CN102076221B - 制备包含酪蛋白胶束和富含色氨酸的肽的有包装的、热防腐的水性饮品的方法及藉此获得的制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了制备有包装的经巴氏灭菌或经灭菌的水性可饮用制品的方法,以及由此获得的制品,所述制品包含(例如来自乳蛋白质的)酪蛋白胶束和肽级分,所述肽级分富含色氨酸。所述方法需要在特定的pH下进行热防腐处理。
Description
发明领域
本发明涉及制备有包装的经热防腐(例如巴氏灭菌或灭菌)的水性可饮用制品的方法以及藉此获得的制品,所述制品包含(例如来自乳制品的)酪蛋白胶束和肽级分,所述肽级分富含色氨酸。
发明背景
近期有多种报道认为,色氨酸被脑吸收时,对人的行为、心境、脑功能、脑发育的若干方面具有益处。此类报道的例子是WO 99/55174、WO 00/42868、WO 2005/023017。
色氨酸是存在于许多蛋白质例如乳清蛋白中的一种氨基酸,动物蛋白也含有色氨酸。色氨酸可以在摄入含有色氨酸的蛋白质后被吸收进在血中,以及从血吸收进脑。然而,色氨酸不是被吸收的唯一氨基酸,事实上,当摄入平均动物蛋白组合物(average animalprotein composition)时,其他氨基酸的竞争性吸收,被脑吸收的色氨酸水平由于低至通常不能观察到可归因于色氨酸的显著效应。因此,上文引用的大部分报道使用富含色氨酸的蛋白质或蛋白质级分,或者使用游离氨基酸色氨酸(后者任选地与其他游离氨基酸和/或蛋白质组合)。
色氨酸作为游离氨基酸的用途具有下述缺点:许多国家的食品立法限制在食品中使用作为游离氨基酸的色氨酸。
富含色氨酸的蛋白质对色氨酸水平及其与大的中性氨基酸的比例具有天然的限制,这与脑对色氨酸的吸收相关。
最近的观点是,富含色氨酸的肽可以是在脑中为期望的效应得到足够色氨酸的良好来源,并且与游离色氨酸相比其可以更容易地应用于食品中。优选地,富含色氨酸的此类肽中下述氨基酸含量低,所述氨基酸是被认为吸收进入脑的竞争较高的氨基酸:所谓的大的中性氨基酸(Large Neutral Amino Acid,LNAA),它们是:亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸(取决于LNAA的定义,也可以使用甲硫氨酸)。因此,优选地,制造和使用含有高水平色氨酸并具有高色氨酸/LNAA比例的肽制剂。在本发明的上下文中,甲硫氨酸被认为不具有任何有益的代谢效应,因此就本发明的目的而言不被认为是LNAA之一。
WO 02/46210描述了通过水解例如α-乳白蛋白和选择性沉淀来制备色氨酸/LNAA比例以重量计至少为0.3的富含色氨酸的肽的方法。
富含色氨酸的肽制剂(例如上文所述的)可用于食品中。这类食品可以是干燥的,例如点心棒,或者是早餐谷物,或是可以分散/溶解于液体如水或奶中以获得可饮用制品的粉末。
还期望制造含有色氨酸来源的液体制品(优选地含有属于富含色氨酸的肽级分并具有有益的色氨酸/LNAA比例的色氨酸来源),所述液体制品例如是即时饮用(RTD)的制品,因为例如欧洲存在以即时饮用饮料形式提供功能性食物的递增趋势。由于营养和/或易于配制成被儿童消耗(或可能被儿童消耗)和/或由父母为其儿童购买的配制物的原因,优选这类RTD配制物中存在乳组分如酪蛋白胶束。
特别地,对在口中具有与奶相关或类似的口感和/或质地的这类RTD制品存在需求,因为例如RTD制品可以儿童(例如年龄6-12岁的学龄儿童)为目标,并且(在一定程度上)模拟奶(也就是说,与例如果汁或软饮相比与奶更加相似)的制品通常被这类儿童和/或他们的父母认为是有营养的制品。尽管可以通过着色剂和/或调味剂制造颜色和香味(并且在目标为儿童的奶样健康饮品中非常常见,如用巧克力、香蕉或草莓调味),但是奶或奶样饮品的口感较难实现。还要求:优选地使沉降物的形成最小化,更优选地避免沉降物形成。尽管可以添加调味剂,但是优选地避免存在经烹调的异味。
除了口中的奶样口感或质地以外,还期望RTD是有包装并(例如通过热巴氏灭菌或热灭菌)经过热防腐的。除此之外,还期望制品在生产中显示最小的沉降,并优选地在生产中完全不显示沉降。
DE 4130284公开了制备具有高营养学价值的蛋白质制剂的方法。所述方法公开了用胃蛋白酶水解下述乳清蛋白,并将得到的产物与蛋白质例如酪蛋白掺合,所述乳清蛋白包含富含色氨酸和半胱氨酸(cystein)的α-乳白蛋白。
发明内容
因此,期望开发出下述RTD(即时饮用)组合物,所述组合物富含包含色氨酸的肽,优选地富含具有良好的色氨酸/LNAA比例的含色氨酸的肽,所述RTD经热防腐处理,含有酪蛋白胶束以模拟或实现奶或奶样制品的口感或质地,并且所述制品在热防腐处理(例如热巴氏灭菌或热灭菌)中显示最小的沉降(少于的12%蛋白质沉降,优选地小于6%沉降,更优选无沉降)。
因此,优选地避免或最小化沉降物的形成。为了实现这一目的,发现至少0.5%酪蛋白胶束(当像在奶中一样聚集时)的存在能够至少部分模拟奶或奶样饮品在口中的口感和/或质地。然而,为了实现期望的防腐和/或货架稳定性并避免经烹调的异味,优选地通过热巴氏灭菌或热灭菌、最优选地通过UHT灭菌处理进行热防腐处理是必需的。
这(至少部分)通过用于制备下述有包装的水性液体组合物的方法来实现,所述组合物包含0.5-4%(干重,基于总液体组合物)的酪蛋白胶束和0.1-5%(干重,基于总液体组合物)的具有1-10%(按重量计,基于含色氨酸的肽)色氨酸水平的含色氨酸的肽组合物,所述方法涉及以下步骤:
-获得包含以下的混合物:水(优选地以总组合物为基础按重量计50-97%),0.5-4%(干重)的酪蛋白胶束和0.1-5%(干重)的具有1-10%(按重量计,基于含色氨酸的肽)色氨酸水平的含色氨酸的肽组合物,
-在80-150℃、优选地120-150℃下对所述混合物进行热防腐处理,通过无菌包装来包装藉此获得的液体制品,其中进行了热防腐处理的混合物的pH低于8.1并高于下述式子给出的pH(下式中酪蛋白胶束被表述为基于总配制物的重量%):
pH>0.02*T(℃)+0.23*(以干重%计的酪蛋白胶束)+3.8。
本发明还涉及有包装的经热防腐(优选地经热巴氏灭菌或热灭菌,更优选地经热灭菌)的组合物,所述组合物包含:
-50-97%(以总组合物为基础按重量计)的水,
-0.5-4%(干重,基于总液体组合物)的酪蛋白胶束,
-0.1-5%(干重,基于总液体组合物)的具有1-10%(按重量计,基于含色氨酸的肽)色氨酸水平的含色氨酸的肽组合物,所述组合物的pH为6到8.1,优选地为6.2到7.5,更优选地为6.5到7。
优选地,在根据本发明的方法中,热防腐处理包含通过热巴氏灭菌,或通过热灭菌,最优选UHT灭菌处理。
还期望在这类RTD配制物中使用的含色氨酸的肽组合物,以及这类色氨酸来源的制备方法,所述含色氨酸的肽组合物具有良好的色氨酸水平和良好的色氨酸/LNAA水平(LNAA表述为酪氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的总和)。
在根据本发明的RTD配制物中,含色氨酸的肽组合物优选地包含能够通过用于生产下述组合物的方法获得的含色氨酸的肽,所述组合物包含水溶性含色氨酸的肽、优选地至少两种水溶性含色氨酸的肽,并优选地具有多于0.15、优选地在0.15和1.8之间的色氨酸/LNAA比例,所述方法包括:水解溶菌酶,优选地水解鸡卵溶菌酶,以制备具有5和45之间DH的水解产物,以及任选地去除部分含精氨酸或赖氨酸的肽。优选地,用于本发明的RTD配制物中的此类含色氨酸的肽包含AW或GNW,更优选地包含AW和GNW。所述水解产物优选地具有10和40之间的DH。
在根据本发明的RTD配制物中,含色氨酸的肽组合物优选地是包含至少两种不同的水溶性肽的组合物形式,并且其中所述组合物的色氨酸/LNAA比例至少为0.15,优选地在0.15和1.8之间。优选地,所述含色氨酸的肽组合物包含AW或GNW,优选地AW和GNW,最优选地AW和GNW并且其中AW与GNW的摩尔比例在1∶2到10∶1之间,优选地在1∶2和5∶1之间。因此,在本发明的配制物中,含色氨酸的肽组合物优选地是富含色氨酸的水溶性肽的组合物。有利地,在本发明的RTD配制物中,含色氨酸的肽组合物优选地包含至少两种不同的二肽或三肽,其中选自二肽或三肽的两种肽以二肽和三肽总量的至少5mol%的量存在,并且在含色氨酸的肽组合物中,与肽结合的色氨酸中多于30mol%,优选地多于40mol%,更优选地多于50mol%,进一步更优选地多于60mol%,仍然更优选地多于70mol%和最优选地多于80mol%以二肽或三肽的形式存在,优选地所述含色氨酸肽组合物具有多于0.15,优选地在0.15和1.8之间的色氨酸/LNAA比例。与肽结合的色氨酸表示作为肽中氨基酸存在的色氨酸。
优选地在根据本发明的RTD配制物中使用的含色氨酸的肽组合物优选地是溶菌酶水解产物或经纯化的溶菌酶水解产物。优选地,所述溶菌酶水解产物特别富含精氨酸残基。精氨酸不属于大的中性氨基酸(LNAA)类,但其胰岛素刺激作用是已知的。已发现本文公开的水解产物能够产生体内高血浆色氨酸/LNAA比例。发现在血浆中检测的色氨酸/LNAA比例高于水解产物的色氨酸/LNAA比例。本文所述的含色氨酸的肽组合物的又一个优点是含色氨酸的肽非常小,使得甚至与具有较不利的色氨酸/LNAA比例的富含蛋白质的制品组合时,水解产物仍可立即产生高血浆色氨酸/LNAA比例。这使得这类含色氨酸的肽组合物良好地适用于本发明的配制物。本发明配制物中使用的含色氨酸的肽组合物可还包含游离的色氨酸。优选地,含色氨酸的肽组合物的水解产物不含有多于1wt%(以干物质计)的游离色氨酸。
发明详述
非常令人惊讶的是,为了避免沉降物形成而在热防腐处理之前需要的pH不仅取决于酪蛋白胶束(或其来源)的存在或不存在,也取决于这类酪蛋白胶束的浓度。不希望受任何理论束缚的情况下,我们相信:这一点和变量(variables)导致对pH要求的相对复杂性。
在根据本发明的方法中,要进行热防腐(如例如巴氏消毒、消毒例如UHT处理)的混合物的pH应当在一定界限内。根据所选择的成分,pH可以已然处于期望的范围内,但是在许多情况下需要将要进行热防腐(例如巴氏消毒或消毒,优选地UHT处理)的物质的pH调节至上述数值。这类调节可以通过任何合适的手段实现,例如在热防腐(优选地通过热巴氏灭菌或热灭菌,最优选地通过UHT灭菌)步骤前通过对例如要热防腐(优选地巴氏灭菌或灭菌,最优选地UHT灭菌)的混合物或所述混合物中使用的一种或多种组分添加碱或缓冲剂来实现。UHT灭菌在本文中应当如本领域所已知地理解:温度在120-150℃的范围内,时间长度足以实现至少3、优选地至少5的F0值。
根据酪蛋白胶束的浓度和热防腐处理温度(例如UHT条件),进行热防腐(优选地UHT灭菌)处理的混合物的pH优选地在6.2到7.5之间,优选地在6.5到7之间。
在根据本发明的方法和制品中,组合物优选地包含0.5-3%(干重,基于总液体组合物)的酪蛋白胶束,优选地包含0.6-2%的酪蛋白胶束。
还优选的是6.2到7.5、优选地6.5到7的pH与0.5-3%(干重,基于总液体组合物)、优选地0.6-2%的酪蛋白胶束浓度的组合。在本发明中特别优选的是6.5到7的pH与0.5-2%、进一步更优选地0.6-2%(干重,基于总液体组合物)的酪蛋白胶束浓度的组合。
在根据本发明的方法和制品中,组合物优选地还包含0.01-0.1%(优选地0.01到0.08%,更优选地0.02到0.05%,以总组合物为基础按重量计)的选自下组的增稠胶质,所述组由角叉菜胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、塔拉胶或其混合物构成,因为这可进一步支持口中的口感和/或质地接近奶或乳制品(也就是说,比例如果汁或软饮更接近奶或乳制品)。在这一方面,以所述浓度使用角叉菜胶是最优选的。还优选在本发明的方法和组合物中使用0.01-0.1%(优选地0.01到0.08%,更优选地0.02到0.05%,以总组合物为基础按重量计)的选自下组的增稠胶质,所述组由角叉菜胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、塔拉胶或其混合物构成(优选角叉菜胶),与要灭菌的混合物和/或RTD配制物的6.2到7.5、优选地6.5到7的pH和/或0.5-3%(干重,基于总液体组合物)、优选地0.6-2%的酪蛋白胶束的酪蛋白胶束浓度组合,特别是与(要灭菌的混合物和/或终产物)的6.5到7的pH和0.5-2%、进一步更优选地0.6-2%(干重,基于总液体组合物)的酪蛋白胶束浓度组合。除了或代替上文所述选自角叉菜胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、塔拉胶或其混合物构成(优选角叉菜胶)的组的胶质的使用或存在,组合物可包含0.5-5%(优选地0.5-3%、更优选地0.8-2%,以总组合物为基础按重量计)的淀粉或淀粉衍生物或淀粉水解产物,优选地,麦芽糖糊精。其中,这些范围的下限更适用于淀粉,而麦芽糖糊精可以在更大范围使用。淀粉或淀粉衍生物或水解产物如麦芽糖糊精的存在可因为与上文公开的胶质应用相同的原因而是优选的,并同样与优选的pH范围和/或酪蛋白胶束浓度组合。
酪蛋白胶束可以来自任何合适的来源,例如来自浓缩奶、奶、奶粉、脱脂奶粉、酪乳(butter milk)、酪乳粉、奶蛋白质浓缩物、奶蛋白质分离物和/或其混合物。
经热防腐(优选地经UHT处理)的制品要被无菌包装,这可以是任何合适的包装,优选地这类包装是Tetrapak、DOY包(囊)、瓶、袋或罐。
优选地用于本发明RTD配制物中的含色氨酸的肽组合物提供了包含以肽形式存在的色氨酸的组合物,所述组合物非常适用于在非常短的时间间隔内给予血浆中色氨酸/LNAA比例的有效提高。含色氨酸的二肽和三肽有利地有助于这一提高。在本发明RTD配制物中含色氨酸的肽组合物的一个实施方案中,在工业工艺中酶促(预)水解溶菌酶,优选地鸡卵溶菌酶,即优选地以水解产物的形式提供(鸡卵)溶菌酶。以水解产物形式提供时,含色氨酸的肽的胃肠道吸收被大幅促进。在另一实施方案中,对用于本发明RTD配制物的含色氨酸的肽组合物而言,鸡卵溶菌酶被转化成下述水解产物,其中包含带正电的精氨酸和赖氨酸残基的肽水平被降低。后一水解产物的一个特征是分子的色氨酸/LNAA比例高于0.15。在包含优选的含色氨酸的肽组合物的本发明RTD配制物的又一个实施方案中,鸡卵溶菌酶被转化成包含下述肽的群(peptide population)的水解产物,所述肽的群中存在的多于50%、优选地多于60%、更优选地多于75%的肽具有低于500Da的分子量。这样的前提是水解产物中存在的肽的分子量分布分析如本申请的材料和方法章节中所述进行。关于优选的(至少0.15的)色氨酸/LNAA比例:水解产物的氨基酸分析如本申请的材料和方法章节中所述进行。
“蛋白质”或“多肽”在本文中被定义为包含多于30个氨基酸残基的链。
“肽”或“寡肽”在本文中被定义为通过肽键连接的至少两个氨基酸的链。术语“肽”和“寡肽”被认为是同义的(如通常所认为的那样),且每种术语可根据上下文的需要交换使用。
“水溶性”肽是在5.0的pH下可溶于水的肽。
本文中所有(寡)肽和多肽式根据通常的实践从左到右以氨基端到羧基端的方向书写。本文中使用的氨基酸的单字母密码是本领域通常已知的,并可见于Sambrook,et al.(Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2nd ed.Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY,1989)中。
蛋白质水解产物、水解产物或经水解的蛋白质表示通过蛋白质的酶水解形成的产物,富集的水解产物是下述蛋白质水解产物级分,其例如富含选定的肽,或其中肽或多肽已从水解产物中被去除。因此,富集的水解产物优选地是肽的混合物(或肽混合物)。因此,本发明的肽混合物是至少两种,优选地至少三种,更优选地至少四种含色氨酸的肽的混合物。更优选地,混合物包含肽的群,所述群的多于50%、优选地甚至多于60%、最优选地多于75%的存在的肽具有低于500Da的分子量。含色氨酸的肽表示包含至少一个L-色氨酸氨基酸残基的肽。色氨酸/LNAA比例表示色氨酸相对于其它大的中性氨基酸(LNAA;即酪氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的总和)水平的摩尔比例。除了血浆色氨酸/LNAA比例外,色氨酸/LNAA比例仅涉及与肽结合的氨基酸。因此,游离的色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸不被考虑进色氨酸/LNAA比例中。
与肽结合的氨基酸是属于肽部分的氨基酸,并且不是游离的氨基酸。
Tyr/LNAA比例表示酪氨酸相对于支链氨基酸(BCAA;即亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的总和)水平的摩尔比例。优选地,Tyr/BCAA比例高于0.1,优选地高于0.12。
本发明RTD配制物中优选地使用的含色氨酸的肽组合物可以通过本文公开的方法生产,具有以蛋白质色氨酸为基础多于30%的色氨酸产率,并产生包含色氨酸的水溶性肽组合物。色氨酸残基的较大部分包含在二肽和三肽中这一事实暗示立即吸收进血流中。本发明RTD配制物中优选地使用的含色氨酸的肽组合物也可以产生比实际的水解产物的色氨酸/LNAA比例更高的血浆色氨酸/LNAA比例。最后,在本发明的RTD配制物中优选地使用的含色氨酸的肽组合物还有抗原性非常低的特征。
在本发明的RTD配制物中优选地使用的含色氨酸的肽组合物中,鸡卵溶菌酶被优选地用作便利的底物,用于提供具有高色氨酸/LNAA比例的制剂。溶菌酶以3-4%的浓度存在于卵白中。通过利用其格外高的等电点,使用简单的阳离子色谱纯化步骤将其从卵白中工业分离。得到的产物几乎是纯的,并且该工业可获得的产物具有7.8%的分子色氨酸含量和至少0.15的分子色氨酸/LNAA比例。因此,纯溶菌酶具有比纯α-乳白蛋白和/或β-乳白蛋白更高的色氨酸/LNAA比例。因此,用于优选地在本发明RTD配制物中使用的含色氨酸的肽组合物的溶菌酶水解产物(以及优选地用于RTD配制物中的含色氨酸的肽组合物自身)优选地具有高于0.15的摩尔色氨酸/LNAA比例,更优选地色氨酸/LNAA比例高于0.20,进一步更优选地色氨酸/LNAA比例高于0.23,仍然更优选地色氨酸/LNAA比例高于0.25,最优选地色氨酸/LNAA比例高于0.30。通常,摩尔色氨酸/LNAA比例低于3.0。同样,这类溶菌酶代表了含色氨酸的肽或组合物的优选的起点。溶菌酶(EC3.2.1.17)是能够水解细菌细胞壁中特异肽聚糖键,导致细胞裂解的酶。
如果被掺入以例如乳制品为代表的含高蛋白质的食物基质中,优选地用于本发明RTD配制物中含色氨酸的肽组合物的水解产物也是有效的。这是非常惊人的,因为含蛋白质的食物基质表现出高LNAA负荷,并因此可被期望为降低具有高色氨酸/LNAA比例制品的作用。对这种预料之外的现象的一种可能的解释是:通常的食物制品掺入了完整的而不是充分水解的蛋白质。优选的含色氨酸肽组合物中掺入色氨酸和酪氨酸的肽中的大部分具有低于500Da的分子量。考虑到色氨酸(MW=186)和酪氨酸(MW=163)的非常高的分子量和只存在非常低水平的游离色氨酸,意味着这些肽中大部分应该是三肽或二肽。
通过一种优选的方式,溶菌酶,优选地鸡卵溶菌酶在工业过程中被酶(预)水解,即(鸡卵)溶菌酶优选地以水解产物或富集的水解产物形式提供。以这类(富集的)水解产物形势提供时,极大地便利了含色氨酸的肽的肠吸收。在本申请的另一实施方案中,鸡卵溶菌酶被转化为包含色氨酸的水解产物或富集的水解产物,其包含下述肽的群,其中存在的肽中多于50%、优选地多于60%、更优选地多于75%具有低于500Da的分子量。优选地,这类(富集的)水解产物不含有多于1wt%(以干物质计)的游离色氨酸。存在于水解产物中包含色氨酸的肽的分子量分析如材料和方法章节中所述进行。
还可优选地,对优选地在本发明的RTD配制物中使用的含色氨酸的肽组合物而言,(鸡卵)溶菌酶水解产物被分级分离,从而提高水解产物级分的色氨酸含量。该级分或富集的水解产物与分级分离前的水解产物相比优选地具有提高的色氨酸/LNAA比例。水解产物或具有额外的游离色氨酸的经富集的水解产物的富集,这也形成了本发明的部分。在制备这类经富集的水解产物的一个优选的选项中,利用了下述观察结果:溶菌酶掺入罕见大量的碱性精氨酸和赖氨酸残基。惊人地,作为选择的酶孵育条件(即选择具有正确切割偏好的内切蛋白酶如枯草杆菌蛋白酶,与产生高粱二肽和三肽的孵育条件组合,所述二肽和三肽掺入色氨酸但是几乎没有精氨酸或赖氨酸残基)的结果,能够生产根据本发明的富集的溶菌酶水解产物。因此,掺入精氨酸或赖氨酸残基的含LNAA的肽能够从不具有这类碱性残基的含色氨酸的肽中分离。例如,通过将水解产物的pH调节至4和6之间、更优选地5.0和5.5之间的数值,不具有这类碱性残基的肽会不带电荷,并因而具有降低的亲水性。这些特征可例如在色谱或其它分离过程中使用,以选择性地去除大部分含精氨酸或赖氨酸的肽。因此,含色氨酸的肽的含量被显著提高,并任选地提高了该富集的水解产物的色氨酸/LNAA比例。可通过已知的技术,如离子色谱、疏水作用色谱或电渗析,来去除带电的掺入精氨酸或赖氨酸的肽。在相关肽的层析分离中使用这类特征的实践背景可见于a.o.the ProteinPurification Handbook(issued by Amersham Pharmacia Biotech,nowadays GEHealthcare Bio-Sciences,Diegem,Belgium)。在朝向下述制剂的进一步更先进的纯化途径中,有利地使用溶菌酶中带有酸性侧基的氨基酸如谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)残基的存在,所述制剂将高色氨酸含量与高色氨酸/LNAA比例结合。在该途径中,根据本发明的溶菌酶水解产物的pH首先被调节至3.0,然后在阳离子树脂上进行色谱。在该pH值下,掺入Glu或Asp的肽会通过柱,其它肽则会结合。随后用pH 5缓冲液的洗脱会解吸附如所述的不含赖氨酸或精氨酸残基的所有结合的肽。大部分含有色氨酸的肽会在经解吸附的该级分中。然后通过用具有甚至更高pH值的缓冲液洗脱,从柱上去除剩余的结合肽。
尽管对于优选地在本发明的RTD配制物中使用的含色氨酸的肽组合物的制备而言,优选地使用离子交换色谱和/或疏水作用色谱,但是也可使用其它合适的色谱分离方法,包括亲和色谱和尺寸排除色谱。可通过本领域已知的方法完成从得到的水性级分中回收富含色氨酸的肽。为了获得浓缩的和保质期稳定的产物,回收优选地包括蒸发和(喷雾)干燥步骤。另外,之后是蒸发/沉淀步骤的纳米过滤和涉及有机溶剂的萃取过程代表了对期望的纯化的选项。优选地通过蒸发溶剂进行从有机溶剂中回收富含色氨酸的肽。
尽管事实上溶菌酶在生理条件(即在酸性pH下使用胃蛋白酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶作为蛋白酶)下显示高度抵抗蛋白水解,但是在这类较不优良的酸性条件下也可获得优选地在本发明的RTD配制物中使用的溶菌酶水解产物。然而,在这类条件下需要相对苛刻的孵育条件,例如高得多的酶浓度、更高的温度和任选地额外的内切蛋白酶。发现通过在碱性pH下用枯草杆菌蛋白酶孵育溶菌酶获得的溶菌酶水解产物尤其富含Ala-Trp(AW)二肽。该发现提出化学合成的AW二肽可能为本发明溶菌酶水解产物提供合适的备选方案。尽管合成的二肽的使用具有明显的立法缺点,但是重要的优点是其成本有效性及其理想的Trp/LNAA比例。
材料和方法
材料
商品名为“Protex 6L”的枯草杆菌蛋白酶得自Genencor(Leiden,荷兰),胃蛋白酶来自Sigma且胰蛋白酶/糜蛋白酶(Porcine PEM)来自Novozymes(Bagsvaerd,丹麦)。溶菌酶作为Delvozyme L(22%干物质)从DSM Food Specialities(Delft,荷兰)获得。
SDS-PAGE
通过SDS-PAGE检查使用的溶菌酶制剂的纯度。用于SDS-PAGE和染色的所有材料均购自Invitrogen(Carlsbad,CA,US)。使用SDS缓冲液根据制造商的说明制备样品,并使用MES-SDS缓冲体系根据制造商的说明在12%Bis-Tris凝胶上分离。使用Simply Blue SafeStain(Collodial Coomassie G250)进行染色。水解前,溶菌酶在凝胶上作为具有约14kDa分子量的单一条带出现。
LC/MS/MS分析
使用HPLC测定通过本发明的工艺生产的酶蛋白质水解产物中含色氨酸的肽(主要是二肽或三肽)的存在,所述HPLC使用与P4000泵(Thermo Electron,Breda,荷兰)偶联的离子阱质谱仪(Thermo Electron,Breda,荷兰)。使用Inertsil 3 ODS 3,3μm,150*2.1mm柱(Varian Belgium,Belgium),与Milli Q水(Millipore,Bedford,MA,USA)中0.1%甲酸(溶液A)和乙腈中0.1%甲酸(溶液B)的梯度组合用于洗脱,来分离形成的肽。所述梯度从100%溶液A开始,保持10分钟,在25分钟内线性化提高至20%B,立即进入起始条件,并保持15分钟用于稳定。使用的注射体积为50微升,流速为每分钟200微升,柱温度维持在55℃。注射的样品的蛋白质浓度约为50微克/毫升。以滞留时间、质子化的分子为基础,并通过使用对感兴趣的肽专用的MS/MS,使用约30%的最适碰撞能量,鉴定感兴趣的肽。通过使用外标法进行含色氨酸的特异肽的定量。
使用四肽VVPP(M=410.2)调节MS模式中的最优灵敏度和MS/MS模式中的最优断裂(fragmentation),进行5μg/ml的恒量输注,得到MS模式中的质子化分子和MS/MS模式中约30%的最优碰撞能量,产生B-离子和Y-离子系列。
在LC/MS/MS之前,在室温和13000rpm下将酶蛋白质水解产物离心10分钟,并用滤经Millipore水过滤装置的去矿物质水(MilliQ水)以1∶100稀释上清液。
水解程度
使用快速OPA测试(Nielsen,P.M.;Petersen,D.;Dambmann,C.Improved methodfor determining food protein degree of hydrolysis.Journal of Food Science2001,66,642-646),监测用多种水解混合物孵育期间获得的水解程度(DH)。
克氏定氮(Kjeldahl Nitrogen)
通过流动注射分析(Flow Injection Analysis)测量总克氏氮。使用TecatorFIASTAR 5000流动注射体系,在590nm处定量从含蛋白质的溶液中释放的氨,所述体系装备有TKN Method Cassette 5000-040、具有SOFIA软件的Pentium 4计算机,和Tecator 5027自动采样器。将对应于本发明动态范围(0.5-20mg N/l)的样品量与95-97%硫酸和Kjeltab一起置于消化管中,并进行200℃下30分钟随后360℃下90分钟的消化程序。注射进FIASTAR5000体系中后,测量氮峰,从中可推理出被测量的蛋白质量。
水解产物中存在的肽和蛋白质的分子量分布
在自动HPLC体系上完成经蛋白酶处理的蛋白质样品的肽大小分布分析,所述体系装备有高压泵、能够注射10-100微升样品的注射设备,和能够在214nm监测柱流出物的UV检测器。
用于该分析的柱是用20mM磷酸钠/250mM氯化钠pH 7.0缓冲液平衡的SuperdexPeptide HR 10/300GL(Amersham)。注射样品(典型地为50微升)后,在90分钟内以.5ml/min的流速用缓冲液从柱中洗脱多种组分。使用细胞色素C(Mw 13 500Da)、抑肽酶(Mw 6510Da)和四甘氨酸(Mw 246Da)的混合物作为分子量标记物校准该体系。
因此,在根据本发明的方法和RTD配制物中,含色氨酸的肽组合物优选地包含色氨酸与LNAA的(重量)比例至少为0.1、优选地至少为0.15、更优选地为0.15-1.8的肽组合物,并且优选地通过下述方法获得,所述方法包括:水解溶菌酶(更优选地鸡卵溶菌酶),以制备DH在5和45之间的水解产物,以及任选地去除部分含精氨酸或赖氨酸的肽。其中,含色氨酸的肽组合物优选地包含AW或GNW,优选地包含AW和GNW(其中所述AW与GNW的摩尔比例优选地在1∶2和10∶1之间,更优选地在1∶2和5∶1之间)。
考虑上文,还优选在根据本发明的方法和RTD配制物中,含色氨酸的肽组合物包含色氨酸与LNAA的(重量)比例至少为0.1、优选地至少为0.15、更优选地为0.15-1.8的肽组合物,并且优选地通过下述方法获得,所述方法包括:水解溶菌酶(更优选地鸡卵溶菌酶),以制备DH在5和45之间的水解产物,并任选地去除部分含精氨酸或赖氨酸的肽,和/或优选地,含色氨酸的肽组合物优选地包含AW或GNW,更优选地包含AW和GNW,其中AW与GNW的摩尔比例优选地在1∶2和10∶1之间,更优选地在1∶2和5∶1之间),并且所述组合物还包含0.01-0.1%(优选地0.01到0.08%,更优选地0.02到0.05%,以总组合物为基础按重量计)的选自下组的增稠胶,所述组由角叉菜胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、塔拉胶或其混合物构成,因为这可进一步支持口中的口感和/或质地接近奶或乳制品(也就是说,比例如果汁或软饮更接近奶或乳制品)。在这一方面,以所述浓度使用角叉菜胶是最优选的。
还优选地,在根据本发明的方法和组合物中使用包含下述肽组合物的含色氨酸的肽组合物,所述肽组合物的色氨酸与LNAA的(重量)比例至少为0.1、优选地至少为0.15、更优选地为0.15-1.8的肽组合物,并可通过下述方法获得,所述方法包括水解溶菌酶,与6.2到7.5、优选地6.5到7的要热防腐(优选地灭菌)的混合物和/或RTD-配制物的pH和/或与0.5-3%(干重,基于总液体组合物)的酪蛋白胶束、优选地0.6-2%的酪蛋白胶束浓度组合,特别是与6.5到7的pH和0.5-2%、进一步更优选地0.6-2%(干重,基于总液体组合物)的酪蛋白胶束浓度组合。除了或代替上文所述选自角叉菜胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、塔拉胶或其混合物组成(优选角叉菜胶)的组的胶质的使用或存在,组合物可包含0.5-5%(优选地0.5-3%、更优选地0.8-2%,以总组合物为基础按重量计)的淀粉或淀粉衍生物或淀粉水解产物,优选地为麦芽糖糊精。其中,这些范围的下限(0.5-2%)更适用于淀粉,而麦芽糖糊精可以在更大范围(0.5-5%)使用。淀粉或淀粉衍生物或水解产物如麦芽糖糊精的存在可因为与上文公开的胶质应用相同的原因而是优选的。
在根据本发明的方法和根据本发明的RTD中,优选含色氨酸的肽制剂包含选自二肽或三肽的至少两种不同的肽,其中选自二肽或三肽的两种肽各自以二肽和三肽总量的至少5mol%的量存在,并且其中总色氨酸的多于30mol%作为与肽结合的色氨酸存在,优选地多于40mol%、更优选地多于50mol%、甚至更优选地多于60mol%、仍然更优选地多于70mol%和最优选地多于80mol%的与肽结合的色氨酸以二肽或三肽的形式存在,优选地所述组合物具有多于0.15的、优选地在0.15和1.8之间的色氨酸/LNAA比例。在这一方法和RTD配制物中,优选地,这类含色氨酸的肽配制物优选地通过包括水解溶菌酶(更优选地鸡卵溶菌酶,以制备DH在5和45之间的水解产物,并任选地去除部分含精氨酸或赖氨酸的肽,和/或优选地含色氨酸的肽组合物优选地包含AW或GNW,更优选地包含AW和GNW,其中所述AW与GNW的摩尔比优选地在1∶2和10∶1之间,更优选地在1∶2和5∶1之间)的方法获得。
本发明还涉及包含本文公开的RTS配制物的食物、宠物食物、饲料、膳食补充剂或营养药物组合物和/或肠组合物。
以下的实施例进一步阐述本发明。
实施例
实施例1
使用Protex水解溶菌酶并鉴定形成的肽。
使用NaOH将含10%(w/w)纯溶菌酶的溶液调节至pH 8.2,并加热至52℃。通过添加25微升Protex/g存在的蛋白质开始水解。在连续的搅拌下和将pH维持于8.2时,将水解持续5.5小时,得到没有可见沉淀物的几乎澄清的溶液。在用于失活Protex活性的加热步骤后,取样用于DH分析。溶液的DH显示约为30%。在10kDa滤器上超滤经热处理的溶液,得到完全澄清的液体。该澄清液体被用于LC/MS分析,用于存在的肽和蛋白质的分子量分布分析,以及用于离子交换色谱。
为了得到存在的肽和蛋白质的分子量分布的印象,按照材料和方法章节中所述对澄清的液体进行分子量分析。获得的结果清楚地表明几乎所有掺入带有芳香族侧链的氨基酸(即色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸)的肽具有低于500kDa的分子量。考虑到这些氨基酸的高分子量,意味着大部分这些小肽是三肽或二肽。
根据材料和方法章节中所述步骤进行LC/MS分析。通过选择这些含有色氨酸(“W”)的肽,可以检测肽AW、GNW、WIR、NAW、WVA、VAW、AWR、SLGNW和小量WW和SRWW。孵育后水解产物中游离色氨酸的水平被确立为代表少于1%的存在的总(溶菌酶)色氨酸。
因为二肽和三肽容易被肠壁中存在的肽运载体吸收,所以在口服摄入本发明的溶菌酶水解产物后,这类肽中存在的色氨酸残基会被快速吸收并导致提高的血浆色氨酸水平几乎是没有疑问的。
实施例2
提高水解产物的色氨酸含量。
溶菌酶掺入了惊人的大量碱性精氨酸和赖氨酸残基。另外,溶菌酶分子掺入了显著量的酸性谷氨酸和天冬氨酸残基。该数据已被用于设计朝向具有高色氨酸/LNAA比例的水解产物的创新和优良的纯化途径。然而,该纯化途径的关键需求是,在还含有精氨酸或赖氨酸残基或谷氨酸或天冬氨酸残基任一的肽中,仅出现非常少的色氨酸残基。如实施例1中所示,本文使用的特异水解途径仅产生很少的含有精氨酸残基的含色氨酸的肽,并且不产生含有赖氨酸、谷氨酸或天冬氨酸残基的肽。
理论预测,在pH 3左右能够达到含和不含谷氨酸或天冬氨酸残基的肽之间的最大电荷差异。在pH 5左右能够达到含和不含精氨酸或赖氨酸残基的肽之间的最大电荷差异。
为了阐述该途径的选择能力,根据实施例1中说明的步骤制备溶菌酶水解产物。然后使用乙酸将水解产物的pH调节至pH 3.1,并将约0.5克蛋白质应用在用20mm柠檬酸钠pH3.1平衡的SP Sepharose FF(GE Healthcare,Diegem,Belgium)柱的15ml柱床体积上。用一倍柱体积的柠檬酸钠缓冲液洗涤柱,去除掺有谷氨酸或天冬氨酸的大部分肽后,将洗脱缓冲液变更为20mm柠檬酸钠缓冲液pH 5.1。用三倍体积的后一缓冲液洗涤柱时,洗脱了一系列含有色氨酸的肽。根据LC/MS分析,二肽AW以及三肽GNW、NAW、WVA、VAW大量存在,并存在小量戊肽SLGNW。多种pH 5.1级分的氨基酸分析显示,选择性合并(selective pooling)产生具有1.75的分子色氨酸/LNAA比例的溶液和约30%的色氨酸产率。更少选择性的合并产生具有0.4的分子比例的溶液和70%的色氨酸产率。随后,用三倍体积的20mM柠檬酸钠pH 7.1洗涤柱。根据LC/MS数据,该步骤洗脱了含精氨酸的肽WIR、AWIR并惊人地洗脱了肽WW。用1MNaOH、水和1M乙酸最后洗涤柱制备了用于下一轮的柱。
实施例3
大规模溶菌酶水解。
在更大规模的溶菌酶水解步骤中,基本上遵循实施例1中所述的步骤,但有一些较小的改动。将含7.3%(w/w)纯溶菌酶的溶液加热至65℃,然后使用NaOH将pH调节至pH 8.2。通过添加25微升Protex 6L/g干物质开始水解。在连续搅拌下和将pH维持于8.2并将温度维持于53℃时,将水解持续2小时。然后将pH值提高至9.0并将孵育再继续3.5小时,得到含有一些沉淀物的溶液。然后将溶液的pH降低至4.5,并将溶液冷却至低于4℃。为了获得完全澄清的产物,将液体滤过Z 2000滤器(Pall),随后通过纳米过滤去除过量的水和盐。然后在120℃对得到的浓缩物进行UHT处理7秒,蒸发并最终干燥,获得干燥形式的溶菌酶水解产物。由此获得的产物具有约0.19的摩尔色氨酸/LNAA比例。
实施例4
根据实施例3所述制备包含具有色氨酸的肽的肽组合物。获得的产物是具有约83%的肽水平、约5.5%的与肽结合的色氨酸含量并具有约0.19的TRP/LNAA比例的水性液体。所述产物具有浅黄色粉末外观,并且在1%溶于水中后给出pH约为4.3的溶液。
使用上述肽制剂能够制备如下表1(水基质中成分的干重%,剩余部分为水)中所示组成的饮品,所述表还给出组合物的pH,所述pH通过氢氧化钠和柠檬酸设定。制备这些组合物的方法可以是:
-在水中制备所有成分的预混物(除水之外的其他所有成分均为颗粒材料),
-将其搅拌10分钟,需要时调节pH至搅拌结束,
-进行UHT过程,
-通过高压匀化器匀化,
-无菌装填。
还制备了不含有含色氨酸肽制剂的两种制剂(对照A和B),来观察色氨酸肽制剂的存在造成的影响。还制备了pH在所述范围之外的制剂(对照C)。
表1:实施例4的组成和pH。
通过在143℃(+/-1℃)加热约8秒到约8.5秒,对所有这些组合物进行生产线(in-line)UHT(超高温)灭菌,这足以造成6到8的F0值。
UHT处理后立即将产物填充进350ml体积(约250ml液体)的透明瓶中,24小时后检验是否形成沉降物,如果形成的话形成多少沉降物(以cm为单位测量,将其计算为瓶中饮品高度的百分比)。
表2:实施例4形成的沉降物。
实施例5
按照实施例4中公开的标准制备包含具有色氨酸的肽的肽组合物,并用相同的加工方法制造,不同之处是UHT处理在125℃(+/-1℃)的更低温度下进行。样品组合物列于表3中。
表3:实施例5的组成和pH。
以与实施例4相同的方式检验沉降。结果公开于表4中。
表4:实施例5形成的沉降。
实施例5a | 实施例5b | 实施例5c | 实施例5d |
形成的沉降物(cm) | 0 | 0 | ||
以%高度计的沉降物 | 0% | 1.1% | 0% | 9.1% |
Claims (27)
1.用于制备有包装的水性液体组合物的方法,所述有包装的水性液体组合物包含以总液体组合物为基础按干重计0.5%-4%的酪蛋白胶束,和以总液体组合物为基础按干重计0.1%-5%的含色氨酸的肽组合物,所述含色氨酸的肽组合物具有以含色氨酸的肽为基础按重量计1%-10%的色氨酸水平,所述方法包括下述步骤:
-获得包含以下物质的混合物:以总组合物为基础按重量计50%-97%量的水,以干重为基础0.5%-4%的酪蛋白胶束,和以干重为基础0.1%-5%的含色氨酸的肽组合物,所述含色氨酸的肽组合物具有以含色氨酸的肽为基础按重量计1%-10%的色氨酸水平,其中所述含色氨酸的肽来自于鸡卵溶菌酶,
-在120-150℃的温度下对所述混合物进行热防腐处理,
-通过无菌包装,包装藉此获得的液体制品,
其中进行了热防腐处理的所述混合物的pH低于8.1并高于下述式子给出的pH,下式中酪蛋白胶束被表述为基于总配制物的重量%:
pH>0.02*T(℃)+0.23*(以干重%计的酪蛋白胶束)+3.8。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在所述热防腐处理前,将要进行所述热防腐的物质的pH调节至:
pH>0.02*T(℃)+0.23*(以干重%计的酪蛋白胶束)+3.8。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中在所述热防腐处理前,向一种或多种所述组分或所述混合物中添加碱或缓冲剂。
4.根据权利要求1所述的方法,其中进行了所述热防腐处理的混合物具有6.2到7.5的pH。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述热防腐处理包括热灭菌。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物包含以总液体组合物为基础按重量计0.5%-3%的酪蛋白胶束。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述酪蛋白胶束是乳蛋白质、奶、奶粉、酪乳、酪乳粉和/或其混合物的形式。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物包装在Tetrapak、囊、瓶、袋或罐中。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物还包含0.01%-0.1%的选自由角叉菜胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、塔拉胶或其混合物构成的组的增稠胶质。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物还包含0.5-5%的淀粉或淀粉衍生物。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述含色氨酸的肽组合物包含色氨酸与LNAA的重量比例至少为0.1的肽组合物。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述含色氨酸的肽组合物通过下述方法获得,所述方法包括水解鸡卵溶菌酶。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述溶菌酶被水解至5和45之间的DH。
14.根据权利要求12所述的方法,其中在水解后去除含有精氨酸或赖氨酸的肽部分。
15.根据权利要求1所述的方法,其中所述含色氨酸的肽组合物包含选自二肽或三肽的至少两种不同的二肽或三肽,其中选自二肽或三肽的两种肽各自以占二肽和三肽总量的至少5mol%的量存在,并且在所述含色氨酸的肽组合物中,与肽结合的色氨酸中多于30mol%以二肽或三肽的形式存在。
16.根据权利要求11所述的方法,其中所述组合物包含含有氨基酸序列AW或GNW的肽。
17.通过根据权利要求1所述的方法获得的有包装的水性液体组合物。
18.根据权利要求17所述的有包装的水性液体组合物,其中所述酪蛋白胶束的量以总液体组合物为基础按干重计为0.5%-3%。
19.根据权利要求17或18所述的有包装的水性液体组合物,其中所述酪蛋白胶束是奶、奶粉、酪乳、酪乳粉、奶蛋白质浓缩物、奶蛋白质分离物和/或其混合物的形式。
20.根据权利要求17所述的有包装的水性液体组合物,其中所述组合物还包含0.01%-0.1%的选自由角叉菜胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、塔拉胶或其混合物构成的组的增稠胶质。
21.根据权利要求17所述的有包装的水性液体组合物,其中所述组合物还包含0.5%-5%的淀粉或淀粉衍生物。
22.根据权利要求17所述的有包装的水性液体组合物,其中所述含色氨酸的肽组合物包含具有至少0.1的色氨酸/LNAA重量比的肽组合物。
23.根据权利要求17所述的有包装的水性液体组合物,其中通过水解鸡卵溶菌酶,来获得所述含色氨酸的肽。
24.根据权利要求23所述的有包装的水性液体组合物,其中所述含色氨酸的肽具有5和45之间的DH。
25.根据权利要求17所述的有包装的水性液体组合物,其中所述含色氨酸的肽组合物包含选自二肽或三肽的至少两种不同的肽,其中选自二肽或三肽的两种肽各自以占二肽和三肽总量的至少5mol%的量存在,并且在所述含色氨酸的肽组合物中,与肽结合的色氨酸中多于30mol%的以二肽或三肽的形式存在。
26.根据权利要求17所述的有包装的水性液体组合物,其中所述含色氨酸的肽组合物包含含有氨基酸序列AW或GNW的肽组合物。
27.根据权利要求26中所述的有包装的水性液体组合物,其中AW与GNW的摩尔比例在1:2和10:1之间。
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