防止植物細(xì)胞壁材料溶解過程中提取物變暗和惡臭形成的制作方法
【專利說明】防止植物細(xì)胞壁材料溶解過程中提取物變暗和惡臭形成
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?01080018967. 2的中國專利申請的分案申請。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及減少包含植物材料（例如谷麩）的組合物中顏色和/或不悅味道和/ 或惡臭形成的方法，特別是在所述植物材料的溶解過程中。本發(fā)明還涉及優(yōu)化的溶解方法， 其中顏色和/或不悅味道和/或惡臭的形成受到控制。本發(fā)明還涵蓋了溶解的植物材料、 試劑盒、所述溶解的植物材料的用途（例如在食品或生物乙醇中）。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 除了在動物飼料中使用外，對來自植物材料加工或發(fā)酵殘留物的副流 (sidestream)(例如來自研磨的谷麩或含可溶物的干酒糟（DDGS))的利用得到了很少的關(guān) 注。
[0005] 大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)描述了酶在面粉和生面團（dough)中的用途，而沒有描述對于副 流或工業(yè)加工的副產(chǎn)品的用途。
[0006] 最近，由例如Courtin等人在Journal of the science of food and agriculture. 88. p 2517-2522(2008)中以及Cloetens等人在Journal of the American College of Nutrition，Vol. 27, No. 4, 512-518 (2008)中顯示了，在雞中溶解的麩比不可溶 的麩具有更好的營養(yǎng)效果。
[0007] Swennen等人的Journalofthescienceoffoodandagriculture,2006, v ol.86, 1722-1731涉及大規(guī)模生產(chǎn)和表征麥麩阿拉伯糖基木聚寡糖。
[0008] W02008000050涉及用于制備作為整粒谷物發(fā)酵的副產(chǎn)品的可溶性阿拉伯糖基木 聚糖的方法。
[0009] W02008087167涉及用于在烘烤產(chǎn)品中原位增加水溶性阿拉伯糖基木聚寡糖水平 的方法。
[0010] 對于保持產(chǎn)品的品質(zhì)而言，防止食物和飼料產(chǎn)品的氧化性降解是非常重要的。產(chǎn) 品中的氧化過程可引起顏色、氣味、香氣的變化或其它不可接受的感官性變化。此外，氧化 可引起對必需氨基酸的損害并導(dǎo)致維生素的喪失。特別地，含有多不飽和脂肪酸的食品易 于氧化，潛在地產(chǎn)生腐臭食品。
[0011] 當(dāng)食物分子（例如脂肪酸）在下列的存在下與氧結(jié)合時發(fā)生氧化反應(yīng)：自由基； 痕量金屬（例如Fe和Cu);或活性氧簇（例如單線態(tài)氧、過氧化物或過氧化氫）?？寡趸?劑常常被用于抑制這些反應(yīng)。普遍使用的抗氧化劑的實例是羥基苯甲醚（BHA)和對羥甲酚 (BHT)(其大多用于高脂肪和高油的食物中），以及亞硫酸鹽（其主要用作抗氧化劑來防止 或減少水果和蔬菜的變色）。然而，BHA和BHT對于人類健康可能不是安全的并且已知亞 硫酸鹽破壞維生素B。由于這些原因，通常優(yōu)選的是生物的或天然的抗氧化劑，例如生育酚 (維生素E)、L-抗壞血酸、檸檬酸、類黑精、類黃酮和沒食子酸。由于其防止痕量金屬引起氧 化的能力，螯合劑（例如EDTA、siderohores(來自微生物的鐵螯合劑）、梓檬酸和乳糖酸） 也被用于解決氧化的問題。
[0012] 本領(lǐng)域中需要更好的方法來減少氧化過程，特別是對于來自植物材料加工的副 流（例如來自研磨的谷麩、來自精煉植物油的皂料、含可溶物的干酒糟（DDGS))的利用而 言，其中更少的植物材料將用于低價的應(yīng)用，例如牛飼料。此外，長久以來就需要能夠在傳 統(tǒng)的、已經(jīng)存在的谷物產(chǎn)品中利用來自谷物的麩級分，而不顯著影響產(chǎn)品的外觀/結(jié)構(gòu)、顏 色或味道，并使得能夠增加現(xiàn)存產(chǎn)品的健康和營養(yǎng)效果。
[0013] 發(fā)明目的
[0014] 本發(fā)明的實施方式的目的是提供用于控制一般性的以及特別是來自工業(yè)副流的 植物材料氧化過程的方法。本發(fā)明的目的還在于提供使得能夠在食品（例如面包或谷物產(chǎn) 品）中利用谷麩而不顯著影響產(chǎn)品的外觀/結(jié)構(gòu)、顏色或味道，并使得能夠增加現(xiàn)存產(chǎn)品的 健康和營養(yǎng)效果的合適方法。
[0015] 發(fā)明概述
[0016] 發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過控制植物材料的氧化過程可實現(xiàn)減少顏色和/或不悅味道和 /或惡臭的形成。
[0017] 因此，在廣泛的方面，本發(fā)明涉及用于減少包含植物材料的組合物中不當(dāng)感官特 性（例如，壞的味道（如更少的苦味）、氣味、顏色外觀）形成的方法，其中所述方法包括一 個或多個控制所述植物材料的氧化過程的步驟。
[0018] 在第一個方面，本發(fā)明涉及用于減少包含植物材料的組合物中顏色和/或不悅味 道和/或惡臭形成的方法，其中所述方法包括一個或多個控制所述植物材料的氧化過程的 步驟。
[0019] 在第二個方面，本發(fā)明涉及用于減少包含至少部分溶解的植物材料的組合物中顏 色和/或不悅味道和/或惡臭形成的方法，其中所述方法包括一個或多個控制所述植物材 料的氧化過程的步驟。
[0020] 在第三個方面，本發(fā)明涉及溶解包含植物材料的組合物的方法，所述方法包括控 制所述植物材料的氧化過程的步驟。
[0021] 在第三個方面，本發(fā)明涉及通過溶解包含植物材料的組合物的方法而生產(chǎn)的溶解 的谷麩，所述方法包括控制所述植物材料的氧化過程的步驟。
[0022] 在又一個方面，本發(fā)明涉及溶解的谷麩用于生產(chǎn)食品的用途，所述溶解的谷麩是 通過溶解包含植物材料的組合物的方法生產(chǎn)的，所述方法包括控制所述植物材料的氧化 過程的步驟。
[0023] 在又一個方面，本發(fā)明涉及通過溶解的谷麩用于生產(chǎn)食品的用途而獲得的食品， 所述溶解的谷麩是通過溶解包含植物材料的組合物的方法生產(chǎn)的，所述方法包括控制所 述植物材料的氧化過程的步驟。
[0024] 在又一個方面，本發(fā)明涉及溶解的谷麩用于生產(chǎn)生物乙醇的用途以及由所述用途 生產(chǎn)的生物乙醇，所述溶解的谷麩是通過溶解包含植物材料的組合物的方法生產(chǎn)的，所述 方法包括控制所述植物材料的氧化過程的步驟。
[0025] 在又一個方面，本發(fā)明涉及試劑盒，其包括
[0026] i) -種或多種選自下列的化合物：氧化還原酶；抗氧化劑；脂質(zhì)修飾酶；
[0027] ii)用于在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的說明書；以及任選地
[0028] iii) -種或多種如本專利申請中所定義的其它化合物。
[0029] 在又一個方面，本發(fā)明涉及試劑盒，其包括
[0030] i) -種或多種選自下列的化合物：氧化還原酶；抗氧化劑；脂質(zhì)修飾酶；
[0031] ii)包含下列的酶組合：一種或多種細(xì)胞壁修飾酶；一種或多種淀粉修飾酶，以 及任選的一種或多種其它的酶；
[0032] iii)用于在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的說明書；以及任選地
[0033] iv) -種或多種用于食品的其它成分。
【附圖說明】
[0034] 圖1:溫育24小時后，麩懸浮物預(yù)沸騰的樣品的顏色形成。1:空白；2:細(xì)胞壁和 淀粉修飾酶；3:細(xì)胞壁和淀粉修飾酶+抗壞血酸；4:細(xì)胞壁和淀粉修飾酶+葡糖氧化酶； 5:細(xì)胞壁和淀粉修飾酶+葡糖氧化酶和過氧化氫酶。
[0035] 圖2:沒有起初預(yù)沸騰麩懸浮物，6小時后樣品的顏色形成。1:空白；2:細(xì)胞壁和 淀粉修飾酶；3:細(xì)胞壁和淀粉修飾酶+抗壞血酸；4:細(xì)胞壁和淀粉修飾酶+葡糖氧化酶； 5:細(xì)胞壁和淀粉修飾酶+葡糖氧化酶和過氧化氫酶。
[0036] 圖3.來自實施例2的揮發(fā)物的頂空分析。試驗1:空白；試驗2:細(xì)胞壁和淀粉修 飾酶；試驗5:細(xì)胞壁和淀粉修飾酶+葡糖氧化酶和過氧化氫酶。
[0037] 圖4.氧勢隨時間的形成。試驗1，細(xì)胞壁和淀粉修飾酶。試驗2,細(xì)胞壁和淀粉 修飾酶+葡糖氧化酶。試驗3,細(xì)胞壁和淀粉修飾酶+葡糖氧化酶+過氧化氫酶。
[0038] 發(fā)明詳述
[0039] 本專利申請的發(fā)明人在麩的酶促溶解過程中觀察到了所生成的可溶性提取物的 顯著變暗以及惡臭的形成。這些是溶解過程商業(yè)化的顯著障礙，特別是對于食品中的利用 而言。令人驚訝地，我們發(fā)現(xiàn)了用氧化還原酶（例如葡糖氧化酶（G0X))進行處理和/或加 入抗氧化劑（例如抗壞血酸）消除了由氧化過程引起的所述可溶性提取物的變暗并且降低 了氧勢。這也將減少內(nèi)源性化合物的氧化引起的惡臭。在本發(fā)明的某些方面，控制氧化過 程和降低氧勢的處理可與溶解過程同時進行，例如在麩的溶解中。
[0040] 數(shù)個問題與在研磨中增加提取產(chǎn)量相關(guān)，所產(chǎn)生的粉的性能受到增加提取產(chǎn)量的 影響。
[0041] 增加提取產(chǎn)量或向谷物應(yīng)用中添加更多麩材料的另外的問題是感官特性的改變。 通過根據(jù)本發(fā)明修飾麩級分，有可能修飾所產(chǎn)生的粉的感官特性，給出較少苦的和更美味 的感官特性。
[0042] 此技術(shù)可應(yīng)用于大多數(shù)谷物應(yīng)用，例如烘烤、早餐谷物、意大利面食（pasta)等。
[0043] 定義
[0044] 如本申請中所使用的，短語"控制氧化過程"指使用任何方法或條件，其中修飾了 植物材料內(nèi)化合物的氧化?；衔锏难趸赏ㄟ^氧化過程整體上的減少而被修飾。備選地， 化合物的氧化可通過使特別的化合物被氧化以避免其他化合物的氧化而被修飾。
[0045] 術(shù)語"顏色形成"指在所述至少部分溶解的植物材料中隨著時間形成對可見光譜 內(nèi)任何光的增加的吸收。在去除不可溶的組分后（例如通過沉淀或離心去除）測量顏色形 成。可通過視覺或任何其它合適的光譜光度測量方法來測量顏色形成。
[0046] 術(shù)語"惡臭形成"指如普通人所客觀評價的，隨時間形成增加的氣味。所述增加的 氣味可以是在強烈度（強度）和/或性質(zhì)（令人不快的程度）兩方面?？赏ㄟ^本領(lǐng)域技術(shù) 人員已知的任何合適的方法來測量惡臭，例如GC-SNIF或CHARM分析。
[0047] 如本申請中所使用的，術(shù)語"不悅味道形成"指如普通人所客觀評價的，隨時間形 成對不悅、尖刺或不喜歡味道（例如苦味）的增加的人類感知。
[0048] 如本申請中所使用的，術(shù)語"抗氧化劑"指任何能夠通過其自身被氧化而減慢或防 止其它分子的氧化的化合物。所述術(shù)語包括但不限于抗壞血酸，抗壞血酸的脂肪酸酯，N-乙 酰半胱氨酸，異硫氰酸芐酯，β胡蘿卜素，綠原酸，檸檬酸，2, 6-二-叔-丁基苯酚，乳酸，酒 石酸，尿酸，抗壞血酸鈉，抗壞血酸鈣，磷酸鈉（例如磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸三鈉）， 磷酸鉀（例如磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸三鉀），卵磷脂，抗壞血酸鉀，迷跌香提取物，綠 茶提取物，紅茶提取物，生育酚類（例如生育酚（維生素Ε)、例如混合的生育酚類、α-生育 酚（任何立體異構(gòu)體或其任意混合），β-生育酚，γ-生育酚，S-生育酚），維生素Κ，丁 輕甲苯（ΒΗΤ), 丁羥基茴香醚（BHA)，erythorbinacid，anoxomer抗氧化劑，異抗壞血酸， 異抗壞血酸鈉，erythorbin鈉，乙氧喹，單油酸甘油酯，過氧化氫酶，愈創(chuàng)樹脂，蘋果 酸，沒食子酸丙酯，沒食子酸辛酯，沒食子酸十二酯，掊酸乙酯，叔丁基氫醌（TBHQ)，抗 壞血酸硬脂酸酯，抗壞血酸棕櫚酸酯，谷胱甘肽，脂肪酸的甘油單酯或甘油二酯的檸檬酸 酯，硫代二丙酸，或鞣酸，或其組合。在優(yōu)選的實施方式中，根據(jù)本發(fā)明所使用的抗氧化劑 為食品級的抗氧化劑。在一些實施方式中所述抗氧化劑對于被處理的組合物為外源性的。 然而，也可向具有少量相同內(nèi)源性抗氧化劑的組合物中加入抗氧化劑以增加總體有效量。
[0049] 在一些實施方式中，抗氧化劑是酶，例如過氧化氫酶，超氧化物歧化酶和各種過 氧化物酶。
[0050] 所使用的抗氧化劑的量可以是有效降低氧勢的量，所述量可在50-50000ppm的范 圍內(nèi)，優(yōu)選在75-25000ppm的范圍內(nèi)并且更優(yōu)選在100-10000ppm的范圍內(nèi)。
[0051] 所使用的抗氧化劑的量可以是有效降低氧勢的量，所述量可以在0.005-5% (w/ w)的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.008-2. 5% (w/w)的范圍內(nèi)并且更優(yōu)選在0.01-1 % (w/w)的范圍 內(nèi)。
[0052] 如本申請中所使用的，術(shù)語"氧化還原酶"指任何能夠催化電子從一個分子轉(zhuǎn)移至 另一個分子的酶。在一些實施方式中，根據(jù)本發(fā)明所使用的氧化還原酶能夠與作為底物的 糖反應(yīng)。所述氧化還原酶可以是能夠與作為底物（例如碳水化合物，如葡萄糖或麥芽糖） 的電子供體反應(yīng)的氧化酶或脫氫酶。
[0053] 所述氧化酶可以是E.C. 1. 1. 3.X組的任何合適的氧化酶。所述氧化酶可以是葡 糖氧化酶，吡喃糖氧化酶，己糖氧化酶，甘油氧化酶，吡喃糖氧化酶（EC1.1.3. 10)，半 乳糖氧化酶（EC1.1. 3. 9)或?qū)τ邴溠刻潜葘τ谄咸烟蔷哂懈呋钚缘奶妓衔镅趸?酶。葡糖氧化酶（EC1. 1. 3. 4)可源自黑曲霉（Aspergillusniger)，例如，具有U.S.Pat-No. 5, 094, 951 中所描述的氨基酸序列 。己糖氧化酶（EC1. 1. 3. 5) 可源自藻類物種，例如 Iridophycusflaccidum,角叉菜（Chondruscrispus)和Euthoracristata。所述吡喃糖氧 化酶可源自擔(dān)子菌綱（Basidiomycete)的真菌，大隔孢伏革菌（Peniophoragigantean), 多孔菌(Aphyllophorales),白腐真菌(Phanerochaetechrysosporium),Polyporus pinsitus,Bierkanderaadusta或Phlebiopsisgigantean。所述對于麥芽糖比對于葡 萄糖具有更高活性的碳水化合物氧化酶可源自微結(jié)節(jié)菌屬（Microdochium)或支頂孢屬 (Acremonium),例如，來自雪霉葉枯病菌（M.nivale) (U.S.Pat.No. 6, 165, 761)，點枝頂孢 (A.strieturn),梭鏈枝頂抱（A.fusidioides)或A.potronii〇
[0054]WO96/39851公開了己糖氧化酶的用途，其能夠?qū)-葡萄糖和數(shù)種其它的還原糖 (包括麥芽糖、乳糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖和纖維二糖）氧化為其相應(yīng)的內(nèi)酯類，伴隨著 隨后水解為相應(yīng)的二糖醛酸。
[0055] 所述脫氫酶可以是葡萄糖脫氫酶（EC1. 1. 1. 47,EC1. 1. 99. 10)，半乳糖脫氫酶 (EC1.1. 1.48)，D-己醛糖脫氫酶（EC1.1. 1. 118,EC1.1. 1.119)，纖維二糖脫氫酶（EC 1. 1.5. 1，例如，來自特異腐質(zhì)霉（Humicolainsolens))，果糖脫氫酶（EC1. 1.99. 11，EC 1.1. 1.124,EC1.1.99.11)，乙醛脫氫酶（EC1.2. 1.3,EC1.2. 1.4,EC1.2. 1.5)。另一個 實例是葡萄糖-果糖氧化還原酶（EC1. 1. 99. 28)。
[0056] 所使用的氧化還原酶的量可有效減少終產(chǎn)品中氣味和/或產(chǎn)生顏色的經(jīng)氧化化 合物的量。對于葡糖氧化酶，所述量可以在50-20, 000 (例如，100-10, 000或1，000-5, 000) G0DU/kg原材料中干物質(zhì)的范圍內(nèi)。1G0DU是使用20分鐘的溫育時間、以葡萄糖16. 2g/ 1 (90mM)作為底物、在30°C，pH5. 6 (乙酸鹽緩沖劑）下，形成1微摩爾過氧化氫/分鐘的 酶的量。對于其它的酶，通過用合適的底物進行分析，可類似地發(fā)現(xiàn)劑量。
[0057] 如本申請中所使用的，術(shù)語"含脂質(zhì)植物材料"指包含大量源自含有內(nèi)源性量脂質(zhì) 的植物的材料的任何植物材料（例如谷麩）。合適地，所述植物材料可被大量獲得，含有大 量的脂質(zhì)并且可被用于工業(yè)加工中。
[0058] 在一些實施方式中，所述含脂質(zhì)植物材料是副流，或工業(yè)加工的副產(chǎn)品。在一些 實施方式中所述植物材料也可含有非植物材料，例如來自發(fā)酵的可能含有酵母細(xì)胞的副產(chǎn) 品。
[0059] 在一些【具體實施方式】中，所述含脂質(zhì)植物材料是谷麩，例如來自傳統(tǒng)研磨的麥 麩。
[0060] 在一些實施方式中，至少約100mg(例如至少約200mg,例如至少約300mg)的量 /l〇〇g含脂材料干重量是磷脂。
[0061] 在一些實施方式中，至少約10mg(例如至少約20mg,例如至少約30mg)的量/100g 含脂質(zhì)植物材料干重量是磷脂酰肌醇（PI)。
[0062] 如本申請中所使用的，短語"部分溶解的含脂質(zhì)植物材料"指含有脂質(zhì)、并且至少 部分地通過酶促或機械作用而被溶解的植物材料。
[0063] 如本申請中所使用的，術(shù)語"植物材料"指任何屬于植物（plantae)這一生物界的 物種。在一些其它的實施方式中，所述植物材料是水果。在一些【具體實施方式】中，所述植物 材料適于人或動物消費。在其它的實施方式中，所述植物材料適于工業(yè)利用（例如食品制 備）或適于生物乙醇的生產(chǎn)。優(yōu)選地，所述植物材料為谷麩。
[0064] 如本申請中所使用的，術(shù)語〃谷物〃指來自禾本（Poaceae)科植物的果實，此類種 子至少含有包含糊粉粒的麩、以及淀粉性胚乳，另外存在或不存在果皮、種子外皮（備選地 稱為種皮）和/或胚。此術(shù)語包括但不限于例如下列的種：小麥、大麥、燕麥、斯佩耳特小麥 (spelt)、黑麥、高梁、玉米和稻。
[0065] 如本申請中所使用的，術(shù)語"麩"指源自谷物的研磨級分，其與相應(yīng)的完整種子相 比富含選自下列的任何或全部組織：糊粉粒、果皮和種子外皮。
[0066] 如本申請中所使用的，術(shù)語"溶解"指在根據(jù)本發(fā)明的方法中溶解植物材料（例如 谷麩）并且意在包括任何程度的溶解。因此，"溶解"可以是為了獲得100%可溶的材料或 可以是為了獲得低于100%的溶解度，例如低于70%，例如在30% -60%的范圍內(nèi)。在一些 實施方式中，所述溶解度是基于干物質(zhì)相對于干物質(zhì)麩而被測定的。
[0067] 如本申請中所使用的，術(shù)語"至少部分溶解"指高于1%，例如高于5%，例如高 于10%的溶解度。要理解，如果植物材料沒有被溶解至某種程度，那么脂修飾酶的作用可能 沒有根據(jù)本發(fā)明最佳地起作用。在根據(jù)本發(fā)明的特定方面，其中加入脂修飾酶以與為了獲 得溶解的處理（例如與用一種或多種細(xì)胞壁修飾酶進行的處理）同時起作用，所述溶解和 脂修飾酶的作用將同時發(fā)生。
[0068] 如本申請中所使用的，術(shù)語〃研磨級分〃指由機械減小谷粒大小而產(chǎn)生的全部或 部分級分，所述機械減小谷粒大小是通過例如但不限于：切削、乳制、壓碎、破裂或研磨，伴 隨或不伴隨通過例如（但不限于）篩析，篩選，篩分，吹制，抽氣，離心篩分，風(fēng)篩，靜 電分離，或電場分離而分級。
[0069] 在本發(fā)明的情境中，"功能性脂質(zhì)"指對其中使用了所述功能性脂質(zhì)的產(chǎn)品有影 響的脂質(zhì)。在一些【具體實施方式】中，所述功能性脂質(zhì)是乳化劑或其它食品改良劑。
[0070] 在本發(fā)明的情境中，"細(xì)胞壁修飾酶"指任何能夠水解或修飾植物細(xì)胞壁的復(fù)雜 基質(zhì)多糖的酶，例如任何將在本申請所包括的"細(xì)胞壁溶解測試"中具有活性的酶。在"細(xì) 胞壁修飾酶"這一定義中所包括的有纖維素酶（例如纖維二糖水解酶I和纖維二糖水解酶 II)、內(nèi)切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶、木聚葡糖酶以及半纖維素降解酶（例如木聚糖酶）。
[0071] 如在本申請中所使用的，術(shù)語〃纖維素酶〃或〃纖維素降解酶〃被理解為包含纖 維二糖水解酶（EC3. 2. 1. 91)，例如纖維二糖水解酶I和纖維二糖水解酶II，以及內(nèi)切葡 聚糖酶（EC3. 2. 1. 4)和β-葡糖苷酶（EC3. 2. 1. 21)。
[0072] 包括在纖維素酶定義中的有：隨機切割纖維素鏈的內(nèi)切葡聚糖酶（EC3. 2. 1. 4); 從纖維素鏈末端切割纖維二糖基單元的纖維二糖水解酶（EC3. 2. 1. 91)和將纖維二糖及 可溶性的纖維糊精轉(zhuǎn)化為葡萄糖的β-葡糖苷酶（EC3. 2. 1. 21)。在這三類涉及纖維素的 生物降解的酶中，纖維二糖水解酶是降解天然結(jié)晶纖維素的關(guān)鍵的酶。術(shù)語"纖維二糖水 解酶Γ在本申請中被定義為纖維素1，4-β-纖