加物等を使用せずに元の製品の製品特性を維持した状態で生産効率を向上させたり元の製品の生産効率や製品特性を維持した状態で製品にさらに「まろやかさ」を付加したものとはなっていない。

発酵乳に移送時等に組織が崩れない固さを付与する方法としては、ペルオキシダーゼを添加する発酵乳を製造する場合に組織が柔らかくなるため、溶存酸素濃度を低下させて組織が柔らかくなるのを防止することが出来たことを記載した報告がある。 （特許文献５）

この場合、一般的に低温で発酵を行うケースを含めた発酵温度に関する記載は認められるが、溶存酸素を低下させた場合に発酵時間が短縮されることや、発酵温度を下げて溶存酸素濃度を低下させない場合に比べて短時間で発酵を行うと、組織がなめらかで従来無い食感の発酵乳が得られることに関しては示唆すらも存在しない。 もとよりこの場合の発明はペルオキシダーゼを添加した発酵乳の改良法に関するものであり、本発明法のハードヨーグルトを得る場合のようにテクスチャーに影響を与える添加剤が含まれない発酵乳に関するものではない。

特開平11-028056号公報

特開平09-201164号公報

特開平06-327401号公報

特開平10-327751号公報

特開平10-099019号公報

本発明は、発酵促進物質等を添加することなく発酵が促進し発酵時間が短時間となって生産性が向上する発酵乳の製造法を提供することを課題とする。 さらに、発酵時間をほとんど延長することなく従来より低い温度で発酵を行うことができ、その結果、従来得られなかった新規な発酵乳製品を得ることを可能とする発酵乳の製造法とその製造法で得られる新規な発酵乳を提供することを課題として成し遂げられたものである。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、発酵乳製造工程において、発酵開始時におけるミックスの溶存酸素濃度を窒素ガス等の不活性ガスとの置換により低減させた状態で発酵させたところ、なんら発酵促進物質等の添加物を用いていないにも関わらず、発酵による乳酸酸度上昇速度が速まり、発酵終了乳酸酸度までの到達時間が大幅に短縮されることを見出し第一の課題を解決した。

そしてさらにミックスの溶存酸素濃度を低減させた状態で、通常より低い発酵温度で発酵を行ったところ、この場合は通常の発酵温度で行った場合とほとんど変わらない発酵時間内に発酵終了乳酸酸度に達することを見出した。

そしてそのようにして得られた発酵乳は従来の低温で長時間発酵を行った発酵乳が示すまろやかな風味以上の緻密でまろやかな風味を持っているにも関わらず、従来の低温長時間発酵で製造した製品では実現し得なかった流通過程においても崩れない固い組織を有する新規な発酵乳となっていることを見出し、第二の課題を解決するに至った。

即ち、本発明は、発酵乳の製造工程において発酵開始時のミックスの溶存酸素濃度を、窒素ガス等の不活性ガスと置換して低減することで発酵効率が向上することを見出し、その特性を発酵時間の短縮や、発酵温度を通常より下げることに向けることが可能となり、その結果従来無い新規な発酵乳をもたらすことも可能としたものである。

つまり、ミックスの溶存酸素濃度を低減させた状態で通常温度での発酵を行うことは、発酵時間が短縮し生産性の向上をもたらす発酵乳の製造法に関する発明をもたらし、ミックスの溶存酸素濃度を低減させた状態で発酵温度を通常より下げることは従来の製造法では得ることが出来なかった緻密でまろやかな風味を持ちながら流通過程に耐えうる固い組織を有する発酵乳を得ることを可能とした発酵乳の製造法と、その製造法を用いた結果得られる新規な発酵乳に関する発明をもたらした。

以上述べたように、本発明の発酵乳の製造法は発酵温度が通常の温度範囲の場合は発酵促進物質等の添加物を用いることなく発酵時間を短縮して生産性の向上をもたらす効果を有し、発酵温度を通常より下げた場合は通常とほぼ同様の発酵時間で必要な酸度に達することができ、そのようにして得られた発酵乳は従来の低温で長時間発酵させて得られた製品と比べてもより緻密でまろやかな風味を有し、さらに従来の製品にはない組織の固さを維持した新規な発酵乳となり、新たな価値をもつ発酵乳を提供するという効果を有している。

本発明における発酵乳とは、ヨーグルト、乳等省令で定義される「発酵乳」を指す。

本発明は、発酵開始時点でのミックス中の溶存酸素濃度が窒素ガス等の不活性ガスと置換することによって低減されていることにより成される。 発酵開始時点での溶存酸素濃度を低減させる為には不活性ガスによる置換処理をミックスを調製後、あるいはミックスを殺菌後に行ったり、あるいはミックスに乳酸菌スターターを加えてから直ぐに行うことによって成される。

ミックスは、牛乳、脱脂乳、脱脂粉乳、クリーム等の乳原料、砂糖、糖類、香料、水等、発酵乳の製造に常用される原料を加温・溶解し、安定剤を使用する場合には、予め加温・溶解したゼラチン液、寒天液、ペクチン、ペルオキシダーゼ等を加え混合することで得られる。 本発明の場合、発酵時間を単に短縮する場合にはゼラチン等の安定化剤を添加しても問題はないが、先の安定化剤はまろやかさに強く影響を与えるのでまろやかさを訴求する場合には添加しない方が良い。 得られたミックスを均質化し、殺菌後、所定温度(発酵温度)まで冷却する。 次いで乳酸菌スターターを接種し攪拌後に前発酵の場合はタンク内に充填して発酵を開始し、後発酵の場合は流通用個食容器に充填して発酵を開始する。 また、発酵終了後これらミックスに糖液等を加えても良い。

不活性ガスによる置換処理は原料ミックスを調合する段階から乳酸菌スターターを接種後、発酵を開始するまでの間に行えばよく、その製造工程における置換時期は任意である。 しかしながら発酵開始時に溶存酸素濃度が低減された状態が維持されていることが重要であることから、不活性ガス置換は乳酸菌スターターを接種する直前から直後に行うことが望ましい。

さらに、発酵開始時のミックスの溶存酸素濃度は、その濃度が低いほど良好な結果が得られるが実用上有用な結果を与える濃度は、ミックスの温度が30℃から40℃の際に5ppm以下、好ましくは3ppm以下である。 この場合、ミックスの温度が先の条件以外の場合でも先の条件にミックスを置いた場合の溶存酸素濃度に換算して評価すべきことは言うまでもないことである。

本発明に用いられる不活性ガスとしては、窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガスを挙げることができるが、窒素ガスは食品に通常用いられている不活性ガスとしてより好適に用いることができる。 ミックスの溶存酸素を低減するには、これら不活性ガスをミックスに直接バブリングする方法や、スタティックミキサーを用いる方法、ミックスと共にミキサーに入れて撹拌するなどの公知の方法を採ることができる。

ミックスに接種する乳酸菌スターターについては、ラクトバチルス・ブルガリカス(L.bulgaricus)、ストレプトコッカス・サーモフィルス(S.thermophilus)、ラクトバチルス・ラクティス(L.lactis)の他、発酵乳の製造に一般的に用いられる乳酸菌や酵母の中から１種又は２種以上を選んだものを用いることが可能であるが、本発明においては、コーデックス規格でヨーグルトスターターとして規格化されているラクトバチルス・ブルガリカス(L.bulgaricus)とストレプトコッカス・サーモフィルス(S.thermophilus)の混合スターターをベースとするスターターを好適に用いることができる。 このヨーグルトスターターをベースとして、さらに得ようとする発酵乳に応じてラクトバチルス・ガッセリ（L.gasseri）やビフィドバクテリウム(Bifidobacterium)等の他の乳酸菌を加えても良いことは言うまでもない。

尚、発酵温度等は、生産効率を重視する場合は各々の乳酸菌の至適条件を考慮して適宜決定すれば良い。 例えば先の混合スターターを用いた場合の至適温度は４０℃から４４℃であるが４０℃では発酵時間が延長する場合が多く好ましくは４３℃から４４℃である。 この場合、本発明法を用いれば発酵時間は通常の場合の８０％から７０％程度に短縮することが可能となる。 この効果は「前発酵」「後発酵」の発酵タイプの如何に依らず認めることができる。 つまり、このようにして製造することで、すべての発酵タイプにおいて従来通りの乳酸菌スターターを従来通りの添加量で、乳酸菌生育促進物質を添加することなく、発酵乳の発酵時間の短縮が可能となり、生産性が大幅に向上したにも関わらず、従来の製造法で得られた製品となんら変わらない製品を得ることができる。

一方、製品に通常製品よりまろやかな風味を付与したい場合には発酵温度を３０℃から４０℃、好ましくは３２℃から３９℃、より好ましくは３６℃から３９℃の低温条件を選択すれば良い。 ４１℃以上に発酵温度を上昇させた場合にはまろやかさを製品に付与することは難しく通常製品と同様のテクスチャーを持つ製品となってしまう。

発酵時間は、発酵開始時の溶存酸素濃度、発酵温度によって変動するが本発明法の場合、発酵開始時の溶存酸素濃度が３ppm以下の時には３４℃から３５℃下で従来の発酵法で通常の発酵温度で行っていた場合と同等の発酵時間で目標とする酸度に達することが可能である。 ３０℃まで発酵温度を下げた場合には通常より発酵時間は延長するが、この場合でも本発明法を行わない場合と比べると６０％程度の時間で発酵を終了することができ、本発明法による効果は明かである。

以上述べたような本発明の低温発酵条件で得られた発酵乳は特に後発酵タイプで製造されたものにおいて従来の方法で得られた製品に比べて優れた特性を付与することができる。 すなわち、通常の発酵温度で製造された発酵乳に比べてまろやかな風味を持つことは元より、従来の低温で長時間発酵させた発酵乳と比較した場合でも、より緻密でまろやかな風味を有する発酵乳を得ることができる。 しかも本発明の低温で発酵させた発酵乳は従来の低温で長時間発酵させた発酵乳では実現出来なかった流通段階での組織の崩れのない固い組織を有しており、これまでにないまろやかな風味を持ちながら、固い組織を有している新規で有用な発酵乳となっている。

一方、前発酵タイプに本発明法を適用した場合、前発酵では得られたカードを破砕して充填するという工程があるため、最終的に固い組織を有する発酵乳とはならないが、破砕を荒く行う等により従来の低温で長時間の発酵を行っただけの製品に比べて官能評価でより緻密でまろやかな風味を有する発酵乳を得ることは可能である。 また前発酵タイプでも発酵温度が通常の温度の場合は発酵時間が短縮するという本発明の効果を得ることは言うまでもない。

さらに、脱酸素低温発酵の場合には、従来製品とのカードの形成パターンの違いにより、離水が起こりにくい等の従来と異なった物性による付加価値を付与できる可能性も有している。

本発明のまろやかさと組織の固さを併せ持つ発酵乳のまろやかさと組織の固さは、ネオカードメーターM302(アイテクノエンジニアリング：旧飯尾電機)の測定マニュアルに従って測定した次の値でその物性値を表すことができる。 すなわち本発明法に於ける発酵乳の「まろやかさ」とは5℃から10℃下で１００gの重りをつけた際のカードナイフの侵入角度を測定することによって評価できる。 具体的には図１に示す太線で表した測定曲線を基として、原点を通り、破断点に向けた接線（接線１）と破断点を通りヨーグルトナイフの侵入方向に沿った接線（接線２）を描き、２つの接線の交点を基点とした角度（角度Ａ）を測定し、これを侵入角度とする。 この角度が９０°に近い場合、荒いテクスチャーを持つ発酵乳と評価でき、角度が小さい程スムーズでなめらかなテクスチャーを持つ発酵乳と評価できる。

本発明法における「硬度」とは先の図１の接線１と接線２の交点と記録紙対角線を結んだ直線の長さＢを「硬度」としたものである。

以下に、試験例を示しながら本発明法の有用性の内容を詳しく説明する。

まず、ミックスに含まれる溶存酸素濃度が乳酸酸度の上昇に与える影響（発酵時間に与える影響）について検討した試験例を示す。

（試験例１）発酵開始時のミックス中の溶存酸素濃度と乳酸酸度上昇との関係について。
牛乳７８．２ｋｇ、脱脂粉乳２．６ｋｇ、水１７．２ｋｇを混合したミックスを調製し、９５℃、５分間の加熱殺菌した後、４０℃前後まで冷却し、乳酸菌スターター(ラクトバチルス・ブルガリカス(L.bulgaricus JCM 1002T)とストレプトコッカス・サーモフィルス(S.thermophilus ATCC 19258)の混合培養物)を２重量％接種した。 このミックスにパイプを通して窒素ガスを混合分散させ、溶存酸素濃度を７、６、５、４、３、２ppmに調製した。
次にそれぞれの溶存酸素濃度に調製したミックスを１００ｍｌ容器に充填し、４０℃前後の発酵室にて静置発酵させ、乳酸酸度が０．７％前後に到達した時点で１０℃以下の冷蔵庫に入れ、冷却・発酵停止させた。 比較には、溶存酸素濃度を調整せずに発酵させたものを用いた。 その場合、乳酸菌スターターを接種した段階でのミックスの溶存酸素濃度は８ｐｐｍであった。

上記試験例１における発酵中の乳酸酸度変化結果を図２に示す。 この結果から明らかなように、発酵前ミックスの溶存酸素濃度が低いほど発酵時間は短縮され、その短縮効果は溶存酸素濃度が５ppm以下から顕著に現れ、３ppm以下になると従来法（８ppm）との差がより明確となる。 従って、発酵時間短縮に効果のある発酵時ミックス溶存酸素濃度は、５ppm以下、好ましくは３ppm以下であると判断できる。

次いで、本発明において発酵温度を通常より低下させた場合の発酵時間への影響とその際に得られる製品の性状について検討した試験例を示す。

（試験例２）本発明における発酵温度と発酵時間、得られる発酵乳性状との関係について。
牛乳７８．２ｋｇ、脱脂粉乳２．６ｋｇ、水１７．２ｋｇを混合したミックスを調製し、９５℃、５分間の加熱殺菌した後、３０、３５、３７、４３℃前後まで冷却し、乳酸菌スターター(ラクトバチルス・ブルガリカス(L.bulgaricus JCM 1002T)とストレプトコッカス・サーモフィルス(S.thermophilus ATCC 19258)の混合培養物)２重量％の接種を行った。 このミックスにパイプを通して窒素ガスを混合分散させ、溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以下に調整した。 また比較例として各温度につき窒素ガス置換を行わないものも用意した。 これらを１００ｍｌ容器に充填し、３０、３５、３７、３９、４０、４３℃の発酵室にて静置発酵させ、乳酸酸度が０．７％前後に到達した時点で１０℃以下の冷蔵庫に入れ、冷却・発酵停止させ発酵乳を製造した。 尚、乳酸酸度は、０．１規定NaOHを用い、フェノールフタレインを指示薬として滴定し、算出した。 （３９、４０℃におけるデータは追加取得した）
得られた結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、本発明法では、乳酸酸度０．７％前後に達するまでの発酵時間が従来法に比べて著しく短くなっている。 また、本発明法で得られたプレーンヨーグルトは、４０℃以下の発酵温度で、その物性測定値から流通時に衝撃に十分耐えうる硬さ（高い硬度）を有していながら、なめらかさ（ヨーグルトナイフの侵入角度が小さい）も併せ持っていることが判る。

また、３７℃低温発酵で得られた本発明法の発酵乳と従来法の発酵乳について専門パネルを用いた２点強度テストによる官能的評価を行った結果を表２に示す。

官能評価の結果、本発明品は「舌触りの滑らかさ」、「味のまろやかさ」「コク味」において従来の低温で長時間の発酵を行って得られた発酵乳に対して優れていることが明らかとなった。 また同程度の酸度でありながらより酸味を感じにくいマイルドな風味となっていることが明かとなった。

また、カードの形成が各製造法でどのように進行しているかを見るために後発酵、前発酵の両タイプについて、通常発酵（４３℃）と通常の低温発酵（３７℃）、本発明の溶存酸素低減下での低温発酵（３７℃）におけるカードの形成状況を比較した。 その結果、後発酵、前発酵共ほぼ同様の結果を与えた。 図３に後発酵の場合の結果を示す。

カードの形成は乳酸酸度が約０．４％となってから開始されるので、０．４％から目標酸度の０．７％に至るまでをカードの形成時間としてみなすと、図２から本発明法の場合は通常の低温発酵と比べて全体としては発酵時間の短い発酵となっていてもカードの形成開始が早く、その結果カードの形成に要している時間は検討した３者中最も長い時間が費やされていることが読みとれる。 このことが、緻密でまろやかな風味を製品に与える原因の一つとなっているものと考えられる。

（試験例３） 市販製品のまろやかさと硬度の測定 段落番号３３、３４に記載の方法によって市販プレーンヨーグルト４種のカードナイフ侵入角度と硬度を測定し、本発明の脱酸素３７℃３時間発酵品との比較を行った。 得られた結果を表３に示す。

以上の試験例の結果から本発明法が従来の製造法に対して優れた特徴を有するものであることが明確となった。

以下に、本発明法を実施例を元にさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

低温発酵における前発酵ヨーグルトの製造牛乳８０．０ｋｇ、脱脂粉乳３．１ｋｇ、無塩バター１．１ｋｇ、水１３．８ｋｇを混合したミックスを調製し、９５℃、５分間の加熱殺菌した後、３５℃前後まで冷却し、乳酸菌スターター(ラクトバチルス・ブルガリカス(L.bulgaricus JCM 1002T)とストレプトコッカス・サーモフィルス(S.thermophilus ATCC 19258)の混合培養物)２重量％の接種を行った。 このミックスにパイプを通して窒素ガスを混合分散させ、溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以下に調整した。 また同時に窒素置換を行わないものも用意した。 尚、各サンプルの溶存酸素量は、DOメーター（東亜ディーケーケー株式会社製）を用い電極をそれぞれのサンプルに差し込んで測定した。

これらを３５℃前後のタンクで発酵させ、乳酸酸度が０．７％前後に到達した後にカードを破砕して１０℃以下まで冷却し、発酵停止させて発酵乳を製造した。 乳酸酸度測定は、０．１規定NaOHを用い、フェノールフタレインを指示薬として滴定し、算出した。 その結果、本発明の窒素置換低温発酵法では発酵時間３時間で酸度０．７％に達したが、従来の低温長時間発酵法では４時間半の発酵時間を要した。

低温発酵における後発酵ヨーグルトの製造牛乳７８．２ｋｇ、脱脂粉乳２．６ｋｇ、水１７．２ｋｇを混合したミックスを調製し、９５℃、５分間の加熱殺菌した後、３７℃前後まで冷却し、乳酸菌スターター(ラクトバチルス・ブルガリカス(L.bulgaricus JCM 1002T)とストレプトコッカス・サーモフィルス(S.thermophilus ATCC 19258)の混合培養物)２重量％の接種を行った。 このミックスにパイプを通して窒素ガスを混合分散させ、溶存酸素濃度を３ｐｐｍ以下に調整した。 またコントロールとして窒素ガス置換を行わないものも用意した。 これらを１００ｍｌ容器に充填し、３７℃の発酵室にて静置発酵させ、乳酸酸度が０．７％前後に到達した時点で１０℃以下の冷蔵庫に入れ、冷却・発酵停止させ発酵乳を製造した。

尚、乳酸酸度は、０．１規定NaOHを用い、フェノールフタレインを指示薬として滴定し、算出した。
また、ヨーグルトの物性測定は、ネオカードメーターＭ３０２（アイテクノエンジニアリング：旧飯尾電機）を使用し、１００ｇの重りをつけた際のヨーグルトナイフの侵入角度を測定し、得られる侵入角度曲線の破断に至るまでの弾力性を硬度（ｇ）とし、角度をなめらかさの目安とした（角度は９０°までの値をとり、値が小さいほど組織はなめらかと判断できる）。 なお、本測定機器において測定したヨーグルトの硬度が、４０ｇ以上の場合、輸送中の衝撃等で破砕されることのない安定した組織といえる。

その結果、本発明法の場合の硬度は５５ｇ、侵入角度は３０°となり、従来法によるものの硬度は３５ｇ、侵入角度は５０°となり、本発明法による発酵乳が物性値から見て、よりなめらかで、流通段階で組織を維持できる硬度を有することが確認された。 また、実際の風味においても従来品に比べてより緻密でなめらかな風味となっていることが確認された。

カードメーターを用いて測定したチャート紙から侵入角度、硬度を読み取る方法を示した図である。

発酵乳原料ミックス中の溶存酸素が発酵時間に与える影響を見た結果を示す図である。

低温発酵における、従来法と本発明法及び通常温度での発酵におけるカードの形成状況を比較した図である。