低脂肪のプロセスチーズ物性に及ぼす
ホエイタンパク質濃縮物添加の影響
鈴木 学
1*，浅野祐三
1，藤田治子
1，井上直幸
2，
阿部忠博
2，越智 浩
1，小石原洋
2，岩附慧二
1 1森永乳業株式会社食品基盤研究所 2森永乳業株式会社食品総合研究所Effect of Whey Protein Concentrate Addition on the Physical
Properties of Low Fat Processed Cheese
Manabu Suzuki1*, Yuzoh Asano1, Haruko Fujita1, Naoyuki Inoue2, Tadahiro Abe2, Hirosi Ochi1, Hirosi Koishihara2and Keiji Iwatsuki1
1Food Science & Technology Institute, Morinaga Milk Industry Co., Ltd.,
5-1-83 Higashihara, Zama, Kanagawa 252-8583
2Food Research & Development Laboratory, Morinaga Milk Industry Co., Ltd.,
5-1-83 Higashihara, Zama, Kanagawa 252-8583
Low fat processed cheeses were prepared with variable fat content while holding water content constant using two natural cheeses having different fat content. These physical properties of the processed cheeses were evaluated by sensory and instrumental analyses. The effect of whey protein concentrate (WPC) addition on the physical and formation structure of low fat processed cheeses was investigated. The use of WPC as a fat replacement was also examined. The sensory hardness of processed cheeses increased with decreasing fat content. Likewise, the maximum load in the compressive test showed the same pattern. Scanning electron microscope (SEM) observation of the cheese finer network structures for higher WPC content. Comparison of the addition of two WPCs with different degrees of heat denaturation showed that the maximum load of both processed cheeses decreased and hardness of sensory evaluation was " soft", but the network structure differed for the two processed cheeses. （Received Jun. 23, 2011 ; Accepted Nov. 29, 2011）
Keywords : processed cheese, low fat, whey protein, WPC, fat replace キーワード : プロセスチーズ，低脂肪，ホエイタンパク質，WPC，脂肪代替 近年，各種食品の低脂肪化への動きは，ニーズの高まり と相まって益々盛んになっている．特に乳製品に対する低 脂肪化の期待と関心は高く，チーズの低脂肪化に関する検 討が他の食品に先駆けて行われている1）2）．更に，低脂肪食 品の開発に不可欠である脂肪代替素材3）4）の検討について も，多糖類，タンパク質，澱粉，界面活性剤などを中心に行 われており，脂肪代替システムなど5）6）が提案されている． プロセスチーズは「乳及び乳製品の成分規格等に関する 省令（乳等省令）」において「乳固形分（乳脂肪量と乳タン パク質量の総和）が 40% 以上」と規定されており7），プロセ スチーズを低脂肪化するにあたっては，乳脂肪量を減らす だけではなく，乳固形分を維持することを考慮しなければ ならないという難しさがある．また，一般にチーズをはじ めとする各種食品を低脂肪化する際に問題となるのは，風 味（脂肪感）と物性（食感）が悪化することである．この 問題を改善するために様々な方法が検討されているが，風 味，物性共に満足できるものは，未だ開発されていない． 本実験では，低脂肪のプロセスチーズを開発するにあた り，プロセスチーズの低脂肪化にともなう組織変化や物性 変化を官能検査や機器分析によって確認した．更に，低脂 肪プロセスチーズに熱変性度の異なる 2 種類のホエイタン パク質濃縮物（Whey Protein Concentrate; WPC）を添加し， プロセスチーズの組織や物性に及ぼす影響を確認すること により，WPC の脂肪代替素材としての可能性を検討した ので以下に報告する． 1 2 * 〒228-8583 神奈川県座間市東原 5-1-83 〒228-8583 神奈川県座間市東原 5-1-83
実 験 方 法 1． 実験原材料 原料ナチュラルチーズとして，脂肪率 32.5%（w/w）の 国内産チェダーチーズ（森永乳業㈱）と脂肪率 9%（w/w） の海外産チェダーチーズ（WCB 社，オーストラリア）の 2 種を用い，両者の混合比率を変えることによりプロセス チーズ脂肪率の調整を行った．溶融塩はクエン酸三ナトリ ウム（扶桑化学工業㈱）を使用した．また，WPC として， タンパク質含量 80%（w/w）の WPC80（MILEI 社，ドイ ツ）および WPC80 を高せん断加熱法8）で調製した熱変性 WPC80 の 2 種を使用した． 2． 乳化調製方法 図 1 に示した製造工程に従って，チーズ溶融釜（Stephan 社，ドイツ）に 2 種類のナチュラルチーズを混合し，副原 料として溶融塩，WPC および添加水を混合した．プロセ スチーズの脂肪率は 2 種類のナチュラルチーズ混合比率に より 16，18，20，22，24%（w/w）に調整した．WPC を添 加したプロセスチーズについては，脂肪率を 18%（w/w） に固定し，WPC80 と熱変性 WPC80，各々について 3% （w/w）と 6%（w/w）になるように添加した．また，溶融 塩は全体の 3%（w/w）添加し，添加水は最終的な水分が約 50%（w/w）になるように調整した．なお，これら配合を 表 1 にまとめた．溶融釜内にセットしたカッティング羽根 を 600 rpm で回転させ攪拌をしながら，溶融釜のジャケッ ト部に水蒸気を通して 85 ℃で 1 分間，加熱溶融（殺菌）を 行った．加熱溶融を行った製品はブロック状の容器に充填 し，冷却を行った． 3． プロセスチーズ圧縮試験方法 調製したブロック状のプロセスチーズから直径 25 mm， 高さ 10 mm の円柱サンプルを切り出し，クリープメータ （（株）山電，RHEONER RE2-33005S）にセットし，直径 8 mm のプランジャーにより 25℃で 2 回繰返し圧縮試験9）10） を行った．圧縮率は 85% とし，硬さの指標となる最大荷 重を求めた． 4． 官能検査方法 専門パネラー 10 名により，7 点スコアの評点法11）で， チーズの食感における重要な要素である硬さ，弾力，口ど けの 3 項目について評価した．なお，各々の点数は大きい ほど，「硬さが硬い」，「弾力が強い」，「口どけが良い」こと を示し，評価点については分散分析およびテューキーの HSD による多重比較を行った. 5． チーズ組織の観察方法 走査型電子顕微鏡（（株）トプコン，SM200，以下 SEM） を使用してチーズ組織の観察を行った．プロセスチーズは 予め冷凍して固めた後に割断し，割断面をエッチング等の 処理を行わずにそのまま観察した． 実験結果および考察 1． プロセスチーズの物性と食感に及ぼす脂肪率の影響 脂肪率を 16，18，20，22，24%（w/w）の 5 段階に調製 したプロセスチーズ（表 1）について圧縮試験および官能 検査を行った（表 2）．その結果，最大荷重の値は脂肪率が 低くなるにしたがって大きくなった．また，官能検査では， 脂肪率が低くなるにしたがって，「硬さ」と「弾力」の評価 得点は大きくなり，「口どけ」の評価得点は小さくなった． 次に，脂肪率 16，20，24%（w/w）の 3 種について SEM で チーズの組織を観察したところ（図 2），脂肪率が低くなる にしたがって網目構造の目が細かくなり，組織が緻密に なっていく傾向が見られた．表 1 に示した通り，低脂肪化 したプロセスチーズは脂肪率を下げることで相対的にタン パク質の割合が増加している．今回，低脂肪化によって硬 くて弾力のある食感に変化したが，これはタンパク質の割 合が相対的に増加したことでチーズ組織の網目構造が強化 されたことによるものと推定された． 2． 低脂肪プロセスチーズに及ぼす WPC80 と熱変性 WPC80 添加の影響 脂肪率 18%（w/w）の低脂肪プロセスチーズをベースに WPC80 と熱変性 WPC80 を各々 3%（w/w）と 6%（w/w） 配合し，脂肪，水分，タンパク質含量のほぼ等しいプロセ スチーズを調製し（表 1），圧縮試験，官能評価および SEM 観察を行った． 最大荷重の測定結果を図 3 に示した．表 2 で示したプロ セスチーズの脂肪率と最大荷重の関係を実線で表し，これ に WPC80 または熱変性 WPC80 を添加したプロセスチー ズの最大荷重をプロットした．その結果，WPC80 または 熱変性 WPC80 を添加したプロセスチーズは，脂肪率の等 図 1 プロセスチーズ製造工程
しい WPC 未添加のプロセスチーズに比べて最大荷重が小 さくなり，より脂肪率の高いプロセスチーズが示す値に近 づいていた．また，最大荷重の減少割合は WPC 添加量が 多いほど大きくなっていた．一方，減少割合の WPC80 と 熱変性 WPC80 による違いついては，6% の添加区ではほ ぼ等しかったものの，3% 添加区ではやや差がみられた． 官能評価では，WPC80 または熱変性 WPC80 を添加し たものは WPC 未添加のものに比較して「硬さ」，「弾力」 に関する評価得点が小さくなり，「口解け」に関する評価得 点が大きくなる傾向が見られた（表 3）．特に 6% 添加区で 25.0 48.0 47.5 47.5 74.0 55.0 36.0 3.0 28.5 46.0 3 添加率 ［脂肪率 18%（w/w）］ WPC80 添加品 サンプル名 表 1 各種脂肪率のプロセスチーズの配合および成分組成［単位：%（w/w）］ 6.0 6.0 21.5 21.5 WPC80 64.0 44.0 3.4 24.6 国産チェダーチーズ（32.5 %fat） 22 18 17.7 49.9 配合 100.0 19.5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 成分組成※ 100.0 100.0 合計 3.0 3.0 クエン酸三ナトリウム 4.4 22.0 22.0 23.0 17.0 13.0 3.0 3.0 3.0 炭水化物 22.0 17.8 脂質 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 熱変性 WPC80 添加品 ※成分組成は計算値 49.6 49.9 添加率 ［脂肪率 18%(w/w）] 17.7 17.7 24.1 20.2 16.0 49.7 49.7 50.0 3.0 46.0 3 3.6 3.0 2.9 2.9 24.7 24.7 18.5 22.9 26.7 100.0 3.0 4.3 4.3 4.4 4.4 4.5 3.6 3.4 17.7 海外産チェダーチーズ（9 %fat） 熱変性 WPC80 28.5 13.0 39.0 19.5 20.0 14.0 添加水 49.9 49.3 水分 24.6 20.7 25.4 タンパク質 49.9 脂肪率試験品 4.4 4.4 4.5 灰分 6 6 24 20 16 脂肪率 表 2 脂肪率の異なるプロセスチーズの圧縮試験結果（最大荷重） および官能評価結果 評価項目 16 脂肪率［%（w/w）］ 2.6 5.5 硬さ （硬い max 7 点） 1.67 4.03 2.2 6.0 官 能 評 価 3.0 5.3 弾力 （強い max 7 点） 4.7 2.4 口どけ（良い max 7 点） 20 24 3.6 5.7 4.0 1.7 1.30 2.62 4.89 最大荷重（N） 1.8 3.8 5.4 22 18 図 2 脂肪率の異なるプロセスチーズの SEM 画像
はすべての項目において危険率 5% で有意差が認められ， WPC を添加したものが有意に軟らかく，弾力が弱く，口 どけが良くなるという評価になった．一方，WPC80 と熱 変性 WPC80 の差については，「硬さ」，「弾力」では有意差 が認められなかったが，6% 添加区の「口どけ」に有意差が 認められた．以上の結果から，WPC には低脂肪化によっ て硬くなったプロセスチーズの食感を改善する効果がある と考えられた．また，WPC の熱変性度がプロセスチーズ の組織に影響を与えていることが予想された． SEM による観察結果を図 4 に示した．熱変性 WPC80 添加区は添加割合を大きくするにしたがって網目構造の目 が粗くなり，脂肪率の高いプロセスチーズの組織に近づい ていくように観察された．一方で，WPC80 添加区につい ては添加割合を大きくすると網目構造の目は変化しない が，網目を構成している骨格が細くなっていくように観察 され，添加した WPC の熱変性度の違いによって，プロセ スチーズの組織に違いが生じていることが予想された． この違いについては次のように推察している．チーズ組 織の網目構造はカゼインタンパク質で主に構成されてお り，カゼインタンパク質のひとつであるκ-カゼインは，ホ エイタンパク質のひとつであるβ-ラクトグロブリンと加 熱複合体を形成することが知られている12）．WPC80 添加 区については，このような複合体の形成によって網目構造 の骨格が変化したのではないかと思われる．一方，熱変性 WPC80 添加区については，プロセスチーズ添加前にβ-ラ クトグロブリンを熱変性させており，複合体形成能が消失 していたことが考えられる．そのため，熱変性 WPC80 は 単なる網目構造のスペーサー的役割を果たし，網目構造の 骨格に大きな影響を及ぼさなかったのではないかと考えて いる．これらの推察については更なる研究で明らかにして 行きたい． 要 約 ⑴ クリープメータによる物性測定において，プロセス チーズは脂肪率を下げると最大荷重が大きくなる傾向が認 められた． ⑵ 官能検査結果において，脂肪率が下がると「硬さ」 と「弾力」は双方共に評価得点が大きくなった．一方，「口 どけ」の評価得点は脂肪率と共に小さくなった． ⑶ SEM 画像結果において，プロセスチーズ表面の組 織は脂肪率が下がると網目構造が緻密になる傾向が見ら れ，この組織の変化が硬さ等の食感に影響を与えている可 ◆脂肪率変化：表 2 より脂肪率と最大荷重の関係をプロット 図 3 WPC80 および熱変性 WPC80 添加時のプロセスチーズ物性への影響 熱変性 WPC80 WPC80 添加なし 脂肪率 18% 6% 添加 表 3 WPC を添加したプロセスチーズの官能評価結果 口どけ（良い max 7 点） 4.1 2.5 4.1 5.1 弾力 （強い max 7 点） 4.8 2.4 4.2 5.4 硬さ （硬い max 7 点） 3% 添加 6% 添加 3% 添加 評価項目 4.3 5.1 3.9 3.0 4.1 2.9 2.9 サンプル名
能性が考えられた． ⑷ WPC80 または熱変性 WPC80 を脂肪率 18%（w/w） の低脂肪プロセスチーズに添加すると，最大荷重が小さく なり脂肪率の高いチーズの物性に近づく傾向が見られた． ⑸ WPC80 または熱変性 WPC80 を添加した低脂肪プ ロセスチーズは，官能評価において未添加の低脂肪プロセ スチーズよりも「軟らかい」，「弾力が弱い」，「口解けが良 い」と評価され，脂肪率の高いプロセスチーズの食感に改 善されていた． ⑹ SEM 観察から，熱変性 WPC80 は添加割合を大きく すると網目構造の目が粗くなり，脂肪率の高いプロセスチー ズの組織に近づくことが示唆された．一方，WPC80 は添 加割合を大きくすると，網目構造の目は変化しないが網目 を構成している骨格が細くなっていくことが示唆された． ⑺ WPC には低脂肪プロセスチーズの食感を改善する 効果があることが示唆された．また，WPC の添加によっ て低脂肪プロセスチーズの組織構造が変化し，その変化は 添加する WPC の熱変性度によって異なる可能性が示唆さ れた． 文 献
1） Jameson, G. W., Cheese with less fat. Australian Japan of Dairy Technology- November, 93-98 (1990).
2） Michael, H. Tunick, Kevin, L. Mackey, James, J. Shieh, Philip, W. Smith, Peter, Cooke, and Edyth, L. Malin, Reology and microstructure of low-fat mozzarella cheese. Int. Dairy Journal, 3, 649-662 (1993).
3） 長光正明，高橋禮治，油脂代替素材の開発と食品への応用， New Food Industry, 33, 53-59 （1991）.
4） Robert, G. LaBarge，The search for a low-caloric oil. Food Technol. - January, 84-90 (1999).
5） 大和谷和彦，脂肪代替多糖類，日本食品科学工学会誌，46， 470（1995）．
6） Martin, Glicksman，Hydrocolloids and search for the 0Oily Grail1. Food Technol. - October, 94-103 （1991）.
7） 川﨑功博，プロセスチーズ，「現代チーズ学」，（（株）食品資 材研究会，東京），pp. 211-234（2008）.
8） 浅野祐三，鈴木 学，荒瀬 寛，湯田直樹，齋藤仁志，岩附 慧二，熱安定性良好な熱変性ホエイタンパク質濃縮物の調 製，日食工誌， 11， 215-219 （2010）．
9） Callaghan, D.J.O’ and Guinee, T.P., In 0Rheology and texture of cheese,"Vol.1 General aspects, Cheese chemistry, physics and microbiology, (Elsevier Academic Press), pp. 511-540 (2004). 10） 巽 清，西谷紹明，井門和夫，塙 尚之，玉置公恵，プロ セスチーズの機能性と物性に及ぼす溶融塩と加熱条件の影 響，日食工誌， 36， 989-992（1989）． 11） 松本仲子，官能検査，「食品の官能評価・鑑別演習」，第 2 版，青柳康夫，筒井知己，（健白社，東京），pp. 15-41（2006）． 12） 木村利昭，チーズの微細構造（チーズ組織の電子顕微鏡観 察），New Food Industry，50，45-62（2008）．
（平成 23 年 6 月 23 日受付，平成 23 年 11 月 29 日受理）
