用于借助于转化酶（EC3.2.1.26）减少食物产品中果聚糖的方法与流程

用于借助于转化酶(ec 3.2.1.26)减少食物产品中果聚糖的方法
技术领域
1.本发明涉及一种用于减少食物产品中果聚糖的方法。


背景技术：

2.果聚糖，诸如菊粉和左聚糖，存在于诸如谷物(例如小麦、黑麦和大麦)的若干植物中并且存在于洋葱、大蒜或朝鲜蓟中。果聚糖被认为作为益生元有益于健康，但是同时，果聚糖诸如聚合度(dp)为dp3至dp5并且作为可发酵寡糖、二糖、单糖和多元醇(fodmaps)的一部分的果聚糖被认为在患有肠易激综合征(ibs)的患者中导致症状。
3.已对果聚糖的水解执行了若干研究。
4.ep2271220b1公开了一种用于为了增加烘焙产品的柔软度而使用菊粉酶ec 3.2.1.7和/或果聚糖β
‑
果糖苷酶ec 3.2.1.80来减少面团或烘焙产品中果聚糖的方法。ep2271220b1中公开的菊粉酶和果聚糖β
‑
果糖苷酶使果聚糖(菊粉和左聚糖)降解成短链低聚果糖(scfos)和果糖。
5.nilsson等人(1987),j.of cereal science 6,53
‑
60公开了来自酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)的转化酶使具有dp3至dp5的短链果聚糖水解。nilsson等人(1987)，j.of cereal science 6,53
‑
60和verspreet等人(2013),j.agric.food chem.61,1397
–
1404公开了果聚糖在面团发酵期间被显示出转化酶活性的酿酒酵母降解。水解的果聚糖量取决于使用的酵母类型。
6.ep 3 266 318公开了从被添加有菊粉(果聚糖)、菊粉酶(ec 3.2.1.7和ec 3.2.1.80)和转化酶(ec 3.2.1.26)的面团制备无糖面包。被添加到面团的菊粉(果聚糖)在添加所有三种酶之后被降解成甜味糖，并且不再需要添加额外的糖。
7.wo2017/220864公开了一种从卷曲乳杆菌中分离的能够使果聚糖降解的酶(wo2017/220864中的seq id no：1)。该酶能够被用在食物产品中，所述食物产品诸如烘焙产品或包括果聚糖低的蔬菜的果聚糖，所述蔬菜适合于低fodmap饮食。
8.需要一种改进的用于减少食物产品诸如非发酵食物产品中果聚糖的方法。


技术实现要素：

9.本发明涉及一种用于减少含果聚糖的食物产品中果聚糖量的方法，包括将属于酶分类ec 3.2.1.26的转化酶(β
‑
呋喃果糖苷酶)添加到食物产品，以及将食物产品与转化酶一起温育，其中含果聚糖的食物产品中的果聚糖被水解。
10.本文另外公开的是转化酶在用于制备治疗患有肠易激综合征的人的药物或饮食补充剂中的用途。
具体实施方式
11.本发明涉及一种用于减少含果聚糖的食物产品中果聚糖量的方法，包括将属于酶
分类ec 3.2.1.26的转化酶(β
‑
呋喃果糖苷酶)添加到食物产品，以及将食物产品与转化酶一起温育，其中含果聚糖的食物产品中的果聚糖被水解。
12.令人惊讶地，在如本文所公开的方法中发现了，通过在如本文所公开的方法中添加属于酶分类ec 3.2.1.26的转化酶并且将食物产品与转化酶一起温育，至少50％的量的原先存在于食物产品和/或食物产品的中间形式中的聚合度(dp)为dp3、dp4和/或dp5的果聚糖被水解，优选地至少60％、70％、80％、90％或95％的量的原先存在于食物产品或食物产品的中间形式中的具有dp3、dp4和/或dp5的果聚糖被水解，或者原先存在于食物产品或食物产品的中间形式中的具有dp3、dp4和/或dp5的所有果聚糖都被水解。发现了与未添加转化酶ec 3.2.1.26的含果聚糖的食物产品相比，在如本文所公开的方法中生产的含果聚糖的食物产品令人惊讶地给患有肠易激综合征的人带来更少的不适。
13.聚合度(dp)在本文中被定义为单体单元的数量。例如，具有dp3的果聚糖包含3个单元的单果糖。
14.因此，如本文所公开的方法包括减少至少50％的量的原先存在于食物产品中的具有dp3、dp4和/或dp5的果聚糖，优选地减少至少60％、70％、80％、90％或95％的原先存在于食物产品和/或食物产品的中间形式中的具有dp3、dp4和/或dp5的果聚糖。如本文所公开的方法可以包括减少全部或100％的原先存在于食物产品和/或食物产品的中间形式中的具有dp3、dp4和/或dp5的果聚糖。
15.具有dp3的低聚果糖(果聚糖级分)的实施例是1
‑
蔗果三糖、6
‑
蔗果三糖，并且具有dp4的低聚果糖的实施例是蔗果四糖、新蔗果三糖和/或黑麦双叉寡糖，并且具有dp5的低聚果糖的实施例是不同形式的蔗果五糖，例如果糖基蔗果四糖。
16.可以将转化酶按如下量添加到食物产品：0.2至2500su/克食物产品，例如2至2000su/克食物产品，例如5至1000su/克食物产品，诸如10至500su/克食物产品，诸如20至400su/克食物产品，诸如50至300su/克食物产品，诸如100至200su/克食物产品。转化酶活性是根据食物产品化学法典(fcc 6，美国药典公约，rockville md.，第1123
‑
1124页)中描述的转化酶萨姆纳单位(su)活性方法来测量的。
17.如本文所公开的被添加到食物产品的转化酶属于酶分类ec 3.2.1.26并且也称为β
‑
呋喃果糖苷酶或β
‑
d
‑
呋喃果糖苷果糖水解酶。转化酶可以来自任何合适的微生物，诸如真菌、酵母或细菌，例如曲霉属，例如烟曲霉、黑曲霉、尖孢镰刀菌或酿酒酵母。如本文所公开的转化酶可以来自酿酒酵母。包含转化酶ec 3.2.1.26的商业产品是可从荷兰dsm food
‑
specialties获得的
18.可以在食物产品的制备期间将转化酶以任何合适的方式添加到食物产品，例如通过将转化酶与用于制备食物产品的合适的成分混合。将转化酶添加到食物产品可以包括将转化酶添加到食物产品的中间形式。食物产品的中间形式可以是面团、面糊或糊状物。例如，可以将转化酶添加到用于制备烘焙产品的预混物或面团，或用于制备啤酒诸如无醇或低醇啤酒的糊状物。
19.一种用于减少含果聚糖的食物产品中果聚糖量的方法包括制备如本文所公开的食物产品。例如，如本文所公开的方法包括制备面团或面糊并且根据要制备的食物产品而在合适的温度下烘烤或干燥面团或面糊。
20.面团通常是(谷物)面粉、水和任选地盐的混合物。通常，面团足够结实以揉捏或滚
动。面团可以是新鲜的、冷冻的、制备的或烘烤的。对于发酵产品，主要使用面包酵母并且任选地能够使用化学发酵化合物，诸如酸(生成化合物)和碳酸氢盐的组合。在本公开的范围内，能够制成面粉的包含果聚糖的谷物包括小麦、黑麦、大麦或斯佩尔特小麦。本文中的术语面团也包括面糊。面糊是与诸如用于制备各种食物(包括蛋糕)的水、牛奶或鸡蛋的液体组合的一种或多种面粉的足够稀以致从勺子中滴下或倒出的半液体混合物。
21.如本文所定义的预混物是烘焙剂的混合物，通常包括面粉、淀粉、麦芽糖糊精和/或盐，这些不仅可以被用在工业面包烘焙工厂/设施中，而且还用在零售面包店中。如本文所公开的预混物可以包含属于酶分类ec 3.2.1.26的转化酶。如本文所公开的预混物可以包含另外的酶诸如脂肪酶和淀粉酶，并且也可以包含属于酶分类ec 3.2.1.7的菊粉酶和/或属于酶分类ec 3.2.1.80的果聚糖β
‑
果糖苷酶。
22.可以在制备啤酒诸如低醇或无醇啤酒期间的任何合适的步骤处添加转化酶，所述啤酒能够由本领域已知的方法来制备。通常，用于制备啤酒(包括低醇和无醇啤酒)的工艺包括制备糊状物、从糊状物中分离麦芽汁以及煮沸麦芽汁。在如本文所公开的方法中制备糊状物可以包括从未麦芽化谷物的谷粉、从麦芽化谷物、或从麦芽化谷物和未麦芽化谷物的混合物制备糊状物。如本文所使用的谷物也可以是麦芽。能够制备糊状物和随后啤酒的谷物的实施例是大麦和小麦。
23.糖化，即用于制备糊状物的工艺，通常涉及在某些温度下暂停(静止)，例如在43℃至51℃下暂停、在62℃至65℃下暂停、在72℃至74℃下时暂停和/或在77℃至78℃下暂停。在煮沸麦芽汁之后，通常过滤麦芽汁并且能够添加酵母以便使麦芽汁发酵。对于低醇啤酒，麦芽汁可以很快发酵或在本领域已知的有限发酵中发酵。转化酶可以被添加到糊状物，在麦芽汁煮沸之前或之后或者在发酵期间添加到麦芽汁。麦芽汁能够被浓缩为麦芽提取物或者被干燥。能够在例如麦芽饮料中使用干燥的麦芽提取物。
24.将食物产品与转化酶一起温育可以包括将食物产品的中间形式与转化酶一起温育。可以以任何合适的方式执行温育。将食物产品或食物产品的中间形式与转化酶一起温育可以包括将食物产品的(中间形式)与转化酶一起在以下温度下温育：15℃至80℃，例如20℃至70℃，例如25℃至65℃，例如30℃至60℃，例如35℃至55℃，例如40℃至50℃。在如本文所公开的方法中温育包括在5分钟至24小时、例如10分钟至12小时、例如20分钟至8小时、例如1小时至6小时期间温育。如果在用于制备啤酒的工艺期间的糖化期间添加转化酶，则温育可以包括糖化。
25.可以在任何合适的ph下执行在如本文所公开的方法中温育含果聚糖的食物产品或含果聚糖的食物产品的中间形式，所述任何合适的ph例如为3至9的ph，诸如4至8的ph，诸如5至7的ph值。
26.在一个实施方式中，如本文所公开的方法还包括将属于酶分类ec 3.2.1.7的菊粉酶和/或属于酶分类ec 3.2.1.80的果聚糖β
‑
果糖苷酶添加到食物产品或食物产品的中间形式。可以以与在上文针对转化酶ec 3.2.1.26所公开的类似方式添加和温育这些酶。菊粉酶ec 3.2.1.7和果聚糖β
‑
果糖苷酶ec 3.2.1.80可以通过黑曲霉的发酵来生产。包含这两种酶的商业产品是可从novozymes a/s获得的fructozyme l。
27.在一个实施方式中，如本文所公开的含果聚糖的食物产品是包含含有果聚糖的谷物材料的食物产品，所述谷物材料例如包含黑麦、小麦、大麦或斯佩尔特小麦的谷物材料，
或包含果聚糖的其他材料，诸如洋葱或大蒜。含果聚糖的食物产品不含单独地添加的分离菊糖或果聚糖。
28.如本文所公开的方法中的含果聚糖的食物产品可以是非发酵含果聚糖的食物产品。在非发酵含果聚糖的食物产品中，不向含果聚糖的食物产品或含果聚糖的食物产品的中间形式诸如面团或面糊添加酵母和/或诸如乳酸菌的细菌。因此，非发酵食物产品是其中在食物产品的制备期间尚未添加酵母和/或细菌的食物产品，或不包含添加的酵母和/或不包含添加的细菌如乳酸菌的食物产品。非发酵含果聚糖的食物产品的实施例包括面食、面条、蛋糕、饼干、饼坯、薄煎饼、零食、椒盐脆饼、玉米片、玉米饼、无醇或低醇啤酒、麦芽饮料、洋葱或大蒜。如本文所公开的食物产品可以包含黑麦、小麦、大麦或斯佩尔特小麦。
29.诸如面食、面条、蛋糕、饼干、饼坯、薄煎饼、零食、椒盐脆饼、玉米片或玉米饼的食物产品是根据本领域已知的方法来制备的并且通常包括如在上文所公开的面团或面糊的制备。
30.令人惊讶地，发现了与在不添加转化酶并且不与转化酶一起温育的情况下制备的食物产品相比，在如本文所公开的方法中制备的含果聚糖的食物产品给患有肠易激综合征的人带来更少的不适。
31.在一个方面中，本公开涉及可通过如本文所公开的方法获得的含果聚糖的食物产品。本文另外公开的是包含属于酶分类ec 3.2.1.26的转化酶的含果聚糖的食物产品或含果聚糖的食物产品的中间形式。含果聚糖的食物产品或含果聚糖的食物产品的中间形式还可以包含属于酶分类ec 3.2.1.7的菊粉酶和/或属于酶分类ec 3.2.1.80的果聚糖β
‑
果糖苷酶。含果聚糖的食物产品可以是如在上文所公开的非发酵食物产品。在上文针对用于减少含果聚糖的食物产品中果聚糖的方法所公开的所有实施方式适用于如本文所公开的含果聚糖的食物产品。
32.在如本文所公开的方法的一个实施方式中，含果聚糖的食物产品使患有肠易激综合征的人的不适变得更低。
33.在一个方面中，本公开涉及转化酶在用于制备治疗患有肠易激综合征的人的药物或饮食补充剂中的用途。如本文所公开的用途中的转化酶属于酶分类ec 3.2.1.26。在一个实施方式中，如本文所公开的转化酶的用途还包括使用属于酶分类ec 3.2.1.7的菊粉酶和/或属于酶分类ec 3.2.1.80的果聚糖β
‑
果糖苷酶。本文制备的药物和/或饮食补充剂可以包含转化酶ec 3.2.1.26和菊粉酶ec 3.2.1.7和/或果聚糖β
‑
果糖苷酶ec 3.2.1.80。
34.可以以任何合适的方式执行患有肠易激综合征的人的治疗，例如治疗包括在食用食物产品之前施加制剂或在食用食物产品的同时施加制剂。
35.可以以为本领域的技术人员已知的任何合适的形式，例如以诸如片剂或丸剂的固体形式或液体形式制备如本文所公开的药物和饮食补充剂。
36.实施例
37.酶
38.200000mg，来自酿酒酵母的转化酶是从荷兰dsm food specialties获得的。
39.酶活性测定
40.转化酶活性是根据食物产品化学法典(fcc 6，美国药典公约，rockville md.，第
1123
‑
1124页)中描述的转化酶萨姆纳单位(su)活性方法来测量的。
41.果聚糖的分析和确定
42.提取物上清液中不同聚合度(dp)的果聚糖是通过如由vergauwen等人(2000)j.experimental biology 51,1261
‑
1266所描述的脉冲安培检测(hpaec
‑
pad)高性能阴离子交换色谱法来分析和量化的。使用的色谱柱是具有carbopac guard pa100 4
×
50mm作为保护色谱柱的dionex carbopac pa100 4
×
250mm。移动相是a(100％milliq水)；b(500mm naoh)；d(100mm naoh 1m醋酸钠)。应用的梯度是根据以下图：
43.时间(分钟)流量(毫升/分钟)％a％b％d
‑
151802000180200151641620201001002510010026180200
44.果聚糖在这些条件情况下与葡萄糖、蔗糖和麦芽糖清楚地分离。果聚糖级分在以下项之后从色谱柱中洗脱：
[0045]1‑
蔗果三糖：8.70分钟
[0046]
新蔗果三糖：10.19分钟
[0047]
蔗果四糖：10.39分钟
[0048]
黑麦双叉寡糖：10.78分钟
[0049]
其他果聚糖dp4：10.8
–
11.5分钟
[0050]
果聚糖dp5：11.5
–
12.1分钟
[0051]
果聚糖dp6：12.1
–
13.0分钟
[0052]
果聚糖dp7：13.0
–
14.5分钟
[0053]
果聚糖dp8：14.5
–
16.0分钟
[0054]
果聚糖dp9：16.0
–
17.2分钟
[0055]
果聚糖dp10：17.2
–
17.9分钟
[0056]
果聚糖>dp10：17.9
–
19.0
[0057]
所有果聚糖dp3至dp10和>dp10都相对于在已知量的1
‑
蔗果三糖的峰下面积进行量化。
[0058]
实施例1：使来自小麦粉的果聚糖水解成葡萄糖和果糖
[0059]
通过将1kg普通小麦粉与500g水和10g盐混合来制备面团样品。混合物被分成相等重量的10块，并且每克面团添加0、2、10、20、40、100、200、400、1000或2000su200000mg(dsm food specialties)。将面团揉捏成光滑的球。让它在30℃下静止2小时并且紧接在揉捏之后并且在15、30、60、90和120分钟之后取面团样品。
[0060]
使用verspreet等人(j.agric.food chem.2013,61,1397
‑
1404)中描述的方法来从面团样品中提取可溶性糖类。将面团样品立即使用液氮冷冻、冻干并研磨成粉末。将冻干的面团粉末(50mg)在乙醇(1.0ml，90℃)中加热，直到所有添加的乙醇都被蒸发以使酵母转化酶失活为止。用热水提取样品60分钟(15ml，80℃)。收集上清液以进行果聚糖分析。
[0061]
实施例2：面食面团中果聚糖的水解
[0062]
通过混合300克tipo
′
00
′
小麦粉、300克farina di semola和6个大鸡蛋、6克盐和3汤匙橄榄油来制备面团样品，并且添加2
‑
2000su/g的或者不添加酶。如果需要，向混合物添加一些水。在厨房机器中揉捏成光滑的面团5分钟，盖上塑料箔并且让它在室温下静止至少30分钟。面食是使用普通面食机由面团形成的。新鲜的面食在食用之前在盐水中煮沸。
[0063]
实施例3:果聚糖在糖化中的水解
[0064]
在糖化浴(lochner labor technik，德国)中执行实验室规模的糖化试验。在200毫升的水中使用80克磨碎的标准ebc麦芽。如表1所示逐步加热糊状物。在糖化工艺期间以100rpm连续地搅拌糊状物。在糖化结束时，在滤纸(macherey
‑
nagel,mn6141/4,320mm直径)之上过滤糊状物。滤液被称为麦芽汁。
[0065]
200000mg(2
‑
2000su/g)在制备糊状物开始时被添加到糊状物或者在麦芽汁煮沸之前被添加到麦芽汁。
[0066]
从麦芽汁中取样品并分析以获得如上所公开的果聚糖的存在。
[0067]
表1.糖化方案
[0068]
从开始起的时间(分钟)温度(℃)0501550286343635575707573787878
[0069]
所得的麦芽汁能够用于在有限时间例如24小时内例如在低温度下、例如在10℃以下、优选在4℃以下、更优选在约0℃例如在发酵受限的工艺中制作低醇啤酒或无醇啤酒。
[0070]
实施例4：果聚糖水解对肠道不适的影响
[0071]
对各自患有ibs的症状的20名志愿者的测试小组进行试验。小组的所有成员都在试验时段之前和在试验时段期间遵循低fodmap饮食。在试验时段期间，志愿者在食用或不食用包含转化酶的饮食补充剂的情况下接收每份含有最少2g果聚糖的食物或饮料。
[0072]
在单独的试验中，志愿者接收每份含有最少2克果聚糖的食物产品或饮料，或根据如实施例1至3中所公开的制备方法用转化酶处理的类似食物或饮料。
[0073]
在饭后至多8小时内每小时测量呼出气中的氢量(ppm)。在此时段期间记录各种胃肠道症状(疼痛、腹胀、胀气、腹泻、恶心等)。
[0074]
在第一时段中，志愿者每天接收未经处理或用酶处理的食物。在清洗时段之后，他们接收在第一时段中尚未接收的食物。与未经处理的食物相比，志愿者对经酶处理的食物的抱怨将更少。
[0075]
实施例5：面团中果聚糖的水解
[0076]
小麦粉(ibis：meneba，鹿特丹，荷兰)用于制作面团。首先用手揉捏100％面粉、2％
盐和62％水，加上0、2、20、200或2000su/g面粉的maxinvert 200000mg，然后使用hobart混合器以速度2揉捏6分钟。经揉捏的面团被分成各自～10克的块并且存储在离心管中。所有管都在30℃下被温育15、30、60或120分钟，然后通过添加液氮来冷冻面团。将每个冷冻面团冻干并研磨成粉末。为了提取面团粉末中的可溶性糖，将200毫克粉末在10毫升水中于90℃下温育60分钟。将5ml样品以14000rpm离心5分钟，然后经由0.2μm过滤器过滤上清液，并且滤液被用于如上所述用hpaec
‑
pad检测果聚糖。
[0077]
在此实验中使用hpaec
‑
pad方法测量的小麦面粉的总果聚糖含量是～0.70％(w/w)。表2中的结果表明，面粉与转化酶(maxinvert)一起温育将所有果聚糖的含量减少了90％。在温育期间未出现明显的附加果聚糖峰，表明果聚糖完全转化成单糖。在新蔗果三糖峰面积下温育之后的残留物质可以代表抵抗maxinvert的作用的非果聚糖寡糖。
[0078]
实施例6:面食面团中果聚糖的水解
[0079]
由de cecco(de cecco semola di grano duro rimacinata)制作的硬质小麦粗面粉用于制作面食面团。首先用手揉捏100％面粉、40％全蛋、8.3％橄榄油、16.7％水，加上0、2、20、200或2000su/g面粉的maxinvert 200000mg，然后使用hobart混合器以速度2揉捏4分钟。经揉捏的面团被分成各自～10克的面团块并且存储在离心管中。所有管都在22℃下被温育30分钟，然后通过添加液氮来冷冻面团。将每个冷冻面团冻干并研磨成粉末。为了提取面团粉末中的可溶性糖，将200毫克粉末在10毫升水中于90℃下温育60分钟。将5毫升样品以14000rpm离心5分钟，然后经由0.2μm过滤器过滤上清液，并且滤液被用于如上所述用hpaec
‑
pad检测果聚糖。
[0080]
在此实验中使用hpaec
‑
pad方法测量的小麦面粉的总果聚糖含量是～0.85％(w/w)。与实施例5的实验中使用的小麦面粉相比，在面食面粉中小果聚糖(dp3
‑
6)的量清楚地更高，并且高dp果聚糖不太丰富。
[0081]
表3中的结果表明，面粉与转化酶(maxinvert)一起温育将所有果聚糖的含量减少多达94％。在温育期间未出现明显的附加果聚糖峰，表明果聚糖完全转化成单糖。分钟
[0082]
[0083][0084]
实施例7：麦芽饮料中果聚糖的水解
[0085]
将商业麦芽饮料(supermalt
–
royal unibrew a/s)与0、0.4、4、40、400su/毫升
maxinvert 200000mg一起在22℃下温育30分钟。在温育之后，通过在90℃下加热2毫升溶液30分钟来使酶失活。液体经由0.2μm过滤器过滤并且直接用于如上所述经由hpaec
‑
pad的果聚糖检测。表4中的结果表明，当将麦芽饮料与400su/毫升转化酶(maxinvert)一起温育时，获得了果聚糖1
‑
蔗果三糖和蔗果四糖的98
‑
99％的减少。麦芽饮料中较大果聚糖的洗脱曲线不同于小麦面粉中实施例5和6中的洗脱曲线。这可能是因为用于生产麦芽饮料的主要谷物是大麦。
[0086]
表4：以不同量的maxinvert温育30分钟的上清液的果聚糖含量
[0087]