使用酶對(duì)糖溶液脫色的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】使用酶對(duì)糖溶液脫色的方法
[0001] 序列表的引用
[0002] 本申請(qǐng)包含一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀形式的序列表。該計(jì)算機(jī)可讀形式通過(guò)引用結(jié)合在 此。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及在糖生產(chǎn)中用于對(duì)源自糖料作物的糖溶液進(jìn)行脫色的方法。具體而 言，本發(fā)明提供了在糖生產(chǎn)中用于酶法去除有色雜質(zhì)或顏色前體的方法。本發(fā)明還涉及從 含糖汁液中去除顏色用于果汁行業(yè)。特別是蘋(píng)果汁、梨汁、菠蘿汁和番木瓜汁以及它們的濃 縮物。
[0004] 發(fā)明的【背景技術(shù)】
[0005] 精制白糖主要含有蔗糖，其中去除了大部分的多糖類(lèi)以及其他非蔗糖物化合物。 原糖典型地除包括色素和雜質(zhì)的蔗糖之外，還包括多糖類(lèi)及其他化合物。在原糖中顏色的 存在在原糖行業(yè)的營(yíng)銷(xiāo)策略中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。一些原糖相對(duì)難脫色并且甚至可在存儲(chǔ) 過(guò)程中形成顏色。在含糖汁液如蘋(píng)果汁和蘋(píng)果汁濃縮物的情況下，在存儲(chǔ)過(guò)程中顏色穩(wěn)定 性是主要問(wèn)題。在傳統(tǒng)方法中，典型地在蒸發(fā)濃縮之前通過(guò)將雜質(zhì)吸附到活性炭、炭、或離 子交換樹(shù)脂上將澄清汁液脫色。
[0006] 在從甘蔗或甜菜原料中生產(chǎn)精制糖的常規(guī)方法中，最初在壓榨機(jī)處，原糖是通過(guò) 從汁液結(jié)晶化產(chǎn)生的，該汁是從含蔗糖的原料中提取的，伴隨著單個(gè)澄清處理或多個(gè)澄清 處理的組合。原糖后來(lái)通過(guò)洗滌來(lái)精制或者精煉；"熔化"（即，溶解于熱水中）；并且然后澄 清以去除多糖類(lèi)和膠體。常規(guī)的澄清通常是通過(guò)石灰處理、亞硫酸化、碳酸化、以及磷酸化 來(lái)進(jìn)行的（馬霍(Madho)，S和戴維斯(Davis)，SB，可用于減少原糖顏色的成熟技術(shù)綜述 (Review of proven technologies available for the reduction of raw sugar colour);南非糖技術(shù)工藝協(xié)會(huì)(Proc. S Afr. Sug. Technol .Ass) (2008))。已經(jīng)進(jìn)行了涉及 使用酶用于去除甜菜和甘蔗汁中的顏色、濁度以及總多糖類(lèi)的研究，如在以下中所描述的： 關(guān)于在糖蘿卜和甘蔗汁中酶對(duì)顏色、濁度以及總多糖類(lèi)的作用的實(shí)驗(yàn)室研究（Laboratory Studies on the Effect of Enzymes on Color,Turbidity and Total Polysaccharides in Sugar beet and Sugarcane Juice)，麥基（Mckee)，M.，摩爾（Moore)，S.，特里奇 (Triche)，R.，理查德(Richard)，C?和戈德歇爾(Godshall)，M.A?，于2007年3月28 日周二， 在猶他州鹽湖城中的第34屆ASSBT會(huì)議上提出，第188-196頁(yè)。觀察到，高達(dá)31 %的顏色可以 通過(guò)添加商業(yè)木聚糖酶酶制劑從甜菜汁中去除，并且小于20%的顏色可以從甘蔗汁中去 除。在研究中使用的酶是針對(duì)其水解酶活性銷(xiāo)售的酶的商業(yè)混合物。在商業(yè)樣品中的水解 酶活性是纖維素酶、葡糖苷酶、木聚糖酶、果膠酶、半纖維素酶和葡聚糖酶。
[0007] 在現(xiàn)有技術(shù)中，還已經(jīng)表明添加 h2〇2來(lái)從原糖中化學(xué)法去除顏色（由馬霍，S和戴維 斯，s B提出的綜述：可用于減少原糖顏色的成熟技術(shù)綜述（R e v i e w 〇 f p r 〇 v e n technologies available for the reduction of raw sugar color);南非糖技術(shù)工藝協(xié) 會(huì)(2008);第175-176頁(yè)）<XN 101768644披露了通過(guò)添加大量的化學(xué)過(guò)氧化物與植物過(guò)氧 化物酶一起用于從糖汁中去除顏色而導(dǎo)致糖汁中的苯酚轉(zhuǎn)化為醌的方法。這些醌是具有反 應(yīng)性的并且相互沉淀。W0 2012/019266描述了通過(guò)在化學(xué)試劑的作用下用于從糖溶液中去 除類(lèi)黑精(malanoidin)的方法。
[0008] 傳統(tǒng)精制方法受制于能量成本高、化學(xué)試劑成本高、以及廢物處置成本高。精制的 成本與原糖中顏色含量成正比，并且因此降低的市價(jià)適用于含較高顏色含量的原糖。因此， 煉糖廠需要容易脫色并具有低雜質(zhì)負(fù)荷的原糖。在其他行業(yè)中顏色雜質(zhì)也是不希望的，如 在果汁濃縮物行業(yè)。蘋(píng)果汁濃縮物、或AJC是可用作食品和飲料的甜味添加劑的全球商品。 AJC是一種澄清的產(chǎn)物，其中將壓榨的蘋(píng)果汁進(jìn)行過(guò)濾。然后用活性炭和/或離子交換處理 該濾液，以便去除顏色和雜質(zhì)。然后通過(guò)蒸發(fā)來(lái)濃縮經(jīng)處理的汁液至約70°Brix，之后，將其 存儲(chǔ)在冷藏條件下直至使用。顏色穩(wěn)定性是在AJC(其在若干個(gè)月的長(zhǎng)期存儲(chǔ)過(guò)程中會(huì)發(fā)生 濃縮物的變黑）中的問(wèn)題。然后必須將變黑的AJC重新稀釋并且通過(guò)活性炭或離子交換去除 顏色，之后蒸發(fā)重新濃縮至70°Brix。通過(guò)使用本發(fā)明的酶，包含足量的酶如葡萄糖氧化酶 或纖維二糖脫氫酶可以將顏色沉淀到可以濾出的凝集體中，替代了使用高成本的活性炭或 咼子交換。
[0009] 本發(fā)明描述了在糖提取和精煉過(guò)程中用于酶法使糖溶液脫色的方法，連同從濃縮 的果汁中酶法去除顏色的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 諸位發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)將包括氧化酶和脫氫酶的氧化還原酶添加至獲得 自糖料作物的糖溶液以及添加至果汁和果汁濃縮物中來(lái)實(shí)現(xiàn)酶法脫色。
[0011] 在第一方面，本發(fā)明提供了用于對(duì)獲得自糖料作物的糖溶液進(jìn)行脫色的方法，其 中將該溶液用葡萄糖氧化酶(EC 1.1.3.4)、碳水化合物氧化酶(EC 1.1.3)或脫氫酶進(jìn)行酶 法處理，導(dǎo)致該溶液的顏色和/或濁度的減少。
[0012] 在第二方面，本發(fā)明提供了用于對(duì)果汁或果汁濃縮物進(jìn)行脫色的方法，其中將該 果汁或果汁濃縮物用葡萄糖氧化酶(EC 1.1.3.4)、或其他適合的碳水化合物氧化酶(EC 1.1.3)進(jìn)行酶法處理，導(dǎo)致果汁或果汁濃縮物的顏色減少。
[0013] 在第三方面，本發(fā)明提供了用于在冷藏果汁濃縮物的過(guò)程中防止顏色形成的方 法，其中將該果汁濃縮物用葡萄糖氧化酶(EC 1.1.3.4)、或其他適合的碳水化合物氧化酶 (EC 1.1.3)進(jìn)行酶法處理。
[0014] 定義
[0015] 氧化還原酶:催化電子從一個(gè)分子(還原劑或電子供體)轉(zhuǎn)移至氧化劑(或電子受 體)的酶。
[0016] 氧化酶:進(jìn)行其中電子受體是分子氧的氧化/還原反應(yīng)的酶。在這種反應(yīng)中，氧轉(zhuǎn) 化為水或過(guò)氧化氫。
[0017] 脫氫酶:通過(guò)還原反應(yīng)氧化底物的酶，該還原反應(yīng)將一個(gè)或多個(gè)氫化物(H-)轉(zhuǎn)移 至電子受體。
[0018] 原糖：由使含糖溶液結(jié)晶離開(kāi)此類(lèi)溶液中發(fā)現(xiàn)的其他組分而產(chǎn)生的固體結(jié)晶糖。
[0019] 原汁:在甘蔗和甜菜壓榨機(jī)中，在蒸發(fā)步驟之前，源自中間流的任何汁液。
[0020] 混合汁：由糖料作物的初級(jí)汁提取產(chǎn)生的汁液。
[0021] 清汁：由澄清步驟產(chǎn)生的汁液，該汁液隨后進(jìn)入蒸發(fā)器中。
[0022] 糖溶液:任何包含單糖如蔗糖、葡萄糖或果糖的溶液。針對(duì)本發(fā)明的上下文，相關(guān) 的糖溶液應(yīng)源自在制糖工業(yè)中用于生產(chǎn)原糖而使用的糖料作物。
[0023] 糖料作物：用于生產(chǎn)原糖的作物，并且具體地選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成：甘 蔗、甜菜、以及甜高粱。
[0024] 濁度：由于懸浮固體的存在，在一些溶液中發(fā)現(xiàn)的混濁度。
[0025] ICUMSA顏色:在pH 7下設(shè)計(jì)為ICUMSA單位，乘以1000的吸光指數(shù)的值(IU7.0)。
[0026]脫色:從材料中去除懸浮固體或發(fā)色(顏色形成的)組分導(dǎo)致具有顯著較淺顏色的 產(chǎn)物。在本發(fā)明上下文中脫色可以經(jīng)光度計(jì)測(cè)量。如在此使用的脫色(或顏色減少）意指根 據(jù)ICUMSA標(biāo)準(zhǔn)確定的以及描述于以下中的光吸收度的減少：ICUMSA方法書(shū)（ICUMSA Methods Book) (2009)，艾伯特巴頓斯 KG 博士 出版社（Verlag Dr .Albert Bartens KG)，柏 林，2010, ISBN 978-3-87040-553-3以及增刊ISBN 978-3-87040-563-2)。這種方法確定了 衰減指數(shù)，其通過(guò)在定義的條件下通過(guò)光吸收度來(lái)確定。通常使用ICUMSA方法在420nm下測(cè) 量，并且稱(chēng)為ICUMSA單位或IU。
[0027]類(lèi)黑精:類(lèi)黑精是棕色的、高分子量的多相聚合物，其在糖和氨基酸在高溫(典型 地140°C_165°C)下和低水活性下結(jié)合(通過(guò)美拉德反應(yīng))時(shí)形成。
[0028]吸收度:溶液既不傳送也不反射的光的量，與溶液中色素的濃度成正比。用于對(duì)產(chǎn) 品關(guān)于其顏色進(jìn)行限定/量化。
[0029] 透光度：已經(jīng)通過(guò)溶液的光強(qiáng)度與當(dāng)進(jìn)入溶液時(shí)的光強(qiáng)度的比率。用于對(duì)產(chǎn)品關(guān) 于其顏色進(jìn)行限定/量化。
[0030] 序列一致性:用參數(shù)"序列一致性"來(lái)描述兩個(gè)氨基酸序列之間或兩個(gè)核苷酸序列 之間的相關(guān)性。
[0031] 出于本發(fā)明的目的，使用如在EMBOSS包(EMBOSS:歐洲分子生物學(xué)開(kāi)放軟件套件， 賴斯(Rice)等人，2000，遺傳學(xué)趨勢(shì)(Trends Genet ?) 16:276-277)(優(yōu)選5 ? 0 ? 0版或更新版 本)的尼德?tīng)柍绦蛑兴鶎?shí)施的尼德?tīng)柭?翁施算法(尼德?tīng)柭?Needleman)和翁施(Wunsch)， 1970，分子生物學(xué)雜志(J.Mol. Biol. )48:443-453)來(lái)確定兩個(gè)氨基酸序列之間的序列一致 性。所使用的參數(shù)是空位開(kāi)放罰分10,空位延伸罰分0.5,以及EBL0SUM62(BL0SUM62的 EMBOSS版本)取代矩陣。尼德?tīng)枠?biāo)注的"最長(zhǎng)的一致性"的輸出（使用-非簡(jiǎn)化選項(xiàng)獲得)被用 作百分比一致性，并且計(jì)算如下：
[0032](一致的殘基X100)/(比對(duì)長(zhǎng)度-比對(duì)中的空位總數(shù)）
[0033]出于本發(fā)明的目的，使用如在EMBOSS包(EMBOSS:歐洲分子生物學(xué)開(kāi)放軟件套件， 賴斯等人，2000,同上）（優(yōu)選5.0.0版或更新版本)的尼德?tīng)柍绦蛑兴鶎?shí)施的尼德?tīng)柭?翁施 算法(尼德?tīng)柭臀淌?970,同上)來(lái)確定兩個(gè)脫氧核糖核苷酸序列之間的序列一致性。所 使用的參數(shù)是空位開(kāi)放罰分1 〇，空位延伸罰分〇 . 5，以及EDNAFULL(NCBI NUC4.4的EMBOSS 版)取代矩陣。尼德?tīng)枠?biāo)注的"最長(zhǎng)的一致性"的輸出（使用-非簡(jiǎn)化選項(xiàng)獲得)被用作百分比 一致性，并且計(jì)算如下：
[0034](一致的脫氧核糖核苷酸X100)/(比對(duì)長(zhǎng)度-比對(duì)中的空位總數(shù)）
[0035]發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明
[0036]本發(fā)明描述了從獲得自糖料作物的糖溶液中去除顏色和顏色前體的酶方法。該方 法還適用于從果汁中去除顏色。在使用酶處理糖溶液的情況下，顏色和/或濁度可以明顯減 少，從而減少或甚至消除在生產(chǎn)糖中傳統(tǒng)用來(lái)去除顏色的化學(xué)漂白劑、絮凝劑或離子交換 樹(shù)脂的使用。
[0037] 酶處理產(chǎn)生了基本脫色的糖溶液，該糖溶液將更容易被處理成高質(zhì)量精制糖產(chǎn) 物。在果汁或其濃縮物的情況下，可以獲得具有減少的變黑或顏色形成的產(chǎn)物，尤其是在長(zhǎng) 期存儲(chǔ)過(guò)程中。
[0038] 原糖是典型地源自糖壓榨機(jī)的固體結(jié)晶產(chǎn)物，其中將富含糖的原料進(jìn)行處理，以 提取含糖量。
[0039]在加工廠中將原料進(jìn)行洗滌并切碎成小塊(甘蔗莖)或條(甜菜根），從而使該原料 具有用于壓榨或滲出的正確的特征；特別是，該汁可以容易地提取。在一組壓碎壓榨機(jī)中 (或在滲出器中），通過(guò)提取將含蔗糖的汁液從剩余的制備的原料中分離。關(guān)于綜述，參見(jiàn)， 例如，制糖工藝學(xué)：甜菜和鹿糖生產(chǎn)（Sugar Technology:Beet and Cane Sugar Manufacture)，作者:彼得威廉范德普爾(Pieter Willem van der Poel)，休伯特M.席韋克 (Hubert M.Schiweck)，湯瑪斯K.施瓦茲（Thomas K.Schwartz);艾伯特巴頓斯KG博士出版 社，1998。在從蔗糖的糖生產(chǎn)中壓榨是主要提取方法，而滲出器系統(tǒng)在從甜菜提取蔗糖中占 主導(dǎo)。在壓榨