説明

香料化合物の安定性の増大方法

【課題】チオールを含有する香料、特に食品香料および芳香剤の安定性を増大するための方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、スルフヒドリルオキシダーゼを用いた芳香活性ジスルフィド化合物への高選択的酵素転換による、チオールを含有する香料化合物中に見出される反応性チオール基(−SH)の処理を対象とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、チオールを含有する香料、特に食品香料および芳香剤の安定性を増大するための方法に関する。本発明は、コーヒー、茶、カカオ、チョコレート、チーズ、ワイン、ビール等に見出される不安定な芳香関連チオールの処理に関する。本方法は、チオールを含有する香料または該香料を含有する組成物を、芳香活性のジスルフィドの生成を触媒する酵素と接触させまたは混合するステップを含む。本発明はさらに、本発明の方法によって得られる香料安定化製品、およびジスルフィドの生成を触媒する酵素が導入された包装製品またはカプセル化製品に関する。
【背景技術】
【0002】
香料の重要な芳香成分はチオールを含有する化合物である。特に、これらの香料化合物は、広く食品中に含まれ、野菜、卵、肉、コーヒー、茶、カカオ、チョコレート、ピーナッツ、チーズ等の種々の食物を調理またはローストする間に、またワインおよびビール等の飲料を調製する間に、焙焼または網焼きの香料を発する。
【0003】
これらの揮発性チオールを含有する化合物は、一般に不安定なことが知られており、蒸発または組成物中に存在する他の化合物との相互作用および反応によって失われることがある。
【0004】
たとえば、新たに焙煎したコーヒーの特徴的な芳香は、数多くの揮発性チオールを含有する化合物が焙煎過程の間に主に生成した結果である。しかしながら、コーヒーの特有な香料は急速に劣化し、その上、不快な苦い芳香が発生する。焙煎コーヒーのこのステーリングは、蒸発、望ましくない反応生成物およびメラノイジンを含む他のコーヒー化合物との相互作用により、保存期間中に揮発性チオールを含有する化合物が失われたことに起因する不可避の過程として考えられていた。したがって、従来技術において、望ましい芳香化合物を保存し、望ましくない成分を低減するための努力が行われてきた。
【0005】
香料物質の回復のための方法は、食品または飲料の調製および保存の間に失われる香料または芳香を置換または強化する、硫黄含有アルカンまたは硫黄含有ケトン等の芳香供給化合物(特許文献1)の添加または混和である。あるいは、加熱時のチオールの生成によって芳香性香調を発生する、ポリスルフィドおよびスルフヒドリル基を有する化合物を含む前駆混合物(特許文献2)を食品組成物に添加することができる。
【0006】
特許文献3には、コーヒーの特徴的な芳香を維持するための、カタラーゼとグルタチオン、硫酸塩、システインおよび酸化防止剤を含む混合添加剤中への亜硫酸塩の添加が開示されている。一般に、亜硫酸塩および他の酸化防止剤は、酸化性種と反応して、それにより不安定な香料化合物の酸化を防止することができる。あるいは、これらの酸化防止剤は、包装容器内への酸素の浸透を防止する亜硫酸塩で満たされた構造的多層壁を用いて、食品包装に組み込むこともできる(特許文献4)。
【0007】
特許文献5および特許文献6には、硫黄または窒素を含む求核試薬を含み、他の望ましい揮発性香料化合物の劣化を促進する望ましくない化合物と反応し、錯化合物を生成し、または捕捉することができる芳香改良剤または安定剤の添加に関する記載がある。該安定剤または芳香改良剤は、その後に食品または飲料製品から除去することができる。
【0008】
特許文献7には、好ましくはコーヒー固形分の15%超を除去し、芳香の劣化を誘発することが疑われるメラノイジン等の非揮発性化合物の除去を導くポリビニルピロリドンによる水性コーヒー抽出物の処理が記載されている。
【0009】
さらに、焙煎したコーヒー粒子を液状コーヒー抽出物で被覆し、それにより芳香保護コーティングを有する焙煎コーヒー顆粒を形成することができること(特許文献8)、または焙煎したコーヒー豆にガスバリア性を有するシェラックコーティング膜を与えることができること(特許文献9)が知られている。
【0010】
特許文献10には、飲料用の酵素触媒酸化防止剤系が記載されており、グルコースオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ基質および無機酸素捕捉剤の組合せが開示されている。この組成物は、少量で好ましくはコーヒー飲料の酸素含量を低下させる酸化防止剤として役立つ。
【0011】
しかしながら、香料および芳香の安定性を増大するための上述の方法のいずれも、所与の食品の特徴的な香料および芳香に主として関与する不安定なチオールを含有する化合物を選択的に対象とするものではない。したがって、一般に用いられている方法には、複雑な香料化合物混合物中での望ましくない副生成物の発生が伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】欧州特許出願公開第1525807号明細書
【特許文献2】米国特許第6,358,549号明細書
【特許文献3】特開平08−196212号公報
【特許文献4】米国特許第4,041,209号明細書
【特許文献5】国際公開第04/028261号パンフレット
【特許文献6】国際公開第02/087360号パンフレット
【特許文献7】国際公開第06/018074号パンフレット
【特許文献8】欧州特許出願公開第0646319号明細書
【特許文献9】特開昭63−146753号公報
【特許文献10】米国特許第6,093,436号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
反応性チオール基(−SH)からジスルフィド基(−S−S−)への酵素的転換は、驚くべきことに、モノスルフィドと比較した香料化合物の安定性の増大をもたらし、それにより優れた感覚特性を備えた芳香活性ジスルフィドの生成によって、比較し得る芳香および香料の効果を有することが見出された。
【0014】
特に、不安定なチオールを含有する香料化合物からジスルフィドへの酵素的転換は、組成物の香料または芳香の安定性の増大をもたらすことが見出された。本発明は、蒸発による香料化合物の減少を防止し、望ましくない副反応を阻害し、それによりコーヒー、茶、カカオ、チョコレート、チーズ、ワイン、ビール等の食品の特徴的芳香を、保存または加工の間に保持する。本発明の処理方法は、増大された安定性を有し、香料組成物中に香料剤として保持される芳香活性ジスルフィドを提供する。
【0015】
(1)特に、本発明は、チオールを含有する香料または芳香剤を、ジスルフィドの生成を触媒する酵素と接触させまたは混合し、該混合物を酸素と接触させるステップを含む、チオールを含有する香料化合物または芳香化合物の安定性を増大させる方法を提供する。
【0016】
(2)項目(1)の方法は、前記混合物を攪拌するステップをさらに含んでもよい、または
(3)項目(1)および(2)の方法は、前記チオールを含有する香料または芳香剤をジスルフィドの生成を触媒する酵素と接触させまたは混合し、該混合物を酸素と接触させるステップの前、間、および/または後に、製品に香料を添加するステップを含んでもよい。
【0017】
(4)特に、項目(1)〜(3)のいずれかの方法において、前記チオールを含有する香料または芳香剤は、コーヒー、コーヒーミックス、それらの液体濃縮物、茶、カカオ、チョコレート、ピーナッツ、チーズ、チーズ風味ブロック、ワインおよびビールから選択される食品であってよい。
【0018】
(5)項目(1)〜(4)のいずれかにおいて、ジスルフィドの生成を触媒する酵素は、酵母由来のスルフヒドリルオキシダーゼである。
【0019】
(6)特に、項目(5)のスルフヒドリルオキシダーゼは、スルフヒドリルオキシダーゼErv1pである。
【0020】
(7)項目(1)〜(6)のいずれかの方法において用いられる酵素は、不溶性マトリックスの表面または内部に固定化されてもよい。
【0021】
(8)項目(1)〜(7)のいずれかの方法において用いられる酸素は、その中に気泡を導入することまたは酸素を注入することによって、ジスルフィドの生成を触媒する酵素とチオールを含有する香料化合物とを含む混合物と接触させる。
【0022】
(9)項目(5)〜(8)のいずれかの方法において用いられるスルフヒドリルオキシダーゼとチオール基のモル比は、1:2000〜2000:1であり、また
(10)好ましくはスルフヒドリルオキシダーゼとチオール基の比は1:1である。
【0023】
(11)上記項目のいずれかのジスルフィドの触媒による生成は、5分から12時間の時間範囲で実施され、また
(12)好ましくは4〜6時間の時間範囲で実施される。
【0024】
(13)本発明はさらに、項目(1)〜(12)のいずれかに従う方法によって得られる製品、および
(14)ジスルフィドの生成を触媒する酵素が導入された包装製品またはカプセル化製品に関する。
【課題を解決するための手段】
【0025】
本発明は、スルフヒドリルオキシダーゼを用いたチオールを含有する香料化合物から芳香活性ジスルフィドへの高選択的酵素転換による、該香料化合物中に見出される反応性チオール基(−SH)の処理を対象とする。
【0026】
この転換により、コーヒーのステーリング過程に関与する、メラノイジンを含む他のコーヒー成分との反応に対するチオールの反応性が除かれる。生じた二量体のジスルフィド含有香料化合物は、単量体チオールと比較して、保存期間にわたって期間安定性の増大を示す。ジスルフィドは香料化合物として製品中に保持され、単量体チオールを含有する香料化合物と比較して同様の感覚閾を有するが、いくらかの新鮮な香調とともにより温和な芳香性を有する。
【0027】
一般に用いられている薬剤および方法の代わりに芳香安定剤として酵素を用いる本発明には多くの利点がある。酵素触媒反応の特異性によって、全体として食品組成物に影響する一般的な酸化防止剤の使用による問題が解消される。特に、酸化防止剤は、有益な香料活性物質の生成を妨げ、酸化還元活性のある官能基を含む他の食品成分と反応することがある。さらに、酵素を用いる本発明は、特に食品組成物において好ましい、より温和な反応条件をもたらす。
【0028】
さらに、本発明は、本発明の方法によって得られる芳香安定化製品、およびジスルフィドの生成を触媒する酵素が導入されたカプセル化製品または包装製品に関する。
【0029】
以下に、本発明のある態様および実施形態をより詳細に説明する。
チオールを含有する香料化合物
本発明の方法によって処理されるチオールを含有する香料化合物は、特にコーヒー、茶、カカオ、チョコレート、チーズ、ワイン、ビール等の食品および飲料中に存在する。特定の実施形態には束縛されないが、このような食品中に見出されるこれらのチオールを含有する香料化合物の例には、下記が含まれる。
【0030】
【表1】

【0031】
ジスルフィドの生成を触媒する酵素
本発明において用いられる、ジスルフィドの生成を触媒する酵素は、一般にスルフヒドリルオキシダーゼ(SOX)である。SOXは以下の反応によって、チオール基から対応するジスルフィドへの転換を触媒する。
2RSH + O2 → RSSR + H22
たとえば、スルフヒドリルオキシダーゼErv1pは、以下の式によって、2−フルフリルチオール(FFT)から2,2−ジチオジメチレンジフラン(二量体FFT;Di−FFT)への反応を触媒する。
【0032】
【化1】

【0033】
充分な量のスルフヒドリルオキシダーゼを生成する微生物源は、その大規模量の分離および製造のための潜在源である。分離したスルフヒドリルオキシダーゼは一般に、従来の沈殿およびクロマトグラフィ法によって精製することができる。
【0034】
すべての実験は、X−Zyme GmbH,Merowingerplatz 1A,40225 Dusseldorf,GermanyによるスルフヒドリルオキシダーゼErv1p(EC1.8.3.2−Cat.No.E−5)を用いて行った。この酵素は、遊離チオール基の架橋、コーティングまたは標識、望ましくないチオール成分の不活化およびベーカリー製品のタンパクマトリック(matric)の安定化に適用される。Erv1pは遊離チオール基を含む広範囲の基質に対して活性があることが知られている。スルフヒドリルオキシダーゼErv1pは酵母(サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisae))から作製される、サブユニットあたり約24.7kDaの分子量を有する二量体のFAD依存タンパク質である。
【0035】
この酵素の特別の利点は、熱安定性および耐酸素性が高いことならびにエネルギー特性が非常に有利であることである。酸素は、チオール基をジスルフィドに酵素酸化するために必要な唯一の基質である。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】過剰のFFT(40,000μg/kg)をスルフヒドリルオキシダーゼErv1pに添加した際の、時間(h)に対する、パーセント(%)で与えられる2−フルフリルチオール(FFT)の減少を示す図である。
【図2】過剰のFFT(40,000μg/kg)をスルフヒドリルオキシダーゼErv1pに添加した際の、時間(h)に対する、パーセント(%)で与えられる二量体2−フルフリルチオール(Di−FFT)の生成を示す図である。
【図3】時間(h)に対するパーセント(%)で与えられる、メチル−2−メチル−3−フルフリルジスルフィドおよび2−フルフリルチオール(FFT)と比較した、メラノイジン存在下における二量体2−フルフリルチオール(Di−FFT)の安定性を示す図である(実施例3)。
【図4】蒸気蒸発によって得られた焙煎コーヒーからの酵素処理および非処理芳香抽出物を示す図である。図は、GC−MS測定によって得られた香料化合物の相対的濃度を示す。
【図5】スルフヒドリルオキシダーゼErv1pで処理したフルフリルモデル系(明灰色)および非処理の比較例(暗灰色)の分析を示すGCクロマトグラムである。
【発明を実施するための形態】
【0037】
[実施例1]
芳香抽出物(1)の調製
最大粒径約1.8mmの粉砕焙煎コーヒーを粉砕乾燥焙煎コーヒーに対して約50wt%の水分率に吸湿させ、パーコレーターにて飽和水蒸気で、約0.5barの圧力、約100℃の温度で、約5分間処理する。コーヒー成分に負荷した水蒸気は約5℃の温度で、用いた乾燥焙煎コーヒーの量に対して約5wt%の凝縮量に凝縮させる。
【0038】
メラノイジンの分離
メラノイジンは以下のステップを用いて限外濾過によりコーヒー飲料から分離する。(a)分子量カットオフ30kDaを用いた限外濾過によりコーヒー飲料を異なった分画に分離する。(b)残留物(>30kDa)、すなわち分離されたメラノイジンを凍結乾燥してFFTとの反応に用いる。(c)濾液(<30kDa)、すなわちコーヒー化合物を廃棄する。
【0039】
スルフヒドリルオキシダーゼ溶液(2)の調製
酵母由来のスルフヒドリルオキシダーゼErv1p(X−Zyme GmbH,Merowingerplatz 1A,40225 Dusseldorf,Germany)5mgをpH7.5でMcIlvaine緩衝液(0.1mM)10mLに溶解させる。
【0040】
フルフリルメルカプタン溶液(3)の調製
濃度0.06μg/μLの2−フルフリルチオール(Natural Advantage,Oakdale,LA,USA)のメタノール(Merck,Darmstadt,Germany)溶液を調製する。
【0041】
香料安定化芳香抽出物(4)の調製
下記の量を用いる。
【0042】
【表2】

【0043】
50mLフラスコ中に芳香抽出物(1)5mLを移し、スルフヒドリルオキシダーゼ溶液(2)2mLを加える。芳香抽出物(1)中のフルフリルチオールの当初濃度を復元するため、フルフリルチオール溶液(3)150mLを加える。その後、芳香抽出物混合物中に純酸素を吹き込み、40℃で6時間インキュベートする。
【0044】
ガスクロマトグラフィ法による評価
ジクロロメタンによる液液抽出およびその後の遠心分離により(4)の試料を得る。1μLずつの分割量を、DB1701毛細管(Agilent;30m×0.32mm ID×1μm FD)を用いたGC−FID(HP 5890シリーズII)およびGC−MS(Agilent 5973)によって分析する。GCオーブンは5℃/分の加熱速度で40〜240℃に昇温させる。Gerstel CIS3インジェクターを用いた。
【0045】
芳香抽出物中の、時間に対するFFTの酵素触媒による減少およびDi−FFTの増加を、それぞれ図1および図2に示す。
【0046】
生じた2,2−ジチオジメチレンジフラン(Di−FFT)の安定性を、メチル−2−メチル−3−フルフリルジスルフィドおよび2−フルフリルチオールと比較して、図3に示す。
【0047】
Di−FFTの芳香効果(香ばしい、硫黄臭)はFFTと同程度であるが、チオールよりは温和である。この点において、10〜20ppbの量の2,2−ジチオジメチレンジフラン(Di−FFT)および10〜50ppbの量のメチル−2−メチル−3−フルフリルジスルフィドを古くなったコーヒーに添加して味見した。感覚的記述は新鮮、香ばしい、硫黄臭あり、しかしFFTよりは温和であった。
【0048】
[実施例2]
スルフヒドリルオキシダーゼ溶液(5)の調製
酵母由来のスルフヒドリルオキシダーゼErv1p(X−Zyme GmbH,Merowingerplatz 1A,40225 Dusseldorf,Germany)100mgをpH7.5でMcIlvaine緩衝液(1mM)2mLに溶解させる。
【0049】
香料安定化芳香抽出物(6)の調製
実施例1の芳香抽出物溶液(1)5mLにスルフヒドリルオキシダーゼ溶液(5)2mLを添加し、20mLバイアル中で750rpmにて40℃で2.5時間攪拌する。30分ごとにバイアル中に酸素を注入する。
【0050】
ガスクロマトグラフィ法による評価
(1)および(5)の混合物のジクロロメタンによる液液抽出およびその後の遠心分離により試料を得る。1μLずつの分割量を、DB1701毛細管(Agilent;30m×0.32mm ID×1μm FD)を用いたGC−FID(HP 5890シリーズII)およびGC−MS(Agilent 5973)によって分析する。GCオーブンは5℃/分の加熱速度で40〜240℃に昇温させる。Gerstel CIS3インジェクターを用いた。反応時間4時間後にDi−FFTの正味の増加およびFFTの減少を観察する(図4)。図5に代表的なGCクロマトグラムを示す。
【0051】
比較例1
芳香抽出物(7)の調製
実施例1の芳香抽出物溶液(1)5mLにMcIlvaine緩衝液2mLを添加し、20mLバイアル中で750rpmにて40℃で2.5時間攪拌する。30分ごとにバイアル中に酸素を注入する。
【0052】
反応後に実施例1および実施例2に示したようにガスクロマトグラフィ法を行う。酵素触媒反応に比べ、反応時間4時間後にDi−FFTの顕著な増加は観察されなかった(図4)。
【0053】
[実施例3]
スルフヒドリルオキシダーゼ溶液(9)の調製
酵母由来のスルフヒドリルオキシダーゼErv1p(X−Zyme GmbH,Merowingerplatz 1A,40225 Dusseldorf,Germany)50mgをpH7.54でMcIlvaine緩衝液(1mM)100mLに溶解させる。
【0054】
酵素反応芳香抽出物(10)の調製
実施例1の芳香抽出物溶液(1)150mLにスルフヒドリルオキシダーゼ溶液(9)60mLを添加し、反応時間30分ごとに酸素を散布し、40℃で5時間インキュベートする。
【0055】
保存寿命安定性の評価
参考試料1
濃いロブスタコーヒーベース中の5%芳香抽出物(8)を、水で5倍に希釈した。
試料2
濃いロブスタコーヒーベース中の5%酵素反応芳香抽出物(10)を、水で5倍に希釈した。
【0056】
参考試料1および試料2を50℃で8日間保存する。種々の間隔で匂いを嗅ぐことにより、熟練者の味見パネルによる両者の試料の感覚的評価を行う。結果を下の表3に示す。
【0057】
【表3】

【0058】
実施例から明らかなように、本方法により、チオールを含有する香料化合物のジスルフィドが混合物中に保持され、このジスルフィドが第一に不安定なチオール化合物に比べて他のコーヒー成分の存在下に安定性を増大させ、第二に特徴的な香料を保つという結果が得られた。したがって、本発明は、望ましくない副生成物を生成することなく香料および芳香の安定性を増大させる選択的な方法を提供する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)チオールを含有する香料または芳香剤を、ジスルフィドの生成を触媒する酵素と接触、または混合するステップと、
(b)(a)の混合物を酸素と接触させるステップと、
を含むことを特徴とする、チオールを含有する香料化合物または芳香化合物の安定性を増大させる方法。
【請求項2】
前記混合物を攪拌するステップ(c)をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
請求項1のステップ(a)の前、途中、および/または後に、食品に香料を添加するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記チオールを含有する香料または芳香剤は、コーヒー、コーヒーミックス、それらの液体濃縮物、茶、カカオ、チョコレート、ピーナッツ、チーズ、チーズ風味ブロック、ワインおよびビールからなる群から選択される食品であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記ジスルフィドの生成を触媒する酵素は、酵母由来のスルフヒドリルオキシダーゼであることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
前記スルフヒドリルオキシダーゼは、スルフヒドリルオキシダーゼErv1pであることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記酵素は、不溶性マトリックスの表面または内部に固定化されていることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
酸素は、その中に気泡を導入することまたは酸素を注入することによって、前記混合物と接触させることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
スルフヒドリルオキシダーゼとチオール基のモル比は、1:2000〜2000:1であることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
【請求項10】
スルフヒドリルオキシダーゼとチオール基の比は、1:1であることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
ジスルフィドの触媒による生成は、5分から12時間の時間範囲で実施されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
前記時間範囲は、4〜6時間であることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
請求項12に記載の方法によって得られる製品。
【請求項14】
ジスルフィドの生成を触媒する酵素が導入された包装製品またはカプセル化製品。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−24447(P2011−24447A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2009−171530(P2009−171530)
【出願日】平成21年7月22日(2009.7.22)
【出願人】(501175214)クラフト・フーヅ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・インコーポレイテッド (56)
【氏名又は名称原語表記】KRAFT FOODS R & D, INC.
【Fターム(参考)】