[發明專利]應用于高滲透壓環境食品的共固定化凝膠顆粒及其應用

有效

• 申請號: 201310197529.2
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103320419A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 胡文鋒;潘海朋;魏魯寧;吳惠玲;袁國新;周朝暉;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;A23L1/218;A23L1/20;A23L1/24;A23L1/23;A23C20/02
• 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

本發明屬于食品生物技術領域，更具體地，涉及一種應用于高滲透壓環境食品的共固定化凝膠顆粒及其應用。

背景技術

高鹽稀態發酵和低鹽固態發酵是目前我國醬油發酵的主要工藝。其中高鹽稀態工藝釀制醬油品質高，風味佳，成為高品質醬油的主要發酵工藝。但由于該工藝發酵使用高濃度鹽水（18%?氯化鈉，約18°?Bé），且隨著發酵時間延長，水分揮發后，鹽濃度也將進一步提高。因此發酵過程中分解蛋白質、纖維素、淀粉等原料的相關酶及多種微生物受高滲透壓脅迫而活性偏低，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。目前縮短發酵周期，提高蛋白質利用率和氨基態氮出品率是釀造行業迫切需要突破的關鍵技術瓶頸。

多年來，人們致力于解決高鹽稀態醬油發酵工藝不足，獲得不少有益成果，部分成果已應用于發酵工藝當中。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提高氨基酸，還原糖等醬油風味物質的含量，但在高滲透壓環境下的外源酶酶活會快速降低，未能充分發揮酶的作用。向發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到滿意的效果。因此需要增強發酵用酶的耐高滲透壓的能力，提高酶的作用效果，進而有效降低生產成本。

相容性溶質(Compatible?solutes)，也稱滲透壓保護劑，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，具有穩定生物大分子結構功能的作用。目前研究較多的相容性溶質是甘氨酸甜菜堿、甘油以及海藻糖等。

相容性溶質對發酵用酶的保護作用機理是：相容性溶質能夠穩定大分子如蛋白質或酶的構象，溶劑排阻學說證實，水分子能夠優先與蛋白分子結合，相容性溶質被排阻在外形成一層保護膜由于表面張力作用力的存在維持了酶構象的穩定，提高了酶的耐鹽性能。

多年前我們已研究了高鹽環境中相容性溶質對酶及乳酸菌的保護作用，以及添加相容性溶質對高鹽稀態醬油發酵的影響，證明游離的相容性溶質可以強化酶在醬油釀造中的作用效果。改善酶活性低的狀態，提高醬油發酵的蛋白質轉化率并縮短發酵周期。有關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；專利號：201110248389）。

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，細胞或酶固定化后易失活。

共固定化將是打破高鹽稀態醬油釀造技術瓶頸的很有潛力的方法之一。2012年華南農業大學和廣東珠江橋生物科技股份有限公司申請了一項發明名稱為：應用于高鹽稀態發酵食品的共固定化凝膠顆粒及其應用（專利號：201210412418）的專利；該專利是將耐鹽產香微生物和相容性溶質共固定化制備得到共固定化凝膠顆粒，在高鹽稀態發酵食品發酵過程中添加共固定化凝膠顆粒，可減弱或緩解高滲透壓環境對發酵微生物的高滲脅迫作用，提高微生物活性，加快代謝過程，從而達到縮短發酵周期，改善醬油風味，提高蛋白質利用率和氨基態氮出品率的目的。但是，耐鹽產香微生物和相容性溶質共固定化技術還存在以下限制，第一，產香微生物胞外酶如蛋白酶、纖維素酶分泌量少，對提高醬油蛋白質轉化率和氨基酸利用率作用效果有限。第二，產香微生物的作用歸根結底是酶的作用，為了提高醬油發酵中蛋白質的轉化率和氨基酸生成率，使用蛋白酶和纖維素酶更有針對性。第三，缺少相容性溶質的復配優化的相關研究。