加水分解植物性タンパク質

加水分解植物性タンパク質（HVP ）製品は、タンパク質を加水分解して得られる食品であり、ブイヨン（スープ）に似た肉のような風味と風味があります。

製造工程に関しては、酸加水分解植物性タンパク質（aHVP）、酵素生成HVP、および発酵醤油などの他の調味料を区別することができます。加水分解植物性タンパク質製品は、特にスープ、ソース、肉製品、スナック、その他の料理の味を整えるために、また調理済みのスープやブイヨンの製造に使用されます。

食品技術者は、タンパク質の加水分解により肉のブイヨンのような匂いと味が生じることを昔から知っていました。 ^{[1]加水分解物は何世紀にもわたって人間の食生活の一部であり、特に発酵醤油、つまり}醤油の形で使われてきました。伝統的に小麦と大豆タンパク質から作られる醤油は、中国大陸から伝わって以来、日本で 1,500 年以上にわたって生産されてきました。タンパク質の酸加水分解 (aHVP) によるこれらの物質の生産の起源は、ナポレオン戦争中の肉エキスの入手の不足と経済的困難にまで遡ります。^[2]

1831年、ベルセリウスは塩酸でタンパク質を加水分解して肉のブイヨンのような味の製品を得た。^[3] ジュリアス・マギーは1886年に初めて酸触媒加水分解植物性タンパク質を工業的に生産した。^[4]

1906年、フィッシャーはアミノ酸が特有の味に寄与していることを発見しました。^{[5] 1954年、D.フィリップスはブイヨンの香りには}トレオニンを含むタンパク質が必要であることを発見しました。^[6]特徴的な味を与えるもう一つの重要な物質はグルタミン酸です。

タンパク質を豊富に含むほぼすべての製品は、HVPの製造に適しています。今日では、脱脂油種子（大豆ミール、グレープシードミール）やトウモロコシ（コーングルテンミール）、小麦（グルテン）、エンドウ豆、米などの植物由来のタンパク質資源から主に作られています。^[7]プロセスと原料が最終製品の官能特性を決定します。タンパク質は、アミド結合を介して結合したアミノ酸の鎖で構成されています。加水分解されると、タンパク質はその構成アミノ酸に分解されます。

aHVP では、加水分解に塩酸が使用されます。残った酸は、水酸化ナトリウムなどのアルカリと混合して中和され、最終製品 (酸加水分解植物性タンパク質、aHVP) の最大 20% を占める食塩が残ります。

酵素HVP（eHVP）では、プロテアーゼを使用して、より中性のpHと低温でタンパク質を分解します。^[8]塩の量が大幅に削減されます。

加工条件が異なるため、2種類のHVPは異なる官能特性を持っています。aHVPは通常、色が濃い茶色で、強い風味がありますが、eHVPは通常、色が薄く、マイルドな風味があります。^{[9] [10]}

酸加水分解物は様々な食用タンパク質源から生産されますが、最も一般的なのは大豆、トウモロコシ、小麦、カゼインです。aHVP の製造では、タンパク質を希釈した (15～20%) 塩酸で 90～120 °C の温度で最大 8 時間加熱して加水分解します。冷却後、加水分解物は炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムで pH 5～6 に中和されます。加水分解中に、炭水化物とタンパク質の断片の相互作用から形成されるフミンと呼ばれる異質なポリマー物質が生成され、その後濾過によって除去され、さらに精製されます。^[11]

原料の供給源、酸の濃度、反応温度、反応時間、その他の要因はすべて、最終製品の官能特性に影響を与える可能性があります。活性炭処理は、要求仕様に合わせて風味と色の両方の成分を除去するために使用できます。最終濾過の後、aHVP は、用途に応じて追加の風味成分で強化される場合があります。その後、製品は 30～40% の乾燥物質で液体として保存するか、スプレー乾燥または真空乾燥して食品成分としてさらに使用することもできます。^[11]

タンパク質を60%含む100ポンド（45kg）の材料から100ポンドのaHVPが生成され、これには約40ポンド（18kg）の塩が含まれています。この塩分増加は中和段階で発生します。^[2]

酵素 HVP の製造プロセスでは、酵素を使用してタンパク質を分解します。タンパク質をアミノ酸に分解するには、脱脂タンパク質と水の混合物にプロテアーゼを加えます。酵素は特定の pH に敏感なので、最適な pH に合わせるために酸または塩基を加えます。酵素の活性に応じて、タンパク質を分解するには最大 24 時間かかります。混合物を加熱して酵素を不活性化し、次に濾過して不溶性炭水化物 (フミン) を除去します。

製造工程で塩は生成されないため、製造業者は eHVP 製剤に塩を添加して保存期間を延長したり、従来の aHVP と同様の製品を提供したりすることができます。

一般的に使用されているプロテアーゼ混合物は、アスペルギルス・オリゼから抽出された「フレーバーザイム」である。^[12]

液体 aHVP には通常、水 55%、塩 16%、有機物 25% (そのうちタンパク質 (アミノ酸) 20% は総窒素約 3%、アミノ窒素 2% として分析) が含まれています。

多くのアミノ酸は苦味または甘味を持っています。多くの商業プロセスでは、L-ロイシンやL-イソロイシンなどの非極性アミノ酸を除去して、よりまろやかで苦味の少ない加水分解物を作ることがよくあります。D-トリプトファン、D-ヒスチジン、D-フェニルアラニン、D-チロシン、D-ロイシン、L-アラニン、グリシンは甘味として知られており、L-トリプトファン、L-フェニルアラニン、L-チロシン、L-ロイシンは苦味と関連しています。^{[2] [13]}

チロシンは、HClによる加水分解中にハロゲン化を受けやすいアミノ酸です。^{[14] [より良い情報源が必要]}リジンは標準的な酸加水分解では安定していますが、熱処理中に側鎖アミノ基が還元糖などの他の化合物と反応してメイラード生成物を生成する可能性があります。^{[15] [より良い情報源が必要]}

HVPの官能特性は、アミノ酸組成だけでなく、aHVPとeHVPの両方の製造中に生成されるアミノ酸以外のさまざまな芳香物質によっても決まります。 香りは、アミノ酸分解、メイラード反応、糖環化、脂質酸化によって形成されます。^[16]反応条件（時間、温度、加水分解方法、キシロースやスパイスなどの追加原料）に応じて、バター、肉、^{[17] [16]}骨スープ、^[16]木の煙、^[18] ローヴィッジ^[19 ] などの多くの物質に似た複雑な香りの混合物が生成されます。^{[16] [20]}

ブイヨンとコンソメの欧州実施規範によれば、小売販売を目的とした加水分解タンパク質製品は、以下の特性を備えている：^[21]

• 20℃での比重：1.22以上
• 総窒素含有量最小: 4% (乾燥物あたり)
• アミノ窒素最小: 1.3% (乾燥物あたり)
• 塩化ナトリウム最大: 50% (乾燥物に対して)

食品を缶詰、冷凍、乾燥で製造する場合、ある程度の風味の損失はほぼ避けられません。製造業者はHVPを使用してそれを補うことができます。^[7]そのため、HVPはスパイス、肉、魚、高級食品、スナック、香辛料、スープなどの業界など、さまざまな製品に使用されています。

3-MCPDはげっ歯類に対して発がん性があり、ヒトに対しても発がん性が疑われている物質で、脂質（トリグリセリドなど）から遊離したグリセロールが塩酸と反応して酸加水分解中に生成される。aHVP製品をヒトが安全に摂取できるよう、法的制限が設けられている。aHVP製造業者は、（1）反応時間と温度を慎重に管理する（2）塩酸を適時に中和し、必要に応じてアルカリ加水分解工程まで延長して、すでに生成された3-MCPDを破壊する（3）塩酸を硫酸などの他の酸に置き換えることにより、3-MCPDの量を許容範囲内に減らすことができる。 [ ^11]

加水分解された植物性タンパク質がアレルゲンであるかどうかは議論の余地があります。

欧州法によれば、小麦と大豆は消費者向け食品情報に関する規則 (EU) 1169/2011に基づきアレルゲン表示の対象となります。HVP の製造に使用される小麦と大豆は正式な理由によりアレルゲン表示の対象外とされていないため、これらの原材料を使用して製造された HVP には、原材料リストに小麦または大豆への言及を記載する必要があります。

それでも、タンパク質がアレルギー反応を引き起こす可能性が低い単一のアミノ酸に分解されるため、少なくとも aHVP はアレルギー性ではないことを示す強力な証拠があります。2010 年の研究では、aHVP には検出可能なタンパク質や IgE 反応性ペプチドの痕跡が含まれていないことが示されています。これは、大豆や小麦に不耐性またはアレルギーのある人にとって、aHVP がアレルギー反応を引き起こす可能性が非常に低いことを示す強力な証拠です。^[22] 2006 年に行われた以前の査読済み動物実験でも、大豆過敏症の犬は、大豆過敏症の犬用のタンパク質源として提案されている大豆加水分解物に反応しないことが示されています。^[23]

化粧品グレードのaHVP であるグルパール 19S (GP19S) が石鹸に含まれているとアナフィラキシーを引き起こすという報告があります。食品 aHVP とは異なり、この日本の小麦 aHVP はごく軽度にしか加水分解されていません。 ^[24]この異常な化学的条件により、GP19S は純粋なグルテンよりもアレルギー性があります。^[25]これに応じて、化粧品の加水分解小麦タンパク質に関する新しい規制が策定され、平均分子量が 3500 Da (約 35 残基長) 未満であることが求められています。理論上、「アレルゲンは少なくとも 2 つの IgE 結合エピトープを持ち、各エピトープは少なくとも 15 アミノ酸残基長でなければ、1 型過敏症反応を引き起こすことはできません」。実験では、この程度の加水分解は、GP19S アレルギー患者の IgE 結合を誘発しないのに十分であることも示されています。^[24]

eHVP のアレルギー性は、特定の食品源と使用される酵素によって異なります。アルカラーゼは、ひよこ豆とグリーンピースを完全に非免疫反応性にすることができますが、パパインでは部分的にしか減少しません。アルカラーゼは、完全な消化を妨げる抗栄養因子のために、白豆を非反応性にすることはできません。[ ^26]アルカラーゼは、ローストしたピーナッツを非反応性にすることができますが、「フレーバーザイム」（eHVP 製造用の市販のAspergillus oryzaeプロテアーゼ ブレンド^[12]）はできません。^[27]

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