去除殘餘的環糊精的方法
2023-05-18 07:30:01
專利名稱：去除殘餘的環糊精的方法
技術領域：
本發明涉及環糊精，更具體地說涉及一種從一體系中去除殘餘的環精糊的方法。本發明的方法特別適用於食品體系。
近年來，環精糊已被用於去除有害的物質，例如從雞蛋或黃油中去除膽固醇;從茶和咖啡中去除咖啡因;從蛋白質的水解產物中去除苯丙氨酸;以及從果汁中去除酚化合物、色素和苦味組分。一般來說，這種去除方法需要將環精糊與一食品體系混合，以使不需要的物質與環糊精形成一複合物，然後從食品體系中去除所述的複合物。
使用環精糊從食品體系中去除有害物質所帶來的問題之一是當從體系中分離所述的複合物時，並非所有的環糊精都能從體系中被去除。已知所述的複合過程為一平衡反應，其中向體系中加入過量的環糊精促使平衡向複合方向移動。這不可避免地造成當從體系中去除所述的複合物時，有一定量的環糊精處在未複合狀態。
另一種在去除複合物後遺留下來的未複合或殘留的環糊精源是未除去的複合物。在某些食品體系中，如咖啡，複合物是作為沉澱從溶液中被去除的。可溶性的或易懸浮的複合物常常是無法從系統中去除的。在另一些情況下，如黃油，通過用水洗黃油將複合物去除。在這些情況下，並非所有的複合物都能被洗去。在洗滌或沉澱兩種情況下，殘餘的複合物經歷一平衡反應，其中客體(guest)和環糊精在複合和未複合狀態間移動。
已有人建議殘餘的環糊精可以通過以下方法從食品體系中去除，即用一種α-澱粉酶保溫處理食品體系，所述的α-澱粉酶是從下述一組微生物中得到的，所述的微生物有黑麴黴，米麴黴，多粘芽孢桿菌，凝結芽孢桿菌，黃桿菌屬，或家豬胰澱粉酶。詳見US4，980，180。
由用於水解環糊精的某些α-澱粉酶所帶來的一個問題是這些酶不能水解所有的環糊精。特別是已經發現α-澱粉酶不能水解支鏈環糊精和所有的α-環糊精。因此需要一種能從食品體系中完全去除所有的殘餘環糊精的方法。
現已發現可以通過以下方法去除所有的殘餘環糊精，即在水存在的條件下，用至少兩種不同酶的混合物處理含有殘餘環糊精的體系，其中所述的酶中的一種為環糊精糖基轉移酶(CGT酶)，另一種酶是澱粉酶。在本發明的優選實施方案中，也可以用脫支酶處理含殘餘環糊精的體系，以便從殘留的支鏈環糊精中除去支鏈。支鏈環糊精比非支鏈環糊精的抵抗本發明CGT酶/澱粉酶混合物的水解能力要大。因此，用脫支酶從支鏈環糊精中除去支鏈，能使環糊精更易於用CGT酶和澱粉酶水解。脫支酶的加入優選於CGT酶/澱粉酶，因為某些澱粉酶如葡糖澱粉酶和真菌α-澱粉酶會作用於支鏈自身，使支鏈分解為抗脫支酶的葡糖基殘端(stub)
用至少兩種酶處理所說體系的步驟為在pH值為約4-6及約40～80℃的溫度下向體系中加入兩種酶;在所述的溫度及pH值條件下將該體系保持約1至48小時。如果處理的前體系的pH值不是在4-6的適宜的範圍內，則既可用酸也可用鹼調節該體系。所使用的酶及所處理的體系決定了處理條件。此外，優選將溫度調節到使系統中的酶的活性達到最佳化。
利用常規的設備並在水存在的條件下對體系進行處理。優選將酶作為一種單獨組分加到食品體系中並混合進該體系中。優選使用常規的設備，在攪拌下進行處理。另外，可將一種或多種酶固定化，並且讓固定化酶流過所述的食品體系。
雖然本發明的準確機理尚不清楚，姑且認為是CGT酶導致環糊精開環並形成澱粉酶能進攻水解的糊精。已知CGT酶具有使澱粉及澱粉水解產物成為環糊精的能力。已知澱粉酶可以水解葡糖酐單體間的α-D-(1-4)鍵，而脫支酶可以水解葡糖酐單體間的α-D-(1-6)鍵。某些澱粉酶，如來自米麴黴，黑麴黴和Rhizopusnivens中的葡糖澱粉酶已知可以催化1-4和1-6鍵的水解。
本發明特別適合於已經過去除膽固醇步驟的食品體系，如雞蛋或乳品，其中β-環糊精加入到體系中與膽固醇複合。在這樣的食品體系中，採用本發明的方法在分離出複合的環糊精/膽固醇之後去除殘留環糊精。本發明不僅能用於處理環糊精和支鏈環糊精，也可用於處理具有低取代度的改性環糊精。
還發現本發明的方法可用於從麥芽糖糊精中除去殘餘環糊精，所述的麥芽糖糊精是環糊精形成過程中的一種副產物。
適合的環糊精糖基轉移酶的來源包括軟化芽孢桿菌，巨大芽孢桿菌，環狀芽孢桿菌，和嗜熱脂肪芽孢桿菌。用嗜熱脂肪芽孢桿菌已獲得良好的結果。
適合的澱粉酶包括α-澱粉酶，β-澱粉酶和葡糖澱粉酶。優選的澱粉酶是葡糖澱粉酶。適合的α-澱粉酶來源包括地衣型芽孢桿菌，枯草桿菌，黑麴黴和米麴黴。適合的β-澱粉酶是從大麥麥芽，大豆和小麥中獲得的。適合的葡糖澱粉酶是從黑麴黴，米麴黴，半根黴和Rhizopusnivens中獲得的。優選的葡糖澱粉酶是黑麴黴和米麴黴。
適合的脫支酶是支鏈澱粉酶，異澱粉酶和任何其它僅能水解澱粉的α-D-(1-6)糖苷鍵的內酶(endo-enzymes)。優選用支鏈澱粉酶作為脫支酶。
向食品體系中加入的、用於去除殘餘環糊精的CGT酶和澱粉酶的量實際上依賴於存在於體系中的殘餘環糊精的量。優選採用約0.005%-0.05%(重量)的CGT酶，和約0.005%-0.05%(重量)的澱粉酶。所使用的脫皮酶的量優選為約0.001%-0.05%(重量)。這些重量百分數以酶的重量比殘留環糊精的重量計。
為了去除殘餘環糊精，CGT酶和澱粉酶必須同時存在體系中。只要這兩種酶都存在於體系中並具有活性，則在不同時間加入這兩種酶也是可以的。優選將兩者同時加入體系中。
優選在加入CGT酶和澱粉酶之前，向體系中加入脫支酶。然而，脫支酶也可與CGT酶和澱粉酶同時加入。本領域技術人員都清楚，多數商購的環糊精源含有少部分的支鏈環糊精。
如果需要的話，處理後，通過調節pH值或加熱可使酶失活。所述二種使酶失活的方法均可採用常規設備以常規方式進行。
本發明的這些和其它目的可以通過下述實施例得到更進一步的理解。
實施例1本實施例舉例說明了本發明所用的各種澱粉酶，並且將本發明與使用單一酶，酸或兩種酶的情況進行了比較，其中所述的兩種酶沒有一種是CGT酶。
用高性能液相色譜對環糊精進行檢測。環糊精的檢測極限為50ppm。不同的酶及所進行的每套試驗的試驗條件列於下表1。每個體系中含有20%的15DE澱粉水解產物和2%的殘餘環糊精。將澱粉水解產物的pH值調節到如表1所示的數值，並向溶液中加入0.01%(w/w)的CGT酶和0.005%(w/w)的澱粉酶，但試驗編號為10和16的試驗除外，在這兩個試驗中分別使用了0.0075%(w/w)的澱粉酶和0.0025%的脫支酶。將混合物於表1中所示的溫度下，在恆速攪拌條件下保溫處理。加入足夠的酸以獲得列於表1中的試驗1的pH值，而其它的則以常規的方式針對每個試驗調節pH值。
表1條件試驗催化劑pH溫度時間℃(小時)1鹽酸1.71252/32CGT酶5.080243BAA,bs6.080244BAA,bl6.080245FAA,an4.850246FAA,ao4.850247GA,an4.850248GA,ao4.850249M酶6.0602410P酶/GA,an4.8502411CGT酶/BAA,bl5.5802412CGT酶/FAA,an4.8502413CGT酶/FAA,ao4.8502414CGT酶/GA,an4.8502415CGT酶/GA,ao4.8502416CGT酶/P酶/GA,an4.85024
表1中的酶及其來源的縮寫含義如下CGT酶＝來自嗜熱脂肪芽孢桿菌的環糊精糖基轉移酶。
BAA，bs＝來自枯草桿菌的細菌α-澱粉酶。
BAA，bl＝來自地衣型芽孢桿菌的細菌α-澱粉酶。
FAA，an＝來自黑麴黴的真菌α-澱粉酶。
FAA，ao＝來自米麴黴的真菌α-澱粉酶。
GA，an＝來自黑麴黴的葡糖澱粉酶。
GA，ao＝來自米麴黴的葡糖澱粉酶。
M酶＝從枯草桿菌中獲得的生麥α-澱粉酶的一種形式，由NovoEnzymeProcessDivision，Denmark銷售，名稱為MALTOGENASE。
P酶＝來自sp，芽孢桿菌的支鏈澱粉酶。
對每一種澱粉水解產物進行處理後，用高性能液相色譜檢測溶液中存留的環糊精的量。從這些試驗中可以看出在試驗1-10後環糊精仍被遺留下來。特別值得注意的是在試驗5，6和10後α-環糊精仍存在。在試驗11-16後未檢測出環糊精。
實施例2本實施例舉例說明了本發明如何從脫咖啡因的咖啡中去除殘餘環糊精。
將10gβ-環糊精加到100毫升咖啡溶液中，於60℃處理1小時後，接著將溶液冷卻至室溫，並從溶液中過濾咖啡因和環糊精的複合物。接著，將濾液，即脫咖啡因的咖啡溶液的pH值調節到5，並通過高性能液相色譜檢測到濾液中含有3.3%(重量)的β-環糊精。高性能液相色譜檢測環糊精的檢測極限為50ppm。然後，按實施例1所述的方式，用列於下表2的酶處理所述的濾液。
表2條件試驗催化劑pH溫度時間℃(小時)1CGT酶/BAA,bl5.580242CGT酶/FAA,an5.050243CGT酶/FAA,ao5.050244CGT酶/M酶5.050245CGT酶/P酶/GA,an5.05024在每次試驗後，值得注意的是未檢測到環糊精。
實施例3本實施例舉例說明了本發明在藥物體系中的應用。
將氫化可的松用微生物法轉化為去氫氫化可的松是利用氫化可的松的β-環糊精複合物加溶氫化可的松，並且加快反應速度。從溶液中去除去氫氫化可的松的複合物。為了製備適合於注射用的製品，將未複合的和離析的去氫氫化可的松懸浮於水中，並用CGT酶和澱粉酶的混合物處理之，以去除任何微量的β-環糊精。
實施例4本實施例舉例說明了本發明在一工業系統，清潔用溶液中的應用。
用β-環糊精提供一種濃縮的對二甲苯，以生產專門的洗滌溶劑。環糊精不能被全部除去，殘餘部分遺留在被清潔的構件上。少量的殘餘物幹擾了構件的使用。
將對二甲苯溶劑於含CGT酶和澱粉酶的混合物的水中攪拌，以水解殘留的環糊精。水解產物對對二甲苯沒有親合力，並留在水相中。酶處理過的對二甲苯用於洗滌後沒有在構件上留下幹擾性的殘留物。
應該理解的是本發明的權利要求意味著覆蓋了本發明優選實施方案的所有變化和改進，所選擇的優選實施方案只用於解釋本發明，而並不背離本發明的宗旨和範圍。
權利要求
1.一種從體系中去除殘餘環糊精的方法，該方法包括在pH值為4-6，溫度為40-80℃的條件下，用環糊精糖基轉移酶和一種澱粉酶同時處理含有殘餘環精糊和水的體系1-48小時，以水解殘餘的環精糊。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述的澱粉酶選自α-澱粉酶，β-澱粉酶和葡糖澱粉酶。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述的體系是一個選自蛋，奶，肉，板油，豬油，果汁，咖啡和茶的食品體系。
4.如權利要求1或2所述的方法，其中所述的體系為一澱粉水解產物或一蛋白質水解產物。
5.如權利要求1或2所述的方法，其中在用環精糊糖基轉移酶和澱粉酶處理所述的體系之前，在pH為4-6，溫度為40-80℃的條件下，用脫支酶處理所述的體系1-48小時。
6.如權利要求1或2所述的方法，其中用脫支酶與環糊精糖基轉移酶和澱粉酶同時處理所述的體系。
7.如權利要求1或2所述的方法，其中所述的澱粉酶為細菌α-澱粉酶，真菌α-澱粉酶或葡糖澱粉酶。
8.如權利要求1或2所述的方法，其中用脫支酶與環糊精糖基轉移酶和澱粉酶同時處理所述的體系，所述的澱粉酶為葡糖澱粉酶。
全文摘要
本發明涉及一種用CGT酶和澱粉酶處理含殘餘環糊精的體系，如食品體系的方法，該方法在溫度為40—80℃，pH值為4—6的條件下進行1—48小時，以水解殘餘的環糊精。該方法特別適用於食品體系，如蛋，奶，肉，果汁，咖啡和茶，也適合用於澱粉水解產物和蛋白質水解產物。在所述的體系已經過下述方法處理即用環糊精去除不需要的組分，或從系統中分離出環糊精，由此造成殘餘的環糊精留在體系中。
文檔編號A23F5/22GK1080817SQ9310640
公開日1994年1月19日 申請日期1993年5月29日 優先權日1992年5月29日
發明者艾倫·赫奇斯, 謝文俊, 羅伯特·安默瑞爾 申請人:美國玉米產品公司