專利名稱:一種生產(chǎn)發(fā)酵飲料的方法
技術領域:
本發(fā)明涉及生產(chǎn)發(fā)酵的含海藻糖的飲料的方法,特別是連續(xù)生產(chǎn)發(fā)酵的含海藻糖 的即飲飲料或飲料濃縮物的方法。
背景技術:
海藻糖(1-0-α-D-吡喃葡萄糖基-D-呋喃果糖)是由葡萄糖和果糖以α_1,1鍵 構成的雜二糖。作為已知的易消化的、非致齲性的甜味劑,海藻糖具有與異麥芽酮糖相類似 的生理特性。但是,海藻糖的甜度只有蔗糖甜度的40-50%。根據(jù)專利DE 3241788,海藻糖僅在人小腸的酶系統(tǒng)中難以被分解,因此只能被部 分和延遲吸收。專利EP 1424074公開了一種用于控制血糖水平和用于防止肥胖的營養(yǎng)組 合物,該組合物包括異麥芽酮糖或海藻糖。專利ΕΡ1393637Α1公開的用于提高注意力和專 注度的試劑,該試劑除了包括異麥芽酮糖之外還包括海藻糖。專利EP 0483755Β1公開了一種由蔗糖生產(chǎn)海藻糖和異麥芽酮糖的方法。根據(jù)其 公開的步驟,含蔗糖溶液與海藻糖合成酶接觸,從而得到海藻糖糖漿。該海藻糖合成酶是一 種來源于假單胞菌Pseudomonas或土壤桿菌Agrobacterium屬的微生物的酶。說明書公開 了利用這些微生物實現(xiàn)海藻糖的高產(chǎn)量,同時只產(chǎn)生很少的單糖類副產(chǎn)品。鑒于說明書中 描述的蔗糖幾乎完全轉(zhuǎn)化為含海藻糖混合物,該混合物只具有同等的蔗糖溶液的大約一半 的甜度,因此,如果不增加工序,例如添加甜味劑,公開的含海藻糖混合物就不能在飲料中 用作蔗糖的替代品。EP 0794259Β1公開的用于生產(chǎn)含海藻糖飲料的方法同樣由于需要額外 單獨添加甜味劑而不利于生產(chǎn)消費性飲料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是基于上述技術問題而提供一種生產(chǎn)甜的防齲齒的發(fā)酵飲料的改良方 法,該方法克服了前述的缺點,尤其給出了一種特別簡單和經(jīng)濟的生產(chǎn)所述飲料的方法。為解決上述技術問題,本發(fā)明提供一種如權利要求1所述的方法。特別地,本發(fā) 明通過提供一種生產(chǎn),特別是連續(xù)生產(chǎn)的方法來生產(chǎn)發(fā)酵的防齲齒飲料從而解決該技術問 題,該方法按一定的順序涉及如下步驟,或在一個優(yōu)選實施例中,按一定的順序包含如下步 驟a)將含蔗糖底物,例如含蔗糖溶液或果汁或果汁提取物糖漿或濃縮果汁糖漿,與 海藻糖合成系統(tǒng)在10-30°C的溫度下進行接觸,并針對性地調(diào)整發(fā)酵條件至適宜于酶轉(zhuǎn)化, 使得溶液中的蔗糖被酶轉(zhuǎn)化為含海藻糖的混合物直至殘留的蔗糖含量占10-70重量%,特 別是20-40重量% (重量%是基于轉(zhuǎn)化溶液中的糖的重量,在所有情況下的干物質(zhì)),b)過濾得到的海藻糖混合物以分離除去海藻糖合成系統(tǒng),優(yōu)選的,無需進行進一 步的純化步驟,c)添加至少一種、優(yōu)選為非甜味劑的飲料添加劑,例如食品級酸和/或至少一種 香料,如芳香物質(zhì),果汁提取物,香草提取物,水果提取物或茶提取物,到步驟b)得到的經(jīng)過濾的海藻糖混合物中,從而得到甜的發(fā)酵的防齲齒的,優(yōu)選為即飲飲料。在一個優(yōu)選的實施例中,本發(fā)明提供一種方法,該方法使得在生產(chǎn),特別是連續(xù)生 產(chǎn)用于飲料的甜味劑之后,優(yōu)選為連續(xù)地直接生產(chǎn)包含該甜味劑的消費飲料。在一個有利 的方式中,根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選使得不需要在飲料的生產(chǎn)過程中單獨添加甜味劑,例如 糖,如特別是蔗糖,葡萄糖或果糖或糖的替代品,例如糖醇,或甜味增強劑。在一個優(yōu)選實施 例中,本發(fā)明涉及前述的方法,該方法的特征是不涉及糖,糖替代品,糖醇和/或糖增強劑 的添加工序。根據(jù)本發(fā)明的過程優(yōu)選為提供含海藻糖的防齲齒的消費飲料,在其甜度和感 官特性方面,基本上相當于或者還改善了通常的甜飲料的特性,例如基于純蔗糖的飲料。根據(jù)本發(fā)明的教導,其基本的特征在于步驟a)中得到的調(diào)配溶液,如海藻糖混合 物,優(yōu)選為含水的調(diào)配溶液,被直接和立即作為飲料添加劑,如通過過濾而分離除去海藻糖 合成系統(tǒng)而不需要其他工序,特別是純化。出人意料的是,用這種方法生產(chǎn)的飲料和飲料濃 縮液在感官實驗中顯現(xiàn)明顯改善的口感特性。生產(chǎn)出來的該發(fā)酵飲料更為醇厚,更為芳香 并具有更為均衡的甜度。不希望被理論約束,根據(jù)這種方法獲得的改善的感官特性和改善 的口感可能是由發(fā)酵副產(chǎn)物而引起的,該副產(chǎn)物在生產(chǎn)過程中沒有被分離從而與芳香組分 產(chǎn)生協(xié)同效應。本立法還有利于直接,優(yōu)選為連續(xù)生產(chǎn)具有甜味劑成分,優(yōu)選為海藻糖成分的發(fā) 酵飲料,而不需要在生產(chǎn)飲料之前存儲,臨時存儲或者受限于甜味組分。在一個有利的方式 中,如上所述,在飲料的甜味劑組分的生產(chǎn)過程之后立即或者優(yōu)選為連續(xù)地生產(chǎn)該飲料。在 一個有利的方式中,在生產(chǎn)飲料的同時,通過針對性地控制調(diào)整根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟 a)的發(fā)酵條件,飲料要求的甜味劑含量可以不需要,例如單獨添加的蔗糖,甜味增強劑或其 類似物的甜味劑組分來進行調(diào)節(jié)。該甜味劑含量由未參加反應的具有比較高甜度的蔗糖成 分,得到的海藻糖成分,和異麥芽酮糖,葡萄糖,果糖,異麥芽糖的副產(chǎn)物和痕量的寡糖來決 定。根據(jù)本發(fā)明的方法,通過控制發(fā)酵條件從而針對性地調(diào)整所需要的甜味劑成分;作為飲 料中的甜味劑混合物,其至少包括含海藻糖的甜味劑混合物,而該含海藻糖的甜味劑混合 物至少包含海藻糖和蔗糖,由于含有海藻糖,混合物是低熱量的并具有防齲齒的效果,并優(yōu) 選通過經(jīng)濟簡單的連續(xù)過程生產(chǎn)該混合物,例如在線工藝。在優(yōu)選的實施例中,本發(fā)明提供一種生產(chǎn)發(fā)酵的防齲齒飲料的方法,其中飲料自 身的生產(chǎn)包括上述陳述的步驟a),b),和c)。在一個優(yōu)選的實施例中,含蔗糖底物與海藻糖 合成系統(tǒng)接觸從而產(chǎn)生包含海藻糖混合物的調(diào)配溶液,該海藻糖合成系統(tǒng)從該調(diào)配溶液中 被分離除去,而該調(diào)配溶液直接使用并不受被分離除去的海藻糖合成系統(tǒng)的影響,不需要 進一步的純化或其他工序,直接作為飲料或飲料濃縮液的組分并最終以該形式存在于消費 飲料中。結合本發(fā)明,術語“飲料”應理解為即飲飲料,優(yōu)選為含水飲料,也可為飲料濃縮 液,例如通過蒸發(fā)具有至少一種添加劑的海藻糖混合物制備該濃縮液,在飲用之前用溶劑, 例如水,兌成即飲飲料,如果需要的話,也可加入C02。因此,結合本發(fā)明,制備好的飲料可以 是溶液、濃縮液、提取物,飲料粉或懸液的形式。結合本發(fā)明,飲料也可理解為果味飲料,果昔或返稠after thickening,如脫水, 也可為濃縮果汁,例如用于生產(chǎn)水果制品如酸奶產(chǎn)品。結合本發(fā)明,含蔗糖底物被理解為具有蔗糖的底物并在步驟a)中被用于轉(zhuǎn)化成海藻糖混合物。含蔗糖底物可以,例如是含蔗糖水溶液,含蔗糖果汁提取物水溶液或糖漿, 含蔗糖糖漿,糖漿形式的含蔗糖濃縮果汁,含蔗糖濃縮果汁,含蔗糖果汁,含蔗糖果汁粉或 含蔗糖水果制品的水糖漿或其類似物。在一個優(yōu)選的實施例中,這些底物,不管以什么形 式,例如果汁提取物,濃縮果汁,果汁粉或蔗糖,都溶解成溶液,優(yōu)選為水溶液,方便后續(xù)的 酶法轉(zhuǎn)化。然后該含蔗糖底物表現(xiàn)為含蔗糖溶液。結合本發(fā)明,混合物或轉(zhuǎn)化溶液的純化被理解為從該混合物或溶液中分離除去至 少一種底物,其中被分離除去的底物不是水。更為優(yōu)選的,含蔗糖溶液中的蔗糖含量占3-100重量%,優(yōu)選為占3-99重量%,特 別是20-100重量% (在所有情況下均基于于物質(zhì),簡寫為DS),優(yōu)選為占25-90重量%,占 30-80重量%,占35-45重量%,占40-75重量%,特別是占45-70重量%或優(yōu)選為占50-65 重量% (在所有情況下均基于溶液中的DS)。在優(yōu)選的實施例中,含蔗糖溶液中的蔗糖含量 大約占5-100%,優(yōu)選為10-50%,優(yōu)選為20-40% (在所有情況下均基于含海藻糖混合物中 的殘留蔗糖含量的DS),比含海藻糖混合物中的殘留蔗糖含量更高(基于DS)。在優(yōu)選的實 施例中,在發(fā)酵之前的含蔗糖溶液中沒有海藻糖或者海藻糖的量占0. 1-5重量%,特別是 占0. 1-3重量% (在所有情況下均基于DS)。結合本發(fā)明,適合于酶轉(zhuǎn)化的發(fā)酵條件,特別是針對性地調(diào)整后的發(fā)酵條件被理 解為特別是步驟a)中的溫度,pH和轉(zhuǎn)化時間。在一個優(yōu)選的實施例中,步驟a)的發(fā)酵過程中,轉(zhuǎn)化溶液(例如糖溶液)中的組 分是連續(xù)的或間斷地進行控制,如此,就可在連續(xù)過程中確保針對性地控制和/或調(diào)整所 需要的產(chǎn)品,如需要的糖組分,特別是需要的海藻糖與蔗糖的比例。結合本發(fā)明,含海藻糖混合物,在此也被稱為海藻糖混合物,被理解為至少包含海 藻糖和(殘留的)蔗糖的混合物,根據(jù)本工藝步驟的步驟a)該混合物來源于發(fā)酵。在一個優(yōu)選實施例中,轉(zhuǎn)化時間可通過被轉(zhuǎn)化的含蔗糖溶液通過進行步驟a)的 容器的流速來進行方便的控制,優(yōu)選為生物反應器。在另一個優(yōu)選實施例中,根據(jù)本發(fā)明的方法,特別的,步驟a)在10_25°C的溫度下 進行,優(yōu)選為10-20°C,更優(yōu)選為10-17°C。在另一個優(yōu)選的實施例中,根據(jù)本發(fā)明的方法, 特別的,步驟a)在5. 0-7.0的pH下進行,優(yōu)選為6. 0-7.0。在另一個優(yōu)選實施例中,根據(jù)本 發(fā)明的方法,特別的,步驟a)在有氧的條件下進行。根據(jù)本發(fā)明,步驟a)在通常的生物反 應器或發(fā)酵罐中進行的發(fā)酵,例如通氣率l/10-lvvm。在一個優(yōu)選的實施例中,轉(zhuǎn)化溶液在 循環(huán)(circulation)中進行,優(yōu)選轉(zhuǎn)數(shù)為100_600rpm。在一個優(yōu)選的實施例中,可通過針對性地調(diào)節(jié)發(fā)酵條件使得轉(zhuǎn)化后得到的轉(zhuǎn)化溶 液,例如包含海藻糖混合物溶液,占10-70重量%,優(yōu)選為占20-40重量%的蔗糖,占0-10 重量%的異麥芽酮糖,占0-3重量%的其他糖類,例如葡萄糖,果糖和異麥芽酮糖,和占 50-80重量%的海藻糖,其中組分的總量和為100重量% (基于轉(zhuǎn)化溶液中的糖分的干重 (DS))。在一個優(yōu)選的有利方式中,使用的含蔗糖溶液優(yōu)選為蔗糖水溶液。根據(jù)本發(fā)明所 使用的含蔗糖底物,例如含蔗糖溶液或濃縮果汁,優(yōu)選為蔗糖含量占0. 1-60重量%,特別 的占10-60重量%,優(yōu)選占20-50重量%的蔗糖(基于底物總重量,例如溶液)。結合本發(fā)明,飲料添加劑被理解為除海藻糖混合物之外的充當甜味劑的飲料中的組分,該組分具有形狀上和/或感官上(例如味覺或藥學)的特性。在本發(fā)明的場合中,飲 料添加劑的例子是指香料,芳香劑,染料,填料,維生素,鹽,藥物活性底物,水果提取物,水 果濃縮液,牛奶,可可,茶,乙醇等等。在一個優(yōu)選的有利方式中,CO2在步驟C)中被引入到經(jīng)過濾的海藻糖混合物中,例 如進行碳酸飽和。在另一有利的實施例中,海藻糖合成系統(tǒng)是一個固定化系統(tǒng)。為了所使用的酶活 性的固定,可以使用通常的過程,例如使用海藻酸鈉微球,它具有海藻糖合成酶或固定于其 上的微生物。在進一步優(yōu)選的實施例中,海藻糖合成系統(tǒng)是非固定形式的。在一個優(yōu)選實施例中,海藻糖合成系統(tǒng)是一個海藻糖合成酶,例如葡萄糖基轉(zhuǎn)移 酶,它可以由蔗糖形成海藻糖,特別是海藻糖和異麥芽酮糖的海藻糖混合物,可選的,該 混合物還包括比異麥芽酮糖具有更高的海藻糖成分的葡萄糖,異麥芽糖和果糖。在一個 更為優(yōu)選的實施例中,在制備好的海藻糖混合物中的海藻糖相對于異麥芽酮糖的比例為 4 1-10 1。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中,所使用的海藻糖合成系統(tǒng)是一種微生物,該微生 物包括至少一種上述定義的酶。在本發(fā)明的一個有利的實施例中,所使用的海藻糖合成系統(tǒng)是一種來自于假單胞 菌屬 Pseudomonas 的微生物的酶,優(yōu)選來自于 Pseudomonas mesoacidophila MX-45 (FERM BP 3619)。這些微生物在專利 EP 0483755B 1 或 Nagai 等的文獻(Biosci. Biotech. Biochem. 58 (10) 1789-1793 (1994))中進行的相關闡述。當然這些酶并不是天然存在的,而是變異酶,特別地基于前述微生物的遺傳物質(zhì) 的突變而獲得。在一個實施例中,步驟b)中的過程,除了過濾,還進行去離子化,例如通過離子交 換。在一個優(yōu)選實施例中,不進行去離子化。根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例,在步驟b)或C)中進行脫色,例如通過活性炭。 在一個優(yōu)選的實施例中,不進行該脫色。在一個更為優(yōu)選的實施例中,整個操作過程不添加甜味物質(zhì),特別是甜味飲料添 加劑,優(yōu)選甜味劑,特別是糖,糖替代品和/或甜味增強劑。在一個優(yōu)選的實施例中,甜飲料 中所使用的海藻糖混合物中的所有的甜味組分都直接來源于所使用的含蔗糖底物。在一個優(yōu)選的實施例中,根據(jù)本發(fā)明的工藝的特征在于,在涉及的工序中不會將 蔗糖分解,特別是顯著地分解為葡萄糖和果糖,例如通過轉(zhuǎn)化酶或酸催化進行酶解。在另一個優(yōu)選的實施例中,在方法的步驟b)或步驟C)中引入溶劑,特別是水,或 組分的濃縮,特別是海藻糖混合物。在一個優(yōu)選的實施例中,所使用的食品級的酸是檸檬酸或乳酸。在一個優(yōu)選的實施例中,除了飲料中轉(zhuǎn)化而形成的含海藻糖混合物之外,該混合 物中具有占10-70重量%,優(yōu)選為占20-40重量%的蔗糖,此外還可由單獨添加甜味增強 劑。在進一步優(yōu)選的實施例中,據(jù)此,在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟c)中,也可在海藻糖 混合物中加入甜味增強劑,例如天冬甜素,環(huán)磺酸鹽,安賽蜜,甘草甜素,糖精,萊鮑迪甙 (rebaudiosides),蔗糖素,阿力甜(alitames),新橙皮苷,二氫抑素(dihydrochalone),甜
6菊苷,奇異果甜蛋白及其類似物。在又一個優(yōu)選的實施例中,在本方法的步驟C)中將糖醇加入到含海藻糖的混合 物中,例如異麥芽糖醇,異麥芽糖醇ST,異麥芽糖醇GS,甘露醇,山梨醇,木糖醇,赤蘚糖醇 或麥芽糖醇。在又一個優(yōu)選的實施例中,生產(chǎn)的飲料是一種提神飲料,運動飲料,乳飲料,碳酸 飲料,甜味礦泉水,檸檬水,草本檸檬水,果汁飲料,能量飲料,酒精飲料,酸乳飲料,軟飲料, 咖啡,茶,可可飲料,水果汁,蔬菜汁,果昔,果汁飲品,水果制品及其類似物。在一個優(yōu)選的實施例中,該方法以連續(xù)的形成進行。在又一個優(yōu)選的實施例中,又 以不連續(xù)的或半連續(xù)的形式進行。特別的,根據(jù)本發(fā)明還可進行批量發(fā)酵。本發(fā)明的其他有利的實施例在后附權利要求中提出。
具體實施例方式本發(fā)明通過參考下述例子進行詳細闡述。實施例為了實驗生物催化,接種Pseudomonas mesoacidophila MX-45 (保存號 FERM BP 11808)的細胞用IOml的無菌營養(yǎng)基質(zhì)淘析,該基質(zhì)包括來自糖廠的8kg的濃縮果汁(干 物質(zhì)含量=65% ),2kg玉米浸漬溶液,0. Ikg(NH4)2HPO4和89. 9kg蒸餾水,調(diào)整pH為7. 2。 該懸浮液作為接種材料用于進行搖床預培養(yǎng),其IL的燒瓶中裝有200ml培養(yǎng)液。各使用10個燒瓶(總量2L)在29°C下孵化30h后,用18L上述組分的培養(yǎng)液接種 至30L小發(fā)酵罐并于29°C發(fā)酵,其空氣量為每分鐘20L和攪拌速度為350rpm。在菌體數(shù)量達到5X109個/ml后,關閉發(fā)酵罐,通過離心分離得到發(fā)酵溶液,懸浮 于2%海藻酸鈉中,并逐滴將該懸浮液加入到2%氯化鈣溶液中進行固定。得到的固定微球 用水洗滌。為了生產(chǎn)發(fā)酵飲料,將用這種方法得到的固定化的Pseudomonas mesoacidophila MX-45細胞投入可加熱的反應器中。所述反應器被加熱到25-30°C,并連續(xù)通過DS含量約 35-45%的蔗糖溶液。針對性地調(diào)整該流速使得得到的海藻糖混合物轉(zhuǎn)化溶液(基于該轉(zhuǎn) 化溶液中所有糖分的DS)中的殘留蔗糖含量占20-40重量%。連續(xù)監(jiān)控該轉(zhuǎn)化溶液的組分 和流速的調(diào)整和/或維持,從而確保所需要的殘留蔗糖含量與同期的海藻糖豐度。通過這種方法(表1)生產(chǎn)的含海藻糖混合物溶液被過濾以分離除去固定化的細 胞,然后如果期望的話,可進行陽離子和陰離子的去離子化。反應器中的海藻糖混合物通過HPLC分析顯示含有如下組分表 1 檸檬酸,維生素C和其他各種添加劑按量連續(xù)計算,正如接下來的表2 (提神飲料) 中的顯示,表3(橙汁飲料)和表4(乳飲料)所顯示的那樣。表2 提神飲料(重量百分數(shù)基于250ml最終飲料;剩余組分水) 表3 橙汁飲料(重量百分數(shù)基于250ml飲料;剩余組分水) 表4 甜乳飲料(重量百分數(shù)基于IOOml飲料) 為了生產(chǎn)乳飲料,在含海藻糖混合物溶液中加入牛奶組分后,得到的混合物進行 滅菌和濃縮至75%的糖漿并在無菌條件下封裝。
權利要求
一種生產(chǎn)發(fā)酵的甜的防齲齒飲料的方法,包括如下步驟,a)含蔗糖底物與海藻糖合成系統(tǒng)在10 30℃的溫度下進行接觸,并針對性地調(diào)整合適的發(fā)酵條件使得底物中的蔗糖被酶轉(zhuǎn)化為海藻糖混合物直至殘留的蔗糖含量占10 70重量%,b)過濾得到的海藻糖混合物以分離除去海藻糖合成系統(tǒng),并無需進行進一步的純化步驟,c)添加至少一種非甜味劑的飲料添加劑,特別是食品級酸和/或至少一種香料,到步驟b)得到的經(jīng)過濾的海藻糖混合物中,從而得到甜的發(fā)酵飲料。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,步驟c)的經(jīng)過濾的海藻糖混合物中引入C02。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法,其特征在于,海藻糖合成系統(tǒng)是一個固定化系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的方法,其特征在于,海藻糖合成系統(tǒng)是一個非固定化系統(tǒng)。
5.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,海藻糖合成系統(tǒng)包括海藻糖合 成酶。
6.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的方法,其特征在于,海藻糖合成系統(tǒng)包括海藻糖 合成微生物。
7.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,所述的微生物屬于假單胞菌屬 Pseudomonas0
8.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,屬于假單胞菌屬Pseudomonas 白勺MiSitLi Pseudomonas is Pseudomonas mesoacidophilaMX-45,FERM BP 3619。
9.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,所述方法在10-20°C的溫度下 進行。
10.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,步驟a)得到的海藻糖混合物 中的海藻糖和異麥芽酮糖的重量比為4 1-10 1。
11.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,所述方法在pH5-pH7的條件下 進行。
12.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,殘留蔗糖含量占20-40重量%。
13.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,所述的底物呈現(xiàn)為含蔗糖溶 液,含蔗糖飲料提取物糖漿,含蔗糖果汁或含蔗糖濃縮果汁糖漿的形式。
14.根據(jù)前述任一項權利要求所述的方法,其特征在于,獲得的所述飲料的形式是濃縮 飲料的濃縮液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)發(fā)酵的含海藻糖的飲料的方法,尤其涉及即飲飲料或飲料濃縮物。
文檔編號A23L2/60GK101917872SQ200980102575
公開日2010年12月15日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者斯特凡·豪斯曼斯, 約爾格·科瓦爾奇克 申請人:曼海姆/奧克森福特旭德楚克股份公司