CN104982943A - 枯草芽孢杆菌发酵来源的n-乙酰神经氨酸在食品中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，所述的N-乙酰神经氨酸是以N-乙酰神经氨酸单体、N-乙酰神经氨酸水合物或N-乙酰神经氨酸盐的形式存在，N-乙酰神经氨酸安全无毒，且在人体内有自身代谢途径，具有参与细胞膜功能，有抗病毒和促进神经发育的功能。

Description

枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用

技术领域

本发明涉及生物化学领域和食品领域，具体涉及一种枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用。本发明还涉及包含N-乙酰神经氨酸的食品配方组合。

技术背景

国内经济水平的提高使得政府对于健康产业日益重视，人们对于自身健康的关注度也越来越高，除了医疗产业外，基本的食品及其衍生行业保健品都已是人们日常需求的一部分。

从营养学角度看，人们食品成分越来越复杂，同时也越发贴近自身切实需要，如婴幼儿奶粉的成分配方越来越与母乳成分相近，而平常食用的营养素补充剂也有相应的科学依据，参考人均日均摄入量进行研制。总之，随着健康体系的日益完善，营养成分的摄入将会愈加复杂，摄入形态愈加天然。

N-乙酰神经氨酸是天然存在的氨基酸糖类，人们一般可通过鸡蛋，牛奶等摄入微量的N-乙酰神经氨酸，大量的研究文献表明该物质对于人体脑部发育和体内的抗病毒机制有着巨大的促进作用，但由于其在体内主要以蛋白结合物或糖类结合物的形式存在，在食品领域，现对其应用依然遵循其衍生物的形态，如牛奶中的唾液酸乳糖等形式，实际上其单体在人体内有完整的代谢途径，该途径也已通过文献公开，而N-乙酰神经氨酸单体分子量仅309，是极易吸收的小分子，完全可以以其最简单的形式进行摄入。

作为使用最普及的生物发酵工程技术，其生产特点在于生产成分和工序的高等可控性，在此基础上，同时基于微生物自身生产出的产品，有着明显区别于化工来源的天然属性，同时又具备了不同于普通农产品来源的工业化特质：大体量，短周期和高性价比。因此，我们在经过长时间研发枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸单体，确保高纯度的N-乙酰神经氨酸单体或其水合物可以被用于食品领域。同时，相对现存大肠杆菌发酵来源工艺，枯草芽孢杆菌早已被应用于食品领域，如纳豆发酵食品等，食品安全性上更有保障，风险更低。

本发明基于对N-乙酰神经氨酸的单体、盐或水合物(N-acetylneuraminic acid,N-acetylneuraminic acid hydrate,CAS号：131-48-6)的研究和相应的发酵工艺研究，将其应用于食品中，作为人类日常摄入的营养补充剂，具有提高免疫力，促进脑神经发育等功效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，具有提高免疫力，促进脑神经发育等功效。

目前尚未有枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸的工艺及相关研究。但经本发明人研究发现，枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸相比合成来源及大肠杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸更适宜用于食品领域。枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸是以N-乙酰神经氨酸单体、N-乙酰神经氨酸水合物或N-乙酰神经氨酸盐的形式存在，均可以直接食用。

因此本发明的一个目的为以枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用。

根据本发明的一个优选实施方式，所述食品为：保健食品、保健药品或营养补充剂，所述的营养补充剂为配方奶粉，上述食品制成固态或液态形式。

根据本发明的优选实施方式中，所述N-乙酰神经氨酸的使用含量是质量百分比0.01％～60％的任意含量。

根据本发明发现，N-乙酰神经氨酸可直接用于食用，因此，本发明的另一目的，本发明提供一种食品组合物，所述食品组合物含有N-乙酰神经氨酸，以及食品领域能接受辅料。

所述食品领域能接受辅料为：增稠剂、稳定剂、乳化剂、抗氧化剂、护色剂、金属络合剂、营养强化剂、防腐剂、着色剂、漂白剂、膨松剂、酸度调节剂、组织改良剂、抗结剂、酶制剂、增味剂或/和食用香料。

根据本发明的一个优选实施方式，所述食品组合物是营养液或营养素片剂，这些形式可通过本领域技术人员熟知的方法制备。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述N-乙酰神经氨酸占上述食品组合物总重量的0.01％～60％。在一个优选实施方式中，所述N-乙酰神经氨酸占所述食品组合物总重量的0.1％～30％，更优选0.5％～20％，最优选5％～15％。

本发明所述N-乙酰神经氨酸可以通过枯草芽孢杆菌发酵得到、或枯草芽孢杆菌间接发酵聚唾液酸，后经酶解或水解得到生物工程技术人员熟知的方法得到，如以微生物发酵法，提取法，酶解聚唾法等手段制备N-乙酰神经氨酸，最后可通过结晶制得高纯度的N-乙酰神经氨酸单体干粉或N-乙酰神经氨酸水合物晶体，在枯草芽孢杆菌发酵得到的N-乙酰神经氨酸或中加入碱液经中和反应制备得到N-乙酰神经氨酸盐。

根据本发明的一个优选实施方式，适宜溶媒主要为水，包括蒸馏水或去离子水。

N-乙酰神经氨酸单体天然存在于人体细胞内，与蛋白质及糖类结合，参与细胞膜功能，有抗病毒和促进神经发育的功能。

具体实施方式

除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域普通技术人员共同理解的相同含义。虽然与本文所述相似或等同的任何方法和材料可用于实施或测试本发明，但本文描述的是优选的方法和材料。对于本发明的目的，下面定义了以下术语。

本文所用术语“约”指与参比品的数量、水平、数值、维度、大小或用量比，差异可高达30％、20％或10％的数量、水平、数值、维度、大小或用量。

在全篇说明书和权利要求书中，除非另有要求，以下词语“包含”和其变体“含有”和“包括”应理解为意指包括所述的整体或步骤，或一组整体或步骤，但不排除任何其它整体或步骤。

根据本发明，术语“N-乙酰神经氨酸”包括N-乙酰神经氨酸单体、N-乙酰神经氨酸水合物或N-乙酰神经氨酸盐。术语“N-乙酰神经氨酸水合物”是指含有任意数量结晶水的N-乙酰神经氨酸单体与水分子的结合物，术语“N-乙酰神经氨酸盐”是指N-乙酰神经氨酸单体离子与一价或多价金属离子形成共价键的盐或形成配位键的络合物。术语“枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸”是指通过一步法枯草芽孢杆菌发酵得到N-乙酰神经氨酸或指通过一步法枯草芽孢杆菌发酵得到聚唾液酸，后经水解或酶解处理得到N-乙酰神经氨酸。

根据本发明，术语“食品”包括保健食品、保健药品或营养补充剂，所述营养补充剂为配方奶粉，上述食品制成固态或液态形式。

本发明还提供了一种食品组合物，其特征在于，所述组合物含有N-乙酰神经氨酸和食品领域能接受的辅料。所述“食品领域能接受的辅料”选自：增稠剂、稳定剂、乳化剂、抗氧化剂、护色剂、金属络合剂、营养强化剂、防腐剂、着色剂、漂白剂、膨松剂、酸度调节剂、组织改良剂、抗结剂、酶制剂、增味剂或/和食用香料。

在根据本发明的优选实施方式中，所述食品组合物为保健食品、保健药品或营养补充剂，所述营养补充剂为配方奶粉，上述食品制成固态或液态形式。食品组合物的这些形式可通过本领域技术人员熟知的方法制备。

N-乙酰神经氨酸的使用浓度是0.1mg/ml至600mg/ml。例如，N-乙酰神经氨酸的使用浓度可以是1mg/ml至300mg/ml，优选5mg/ml至200mg/ml。如果作为添加剂加入食品中，以食品组合物的总重量计，所述食品组合物可以包含0.01-60％N-乙酰神经氨酸。在本发明一个优选的实施方式中，所述N-乙酰神经氨酸占所述食品组合物总重量的约5-15％。

N-乙酰神经氨酸的广泛存在于自然界中，主要结合在动植物细胞膜蛋白上，其中含量最高的是燕窝。目前，对于N-乙酰神经氨酸单体、盐或水合物的应用主要限于医药中间体，而对食品的应用则是一片空白。对于已知文献及相关研究的找寻，并未发现有涉及N-乙酰神经氨酸单体、盐或水合物在食品中的应用及相关功效。因此，本发明首次提出N-乙酰神经氨酸具有参与细胞膜功能，有抗病毒和促进神经发育的功能，可作为营养剂加入食品中。

根据本发明的一个优选实施方式，适宜溶媒主要为水(包括蒸馏水、去离子水)。

下面结合具体实施例进一步阐述本发明。但是，这些实施例仅用于说明发明儿不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议条件。除非另有说明，所有百分比和份数按质量计。一下所有实施例中N-乙酰神经氨酸单体样品均由武汉中科光谷绿色生物技术有限公司提供的95％纯度样品。

实施例1：急性经口毒理实验

1.1实验方法

配制浓度为125mg/ml的N-乙酰神经氨酸供试液，试验动物为20只昆明种小鼠，随机分为给药组和空白对照组，每组各10只，雌雄各半，禁食12小时后分别按40ml/kg体重的给药量一日一次给药。给药组和空白对照组分别灌胃给予上述供试药物和纯化水。给药组采用一次限量法，一日内总剂量为5000mg/kg。观察给药后即时毒性反应和十四天内存活情况。

1.2实验结果及结论

毒性反应及存活情况：给药后10分钟，给药组小鼠活动减少，30分钟后活动恢复正常；在十四天观察期内，未见延时毒性反应，动物状态良好，体重增加，全部小鼠存活。

N-乙酰神经氨酸单体对小鼠体重(g)的影响

实施例2：N-乙酰神经氨酸单体体内代谢途径

根据《Lehninger principles of biochemistry》(2005，第四版，W.H Freeman等著)，《Metabolism at a glance》(2004，第三版,Alden等著)书中所述N-乙酰神经氨酸单体(N-acetylneuraminic acid)在细胞内存在完整代谢途径，即细胞吸收单体后正常情况下为生命代谢所需。

N-乙酰神经氨酸在细胞内的三条代谢途径：

1、N-乙酰神经氨酸和胞嘧啶三磷酸经唾液酸胞嘧啶核苷酸转移酶作用生成胞嘧啶单磷酸N-乙酰神经氨酸和双磷酸根离子，该途径可逆。

2、N-乙酰神经氨酸经唾液酸裂解酶作用生成乙酰甘露糖胺及丙酮酸，乙酰甘露糖胺和磷酸烯醇式丙酮酸可经唾液酸合成酶作用重新合成N-乙酰神经氨酸。

3、乙酰甘露糖胺经乙酰甘露糖胺激酶作用生成N-乙酰-D-甘露糖胺-6-磷酸，再经唾液酸合成酶作用生成N-乙酰神经氨酸-9-磷酸，最后经N-乙酰神经氨酸磷酸酶在镁离子存在条件下生成N-乙酰神经氨酸。

Claims (10)

1.枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用。

2.如权利要求1所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述的N-乙酰神经氨酸是以N-乙酰神经氨酸单体、N-乙酰神经氨酸水合物或N-乙酰神经氨酸盐的形式存在。

3.如权利要求1所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述食品为保健食品、保健药品或营养补充剂，上述食品制成固态或液态形式。

4.如权利要求1所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述营养补充剂为配方奶粉。

5.如权利要求1所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述食品还包含食品领域能接受的辅料。

6.如权利要求5所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述食品领域能接受的辅料为：增稠剂、稳定剂、乳化剂、抗氧化剂、护色剂、金属络合剂、营养强化剂、防腐剂、着色剂、漂白剂、膨松剂、酸度调节剂、组织改良剂、抗结剂、酶制剂、增味剂或/和食用香料。

7.如权利要求1所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述N-乙酰神经氨酸在任一食品中的最终使用浓度是0.1mg/ml～600mg/ml的任意浓度。

8.如权利要求5所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述N-乙酰神经氨酸在任一食品中的最终使用浓度是1mg/ml～300mg/ml的任意浓度。

9.如权利要求7所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述N-乙酰神经氨酸在任一食品中的最终使用浓度是5mg/ml～200mg/ml的任意浓度。

10.如权利要求7所述枯草芽孢杆菌发酵来源的N-乙酰神经氨酸在食品中的应用，其特征在于：所述N-乙酰神经氨酸在任一食品辅料中的最终使用浓度是50mg/ml～150mg/ml的任意浓度。