Способ получения натурального нейтрального корригента
NATURAL NEUTRAL FLAVOUR PRODUCTION METHOD

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу получения натурального нейтрального корригента и, более конкретно, к способу получения натурального нейтрального корригента с использованием ферментированного бульона с инозин-5'-монофосфатом (IMP) или ферментированного бульона с глутаминовой кислотой, полученных способом двухстадийного ферментирования, включающим первую стадию ферментирования для грибкового ферментирования и вторую стадию ферментирования для бактериального ферментирования, натуральному нейтральному корригенту, полученному данным способом, и пищевой композиции, содержащей натуральный нейтральный корригент.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Аминокислоты и пептиды используют в качестве корригирующих компонентов. В последние годы были разработаны различные натуральные корригирующие вещества, включая аминокислоты и пептиды, полученные ферментированием источников растительного белка, таких как соевые бобы, пшеница или кукуруза, микроорганизмами, такими как грибы, бациллы, молочнокислые бактерии или дрожжи, и гидролизом продукта ферментирования.
В целом, была разработана технология улучшения получаемых вкусовых компонентов (аминокислот и белков) путем повышения степени гидролиза источников растительного белка или повышения ценовой конкурентоспособности посредством повышения выхода по массе. Однако использование источников растительного белка самих по себе связано с тем недостатком, что в получаемом корригирующем веществе отсутствует нуклеиновокислотный компонент, и, таким образом, интенсивность вкуса умами в корригирующем веществе незначительна. Кроме того, для повышения коммерческой ценности корригирующих веществ необходимо, чтобы они содержали глутаминовую кислоту вместе с нуклеиновыми кислотами, такими как инозинмонофосфат (IMP) или гуанозинмонофосфат (GMP).
В последние годы для преодоления описанного выше недостатка гидролизата растительного белка обычно использовали натуральные вещества, содержащие нуклеиновые кислоты, такие как дрожжевые экстракты. Однако дрожжевые экстракты могут отрицательно влиять на вкус и/или запах обработанных ими пищевых продуктов из-за неприятного вкуса и неприятного запаха, обусловленного специфическим запахом ферментированных дрожжевых экстрактов, и содержание нуклеиновых кислот в них ограничено (максимальное содержание нуклеиновых кислот 20%). Кроме того, смеси растительных белковых веществ с дрожжевыми экстрактами для применения в натуральных обработанных пищевых продуктах имеют низкую ценовую конкурентоспособность, по сравнению с обычными корригирующими веществами, такими как глутамат мононатрия (MSG), нуклеиновая кислота IG или гидролизованный растительный белок (HVP).
В то же время, IMP вместе с GMP являются веществами, которые широко применяют в качестве пищевой корригирующей добавки. При использовании IMP исключительно с глутаматом мононатрия (MSG) он способен значительно улучшать вкус. Поэтому IMP является корригирующим веществом на основе нуклеиновых кислот, которое привлекает внимание в качестве корригирующего вещества.
Способы ферментирования с получением IMP и GMP для применения в качестве корригирующих веществ включают способ расщепления дрожжевой РНК и способ получения IMP и GMP посредством двух стадий (ферментирования и химического фосфорилирования) после получения инозина и гуанозина. Однако в последние годы в разных странах, включая Европу, стандарты для натуральных корригентов были усилены и требования стали более жесткими, и, таким образом, корригенты, полученные не только из натуральных компонентов, но и с применением химической обработки или с добавлением дополнительных компонентов, не признают натуральными корригентами. По этой причине натуральные нуклеиновокислотные компоненты следует получать с применением способа непосредственного ферментирования сахара бактериями.
В таких условиях авторы настоящего изобретения приложили значительные усилия для получения натурального нейтрального корригента, не содержащего дополнительного компонента, без применения какой-либо химической обработки и, в результате, обнаружили, что при использовании ферментированного бульона с IMP или глутаминовой кислотой, полученного способом двухстадийного ферментирования, включающим первую стадию ферментирования для грибкового ферментирования и вторую стадию ферментирования для бактериального ферментирования, можно получить множество эффективных корригентов, даже используя для последующего взаимодействия только ферментированный бульон, завершив посредством этого настоящее изобретение.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа получения натурального нейтрального корригента, не содержащего дополнительных компонентов, без применения какой-либо химической обработки и с использованием ферментированного бульона с инозин-5'-монофосфатом (IMP) или ферментированного бульона с глутаминовой кислотой, полученных посредством первой стадии ферментирования для грибкового ферментирования и второй стадии ферментирования для бактериального ферментирования.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение натурального нейтрального корригента, полученного указанным выше способом.
Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение пищевой композиции, содержащей указанный выше натуральный нейтральный корригент.
Решение проблемы
Для решения указанных выше задач в одном аспекте согласно настоящему изобретению предложен способ получения натурального нейтрального корригента, включающий стадии: (а) ферментирования источника растительного белка грибами с получением зернового ферментированного бульона; (b) ферментирования зернового ферментированного бульона бактериями с получением ферментированного бульона с инозин-5'-монофосфатом (IMP) и ферментированного бульона с глутаминовой кислотой; (с) электродиализа ферментированного бульона с IMP; и (d) смешивания ферментированного бульона с глутаминовой кислотой со стадии (b) и ферментированного бульона с IMP со стадии (с).
На Фиг. 1 схематически показан способ получения натурального корригента по настоящему изобретению.
Конкретно, ферментированный бульон с глутаминовой кислотой, ферментированный бульон с IMP и зерновой ферментированный бульон получают посредством первой стадии ферментирования для грибкового ферментирования и второй стадии ферментирования для бактериального ферментирования и подвергают третьей стадии с взаимодействием или обработкой, подходящими для каждого корригента, с получением посредством этого каждого натурального корригента.
Таким образом, настоящее изобретение характеризуется тем, что натуральный ферментированный бульон с IMP или ферментированный бульон с глутаминовой кислотой, используемые в качестве сырья для получения натуральных корригентов, получают способом двухстадийного ферментирования, включающим первую стадию грибкового ферментирования и вторую стадию бактериального ферментирования.
Первая стадия ферментирования для грибкового ферментирования является стадией получения пептидов и аминокислот с использованием источника белка. При проведении только первой стадии ферментирования для грибкового ферментирования может быть получено большое количество пептидов и аминокислот, и, таким образом, может быть получена глутаминовая кислота, которая может быть использована в качестве корригента. Однако существует недостаток, заключающийся в невозможности получения нуклеиновокислотного вещества, такого как IMP или гуанозинмонофосфат (GMP), способного давать вкус умами. Кроме того, существует проблема, заключающаяся в том, что при использовании источника растительного белка происходит лишь его протеолиз и, таким образом, количество пептидов и аминокислот, которые могут быть получены, зависит от концентрации или содержания белка в источнике белка. Например, при использовании бобов содержание глутаминовой кислоты в полученном ферментированном бульоне будет менее 10%, а при использовании пшеничного глютена содержание глутаминовой кислоты в полученном ферментированном бульоне будет менее 15%.
В то же время, вторая стадия ферментирования для бактериального ферментирования является стадией получения ферментированных бульонов с нуклеиновыми кислотами и глутаминовой кислотой. При проведении только второй стадии ферментирования для бактериального ферментирования возможно эффективное получение нуклеиновых кислот и глутаминовой кислоты, но существует недостаток, заключающийся в том, что содержание других полученных аминокислот и пептидов составляет менее 1%, и поэтому бульон, ферментированный бактериями, не может быть использован в качестве корригента, несмотря на то, что он имеет хороший вкус умами. Иными словами, существует недостаток, заключающийся в том, что для использования ферментированного бульона, полученного только бактериальным ферментированием, в качестве корригента необходимо добавлять в ферментированный бульон дополнительные компоненты, чтобы его можно было применять в пищевых продуктах.
Соответственно, авторы настоящего изобретения разработали способ получения натурального корригента, позволяющий преодолеть недостатки способа грибкового ферментирования и способа бактериального ферментирования, с использованием только полученного ферментированного бульона без добавления какого-либо дополнительного компонента и без применения какой-либо химической обработки.
Для получения ферментированного бульона с нуклеиновыми кислотами и глутаминовой кислотой с применением способа двухстадийного ферментирования необходимы различные минеральные соли, аминокислоты и витамины вместе с источником углерода и источником азота. В частности, в предшествующем уровне техники в качестве источника азота использовали дрожжевой экстракт или гидролизованный растительный белок (HVP), но в таком случае были недостатки, заключавшиеся в неприятном вкусе и неприятном запахе полученного ферментированного бульона и в достаточно низком выходе. Кроме того, содержание корригирующих компонентов в полученном культуральном бульоне, а также общий вкус и аромат, в значительной степени различаются в зависимости от различных веществ, используемых для бактериального ферментирования. Поэтому в настоящем изобретении в качестве субстрата для второй стадии бактериального ферментирования используют зерновой ферментированный бульон (гидролизат зернового белка), который получают грибковым ферментированием (первая стадия ферментирования) и который может содержать различные аминокислоты и пептиды, служащие источником азота.
В традиционных способах получения нуклеиновых кислот или MSG с использованием бактерий особое значение придают повышению только концентраций нуклеиновых кислот и MSG в культуральных бульонах и их выходов. Это повышение было эффективно в усилении вкуса умами, но в некоторых случаях оно отрицательно влияло на вкус и/или запах полученных корригирующих веществ. Однако различные натуральные корригенты, полученные с применением 3-х стадий по настоящему изобретению, имеют преимущество, заключающееся в улучшении вкуса и/или запаха посредством контроля концентраций IMP и глутаминовой кислоты, являющихся компонентами, придающими вкус умами, а также различных аминокислот, сахаридов, органических кислот, неорганических кислот и так далее.
Далее будет описана каждая стадия способа получения натурального корригента по изобретению.
Стадия (а) способа по настоящему изобретению представляет собой стадию ферментирования источника растительного белка грибами с получением зернового ферментированного бульона.
На стадии (а) проводят грибковую ферментирование с использованием источника растительного белка, получая посредством этого зерновой ферментированный бульон, который содержит различные аминокислоты, пептиды и включает такие компоненты, как глутамин, которые могут быть использованы в качестве источника азота на второй стадии ферментирования для бактериального ферментирования. Конкретно, грибы культивируют с использованием зернового материала в качестве субстрата с получением клеточного культурального бульона, содержащего протеазы, который затем добавляют к источнику растительного белка с последующим гидролизом, получая посредством этого гидролизат зернового белка. Затем гидролизат зернового белка фильтруют и удаляют из него клетки, получая посредством этого зерновой ферментированный бульон. Общее содержание азота в гидролизате зернового белка может составлять 2% (масс/об.) или более для того, чтобы обеспечить источник азота для второй стадии ферментирования для бактериального ферментирования.
В качестве источника растительного белка в настоящем изобретении может быть использовано любое вещество, известное в данной области, при условии, что его могут ферментировать грибы. Примеры источников растительного белка включают, без ограничения, соевые бобы, кукурузу, рис, пшеничный глютен и так далее. В то же время при использовании пшеничного глютена он может предпочтительным образом повышать выход бактериального ферментирования, поскольку он содержит большое количество глутамина. Таким образом, пшеничный глютен предпочтительно может быть использован в качестве источника растительного белка.
В качестве грибов в настоящем изобретении могут быть использованы любые грибы, при условии, что они могут ферментировать источник растительного белка с получением зернового ферментированного бульона по настоящему изобретению. Грибы, используемые в настоящем изобретении, могут предпочтительно представлять собой, без ограничения, микроорганизмы Aspergillus sp.и, более предпочтительно, микроорганизмы Aspergillus orizae или Aspergillus sojae.
В одном примере настоящего изобретения первую стадию ферментирования для грибкового ферментирования осуществляли с использованием Aspergillus sojae CJCC_080124P (КССМ11026Р), как описано в патенте Кореи с регистрационным номером 10-1191010 (соответствует международной публикации заявки РСТ № WO 2011/046249).
При использовании здесь термин «зерновой ферментированный бульон» относится к продукту, полученному ферментированием источника растительного белка (зерна) грибами. Зерновой ферментированный бульон может быть использован в качестве субстрата для второй стадии ферментирования для бактериального ферментирования и также может быть использован на конечной стадии получения корригента посредством фильтрования зернового ферментированного бульона и удаления из него клеток после ферментирования. Таким образом, зерновой ферментированный бульон может быть использован для двух описанных выше целей.
Стадия (b) представляет собой стадию ферментирования зернового ферментированного бульона, полученного на стадии (а), бактериями с получением ферментированного бульона с IMP. Стадия (b) может дополнительно включать стадию ферментирования зернового ферментированного бульона бактериями с получением ферментированного бульона с глутаминовой кислотой. Конкретно, зерновой ферментированный бульон, полученный на первой стадии ферментирования для грибкового ферментирования, используют в качестве субстрата для бактериального ферментирования, и ферментированный бульон с IMP и/или ферментированный бульон с глутаминовой кислотой могут быть получены посредством бактериального ферментирования зернового ферментированного бульона в среде, дополненной источником углерода.
Бактериальное ферментирование может быть проведено обычным способом культивирования бактерий, известным в данной области, и предпочтительно может состоять из трех стадий: культивирования в колбах, наращивания культуры и основного культивирования. Конкретно, культивирование в колбах и наращивание культуры проводят с использованием первичной культуральной среды и вторичной культуральной среды для наращивания культуры, после чего проводят бактериальное ферментирование с использованием зернового ферментированного бульона со стадии (а) в качестве субстрата в основной культуральной среде, постоянно добавляя дополнительный сахар, получая посредством этого ферментированный бульон с IMP и ферментированный бульон с глутаминовой кислотой.
Среда для бактериального ферментирования может содержать источник углерода, такой как глюкоза, фруктоза или тому подобное. В частности, среда для получения ферментированного бульона с глутаминовой кислотой может содержать нерафинированный сахар в качестве источника углерода. Среда может содержать различные минеральные соли, витамины, аминокислоты и тому подобное, и состав среды может варьировать в зависимости от желаемого продукта ферментирования, которым является ферментированный бульон с IMP или ферментированный бульон с глутаминовой кислотой.
Например, когда необходимо получить ферментированный бульон с IMP, основная культуральная среда может содержать глюкозу, фруктозу, сульфат магния, ортофосфорную кислоту, гидроксид калия и зерновой ферментированный бульон. Предпочтительно, основная культуральная среда может содержать по общему количеству среды: 4,4-5,2% по массе глюкозы, 3,7-4,3% по массе фруктозы, 1,3-1,7% по массе сульфата магния, 2,0-2,4% по массе ортофосфорной кислоты, 1,4-1,8% по массе гидроксида калия и 0,5-0,9% по массе зернового ферментированного бульона. Кроме того, когда необходимо получить ферментированный бульон с глутаминовой кислотой, основная культуральная среда может содержать глюкозу, фруктозу, нерафинированный сахар, бетаин, сульфат магния, фосфат калия и ортофосфорную кислоту, и, предпочтительно, она может содержать по общей массе среды: 0,5-0,7% по массе глюкозы, 0,9-1,1% по массе фруктозы, 4,5-5,5% по массе нерафинированного сахара, 0,005-0,015% по массе бетаина, 0,3-0,5% по массе сульфата магния, 0,8-1,0% по массе фосфата калия и 0,2-0,4% по массе ортофосфорной кислоты.
Кроме того, среда может при необходимости содержать небольшие количества других компонентов, например, сульфат железа, сульфат марганца, сульфат меди, сульфат цинка, САРА (пантотенат кальция), NCA (никотинамид), биотин, хлорид кальция, тиамин, витамин С и тому подобное. Типичные примеры каждой из сред, содержащих эти компоненты, показаны в таблицах 5-8 и 9-12.
В результате грибкового ферментирования на стадии (а) происходит разложение источника растительного белка на аминокислоты и пептиды, и высвобождение неорганических ионов, таких как кальций, магний и фосфаты, и витаминов из источника белка. Аминокислоты, полученные грибковым ферментированием, включают глутамин, цистеин, метионин, валин, лейцин, изолейцин и тому подобное, и могут быть использованы в качестве источника азота при бактериальном ферментировании на стадии (b). В частности, высокая концентрация глутамина является необходимым компонентом для биосинтеза пуринов и может быть основным стимулятором образования больших количеств IMP и глутаминовой кислоты. Кроме того, извлеченные неорганические ионы и витамины могут способствовать росту бактериальных клеток при бактериальном ферментировании. В одном примере настоящего изобретения было показано, что при использовании продукта, полученного грибковым ферментированием, в качестве источника питательных веществ, пролиферация и рост бактериальных клеток становились быстрее (Фиг. 4). Это также демонстрирует преимущество двухстадийного способа по настоящему изобретению.
При использовании здесь термин «бактерии» относится к любым бактериям, способным ферментировать зерновой ферментированный бульон, полученный на стадии (а), с получением ферментированного бульона с IMP и ферментированного бульона с глутаминовой кислотой. Для получения натурального корригента по настоящему изобретению может быть использован штамм, не содержащий ГМО (генетически модифицированный организм). Бактерии, используемые в настоящем изобретении, могут представлять собой любые бактерии, обладающие известной в данной области способностью продуцировать IMP и глутаминовую кислоту посредством ферментирования. Например, когда необходимо получить ферментированный бульон с IMP, могут быть использованы микроорганизмы Bacillus sp., Corynebacterium sp.или Escherichia sp., а когда необходимо получить ферментированный бульон с глутаминовой кислотой, могут быть использованы микроорганизмы Corynebacterium sp., Microbacterium sp., Bacillus sp., Streptomyces sp., Penicillium sp., Pseudomonas sp., Arthrobacter sp., Serratia sp., Candida sp., Klebsiella sp., Erwinia sp., Pantoea sp. или Enterobacter sp. Более предпочтительно, бактерии, используемые в настоящем изобретении, могут представлять собой микроорганизмы Corynebacterium sp.Наиболее предпочтительно, Corynebacterium ammoniagenes могут быть использованы для получения ферментированного бульона с IMP, и Corynebacterium glutamicum могут быть использованы для получения ферментированного бульона с глутаминовой кислотой. Кроме того, в качестве бактерий могут быть использованы различные бактерии, раскрытые в предшествующих патентных документах и обладающие известной способностью продуцировать IMP и глутаминовую кислоту. Например, без ограничения, ферментированный бульон с IMP может быть получен с использованием бактерий Bacillus sp.или Escherichia sp., как раскрыто в открытой публикации патента Кореи №10-2007-000507 (соответствует международной публикации заявки РСТ № WO 2005/095627), а ферментированный бульон с глутаминовой кислотой может быть получен с использованием Enterobacter sp.или Klebsiella sp., как раскрыто в открытой публикации патента Кореи №10-2000-0029174 (соответствует патенту США №7247459).
В одном примере настоящего изобретения для получения ферментированного бульона с IMP была использована Corynebacterium ammoniagenes CJIP009 (КССМ-10226), как описано в патенте Кореи с регистрационным номером 10-0397321 (соответствует международной публикации № WO 2002/051984), а для получения ферментированного бульона с глутаминовой кислотой была использована Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) CJ971010 (KFCC 11039), как описано в патенте Кореи с регистрационным номером 10-0264740.
Содержание твердого вещества в ферментированном бульоне, полученном бактериальным ферментированием на стадии (b), составляет приблизительно 150 г/л. Настоящее изобретение характеризуется тем, что ферментированный бульон с IMP и/или глутаминовой кислотой, полученный бактериальным ферментированием, используют в способе получения натурального корригента без добавления к нему какого-либо дополнительного компонента, ферментированный бульон должен содержать большие количества IMP и глутаминовой кислоты, являющихся желаемыми компонентами.
Таким образом, без ограничения, содержание твердых веществ в ферментированном бульоне с IMP, полученном посредством первой стадии ферментирования для грибкового ферментирования и второй стадии ферментирования для бактериального ферментирования, может предпочтительно составлять 30% или более и более предпочтительно 50% или более. Соответственно, концентрация IMP в ферментированном бульоне с IMP может предпочтительно составлять от 50 г/л до 150 г/л и более предпочтительно от 70 г/л до 130 г/л.
Кроме того, поскольку продукт, полученный посредством первой стадии ферментирования для грибкового ферментирования содержит аминокислоты, глутаминовая кислота может быть получена в высокой концентрации и с высоким выходом, по сравнению с IMP. Без ограничения, содержание глутаминовой кислоты в твердом веществе ферментированного бульона с глутаминовой кислотой может предпочтительно составлять 50% или более и более предпочтительно 60% или более. Таким образом, концентрация глутаминовой кислоты в ферментированном бульоне с глутаминовой кислотой может предпочтительно составлять от 75 г/л до 150 г/л и более предпочтительно от 90 г/л до 130 г/л.
Благодаря высокому содержанию IMP и глутаминовой кислоты в ферментированном бульоне, как описано выше, когда из ферментированного бульона получают порошок таким способом, как сушка, он может быть подходящим образом добавлен в пищу.
При использовании здесь термин «корригент» относится к веществу, добавляемому для улучшения вкуса и/или запаха пищи. Корригенты можно классифицировать по их компонентам на различные корригенты. Конкретные примеры корригентов включают нейтральный корригент, говяжий корригент, куриный корригент, свиной корригент и корригент «кокуми» (kokumi flavor). Каждый из этих корригентов может быть получен с использованием ферментированного бульона с IMP и ферментированного бульона с глутаминовой кислотой, полученных способом двухстадийного ферментирования по настоящему изобретению. Среди них, термин «нейтральный корригент» относится к корригенту, придающему мягкий и чистый вкус за счет максимизации вкуса умами и минимизации других вкусов и/или запахов. Например, есть сообщения о том, что масла, такие как масло канолы или масло из семян винограда, обладают нейтральным вкусом и/или запахом.
Поскольку ферментированный бульон по настоящему изобретению характеризуется тем, что его используют в способе получения натурального корригента без добавления каких-либо дополнительных компонентов и без подвергания его дополнительной химической обработке, такой как очистка, все компоненты среды должны быть веществами пищевого качества для того, чтобы ферментированный бульон мог быть включен непосредственно в пищу, например, в обработанную пищу. Таким образом, все компоненты среды, добавляемые при ферментировании, предпочтительно представляют собой вещества пищевого качества. В одном примере настоящего изобретения для использования веществ пищевого качества в качестве компонентов среды 6-аланин был заменен пантотенатом кальция (САРА) и, тем не менее, была продемонстрирована возможность получения ферментированного бульона с IMP, концентрация IMP в котором составляет 70 г/л или более. Таким образом, среда для бактериального ферментирования по настоящему изобретению может предпочтительно содержать САРА.
Каждый из ферментированного бульона с IMP и ферментированного бульона с глутаминовой кислотой может быть получен способом двухстадийного ферментирования по настоящему изобретению, включающим стадии (а) и (b), и полученный ферментированный бульон может, в конечном счете, быть подвергнут третьей стадии взаимодействия и быть использован в способе получения различных корригентов. На основе ферментированного бульона с IMP и ферментированного бульона с глутаминовой кислотой могут быть получены различные натуральные корригенты, например, нейтральные корригенты и корригенты говядины, курицы, свинины, «кокуми» и тому подобные, за счет использования различного сырья, незначительного изменения состава среды или контроля условий, включая температуру, давление и время, в процессе смешивания ферментированных бульонов или в процессе взаимодействия или электродиализа, описанного ниже. Из полученных натуральных корригентов, корригент, подходящий для каждого пищевого продукта, может быть добавлен в пищевой продукт для придания оптимального вкуса.
Стадия (с) представляет собой стадию электродиализа ферментированного бульона с IMP для того, чтобы он имел физические свойства, подходящие для нейтральных корригентов. Поскольку ферментированный бульон с IMP содержит серную кислоту, аммиак и ионы различных металлов, таких как Mg и Mn, вследствие способа его ферментирования, то ферментированный бульон с IMP имеет неприятный вкус и неприятный запах, не являющиеся подходящими для нейтрального корригента, вкус которого должен быть чистым. Поэтому стадия электродиализа удаляет неприятный вкус и неприятный запах, устраняя неприятный или горький вкус из нейтрального корригента, позволяет сделать вкус нейтрального корригента чище и мягче и может обеспечить физические свойства, подходящие для нейтральных корригентов. Дополнительно, но не обязательно, стадия электродиализа может также позволить сделать более чистым вкус ферментированного бульона с глутаминовой кислотой, имеющего менее неприятный вкус и неприятный запах по сравнению с ферментированным бульоном с IMP.
В одном примере настоящего изобретения нейтральный корригент получали с применением электродиализа и сравнивали сенсорные признаки полученного корригента с образцом, полученным без применения электродиализа. В результате было показано, что интенсивность металлического вкуса и/или запаха, горький вкус, неприятная интенсивность и темная окраска полученного корригента были уменьшены, и, таким образом, полученный корригент имел чистый и мягкий вкус и/или запах и более высокую общую оценку вкуса и/или запаха (Фиг. 5).
При использовании здесь термин «электродиализ (ED)» относится к способу выделения ионных компонентов из раствора. Его теоретической основой является принцип массопереноса, при котором ионные компоненты раствора селективно пропускают через мембрану из катионообменной смолы и мембрану из анионообменной смолы посредством приложения напряжения к электрическому полю. Он представляет собой мембранный способ, используемый чаще всего вместе с обратным осмосом и ультрафильтрацией. Поскольку способ электродиализа не считают химическим способом, он может быть применен в способе получения натурального корригента в соответствии с задачей настоящего изобретения. Для задач настоящего изобретения, ионы, присутствующие в ферментированном бульоне, например ионы металлов, в частности одновалентные и двухвалентные катионы и анионы, можно удалять электродиализом, устраняя посредством этого неприятный запах.
Обработка активированным углем является хорошо известным способом устранения неприятного вкуса и неприятного запаха посредством обесцвечивания и дезодорирования. Однако обработка активированным углем имеет недостатки, заключающиеся в том, что активированный уголь может обеспечивать обесцвечивание и дезодорирование посредством физической абсорбции, но не позволяет отфильтровать все ионные компоненты. Поэтому в настоящем изобретении натуральные нейтральные корригенты, имеющие более чистый и мягкий вкус, можно получать способом электродиализа, устраняя посредством этого неприятный вкус и неприятный запах.
В то же время, стадия (с) может дополнительно включать стадию обработки ферментированных бульонов активированным углем перед электродиализом. Кроме того, электродиализ может быть проведен после центрифугирования или фильтрования ферментированного бульона обработанного активированным углем. После обработки ферментированного бульона активированным углем он может быть дополнительно обработан диатомовой землей в качестве вспомогательного вещества для фильтрования. Более того, перед обработкой ферментированного бульона активированным углем, он может быть подвергнут предварительной обработке нагреванием ферментированного бульона для индуцирования лизиса клеток с целью повышения выхода проводимого после этого фильтрования. Нагревание можно предпочтительно проводить при 70-90°С, и время нагревания может предпочтительно составлять 15 минут или более и более предпочтительно 15-60 минут.
Стадия (d) представляет собой стадию смешивания ферментированного бульона с глутаминовой кислотой и ферментированного бульона с IMP, полученных на предшествующих стадиях, с получением натуральных нейтральных корригентов. Кроме того, стадия (d) может дополнительно включать стадию смешивания с зерновым ферментированным бульоном.
На стадии (d) натуральные нейтральные корригенты могут быть, в конечном счете, получены смешиванием ферментированного бульона с IMP и ферментированного бульона с глутаминовой кислотой способом получения по настоящему изобретению. При этом соотношение, в котором смешивают ферментированный бульон с IMP и ферментированный бульон с глутаминовой кислотой, может, без ограничения, предпочтительно составлять от 0,2:1 до 5:1, более предпочтительно от 0,5:1 до 2:1 и наиболее предпочтительно 1:1. Более того, смешанный ферментированный бульон может быть дополнительно смешан с зерновым ферментированным бульоном.
Стадия смешивания по настоящему изобретению может дополнительно включать стадию концентрирования ферментированного бульона и сушки концентрата с получением порошка. Стадия получения порошка из ферментированного бульона может быть проведена до или после смешивания ферментированных бульонов и предпочтительно может быть проведена до смешивания ферментированных бульонов. Сушка может предпочтительно быть проведена распылительной сушкой или вакуумной сушкой. В конечном счете, из ферментированного бульона могут быть получены порошок или паста, подходящие для добавления в пищу.
В другом аспекте согласно настоящему изобретению предложен натуральный нейтральный корригент, полученный способом получения по настоящему изобретению. В еще одном аспекте согласно настоящему изобретению также предложена пищевая композиция, содержащая натуральный нейтральный корригент.
Натуральный нейтральный корригент, полученный способом получения по настоящему изобретению, имеет чистый и мягкий вкус и, таким образом, может быть добавлен в подходящую пищу для усиления вкуса пищи и может также быть использован в корме для животных. Например, натуральный нейтральный корригент может быть добавлен в приправы для закусок, суповые бульоны, коммерческие корригенты, заправки и тому подобное для получения чистого вкуса.
Полезные эффекты изобретения
Натуральные нейтральные корригенты, полученные способом по настоящему изобретению, получены с использованием натурального сырья и, таким образом, безвредны и безопасны для применения в организме человека и могут быть добавлены в пищу для получения чистого и мягкого вкуса и улучшения вкуса и/или запаха пищи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение, на котором показан полный способ получения натурального корригента.
На Фиг. 2 показан способ кислотного гидролиза AMP для замены аденина натуральным веществом пищевого качества в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 3 показан метаболический путь образования САРА для замены β-аланина натуральным веществом пищевого качества.
На Фиг. 4 показана степень пролиферации бактериальных клеток в случае добавления растительного белка, расщепленного грибковым ферментированием в соответствии с настоящим изобретением в качестве источника питательных веществ и без добавления растительного белка.
На Фиг. 5 показаны результаты оценки сенсорных признаков до и после электродиализа.
На Фиг. 6 показаны результаты сравнения сенсорных признаков нейтрального корригента по настоящему изобретению и дрожжевого экстракта.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на примеры. Тем не менее, специалистам в данной области техники будет очевидно, что эти примеры приведены лишь в иллюстративных целях и не ограничивают объем настоящего изобретения.
Пример 1: Грибковое ферментирование источника растительного белка
Для первичной грибкового ферментирования субстрат, содержащий зерновые материалы, такие как соевые бобы, кукуруза, рис или пшеница, культивировали с использованием микроорганизмов Aspergillus sp.в качестве грибкового штамма при температуре 20-35°С в течение 24-72 часов, получая посредством этого грибковый культуральный бульон с высокой концентрацией протеазы. Затем, источник растительного белка, такой как соевые бобы, кукуруза, рис или пшеница, смешивали с водой до высокой концентрации 25-35% и стерилизовали, и полученный выше грибковый культуральный бульон с высокой концентрацией протеазы добавляли к стерилизованному источнику растительного белка в свободном от соли состоянии для гидролиза источника растительного белка. При этом грибковый культуральный бульон добавляли в количестве 10-100% от стерилизованного раствора субстрата и субстрат расщепляли при 40-50°С в течение 48-96 часов с получением гидролизата зернового белка.
10
Конкретно, культивирование в колбах и размножение культуры проводили с использованием Aspergillus sojae CJCC_080124P (КССМ11026Р), как описано в патенте Кореи с регистрационным номером 10-1191010 (соответствует международной публикации заявки РСТ № WO 2011-046249), затем получали грибковый культуральный бульон с использованием обезжиренных соевых бобов и гидролизовали пшеничный глютен, используемый в качестве субстрата, получая посредством этого гидролизат зернового белка. Конкретнее, 200 мл первичной культуры помещали в колбу объемом 1 л и стерилизовали, и вносили в колбу 200 мл грибковых клеток при плотности 1,7×10 грибковых клеток / 400 мл, и проводили культивирование при 30°С и 100 об/мин в течение 7 часов. Затем в ферментер объемом 250 л добавляли вторичную культуру и проводили стерилизацию, и вносили в него 600 мл первичного культурального бульона, и проводили культивирование при 30°С и 70 об/мин в течение 24 часов. Затем основную культуральную среду вносили в 5-тонную емкость для предварительной обработки и нагревали до 90°С в течение 30 минут, после чего переносили ее в 8-тонный ферментер и добавляли в него 100 л воды и 2 л пеногасителя. Затем в основную культуральную среду вносили 144 л вторичного культурального бульона, и затем проводили культивирование при 30°С и 700 об/мин в течение 48 часов, получая посредством этого грибковый культуральный бульон. В завершение, в 5-тонную емкость для предварительной обработки вносили сырье для гидролиза субстрата и нагревали его до 55°С в течение 1 часа, после чего переносили его в 20-тонный ферментер и добавляли в него 100 л воды и 2 л пеногасителя с последующей стерилизацией. Затем в субстрат вносили 5760 л грибкового культурального бульона и проводили культивирование при 45°С и 30 об/мин в течение 96 часов, получая посредством этого гидролизат зернового белка. Состав сред, используемых при получении гидролизата зернового белка, показан в Таблицах 1-4 ниже.
Гидролизат зернового белка, полученный как описано выше, фильтровали через фильтр-пресс для удаления грибковых клеток, получая посредством этого зерновой ферментированный бульон с общим содержанием азота 2% (масс/об.) или более и степенью гидролиза 50% или более. В то же время зерновой ферментированный бульон получали в качестве среды для вторичного бактериального ферментирования.
Пример 2: Бактериальное ферментирование
Для получения ферментированного бульона с IMP и ферментированного бульона с глутаминовой кислотой, используя зерновой ферментированный бульон, в зерновой ферментированный бульон, полученный в Примере 1, добавляли источник углерода, такой как глюкоза или фруктоза, минеральные соли, такие как соли Fe, Mg, Mn и Zn, и витамины, с последующей стерилизацией, получая посредством этого среду для бактериального ферментирования. Получали среды для получения ферментированного бульона с IMP и ферментированного бульона с глутаминовой кислотой, и для каждого из ферментированных бульонов получали среды для культивирования в колбах (первичная культура), размножения культуры (вторичная культура) и основного культивирования.
2-1: Получение ферментированного бульона с IMP
Используя Corynebacterium ammoniagenes CJIP009 (КССМ-10226), описанную в патенте Кореи с регистрационным номером 10-0397321 (соответствует международной публикации заявки № WO 2002/051984), получали ферментированный бульон с IMP, концентрация IMP в котором составляла 70 г/л или более.
Конкретно, 50 мл первичной культуры с рН, доведенным до 7,2 с использованием NaOH, вносили в колбу объемом 500 мл и стерилизовали при 121°С в течение 15 минут, после чего в среду вносили бактериальный штамм и проводили культивирование при 32°С и 200 об/мин в течение 22-28 часов. Затем 2,1 л вторичной культуры вносили в сосуд объемом 5 л, стерилизовали и охлаждали, после чего в нее вносили 300 мл первичного культурального бульона и проводили культивирование в 2 л воздуха при 32°С и 900 об/мин в течение 27-30 часов с доведением рН до 7,2. Затем 8,5 л основной культуральной среды вносили в сосуд объемом 30 л, стерилизовали и охлаждали, после чего в нее вносили 1500 мл вторичного культурального бульона и проводили культивирование в 5 л воздуха при 32°С и 400 об/мин в течение 5-6 суток с доведением рН до 7,2 и добавлением дополнительного сахара, содержащего смесь глюкозы и фруктозы, в любое время. После добавления последнего дополнительного сахара культивирование проводили в течение 7 часов или дольше для полного поглощения сахара. Композиции сред, используемых при получении ферментированного бульона с IMP, показаны в Таблицах 5-8 ниже.
2-2: Получение ферментированного бульона с глутаминовой кислотой
Используя Corynebacterium glutamicum (Brevibacterium lactofermentum) CJ971010 (KFCC 11039), описанную в патенте Кореи с регистрационным номером 10-0264740, получали ферментированный бульон с глутаминовой кислотой, концентрация глутаминовой кислоты в котором составляла 90 г/л или более.
Конкретно, 30 мл первичной культуры помещали в колбу объемом 250 мл и стерилизовали, бактериальный штамм помещали в среду и культивировали в течение 5-8 часов. Затем 1,4 л вторичной культуры помещали в сосуд объемом 5 л, стерилизовали и охлаждали, после чего вносили в нее 20 мл первичного культурального бульона и проводили культивирование в течение 20-28 часов. Затем 9,2 л основной культуральной среды помещали в сосуд объемом 30 л, стерилизовали и охлаждали, после чего вносили в нее 800 мл вторичного культурального бульона и проводили культивирование в течение 36-45 часов с добавлением дополнительного сахара в любое время.
После добавления последнего дополнительного сахара культивирование проводили в течение 7 часов или более для полного расходования сахара. Состав сред, использованных при получении ферментированного бульона с глутаминовой кислотой, показан в Таблицах 9-12 ниже.
С целью получения ферментированного бульона с IMP с использованием сред для получения ферментированного бульона с IMP и применения ферментированного бульона с IMP в качестве корригента для добавления в пищу несколько компонентов сред следует заменить веществами пищевых сортов для соблюдения требований, предъявляемых к пищевым добавкам. Таким образом, аденин и β-аланин, необходимые для роста клеток, были заменены веществами пищевого качества.
Сначала получали аденин путем кислотного гидролиза AMP с расщеплением β-N-гликозидной связи с рибозой, высвобождая посредством этого аденин. Было показано, что при культивировании с использованием аденина, полученного, как описано выше, возможно получение ферментированного бульона с IMP, концентрация IMP в котором составляет 70 г/л или более (Фиг. 2).
Затем, в результате анализа метаболического пути Corynebacterium ammoniagenes, было предположено, что β-аланин может быть заменен на пантотенат кальция (САРА). Таким образом, было проведено культивирование с использованием САРА вместо β-аланина и, в результате, была продемонстрирована возможность получения ферментированного бульона с IMP, концентрация IMP в котором составляет 70 г/л или более (Фиг. 3).
Пример 3: Анализ скорости роста клеток в случае использования продукта грибкового ферментирования при бактериальном ферментировании
Для подтверждения полезного эффекта в случае непрерывного проведения первой стадии ферментирования для грибкового ферментирования и второй стадии ферментирования для бактериального ферментирования, анализировали скорость роста и степень пролиферации бактериальных клеток в случае добавления растительного белка, расщепленного посредством первой стадии грибкового ферментирования, в качестве источника питательных веществ и без добавления растительного белка.
В результате, как видно на Фиг. 4, в случае добавления растительного белка, расщепленного посредством первой стадии грибкового ферментирования, в качестве источника питательных веществ бактериальные клетки пролиферировали с большей скоростью и в большем количестве, по сравнению с клетками без добавления растительного белка (Фиг. 4).
Пример 4: Анализ изменения вкуса Ферментированного бульона с глутаминовой кислотой в зависимости от типа источника углерода
Источники углерода, которые могут быть использованы при ферментирования с образованием глутаминовой кислоты, включают глюкозу, фруктозу, тростниково-сахарные мелассы, нерафинированный сахар и т.п. Несмотря на различия некоторых других компонентов среды в зависимости от типа источника углерода, концентрация глутаминовой кислоты в полученном ферментированном бульоне по существу не зависит от типа источника углерода. Однако вкус ферментированного бульона значительно меняется в зависимости от типа источника углерода, и для разработки натурального корригента предпочтительно, чтобы полученный ферментированный бульон имел более чистый вкус. Тростниково-сахарные мелассы являются отличным компонентом среды с точки зрения микробного ферментирования, благодаря присутствию в них различных неорганических ионов, но имеют недостаток, заключающийся в низкой ценности их применения в качестве натурального корригента, поскольку цвет самой среды слишком темный и вкус, обусловленный карамелизацией, сохраняется в полученном культуральном бульоне.
Таким образом, вместо тростниково-сахарных меласс при получении ферментированного бульона с глутаминовой кислотой для получения натурального корригента использовали нерафинированный сахар и анализировали изменение вкуса культурального бульона. При этом одновременно с заменой тростниково-сахарных меласс нерафинированным сахаром в среду дополнительно добавляли основные неорганические ионы и витамины, присутствующие в тростниково-сахарных мелассах. В результате, было показано, что замена тростниково-сахарных меласс нерафинированным сахаром приводила к устранению неприятного вкуса и, таким образом, появлялся вкус и/или запах, подходящий для получения натурального корригента (Таблица 13). Кроме того, концентрация глутаминовой кислоты в ферментированном бульоне с глутаминовой кислотой, полученном с использованием нерафинированного сахара, была высокой (96 г/л или более), что является подходящей концентрацией глутаминовой кислоты для получения натурального корригента.
Пример 5: Получение нейтрального корригента
Нейтральный корригент получали с использованием ферментированного бульона с глутаминовой кислотой и ферментированного бульона с IMP, полученных в Примере 2.
Конкретно, для повышения выхода последующего фильтрования каждый из ферментированных бульонов нагревали при 70-90°С в течение 15 минут или более для индукции лизиса клеток. Эта предварительная обработка может повысить выход фильтрования до 85% или более. Затем для устранения неприятного вкуса и неприятного запаха из ферментированного бульона с глутаминовой кислотой и ферментированного бульона с IMP добавляли активированный уголь в количестве 1-3% (масс/об.) по количеству ферментированного бульона, который затем обрабатывали активированным углем при 50~70°С в течение 2-24 часов. После обработки активированным углем в ферментированный бульон добавляли 1-3% (масс/об.) диатомовой земли в качестве вспомогательного вещества для фильтрования и затем проводили фильтрование через фильтр-пресс.
4
Фильтрат, обработанный активированным углем, подвергали электродиализу для удаления одновалентных и двухвалентных ионов, включая ионы Ca, Fe, K, Mg и NH, устраняя посредством этого неприятный запах, обусловленный аммиаком и ионами металлов, и получая посредством этого нейтральный корригент.
2
При электродиализе ферментированного бульона с потоком 5-20 л/ч х мсодержание одновалентных и двухвалентных ионов, таких как ионы Са, Fe, K, Mg и Mn, было снижено на 30-60%. Содержание компонентов ферментированного бульона до и после проведения электродиализа показано в Таблице 14 ниже. Как видно из нее, после электродиализа содержание неорганических ионов в ферментированном бульоне снижалось, при этом ферментированный корригент имел более чистый и мягкий вкус и/или запах.
В заключение, в фильтрат, полученный культивированием и фильтрованием, как описано выше, добавляли очищенную соль и мальтодекстрин, и смесь измельчали в порошок распылительной сушкой, получая посредством этого натуральный корригент по настоящему изобретению.
Пример 6: Оценка сенсорных признаков, обусловленных электродиализом
Для верификации вкуса и/или запаха нейтрального корригента по изобретению, полученного, как описано выше, проводили оценку сенсорных признаков.
Каждый образец, из которого посредством электродиализа были удалены неорганические ионы, и образец, не подвергнутый электродиализу, измельчали в порошок, а затем группы экспертов оценивали сенсорные признаки образцов. Группы экспертов прошли профессиональную подготовку и поэтому были способны оценивать сенсорные признаки, и им предоставляли образцы с одинаковой концентрацией для оценки сенсорных признаков и интенсивностей каждого образца.
В результате, как показано на Фиг. 5, интенсивности вкуса умами до и после электродиализа существенно не различались, но в случае ферментированного бульона до электродиализа металлический вкус и/или запах, горький вкус, непривлекательность и темная окраска, являющиеся отрицательными факторами при оценке сенсорных признаков, были высокими, и, таким образом, чистота и общая оценка ферментированного бульона были низкими. Однако в случае ферментированного бульона, подвергнутого электродиализу, интенсивность металлического вкуса и/или запаха, горький вкус, неприятная интенсивность и темная окраска были низкими, и, таким образом, оценки вкуса и/или запаха и цвета были высокими, а также чистота и общая оценка были высокими. Соответственно, видно, что проведение электродиализа позволяло получить нейтральный корригент, имеющий чистый вкус и/или запах с более высокой оценкой по сравнению с корригентом до электродиализа.
Пример 7: Сравнение сенсорных признаков с дрожжевым экстрактом
Для анализа ароматизирующего эффекта нейтрального корригента по настоящему изобретению его сенсорные признаки сравнивали с сенсорными признаками дрожжевого экстракта, являющегося одним из натуральных корригентов, наиболее широко и разнообразно используемых в последнее время.
В некоторых случаях дрожжевой экстракт успешно используют в продуктах, подвергшихся обработке, но в большинстве случаев его применение в продуктах, подвергшихся обработке, ограничено, поскольку его своеобразный вкус и/или запах нарушает баланс вкусов и/или запахов полуфабрикатов вследствие неприятного вкуса и неприятного запаха, являющихся результатом его своеобразного ферментационного запаха (называемого вкусом и/или запахом дрожжевого экстракта).
Таким образом, была разработана простая пищевая модель и в нее добавляли дрожжевой экстракт и нейтральный корригент по изобретению, после чего ее сенсорный признаки были оценены группой экспертов, состоящей из исследователей (n=45).
В результате, как показано на Фиг. 6, в группе, которая употребляла дрожжевой экстракт, интенсивность дрожжевого вкуса и/или запаха была высокой, предпочтительность дрожжевого экстракта была низкой и была отмечена тенденция к распознаванию дрожжевого экстракта, проявляющегося неприятным вкусом и неприятным запахом. Таким образом, было показано, что предпочтительность общего вкуса нейтрального корригента по настоящему изобретению была относительно высокой.
Эти результаты свидетельствуют о том, что неприятный вкус и неприятный запах, обусловленные неорганическими ионами, были эффективно удалены из нейтрального корригента по настоящему изобретению, и, таким образом, нейтральный корригент обеспечивает хороший вкус и/или запах при добавлении в пищу.
Кроме того, было проведено сравнение сенсорных признаков нейтрального корригента по изобретению и дрожжевого экстракта девятью квалифицированными экспертами с использованием модифицированного количественно-описательного анализа. Конкретно, экспертов тренировали на протяжении 6 часов, сенсорные признаки повторно измеряли три раза, и группам экспертов одновременно предоставляли 6 типов образцов, распределенных случайным образом. В общей сложности, оценивали 16 признаков по 16-балльной шкале (0-15). 16 оцениваемых признаков представляли собой 6 признаков запаха, 5 признаков вкуса, 3 признака вкуса и/или запаха и 2 признака ощущений в полости рта. После приема образца его выполаскивали рисом быстрого приготовления или водой и принимали следующий образец. Группе экспертов предоставляли по 70 мл каждого образца в керамической чашке и проводили статистический анализ (среднее, MANOVA, РСА).
В результате, в случае натурального корригента по настоящему изобретению, вкус и/или запах жженого сахара, кислый запах и вкус и/или запах купенового чая хорошо ощущались по сравнению с дрожжевым экстрактом, и, таким образом, натуральный корригент имел тонкий и кислый вкус и/или запах. Кроме того, в случае нейтрального корригента, не ощущался вкус и/или запах вареного картофеля или запах, предположительно обусловленный компонентом среды, а запах вареной сои, рассматриваемый как ферментационный запах, был существенно меньше, чем у дрожжевого экстракта. Кроме того, натуральный нейтральный корригент по настоящему изобретению обладал значительно более интенсивным ощущением обволакивания во рту по сравнению с другими корригентами, изготавливаемыми другими компаниями, что свидетельствует о том, что натуральный нейтральный корригент может легко обеспечивать ощущение обволакивания во рту даже при его использовании в небольшом количестве. Конкретно, относительно отдельных характеристик натурального нейтрального корригента по изобретению, связанных с глутаминовой кислотой, интенсивность умами была очень высокой и запах или вкус жженого зерна (купенового чая) был интенсивным, и, в связи с IMP, интенсивность умами была сходной с дрожжевым экстрактом, запах жженого сахара был интенсивным, и нейтральный корригент имел кислый вкус. Кроме того, можно было наблюдать, что дрожжевой экстракт имел запах или вкус вареного картофеля или запах вареной сои.