CN105451575A

CN105451575A - 用于制备具有最佳化感官特性的微藻粉的富脂质组合物的方法

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Publication number: CN105451575A
Application number: CN201480045270.2A
Authority: CN
Inventors: 阿芒迪娜·德吕翁; 马里·勒吕耶; 劳伦特·塞盖拉
Original assignee: Roquette Freres SA
Current assignee: Kobyn Biotechnology Co., Ltd.
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2016-03-30
Also published as: JP2016527898A; EP3035807A2; US20200046002A1; MX2016001917A; US20160192691A1; WO2015022469A3; KR20160041927A; WO2015022469A2

Abstract

本发明涉及通过发酵来制备具有最佳化感官特性的微藻粉的富脂质组合物的方法，其特征在于在最低培养基中培养微藻。

Description

用于制备具有最佳化感官特性的微藻粉的富脂质组合物的方法

本发明涉及用于通过发酵途径制备小球藻属的富脂质微藻粉的组合物的新颖工艺，这些组合物显示出优化的感官特征，这使得将其掺入食物配制品中而不产生不希望的气味成为可能。

现有技术的呈现

在历史上，藻类“只需水和阳光”来生长，因此藻类长期被认为是食物的来源。

存在若干可用在食品中的藻类物种，大部分是“大型藻类”，例如海带、海白菜(石莼(Ulvalactuca))和紫菜属(在日本种植的)或红皮藻(帕尔玛利亚掌叶(Palmariapalmata))型红藻。

然而，除了这些大型藻类外，还存在由“微藻”代表的藻类的其他来源，也就是说经种植用于在生物燃料或食品中应用的海产或非海产光合作用类或非光合作用单细胞微藻。

例如，螺旋藻(钝顶螺旋藻(Arthrospiraplatensis))是在开放泄湖中培养的(在光养条件下)，用作食品补充剂，或少量地掺于糖果或饮品中(一般不到0.5重量/重量％)。

其他富脂质微藻，包括小球藻(Chlorella)类型的某些物种，作为食品补充剂(提及产生ω-3脂肪酸的隐甲藻属(Crypthecodinium)或裂殖壶菌属(Schizochytriumgenus)微藻)也非常受亚洲国家的欢迎。

小球藻属型的微藻粉的生产和用途，例如，描述于文件WO2010/120923和WO2010/045368中。

微藻粉的油部分可基本上由单不饱和油构成，与常见于常规食品中的饱和、氢化和多不饱和油相比，可提供营养及健康优势。

当期望从其生物质工业生产微藻粉粉末时，主要困难仍然不仅来自所生产组合物的技术观点，而且来自所生产组合物的感官特征的观点。

这是因为，当藻类粉末，例如用在露天池中或通过光生物反应器光合培养的藻类所制造的藻类粉末，是可商购的时，它们具有深绿的颜色(与叶绿素有关)和强烈令人不快的味道。

即使配制于食品中或作为营养补充剂，这些藻类粉末仍然赋予食品或营养补充剂这种在视觉上不是非常有吸引力的绿色且具有难闻腥味或海洋藻类的气味。

此外，已知某些蓝绿藻物种天然地产生气味性化学分子(例如土臭素(反式-1,10-二甲基-反式-9-萘烷醇)或MIB(2-甲基异龙脑))，从而产生泥土或发霉气味。

关于小球藻类微藻，这一领域中普遍接受的描述语是“绿茶”味道，在某种程度上类似于其他绿色植物粉末，例如绿色大麦粉末或绿色小麦粉末，该味道是归因于其高叶绿素含量。

它们的气味通常仅在它们与高度有气味的植物或柑橘类果汁混合时才被遮蔽。

因此，对于具有以下可供使用的组合物仍存在不满足的的需要，这些组合物是具有适合的感官品质的小球藻属的微藻粉的组合物，使得在更大量的并且更多样化的食品中利用这些组合物成为可能。

发明概述

本申请人公司已经发现，可通过提供用于通过发酵途径制备小球藻属的富脂质微藻粉的组合物的新颖工艺，来满足这一需要。

因此，本发明涉及其中在“最低”培养基中培养微藻的发酵工艺。

优选地，该最低培养基：

-包含减少量的硫源和/或

-缺失一种或多种B族维生素，特别是缺失胆碱和肌醇类型的维生素。

根据一个实施例，最低培养基包含减少量的硫源，优选是减少量的MgSO₄和/或(NH₄)₂SO₄。具体地，最低培养基可以不包含多于1g/l的MgSO₄或可以包含大约1g/l的MgSO₄。它还可以不包含多于0.2g/l的(NH₄)₂SO₄或可以包含大约0.2g/l的(NH₄)₂SO₄。

根据另一实施例，最低培养基缺失一种或多种B族维生素。具体地，最低培养基可以不包含胆碱和/或肌醇。优选地，它既不包含胆碱也不包含肌醇。

可以借助通过混合以下项制备的品尝组合物来评估这些粉组合物的感官品质：5％-10％的微藻粉组合物、0.5％-2％的糖、0.1％-0.5％的香草香料和脱脂奶，其中这些百分比是按该品尝组合物的重量表示，将该组合物匀质化之后在60℃-85℃加热2-10分钟。

这些微藻可以选自原壳小球藻、凯氏小球藻(Chlorellakessleri)、微小小球藻(Chlorellaminutissima)、小球藻属、耐热性小球藻、黄绿小球藻(Chlorellaluteoviridis)、普通小球藻、瑞氏小球藻(Chlorellareisiglii)、椭圆小球藻(Chlorellaellipsoidea)、嗜糖小球藻(Chlorellasaccarophila)、凯氏拟小球藻(Parachlorellakessleri)、拜氏拟小球藻(Parachlorellabeijerinkii)、大型无绿藻(Protothecastagnora)和桑椹型无绿藻(Protothecamoriformis)。

优选地，这些微藻属于小球藻属，并且非常特别优选地是原壳小球藻微藻。

根据一个实施例，微藻缺失叶绿素色素。具体地，这些微藻可以在黑暗中培养或不能够产生叶绿素色素或具有降低的产生叶绿素色素的能力。

本发明还涉及，通过根据本发明的工艺而获得的富脂质微藻粉的组合物，并且涉及该粉组合物在制备食品组合物中的用途。

发明详述

在本发明的意义内，在由感官小组对在食物配制品中(例如在冰激凌中或在如以下所述的品尝组合物中)中的一种微藻粉组合物的评估推断出不存在不利地影响包含这些微藻粉组合物的所述食物配制品的感官品质的异常特征时，该微藻粉组合物展现“最佳化感官特征”或“最佳化感官品质”。

术语“感官品质”被理解为意指食物关于味道、气味、外观、颜色和稠度的性质。

这些异常特征与特定不合意气味性和/或芳香分子的存在有关，这些分子的特征在于具有对应于触发感觉所必需的感官刺激最小值的感知阈值。

因此，“最佳化感官特征”或“最佳化感官品质”由感官小组通过在四种感官准则(外观、质地、气味和风味)的量表评估中实现最佳评分来提出。

术语“总含量”被理解为意指列表中每一挥发性有机化合物的含量的总和。

在此使用的，术语“约”是指一个值+/-20％、10％、5％或2％。

在本发明的意义内，术语“微藻粉”应以其最广泛解释来理解且理解为表示(例如)包括多个微藻生物质颗粒的组合物。微藻生物质是源自微藻细胞，其可为全细胞或破裂细胞或全细胞和破裂细胞的混合物。

现有技术的多个文件，例如国际专利申请WO2010/120923，描述了用于制备小球藻微藻生物质和将其用于食品的方法。

因此优选地，本发明涉及的微藻为小球藻属微藻、更具体地原壳小球藻、仍更具体地为通过本领域技术人员本身已知的任一方法失去叶绿素色素(其中在黑暗中进行培养，或因为藻种已经发生突变为不再产生这些色素)的小球藻微藻。具体地，富脂质微藻可以非详尽地选自原壳小球藻、凯氏小球藻(Chlorellakessleri)、微小小球藻(Chlorellaminutissima)、小球藻属、耐热性小球藻、黄绿小球藻(Chlorellaluteoviridis)、普通小球藻、瑞氏小球藻(Chlorellareisiglii)、椭圆小球藻(Chlorellaellipsoidea)、嗜糖小球藻(Chlorellasaccarophila)、凯氏拟小球藻(Parachlorellakessleri)、拜氏拟小球藻(Parachlorellabeijerinkii)、大型无绿藻(Protothecastagnora)和桑椹型无绿藻(Protothecamoriformis)。因此，在一个非常具体的实施例中，微藻粉组合物是小球藻粉组合物，并且具体地是原壳小球藻粉组合物。

专利申请WO2010/120923中所描述的发酵工艺使得可产生多种具有可变感官品质的微藻粉组合物。

这一专利申请中推荐的培养基是复合发酵培养基，包括：

-碳源(葡萄糖、果糖、蔗糖、半乳糖、木糖、甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖、等)，

-氮源(例如蛋白、大豆粉、酵母提取物、来自浸渍玉米的水、等)，

-痕量形式的元素(按以下形式引入的锌、硼、钴、铜、锰和钼：ZnCl₂、H₃BO₄、CoCl₂.6H₂O、CuCl₂.2H₂O、MnCl₂.4H₂O和(NH₄)₆Mo₇O₂₄.4H₂O)，

-任选地pH缓冲剂以及

-磷酸盐(磷酸盐可以用作磷源)。

为了保持藻种存活，由德克萨斯大学奥斯汀分校(UniversityofTexasatAustin)针对其微藻保藏(UTEX)提供了不同培养基(参见他们的互联网站http://www.utew.org/)。

此外，在专利申请WO2010/120923中，指明了可以通过提供过量的碳源并且同时限制氮来产生高含量的油。

然而，在此文件中，没有地方提到或建议最低培养基的用途，是使微藻生长还是促进展现最佳化感官特征的粉组合物的生产。

最低培养基被常规定义为仅包含微藻生长所严格必需的化学元素的培养基，处于不具有特殊要求的微藻可以使用的形式。

则最低培养基包含：

-碳和能量的来源：一般是葡萄糖；

-钾和磷的来源：例如K₂HPO₄；

-氮和硫的来源：例如(NH₄)₂SO₄；

-镁和硫的来源：例如MgSO₄.7H₂O；

-钙源：例如CaCl₂.2H₂O；

-铁源：例如FeSO₄.7H₂O；

-痕量元素来源：Cu、Zn、Co、B、Mn、Mo的盐；以及

-维生素(硫胺素、生物素、维生素B12、等)。

事实上，如以下将被例证，本申请人公司已经发现，如果该最低培养基的硫供应被进一步减少和/或某些维生素(具体地是胆碱和肌醇，它们属于B族维生素)被去除，则获得展现最佳化感官特征的这些微藻的粉组合物。

为了确定感官特征，本申请人公司已经定义非常简单的品尝基质，虽然如此，该基质使得可进行类似于用更加复杂并且非常不同的处方(例如冰激凌或奶油糕点)所获得的感官评估的感官评估。

用于微藻粉组合物的这一品尝基质包含：

-5％-10％的微藻粉组合物，优选地大约7％；

-0.5％-2％的糖，优选地大约1％；

-0.1％-0.5％的香草香料，优选地大约0.25％；以及

-剩余部分为脱脂奶，优选地大约91.75％；

百分比是通过品尝组合物重量来表示。

如上所述的品尝组合物的制剂被匀质化、在60℃-85℃加热，优选地在大约75℃，加热持续2-10分钟，优选地大约5分钟。

限定感官小组以测试并且评估包括在如上所述的品尝组合物中的微藻粉组合物的感官品质。

形成这一感官小组以评估不同批次的微藻粉组合物、特别是原壳小球藻生物质粉组合物的感官特性。

聚集至少10、20或30，特别是大约15个人的一个组以评估若干微藻粉组合物的描述语，优选地与鉴别为符合(也就是说具有可接受感官品质)的参照微藻粉样品(1号参照批次)和另一具有高度不可接受感官品质的样品(2号参照批次)进行比较。

优选地，根据本文件，以品尝组合物的形式测试微藻粉组合物。可替代地，可以由本领域技术人员按所期望的任一其他形式来测试组合物，例如以冰激凌或面包制造产品(例如奶油糕点)的形式。

优选地，如下表中所呈现的参照产物与每一描述语相关联：

当然，本领域技术人员可视需要定义其他参照产品。

在每一品尝阶段，针对每一描述语与参照批次或样品、优选地视为具有可接受感官品质的参照批次或样品相比来评估若干(例如四到五种)产品。

以(例如)1到9范围的量表以下列方式依次评估所有产品：

值1：所评估描述语并不呈现于产品中；

值5：所评估描述语以与具有可接受感官品质的参照产品完全相同的方式呈现于产品中；

值9：所评估描述语完全呈现于产品中。

具有可接受感官品质的参照批次是在展现出所有这些描述语的“满足的”感官特征的意义上相符合的微藻粉组合物。具有高度不可接受感官品质的参照批次为并不满足与芳香调有关的描述语(也就是说描述语气味和风味)的批次，这是因为其展现出例如显著的植物余味。

重要的是应注意，具有可接受感官品质的参照批次未必为展现出最佳感官特征的微藻粉组合物：其优选地为由感官小组感知为“满意”、特别是在所测试的所有描述语上展现出等级5的微藻粉组合物。在此实施例中，通过感官小组将测试的微藻粉组合物归类到具有可接受感官品质的此参照批次的任一侧。

一般地，相对于具有可接受的或不可接受的感官品质的一个或多个参照批次，优选地相对于具有可接受的感官品质的一个或多个参照批次，通过感官小组将测试的组合物归类。

因此，取决于它们的感官品质，第一阶段生成测试的微藻粉的不同组合物的归类。

具体地，实施方差分析(ANOVA)以评估描述语(对于模型描述语～组合物+判断中的组合效应，与费歇尔测试(Fishertest)-类型-3ANOVA有关的p值小于0.20的描述语)的辨别能力。将组合效应解释为描述语的辨别能力：如果没有效应(临界概率>0.20)，则不能根据此准则辨别组合物。

该临界概率越小，则描述语的辨别能力越大。然后实施主要组分分析(PCA)以获得组合物的感官图和所有组合物关于所有描述语的同步表现。

因此，本发明涉及用于通过发酵途径制备具有最佳化感官品质的富脂质微藻粉组合物的工艺。

在根据本发明的工艺中，在最低培养基中培养微藻，优选地是小球藻属的微藻，并且更具体地是原壳小球藻微藻。然后可以将由此获得的生物质转化为微藻粉。

如在本发明中使用的最低培养基包含碳、钾、磷、氮、镁、钙、铁、痕量元素和维生素的来源。

根据一个具体实施例，最低培养基包含以下化合物：葡萄糖、KH₂PO₄、NaH₂PO₄、MgSO₄、(NH₄)₂SO₄、CaCl₂、FeSO₄、MnSO₄、CoSO₄、CuSO₄、ZnSO₄、H₃BO₃、Na₂MoO₄、硫胺素、生物素、维生素B12、泛酸钙和对氨基苯甲酸、以及任选地肌醇和/或氯化胆碱。

优选地，这一最低培养基包含减少量的硫源和/或缺失一种或多种B族维生素。

根据一个实施例，最低培养基包含减少量的硫源。

如在此使用的，优选地，“减少量”意指培养基中存在的量小于已知满足藻种的要求的量。优选地，这一术语意指与已知满足藻种的要求的量相比，低20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的量。可替代地，减少量可以意指在培养基中存在的量仅为培养的藻种的要求的50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％的量。

在最低培养基中存在的硫基本上源自包含这一元素的大量要素。这是因为微量要素的贡献通常是可忽略不计的。因此，根据一个实施例，在最低培养基中存在的硫基本上源自MgSO₄和/或(NH₄)₂SO₄。

因此，根据一个具体实施例，使用的最低培养基至多包含当量为大约1g/l的MgSO₄和大约0.2g/l的(NH₄)₂SO₄作为硫源。优选地，使用的最低培养基至多包含当量为1g/l的MgSO₄和0.2g/l的(NH₄)₂SO₄作为硫源。

根据一个优选实施例，使用的最低培养基包含当量为大约1g/l的MgSO₄和大约0.2g/l的(NH₄)₂SO₄作为硫源，并且更优选地，当量为1g/l的MgSO₄和0.2g/l的(NH₄)₂SO₄。

根据一个实施例，最低培养基缺失一种或多种B族维生素。

优选地，最低培养基不包含胆碱和/或肌醇。更特别优选地，最低培养基既不包含胆碱也不包含肌醇。

优选地，贯穿发酵持续时间在最低培养基中培养微藻，也就是说直至获得待转化为粉的足够生物质。典型地，发酵具有多于50小时的持续时间，优选地是在50和150小时之间。产生的生物质优选地大于100或150g/l的培养基，并且非常特别优选地，是在100和250g/l的培养基之间。

如在此使用，术语“富脂质微藻”更具体地表示按生物质的干重计，产生包括多于30％、35％、40％或45％的脂质的生物质的微藻。

微藻优选地缺失叶绿素色素。具体地，可以在黑暗中进行发酵。可替代地，这些微藻还可以不能够产生叶绿素色素或具有降低的产生叶绿素色素的能力。

因此，根据一个优选实施例，可以在异养条件下培养微藻，也就是说没有光，其中使用碳基基质(优选是葡萄糖)作为碳和能量的来源。

根据一个优选实施例，获得的生物质包含很少或没有感官上不合意的化合物，例如单不饱和脂肪酸的氧化分解产物。具体地，生物质包含很少或没有油酸的氧化分解产物。优选地，相对于按干生物质计的脂肪酸的总重量，亚油酸(油酸的氧化分解产物)的含量按重量计是小于18％、15％、10％、8％或7％。

虽然可以在更小的规模上进行使用，但是优选地，以工业规模进行该工艺，也就是说在中等容量(大约1至100m³)和高容量(多于100m³)发酵罐上进行。根据一个实施例，在具有至少1、10、25、50、75、100、500或1000m³的容量的发酵罐上进行该工艺。

根据本发明的工艺还可以包括将获得的生物质转化为微藻粉的阶段。这一阶段可以涉及本领域技术人员已知的用于获得微藻粉的任何方法。

本发明还涉及根据本发明的工艺获得的富脂质微藻粉的组合物。

它还涉及这一粉组合物用于制备食品组合物，例如食品、营养补充剂、糖果或饮品的用途。

在以下实例的帮助下，将获得对本发明的更好的理解，这些实例旨在是说明性的而不是限制性的。

实例

实例1：富脂质原壳小球藻微藻的产生-减少MgSO ₄ 或维生素的供量

使用的藻种是原壳小球藻UTEX250

预培养：

-在一个2l埃伦迈尔烧瓶(Erlenmeyerflask)中的500ml培养基；

-该培养基的组成(以g/l或mg/l计)：

孵育在以下条件下进行：持续时间：72h；温度：28℃；搅拌：110rpm(伊孚森莫特顿(InforsMultitron)孵育器)。

随后将预培养物转移到一个30l赛多利斯(Sartorius)型发酵罐中。

用于产生生物质的培养：

该基础培养基如下：

在测试2中，MgSO₄的供量被减少至1g/l，并且在测试3中，去除氯化胆碱和肌醇。

在接种后将发酵罐的初始体积(Vi)调节至7l。最后使其变为15-20l。

用于进行发酵的参数如下：

温度	28℃
		pH	使用28％w/w NH₃并且然后使用5N KOH，6.8
pO2	>20％(通过搅拌维持)
		搅拌	最小300rpm
气流速率	15l/min

当葡萄糖的剩余浓度下降至低于10g/l时，连续地进行处于700g/l浓缩溶液的形式的葡萄糖的提供，以便维持发酵罐中0和20g/l之间的葡萄糖含量。

当已经消耗了1000g的葡萄糖时并且当生物质已经达到70g/l的浓度时，用氢氧化钾替换氨水来调节pH。这使得生物质能够累积脂质。

结果：

感官小组给出的等级越高，则该组合物就越多表征为存在异常特征。

用测试2和测试3获得的粉组合物获得了小于5的等级，也就是说比具有满意的感官品质的参照组合物更低的等级。因此测试2和测试3的组合物具有与参照组合物相比更好的感官特性。

因此这些结果示出培养基中在硫方面的限制(具体地是通过减小MgSO₄的浓度，MgSO₄是硫的主要来源)、或不存在某些维生素(具体地不存在肌醇和/或胆碱)导致异常特征水平的显著降低，并且因此导致改进了组合物的感官品质。

Claims

1.一种用于通过发酵途径制备具有最佳化感官品质的富脂质微藻粉的组合物的工艺，其特征在于在最低培养基中培养这些微藻。

2.如权利要求1中所述的工艺，其特征在于该最低培养基：

-包含减少量的硫源和/或

-缺失一种或多种B族维生素。

3.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基包含减少量的硫源。

4.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基包含减少量的MgSO₄和/或(NH₄)₂SO₄。

5.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基不包含多于1g/l的MgSO₄。

6.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基包含大约1g/l的MgSO₄。

7.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基不包含多于0.2g/l的(NH₄)₂SO₄。

8.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基包含大约0.2g/l的(NH₄)₂SO₄。

9.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基至多包含当量为大约1g/l的MgSO₄和大约0.2g/l的(NH₄)₂SO₄作为硫源。

10.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基缺失一种或多种B族维生素。

11.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基不包含胆碱。

12.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基不包含肌醇。

13.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该最低培养基既不包含胆碱也不包含肌醇。

14.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于借助通过混合以下项制备的品尝组合物来评估这些粉组合物的感官品质：5％-10％的微藻粉组合物、0.5％-2％的糖、0.1％-0.5％的香草香料和脱脂奶，其中这些百分比是按该品尝组合物的重量表示，将该组合物匀质化之后在60℃-85℃加热2-10分钟。

15.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于这些微藻选自原壳小球藻、凯氏小球藻、微小小球藻、小球藻属、耐热性小球藻、黄绿小球藻、普通小球藻、瑞氏小球藻、椭圆小球藻、嗜糖小球藻、凯氏拟小球藻、拜氏拟小球藻、大型无绿藻和桑椹型无绿藻。

16.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于这些微藻属于小球藻属。

17.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于这些微藻是原壳小球藻微藻。

18.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于这些微藻缺失叶绿素色素。

19.如权利要求18所述的工艺，其特征在于这些微藻是在黑暗中培养。

20.如权利要求18或19所述的工艺，其特征在于这些微藻不能够产生叶绿素色素或具有降低的产生叶绿素色素的能力。

21.如以上权利要求中任一项所述的工艺，其特征在于该工艺另外地包括将这些微藻转化为微藻粉的阶段。

22.一种通过如权利要求1至21所述的工艺获得的富脂质微藻粉的组合物。

23.如权利要求22所述的富脂质微藻粉的组合物在制备食品组合物中的用途。