[發(fā)明專(zhuān)利]應(yīng)用于高滲透壓環(huán)境食品的共固定化凝膠顆粒及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310197529.2
• 申請(qǐng)日: 2013-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103320419A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡文鋒;潘海朋;魏魯寧;吳惠玲;袁國(guó)新;周朝暉;顏喆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué);廣東珠江橋生物科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C12N11/10
• 分類(lèi)號(hào): C12N11/10;C12N11/08;C12N11/04;A23L1/238;A23L1/218;A23L1/20;A23L1/24;A23L1/23;A23C20/02
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 任重

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于食品生物技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種應(yīng)用于高滲透壓環(huán)境食品的共固定化凝膠顆粒及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

高鹽稀態(tài)發(fā)酵和低鹽固態(tài)發(fā)酵是目前我國(guó)醬油發(fā)酵的主要工藝。其中高鹽稀態(tài)工藝釀制醬油品質(zhì)高，風(fēng)味佳，成為高品質(zhì)醬油的主要發(fā)酵工藝。但由于該工藝發(fā)酵使用高濃度鹽水（18%?氯化鈉，約18°?Bé），且隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，水分揮發(fā)后，鹽濃度也將進(jìn)一步提高。因此發(fā)酵過(guò)程中分解蛋白質(zhì)、纖維素、淀粉等原料的相關(guān)酶及多種微生物受高滲透壓脅迫而活性偏低，導(dǎo)致高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝存在著諸如發(fā)酵周期長(zhǎng)、設(shè)備利用率低、原料利用率和氨基態(tài)氮出品率不高等缺點(diǎn)。目前縮短發(fā)酵周期，提高蛋白質(zhì)利用率和氨基態(tài)氮出品率是釀造行業(yè)迫切需要突破的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

多年來(lái)，人們致力于解決高鹽稀態(tài)醬油發(fā)酵工藝不足，獲得不少有益成果，部分成果已應(yīng)用于發(fā)酵工藝當(dāng)中。如添加高濃度外源酶；以及加入固定化酶，提高酶的耐鹽性，增強(qiáng)酶的使用效果。

但上述諸方法在使用中仍有不足之處，如添加高濃度外源酶溶液雖可以在一定范圍內(nèi)提高氨基酸，還原糖等醬油風(fēng)味物質(zhì)的含量，但在高滲透壓環(huán)境下的外源酶酶活會(huì)快速降低，未能充分發(fā)揮酶的作用。向發(fā)酵醬醪中添加固定化酶，由于高滲透作用的影響，固定化酶的使用不能達(dá)到滿意的效果。因此需要增強(qiáng)發(fā)酵用酶的耐高滲透壓的能力，提高酶的作用效果，進(jìn)而有效降低生產(chǎn)成本。

相容性溶質(zhì)(Compatible?solutes)，也稱(chēng)滲透壓保護(hù)劑，是一種極性易溶的、生理pH值條件下不帶電荷的小分子有機(jī)物質(zhì)，它能與細(xì)胞內(nèi)體系相容，而不影響細(xì)胞的主要功能和蛋白質(zhì)分子的正常折疊，具有穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)功能的作用。目前研究較多的相容性溶質(zhì)是甘氨酸甜菜堿、甘油以及海藻糖等。

相容性溶質(zhì)對(duì)發(fā)酵用酶的保護(hù)作用機(jī)理是：相容性溶質(zhì)能夠穩(wěn)定大分子如蛋白質(zhì)或酶的構(gòu)象，溶劑排阻學(xué)說(shuō)證實(shí)，水分子能夠優(yōu)先與蛋白分子結(jié)合，相容性溶質(zhì)被排阻在外形成一層保護(hù)膜由于表面張力作用力的存在維持了酶構(gòu)象的穩(wěn)定，提高了酶的耐鹽性能。

多年前我們已研究了高鹽環(huán)境中相容性溶質(zhì)對(duì)酶及乳酸菌的保護(hù)作用，以及添加相容性溶質(zhì)對(duì)高鹽稀態(tài)醬油發(fā)酵的影響，證明游離的相容性溶質(zhì)可以強(qiáng)化酶在醬油釀造中的作用效果。改善酶活性低的狀態(tài)，提高醬油發(fā)酵的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率并縮短發(fā)酵周期。有關(guān)研究成果已公開(kāi)發(fā)表，并申報(bào)了專(zhuān)利（發(fā)明名稱(chēng)：相容性溶質(zhì)在高鹽稀態(tài)醬油發(fā)酵中的應(yīng)用；專(zhuān)利號(hào)：201110248389）。

固定化技術(shù)（Immobilization?technicas）是近年來(lái)飛速發(fā)展的生物工程技術(shù)。生物固定化技術(shù)是把微生物細(xì)胞（microbial?cell）或酶（enzyme）吸附或包埋在一定的載體上，取代傳統(tǒng)發(fā)酵或反應(yīng)器中游離的細(xì)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(xì)胞或酶具有更穩(wěn)定的催化活性和抗逆能力，因而能改善基質(zhì)轉(zhuǎn)化率、加快代謝速率，從而提高發(fā)酵產(chǎn)率和縮短發(fā)酵周期。

共固定化技術(shù)（Co-immobilization）是在固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是將不同種屬的微生物細(xì)胞取代單一的微生物進(jìn)行固定，或者不同性質(zhì)的酶替代單一的酶，以及酶與微生物細(xì)胞同時(shí)固定于同一載體內(nèi)形成共固定化系統(tǒng)的一種技術(shù)，綜合了混合發(fā)酵和固定化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

共固定化常用包埋材料包括天然高分子載體和有機(jī)高分子合成載體。其中天然高分子載體一般對(duì)生物無(wú)害，傳質(zhì)性能較佳；有機(jī)高分子合成載體抵抗外界環(huán)境能力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度大，循環(huán)使用性能好，但傳質(zhì)性能差，細(xì)胞或酶固定化后易失活。

共固定化將是打破高鹽稀態(tài)醬油釀造技術(shù)瓶頸的很有潛力的方法之一。2012年華南農(nóng)業(yè)大學(xué)和廣東珠江橋生物科技股份有限公司申請(qǐng)了一項(xiàng)發(fā)明名稱(chēng)為：應(yīng)用于高鹽稀態(tài)發(fā)酵食品的共固定化凝膠顆粒及其應(yīng)用（專(zhuān)利號(hào)：201210412418）的專(zhuān)利；該專(zhuān)利是將耐鹽產(chǎn)香微生物和相容性溶質(zhì)共固定化制備得到共固定化凝膠顆粒，在高鹽稀態(tài)發(fā)酵食品發(fā)酵過(guò)程中添加共固定化凝膠顆粒，可減弱或緩解高滲透壓環(huán)境對(duì)發(fā)酵微生物的高滲脅迫作用，提高微生物活性，加快代謝過(guò)程，從而達(dá)到縮短發(fā)酵周期，改善醬油風(fēng)味，提高蛋白質(zhì)利用率和氨基態(tài)氮出品率的目的。但是，耐鹽產(chǎn)香微生物和相容性溶質(zhì)共固定化技術(shù)還存在以下限制，第一，產(chǎn)香微生物胞外酶如蛋白酶、纖維素酶分泌量少，對(duì)提高醬油蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率和氨基酸利用率作用效果有限。第二，產(chǎn)香微生物的作用歸根結(jié)底是酶的作用，為了提高醬油發(fā)酵中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和氨基酸生成率，使用蛋白酶和纖維素酶更有針對(duì)性。第三，缺少相容性溶質(zhì)的復(fù)配優(yōu)化的相關(guān)研究。