水溶性昆虫蛋白的水解产物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及产生酶促水解的水溶性昆虫蛋白的方法，特别是从作为蛋白质来源的黑水虻幼虫蛋白产生酶促水解的水溶性昆虫蛋白的方法。此外，本发明专利技术涉及酶促水解的水溶性昆虫蛋白和酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物，特别是来自作为蛋白质来源的黑水虻幼虫蛋白的酶促水解的水溶性昆虫蛋白和酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物。此外，本发明专利技术涉及酶促水解的水溶性昆虫蛋白的用途或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物的用途。最后，本发明专利技术涉及宠物食品、宠物食品成分、动物饲料产品或动物饲料成分，其包含酶促水解的水溶性昆虫蛋白或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物或由酶促水解的水溶性昆虫蛋白或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物组成，并且涉及人类食品或人类食品成分，其包含酶促水解的水溶性昆虫蛋白或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物或由酶促水解的水溶性昆虫蛋白或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物组成。昆虫蛋白的美拉德反应产物组成。昆虫蛋白的美拉德反应产物组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水溶性昆虫蛋白的水解产物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种用于产生酶促水解的水溶性昆虫蛋白的方法。此外，本专利技术涉及酶促水解的水溶性昆虫蛋白和酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物。此外，本专利技术涉及酶促水解的水溶性昆虫蛋白的用途或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物的用途。最后，本专利技术涉及宠物食品、宠物食品成分、动物饲料或动物饲料成分，其包含酶促水解的水溶性昆虫蛋白或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物或由酶促水解的水溶性昆虫蛋白或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物组成，并且涉及人类食品或人类食品成分，其包含酶促水解的水溶性昆虫蛋白或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物或由酶促水解的水溶性昆虫蛋白或酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物组成。
[0002]背景
[0003]风味在动物对食品的接受度中起关键作用(Clark，1998；Dong等人，2016；Kato等人，1989)。在其它所鉴定的化合物中，普遍使用游离氨基酸和基于肽的风味剂来增强食品风味。游离氨基酸的组合或其在短肽中的组装产生特定的风味(Kato等人，1989)。
[0004]肉蛋白水解产物和海产蛋白水解产物通常用于宠物食品制剂和水产养殖饲料制剂中用于增强风味的目的。根据生产方法，这种蛋白质水解产物可以称为“消化物”(通过酶促水解获得)或称为“适口物(palatant)”(通过酶促水解，随后进行第二风味生产步骤，例如使(水解的)蛋白质进行美拉德反应来获得)(Anuar等人，2017)。除了风味增强之外，蛋白质水解产物可以具有高度的可消化性(Everson，2008)并且可以具有几种促进健康的性质(Senevirathne和Kim，2012)。蛋白质水解产物对于饲养具有未成熟的消化道和免疫系统的幼年动物是特别有利的。游离氨基酸和(短)肽易于消化并且易于被它们的身体吸收(Hou等人，2017)。
[0005]在考虑控制和引导方面，如吸引人的、恒定的味道，气味，风味和适口性时，蛋白质水解是一个相对复杂的过程。对蛋白质进行水解可导致产生异味，不良功能和其它因素，使得该产品在商业上不可行(Wisuthiphaet等人，2016)。然而，诸如水解的磷虾粉的产品被用于水产养殖和宠物食品中，而没有任何异味问题(Tantikitti，2014)。不幸的是，过度捕捞显著减少了南极磷虾的种群(PEW Charitable Trusts，2014)。提供合适的替代产品如果完全可以实现的话，常常是一项复杂的挑战。
[0006]大多数疏水性L
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氨基酸味道苦(Kato等人，1989)。在几种情况下，蛋白质的酶促水解(特别是使用内肽酶)产生为水解后获得的产品带来苦味的游离氨基酸或小肽，这带来了显著的缺点。对于这种产品，食品加工工业必须采用额外的去苦味步骤(例如酶促去苦味)(Tchorbanov等人，2011)，其不仅增加了最终产品的成本和复杂性，而且还改变了最终产品的风味谱。
[0007]在世界各地的许多文化中，昆虫通常作为食品被食用。在欧洲国家，昆虫蛋白作为动物饮食中的高价值蛋白成分正在获得快速的接受度。欧盟已经批准在宠物食品和水产养殖饲料制剂中包含昆虫蛋白。鸡粉和鱼粉分别是宠物食品和水产养殖饲料制剂中常见的成
分。在这些市场中，越来越多地将昆虫蛋白视为鸡粉和鱼粉的替代物。在所有以工业规模生产的昆虫中，黑水虻(Hermetia illucens)幼虫由于其在宽范围的有机残留物上生长的能力和独特的营养组成而受到特别的关注。黑水虻幼虫(BSF)蛋白在水产养殖和宠物饮食中的营养适宜性得到了很好的确立。
[0008]宠物随年龄发展出多种健康病症。老化可加速宠物身体中的自由基损伤，这可能导致认知和运动系统故障。类似地，作为免疫应答的结果而发生的鱼类中的氧化应激可导致健康受损。嗜中性粒细胞(白细胞)负责机体的主要防御机制。在接收到信号时，嗜中性粒细胞涌到致病微生物侵入的部位。然后嗜中性粒细胞通过吞噬和释放活性氧物质(ROS)使病原体失活。ROS的产生对于宿主防御是至关重要的。然而，在长期中，由嗜中性粒细胞产生的过度ROS可能损害动物细胞并可能导致细胞老化，癌症，免疫力降低等。可以清除ROS的饮食干预可以有助于减少动物身体内的氧化损伤和导致的健康状况。该领域需要这样的饮食干预。
[0009]因此，仍然需要发现一种解决方案，其允许用当例如考虑味道，风味，气味，适口性时具有至少类似品质特征的蛋白质水解产物来替代例如基于磷虾的蛋白质水解产物和来源于不同(稀少的)蛋白质资源的水解产物。本专利技术还旨在提供从昆虫获得的食品和饲料成分，其中所述成分具有有益的健康性质。

技术实现思路

[0010]本专利技术寻求提供一种对替代产品的日益增长的需求的解决方案，所述替代产品适于替代当前常用的蛋白质水解产物，例如基于磷虾蛋白的水解产物，肉蛋白来源的水解产物，鱼蛋白水解产物等。此外，本专利技术寻求提供一种对肉代替品和肉替代品的增加的需求的一种解决方案，用于无肉饮食中的应用，以及用于涉及减少源自例如农场和水产养殖的肉的生产和消费的应用。
[0011]根据本专利技术，提供了如上所定义的蛋白质水解产物，其中蛋白质的来源是昆虫蛋白，例如分离自黑水虻昆虫生物质的蛋白质，例如来源于黑水虻的蛋白质，特别是从黑水虻幼虫获得的蛋白质作为蛋白质来源。
[0012]现在，昆虫被认为是食品蛋白和饲料蛋白的新来源(Smetana等人，2019)。昆虫如黑水虻幼虫以例如来自农业产业的副产品为食，并且注定在循环经济中发挥重要作用。幼虫例如可以将农业副产品向上循环成有价值的蛋白质和脂质来源。特别地，黑水虻幼虫能够将农业副产品向上循环成有价值的蛋白质和脂质来源，其中这些农业副产品不适合作为常规家畜的饲料来源。通常，这种昆虫含有相对大量的蛋白质以及随后的氨基酸(必需氨基酸和非必需氨基酸)。因此，根据本专利技术的方面，这种基于昆虫的蛋白质来源用作生产昆虫蛋白质水解产物的原料，特别是当应用作为蛋白质来源的黑水虻幼虫时。例如，来源于黑水虻幼虫的蛋白质适于提供适于替代例如当前宠物食品应用中的基于磷虾蛋白的水解产物的蛋白质水解产物。例如，几种昆虫，包括黑水虻，基于干物质含有超过60％的蛋白质，这当与例如大豆(40％)、牛肉(40％)和鸡肉(55％)的蛋白质含量相比时相对较高(Paul等人，2016)。这里，所列出的蛋白质含量百分比与必需氨基酸和非必需氨基酸含量百分比的组合有关。本专利技术人现在认识到，应用昆虫来源的蛋白质作为提供蛋白质水解产物的来源是一种有价值的方法，其解决了当今常见水解产物的许多当前的问题(自然资源下降；稳定品质
产品的生产和控制复杂，仅列举了当前实践的几个缺点)。因此，由于本专利技术，昆虫作为基于昆虫蛋白的水解产物的来源的潜力变成了探索机会。
[0013]因此，本专利技术在几个进一步的方面涉及一种产生昆虫蛋白水解产物的方法，其中所述蛋白质是从昆虫如黑水虻幼虫、粉虱、蟋蟀和蝗虫获得的，特别是从作为蛋白质来源的黑水虻幼虫获得的；涉及饲料成分组合物和食品成分组合物，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.用于产生酶促水解的水溶性昆虫蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供包含至少一种水溶性蛋白质的水性水溶性昆虫蛋白组合物，并且进一步提供至少一种肽酶，其中所述组合物的pH为pH 4至pH8，并且其中所述水溶性蛋白质组合物中的至少一种水溶性蛋白质被溶解；b)将步骤a)的所述至少一种肽酶与步骤a)的所述水性水溶性昆虫蛋白组合物混合，从而提供蛋白质/肽酶混合物；c)在低于75℃的温度下加热步骤b)的蛋白质/肽酶混合物，使得蛋白质/肽酶混合物中的至少一种水溶性蛋白质被至少一种肽酶酶促水解，从而提供酶促水解的蛋白质/肽酶溶液；和d)通过在75℃至110℃的温度下加热水解的蛋白质/肽酶溶液来终止步骤c)的水解的蛋白质/肽酶溶液中的酶促水解，使得至少一种肽酶通过加热而被热灭活，从而提供酶促水解的水溶性昆虫蛋白。2.根据权利要求1的方法，其中步骤a)的水性水溶性昆虫蛋白组合物包含多于一种水溶性蛋白质，优选多于两种不同的水溶性蛋白质，更优选多于三种不同的水溶性蛋白质，最优选多于四种不同的水溶性蛋白质。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤c)中，所述加热是在35℃至60℃的温度下，和/或其中所述加热持续2小时至12小时的时长，优选地，在步骤c)中，所述加热在35℃至60℃的温度下持续2小时至12小时的时长。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其中在步骤c)中，所述加热是在40℃至55℃的温度下，和/或其中所述加热持续4小时至9小时的时长，优选地，在步骤c)中，所述加热在40℃至55℃的温度下持续4小时至9小时的时长，更优选地，在步骤c)中，所述加热在45℃至53℃的温度下持续在5小时至7小时的时长，最优选地，所述加热在50℃的温度下持续6小时的时长。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中在步骤a)中，所述水性水溶性昆虫蛋白组合物的pH为5至7.7，优选6至7.5，更优选地，pH为7.0。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其中步骤a)中提供的至少一种肽酶是或包含氨基肽酶，优选内肽酶或外肽酶或其混合物。7.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其中在步骤a)中，所述至少一种肽酶包含或选自亮氨酰氨基肽酶、木瓜蛋白酶、链霉蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、碱性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶A、α
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糜蛋白酶、组织蛋白酶III、益瑞蛋白酶、中性蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、胰蛋白酶，优选地，所述至少一种肽酶是或包含亮氨酰氨基肽酶。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的方法，其中在步骤b)中，蛋白质/肽酶混合物中的至少一种肽酶的量为蛋白质/肽酶混合物总重量的0.05重量％至7重量％，优选蛋白质/肽酶混合物总重量的0.1重量％至6重量％，更优选0.2重量％至5重量％，最优选0.5重量％至3重量％，例如1.0重量％至2.0重量％。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，其中在步骤d)中，通过将所述水解的蛋白质/肽酶溶液加热30秒至30分钟，优选45秒至20分钟，更优选1分钟至15分钟，最优选2分钟至10分钟的时长来终止步骤c)的水解的蛋白质/肽酶溶液中的酶促水解。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的方法，其中在步骤d)中，通过将水解的蛋白质/肽
酶溶液加热至80℃
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105℃，优选85℃
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103℃，更优选90℃
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100℃的温度来终止步骤c)的水解的蛋白质/肽酶溶液中的酶促水解。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其中在步骤d)之后，在任选的进一步的步骤e)中，使步骤d)的酶促水解的水溶性昆虫蛋白进行美拉德反应，以在所述酶促水解的蛋白质中提供修饰的氨基基团，所述美拉德反应包括子步骤：e1)提供碳水化合物，并将所述碳水化合物与步骤d)的酶促水解的水溶性昆虫蛋白混合，从而提供酶促水解的昆虫蛋白/添加的碳水化合物混合物；e2)加热步骤e1)的酶促水解的昆虫蛋白/添加的碳水化合物混合物，从而提供酶促水解的昆虫蛋白的美拉德反应产物。12.根据权利要求11所述的方法，其中在步骤e1)中，添加的碳水化合物的最终浓度为酶促水解的昆虫蛋白/添加的碳水化合物混合物总重量的0.05重量％至6.0重量％，优选酶促水解的昆虫蛋白/添加的碳水化合物混合物总重量的0.1重量％至5.0重量％，更优选0.2重量％至3重量％，最优选0.3重量％至1.0重量％。13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中在步骤e2)中，将步骤e1)的酶促水解的昆虫蛋白/添加的碳水化合物混合物在100℃
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170℃，优选120℃
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168℃，更优选135℃
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166℃，例如140℃
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165℃的温度下加热。14.根据权利要求11
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13中任一项所述的方法，其中在步骤e2)中，将步骤e1)的酶促水解的昆虫蛋白/添加的碳水化合物混合物加热1分钟至120分钟，优选2分钟
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60分钟，更优选3分钟
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30分钟，最优选5分钟
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20分钟，例如10分钟
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17分钟或约15分钟的时间段。15.根据权利要求11
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14中任一项所述的方法，其中在步骤e1)中，所提供的碳水化合物是蔗糖或葡萄糖或其混合物，优选蔗糖。16.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其中在步骤d)之后，在任选的进一步的步骤f1)中，干燥步骤d)的酶促水解的水溶性昆虫蛋白，优选通过应用喷雾干燥、流化床干燥进行干燥、冻干、折射干燥中的任何一种或多种来干燥，或根据权利要求11
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15中任一项所述的方法，其中在任选的步骤e2)之后，在任选的进一步的步骤f2)中，干燥步骤e2)的酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物，优选通过应用喷雾干燥、流化床干燥进行干燥、冻干、折射干燥中的任何一种或多种来干燥。17.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其中在步骤d)之后，在任选的进一步的步骤f3)中，浓缩步骤d)的酶促水解的水溶性昆虫蛋白，优选浓缩使得所述浓缩的酶促水解的水溶性昆虫蛋白的干物质含量为基于浓缩步骤f3)之后的浓缩的酶促水解的水溶性昆虫蛋白总重量的至少30重量％，优选至少50重量％，或根据权利要求11
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15中任一项所述的方法，其中在任选的步骤e2)之后，在任选的进一步的步骤f4)中，浓缩酶促水解的水溶性昆虫蛋白的美拉德反应产物，优选浓缩使得步骤e2)的酶促水解的水溶性昆虫蛋白的浓缩的美拉德反应产物的干物质含量为基于浓缩步骤f4)之后的酶促水解的水溶性昆虫蛋白的浓缩的美拉德反应产物总重量的至少30重量％，例如至少50重量％。18.根据权利要求17所述的方法，其中在任选的浓缩步骤f3)之后，浓缩的酶促水解的水溶性昆虫蛋白的干物质含量为基于浓缩的酶促水解的水溶性昆虫蛋白总重量的30重量％至80重量％，优选45重量％至75重量％，更优选50重量％至70重量％，或者其中在任选的浓缩步骤f4)之后，酶促水解的水溶性昆虫蛋白的浓缩的美拉德反应产物的干物质含量
为基于酶促水解的水溶性昆虫蛋白的浓缩的美拉德反应产物总重量的30重量％
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80重量％，优选45重量％
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75重量％，更优选60重量％
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70重量％。19.根据权利要求1
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18中任一项所述的方法，其中步骤b)的蛋白质/肽酶混合物中的水溶性昆虫蛋白的量为基于蛋白质/酶混合物总重量的0.2重量％至30重量％，优选为基于蛋白质/酶混合物总重量的0.5重量％至25重量％，更优选1重量％至20重量％，更优选2重量％至15重量％，最优选3重量％至10重量％，例如，3.5重量％至7％，或3重量％
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5重量％。20.根据权利要求1
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19中任一项所述的方法，其中在步骤a)中，所述水性水溶性昆虫蛋白组合物是来源于以下的任何一种或多种的水性水溶性昆虫蛋白组合物：甲壳虫幼虫、家蝇、黑水虻、蝗虫、草蜢、蟋蟀、蟑螂幼虫、棕榈象幼虫、蚕、田鳖、蝉、缩头虫、蚂蚁、灌丛蟋蟀、蝴蝶、叶蝉、飞虱和蜜蜂幼虫，并且所述水性水溶性昆虫蛋白组合物优选来源于黑水虻，并且优选地，所述水性水溶性昆虫蛋白组合物是来源于黑水虻幼虫的水性水溶性蛋白质组合物。21.根据权利要求1
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20中任一项所述的方法，其中在步骤a)中，所述水性水溶性昆虫蛋白组合物是溶解在水溶液如水中的水溶性昆虫蛋白组合物，优选地是来源于黑水虻幼虫的水溶性昆虫蛋白组合物，其中所述水性水溶性昆虫蛋白组合物通过以下步骤或至少通过以下步骤通过将昆虫转化成至少一种水性水溶性昆虫蛋白组合物来提供：(i)提供昆虫，优选黑水虻幼虫，(ii)减小步骤(i)的昆虫的尺寸，优选通过绞碎，然后(iii)从步骤(ii)的尺寸减小的昆虫获得浆状物，然后(iv)将步骤(iii)的浆状物加热至70
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100℃的温度，然后(v)将步骤(iv)的加热的浆状物进行物理分离步骤，优选包括倾析和/或离心，从而提供昆虫蛋白组合物，并且然后(vi)将步骤(v)的昆虫蛋白组合物在水溶液如水或水性缓冲液，优选水中混合，从而提供步骤a)的水性水溶性昆虫蛋白组合物。22.根据权利要求21所述的方法，其中在步骤a)中，所述水性水溶性昆虫蛋白组合物是来源于黑水虻幼虫并溶解在水中的水溶性昆虫蛋白组合物，其中所述水性水溶性昆虫蛋白组合物通过以下步骤，或至少通过以下步骤，优选通过以下步骤通过将黑水虻幼虫转化成至少一种水性水溶性昆虫蛋白组合物来提供：(i)提供黑水虻幼虫，优选在幼虫转化成预蛹前12至30天龄，优选14至28天，更优选14至26天，最优选12小时至3天，例如转化前1至2天的黑水虻幼虫，(ii)减小步骤(i)的黑水虻幼虫的尺寸，优选通过绞碎，其中步骤a)的浆状物中的昆虫残留物的平均粒度范围为10微米至500微米，然后(iii)从步骤(ii)的尺寸减小的昆虫获得浆状物，然后(iv)将步骤(iii)的浆状物加热至80
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95℃的温度，优选加热至85
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿曼，
申请(专利权)人：普罗提克斯公司，
类型：发明
国别省市：