[發明專利]應用于高鹽稀態發酵食品的共固定化凝膠顆粒及其應用

有效

• 申請號: 201210412418.4
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102943070A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 胡文鋒;魏魯寧;吳惠玲;周朝輝;顏喆
• 申請（專利權）人: 華南農業大學;廣東珠江橋生物科技股份有限公司
• 主分類號: C12N11/10
• 分類號: C12N11/10;C12N11/08;C12N11/04;A23L1/238
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重

技術領域

本發明涉及將相容性溶質與微生物共固定化技術在高滲透壓環境（高鹽或高糖）食品釀造方面的應用，尤其涉及所述共固定化技術高鹽稀態醬油發酵、低鹽固態醬油發酵、泡菜發酵、魚露發酵以及蜜餞等方面的應用，屬于生物發酵工程和調味品生產領域。

背景技術

我國很多傳統食品或調味品常在高滲透壓（高鹽、高糖）環境經微生物和酶的長時間共同作用釀制而成，其中以醬油最為典型。醬油起源于中國，歷史悠久，之后傳播到日本和韓國，是具有鮮明的東方特色的傳統調味品，并且已被歐美的消費者認知和接受，已成為人們日常生活中不可缺少的一種重要調味品。現代醫學研究表明：其除了傳統調味作用外，還具有營養與保健功能，如抗氧化、抗癌、降血壓等作用。

目前我國醬油發酵工藝主要為高鹽稀態發酵和低鹽固態發酵。其中又以高鹽稀態工藝釀制的醬油品質高，風味佳。但由于該工藝將醬曲浸泡于高濃度鹽水（18%?氯化鈉，約18°Bé）制成醬醪再發酵，發酵微生物及酶受高滲透壓脅迫活性很低，導致高鹽稀態發酵工藝存在著諸如發酵周期長、設備利用率低、原料利用率和氨基態氮出品率不高等缺點。因此如何縮短其發酵周期，提高蛋白質利用率和氨基態氮出品率是本行業迫切需要突破的技術難點。

多年來，人們致力于解決高鹽稀態醬油發酵工藝不足，獲得了不少成果，部分成果已應用于發酵工藝當中。如篩選優良的耐鹽產香微生物菌種用于醬油發酵，以提高發酵微生物對高滲透壓環境的耐受能力；或者添加高濃度發酵微生物菌懸液或外源酶溶液，以提高高滲透壓環境下發酵微生物的菌密度或酶的活性。

但上述諸方法在使用中仍有不足之處，如添加高濃度發酵微生物菌懸液或外源酶溶液雖可以在一定范圍內相應提高發酵產物的生成量，但在高滲透壓環境下的發酵微生物或外源酶很快失活。因此，要從根本上解決高滲透壓環境下發酵微生物代謝能力低問題，就要增強發酵微生物的耐高滲透壓的能力，同時又有效降低生產成本。

相容性溶質(Compatible?solutes)，也稱滲透壓保護劑，是近年來人們在研究高滲透壓環境中微生物耐受機理時發現的一種易溶的、生理pH值條件下不帶電荷的小分子有機物質，它能與細胞內體系相容，而不影響細胞的主要功能和蛋白質分子的正常折疊，在高滲透壓或低水活度環境下能夠在細胞內迅速積累到很高的濃度或者從細胞內泵出。微生物細胞內積累的相容性溶質主要有氨基酸類、氨基酸衍生物類、小分子肽類、甲胺類、硫酸酯類、多元醇類。

相容性溶質對發酵微生物及酶的保護作用機理是：在高滲透壓環境下，微生物通過在細胞內積累或釋放相容性溶質以緩解胞內水分的劇烈變化，以保持細胞內外的滲透壓平衡，維持細胞的正常代謝功能與活動。但是微生物自身合成相容性溶質是一個相對耗能的過程。在外界環境中存在相容性溶質時，微生物會通過其在細胞膜上的轉運系統從外界吸收相容性溶質進入細胞內，這在一定程度上節約了高滲透壓環境下細胞的能量消耗。

多年前我們已研究了相容性溶質在高鹽環境對乳酸菌生長以及高鹽稀態醬油發酵的影響，證明游離的相容性溶質可以改善乳酸菌在高鹽脅迫的生長，提高醬油發酵的蛋白質轉化率并縮短發酵周期。有關的研究成果已公開發表，并申報了專利（發明名稱：相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用；申請號：201110248389.8）。

固定化技術（Immobilization?technicas）是近年來飛速發展的生物工程技術。生物固定化技術是把微生物細胞（microbial?cell）或酶（enzyme）吸附或包埋在一定的載體上，取代傳統發酵或反應器中游離的細胞或酶，大大提高單位體積含菌量和酶水平，且固定化的微生物細胞或酶具有更穩定的催化活性和抗逆能力，因而能改善基質轉化率、加快代謝速率，從而提高發酵產率和縮短發酵周期。

共固定化技術（Co-immobilization）是在固定化酶和固定化細胞技術基礎上發展起來的，它是將不同種屬的微生物細胞取代單一的微生物進行固定，或者不同性質的酶替代單一的酶，以及酶與微生物細胞同時固定于同一載體內形成共固定化系統的一種技術，綜合了混合發酵和固定化技術的優點。

共固定化常用包埋材料包括天然高分子載體和有機高分子合成載體。其中天然高分子載體一般對生物無害，傳質性能較佳；有機高分子合成載體抵抗外界環境能力強，機械強度大，循環使用性能好，但傳質性能差，固定化細胞后易失活。