制备木葡聚糖-寡糖的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备寡糖的方法，该寡糖尤其可以用作食物添加剂，以降低食物产品的卡路里含量、使食物产品增甜、提高食物产品的纤维含量、改善食物产品的质地以及刺激肠道微生物组细菌。此外，它们还可以应用于动物饲料或其他应用领域。更具体地，本发明专利技术涉及将木葡聚糖多糖高温水解为确定的木葡聚糖寡糖。本发明专利技术还涉及用本发明专利技术的方法生产的寡糖水解产物，以及涉及所述寡糖水解产物在人类和/或动物营养中作为益生元或其他用途的用途。还提供了新型内切葡聚糖酶，其用于本发明专利技术的方法以及其他应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备木葡聚糖-寡糖的方法
本专利技术涉及一种制备寡糖的方法，该寡糖尤其可以用作食物添加剂，以降低食物产品的卡路里含量、使食物产品增甜、提高食物产品的纤维含量、改善食物产品的质地以及刺激肠道微生物组细菌。此外，它们还可以应用于动物饲料或其他应用领域。更具体地，本专利技术涉及将木葡聚糖(xyloglucan)多糖高温水解为确定的木葡聚糖寡糖(xyloglucanoligosaccharide)。本专利技术还涉及用本专利技术的方法生产的寡糖水解产物，以及涉及所述寡糖水解产物在人类和/或动物营养中作为益生元或其他用途的用途。还提供了新型内切葡聚糖酶，其用于本专利技术的方法以及其他应用。
技术介绍
通常，脂肪、油、淀粉、碳水化合物、糖以及由其衍生的产品广泛用于加工食物中。这些成分在食物的外观、味道、口感和其他感官品质方面具有至关重要的功能意义。但是，它们可以在肠道通过过程中被人体代谢，因此大大增加了此类食物的卡路里含量。近来，消费者的健康意识越来越强。因此，许多个体试图将高卡路里食物和含有高脂肪水平食物的摄入最小化。消费者要求卡路里降低且低脂肪形式的传统加工食物。通过添加非消化性寡糖，可以减少糖和脂肪的量，而不会损失加工食物的感官品质。诸如EuropeanAgencyforFoodSafety(EFSAJournal,2010)和AmericanFoodandDrugAgency(FDA)(https://www.accessdata.fda.gov/scripts/InteractiveNutritionFactsLabel/factsheets/Dietary_Fiber.pdf)之类的监管机构承认膳食纤维每日摄入量的重要性，并建议以每天25克作为成人平均每天的建议摄入量。然而，研究表明，目前平均膳食纤维摄入量约为每天18克(HoyandGoldman,2014)。因此，对食物添加剂的需求不断增长，以通过增加纤维含量而不会对感官品质产生不利影响来功能替代加工食物的赋予卡路里/脂肪的内容物。本专利技术解决了该问题，以提供一种满足上述要求并克服现有技术障碍的添加剂。专利申请WO1991011112A1描述了一种以高浓度添加的酶在45-50℃之间的温度酶促木葡聚糖水解为寡糖的方法。此外，除了具有高聚合度(DP7-9)的所需寡糖以外，该方法还产生超过15％的小寡糖和单体糖，这些小寡糖和单体糖必须在第二下游方法步骤中除去。本专利技术精心选择了酶，且由于高温避免了较小的寡糖和单体糖的产生并提高了方法效率。
技术实现思路
本专利技术通过权利要求1的方法解决了该问题。出乎意料地发现，木葡聚糖源(诸如罗望子(tamarind)果仁粉)的高温水解提供了低卡路里的食物添加剂，该添加剂可以用于代替目前加工食物中赋予卡路里的内容物，同时增加纤维含量，而不会对感官品质产生不利影响。进一步出乎意料地发现，使用高温步骤和具有高温谱(profile)的酶简化了木葡聚糖-多糖水解，提高了整体性能并避免了额外的纯化步骤。本专利技术的方法可以只用一种酶进行，因为精心选择的特异性酶在高于50℃的温度表现出木葡聚糖酶活性，即使在700g/l或更高的高底物量时也足以完全水解木葡聚糖-多糖。所述酶可为例如内切葡聚糖酶，例如选自属于糖苷水解酶(GH)家族5、9、12、16、44或74的内切葡聚糖酶。本专利技术还提供了一种与选自SEQIDNO：1至4的多肽具有至少75％序列相同性的细菌酶。所述酶在高于50℃的温度时适当地表现出木葡聚糖酶活性。本专利技术还提供了一种与选自SEQIDNO：1至4的多肽具有至少75％序列相同性的细菌酶，其在高DP7-DP9浓度存在时表现出木葡聚糖酶活性。本专利技术还提供了一种木葡聚糖水解产物，其用本专利技术的方法生产。所述木葡聚糖水解产物的特征在于其基本上包含DP7至DP9木葡聚糖-寡糖(XGOS)的混合物。本专利技术还涉及所述木葡聚糖水解产物用于生产食物产品的用途。本专利技术还涉及该木葡聚糖水解产物和包含其的食物产品用于人类营养。本专利技术还涉及所述木葡聚糖水解产物用于生产饲料产品的用途。本专利技术还涉及该木葡聚糖水解产物和包含其的饲料产品用于动物营养。还提供了用本专利技术的方法生产的木葡聚糖水解产物和包含其的食物产品，用于改善人体健康，诸如作为饱腹剂降低进餐后的血糖水平或减少食物中的卡路里。具体实施方式在一优选实施方案中，本专利技术提供了一种从木葡聚糖源生产木葡聚糖-寡糖(XGOS)的方法，所述方法包含在高于50℃的温度用酶将木葡聚糖进行酶促水解，该酶在高于50℃的温度表现出木葡聚糖酶活性。优选的木葡聚糖源是食物产品生产的副产物，最优选包含罗望子的产物流(即衍生自罗望子的产物)，其包含其级分诸如罗望子果仁粉、脱脂罗望子果仁粉或罗望子种子。根据本专利技术的替代木葡聚糖源为例如胡椒草、油菜籽、苹果、越桔、蓝莓和橄榄，其包含其级分，尤其是种子和细胞壁，或包含显著木葡聚糖多糖含量的任何其他来源。显著含量是指木葡聚糖含量高于5％。用本文所述方法进行的这些木葡聚糖的碳水化合物水解产物主要包含聚合度(DP)在6至11之间的寡糖。罗望子木葡聚糖水解产物的独特之处在于，与其他碳水化合物水解产物不同，其主要包含(通常>65％70％，优选>75％，更优选>80％或>85％，最优选>90％或>95％)聚合度(DP)在7至9之间的寡糖。罗望子多糖得自罗望子树的种子，Tamarindusindica(苏木亚科(subfamilyCaesalpinioideae)，豆科(familyFabaceae))，是一种常见的林木，可能起源于热带非洲，广泛种植于热带和亚热带的干旱地区(主要是南亚和东亚、南美、地中海)，主要在印度、缅甸、孟加拉国和斯里兰卡。罗望子形成不开裂的豆类果实，10-15厘米长的豆荚，内含种子，种子由约55％的果肉、34％的种子(含65％的木葡聚糖多糖)和11％的壳和纤维组成。罗望子种子是口香糖的商业来源，并已发现包括食物在内的许多商业应用。1988年，仅印度一年就生产了300.000吨罗望子(KumarandBhattacharya,2008)，其分别转化为约100.000吨罗望子种子和超过66.000吨木葡聚糖。在本专利技术的一优选实施方案中，表现出木葡聚糖酶活性的酶为内切葡聚糖酶。更优选地，所述内切葡聚糖酶具有50℃以上的活性谱。其优点为木葡聚糖多糖(诸如罗望子多糖)被有效地水解以产生包含DP7、DP8和DP9寡糖的寡糖混合物。高温的其他优点为木葡聚糖源的溶解度提高，并且避免了微生物污染。木葡聚糖是一种由β-葡聚糖主链组成的多糖，该主链由纤维四糖单元(四个β-1,4-连接的D-吡喃葡萄糖残基)组成，因此，从糖链的非还原端看，前三个糖苷残基在C6位通过糖苷键与α-D-吡喃木糖苷(xylopyranosidic)残基的C1位连接。第二和/或第三木糖残基可再次在C2位与β-D-吡喃半乳糖苷(galactopyranosidic)残基的C1位连接。第四个糖苷残基未修饰。罗望子木葡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从木葡聚糖源生产木葡聚糖寡糖(XGOS)的方法，所述方法包含在高于50℃的温度用酶将木葡聚糖酶促水解，所述酶在高于50℃的温度表现木葡聚糖酶活性，其特征在于所述酶表现出等于或高于5mM的终产物抑制常数(Ki)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171122 EP 17203087.61.一种从木葡聚糖源生产木葡聚糖寡糖(XGOS)的方法，所述方法包含在高于50℃的温度用酶将木葡聚糖酶促水解，所述酶在高于50℃的温度表现木葡聚糖酶活性，其特征在于所述酶表现出等于或高于5mM的终产物抑制常数(Ki)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述木葡聚糖源为罗望子、胡椒草、油菜籽、苹果、越橘、蓝莓、橄榄或其他包含其级分的木葡聚糖源，诸如罗望子果仁粉、脱脂罗望子果仁粉、罗望子种子以及其他来源的种子和细胞壁。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述酶为内切葡聚糖酶，优选选自GH家族5、9、12、16、44或74。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述酶与选自SEQIDNO：1至SEQIDNO：4的多肽具有至少75％的序列相同性。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述酶是在宿主细胞中重组产生的，并且其中所述宿主细胞对木葡聚糖源不表现出内源木葡聚糖酶活性。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包含以下步骤：
·在有利于木葡聚糖酶水解所述多糖以形成木葡聚糖源多糖水解产物溶液的条件下，用与选自SEQIDNO：1至SEQIDNO：4的多肽具有至少75％的序列相同性的酶在水溶液中水解木葡聚糖源。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包含以下一个或多个步骤：
·除去固体；...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格劳布纳，V·兹韦尔洛夫，W·施瓦茨，P·科恩贝格尔，B·安德烈森，
申请(专利权)人：慕尼黑工业大学，
类型：发明
国别省市：德国;DE