生姜汁による牛乳ゲルの形成に及ぼす牛乳種の影響

帝塚山大学現代生活学部紀要 第10 号 49 ∼56 (2014)

生姜汁 による牛 乳 ゲルの形成 に及ぼす牛 乳種の影響

Effect of milk from different cattle breeds on milk-gel formation

by ginger juice.

山 田

徳 広

Norihiro Yamada 要  旨 ホル ス タイ ン種 と ジ ャ ー ジ ー種 の牛 乳 を 用 い て 生 姜 汁 に よ る牛 乳 ゲ ル を 作 成 し、 そ の 状 態 を 比 較 し た。 牛 乳50g に 生 姜 汁1.5mL を 加 え て60 °Ｃで60 分 間 反 応 さ せ た 場 合 、 ゲ ル の 硬 さ 応 力 、 付 着 性、 ガ ム性 応力 、1 回 目 の 圧 縮 エ ネ ル ギ ーお よ び2回 目 の 圧 縮 エ ネ ル ギ ーの 値 が、 ホル ス タイ ン種 に 比 べ て ジ ャ ー ジ ー種 で2 ∼3 倍 の 高 値 を 示 し た。 今 回 の 結 果 か ら、 生 姜 汁 に よ る牛 乳 ゲ ル の 形 成 は、 牛 乳 の 品 種 並 び に そ の 組 成 に 大 き く 影 響 さ れ る こ と が示 唆 さ れ た。 緒  言 た ん ぽ《 質 分 解 酵 素 （ プ ロ テ ア ー ゼ ） は 動 植 物 に 広 《 分 布 し 、 特 に 植 物 中 に 含 ま れ る プ ロ テ ア ー ゼ の 性 質 や そ の 利 用 に 関 す る 研 究 が 行 わ れ て い る1-7)。 人 間 は 古 く よ り 牛 、 羊 、 山 羊 な ど の 乳 に 含 ま れ る た ん ぱ く 質 を プ ロ テ ア ー ゼ に よ っ て 分 解 す る こ と に よ っ て 凝 固 さ せ た チ ー ズ を 食 し て 来 た 。 チ ー ズ は 伝 統 的 に 、 仔 牛 の 第4 胃 か ら 調 整 さ れ た レ ン ニ ン と い う 凝 乳 酵 素 を 用 い て 作 ら れ る が 、 チ ー ズ の 需 要 拡 大 と そ れ に 伴 う レ ン ニ ン の 供 給 不 足 か ら、 レ ン ニ ン の 代 用 と な る 凝 乳 酵 素 の 探 索 が 行 わ れ て い る8）。 そ し て 、 数 種 類 の 微 生 物 や 果 実 か ら 抽 出 さ れ た プ ロ テ ア ー ゼ に そ の 可 能 性 が 見 出 さ れ て い る8-12)。 生 姜 は、 そ の 特 有 の 風 味 と 芳 香 性 か ら 広《 香 辛 料 や 薬 味 と し て 利 用 さ れ て い る13）。 ま た 、 抗 酸 化 作 用 、 抗 血 栓 作 用 、 抗 潰 瘍 作 用 な ど の 薬 理 作 用 を 持 つ こ と か ら、 機 能 性 食 材 と し て も 注 目 を 集 め て い る14-24) 。 生 姜 に は 複 数 の プ ロ テ ア ー ゼ が 含 ま れ て い る こ と が 知 ら れ 、 そ れ ら の 性 質 や 利 用 に 関 す る 研 究 が 行 わ れ て い る25-31) 。 生 姜 プ ロ テ ア ー ゼ の 中 に は 凝 乳 活 性 を 示 す も の が あ り 、 近 年 、 生 姜 プ ロ テ ア ー ゼ や 生 姜 汁 を 用 い た 乳 の 凝 固 に 関 す る 研 究 が 行 わ れ て い る32-36)。 中 国 に は 、 加 温 し た 牛 乳 ま た は 水 牛 乳 に 生 姜 の 絞 り 汁 を 加 え て 固 め た 薑 汁 撞 妨 （ キ ョ ン ジ ャ ッ ソ ン ナ ー イ ）、 薑 撞 牛 妨 （ キ ョ ン ソ ン ア ウ ナ ー イ ） ま た は 薑 埋 妨 （ キ ョ ン マ ー イ ナ ー イ ） と 呼 ば れ る デ ザ ー ト が あ る37-39)。 こ の デ ザ ー ト が 固 ま る 機 構 は 、 牛 乳 に 含 ま れ る た ん ぱ く 質 が 生 姜 汁 に 含 ま れ る 凝 乳 酵 素 の 作 用 に よ っ て 凝 固 す る こ と で あ る と 考 え ら れ て い る 。 こ れ ま で に 、 塩 化 カ ル シ ウ ム、 塩 化 ナ ト リ ウ ム 、Ｌ−ア ス コ ル ビ ン 酸 お よ びethylenediamine tetraacetate (EDTA) が 生 姜 汁 に よ る 牛 乳 ゲ ル の 形 成 を 増 強 す る こ と 、 砂 糖 が 同 ゲ ル の 形 成 を 抑 制 す る こ と 、 生 姜 汁 に よ る 乳 凝 固 活 性 が60 °Ｃ ま た は70 °Ｃ で 最 高 と な る こ と 、 お よ び 新 鮮 な 生 姜 汁 の 凝 乳 活 性 が −80 °Ｃ で 長 期 間 保 持 で き る こ と な ど が 報 告 さ れ て い る が32･ 34･ 35･ 37-39)、 生 姜 汁 に よ る 牛 乳 ゲ ル の 形 成 機 構 は 十 分 に 解 明 さ れ て い な い 。 こ れ ま で の 研 究 は、 生 姜 汁 に 焦 点 を 合 わ せ た も

の が ほ と ん どで 、 牛 乳 の 組成 が ゲ ル形 成 に 及 ぼ す 影 響 を 検 討 し た 研 究 は行 わ れて い な い。 乳 牛 に は、 ホ ル ス タ イ ン、 ジ ャー ジー、 ガ ンジ ー、 ブ ラ ウ ン ス イ ス、 エ ア シ ャ ー など が あり 、 そ れ ぞ れ の 乳 に特 徴 があ り、 バ タ ー製 造 に適 し た品 種、 チ ー ズ製 造 に 適 し た品 種 が あ る40-43)。 本 研 究 は、 生 姜 汁 に よ る牛 乳 ゲ ル の 形 成 に お よ ぼ す牛 乳 種 の 影 響 を 調 べ る一 環 と し て、 ホル ス タイ ン種 の 牛 乳 （ＨＭ ） ま た は ジ ャー ジ ー種 の 牛 乳 （JM ） を 用 い て 、 生 姜 汁 濃 度 約3％、60 °C 60 分 の 反 応 条 件 に お い て牛 乳 ゲ ル を 作 成 し、 ゲ ル の 硬 さ 応力 、 凝 集 性、 付 着 性、 ガ ム性 応力 お よ び 圧 縮 エ ネ ル ギ ーを 比 較 検 討 し た。

実 験 方 法

１。 材 料 生 姜 は、 清 水 物 産 株 式 会 社 よ り 購 入 し た中 国 産 の ひ ね 生 姜 を 使 用 し た。 牛 乳 は、 小 岩 井 農 場 3.7牛 乳 ［ 特 選］（ 小 岩井 乳 業 （ 株 ））（ ホ ル ス タ イ ン種 （ＨＭ ）） と、 蒜 山 ジ ャ ー ジ ー牛 乳 プ レ ミ ア ム5.0 (蒜 山 酪 農 農業 協 同 組 合 ）（ ジ ャ ー ジ ー種 （JM ）） を 使 用 し た。 な お、 牛 乳 の一 般 成 分 値 を 表1. に示 し た。 表1. 牛 乳の一般成分 成  分 た ん ぱ く 質 （g） 脂 質 （g） 糖 質 （g） ナ ト リ ウ ム （mg ） カ ル シ ウ ム（mg ） pH HM ４  １  ０    ４  ４ ３. 4. 5. 2 11 6.7 JM 4.3 ３  ０ ５  ５ 41 137 6.66 ２。 試 薬 各 試 薬 は 、 関 東 化 学 （ 株） よ り 特 級 試 薬 を 購 入 し て 使 用 し た。 ３。 生 姜 汁 の 作 成 皮 を 剥 か な い 状 態 の 生 姜 を 約２ｃｍ 角 に 切 り、 低 速 圧 縮 ジ ュ ー サ ー（ ヘ ル シ オ ジュ ー スプ レ ッ ソ、 ＳＨＡＲＰ㈱） を 用 い て 搾 汁 し た後 、3,000r.p.m.で10 分 間 遠心 分 離 し た。 得 ら れ た上 清 を ろ 紙 Ｎ０.2で ろ 過 し 、 −80°Ｃで 保 存 し た も のを 用 い た。 な お 、 生 姜 汁 の一 般 成 分 値を 表2. に示 し た。 表2. 生姜汁の一般成分 成 分 た ん ぱ く 質(g) 脂 質(g) 糖 質(g) ナト リ ウ ム(mg) 食 塩 相 当 量(g) 水 分(g) 灰 分(g) カ ル シウ ム(mg) デ ンプ ン(mg) /lOOmL １  ２ １  ０ ２ １  ５ 0.01 98.3 0.6 1 検 出 せ ず

４。 生 姜プ ロ テ ア ー ゼ に よ る牛 乳 ゲ ル の 作 成 先 行 研 究 に お い て 、 ゲ ル 強度 と 嗜 好 性 を 総 合 し て牛 乳 に 対 し て 約3 ％ の生 姜 汁 を 添 加 す る こ と が 適 し て い る こ と が 指 摘 さ れ て い る こ と か ら38）、 牛 乳50g に 対 し て1.5mL の 生 姜 汁 を 添 加 す る こ と と し た。（ 最 終 生 姜 汁 濃度2.9％） 反 応 温 度 は、 生 姜 プ ロ テ ア ー ゼ の最 適 温 度 で あ る60 °Ｃと し 、 反 応 時 間 は 予 備 実 験 に よ り、 最 も適当 な 反 応 時 間 と 思 われ た60 分 と し た。 直 径48mm の 円 形 容 器 に牛 乳50g を 入 れ、 生 姜 汁1.5 mL を 添 加 し て 撹 拌 し た後 、 直 ち に60 °Cの 恒 温 水 槽 に 入 れ て60 分 間 反 応 さ せ た。 反 応 終了 後、 直 ち に 氷 冷 水 中 に 入 れ て 反 応 を 停 止 さ せ た。 ゲ ルの テ ク ス チ ャ ー特 性 は、 ゲ ル 形 成 後 約12 時 間4 ℃ で 保 存 し 、 測 定 の 直 前 に 冷 蔵 庫 か ら取 り 出 し て 測 定 し た。 最 終 的 な ゲ ル の 形 状 は 、 直 径４８ｍｍｘ 高 さ25.26mm の円 柱形 と し た。

５。 ゲルのテクスチ ャー特性の測定

レオメ ーターRE-3305 (㈱山電） を用いてゲルの硬さ応力、 凝集性、 付着性、 ガ ム性応力 およ

び圧縮エネルギ ーを測定した。 プ ランジャーは直径16mm の円 形のものを用 い、圧 縮速度１ mm/

sec、 クリアランスは試料 の高さ の50％とした。 なお、 測定値は、10回の平均 値とした。

６。 生 姜プ ロ テ ア ー ゼ の 活 性 生 姜 プ ロ テ ア ー ゼ の 活 性 は 大 山 ら の 方 法5）を 改良 し て 実 施 し た。1 ％カ ゼ イ ン 溶 液 （ｐＨ７.0） 500 μＬ に 生 姜 汁10 μＬを 添 加 し 、60 °Ｃで30 分 間 反 応 さ せ た後 、4.0M の ト リ ク ロ ロ 酢 酸 （ＴＣＡ） 500 μＬ を添 加 し て 酵 素 反 応 を 停 止 さ せ た。 室 温 で30 分 以 上 放 置 し た後 、20,000ｘｇで15 分 間 遠 心 分 離 し た 上 清 を280nm で 吸 光 度 を 測 定 す る こ と に よ っ て、 プ ロ テ ア ーゼ 活 性 を 評 価 し た。 ７。 統 計 処 理 統 計 処 理 は、 分 散 の正 規 性 を 検 定 し、 正 規 性 が 認 め ら れ な い 群 と の比 較 は、Mann-Whitney-U-test、 正 規性 が 認 め ら れ た が、 母 分 散 が 等 し い と 認 め ら れ な か っ た2群 間 の 比 較 は、Welches t-test、 正 規 性 が 認 め ら れ、 かっ 母 分 散 が 等 し い と 認 め ら れ た2群 間 の 比 較 は、Student's t-test を 用 い て 検 定 し た。 有 意 水 準 は1% (pく0.01） と し た。 実 験 結 果 １． 生 姜 汁 のプ ロ テ ア ー ゼ 活 性 生 姜 汁 の プ ロ テ ア ーゼ 活 性 は 、280nm に お い て∠10.467±0.005（ｎ=5） で あ っ た。 2. HM ゲ ル と Ｊ Ｍ ゲ ル の テ ク ス チ ャー 特 性 の 比 較 ゲ ル の 硬 さ 応 力 ［Ｐａ］ は、ＨＭ ゲ ル699 ±16 に 比 べてJM ゲ ル で1887 ±26 と、 約3 倍 の高 値 を示 し た。（ 図1.) 1 回 目 の 圧 縮 エ ネ ル ギ ーと2 回 目 の 圧 縮 エ ネ ル ギ ー の比 で あ る ゲ ル の 凝 集 性 ［ 単 位 な し ］ は、ＨＭ ゲ ル0.572±0.007に 比 べ てJM ゲ ルで0.469±0.005と、 約80 ％ の 低 値 を示 し た。（ 図 2.） ゲ ル の口 腔 へ の く っつ き易 さ を 示 す 付 着 性 ［J/m3 ］ は 、Ｈ Ｍ ゲ ル34.3±2.2に比 べ てJM ゲ ル で84.5±5.0と、 約2.5倍 の 高 値 を 示 し た。（図3.） ゲ ルを か み砕 く ま で か か る力 を 示 す ガ ム性 応力 （ 硬 さ × 凝 集 性 ）［Ｐａ］ は、ＨＭ ゲ ル400 ±6 に比 べ てJM ゲ ル で886 ±16 と、 約2.2倍 の 高 値 を 示 し た。（ 図4.) 1 回 目 の 圧 縮 エ ネ ル ギ ーA1 ［J/m3 ］ と2回 目 の圧 縮 エ ネ ル ギ ーA2 ［J/m3 ］ は、HM ゲ ル に お い て294 ±7 と168 ±3 で あ っ た の に 対 し て 、JM ゲ ル で は790 ±8 と371 ±6 と、 両 値 と も に

ＨＭ ゲ ル に 対 し て2 倍以 上 の 高 値 を示 し た。（ 図5.） 圃 ４ ０ ０   ０００ １ ム   ２ 1 6 0 0 Ｅ 800 4 0 0 ０ 6 ０ 3 ０ ０ 図1. HM ゲ ルとJM ゲルの硬さ応力 図3. HM ゲルとJM ゲ ルの付着性 １ ぐ Ｉ − い り80  60 400 200 0 ＊;p ≪0.01 n=10 p ≪ 0 . 0 1 n ＝ 1０ ０．６ ０．４ ０．２ ０ ご  80 ０ 6 0 ０ 4 0 ０ 2 0 ０ 0 HM 図2. J M ＊ ； p く 0 . 0 1 n = 1 0 ＨＭ ゲ ルとJM ゲ ル の 凝 集 性 H M J M ＊;p ≪0.01 n=10 図4. HM ゲ ルとJM ゲ ル の ガ ム 性 応力 HM       JM

Means 土SE of 10 samples. Means in the bar not sharing ａ common superscript letter are significantly differｅｎt(pく0.01) 図5. HM ゲ ル と Ｊ Ｍ ゲ ル の 圧 縮 エ ネ ル ギ ーAI と 圧 縮 エ ネ ル ギ ー Ａ ２ 考 察 生 姜 汁 に よ る牛 乳 ゲ ル の 形 成 条 件 に 関 す る 研 究 は、 ゲ ル の 形 成 機 構 に不 明 な 点 が多 い こ と か ら、 デ ー タ が 蓄 積 さ れ きっ て い る と は言 い が た い 。 Nishimura とＧｏtｏは、 生 姜 汁５ｍＬ に70 °Ｃに 温 め た 牛 乳50mL を 加 え て45 で60 分 保 持 す る とい う条 件 で牛 乳 ゲ ルを 調 整 し 、SS 結合 合成 阻 害 剤 で あ る ヨ ード アセ ト ア ミド が ゲ ル の 形 成 を 抑 制 す る こ と お よ びＥＤＴＡ とＬ−アス コ ル ビ ン酸 が ゲ ル 強 度 を 増 強 さ せ る こ と を 発 見 し 、 こ の ゲ ル の 形 成 に は シス テ イ ンプ ロ テ ア ーゼ が 関 与 し て い る こ と を 示 し た39)。 ＺＨＡＮＧ Han-bing ら は、 塩 化 カ ル シウ ム ま た は 塩化 ナト リ ウ ムの添 加 で ゲ ル の 強 度 が 増 す こ と37)、 山 本 ら は 砂 糖 の添 加 で ゲ ル の 強 度 が 低下 す る こ とを 報 告 し て い る38)。 今 回 の 研 究 に お い て、 ＪＭ ゲ ル はＨ Ｍ ゲ ル に 比 較 し て 硬 さ 応力[ Ｐａ]、1回 目 の 圧 縮 エ ネ ル ギ ー A1[J/m3] 、2 回 目 の圧 縮 エ ネ ル ギ ーA2[J/m3] 、 付 着 性[J/m3] 、 お よ びガ ム性 応 力[ Ｐａ]

の 値 が2 ∼3 倍 の 高 値 を示 し た。 こ の こ と か ら、 Ｊ Ｍ ゲ ル は、 Ｈ Ｍ ゲ ル に 比 べ て、3 倍 程 度 硬 く、 かっ 囗 に付 着 し や す い ゲ ル で あ る と 考 え ら れ た。1 回 の 咀 嚼 で ゲ ル が破 壊 さ れ る程 度 を 示 す 凝 集 性 ［単 位 な し］ が、 Ｈ Ｍ ゲ ル に比 べ て ＪＭ ゲ ル に お い て 低 値 を 示 し た が、 こ れ は ＪＭ ゲ ル の1 回 目 の 圧 縮 エ ネ ル ギ ーA1 ［J/m3 ］ が、 Ｈ Ｍ ゲ ル の そ れの 約2.7倍 で あ っ た こ と に 起 因 し て い る と 考え た。 図6. と 図7. にＨ Ｍ ゲ ル と Ｊ Ｍ ゲ ル の テ クス チ ャー プ ロ フ ァイ ル 曲 線 を示 し た。 Ｊ Ｍ ゲ ル は、 途 中 で 大 き く 破 断 し て い る の に 対 し、 Ｈ Ｍ ゲ ル は 余 り 破 断 し て い な い こ と か ら、 Ｊ Ｍ ゲ ル は 硬 く て サ クサ クし た 食 感、 Ｈ Ｍ ゲ ル は 柔 ら か く て 滑 ら か な 食 感 で あ る こ と が 分 か る。 乳 牛 に は、 ホル ス タ イ ン、 ジ ャ ー ジ ー、 ガ ン ジ ー、 ブ ラ ウ ン ス イ ス、 エ ア シ ャ ー の5大 品 種 が あ り 、 そ れぞ れ の 乳 に 特 徴 が あ る40-43）。ＨＭ とJM を 比 較 し た場 合、 一 般 に 、JM の方 が 脂肪 量 と た ん ぱ く 質 量 が 多《 、 かつ 脂肪 球 が大 き い こ と か ら、ＨＭ よ り も バ タ ーや チ ー ズ の製 造 に 向 い て い ると 言 わ れ て い る40-43)。 今 回 用 い た 牛 乳 は、100mL あ たり の た ん ぱ く質 は3.4gと4.3 g、 脂 質 含 量 は4.1gと5.3gと 、 い ず れ の 値 もJM で 高 値 を 示 し て い た。 ま た、 カ ル シ ウ ム イ オ ン の添 加 が、 生 姜 プ ロ テ ア ーゼ の 活 性 、 生 姜 汁 の 凝 乳 活 性 、 お よ び 生 姜 汁 の牛 乳 ゲ ル 形 成 能 を 強 化 す る こ と が 報 告 さ れ て い る26･32･37）。 今 回 用 い た 牛 乳 は、100mL あ た り の カ ル シ ウ ム含 量 がＨＭ でｎ ４ｇ、JM で137g と、JM に お い て20％程 度 カ ル シ ウ ム が多《 含 ま れ て い た。 こ の こ と か ら、 牛 乳 の カ ル シ ウ ム濃 度 の 違 い が 実 験 結 果 に 関 係 し て い る 可 能 性 が 考え ら れ た。 ［Pa］ 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 ０ -0.1 [Pa 0.5 ０．４ ０．３ ０． 2 0 . 1 ０ -0.1 図6. HM ゲ ル の テ ク スチ ャープ ロ フ ァ イ ル 曲 線 図7. JM ゲ ル の テ ク スチ ャープ ロ フ ァイ ル 曲 線

こ れ ま で に 抗酸 化 物 質 で あ るＬ−ア ス コ ル ビ ン酸 の 添 加 が 、 生 姜 プ ロ テ ア ー ゼ の活 性、 生 姜 汁 の 凝 乳 活 性 、 お よ び生 姜 汁 の牛 乳 ゲ ル形 成 能を 強 化 す るが 報 告 さ れ て い る28･ 32･ 34･ 39)。 山 本 ら は、 抗 酸 化 作 用 が あ るＬ−ア ス コ ル ビ ン酸 が シ ス テ イ ンプ ロ テ ア ー ゼ の 活 性 中 心 に あ る チ オ ー ル 基 の 酸 化 を 防 ぐ こ と に よ っ て 生 姜 プ ロ テ ア ー ゼ の 活 性 を 長 時 間 持 続 さ せ る ので は な い か と 指 摘 し て い る32)。 一 般 に、JM はＨＭ に 比 べ て 抗 酸 化 作 用 が あ る β−カ ロ テ ンが 多 く 含 ま れ て い る こ と か ら44)、 β一カ ロ テ ンの 抗 酸 化 作 用 が 関 係 し て い るこ と も考 え ら れ た。 今 回 は生 姜 汁 に よ る牛 乳 ゲ ル形 成 に お よ ぼ す 牛 乳 種 の 影 響 を 検 討 す る一 環 と し て、ＨＭ ま た は JM) を 用 い て 牛 乳 ゲ ルを 作 成 し、 ゲ ル の 硬 さ 応 力 、 凝 集 性 、 付 着 性、 ガ ム性 応 力 お よ び圧 縮 エ ネ ル ギ ーを 比 較 検 討 し た。 そ の 結 果 、 ＪＭ ゲ ル は、 Ｈ Ｍ ゲ ル に比 較 し て、3 倍 程 度 硬 く、 か つ 囗 に 付 着 し や す い ゲ ル を 形 成 す る も の と 考 え ら れ た。 ま た、 ＪＭ は 硬《 て サ ク サ ク し た 食 感 の ゲ ル、 Ｈ Ｍ は 柔 らか く て滑 ら か な 食 感 の ゲ ル を 作 る こ と が示 唆 さ れ た。 生 姜 汁 に よ る牛 乳 ゲ ル 合 成 に 関 す る 知 見 は ま だ ま だ 不 明 な点 が多 い。 今 後 は、 生 姜 汁 の 他 の 成 分 の 影 響、 乳牛 品 種 の 影 響、 牛 乳 成 分 組 成 の 影 響 な ど を 解 明 し て 行 き た い と 思 う。

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