專利名稱：來自于食物固態(tài)發(fā)酵的酶制劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從食物固態(tài)發(fā)酵中獲得的酶制劑，其可包括用曲霉屬發(fā)酵的菌菇。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種從菌菇和谷類的混合物的發(fā)酵中獲得的酶制劑，并且涉及酶制劑的制備方法以及上述制劑的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
植物蛋白的水解代表著食品生物技術(shù)的最古老的加工方法。在亞洲國家已經(jīng)憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了幾個(gè)世紀(jì)，其中大豆蛋白被水解制成醬油一一種豆制調(diào)味料和普通的調(diào)味品，在西方世界幾乎成為中餐的同義詞。在這些冗長的、有時(shí)經(jīng)年的加工過程中，所需要的肽分解活性來自于生長在各個(gè)植物底物中的曲霉、乳酸菌和酵母的連續(xù)發(fā)酵。西方國家已經(jīng)使用小麥、大米或者花生蛋白來模仿這個(gè)加工過程，并且用酸水解比如鹽酸水解來代替酶水解，以便能高效地打開動(dòng)力學(xué)上很穩(wěn)定的肽鍵。這些產(chǎn)物，通常被稱為水解植物蛋白(HVP)，或者是液體調(diào)味料，或者被濃縮以便得到糊狀物、粉末和預(yù)混料， 用于湯、調(diào)味料組合物或者濃縮固體湯料中。所有的產(chǎn)物都給出一種肉類的氣味和滋味，雖然在該加工過程中的任何階段都沒有涉及肉類。在水解過程結(jié)束后因?yàn)樾枰泻退幔砸砑託溲趸c。在中和反應(yīng)期間形成的氯化鈉維持該口味，增強(qiáng)了植物水解產(chǎn)物的特性，并且在最終產(chǎn)品中通常是受歡迎的。然而，酸水解也有許多缺點(diǎn)。特別當(dāng)溫度是在100°C以上時(shí)，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿是危險(xiǎn)物質(zhì)，并且被認(rèn)為與安全和食品等級(jí)的操作不相符。更大的問題是不可避免地形成了二氯化合物，例如1，2_ 二氯丙醇和1，3-二氯丙醇，它們在動(dòng)物飼料研究中顯示為致癌性。原材料的油脂成分與鹽酸相接觸也會(huì)產(chǎn)生氯化的類固醇，同時(shí)美拉德途徑會(huì)衍生一些化合物例如 5_(氯甲基)糠醛。為了避免形成危險(xiǎn)的或者有毒的化合物，人們又再次關(guān)注酶催化方法，其中既不需要也不形成這些化合物。因此，人們對改進(jìn)酶催化方法有極大的興趣。在這種方法中使用的酶通常是肽酶和/或蛋白酶。普通的肽酶，比如堿性蛋白酶(alcalase)(來自于地衣芽孢桿菌的絲氨酸-肽酶)、木瓜蛋白酶(來自于番木瓜的半胱氨酸-肽酶)、來自于重組毛霉菌株的凝乳酶(粗制凝乳酶)以及中性蛋白酶(neutraseM來自于枯草芽胞桿菌的金屬-肽酶)。美國專利US3694316描述了從擔(dān)子菌制備蛋白酶的方法。其他商品肽酶，比如鏈霉蛋白酶或者 Flavorzyme ( 一種風(fēng)味酶)，是通過細(xì)菌例如灰色鏈霉菌或者通過子囊菌真菌例如米曲霉產(chǎn)生的各種活性類型的混合物。由于其生物催化的本質(zhì)，酶方法可以在溫和的物理?xiàng)l件下進(jìn)行，從而與相對應(yīng)的酸催化相比更具環(huán)境友好性。然而，與酸水解相反，酶催化方法通常反應(yīng)不完全，并且可能導(dǎo)致帶有苦味的部分水解產(chǎn)物；隨著水解程度的增加，苦味程度也增加至最大值，然后隨著水解的進(jìn)行而下降。已經(jīng)公開了很多種嘗試手段用來加速酶催化過程(Pedroche，J. et al.，Electronic Journalof Environmental, Agricultural and Food chemistry, 2003)并且避免形成苦味月太(Maehashi K. et al. , Molecular Methods of plant Analysis, 2002, 47-68)。^ S & (Lamsal, B. P. et al. , Journal of the American Oil Chemists' Society，83 (8)，731—737，2006)或動(dòng)物蛋白(Je, J. et al.，European Food Research and Technology, 221 (1-2)，157-162，2005)、或者生產(chǎn)廢料例如米糠已經(jīng)被用作底物(Jarunrattanasri，A. et al. , ACSSymposium Series, 83—97，2005)。還研究了底物例如血紅蛋白、酪蛋白和胰島素(Suzuki, N. et al. Phytochemistry，2005，66，983-990)。大豆和小麥仍然是最常用的酶水解底物。如果生物催化劑不是完整的細(xì)胞例如微生物，建議用酶制劑例如中性蛋白酶(W02006/103628)，或者植物酶和微生物酶的組合物 (W02002/078461 ； CN1397644)。尤其是通過使用堿性蛋白酶、胰酶或者胃蛋白酶(Kong，X. et al. , Food Chemistry，101，615-620，2007)、或者木瓜蛋白酶(Wang，J. et al.，F(xiàn)ood Chemistry, 101, 1658-1663，2007)，完成了小麥面筋蛋白(wheat gluten)的肽水解(P印tidolysis)。最終， 也是已知的，通過使用市場上可買到的酶制劑比如Flavourzyme 來水解小麥面筋蛋白。然而，在WGH-te (小麥面筋蛋白水解產(chǎn)物技術(shù)酶)發(fā)展中的關(guān)鍵點(diǎn)仍然主要是這些酶的高成本、與諸如酸水解方法相比可利用的酶制劑不充分的蛋白水解活性、水解產(chǎn)物中不溶性殘?jiān)?比如富含糖蛋白的組分)不充分的消化、水解產(chǎn)物的微生物抑制(因?yàn)樗馐窃跊]有或者低鹽濃度下、在允許某些腐敗微生物生長的溫度下進(jìn)行的)。因此，在本領(lǐng)域中需要一種具有改進(jìn)特性的酶制劑來用于谷物產(chǎn)品的水解。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種酶制劑的改進(jìn)來源，可至少克服上述一些不便之處，以及提供一種生產(chǎn)這種酶制劑的方法。通過獨(dú)立要求的主題可達(dá)到本發(fā)明的目的。從屬權(quán)利要求進(jìn)一步發(fā)展了本發(fā)明的
ο因此，本發(fā)明的第一個(gè)方面提供了一種從食物固態(tài)發(fā)酵中獲得的酶制劑，該食物固態(tài)發(fā)酵包含用曲霉發(fā)酵的菌菇。本發(fā)明的第二個(gè)方面涉及一種本發(fā)明所述酶制劑的制備方法，包括利用曲霉來發(fā)酵菌菇和谷類混合物的步驟。本發(fā)明的另一個(gè)方面是本發(fā)明的酶制劑的應(yīng)用，用于谷物產(chǎn)品例如小麥或大豆產(chǎn)品的水解，或者用于肉類產(chǎn)品或者肉類產(chǎn)品與谷物產(chǎn)品的混合物的水解。本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，由基于以菌菇為原料用于發(fā)酵過程的食物固態(tài)發(fā)酵可獲得一種酶制劑，該酶制劑可提高來自于曲霉的蛋白酶和/或肽酶的表達(dá)。在發(fā)酵過程中谷物產(chǎn)品比如小麥或者大麥的存在進(jìn)一步提高了這些酶的蛋白水解活性。通過在發(fā)酵過程中加入少量的生長培養(yǎng)基，產(chǎn)量和/或活性仍可以得到進(jìn)一步的提高。用這種方法獲得的粗制酶制劑比商品酶制劑如Flavorzyme 更加有活性，并且導(dǎo)致了對小麥面筋蛋白的提高的和更快的蛋白水解活性。這允許酶制劑用于谷物產(chǎn)品比如小麥或者大豆的更有效的水解過程中，導(dǎo)致這些原料水解的提高。水解過程更快，因此減少了不想要的微生物腐敗的風(fēng)險(xiǎn)，而且通過使用粗制酶制劑代替純化商品酶而降低了生產(chǎn)成本。此外，與使用有效力的商品酶比如堿性蛋白酶相反，在內(nèi)部員工組織的品嘗中沒有檢測出異味，即苦味。


圖1顯示了制備粗制酶制劑的工藝步驟。圖2顯示了通過瓊脂糖凝膠速流色譜法洗脫后粗制酶制劑的蛋白組分。圖3顯示了以菌菇為基礎(chǔ)的食物固態(tài)發(fā)酵所得的酶制劑與商品酶Flavourzyme 的蛋白水解活性的比較情況。數(shù)值被歸一化為100%=FlavOurZymeTM活性。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種從食物固態(tài)發(fā)酵中獲得的酶制劑，該食物固態(tài)發(fā)酵包括用曲霉發(fā)酵的菌菇。優(yōu)選地，該食物固態(tài)發(fā)酵進(jìn)一步包括用曲霉發(fā)酵谷類。術(shù)語“食物固態(tài)發(fā)酵”指的是一種發(fā)酵過程，比如利用霉菌如曲霉的大豆、小麥、大麥和/或大米的固態(tài)發(fā)酵過程，用于生產(chǎn)不同傳統(tǒng)食品和飲料產(chǎn)品例如味噌、醬油、日本米
酒等等。本發(fā)明的食物固態(tài)發(fā)酵包括菌菇或者菌菇和至少一種谷類的混合物，該谷類選自下組小麥、大麥、大米或者它們組合物。發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵混合物中菌菇的存在產(chǎn)生了一種針對來自于谷朊粉具有顯著提高的蛋白水解活性的固態(tài)發(fā)酵食物。該混合物可能包括大約10-99重量％的菌菇、優(yōu)選大約60-90重量％的菌菇，和/或大約10-60重量％的谷類、優(yōu)選大約10-40重量％的谷類。在一個(gè)實(shí)施方式中，該混合物包括大約90重量％菌菇和10重量％谷類，其中小麥?zhǔn)莾?yōu)選的谷類。人們發(fā)現(xiàn)上述谷物產(chǎn)品的添加有利于比如固態(tài)食物固態(tài)發(fā)酵的質(zhì)感和透氣度。這使得固態(tài)發(fā)酵食物中曲霉霉菌更好地生長、曲床更好地水化、以及發(fā)酵溫度更好控制。谷類可能選自于下組整粒谷類、谷朊粉、谷類麩皮、谷殼、谷類細(xì)根、加工過的谷類、或者它們的任何組合。通過在食物固態(tài)發(fā)酵中添加少量的生長培養(yǎng)基，酶制劑的活性可以被進(jìn)一步提高。優(yōu)點(diǎn)在于這種生長培養(yǎng)基進(jìn)一步提高了發(fā)酵過程中可獲得的酶的收率和活性、以及食物固態(tài)發(fā)酵過程的穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵食物進(jìn)一步包括占總發(fā)酵底物大約0.1 至10重量％范圍的生長培養(yǎng)基，優(yōu)選大約1至6重量％，更優(yōu)選1至大約3重量％。生長培養(yǎng)基選自下組脫脂豆粕、酵母提取物、蛋白胨、玉米漿或者它們的任何組合物。本發(fā)明的食物固態(tài)發(fā)酵可以包括菌菇或者菌菇的混合物，其中菌菇可以選自下組雞腿蘑、香菇、雙孢蘑菇、洋蘑菇、真姬菇、平菇、榆黃蘑、杏鮑菇、美味牛肝菌、喇叭菌、漏斗黃蘑菇、巴西蘑菇、草菇、新楊樹菇和靈芝或者它們的組合。菌菇或者菌菇混合物可以包括新鮮的菌菇、干燥的或者被加工過的菌菇、完整菌菇或者菌菇的任何部分例如僅僅是菇莖或者子實(shí)體和/或上述的任何組合。與使用新鮮的菌菇相比，使用干燥的或被加工過的菌菇的優(yōu)點(diǎn)是可以更好地儲(chǔ)存和在工業(yè)配置中更容易加工這種植物原料，進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)可能是整個(gè)一年中這種原材料的價(jià)格和供應(yīng)相對穩(wěn)定。本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵食物優(yōu)選是利用絲狀真菌米曲霉發(fā)酵的。米曲霉的優(yōu)勢在于它是傳統(tǒng)食物固態(tài)發(fā)酵中被廣泛認(rèn)可的絲狀真菌。它用于食品消費(fèi)中是絕對安全的，并且給予典型的較好的發(fā)酵大豆調(diào)味料類型的風(fēng)味。 本發(fā)明的進(jìn)一步方面是一種用于制備本發(fā)明所述酶制劑的方法，其包括利用曲霉發(fā)酵菌菇和至少一種谷類的混合物的步驟。因此，在發(fā)酵過程之前，曲霉可以接種于菌菇和至少一種谷類的混合物上，或者在發(fā)酵過程之前可以將接種曲霉的菌菇與谷類混合。通過這個(gè)方法得到的粗制酶制劑可以被直接應(yīng)用于下述用途。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于獲得的粗制酶制劑比目前小麥面筋蛋白的工業(yè)水解過程中任何通常已知的商品酶制劑都具有更高的活性。另一個(gè)優(yōu)勢在于，在使用本發(fā)明所得到的水解產(chǎn)物中沒有檢測出異味例如苦味。本發(fā)明的方法可以進(jìn)一步包括諸如提取、分離或濃縮技術(shù)以及這些技術(shù)的任何組合來至少部分地純化酶制劑的步驟。因此，酶制劑可以例如通過DEAE-瓊脂糖凝膠色譜法進(jìn)行分離和濃縮。酶制劑的分離和濃縮步驟還可以包含膜分離技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于酶制劑的活性可以被進(jìn)一步提高，這使得在被選擇的原料上得到更高的水解產(chǎn)物收率。此外，任何貯藏、從比如一個(gè)工廠地點(diǎn)運(yùn)輸至另一個(gè)工廠地點(diǎn)和/或在工廠用地上的控制可以易于進(jìn)行和更經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明的進(jìn)一步的方面是本發(fā)明中所述酶制劑用于水解包含植物性蛋白和/或動(dòng)物性蛋白的食物的用途。這些食物包括谷物產(chǎn)品、肉類產(chǎn)品、以及谷物產(chǎn)品與肉類產(chǎn)品的混合物。其中，谷物包括小麥、大豆或者它們的組合。通過利用該酶制劑，使得谷朊粉的水解工藝包括比如收率、速度和發(fā)酵過程的成本得到改進(jìn)，減少了不希望有的微生物腐敗風(fēng)險(xiǎn)， 并改進(jìn)了味道，減少了水解產(chǎn)物的異味。因此，具體地講，該酶制劑的應(yīng)用涉及食品如調(diào)味料、風(fēng)味產(chǎn)生劑(taste maker)、 湯料、脫水調(diào)味料、肉湯或者漿狀物的制備。因此，可以應(yīng)用本發(fā)明所述方法獲得粗制酶制劑。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，他們能自由地組合本文所描述的本發(fā)明的所有特征。 尤其是，用于描述本發(fā)明產(chǎn)物的特征可以與本發(fā)明的方法結(jié)合，反之亦然。此外，也可以結(jié)合用于描述本發(fā)明不同實(shí)施方式的特征。本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面的圖和實(shí)施例中顯示出來。實(shí)施例實(shí)施例1粗制酶制劑根據(jù)圖1所示的工藝制備粗制酶制劑。首先通過將菌菇底料(雞腿菇 (Coprinuscomatus))、小麥面筋蛋白、全麥和麥麩以表1中顯示的比率混合而制備食物固態(tài)發(fā)酵底物的樣品。然后，將每個(gè)重IOg的所得食物固態(tài)底物與5g水混合，用米曲霉菌孢子接種，此后在傳統(tǒng)的食物固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)中發(fā)酵。在30°C、濕度是80% RH(相對濕度)下進(jìn)行發(fā)酵30小時(shí)。然后，在4°C下用80ml水洗滌被發(fā)酵的固態(tài)食物1小時(shí)。接著過濾固態(tài)發(fā)酵食物，并且被保留的滯留物作為粗制酶制劑。表1.食物固態(tài)發(fā)酵的組合底物
權(quán)利要求
1.一種從食物固態(tài)發(fā)酵中獲得的酶制劑，該食物固態(tài)發(fā)酵包括用曲霉來發(fā)酵菌菇。
2.如權(quán)利要求1所述的酶制劑，其特征在于，所述食物固態(tài)發(fā)酵還包括用曲霉來發(fā)酵包含菌菇和谷類的混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的酶制劑，其特征在于，所述谷類選自下組小麥、大麥或者它們的組合。
4.如權(quán)利要求2所述的酶制劑，其特征在于，所述混合物包含10-99重量％的菌菇和 10-60重量％的谷類。
5.如權(quán)利要求2所述的酶制劑，其特征在于，所述混合物包含10-99重量％的菌菇和 10-40重量％的谷類。
6.如權(quán)利要求2所述的酶制劑，其特征在于，所述混合物包含60-90重量％的菌菇和 10-60重量％的谷類。
7.如權(quán)利要求2所述的酶制劑，其特征在于，所述混合物包含60-90重量％的菌菇和 10-40重量％的谷類。
8.如權(quán)利要求2所述的酶制劑，其特征在于，所述混合物包含大約90重量％的菌菇和 10重量％的谷類。
9.如權(quán)利要求2所述的酶制劑，其特征在于，所述谷類是小麥。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的酶制劑，其特征在于，發(fā)酵底物中進(jìn)一步包含占總發(fā)酵底物0.1-10重量％的生長培養(yǎng)基。
11.如權(quán)利要求10所述的酶制劑，其特征在于，所述生長培養(yǎng)基占所述總發(fā)酵底物的 1-6重量％。
12.如權(quán)利要求10所述的酶制劑，其特征在于，所述生長培養(yǎng)基占所述總發(fā)酵底物的1-3重量％。
13.如權(quán)利要求10所述的酶制劑，其特征在于，所述生長培養(yǎng)基選自下組脫脂豆粕、 酵母提取物、蛋白胨、玉米漿或者它們的任何組合。
14.如權(quán)利要求1所述的酶制劑，其特征在于，所述菌菇選自下組雞腿蘑、香菇、雙孢蘑菇、洋蘑菇、真姬菇、平菇、榆黃蘑、杏鮑菇、美味牛肝菌、喇叭菌、漏斗黃蘑菇、巴西蘑菇、 草菇、新楊樹菇和靈芝或者它們的組合。
15.如權(quán)利要求1或2所述的酶制劑，其特征在于，所述菌菇選自干燥的或者被加工過的菌菇。
16.如權(quán)利要求1所述的酶制劑，其特征在于，所述谷類選自于下組完整谷類、谷朊粉、谷類麩皮、谷類外殼、谷類細(xì)根和被加工過的谷類、或者它們的組合。
17.如權(quán)利要求1或2所述的酶制劑，其特征在于，所述曲霉是米曲霉。
18.一種用于生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的酶制劑的方法，包括利用曲霉發(fā)酵菌菇的步驟。
19.一種用于生產(chǎn)如權(quán)利要求2-17中任一項(xiàng)所述的酶制劑的方法，包括利用曲霉發(fā)酵或者菌菇與谷類的混合物的步驟。
20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括通過提取、分離、濃縮或它們的組合來純化酶制劑的步驟。
21.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的酶制劑的應(yīng)用，用于水解谷物產(chǎn)品、肉類產(chǎn)品、 或者谷物產(chǎn)品與肉類產(chǎn)品的混合物。
22.如權(quán)利要求21所述的應(yīng)用，其特征在于，所述谷物是小麥、大豆或者它們的組合。
23.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的酶制劑的應(yīng)用，用于制備食品比如調(diào)味料、風(fēng)味制造劑、湯料、脫水調(diào)味料、肉湯或者漿狀物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從食物固態(tài)發(fā)酵中獲得的酶制劑，該食物固態(tài)發(fā)酵包括用曲霉來發(fā)酵的菌菇。本發(fā)明還涉及一種從用曲霉發(fā)酵菌菇和谷類的混合物中獲得的酶制劑，并且涉及一種制備酶制劑的方法和所述制劑的應(yīng)用。
文檔編號(hào)A23L1/03GK102550895SQ20101062476
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者吳海杰, 孫瑞伯, 李貝 申請人:雀巢公司