改性啤酒花产品的酶法生产制造技术

本发明专利技术涉及用于通过啤酒花衍生的异α酸至二氢

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改性啤酒花产品的酶法生产
[0001]序列表、表格或计算机程序的引用
[0002]根据37CFR
§
1.821以计算机可读形式(CRF)通过EFS
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Web以文件名KALSEC_75_PCT_SEQ_LISTING.txt同时提交的序列表通过引用并入本文。序列表的电子副本创建于2019年9月25日，文件大小为259千字节。
专利

[0003]本专利技术涉及用于通过啤酒花衍生的异α酸至二氢
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(ρ)
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异α酸的酶催化生物转化来生产啤酒苦味剂的方法。二氢
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(ρ)
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异α酸具有优良的特性，提高了作为饮料添加剂的效用。消费者可能更喜欢通过该方法生产的二氢
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(ρ)
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异α酸，所述方法不需要使用苛性的化学试剂，并且使用可以是天然存在的酶。
[0004]专利技术背景
[0005]常规啤酒苦味处理方法使用完全新鲜的啤酒花、完全干的啤酒花或在煮沸过程中加入的啤酒花颗粒。通过用超临界二氧化碳提取啤酒花制成的啤酒花提取物，或者是通过在催化剂存在的情况下加热啤酒花制成的异构化啤酒花颗粒，是最近的变苦创新，也已被啤酒酿造者采用。啤酒花颗粒也可以在酿造过程的后期添加，在加干啤酒花法(dry hopping)的情况下，将啤酒花在过滤之前添加到成品啤酒中。这些方法的缺点是啤酒花中存在的苦味化合物的利用率低，这不利地影响了成本。以这种方式生产的啤酒或其它麦芽饮料对光不稳定，必须包装在深棕色的瓶子或罐子中，或放置在避免光诱导形成3
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甲基
‑2‑
丁烯
‑1‑
硫醇(3
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MBT)的地方，后者会产生明显的漏过光的(light struck)或臭鼬的气味。将瓶子放在硬纸板盒中，或者用避光或滤光纸、箔片或塑料覆盖物完全包裹它们，是保护这些饮料免受漏过光的风味和气味(light
‑
struck flavor and aroma)影响的另一种昂贵方法。
[0006]常规酿造的啤酒中的苦味主要来源于异α酸。这些化合物是在酿造过程中通过葎草酮(humulones)的异构化形成的，葎草酮是啤酒花植物的蛇麻腺中天然存在的化合物。其结果是，鉴于异α酸对啤酒中的光化学反应的天然不稳定性，饮料易于形成漏过光的或臭鼬的风味和气味。
[0007]使用所谓的高级或改良啤酒花酸可以制备完全光稳定的啤酒或其它麦芽饮料。使用这些苦味剂制成的啤酒可以装在无色的燧石玻璃瓶中，而不用担心会形成臭鼬气味。二氢
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(ρ)
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异α酸是异α酸的还原产物，其对光稳定。迄今为止，这些化合物尚未在自然界中发现。常规地，负责光化学的异α酸的部分已经通过使用硼氢化钠还原羰基而被改变。
[0008]硼氢化钠是可用于还原酮的无机化合物。在皮肤接触、眼睛接触、吸入或摄入的情况下是极其危险的，口服LD50为160mg/kg(大鼠)。硼氢化钠也是易燃的、腐蚀性的，并且与氧化剂、酸、碱和水份具有极强的反应性(硼氢化钠；MSDS No.S9125；Sigma
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Aldrich Co.:Saint Louis,MO，2015年11月1日。
[0009]消费者越来越倾向于使用天然材料，而不是合成或半合成材料。因此，不仅需要提供使用天然材料作为啤酒和其他饮料的苦味剂的组合物，还需要提供更天然地生产所述材
料的方法。
[0010]生物催化生产是新兴技术，其提供高价值化合物的高选择性、安全、清洁和可扩大规模的生产。生物催化生产依靠于天然存在的酶来代替化学催化剂。
[0011]酶是能够催化特定化学反应的天然蛋白质。酶存在于自然界中，目前能够在生产改性啤酒花苦味化合物中替代化学催化剂(Robinson,P.K.,Enzymes:principles and biotechnological applications.Essays Biochem 2015,59,1
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41.)。
[0012]葎草酮是天然的次生代谢物，其会暴露在与植物啤酒花(Humulus lupulus)共栖的真菌和细菌中。居于土壤和居于植物中的真菌和细菌可能具有能够修饰葎草酮以达到解毒或清除目的的酶。另外，生物体可能已经进化出酶来修饰类葎草酮分子，但由于混杂的活性，这些酶对目标化合物异α酸具有活性(Hult,K.；Berglund,P.,Enzyme promiscuity:mechanism and applications.Trends Biotechnol.2007,25(5),231
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238；Nobeli,I.；Favia,A.D.；Thornton,J.M.,Protein promiscuity and its implications for biotechnology.Nat.Biotechnol.2009,27(2),157
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167.)。
[0013]催化氧化/还原反应(即氢和氧原子或电子从一种物质到另一种物质的转移)的酶被广泛地归类为氧化还原酶。更具体地说，将酮基还原为羟基的酶被称为酮还原酶或羰基还原酶，并且依赖于外源还原等效物(例如辅因子NADH、NADPH)的补充。与本文中表征的酶的现有命名一致，所述酶将被称为“酮还原酶”。
[0014]昂贵的辅因子(NADH，NADPH)的成本可以通过包括用于辅因子再循环的另外的酶和底物(例如葡萄糖脱氢酶和葡萄糖)，或者通过利用也能够氧化低成本和天然原料诸如乙醇的酮还原酶来降低。
[0015]酶在啤酒酿造中的效用及其对啤酒最终特性的有利影响有着丰富的先例(Pozen,M.,Enzymes in Brewing.Ind.Eng.Chem,1934,26(11),1127
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1133.)。已知，在啤酒的自然发酵中酵母酶的存在会产生影响最终饮料的风味和香气的化合物(Praet,T.；Opstaele,F.；Jaskula
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Goiris,B.；Aerts,G.；De Cooman,L.,Biotransformations of hop
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derived aroma compounds by Saccharomyces cerevisiae upon fermentation.Cerevisia,2012,36,125
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132.)。外源添加的酶为酿造过程提供了多种改进，诸如降低的粘度、增加的可发酵糖、防寒和澄清(Wallerstein,L.(1947)Bentonite and Proteolytic Enzyme Treatment of Beer,US Patent 2,433,411.；Ghionno,L.；Marconi,O.；Sileoni,V.；De Francesco,G.；Perretti,G.,Brewing with pr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备二氢
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(ρ)
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异α酸的方法，所述方法包括用酮还原酶或表达编码所述酮还原酶的基因的微生物处理异α酸。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在含水系统中进行。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法在温和的温度和pH条件下进行。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括将所述酮还原酶和NADPH或NADP加入到异α酸的混合物中，然后进行孵育。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括在异丙醇存在下，将所述酮还原酶和NADPH或NADP加入到异α酸的混合物中以用于辅因子循环，然后进行孵育。6.根据权利要求1所述的方法，其中将异α酸即底物的浓度最大化以增加生物转化的体积生产率。7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述混合物中所述辅因子NADPH或NADP的浓度最小化以提高所述生物转化的经济性。8.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括在另一种酶存在的情况下，将所述酮还原酶和NADPH或NADP加入到异α酸的混合物中以用于辅因子循环，然后进行孵育。9.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括将全细胞生物催化剂加入到异α酸的混合物中，然后进行孵育，其中所述全细胞生物催化剂是表达编码酮还原酶的基因的固定化微生物。10.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括用表达编码所述酮还原酶的基因的正在生长的微生物处理异α酸。11.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括将所述酮还原酶加入到异α酸的提取物中，其中所述酮还原酶是热稳定的，其中进行加热，并孵育所述混合物。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述酮还原酶特异性还原顺
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异葎草酮、顺
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异合葎草酮(cis
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isocohumulone)和顺
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异粘果酮(cis
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isoadhumulone)。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述酮还原酶特异性还原反
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异葎草酮、反
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异合葎草酮(trans
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isocohumulone)和反
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异粘果酮(trans
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isoadhumulone)。14.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括加入2种或更多种酮还原酶的混合物，以将顺
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和反
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异α酸的混合物还原成它们各自的二氢异α酸。15.根据权利要求14所述的方法，其中2种或更多种酮还原酶的所述混合物产生独特的二氢异α酸混合物，所述混合物不同于通过化学还原剂诸如硼氢化钠产生的混合物。16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述酮还原酶选自KRED
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P1
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B05、KRED
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P2
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B02、KRED
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P2
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C02、KRED
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P2
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C11、KRED
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P2
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D11、KRED
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P2
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G03、KRED
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P2
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G09、KRED
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101、KRED
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119、KRED
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130、KRED
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NADH
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110、KRED
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430、KRED
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431、KRED
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432、KRED
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433、KRED
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434、KRED
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435和KRED
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436。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述酮还原酶或表达编码所述酮还原酶的基因的微生物与选自由KRED
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P1
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B05、KRED
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P2
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B02、KRED
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【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：卡拉马祖控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：