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CN120957606A - 经由优选原位产生的α-葡聚糖改变食料质地的方法 - Google Patents

经由优选原位产生的α-葡聚糖改变食料质地的方法

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CN120957606A
CN120957606A CN202480021614.XA CN202480021614A CN120957606A CN 120957606 A CN120957606 A CN 120957606A CN 202480021614 A CN202480021614 A CN 202480021614A CN 120957606 A CN120957606 A CN 120957606A
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CN
China
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food product
glucan
alpha
gtf
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Application number
CN202480021614.XA
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K·H·克亚尔
P·H·范德扎尔
L·古尔德布兰德
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International Nutrition And Health Denmark Ltd
Danisco US Inc
Original Assignee
International Nutrition And Health Denmark Ltd
Danisco US Inc
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Publication date
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Abstract

本文公开了生产食物产品或食物前体的方法。这些方法可以包括:(a)提供至少包含水和蔗糖的食物产品/前体,以及(b)使该食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶(GTF)以及在一些方面,利用蔗糖作为底物的第二酶如转化酶接触。一种或多种GTF可以选自(i)合成α‑1,6‑葡聚糖的GTF,和/或(ii)合成α‑1,3‑葡聚糖的GTF。这样的酶处理典型地导致该食物产品/前体中产生α‑葡聚糖。用利用蔗糖作为底物的第二酶处理食物产品/前体可以改变GTF处理对该食物产品/前体的影响,如质地形成、糖组成和/或甜度。还公开了通过这种方法生产的食物产品和食物前体。

Description

经由优选原位产生的α-葡聚糖改变食料质地的方法
本申请要求美国临时申请号63/492,918(2023年3月29日提交)的权益,其通过援引以其全文并入本文。
技术领域
本公开属于多糖和食物产品领域。例如,本公开涉及在食物产品和食物前体中原位产生α-葡聚糖。
以电子方式递交的序列表的引用
序列表的正本经由EFS-Web以电子方式提交,文件名为NB42205WOPCT_SequenceListing.xml,创建于2024年3月25日,大小为约36千字节,并与本说明书同时提交。本文件中包含的序列表是本说明书的一部分,通过援引以其全文并入本文。
背景技术
质地是一系列食物产品的关键质量和价值参数。如今,淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、纤维素、瓜耳胶、果胶、黄原胶和其他几种稳定剂是食物产品中常见的增强质地的添加剂。质地与消费者的饮食感觉有关,并严重影响消费者的感受。
添加稳定剂的缺点是稳定剂会增加食物的总碳水化合物水平和卡路里含量,并且通常需要在加工过程中进行特殊处理。基于植物的或非乳制品的蛋白质食物替代品,如大豆、杏仁、豌豆、豆类、大米或燕麦类奶或新鲜发酵产品,是全球所有食物产品类别中增长最快的部分之一(2016, Mäkinen等人, Crit. Rev. Food Sci. Nutr. [食品科学与营养评论] 56:339-349;Sethi等人, 2016, J. Food Sci. Technol. [食品科学与技术杂志]53:3408-3423)。然而,大多数基于植物的蛋白质缺乏功能平衡(Sethi等人, 同上)。因此,大多数基于植物的无乳制品含有添加剂,如乳化剂、增稠剂和其他稳定剂,这与清洁标签(clean label)的需求相矛盾(2017, Asioli等人, Food Res. Int. [国际食品研究] 99:58-71; Mäkinen等人, 同上)。
作为添加稳定剂可能引发的问题的一个示例,含有添加淀粉的新鲜发酵产品可能需要在加工期间进行特殊处理,以避免经历剪切力而损失由淀粉产生的质地。此外,众所周知,添加淀粉会以多种方式对产品产生负面影响。首先,淀粉会降低酸奶或基于植物的新鲜发酵产品的“光泽度”,对消费者的视觉感受产生负面影响。此外,添加淀粉通常会导致酸奶产生不期望的感官干燥感。
发明内容
在一个实施例中,本公开涉及一种生产食物产品/前体的方法,该方法包括:(a)提供至少包含水和蔗糖的食物产品/前体,以及 (b) 使该食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶和利用蔗糖作为底物的第二酶接触,其中该葡糖基转移酶是:(i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或 (ii)合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,典型地其中至少一种α-葡聚糖在该食物产品/前体中产生,由此与步骤 (b) 之前的该食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的该食物产品/食物前体任选地具有以下特征中的一个或多个:(I) 质地增加,但是其中该质地增加低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的质地增加,(II) 糖含量降低,但是其中该糖含量降低低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的糖含量降低,典型地其中该糖含量包含该食物产品/前体的单糖和二糖,和/或 (III) 甜度降低,但是其中该甜度降低低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的甜度降低。在本文的一些替代性实施例中,提供利用蔗糖作为底物的第二酶是任选的。
在另一个实施例中,本公开涉及一种生产食物产品/前体的方法,该方法包括:(a)提供至少包含水、蔗糖和至少一种含碳水化合物的原料的食物产品/前体,以及 (b) 使该食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶接触,其中该葡糖基转移酶是:(i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或 (ii)合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,典型地其中至少一种α-葡聚糖在该食物产品/前体中产生,其中该含碳水化合物的原料包含该至少一种葡糖基转移酶的至少一种受体分子,由此与步骤 (b) 之前的该食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的该食物产品/食物前体任选地具有以下特征中的一个或多个:(I) 质地增加,但是其中该质地增加低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的质地增加,(II) 糖含量降低,但是其中该糖含量降低低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的糖含量降低,典型地其中该糖含量包含该食物产品/前体的单糖和二糖,和/或 (III) 甜度降低,但是其中该甜度降低低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的甜度降低。
在另一个实施例中,本公开涉及一种通过本文的方法生产的食物产品或食物前体。
附图说明和序列说明
图1:YO-MIX 410酸奶样品中的糖含量。参考实例1。
图2:在11.7 Hz的剪切速率下提取的YO-MIX 410酸奶样品的表观黏度,其提供产品稠度的测量结果。参考实例1。
图3:在249 Hz的剪切速率下提取的YO-MIX 410酸奶样品的表观黏度,其提供产品口感的测量结果。参考实例1。
图4:示出了旋转流变测试得到的流动曲线。参考实例2。
图5:使用多种GTF酶方案处理的YO-MIX PRIME 900、YO-MIX 410、YO-MIX T42、YO-MIX M01和YO-MIX 863酸奶样品的糖含量。参考实例2。
图6A-图6E:针对含3%淀粉或用单独的vGTFJ处理(0:100% [GTF 0768:vGTFJ])或用vGTFJ和GTF 0768两者处理(90:10% [GTF 0768:vGTFJ])的YO-MIX 863(图6A)、YO-MIXPRIME 900(图6B)、YO-MIX 410(图6C)、YO-MIX T42(图6D)和YO-MIX M01(图6E)酸奶样品所测量的感官数据蜘蛛图。参考实例2。
图7:用单独的vGTFJ处理(0:100% [GTF 0768:vGTFJ])或用vGTFJ和GTF 0768两者处理(90:10% [GTF 0768:vGTFJ])的YO-MIX 863、YO-MIX PRIME 900、YO-MIX 410、YO-MIXT42和YO-MIX M01酸奶样品相对于3%淀粉样品(未经过酶处理)的表观甜度。参考实例2。
图8:使用葡糖基转移酶(vGTFJ、GTF 0768)和/或乳糖酶/反式半乳糖苷酶处理的YO-MIX 410酸奶中的糖含量。参考实例3。
图9:使用葡糖基转移酶(vGTFJ、GTF 0768)和/或乳糖酶/反式半乳糖苷酶处理的YO-MIX 410酸奶样品的表观黏度,通过在11.7 Hz的剪切速率下提取测量,其提供产品稠度的测量结果。参考实例3。
图10:使用葡糖基转移酶(vGTFJ、GTF 0768)和/或乳糖酶/反式半乳糖苷酶处理的YO-MIX 410酸奶样品的表观黏度,通过在249 Hz的剪切速率下提取测量,其提供口感的测量结果。参考实例3。
图11:使用或不使用GTF 0974、GTF 0768或v2GTFJ处理的底物A-E的糖含量。参考实例4。
图12:对于使用或不使用GTF 0974、GTF 0768或v2GTFJ处理的各底物A-E,条形高度表示与最初制备(例如,在NURICA酶孵育形成底物C之前,以及在TGO酶孵育形成底物E之前)的底物参比品相比蔗糖的降低百分比。每个条形的内部显示了寡糖和多糖的相对含量(基于干重),以寡糖和多糖总含量的百分比表示。参考实例4。
图13:使用或不使用GTF 0974、GTF 0768或v2GTFJ处理的底物A-E的表观黏度,通过在11.7 Hz的剪切速率下提取测量,其提供产品稠度的测量结果。参考实例4。
图14:使用或不使用GTF 0974、GTF 0768或v2GTFJ处理的底物A-E的表观黏度,通过在249 Hz的剪切速率下提取测量,其提供口感的测量结果。参考实例4。
图15A-图15B:中性饮料在最初制备时不含麦芽糖(图15A)或含麦芽糖(图15B),然后使用GTF 0768、vGTFJ或其组合处理。对于每种所得产物,条形高度表示与参比品(无GTF处理)相比蔗糖的减少百分比(参比品为0%,因此无条形)。每个条形的内部显示了寡糖和多糖的相对含量(基于干重),以各GTF处理产品中形成的寡糖和多糖总含量的百分比表示。参考实例5。
图16:中性饮料的表观黏度,最初在GTF处理前含或不含麦芽糖,使用GTF 0768、vGTFJ或其组合处理产生,通过在11.7 Hz的剪切速率下提取测量,其提供产品稠度的测量结果。参考实例5。
图17:中性饮料的表观黏度,最初在GTF处理前含或不含麦芽糖,使用GTF 0768、vGTFJ或其组合处理产生,通过在249 Hz的剪切速率下提取测量,其提供口感的测量结果。参考实例5。
图18:酸奶产品随时间推移的黏度(1、7、21、35或63天;各数据集按此顺序显示条形)。参考实例6。
图19:酸奶产品随时间推移的糖含量(0、14、28、42或56天)。参考实例6。
图20:冰淇淋样品的融化曲线。参考实例7。
图21A-图21C:冰淇淋样品的质地属性(硬度[图21A]、凝聚性[图21B]、黏附性[图21C])。参考实例7。
图22:加糖炼乳样品的拉伸流变测定(随时间的亨基应变(Hencky strain),速率为1 mm/s)。参考实例8。
图23:用单独的转化酶(顶行)或转化酶加vGTFJ(底行)处理脱脂奶。参考实例10。
图24:用单独的转化酶(底行)或转化酶加vGTFJ(顶行)处理酸奶。参考实例10。
图25:部分使用GTF 0768和vGTFJ酶的共混物制备番茄酱样品。参考实例12。
图26:部分使用GTF 0768和vGTFJ酶的共混物制备番茄酱样品。参考实例13。
表A. 蛋白质SEQ ID编号总结
具体实施方式
将所有引用的专利和非专利文献的公开内容都通过援引以其整体并入本文。
除非另外公开,否则如本文所使用的术语“一个/一种(a/an)”和“所述/该(the)”旨在涵盖一个/一种或多个/多种(即,至少一个/一种)所引用的特征。
如果存在,所有范围都是包含性的和可组合的,除非另有说明。例如,当列举“1至5”(即,1-5)的范围时,所列举的范围应当解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1-2”、“1-2和4-5”、“1-3和5”等。
术语“α-葡聚糖”、“α-葡聚糖聚合物”等在本文中可互换地使用。α-葡聚糖是包含通过α-糖苷键连接在一起的葡萄糖单体单元的聚合物。在典型的实施例中,本文的α-葡聚糖包含至少约80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、或100%的α-糖苷键。本文中α-葡聚糖聚合物的实例包括如当前所公开的接枝共聚物,以及α-1,3-葡聚糖和α-1,6-葡聚糖。
术语“α-1,3-葡聚糖”、“聚α-1,3-葡聚糖”、“α-1,3-葡聚糖聚合物”等在本文中可互换地使用。α-1,3-葡聚糖是包含通过糖苷键连接在一起的葡萄糖单体单元的聚合物,其中至少约50%的糖苷键是α-1,3。在某些实施例中,α-1,3-葡聚糖包含至少约90%或95%的α-1,3糖苷键。本文的α-1,3-葡聚糖中的大部分或全部其他键典型地是α-1,6,尽管一些键还可以是α-1,2和/或α-1,4。如本发明公开的α-1,3-葡聚糖可以表征本文的α-1,3-葡聚糖侧链。在一些方面,α-1,3-葡聚糖可以表征α-1,3-葡聚糖“均聚物”,该均聚物是不为右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖共聚物的一部分的α-1,3-葡聚糖。
本文中的术语“右旋糖酐”、“右旋糖酐聚合物”、“右旋糖酐分子”、“α-1,6-葡聚糖”等是指包含至少50%、60%、70%、80%或90% α-1,6糖苷键的水溶性α-葡聚糖(其余键典型地是α-1,3)。能够由蔗糖合成右旋糖酐的酶可以描述为“右旋糖酐蔗糖酶”(EC 2.4.1.5)。“基本上线性的”(“大部分线性的”和类似术语)右旋糖酐在经本文的修饰以具有α-1,3-葡聚糖侧链之前具有5%或更少的分支。“线性的”右旋糖酐在经本文的修饰以具有α-1,3-葡聚糖侧链之前不具有分支。如果在用α-1,3-葡聚糖侧链对右旋糖酐进行修饰之前存在分支,则分支可以是短的,长度上为一(侧链的)至三个葡萄糖单体。然而,在一些方面,右旋糖酐可以是“枝状的”,其为从核发出的分支结构,其中存在彼此迭代分支的链(含有大部分或全部α-1,6-键)(例如,链可以是来自另一个链的分支,其反过来是来自另一个链的分支,等等)。然而,在还有一些方面,右旋糖酐不是枝状的,但是具有不从核发出的分支对分支结构。如本文用于α-1,3-葡聚糖合成(以产生右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖共聚物)的葡糖基转移酶反应中所用的右旋糖酐可以任选地表征为“引物”或“受体”。在一些方面,右旋糖酐可以表征α右旋糖酐“均聚物”,该均聚物是不为右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖共聚物的一部分的右旋糖酐。
本文中的术语“共聚物”是指包含至少两种不同类型的α-葡聚糖(诸如右旋糖酐和α-1,3-葡聚糖)的聚合物。
本文中的术语“接枝共聚物”、“支化共聚物”等通常是指包含“骨架(backbone)”(或“主链(main chain)”)和从骨架分支的一个或多个侧链的共聚物。侧链在结构上与骨架不同。
本文中的接枝共聚物的实例是“右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖接枝共聚物”(和类似术语),这些共聚物包含含有右旋糖酐的骨架和α-1,3-葡聚糖的一个或多个侧链。在一些方面,骨架可以本身是如本文公开的支化右旋糖酐;将α-1,3-葡聚糖侧链添加至这样的骨架(从而形成本文的接枝共聚物)可以例如经由从短分支(α-1,2、α-1,3或α-1,4分支,每种分支典型地包含单个葡萄糖单体;即,侧链葡萄糖)所呈现的非还原端的酶促延伸进行。短分支(其可以被酶促延伸成α-1,3-葡聚糖侧链)可以存在于另外的直链或大部分直链右旋糖酐上,或者可以存在于分支右旋糖酐上。在一些方面,α-1,3-葡聚糖还可以从右旋糖酐主链的非还原端合成,如在其中右旋糖酐骨架是直链或大部分直链的实施例中,或在其中右旋糖酐骨架是分支的(例如,枝状或非枝状[分支不从核发出]但具有分支对分支结构)的实施例中;从技术上讲,这种α-1,3-葡聚糖不是右旋糖酐的侧链,而是从一个或多个右旋糖酐主链的延伸。
本文的α-葡聚糖中的分支百分比是指代表分支点的α-葡聚糖中所有键的百分比。例如,本文中的α-葡聚糖中α-1,3分支的百分比是指葡聚糖中代表α-1,3分支点的所有键的百分比。除非另有说明,否则本文公开的键百分比是基于葡聚糖的总键、或者对于葡聚糖中公开内容特别涉及的部分。
术语“键”、“糖苷键(glycosidic linkage)”、“糖苷键(glycosidic bond)”等是指连接糖类化合物(寡糖和/或多糖)内的糖单体的共价键。糖苷键的实例包括1,6-α-D-糖苷键(本文中也称为“α-1,6”键)、1,3-α-D-糖苷键(本文中也称为“α-1,3”键)、1,4-α-D-糖苷键(本文中也称为“α-1,4”键)、和1,2-α-D-糖苷键(本文中也称为“α-1,2”键)。本文中的葡聚糖聚合物的糖苷键(glycosidic linkage)也可以被称为“糖苷键(glucosidiclinkage)”。本文中,“α-D-葡萄糖”称为“葡萄糖”。
本文的α-葡聚糖的糖苷键谱图可以使用本领域已知的任何方法确定。例如,可以使用采用核磁共振(NMR)波谱法(例如,13C NMR或1H NMR)的方法确定键谱图。可以使用的这些和其他方法公开于例如,Food Carbohydrates: Chemistry, Physical Properties, and Applications [食品碳水化合物:化学、物理特性和应用](S. W. Cui编, 第3章, S.W. Cui, Structural Analysis of Polysaccharides [多糖的结构分析], Taylor &Francis Group LLC [泰勒弗朗西斯集团有限公司], 佛罗里达州波卡拉顿, 2005)中,将其通过援引并入本文。
本文中的α-葡聚糖的“分子量”可以表示为重均分子量(Mw)或数均分子量(Mn),其单位为道尔顿(Da)或克/摩尔。在一些方面,分子量可以表示为DPw(重均聚合度)或DPn(数均聚合度)。DPw和DPn分别由相应的Mw或Mn除以一个单体单元M1的摩尔质量计算得出。如果是葡聚糖聚合物,M1 = 162.14。在一些方面,分子量有时可以以“DP”(聚合度)提供,其仅仅是指基于单个分子包含在该α-葡聚糖内的葡萄糖的数量。用于计算这些不同分子量测量值的各种手段在本领域中是已知的,诸如采用高压液相色谱法(HPLC)、尺寸排阻色谱法(SEC)或凝胶渗透色谱法(GPC)。
本文中的术语“蔗糖”是指由α-1,2-糖苷键连接的α-D-葡萄糖分子和β-D-果糖分子构成的非还原性二糖。通常,蔗糖被称为食用糖。蔗糖可替代地可以称为“α-D-吡喃葡萄糖基-(1→2)-β-D-呋喃果糖苷”。“α-D-吡喃葡萄糖基”和“葡糖基”在本文可互换地使用。
术语“糖”,除非用于特别地仅指蔗糖,否则是指任何单糖(例如,果糖、葡萄糖和/或半乳糖)和/或二糖(例如,蔗糖、明串珠菌二糖和/或乳糖;和/或任选地DP2葡萄糖-寡糖)和/或任选地任何寡糖(例如,范围为DP3至DP4、DP5、DP6、DP7、DP8、DP9、DP10、DP12、DP14、DP15、DP16、DP18或DP20;典型地葡萄糖-寡糖),如本文所公开的那些。本文中的糖典型地是水溶性的。
术语“葡糖基转移酶(glucosyltransferase)”、“葡糖基转移酶(glucosyltransferase enzyme)”、“GTF”、“葡聚糖蔗糖酶”等在本文中可互换地使用。本文的葡糖基转移酶的活性催化底物蔗糖的反应以制成产物α-葡聚糖和果糖。GTF反应的其他产物(副产物)可以包括葡萄糖、各种可溶性葡萄糖-寡糖、和明串珠菌二糖。葡糖基转移酶的野生型形式通常含有(在N-末端至C-末端方向上)信号肽(典型地被裂解过程除去)、可变结构域、催化结构域和葡聚糖结合结构域。根据CAZy(碳水化合物活性酶)数据库(Cantarel等人, Nucleic Acids Res.[核酸研究] 37:D233-238, 2009),将本文中的葡糖基转移酶分类在糖苷水解酶家族70(GH70)下。术语“右旋糖酐蔗糖酶”(和类似术语)可以任选地用于表征产生右旋糖酐的葡糖基转移酶。
本文的术语“葡糖基转移酶催化结构域”是指为葡糖基转移酶提供α-葡聚糖合成活性的葡糖基转移酶的结构域。典型地,葡糖基转移酶催化结构域不需要存在任何其他的结构域以具有此活性。
术语“酶促反应”、“葡糖基转移酶反应”、“葡聚糖合成反应”、“反应组合物”、“反应配制品”等在本文中可互换地使用,并且通常指最初包含水、蔗糖、至少一种活性葡糖基转移酶和任选的其他组分的反应。典型地在葡糖基转移酶反应开始后可以进一步存在于所述反应中的组分包括果糖、葡萄糖、明串珠菌二糖、可溶性葡萄糖-寡糖(例如,DP2-DP7)(此类糖可以被认为是根据使用的葡糖基转移酶的产物或副产物)和/或DP8或更高的一种或多种不溶性α-葡聚糖产物。应理解,具有聚合度(DP)为至少8或9的某些葡聚糖产物(例如α-1,3-葡聚糖)是水不溶性的,并因此不溶于葡聚糖合成反应物。如本文所使用的,术语“在合适的反应条件下”是指通过葡糖基转移酶活性支持将蔗糖转化为一种或多种α-葡聚糖产物的反应条件。正是在这种反应过程中,最初衍生自输入蔗糖的葡糖基基团被酶促转移并用于α-葡聚糖聚合物的合成;因此,该方法中涉及的葡糖基可以任选地称为葡糖基转移酶反应的葡糖基组分或部分(或类似术语)。
在本文的一些方面中,葡糖基转移酶反应中α-葡聚糖产物的“产率”表示基于转化的蔗糖的摩尔产率。可以基于α-葡聚糖产物的摩尔数除以转化的蔗糖的摩尔数来计算α-葡聚糖产物的摩尔产率。转化的蔗糖的摩尔数可以如下来计算:(初始蔗糖的质量 - 最终蔗糖的质量)/蔗糖的分子量[342 g/mol]。该摩尔产率计算可以被认为是所述反应对α-葡聚糖的选择性的量度。在一些方面,葡糖基转移酶反应中α-葡聚糖产物的“产率”可以基于所述反应的葡糖基组分。可以使用以下公式测量这样的产率(基于葡糖基的产率):
α-葡聚糖产率 = ((IS/2-(FS/2+LE/2+GL+SO))/(IS/2-FS/2)) x 100%。
可以测量葡糖基转移酶反应的果糖平衡以确保HPLC数据(如果适用)不超出范围(90%-110%被认为是可接受的)。可以使用以下公式测量果糖平衡:
果糖平衡 = ((180/342 x (FS+LE)+FR)/(180/342 x IS)) x 100%。
在上述两个公式中,IS是[初始蔗糖],FS是[最终蔗糖],LE是[明串珠菌二糖],GL是[葡萄糖],SO是[可溶性寡聚物](葡萄糖-寡糖)以及FR是[果糖];双括号中提供的每种上述底物/产品的浓度以克/L为单位,并且如例如通过HPLC所测量的。
术语“转化酶”、“β-D-呋喃果糖苷果糖水解酶(fructohydrolase)”、“β-果糖苷酶”、“β-呋喃果糖苷酶”、“葡萄糖蔗糖酶”等是指能够不可逆地催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖的酶(即,可以使用蔗糖产生转化糖的酶)。本文中的转化酶属于酶委员会(EC)编号3.2.1.26,并且分类在糖苷水解酶家族32下(GH32;Henrissat, Biochem. J. [生物化学杂志] 280:309-316)。转化酶是本公开的利用蔗糖作为底物的第二酶的实例。
本公开的“利用蔗糖作为底物的第二酶”、“使用蔗糖的第二酶”、“第二酶”和类似术语是指除本公开的葡糖基转移酶之外的酶,该酶可以催化将蔗糖转化为一种或多种不同化合物的反应,从而减少存在的蔗糖的量。这样的第二酶典型地不旨在指本文的葡糖基转移酶(GH70)。本公开的合适的第二酶的实例包括转化酶、果糖基转移酶(FTF,EC 2.4.1.99)(例如菊粉蔗糖酶、果聚糖蔗糖酶)、蔗糖合酶(EC 2.4.1.13)、蔗糖磷酸化酶(EC 2.4.1.7)和蔗糖α-葡糖苷酶(EC 3.2.1.48)。
如本文所使用的术语“原位”表征了在食物产品或其前体内发生的一种或多种葡糖基转移酶反应,从而在食物产品本身(或前体)内产生α-葡聚糖。这样产生的α-葡聚糖(例如,接枝共聚物、α-1,3-葡聚糖和/或α-1,6-葡聚糖)可以是可溶性的或不溶性的。虽然α-1,3-葡聚糖产物典型地不可溶且α-1,6-葡聚糖产物典型地可溶,但接枝共聚物产物在本文的食物产品/前体中可以是可溶性的或不可溶性的。食物产品/前体中α-葡聚糖的原位生产典型地取代本文中的在食物中添加α-葡聚糖作为原料,但如果需要(例如,以补充原位生产的α-葡聚糖),可进行此类添加。在本文的相关方面中,术语“原位”还表征了在食物产品或其前体内发生的一种或多种第二酶(例如,转化酶)反应,从而在食物产品本身(或前体)内产生果糖和葡萄糖。本公开的原位葡糖基转移酶和第二酶反应通常在相同时间段期间发生,从而竞争蔗糖底物。
术语“体积百分比(percent by volume)”、“体积百分比(volume percent)”、“体积%(vol%)”、“v/v%”等在本文中可互换地使用。溶质在溶液中的体积百分比可以使用下式确定:[(溶质体积)/(溶液体积)] x 100%。
术语“重量百分比(percent by weight)”、“重量百分比(weight percentage,wt%)”、“重量-重量百分比(weight-weight percentage,% w/w)”等在本文中可互换地使用。重量百分比是指当材料包含在组合物、混合物、或溶液中时,该材料在质量基础上的百分比。
术语“重量/体积百分比”、“w/v%”等在本文中可互换地使用。重量/体积百分比可以计算为:((材料的质量[g])/(材料加将材料置于其中的液体的总体积[mL])) x 100%。材料可以不溶于液体(即,是液相中的固相,诸如在分散体的情况下),或可溶于液体(即,是溶解于液体中的溶质)。
术语“可摄入产品”和“可摄入组合物”在本文中可互换使用,并且是指单独或与另一种物质一起可以口服(即,通过口腔)的任何物质,无论是否旨在食用。因此,可摄入产品包括食物产品/饮料产品。“食物产品/饮料产品”是指任何旨在供人或动物食用(例如用于营养目的)的可食用产品,包括固体、半固体或液体。本文中的“食物(food)”可任选地称为例如“食料(foodstuff)”、“食物产品(food product)”、或其他类似术语。在本文中,除非另有公开,否则饮料或其他可摄入液体是食物产品的实例。虽然本公开总体上涉及食物和食物前体,食物和食物前体根据定义旨在用于摄入或最终摄入(食物前体在被摄入之前首先被制成食物),但是本公开同样涉及包含原位产生的α-葡聚糖的其他可摄入产品(例如,补充剂、营养剂、药品)。本文中的食物前体可以是例如 (i) 在一个或多个加工步骤(例如,发酵、陈化、冷却/冷冻、加热、烘烤、混合)之前存在的食物,这些(该)步骤使食物前体成为旨在直接食用的食物产品,和/或 (ii) 用于制备食物产品的原料。在一些方面,食物前体可表征食物产品或原料,如在本文方法中用一种或多种GTF酶和第二酶处理之前存在的食物产品或原料。
如本文在提及食物产品/前体时所用的,术语“质地”是指食物产品/前体的稠度和/或通过例如目视、触摸或口服/品尝过程对食物产品/前体的感官感受。质地的“改善”意指稠度增加和/或感官感受增强。除非另有说明,否则如本文所使用的食物产品/前体的“稠度”是指在流变分析期间在约10-13 Hz(例如,约11.7 Hz)的剪切速率下提取的表观黏度;在这样的剪切速率下表观黏度的增加表明稠度的增加。在流变分析过程中,在剪切速率约为230-270 Hz(例如,约249 Hz)下提取的表观黏度与“口感”相关;在这样的剪切速率下表观黏度的增加表明口感的增加。
本文中的“乳制品/前体”和类似术语是指含有奶和/或由奶制成的食物产品/前体。在一些方面,乳制品/前体包含至少约2.5、5或10 wt%的奶或奶干物质。
本文中的“乳糖酶处理的奶/乳制品”和类似术语是指使用一种或多种乳糖酶处理以降低其中乳糖的量的奶/乳制品或前体。
本文中的“低乳糖奶/乳制品”和类似术语是指其中乳糖的重量百分比为例如约2%或更低的奶/乳制品或前体。本文中的“无乳糖奶/乳制品”和类似术语是指其中乳糖的重量百分比为例如约0.5 wt%或更低的奶/乳制品或前体。
本文中的“酸奶”、“基于乳制品的酸奶”、“发酵乳制品”和类似术语通常是指通过乳制品底物(例如奶)的酸化乳酸发酵生产的乳制品食物/饮料。这样的产品可任选地含有次要原料,例如水果、蔬菜、糖、调味剂等。
本文中的“面粉”和类似术语是指例如通过研磨(碾磨)谷类/谷物、根/块茎、豆类/豆类植物或坚果/种子而制成的粉末。典型地,磨成面粉的材料以原始、干燥的形式进入研磨过程。本文中由谷类制成的面粉可任选地称为“谷物面粉”。本文中的“粗粉”和其他类似术语是指与面粉相似但颗粒或粒度较大/较粗的物质。粗粉不像面粉那样研磨(碾磨)得很细。本文中由谷类制成的粗粉可任选地称为“谷类粗粉”。面粉和粗粉通常用作多种食物产品的原料。由谷类生产的面粉和粗粉可任选地表征为本文中的谷物衍生物。
本文中的“面团”、“食物面团”和类似术语是指包含至少 (i) 面粉和/或粗粉和(ii) 液体(例如,水或奶)的混合物,并且典型地为用于捏合或滚压的合适形式(坚硬/结实)。面团可任选地参照其来源的谷类、谷累衍生物或其他材料(例如,小麦面团、小麦面粉面团、玉米淀粉面团、玉米粗粉面团)。由于面团典型地在进一步加工(例如,烘焙)前不作为食物食用,因此面团可任选地表征为“食物前体”。
本文中的“烘焙食物”(和类似术语)是指在制备过程中烘焙的食物。本文中的烘焙是指在食物制备期间对食物/食物前体施加干热一段时间的过程。通常,烘焙是在封闭的(典型地是受限的)空间中进行,例如在烤箱内。面包是食物的一个实例,其制备过程包括烘焙。
本文中的“挤出食物”(和类似术语)是指在其制备过程中挤出的食物。食物挤出是通过穿孔装置(例如,板或模)中的开口迫使原料(例如,面团)混合的过程,典型地经专门设计用于挤出食物产品。在该步骤之后,典型地将挤出食物切割成特定尺寸。
本文中的术语“膳食纤维”、“葡聚糖纤维”和类似术语是指当向哺乳动物肠内施用时不易消化和/或不增加血糖水平的α-葡聚糖。一般而言,本文中的膳食纤维不会显著地被哺乳动物(例如人)的上胃肠道中的内源性酶水解。
本文中的“发酵”和应用于食物产品/前体的类似术语是指通过一种或多种微生物(例如,细菌、酵母)的作用将食物产品/前体中的碳水化合物转化为一种或多种酒精和/或酸。
本文中的组合物(其是“干的(dry)”或“干燥的(dried)”)典型地具有包含在其中的少于5、4、3、2、1、0.5或0.1 wt%的水。
如本文所使用的术语“水性液体”、“水性流体”、“水性条件”、“水性环境”、“水性体系”等可以指水或水溶液。本文的“水溶液”可以包含一种或多种溶解的盐,其中在一些实施例中最大总盐浓度可以是约3.5 wt%。虽然本文中的水性液体典型地包含水作为液体中的唯一溶剂,但水性液体可以任选地包含一种或多种可混溶于水中的其他溶剂(例如,极性有机溶剂)。因此,水溶液可以包含具有至少约10 wt%水的溶剂。
例如,本文中的“水性组合物”具有包含约或至少约10、20、30、40、50、60、70、80、90、95、99或100 wt%水的液体组分。水性组合物的实例包括例如混合物、溶液、分散体(例如悬浮液、胶体分散体)和乳液。
在本公开的一些方面,α-葡聚糖可以为食物产品/前体的分散体或乳液提供稳定性。本文中的分散体或乳液的“稳定性”(或为“稳定”的特质)是例如在分散体或乳液初始制备之后,分散体的分散颗粒或分散在另一种液体中的液体液滴(乳液)保持分散(例如,约或至少约70、75、80、85、90、95、96、97、98、99、或100 wt%的分散体的颗粒或乳液的液体液滴处于分散状态)持续约或至少约2、4、6、9、12、18、24、30、或36个月的时间段的能力。稳定分散体或乳液可例如抵抗分散/乳化材料的全部乳油化、沉降、絮凝、和/或聚结。
本文中的“不溶性的”、“水性不溶性的”、“水不溶性的”(和类似术语)α-葡聚糖在水中或其他水性条件下不溶解(或不明显地溶解),任选地其中水性条件为在4-9的pH(例如,pH 6-8)下和/或在约1°C至130°C(例如,20°C-25°C)的温度下。在一些方面,小于1.0克(例如,不可检测量)的水性不溶性α-葡聚糖溶解在1000毫升的这样的水性条件(例如,在23°C下的水)中。相比之下,“可溶性”、“水性可溶性”、“水溶性”等的α-葡聚糖在以上水性条件下明显地溶解。
如本文所使用的,术语“黏度”是指食物产品/前体在给定速率下对变形的抗性。黏度还可以是指液体(水性或非水性)抵抗趋于导致其流动的力的程度的测量指标。此外,黏度可定义为由施加的剪切速率产生的剪切应力。动态黏度和运动黏度均指术语黏度,因为这两个参数通过食物产品/前体的密度直接相关。本文中可以使用的多种黏度单位包括例如厘泊(cP、cps)和帕斯卡-秒(Pa·s)。一厘泊是一泊的百分之一;一泊等于0.100 kg·m-1·s-1
如本文所使用的,术语“多肽”被定义为氨基酸残基链,通常具有确定的序列。如本文所使用的,术语多肽可与术语“肽”和“蛋白质”互换。在本文的多肽中包含的典型氨基酸包括(括号中显示了相应的三字母和单字母代码):丙氨酸(Ala,A)、精氨酸(Arg,R)、天冬酰胺(Asn,N)、天冬氨酸(Asp,D)、半胱氨酸(Cys,C)、谷氨酸(Glu,E)、谷氨酰胺(Gln,Q)、甘氨酸(Gly,G)、组氨酸(His,H)、异亮氨酸(Ile,I)、亮氨酸(Leu,L)、赖氨酸(Lys,K)、甲硫氨酸(Met,M)、苯丙氨酸(Phe,F)、脯氨酸(Pro,P)、丝氨酸(Ser,S)、苏氨酸(Thr,T)、色氨酸(Trp,W)、酪氨酸(Tyr,Y)、缬氨酸(Val,V)。
如本文所使用的,关于多肽序列的术语“序列同一性”、“同一性”等是指在两个序列中的氨基酸残基当在指定的比较窗口上对齐最大对应度时是相同的。因此,“序列同一性百分比”、“百分比同一性”等是指通过在比较窗口上比较两个最佳对齐的序列所确定的值,其中与参比序列(其不包含添加或缺失)比较两个序列的最佳比对时,该多肽序列在比较窗口中的部分可以包含添加或缺失(即空位)。通过以下方式计算百分比:确定在这两个序列中出现相同氨基酸残基的位置数以产生匹配位置数,将匹配位置数除以比较窗口中的位置总数,并且将结果乘以100,以产生序列同一性的百分比。
可以通过任何已知方法容易地确定百分比同一性,所述方法包括但不限于以下文献中所述的那些:1) Computational Molecular Biology [计算分子生物学](Lesk, A.M.编辑)Oxford University [牛津大学出版社]: 纽约州 (1988);2) Biocomputing: Informatics and Genome Projects [生物计算:信息学和基因组项目](Smith, D.W.编辑)Academic [学术出版社]: 纽约州 (1993);3) Computer Analysis of Sequence Data, Part I [序列数据的计算机分析,第一部分](Griffin, A.M.和Griffin, H.G.编辑)Humana [胡玛纳出版社]: 新泽西州 (1994);4) Sequence Analysis in Molecular Biology [分子生物学中的序列分析](von Heinje, G.编辑)Academic [学术出版社](1987);以及 5) Sequence Analysis Primer [序列分析引物](Gribskov, M.和Devereux, J.编辑)Stockton [斯托克顿出版社]: 纽约州 (1991),其全部通过援引并入本文。
用于确定百分比同一性的优选方法被设计为在测试序列之间给出最佳匹配。例如,确定同一性和相似性的方法被编入公共可用的计算机程序中。例如,序列比对和百分比同一性计算可以使用LASERGENE生物信息学计算套件(DNASTAR公司,麦迪逊(Madison),威斯康星州)的MEGALIGN程序进行。序列的多重比对可以例如使用Clustal比对方法进行,所述比对方法涵盖几不同的算法,包括Clustal V比对方法(通过Higgins和Sharp, CABIOS.[计算机在生物学中的应用] 5:151-153 (1989);Higgins, D.G.等人, Comput. Appl.Biosci. [生物科学中的计算机应用], 8:189-191 (1992)描述)并且存在于LASERGENE生物信息学计算套件(DNASTAR公司)的MEGALIGN v8.0程序中。对于多重比对,默认值可能对应于空位罚分(GAP PENALTY)= 10和空位长度罚分(GAP LENGTH PENALTY)= 10。使用Clustal方法进行逐对比对和蛋白质序列的百分比同一性计算的默认参数可以为KTUPLE =1、空位罚分= 3、窗口(WINDOW)= 5、以及存储的对角线(DIAGONALS SAVED)= 5。对于核酸,这些参数可以是KTUPLE = 2、空位罚分= 5、窗口= 4、以及存储的对角线= 4。另外,可以使用Clustal W比对方法(通过Higgins和Sharp, CABIOS. [计算机在生物学中的应用] 5:151-153 (1989);Higgins, D.G.等人, Comput. Appl. Biosci. [生物科学中的计算机应用] 8:189-191(1992);Thompson, J.D.等人, Nucleic Acids Research [核酸研究], 22(22):4673-4680, 1994描述)并且存在于LASERGENE生物信息学计算套件(DNASTAR公司)的MEGALIGN v8.0程序中。多重比对(蛋白质/核酸)的默认参数可以是:空位罚分= 10/15、空位长度罚分= 0.2/6.66、延迟发散序列(%)= 30/30、DNA转换权重= 0.5、蛋白质权重矩阵=Gonnet系列、DNA权重矩阵= IUB。
作为某些实施例的特征,本文公开了各种多肽氨基酸序列。可以使用或引用与本文公开的序列具有至少约70%-85%、85%-90%、或90%-95%同一性的这些序列的变体。可替代地,变体氨基酸序列可以与本文公开的序列具有至少70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、或99.5%的同一性。本文的变体氨基酸序列具有所公开的序列的相同功能/活性,或具有至少约80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%的所公开的序列的功能/活性。典型地,本文所公开的不以甲硫氨酸或缬氨酸开始的任何多肽氨基酸序列可以在氨基酸序列的N-末端进一步包含至少一个起始甲硫氨酸或起始缬氨酸。相反,本文所公开的以甲硫氨酸或缬氨酸开始的任何多肽氨基酸序列可以任选地缺少这种甲硫氨酸或缬氨酸残基。在一些方面中,本文所公开的以甲硫氨酸或缬氨酸开始的任何多肽氨基酸序列可替代地分别具有甲硫氨酸或缬氨酸作为第一个氨基酸残基。
术语“与……比对”、“与……相对应”等在本文中可互换地使用。本文的一些方面涉及在与SEQ ID NO:10的至少一个特定氨基酸残基相对应的位置处包含至少一个氨基酸取代的葡糖基转移酶。葡糖基转移酶的氨基酸位置或其子序列(例如,催化结构域或催化结构域加葡聚糖-结合结构域)(可以将这样的氨基酸位置或序列称为“查询”位置或序列)可以表征为与SEQ ID NO:10的特定氨基酸残基(可以将这样的氨基酸位置或序列称为“主题”位置或序列)相对应,如果 (1) 可以将该查询序列与该主题序列比对(例如,其中比对表明该查询序列和改主题序列[或主题序列的子序列]具有至少约30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%同一性),并且 (2) 如果直接将改查询氨基酸位置与在 (1) 的比对下的主题氨基酸位置进行比对(直接排列对比)。通常,可以使用本文所公开的任何比对算法、工具和/或软件(例如,BLASTP、ClustalW、ClustalV、Clustal-Omega、EMBOSS)将查询氨基酸序列与主题序列(SEQ ID NO:10或SEQ ID NO:10的子序列)进行比对以确定百分比同一性。仅用于另外的实例,可以使用Needleman-Wunsch算法(Needleman和Wunsch, J. Mol. Biol. [分子生物学杂志] 48:443-453, 1970)将查询序列与本文的主题序列进行比对,如在欧洲分子生物学开放软件套件(European Molecular Biology Open Software Suite,EMBOSS [例如,版本5.0.0或更新版本],Rice等人, Trends Genet. [遗传学趋势] 16:276-277, 2000)的尼德尔(Needle)程序中所执行的。这样的EMBOSS比对的参数可以包含,例如:空位开放罚分10、空位扩展罚分0.5、EBLOSUM62(BLOSUM62的EMBOSS版本)取代矩阵。
本文中SEQ ID NO:10的特定氨基酸残基的编号(例如,Tyr-185、Val-186、Leu-513、Gln-588、Phe-607、Ile-608、Lys-625、Arg-741、Val-1188、Lys-1327、Glu-1332、Asp-1418、Ala-1419、Ser-1420、Thr-1421、Arg-1424、Leu-1425、Thr-1431、Glu-1450)是相对于SEQ ID NO:10的全长氨基酸序列。SEQ ID NO:10的第一个氨基酸(即,位置1,Met-1)位于信号肽的起始处。除非另有公开,否则本文的取代是相对于作为参比序列的SEQ ID NO:10的全长氨基酸序列的。
本文中的“非天然葡糖基转移酶”(“突变体”、“变体”、“经修饰的”和类似术语同样可用于描述这种葡糖基转移酶)在与SEQ ID NO:10(SEQ ID NO:3和4是非天然GTF的实例)的特定氨基酸残基相对应的位置处具有至少一个氨基酸取代。这样的至少一种氨基酸取代典型地代替正常地(天然地)发生在非天然葡糖基转移酶的天然对应物(亲本)中的相同位置的一个或多个氨基酸残基(即,尽管SEQ ID NO:10被用作位置的参考,但本文中的氨基酸取代是相对于非天然葡糖基转移酶的天然对应物)(考虑另一种方式,当将非天然葡糖基转移酶的序列与SEQ ID NO:10比对时,确定在特定位置是否存在取代本身并不取决于SEQ IDNO:10中的各自的氨基酸残基,而是取决于在非天然葡糖基转移酶的天然对应物的主题位置上存在什么氨基酸)。正常地出现在天然对应物葡糖基转移酶的相关位点的氨基酸通常(但不总是)与进行比对的SEQ ID NO:10的特定氨基酸残基相同(或与之保持一致)。相对于其天然对应物序列,非天然葡糖基转移酶任选地可以具有其他氨基酸变化(突变、缺失和/或插入)。
术语“分离的”意指呈自然界中不存在的形式或在自然界中不存在的环境中的物质(或过程)。分离的物质的非限制性实例包括任何非天然存在的物质,如本文的食物产品、食物前体或接枝共聚物(以及用于制备这些材料的酶促反应物)。据信本文公开的实施例是合成的/人造的(要不是由于人为干预/参与不可能制造),和/或具有非天然存在的特性。
如本文所使用的术语“增加的”可以是指比与增加的数量或活性进行比较的数量或活性多至少约1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、50%、100%、或200%的数量或活性。术语“增加的”、“提高的”、“增强的”、“大于”、“改善的”等在本文中可互换地使用。
本公开的一些实施例涉及一种生产食物产品/前体的方法。这样的方法可以包括:
(a) 提供至少包含水和蔗糖的食物产品或食物前体(“食物产品/前体”),和
(b) 使该食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶和利用蔗糖作为底物的第二酶接触,其中该葡糖基转移酶是以下中的一种或多种:
(i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或
(ii) 合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,
典型地其中至少一种α-葡聚糖在该食物产品/前体中产生,
由此与步骤 (b) 之前的该食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的该食物产品/食物前体任选地具有以下特征中的一个或多个:
(I) 质地增加,但是其中所述质地增加低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的质地增加,
(II) 糖含量降低,但是其中所述糖含量降低低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的糖含量降低,任选地其中所述糖含量包含该食物产品/前体的单糖和二糖,和/或
(III) 甜度降低,但是其中所述甜度降低低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的甜度降低。
在本文的一些替代性方面,提供利用蔗糖作为底物的第二酶是任选的。例如,本公开的一些实施例涉及一种生产食物产品/前体的方法,其中这样的方法可以包括:
(a) 提供至少包含水、蔗糖和至少一种含碳水化合物的原料(任选地除了蔗糖源之外)的食物产品或食物前体(“食物产品/前体”),以及
(b) 使该食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶接触,其中该葡糖基转移酶是以下中的一种或多种:
(i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或
(ii) 合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,
其中该含碳水化合物的原料包含该至少一种葡糖基转移酶的至少一种受体分子,
典型地其中至少一种α-葡聚糖在该食物产品/前体中产生,
由此与步骤 (b) 之前的该食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的该食物产品/食物前体任选地具有以下特征中的一个或多个:
(I) 质地增加,但是其中所述质地增加低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的质地增加,
(II) 糖含量降低,但是其中所述糖含量降低低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的糖含量降低,任选地其中所述糖含量包含该食物产品/前体的单糖和二糖,和/或
(III) 甜度降低,但是其中所述甜度降低低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的甜度降低。
生产食物产品/前体的步骤 (b) 可包括使食物产品/前体至少与以下物质接触:
(i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶(GTF),其中α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或
(ii) 合成α-1,3-葡聚糖的GTF酶,其中α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键。
在一些方面,本文中合成α-1,6-葡聚糖的GTF酶(右旋糖酐蔗糖酶)可包含与SEQID NO:1、2、11或12(GTF 0768)具有约100%同一性或至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、98.5%、99%或99.5%同一性的氨基酸序列,并具有GTF活性。然而,在一些方面,合成α-1,6-葡聚糖的GTF酶可以是如美国专利申请公开号2017/0218093、2018/0282385、2018/0291311或2016/0122445中的任一个(将其各自通过援引并入本文)所公开的。例如,可以使用US 2018/0282385中鉴定为GTF 8117(SEQ ID NO:30)、GTF 6831(SEQ ID NO:32)或GTF 5604(SEQ ID NO:33)的GTF,或者可以使用US 2016/0122445中鉴定为GTF 2919(SEQID NO:5)、GTF 2918(SEQ ID NO:9)、GTF 2920(SEQ ID NO:13)或GTF 2921(SEQ ID NO:17)的GTF,或者可以使用包含与这些GTF酶中的任一种的氨基酸序列具有约100%同一性或至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、98.5%、99%或99.5%同一性的氨基酸序列的GTF(并具有GTF活性)。
本文中的右旋糖酐蔗糖酶能够产生包含例如约或至少约50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%的α-1,6-糖苷键的右旋糖酐。这种百分比的α-1,6键谱图考虑了右旋糖酐中所有键的总和(α-1,6葡聚糖的主链以及如果存在的话来自其的分支部分)。如本文其他地方所公开的右旋糖酐,例如均聚物或接枝共聚物中的右旋糖酐,可具有例如任何上述键特征。
本文中的右旋糖酐蔗糖酶能够产生具有例如约、至少约或小于约1000、2500、5000、7500、10000、25000、50000、75000、100000、150000、200000、250000、500000、750000、1000000、1000-10000、1000-100000、1000-1000000、10000-100000、10000-1000000或100000-1000000道尔顿重均分子量(Mw)的右旋糖酐。在一些方面,Mw是例如约、至少约、或小于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、10-50、10-70、10-80、10-100、10-120、10-130、10-150、10-200、25-50、25-70、25-80、25-100、25-120、25-130、25-150、25-200、50-70、50-80、50-100、50-120、50-130、50-150、50-200、70-80、70-100、70-120、70-130、70-150、70-200、80-100、80-120、80-130、80-150、80-200、100-120、100-130、100-150、100-200、120-130、120-150、120-200、130-150、或130-200百万道尔顿。如本文其他地方所公开的右旋糖酐,例如均聚物或接枝共聚物中的右旋糖酐,可具有例如任何上述分子量特征。
在一些方面,本文中的合成α-1,3-葡聚糖的GTF酶可以包含与SEQ ID NO: 2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、26、28、30、34或59,或SEQ ID NO:4的氨基酸残基55-960、SEQ IDNO:65的残基54-957、SEQ ID NO:30的残基55-960、SEQ ID NO:28的残基55-960或SEQ IDNO:20的残基55-960具有约100%同一性或至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、98.5%、99%或99.5%同一性的氨基酸序列,并具有GTF活性;这些氨基酸序列公开于美国专利申请公开号2019/0078063,将其通过援引并入本文。应注意包含SEQ ID NO:2、4、8、10、14、20、26、28、30、34,或SEQ ID NO:4的氨基酸残基55-960、SEQ ID NO:65的残基54-957、SEQID NO:30的残基55-960、SEQ ID NO:28的残基55-960或SEQ ID NO:20的残基55-960的这样的GTF酶可以合成包含至少约90%(约100%)的α-1,3键的α-葡聚糖。在一些方面,合成α-1,3-葡聚糖的GTF酶可以是鉴定为GTF 0974(本文中的SEQ ID NO:13,US 2018/0291311中的SEQID NO:110)的GTF,或包含与GTF 0974的上述氨基酸序列具有约100%同一性或至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、98.5%、99%或99.5%同一性的氨基酸序列的GTF(并具有GTF活性)。上述GTF酶氨基酸序列中的任一个可如本文所述进行修饰以增加产物产率、修饰产物分子量和/或增强GTF性能和/或稳定性。
在一些方面,本文中的用于产生α-1,3-葡聚糖的GTF酶可以以至少约40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%或96%的产率合成α-1,3-葡聚糖。在一些方面,产率可以基于反应的葡糖基组分来测量、和/或为如使用HPLC或NIR光谱法所测得的。例如,可以在进行约16-24小时(例如约20小时)的反应中获得产率。这样的GTF酶的实例是具有经修饰的氨基酸序列的那些,使得该酶从给定量的蔗糖底物产生更多产物(α-1,3-葡聚糖和果糖)和更少的副产物(例如,葡萄糖、明串珠菌二糖等寡糖)。例如,可以修饰/取代本文中的产生α-1,3-葡聚糖的GTF的催化结构域的一个、两个、三个、四个或更多个氨基酸残基以获得产生更多产物的GTF酶。合适的经修饰的GTF酶的实例公开于美国专利申请公开号2019/0078063的表3-7中。经修饰的GTF酶例如可以包含一个或多个与表3-表7(同上)中的那些氨基酸取代相对应的氨基酸取代,该一个或多个氨基酸取代与至少40%的α-1,3-葡聚糖产率相关(这样的至少一个取代的位置编号与如美国专利申请公开号2019/0078063中所公开的SEQ ID NO:62的位置编号相对应)。例如,可以使用如表6或表7(同上)中列出的一组氨基酸修饰。
在一些方面,已经对用于α-1,3-葡聚糖合成的GTF酶的氨基酸序列进行修饰,使得所述酶产生的α-1,3-葡聚糖的分子量(DPw)低于由其相应的亲本GTF产生的α-1,3-葡聚糖的分子量。合适的经修饰的GTF酶的实例公开于美国专利申请公开号2019/0276806(将其通过援引并入本文)的表3和表4中。经修饰的GTF酶例如可以包含一个或多个与表3和/或表4(同上)中的氨基酸取代相对应的氨基酸取代,该一个或多个氨基酸取代与α-1,3-葡聚糖产物分子量相关,该α-1,3-葡聚糖产物分子量比由亲本酶产生的α-1,3-葡聚糖的分子量小至少5%(这样的至少一个取代的位置编号与如美国专利申请公开号2019/0276806中所公开的SEQ ID NO:62的位置编号相对应)。例如,可以使用如表4(同上)中列出的一组氨基酸修饰。
在一些方面,已经对用于α-1,3-葡聚糖合成的GTF酶的氨基酸序列进行修饰,使得该酶产生的α-1,3-葡聚糖的分子量(DPw)高于由其相应的亲本GTF产生的α-1,3-葡聚糖的分子量。合适的经修饰的GTF酶的实例公开于美国专利申请公开号2019/0078062(将其通过援引并入本文)的表3、表4和表5中。经修饰的GTF酶例如可以包含一个或多个与表3、表4和/或表5(同上)中的氨基酸取代相对应的氨基酸取代,该一个或多个氨基酸取代与α-1,3-葡聚糖产物分子量相关,该α-1,3-葡聚糖产物分子量比由亲本酶产生的α-1,3-葡聚糖的分子量高至少5%(这样的至少一个取代的位置编号与如美国专利申请公开号2019/0078062中所公开的SEQ ID NO:62的位置编号相对应)。例如,可以使用如表5(同上)中列出的一组氨基酸修饰。
在一些方面,经修饰的用于α-1,3-葡聚糖合成的GTF (i) 包含至少一个氨基酸取代或一组氨基酸取代(如上文关于产率或分子量所述),并且 (ii) 包含与SEQ ID NO:4的氨基酸残基55-960、SEQ ID NO:65的氨基酸残基54-957、SEQ ID NO:30的氨基酸残基55-960、SEQ ID NO:28的氨基酸残基55-960或SEQ ID NO:20的氨基酸残基55-960(这些序列中的每一个如在美国专利申请公开号2019/0078063(将其通过援引并入本文)中所公开的)至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或99.5%同一的GTF催化结构域或由其组成。这些子序列中的每一个都是每个相应参比序列的近似催化结构域,且产生包含至少约50%(例如,≥ 90%或≥ 95%)α-1,3键的α-1,3-葡聚糖。在一些方面,经修饰的GTF (i) 包含至少一个氨基酸取代或一组氨基酸取代(如上文所述),并且 (ii) 包含与SEQ ID NO:62或其子序列(例如SEQ ID NO:4)(无其起始甲硫氨酸)或SEQ ID NO:4的位置55-960(近似催化结构域)(这些序列中的每一个如在美国专利申请公开号2019/0078063所公开的)至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或99.5%同一的氨基酸序列或由其组成。
在本公开中,SEQ ID NO:5、6、7、8、9和10(表A)是分别与如美国专利申请公开号2019/0078063中公开的SEQ ID NO:4、65、30、28、20和62相同的氨基酸序列。因此,本公开的SEQ ID NO:5、6、7、8、9和10中的每一个可酌情用于所公开的任一个方面。例如,本文中的合成α-1,3-葡聚糖的GTF酶可以包含与SEQ ID NO:5、6、7、8、9或10或SEQ ID NO:5的氨基酸残基55-960、SEQ ID NO:6的残基54-957、SEQ ID NO:7的残基55-960、SEQ ID NO:8的残基55-960或SEQ ID NO:9的残基55-960具有约100%同一性或至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、98.5%、99%或99.5%同一性的氨基酸序列。这些序列中的任一个可以如本文所述进行修饰以影响例如α-1,3-葡聚糖产率和/或分子量和/或稳定性。
在一些方面,已对用于α-1,3-葡聚糖合成的GTF酶进行修饰,使得该酶具有增强的性能和/或一个或多个稳定性益处。这样的修饰可例如通过与对应的亲本GTF酶(例如,野生型成熟GTF或其活性子序列,如催化结构域)相比具有一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个氨基酸取代来实现。本文中的示例性性能和/或一个或多个稳定性益处包括增加的热稳定性、增加的储存稳定性、增加的溶解度、更好的pH曲线、增加的比活性、改变的底物特异性、改变的底物结合、改变的pH依赖性活性、改变的pH依赖性稳定性、增加的抗氧化性物质抗氧化的能力、增加的表达和/或增加的葡聚糖产物产率(和/或降低的副产物[例如,明串珠菌二糖]产率)中的一个或多个。在一些方面,在相对较低的温度(例如,< 5°C)或相对较高的温度(例如,> 40°C)下实现性能益处。与未经修饰的亲本GTF酶的相应活性相比,任何上述特征的增加可以例如约或至少约5%、10%、15%、20%、25%或30%。
本文中具有增强的性能和/或一个或多个稳定性益处的经修饰的产生α-1,3-葡聚糖的GTF酶的一些实例包含SEQ ID NO:3(vGTFJ)或4或由其组成。值得注意的是,SEQ IDNO:3和4均衍生自SEQ ID NO:5(GTF 6855),例如(例如,SEQ ID NO:5可以是用于进行取代以呈现SEQ ID NO:3和4的骨架)。
值得注意的是,与SEQ ID NO:5相比,SEQ ID NO:3具有以下氨基酸取代:Tyr-8-Asn(即,与SEQ ID NO:5相比,用Asn取代位置8,代替Tyr)、Val-9-Ala、Leu-336-Tyr、Gln-411-Leu、Phe- 430-Tyr、Lys-448-Ala、Arg-564-Ser、Thr-1254-Gln和Glu-1273-Phe(除了在位置1处具有缬氨酸之外)。这些取代中的每一个的位置分别对应于SEQ ID NO:10的位置Tyr-185、Val-186、Leu-513、Gln-588、Phe-607、Lys-625、Arg-741、Thr-1431和Glu-1450,其在本文中用作参比序列。
值得注意的是,与SEQ ID NO:5相比,SEQ ID NO:4具有以下氨基酸取代:Leu-336-Tyr、Phe-430-Tyr、Ile-431-Val、Lys-448-Ala、Arg-564-Ser、Val-1011-Glu、Lys-1150-His、Glu-1155-Ala、Asp- 1241-Lys、Ala-1242-Glu、Ser-1243-Gly、Thr-1244-Ser、Arg-1247-Leu和Leu-1248-Val(除了在位置1处具有缬氨酸之外)。这些取代中的每一个的位置分别对应于SEQ ID NO:10的位置Leu-513、Phe-607、Ile-608、Lys-625、Arg-741、Val-1188、Lys-1327、Glu-1332、Asp-1418、Ala-1419、Ser-1420、Thr-1421、Arg-1424和Leu-1425,其在本文中用作参比序列。
在本公开的一些方面中,经修饰的GTF酶可以包含与SEQ ID NO:3具有至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或99.5%同一性的氨基酸序列或由其组成,并且具有以下氨基酸残基中的一个或多个(或全部):8-Asn、9-Ala、336-Tyr、411-Leu、430-Tyr、448-Ala、564-Ser、1254-Gln和/或1273-Phe。在上述任一个方面中,SEQ ID NO:3的位置1处的缬氨酸可以任选地替代为甲硫氨酸,或者可以缺失。
在本公开的一些方面中,经修饰的GTF酶可以包含与SEQ ID NO:4具有至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或99.5%同一性的氨基酸序列或由其组成,并且具有以下氨基酸残基中的一个或多个(或全部):336-Tyr、430-Tyr、431-Val、448-Ala、564-Ser、1011-Glu、1150-His、1155-Ala、1241-Lys、1242-Glu、1243-Gly、1244-Ser、1247-Leu和/或1248-Val。在上述任一个方面中,SEQ ID NO:4的位置1处的缬氨酸可以任选地替代为甲硫氨酸,或者可以缺失。
上述SEQ ID NO:3和4相关方面列出的氨基酸中的任一个均可以任选地替代为基于氨基酸保守性选自表B的另一种氨基酸。
表B. 氨基酸保守性
在一些方面,具有增强的性能和/或一个或多个稳定性益处的经修饰的产生α-1,3-葡聚糖的GTF酶包括在与SEQ ID NO:10的一个或多个氨基酸残基Tyr-185、Val-186、Leu-513、Gln-588、Phe-607、Ile-608、Lys-625、Arg-741、Val-1188、Lys-1327、Glu-1332、Asp-1418、Ala-1419、Ser-1420、Thr-1421、Arg-1424、Leu-1425、Thr-1431和/或Glu-1450对应的一个或多个位置处包含一个、二个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个氨基酸取代。例如,经修饰的产生α-1,3-葡聚糖的GTF酶可以在与SEQ ID NO:10的以下氨基酸残基对应的位置处包含一个或多个氨基酸取代:
(i) Tyr-185、Val-186、Leu-513、Gln-588、Phe-607、Lys-625、Arg-741、Thr-1431和/或Glu-1450(这些位置对应于SEQ ID NO:3的GTF中的那些);
(ii)Leu-513、Phe-607、Ile-608、Lys-625、Arg-741、Val-1188、Lys-1327、Glu-1332、Asp-1418、Ala-1419、Ser-1420、Thr-1421、Arg-1424和/或Leu-1425(这些位置对应于SEQ ID NO:4的GTF中的那些);
(iii)Tyr-185、Val-186、Lys-625、Thr-1431和/或Glu-1450;
(iv)Ile-608、Lys-625、Lys-1327、Glu-1332、Asp-1418、Ala-1419、Ser-1420、Thr-1421、Arg-1424和/或Leu-1425;
(v)Leu-513、Gln-588、Phe-607、Lys-625和/或Arg-741;
(vi)Leu-513、Phe-607、Ile-608、Lys-625和/或Arg-741;和/或
(vii)Leu-513、Phe-607、Lys-625和/或Arg-741。
在一些方面,关于具有增强的性能和/或一个或多个稳定性益处的经修饰的产生α-1,3-葡聚糖的GTF酶,
(a)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Tyr-185对应的位置处的氨基酸取代可以是Asn残基或与Asn保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(b)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Val-186对应的位置处的氨基酸取代可以是Ala残基或与Ala保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(c)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Leu-513对应的位置处的氨基酸取代可以是Tyr、Phe或Trp残基或者与Tyr、Phe或Trp保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(d)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Gln-588对应的位置处的氨基酸取代可以是Leu残基或与Leu保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(e)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Ile-608对应的位置处的氨基酸取代可以是Val或Tyr残基或者与Val或Tyr保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(f)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Lys-625对应的位置处的氨基酸取代可以是Ala残基或与Ala保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(g)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Arg-741对应的位置处的氨基酸取代可以是Ser残基或与Ser保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(h)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Val-1188对应的位置处的氨基酸取代可以是Glu残基或与Glu保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(i)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Lys-1327对应的位置处的氨基酸取代可以是His残基或与His保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(j)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Glu-1332对应的位置处的氨基酸取代可以是Ala残基或与Ala保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(k)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Asp-1418对应的位置处的氨基酸取代可以是Lys残基或与Lys保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(l)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Ala-1419对应的位置处的氨基酸取代可以是Glu残基或与Glu保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(m)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Ser-1420对应的位置处的氨基酸取代可以是Gly残基或与Gly保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(n)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Thr-1421对应的位置处的氨基酸取代可以是Ser残基或与Ser保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(o)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Arg-1424对应的位置处的氨基酸取代可以是Leu残基或与Leu保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(p)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Leu-1425对应的位置处的氨基酸取代可以是Val残基或与Val保持一致的任何残基取代(例如,表B);
(q)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Thr-1431对应的位置处的氨基酸取代可以是Gln残基或与Gln保持一致的任何残基取代(例如,表B);和/或
(r)在与SEQ ID NO:10的氨基酸残基Glu-1450对应的位置处的氨基酸取代可以是Phe残基或与Phe保持一致的任何残基取代(例如,表B)。
尽管据信在一些方面经修饰的产生α-1,3-葡聚糖的GTF酶仅需要具有催化结构域,但该修饰的GTF可以包含在更大的氨基酸序列内。例如,可以将催化结构域在其C-末端连接至葡聚糖结合结构域,和/或在其N-末端连接至可变结构域和/或信号肽。
虽然在一些方面,经修饰的产生α-1,3-葡聚糖的GTF酶中的氨基酸取代总体上是针对SEQ ID NO:10中的相应位置公开的,但为了方便起见,可替代地这种取代也可以简单地针对它/它们在用于产生经修饰的GTF本身的氨基酸序列中的位置编号来进行表述(例如,SEQ ID NO:5 [任选地没有其起始甲硫氨酸]或SEQ ID NO:5的位置55-960 [近似催化结构域])。这可只需通过将氨基酸序列与SEQ ID NO:10比对,并基于它/它们与SEQ ID NO:10中相应位置的直接比对以鉴定氨基酸序列中目的位置编号来完成。
本文中的产生α-1,3-葡聚糖的GTF能够产生包含例如约或至少约50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%的α-1,3-糖苷键的α-1,3-葡聚糖。如本文其他地方所公开的α-1,3-葡聚糖,例如均聚物或接枝共聚物中的葡聚糖,可具有例如任何上述键特征。
例如,本文中产生α-1,3-葡聚糖的GTF能够产生α-1,3-葡聚糖,其中例如DPw、DPn或DP约为或至少约为11、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600或1650。DPw、DPn或DP可以任选地表示为这些值中任两个之间的范围。仅作为实例,DPw、DPn或DP可以约为100-1650、200-1650、300-1650、400-1650、500-1650、600-1650、700-1650、100-1250、200-1250、300-1250、400-1250、500-1250、600-1250、700-1250、100-1000、200-1000、300-1000、400-1000、500-1000、600-1000、700-1000、100-900、200-900、300-900、400-900、500-900、600-900、700-900、11-25、12-25、11-22、12-22、11-20、12-20、20-300、20-200、20-150、20-100、20-75、30-300、30-200、30-150、30-100、30-75、50-300、50-200、50-150、50-100、50-75、75-300、75-200、75-150、75-100、100-300、100-200、100-150、150-300、150-200或200-300。如本文其他地方所公开的α-1,3-葡聚糖,例如均聚物或接枝共聚物中的葡聚糖,可具有例如任何上述分子量特征。
在一些方面,GTF酶可以是如本文所公开的任何酶,并且包括在N-末端和/或C-末端的1-300(或其之间的任何整数[例如10、15、20、25、30、35、40、45或50])个残基。例如,这样的另外的残基可以来自衍生出GTF酶的相应的野生型序列,或可以是异源序列,例如表位标签(在N-末端或C-末端)或异源信号肽(在N-末端)。本文中的GTF酶典型地缺乏N-末端信号肽;如果在分泌过程中去除其信号肽,则这种酶可任选地被表征为是成熟的。
本文中的GTF酶可典型地衍生自细菌。细菌GTF酶的实例是衍生自链球菌属物种、明串珠菌属(Leuconostoc)物种或乳杆菌属(Lactobacillus)物种的那些。链球菌属物种的实例包括唾液链球菌、表兄链球菌、牙链球菌、汗毛链球菌、变异链球菌、口腔链球菌、解没食子酸链球菌(S. gallolyticus)和血链球菌。明串珠菌属物种的实例包括肠膜明串珠菌(L. mesenteroides)、阿米巴氏明串珠菌(L. amelibiosum)、阿根廷明串珠菌(L.argentinum)、肉明串珠菌(L. carnosum)、柠檬明串珠菌(L. citreum)、乳脂明串珠菌(L.cremoris)、葡聚糖明串珠菌(L. dextranicum)和果糖明串珠菌(L. fructosum)。乳杆菌属物种的实例包括嗜酸乳杆菌(L. acidophilus)、德氏乳杆菌(L. delbrueckii)、瑞士乳杆菌(L. helveticus)、唾液乳杆菌(L. salivarius)、干酪乳杆菌(L. casei)、弯曲乳杆菌(L. curvatus)、植物乳杆菌(L. plantarum)、清酒乳杆菌(L. sakei)、短乳杆菌(L.brevis)、布赫内氏乳杆菌(L. buchneri)、发酵乳杆菌(L. fermentum)和罗伊氏乳杆菌(L.reuteri)。
本文中的GTF酶可以通过例如适当工程化的微生物菌株的发酵来制备。可以通过发酵进行重组酶生产,例如使用微生物种类如大肠杆菌(E. coli)、芽孢杆菌属(Bacillus)菌株(例如,枯草芽孢杆菌(B. subtilis))、富养罗尔斯通氏菌(Ralstonia eutropha)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、酿酒酵母、巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)、多形汉森酵母(Hansenula polymorpha)以及曲霉属(Aspergillus)(例如,泡盛曲霉(A.awamori))和木霉属(Trichoderma)(例如,里氏木霉(T. reesei))的物种(例如,参见Adrio和Demain, Biomolecules [生物分子] 4:117-139, 2014,将其通过援引并入本文)。将编码GTF氨基酸序列的核苷酸序列典型地与异源启动子序列连接以产生该酶的表达盒,和/或因此被密码子优化。这样的表达盒可以掺入到合适的质粒中或整合到微生物宿主染色体中。表达盒可以包括在氨基酸编码序列之后的转录终止子核苷酸序列。表达盒还可以在启动子序列与GTF氨基酸编码序列之间包括编码信号肽(例如,异源信号肽)的核苷酸序列,该信号肽被设计用于指导GTF酶的分泌。在发酵结束时,细胞可以相应地破裂(通常当不使用用于分泌的信号肽时),并且可以使用如沉淀、过滤和/或浓缩等方法分离GTF酶。可替代地,可以使用包含GTF的裂解物或提取物而无需进一步分离。如果GTF被分泌(即,它存在于发酵液中),则其可以任选地与发酵液分离来使用或包含在发酵液中使用。GTF酶的活性可以通过生物化学测定来确认,例如测量其将蔗糖转化成葡聚糖聚合物。
在一些方面(例如,典型地当同时使用合成α-1,6-葡聚糖的GTF和合成α-1,3-葡聚糖的GTF时),在生产食物产品/前体的步骤 (b) 中产生的α-葡聚糖包含接枝共聚物,该接枝共聚物包含:
(i) α-1,6-葡聚糖(右旋糖酐)骨架,其中该α-1,6-葡聚糖(右旋糖酐)骨架的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和
(ii) 至少一个α-1,3-葡聚糖侧链,其中该α-1,3-葡聚糖链的至少约50%的糖苷键是α-1,3键。
这样的接枝共聚物可以是水性可溶性的或水性不溶性的。本文中的α-葡聚糖接枝共聚物的右旋糖酐骨架可以是例如如当前所公开的右旋糖酐,或可以是如美国专利申请公开号2016/0122445、2017/0218093、2018/0282385、2020/0165360或2019/0185893(将其各自通过援引并入本文)所公开(例如,分子量、键/分支特征、生产方法)的右旋糖酐。在一些方面,右旋糖酐骨架(被整合到接枝共聚物中之前)已经被α-1,2-和/或α-1,3-支化;本文中的接枝共聚物的骨架的α-1,2和/或α-1,3分支百分比可以是例如约、至少约或小于约1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、2%-25%、2%-20%、2%-15%、2%-10%、5%-25%、5%-20%、5%-15%、5%-10%、7%-13%、8%-12%、9%-11%、10%-25%、10%-20%或10%-15%。本文中α-葡聚糖接枝共聚物的一个或多个α-1,3-葡聚糖侧链可以是例如如当前所公开的α-1,3-葡聚糖,或可以是如美国专利号7000000、8871474、10301604或10260053,或美国专利申请公开号2019/0112456、2019/0078062、2019/0078063、2018/0340199、2018/0021238、2018/0273731、2017/0002335、2015/0232819、2015/0064748、2020/0165360、2020/0131281或2019/0185893(将其各自通过援引并入本文)所公开(例如,分子量、键特征)的α-1,3-葡聚糖。
本文中合成α-1,6-葡聚糖的一种、两种、三种或更多种不同GTF酶可以用于例如生产食物产品/前体的步骤 (b) 中。类似地,例如可以使用本文中合成α-1,3-葡聚糖的一种、两种、三种或更多种不同GTF酶。在一些方面,在添加一种或多种产生α-1,3-葡聚糖的GTF之前,可以将一种或多种产生α-1,6-葡聚糖的GTF添加到食物产品/前体中(使其接触),而在一些方面,这两种类型的GTF酶可以几乎同时(同时地)添加。在一些方面,仍可以在添加一种或多种产生α-1,6-葡聚糖的GTF之前将一种或多种产生α-1,3-葡聚糖的GTF添加到食物产品/前体中。在一些方面,仍可以将如本文所公开的右旋糖酐(但对于食物产品/前体是外源产生的)作为原料添加到已添加或将添加产生α-1,3-葡聚糖的GTF的食物产品/前体中。虽然不受任何特定理论约束,但据信在生产食物产品/前体的步骤 (b) 中添加至少一种产生α-1,6-葡聚糖的GTF(和/或外源产生的右旋糖酐)和至少一种产生α-1,3-葡聚糖的GTF允许产生如当前所公开的右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖接枝共聚物,可能同时产生右旋糖酐和/或一种或多种α-1,3-葡聚糖均聚物(即α-1,6-葡聚糖和/或α-1,3-葡聚糖的产生独立于接枝共聚物的产生)。然而,据信,在同时使用产α-1,6-葡聚糖的GTF和产α-1,3-葡聚糖的GTF的一些方面,可能仅产生右旋糖酐和/或一种或多种α-1,3-葡聚糖均聚物,而很少(例如,<所有葡聚糖产物的5 wt%)或不产生接枝共聚物。
如上文总体上公开的由GTF酶(右旋糖酐蔗糖酶或产生α-1,3-葡聚糖的GTF)产生的α-葡聚糖的分子量和/或键特征可以如例如在由或基本上由以下组成的分离的反应中所观察到的:水、蔗糖、GTF酶和任选地一种或多种盐和/或缓冲液。在一些方面,在本文中的食物产品/前体中由这些类型的GTF酶中的一种或两种产生的α-葡聚糖的分子量和/或键特征可以不同于在上述分离的反应中产生的α-葡聚糖的分子量和/或键特征。
在其中同时使用产α-1,6-葡聚糖的GTF和产α-1,3-葡聚糖的GTF的一些方面,在步骤 (b) 中合成α-1,6-葡聚糖的GTF酶与合成α-1,3-葡聚糖的GTF酶的比率为约85 : 15至约95 : 5。然而,在一些方面,产生α-1,6-葡聚糖的GTF与产生α-1,3-葡聚糖的GTF的比率可以为约97.5 : 2.5、95 : 5、92.5 : 7.5、91 : 9、90 : 10、89 : 11、87.5 : 12.5、85 :15、82.5 : 17.5、80 : 20、70 : 30、60 : 40、50 : 50、40 : 60、30 : 70、20 : 80、10 :90、5 : 95或2.5 : 97.5,或者介于这些比率中任何两个之间的范围(例如,约82.5 : 17.5至97.5 : 2.5、87.5 : 12.5至92.5 : 7.5、89 : 11至91 : 9、17.5 : 82.5至2.5 : 97.5、12.5 : 87.5至7.5 : 92.5、11 : 89至9 : 91)。出于本文中确定每种酶(活性酶)比率的目的,每种酶(活性酶)的量可以例如摩尔、重量或GTF活性为基础。用于制备本文中的比率的GTF酶的活性可以任选地如美国专利申请公开号2014/0087431(将其通过援引并入本文)中所公开的和/或如在以下实例中所公开的来确定。例如,用于设定本文中的比率的GTF酶的全部(如“100%”)补充量可以是在给定时间内(如6、12、18、24、30或36小时)在包含水、蔗糖(如50或100 g/L)、GTF和任选地缓冲剂/盐或由其组成的GTF反应中能够转化大部分(如>95%、> 98%、> 99%)或全部蔗糖的酶的量;这样的测量的量可以任选地表征为GTF的归一化量。
用于在本文的方法中使用的GTF酶(或如当前所公开的任何其他酶,如使用蔗糖的第二酶)典型地呈纯化形式。纯化的酶可以基本不含用于产生酶的生物体/细胞的不溶性和/或可溶性组分,和/或用于酶的细胞发酵的任何培养基。在一些方面,纯化的酶表示含有少于10%、8%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%或0.1%重量且酶与其天然地或重组地相关的其他材料(例如,多肽材料)的酶制剂。在一些方面,本文中的GTF和/或任何其他酶不包含在可能存在于(例如,内源地或有意地添加)本文中的食物产品/前体中的微生物(例如,细菌、酵母、真菌、藻类)中或以其他方式与其相关联;然而,在一些方面,本文中的GTF和/或任何其他酶包含在微生物(例如,细菌、酵母、真菌、藻类)细胞中或以其他方式与其相关联(例如,由其表达),例如异源地表达一种或多种酶的细胞(即,重组细胞)。使食物产品/前体与本文中的一种或多种GTF酶接触典型地不在口腔或其他可能存在未纯化/未分离的GTF酶的环境中进行。
用于在本文的方法中使用的GTF酶(或当前所公开的任何其他酶,如使用蔗糖的第二酶)可以包含在例如无菌过滤制剂中。在一些方面,在本文的步骤 (b) 期间将酶应用于食物产品/前体时,可对酶进行在线无菌过滤。在一些方面,可以将酶添加到已经巴氏杀菌(巴氏杀菌之后)的食物产品/前体中,或者可替代地,可以在对食物产品/前体进行巴氏杀菌之前添加酶。在一些方面,可以将酶添加到已发酵(发酵后)的食物产品/前体中,或者可替代地,可以在发酵食物产品/前体期间或之前添加酶。在一些方面,用于在本文的方法中使用的GTF酶(或如当前所公开的任何其他酶,如使用蔗糖的第二酶)可以包含在基本不含(例如,< 0.5、< 0.1、< 0.05 wt%)任何其他酶(如脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、甘露聚糖酶、果胶酶、纤维素酶和/或p-硝基苄基酯酶)的制剂(用于添加到本文步骤 [b] 中)中;这样的制剂典型地具有很少或没有可检测的这样的其他一种或多种酶的活性。
在步骤 (b) 中,可以使本文的食物产品/前体与本文的一种或多种GTF酶和/或一种或多种使用蔗糖的第二酶通过例如混合/搅拌/共混进行接触。食物产品/前体中的一种或多种GTF酶和/或一种或多种第二酶的孵育可以持续足以使一种或多种GTF在食物产品/前体中产生α-葡聚糖的时间,如约或至少约0.5、1、1.5、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、18、24、30、36、42、48、72、96、0.5-3、0.5-2.5、0.5-2、0.5-1.5、1-3、1-2.5、1-2、1-1.5、1.5-3或1.5-2小时,或者约或至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60天(或这些小时数和/或天数中任何两个之间的范围)。用于孵育本文的食物产品/前体中的一种或多种GTF酶和/或第二酶的温度可以为例如约2°C、3°C、4°C、5°C、6°C、7°C、8°C、9°C、10°C、12°C、14°C、16°C、18°C、20°C、22°C、24°C、25°C、26°C、28°C、30°C、32°C、34°C、36°C、38°C、40°C、42°C、44°C、46°C、48°C、50°C、2°C-5°C、2°C-10°C、2°C-15°C、2°C-20°C、2°C-25°C、2°C-30°C、2°C-35°C、2°C-40°C、2°C-45°C、2°C-50°C、3°C-5°C、3°C-10°C、3°C-15°C、3°C-20°C、3°C-25°C、3°C-30°C、3°C-35°C、3°C-40°C、3°C-45°C、3°C-50°C、5°C-10°C、5°C-15°C、5°C-20°C、5°C-25°C、5°C-30°C、5°C-35°C、5°C-40°C、5°C-45°C、5°C-50°C、15°C-20°C、15°C-25°C、15°C-30°C、15°C-35°C、15°C-40°C、15°C-45°C、15°C-50°C、20°C-25°C、20°C-30°C、20°C-35°C、20°C-40°C、20°C-45°C、20°C-50°C、25°C-30°C、25°C-35°C、25°C-40°C、25°C-45°C、25°C-50°C、30°C-35°C、30°C-40°C、30°C-45°C或30°C-50°C。
典型地,与本文的GTF酶和/或第二酶接触的食物产品/前体含有水(即,其是水性组合物),和/或在与这些酶中的一种或多种接触之前或期间将水引入食物产品/前体。可以将GTF酶和/或一种或多种第二酶以干形式(例如,粉末、薄片、冻干酶制剂)(典型地添加到水性食物产品/前体中)或湿形式添加到食物产品/前体中。在一些方面,食物产品/前体可以在干燥条件下与GTF酶和/或一种或多种第二酶组合(所得组合是干燥的),之后添加水或水溶液,这进而允许GTF产生α-葡聚糖。因此,取决于原料和一种或多种GTF酶如何相互引入,步骤 (a) 和 (b) 可以任选地被认为同时或分开进行。添加GTF酶和/或一种或多种第二酶后在步骤 (a) 或步骤 (b) 中提供的食物产品/前体的水含量可以为例如约或至少约10、20、30、40、50、60、70、80、90、95或99 wt%。本文的食物产品/前体的pH和/或用于孵育本文食物产品/前体中一种或多种GTF酶和/或第二酶的pH可以为例如约3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、4.0-10.0、4.0-9.0、4.0-8.0、4.5-10.0、4.5-9.0、4.5-8.0、5.0-10.0、5.0-9.0、5.0-8.0、5.5-10.0、5.5-9.0、5.5-8.0、6.0-10.0、6.0-9.0或6.0-8.0。在一些方面,食物产品/前体可以是酸性的(例如,pH ≤3.0、3.2、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0或6.5)、中性的(例如,pH 6.5-7.5)或碱性的(例如,pH> 7.5、8.0、8.5、9.0、9.5)。
本文的GTF酶和/或第二酶可任选地通过将重组工程化细胞(例如,微生物细胞,如细菌或真菌/酵母细胞)引入步骤 (a) 中提供的食物产品/前体中而在方法的步骤 (b) 中提供,其中该细胞重组地(异源地)表达GTF酶和/或第二酶并在食物产品/前体中和/或周围分泌GTF酶和/或第二酶。这样的细胞可以是适用于重组工程化并在食物加工(例如发酵)中有用的微生物的细胞,例如本文所公开的微生物细胞(如适用)。在一些方面,在步骤 (a)中提供给食物产品/前体的重组工程化细胞可以以某种方式(如通过杀伤(但优选地以仍然保持细胞形状/结构的方式))失活和/或无活力。例如,通过辐照或用灭菌剂/化学品(例如,环氧乙烷)处理,可以使细胞失活和/或无活力。典型地,用于细胞失活和/或杀伤细胞的手段保留细胞的至少一些三维形状/结构,和/或确保细胞表达的GTF和/或一种或多种第二酶保持活性,并且典型地仍然与无活性的/无活力的细胞缔合(例如,如通过经由GTF和/或第二酶的任选的跨膜结构域或膜结合结构域与细胞膜缔合[例如,与GTF和/或第二酶融合])。无活性的/无活力的细胞典型地是多孔的,并且可以任选地固定在支持物(例如,惰性的、水不溶性的材料,如颗粒或表面)上。
在一些方面(例如,提供或不提供本文的第二酶),可以通过在步骤 (a) 中提供的食物产品/前体中加入含碳水化合物的原料(连同水和蔗糖)来调节步骤 (b) 中一种或多种GTF酶的活性。含碳水化合物的原料可以包含例如单糖(例如,本文中的任一种单糖,如葡萄糖或果糖)、二糖(例如,本文中的任一种二糖,如乳糖或麦芽糖)和/或寡糖(例如,本文中的任一种寡糖,如葡萄糖-寡糖[例如,DP3-15、MOS、IMOS、GOS])(例如,该含碳水化合物的原料包含单糖和/或二糖)。在一些方面,含碳水化合物的原料至少包含果糖和/或葡萄糖。在一些方面,含碳水化合物的原料可以呈食物原料的形式,如本文中包含本公开的至少一种葡糖基转移酶的至少一种受体分子的任何食物原料。例如,含碳水化合物的原料可以包含糖浆,如玉米糖浆或高果糖玉米糖浆(HFCS)。作为另一个实例,含碳水化合物的原料可以包含基于番茄的原料,如番茄糊、番茄浓缩物、番茄泥或番茄酱。
如在本公开的一些方面中的方法的步骤 (a) 中所提供的“食物产品/前体”(即,食物产品或前体)可包含食物产品/前体的内源性蔗糖(例如,其蔗糖是天然的),和/或可包含已添加到食物产品/前体(在其制备期间或之后作为原料添加)的蔗糖。因此,步骤 (a)可任选地包括向食物产品/前体中添加蔗糖。无论蔗糖的原始来源如何,在本文步骤 (a)中最终提供的食物产品/前体的蔗糖含量可以为例如约、至少约或少于约0.1、0.5、1、2.5、5、7.7、10、15、20、25、30、40、50、60或70 wt%。在一些方面,蔗糖可以例如白色精制蔗糖或未精制形式提供,例如在美国专利号9719121(将其通过援引并入本文)中所公开的。当向食物产品/前体中添加GTF和/或一种或多种第二酶时,可以任选地向该食物产品/前体中添加蔗糖。
在一些方面,如本文方法的步骤 (a) 中所提供的食物产品/前体进一步包含除蔗糖以外的至少一种二糖和/或至少一种寡糖。寡糖可具有例如3-15或3-20个单体单元(即,DP3-DP15或DP3-DP20)(如,DP3-DP5、DP3-DP6);因此,在一些方面,本文中的多糖具有多于15或20个单体单元。本文中的二糖和/或寡糖可仅包含例如葡萄糖单体单元,和/或一种或多种其他类型的单糖(例如,半乳糖、果糖、甘露糖)作为单体单元。本文中的二糖(除蔗糖外)的实例包括麦芽糖、异麦芽糖、乳糖、乳蔗糖、黑曲霉糖、明串珠菌二糖、海藻糖、麦芽酮糖、异麦芽酮糖和松二糖。本文中的寡糖的实例包括低聚葡萄糖(葡萄糖寡聚物),例如低聚麦芽糖(MOS)和低聚异麦芽糖(IMO),以及半乳寡糖(GOS)。
二糖和/或寡糖可在制备食物产品/前体期间或之后添加到食物产品/前体中。这样的添加可以来自物理上食物产品/前体之外的来源(即作为原料),和/或可以通过在食物/前体中原位产生,如通过食物/前体的一种或多种内源性和/或外源性酶。添加到食物产品/前体中用于产生二糖和/或寡糖的酶(例如,外源酶)可例如以与添加本文中的GTF酶相同或相似的方式(例如,时间、温度、pH)添加,并且可在添加GTF酶之前、期间或之后添加。这样的酶可以是转葡萄糖苷酶(EC [酶代码] 2.4.1.24)或转半乳糖基化β-半乳糖苷酶。本文中合适的转葡萄糖苷酶包括FoodPro® TGO和在美国专利申请公开号2008/0229514或2015/0240279,或美国专利号4689296(将其全部通过援引并入本文)中所公开的那些。EC2.4.1.24转葡萄糖苷酶(也称为“1,4-α-葡聚糖6-α-葡糖基转移酶”)可将α-1,4-葡聚糖、-寡糖(即MOS)或-二糖(即麦芽糖)的α-D-葡糖基残基转移至游离葡萄糖或α-1,4-葡聚糖、-寡糖(即MOS)或-二糖中的葡萄糖的初级羟基基团。因此,在一些方面,EC 2.4.1.24转葡萄糖苷酶产生低聚异麦芽糖(IMO)(例如,DP3-DP5或DP3-DP6)。本文中合适的转半乳糖基化β-半乳糖苷酶公开于例如美国专利申请公开号2013/0189746或美国专利号10531672或10683523(将其通过援引并入本文)中。转半乳糖基化β-半乳糖苷酶是通过将乳糖的半乳糖转移至半乳糖、葡萄糖或其他受体从而产生半乳寡糖(GOS)(例如,GOS也可以是形成更长GOS的受体)来降解乳糖的酶。这样的酶的特定实例是NuricaTM(美国国际香精香料公司(IFF))。本文中的转葡萄糖苷酶或转半乳糖基化β-半乳糖苷酶可以例如约0.1%-1.5%、0.1%-1.25%、0.1%-1.0%、0.1%-0.75%、0.1%-0.5%、0.2%-1.5%、0.2%-1.25%、0.2%-1.0%、0.2%-0.75%、0.2%-0.5%、0.5%-1.5%、0.5%-1.25%、0.5%-1.0%、0.5%-0.75%、0.75%-1.5%、0.75%-1.25%或0.75%-1.0%(v/w)添加到本文的食物产品/前体中。
在一些方面,如本文方法的步骤 (a) 中所提供的食物产品/前体具有(蔗糖除外)很少的(例如,少于0.5、0.25、0.1、0.05、0.025或0.01 wt%,或不可检测)或没有二糖和/或寡糖(或很少的或没有特定二糖或寡糖)。如本文方法的步骤 (b) 中所生产的食物产品/前体可同样例如具有很少的或没有二糖和/或寡糖(或很少的或没有特定二糖或寡糖),并且还具有很少的(例如,如上所述)或没有蔗糖。这样的方面中的二糖或寡糖可以是如本文所公开的任何二糖或寡糖(例如,乳糖、麦芽糖、异麦芽糖、MOS、IMO、GOS)。一种或多种糖苷酶(糖苷活性酶)可用于例如食物产品/前体中以减少或消除一种或多种二糖和/或一种或多种寡糖的存在,并且可例如以与添加本文的GTF和/或第二酶相同或相似的方式(例如,时间、温度、pH)添加,并且可在添加GTF和/或第二酶之前、期间或之后添加。本文中的糖苷酶可以是例如β-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.23;例如,乳糖酶[EC 3.2.1.108])或α-葡糖苷酶(EC3.2.1.20)。本文中的合适的β-半乳糖苷酶包括BonlactaTM乳糖酶(美国国际香精香料公司(IFF))和美国专利号10531672(将其通过援引并入本文)中公开的乳糖酶。本文中的乳糖酶是一种类型的β-半乳糖苷酶,可催化乳糖的水解形成葡萄糖和半乳糖。本文中合适的α-葡糖苷酶包括在美国专利申请公开号2015/0240278(将其通过援引并入本文)中所公开的那些。在一些方面,在所公开的方法中使用的α-葡糖苷酶能够水解α-1,4或α-1,6葡糖苷键,和/或不能水解α-1,3葡糖苷键。本文中的糖苷酶可以例如约0.1%-1.5%、0.1%-1.25%、0.1%-1.0%、0.1%-0.75%、0.1%-0.5%、0.2%-1.5%、0.2%-1.25%、0.2%-1.0%、0.2%-0.75%、0.2%-0.5%、0.5%-1.5%、0.5%-1.25%、0.5%-1.0%、0.5%-0.75%、0.75%-1.5%、0.75%-1.25%或0.75%-1.0%(v/w)添加到本文的食物产品/前体中。
本公开的使用蔗糖作为底物的第二酶可以是例如转化酶。在一些方面,转化酶可以是(衍生自)例如细菌、真菌(酵母)、植物或哺乳动物转化酶。在一些方面,转化酶可以是(衍生自)微生物转化酶。在一些方面,转化酶可以是(衍生自)以下物种:曲霉属(例如,黑曲霉(A. niger)、棘孢曲霉(A. aculeatus)、米曲霉(A. oryzae)、烟曲霉(A. fumigatus))、镰孢属(Fusarium)(例如,禾谷镰刀菌(F. graminearum)、尖孢镰刀菌(F. oxysporum))、克鲁维酵母属(Kluveromyces)(例如,乳酸克鲁维酵母(K. lactis))、青霉属(Penicillium)(例如,产黄青霉(P. chrysogenum)、多毛青霉(P. hirsutum)、意大利青霉(P.italicum))、酵母属(Saccharomyces)(例如,酿酒酵母(S. cerevisiae))、踝节菌属(Talaromyces)(例如,朱黄踝节菌(T. minoluteus))、或梭孢壳属(Thielavia)(例如,土生梭孢壳(T. terrestris))。合适的转化酶的实例可如美国专利号6337201,美国专利申请公开号2012/0122192、20180007918和2022/0073893,国际专利申请公开号WO 2022243311,以及GENBANK登录号CAB95010、NP_012104和CAA06839中的任一项所公开,所有这些文献均通过援引并入本文。在一些方面,转化酶可以包含与SEQ ID NO:14或在前述并入的参考文献中任一项中公开的转化酶氨基酸序列约100%同一或至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、98.5%、99%或99.5%同一的氨基酸序列或由其组成,并且具有转化酶活性。本文的第二酶如转化酶任选地可以如本文针对GTF酶公开的和/或如前述并入的参考文献中任一项中公开的进行生产和/或具有任何修饰(例如,呈成熟形式[例如,分泌形式],和/或在其N-和/或C-末端含有异源氨基酸残基)。
例如,一种、两种、三种或更多种第二酶可用于本公开的方法中。典型地,如果使用两种或更多种第二酶,则它们属于相同的酶类型(例如,两种或更多种不同的转化酶);然而,可以任选地使用两种或更多种不同类型的第二酶(例如,至少一种转化酶和至少一种果糖基转移酶)。在一些方面,食物产品/前体中一种或多种第二酶(例如,一种或多种活性第二酶)的浓度可以是约或至少约5、10、15、20、25、50、60、70、75、80、90、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400、500、600、700、800、900、1000、5-1000、5-500、5-300、5-200、5-100、5-80、5-50、20-1000、20-500、20-300、20-200、20-100、20-80、20-50、50-1000、50-500、50-300、50-200、50-100、50-80、100-1000、100-500、100-300或100-200 ppm(百万分率)。尽管本公开的任何GTF浓度可以与本文的第二酶一起使用,但在一些方面,食物产品/前体中的GTF(活性GTF)浓度可以是约或至少约0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.5、1.0、0.01-1.0、0.01-0.5、0.01-0.25、0.01-0.1、0.05-1.0、0.05-0.5、0.05-0.25、0.05-0.1、0.1-1.0、0.1-0.5或0.1-0.25 wt%。用第二酶处理食物产品/前体的条件(例如时间、温度、pH、添加顺序、混合/接触环境、混合顺序)典型地可以是如本文针对GTF酶所公开的。典型地,可以在将GTF添加到食物产品/前体中的大约相同时间将第二酶添加到该食物产品/前体中;然而,在一些方面,可以在GTF添加之前(例如,在GTF添加之前1、2.5、5、10、15、20或30分钟)或在GTF添加之后(例如,在GTF添加之后1、2.5、5、10、15、20或30分钟)添加第二酶。
在一些方面,食物产品/前体可以是乳制品/前体,例如乳制品饮料或食物。本文中乳制品/前体的合适实例包括奶、干酪、酸奶、甜点、奶油和黄油。本文中的奶可以是全脂奶(例如,约3%脂肪)、约2%脂肪奶、约1%脂肪奶(“低脂”)或无脂肪(脱脂)奶。奶,无论是直接用作饮料还是用作制备本文中的乳制品/前体的前体,可以来自例如奶牛、山羊、绵羊、水牛、牦牛、美洲驼、骆驼或马。奶可以任选地在其与本文中的一种或多种GTF和第二酶接触之前或之后进行巴氏杀菌。本文中的干酪可以是例如硬干酪或半硬干酪(例如切达干酪、马苏里拉干酪、瑞士干酪、帕尔马干酪、波罗伏洛(provolone)干酪)、软干酪或半软干酪(例如里科塔(ricotta)干酪、茅屋(cottage)干酪、羊乳酪、美式干酪、布里干酪)、已加工的或未加工的。本文中的酸奶可以是例如全脂酸奶、低脂酸奶、无脂肪酸奶或希腊酸奶(例如普通、低脂、脱脂)。本文的酸奶可以任选地含有水果和/或被调味。本文中的酸奶可以任选地是可饮用的(即,酸奶饮料)。在一些方面,乳制甜点可以是布丁(例如,全脂奶、2%奶)、冷冻酸奶(例如,低脂)、冰淇淋(例如,低脂)、冻果子露、奶昔、意式冰淇淋或卡士达;因此,在一些方面,乳制甜点可以是冷冻乳制甜点(例如,冰淇淋、冻果子露、奶昔、冷冻酸奶、意式冰淇淋)。冰淇淋可以是例如硬冰淇淋或软冰淇淋。在一些方面,乳制饮料可以是奶、巧克力奶、咖啡奶、调味奶、酸奶饮料、马奶酒(kumis)、里亚任卡(ryazhenka)、爱兰(ayran)、拉西(lassi)、哥伦比亚冰果奶(cholado)、里卡多果奶(licuado)或开菲尔(kefir)。乳制奶油可以是凝结奶油(例如,≥ 55%乳脂)、浓奶油(例如,≥ 36%乳脂)、掼奶油(例如,30%-36%乳脂)、淡奶油(例如,18%-30%乳脂)、酸性稀奶油(≥ 18%乳脂)、半奶油(例如10.5%-18%乳脂)或冰淇淋(例如≥ 10%乳脂)。本文中的乳制品/前体可以例如无乳糖或具有降低的乳糖含量。本文中的乳制品/前体可以是例如发酵乳制品/前体(例如,酸奶、酪乳、法式酸奶油(cremefraiche)、夸克、法式白干酪(fromage frais)、酸乳、醋)。本文中的一些乳制品/前体包括乳制糕点糖果,例如牛奶巧克力、白巧克力、焦糖和太妃糖。在一些方面,乳制品/前体可以是WO 2020/010176、美国专利申请公开号2013/0230623、2005/0244541、2017/0135360、2009/0304864、2017/0094987或2003/0152685或者美国专利号5482728或6352734(将其全部通过援引并入本文)中所公开的任何乳制品/前体。
在一些方面,食物产品/前体可以是基于面粉或基于粗粉的面团、烘焙的产品(烘焙产品)或挤出产品,如WO 2021/034561或美国专利申请公开号2017/0218093或2022/0322685(将其通过援引并入本文)中所公开的那些中的任一种。烘焙的产品或其面团(前体)的实例包括面包(例如,小圆面包、酸面团、黑麦面包、全麦面包、皮塔(pita)、扁面包、玉米饼、玉米面包、布里欧修(brioche)、白面包、长棍面包、百吉饼、香蕉面包、拖鞋面包(ciabatta)、棕面包、哈拉(challah)、佛卡夏(focaccia)、杂粮面包、面包棒、苏打面包、粗黑麦面包、马铃薯面包、饼干、英式松饼、全谷物面包、无酵饼(matzo)、亚美尼亚脆饼(lavash)、面包丁、比萨饼皮)(经发酵的或未经发酵的)、蛋糕(例如,胡萝卜蛋糕、红色天鹅绒蛋糕、天使蛋糕、磅蛋糕、巧克力蛋糕、白蛋糕、黑森林蛋糕、提拉米苏、咖啡蛋糕、芝士蛋糕、魔鬼蛋糕、翻转蛋糕、波士顿奶油派、瑞士卷、柠檬蛋糕、奶油蛋糕、戚风蛋糕、黄油蛋糕、香料蛋糕、朗姆酒蛋糕、海绵蛋糕、大理石蛋糕,椰子蛋糕、斑兰蛋糕)、松饼、布朗尼、司康饼、曲奇、棒、卡仕达、派、梳打饼、椒盐卷饼、糕点、布丁和挞。挤出产品的实例包括意式面食(例如,意式直面(spaghetti)、意式螺丝面(rotini)、意式螺旋面(fusilli)、意式斜管面(penne)、意式细管面(bucatini)、意式通心粉(macaroni/maccheroni)、意式粗管面(rigatoni)、意式宽面(fettuccine)、意式扁面(linguine)、意式细面(vermicelli)、意式短管面(ziti)、意式蝴蝶面(farfalle)、意式弯肘面(gomiti/elbow)、意式车轮面(rotelle))、谷物(例如,直接膨胀的谷物、填充的谷物、片状谷物、早餐谷物)、某些面包产品(例如,面包丁、面包棒、扁平面包)、预制曲奇面团、干的和半湿的宠物食品(例如,粗磨饲料)以及零食(例如,干酪卷、填充的枕型膨化食品、片[如玉米片、皮塔片、加工的马铃薯片、玉米片]、零食棒[如蔬菜棒]、膨化成型产品(例如,卷[如干酪卷]、球、管、香蕉、杯、碗、盘、婴儿膨化食品))。本文中的意式面食可以是例如挤出的(例如,参见上文)和/或扁平的/卷起的(例如,千层面)、新鲜的或干燥的、长的或短的、分钟/汤用意式面食(碎面(pastina))、填充的(例如,意式馄饨(tortellini)、意式饺子(ravioli)、意式方形饺子(agnolotti)、意式大馄饨(tortelli))、拉伸的(例如,花边意面(cencioni)、意式压花圆面(corzetti)、弗利埃·杜利沃意面(foglie d’ulivo)、意式猫耳朵面(orecchiette))和/或鸡蛋意式面食。
在一些方面,食物产品/前体可以是糖浆或饮料,例如,如在美国专利申请公开号2010/0040728、2017/0006902、2017/0218093、2013/0216652、20180146699、2009/0123603、2021/0076724、或2017/0332670(将其全部通过援引并入本文)中所公开的那些中的任一种。在一些方面,饮料可以是汁(例如果汁,如橙汁、苹果汁、芒果汁、桃汁、香蕉汁、枣汁、杏汁、葡萄柚汁、木瓜汁、菠萝汁、覆盆子汁、草莓汁、梨汁、柑橘汁或樱桃汁;蔬菜汁,如胡萝卜汁、番茄汁或混合蔬菜汁)、甜饮料(苏打/软饮料、甜茶或咖啡)、即饮饮料(RTD)或具有天然和/或添加糖(蔗糖)的任何其他饮料。
在一些方面,食物产品/前体可以是调味品(餐桌调味品)或添加到食物(典型地熟食)中以赋予风味和/或增强风味的任何其他制剂(呈液体稠度或固体稠度)。本文调味品的实例包括/包含任何基于番茄的调味品(例如,番茄酱(ketchup)、番茄酱(tomato sauce)、萨尔萨辣酱(salsa)、意式番茄罗勒酱(marinara sauce))、芥末酱(例如,黄芥末酱、第戎芥末酱(Dijon mustard))、腌黄瓜酱(relish)、辣根酱、山葵酱(wasabi)、辣酱(hot sauce)、辣椒酱/辣椒油、蛋黄酱、蒜泥蛋黄酱(aioli)、烧烤酱(barbecue sauce)、酱油、阿尔弗雷多酱(alfredo sauce)、原汁(au jus)、伯那西酱(Béarnaise sauce)、蔓越莓酱、酸辣酱(芒果酸辣酱、洋葱酸辣酱、罗望子酸辣酱)、鸡尾酒酱、鱼露、蚝油、海鲜酱、是拉差辣酱(srirachasauce)、柑橘果酱、蜜饯(fruit preserves)(果酱/果冻)、荷兰酱(Hollandaise sauce)、鹰嘴豆酱、鳄梨色拉酱(guacamole)、香蒜酱(pesto sauce)、味噌、伍斯特酱(Worcestershiresauce)、沙拉酱(salad dressing)、绿色酱汁(salsa verde)、芝麻油、酸性稀奶油、塔塔酱(tartar sauce)或照烧酱(teriyaki sauce)。
本文的番茄酱(ketchup或catsup)典型地至少包含番茄(例如,在添加到一种或多种其他番茄酱原料之前或之后,为泥状的或其他破碎形式,如糊状物)、水、糖/甜味剂和醋(例如,蒸馏醋),并且任选地进一步包含盐(例如,NaCl)和/或调味料/香料(例如,洋葱粉、大蒜粉、芥末粉、小茴香、多香果、芫荽、肉桂)。用于制备番茄酱的番茄原料可以呈例如番茄糊、番茄酱或番茄泥的形式。在一些方面,番茄酱包含约或至少约30、35、40、45、50、30-50、30-45、30-40、30-35、35-50、35-45或35-40 wt%番茄糊、番茄浓缩物、或其他类型的番茄固体(典型地包含一定量的水,即典型地不是干固体)形式/原料。在一些方面,番茄酱包含约或至少约20、25、30、35、40、45、50、55、60、20-60、20-50、20-40、20-30、30-60、30-50或30-40wt%的水(作为初始原料本身)(即,前述量的水不包括由其他原料如番茄糊引入的水)。典型地通过烹饪一种或多种番茄原料(任选地与一种或多种其他原料一起)并将它们共混在一起以形成酱汁或其他液体稠度形式来制备番茄酱。本文番茄酱的实例包含番茄浓缩物(例如,来自红色的成熟番茄)、醋、高果糖玉米糖浆(此原料是任选的)、玉米糖浆、盐、香料、洋葱粉和天然调味剂。本文番茄酱的其他实例具有如下表14(配制品5、6或7)、表16(配制品3、5、6、7或8)、表18(配制品4、5或6)或表21(配制品2或3)所述的配制品(和方法设置),其中每种原料的量/含量和/或设置参数(孵育时间和温度)在针对相应配制品所列出的相应值的5%或10%以内。前述配制品中的每一种均是针对其非GTF原料而言的,因为这样的配制品可以作为背景,其中一种或多种目前公开的GTF酶可以作为原料包括在内(即,GTF组分不一定需要与前述表中列出的相同)。在一些方面,代替番茄原料(或除了番茄原料之外),番茄酱包含蔬菜或水果原料(例如,香蕉、番石榴、罗望子、蘑菇或本文公开的任何水果/蔬菜)。
在一些方面,食物产品/前体可以是例如发酵食物产品/前体,如WO 2002/034061中公开的那些中的任一种。在一些方面,在本文方法的步骤 (a) 中提供的食物产品/前体是经发酵的,而在一些方面,食物产品/前体在进行步骤 (b) 期间或之后发酵(或进一步发酵)。因此,本文方法的步骤 (a) 可以任选地包括发酵食物产品/前体的步骤(例如,在添加蔗糖之前或之后,如适用)。因此,本文方法的步骤 (b) 可以任选地包括发酵食物产品/前体,同时使其与GTF和第二酶接触。因此,本文方法可以任选地包括在步骤 (b) 之后发酵食物产品/前体的步骤。一种或多种细菌和/或酵母培养物可以用于本文食物产品/前体的发酵。用于本文食物发酵的合适的细菌包括例如乳酸细菌,例如乳杆菌科物种,如以下中的那些:片球菌属(Pediococcus)(如乳酸片球菌(P. acidilactici)、戊糖片球菌(P.pentosaceus))、乳杆菌属(Lactobacillus)(如清酒乳杆菌、发酵乳杆菌[曾用名纤维二糖乳杆菌(L. cellobiosus)]、鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)、植物乳杆菌、短乳杆菌、开菲尔乳杆菌(L. kefir)、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌(L. paracasei)、嗜酸乳杆菌、唾液乳杆菌、布赫内氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、约氏乳杆菌(L. johnsonii)、卷曲乳杆菌(L.crispatus)、格氏乳杆菌(L. gasseri)、德氏乳杆菌(如德氏乳杆菌保加利亚亚种(subsp.L. bulgaricus)))、乳球菌属(Lactococcus)(例如乳酸乳球菌(L. lactis,如乳酸乳球菌乳脂亚种(subsp. L. cremoris))、明串珠菌属(如柠檬明串珠菌、肠膜明串珠菌)和链球菌属(如嗜热链球菌(S. thermophilus))。在一些方面,用于食物发酵的合适的细菌可以是来自以下的物种:双歧杆菌属(Bifidobacterium)(例如,两歧双歧杆菌(B. bifidum)、长双歧杆菌(B. longum)、动物双歧杆菌(B. animalis)、短双歧杆菌(B. breve)、婴儿双歧杆菌(B. infantis))或丙酸杆菌属(Propionibacterium)(例如,费氏丙酸杆菌(P.freudenreichii),如费氏丙酸杆菌谢氏亚种(subsp. P. shermanii))(丙酸细菌)。在一些方面,用于本文中的食物发酵的细菌可以表征为革兰氏阳性的、球状的、棒状的、厌氧的、需氧的、耐酸的、无孢子形成的、GRAS(公认安全)和/或益生的。在一些方面,用于食物发酵(例如,酸奶或其他乳制品发酵)的细菌可以是酸性培养物/菌株(或混合物)(例如,可从美国国际香精香料公司(IFF)获得的YO-MIX 863、YO-MIX 410或YO-MIX T42),其生产的食物的pH为约例如2.5-4.5、3.0-4.5、4.2-4.4或4.3,或者可以是温和的培养物/菌株(或混合物)(例如,可从美国国际香精香料公司获得的YO-MIX PRIME 900或YO-MIX M01),其生产的食物的pH为约例如4.6-5.5、4.6-6.0、4.5-4.7或4.6。本文中的细菌(例如,温和的或酸性的)可以任选地是嗜中温的(最佳生长温度典型地在20°C至25°C下[室温])。用于食物发酵的培养物中的细菌混合物可以包含例如一种、两种、三种、四种、五种、六种或更多种不同的细菌物种和/或细菌亚种。在一些方面,用于食物发酵的合适的酵母包括来自以下的物种:酵母属(例如,酿酒酵母、巴斯德酵母(S. pastorianus)、布拉氏酵母(S. boulardii)、克鲁维酵母(S.kluyveri))、毕赤酵母属(Pichia)(例如,克鲁维毕赤酵母(P. kluyveri)、发酵毕赤酵母(P. fermentans))和念珠菌属(Candida)(例如,假丝念珠菌(C. humilis)、著明念珠菌(C.Famata))。在一些方面,酵母可以表征为面包师的(烘焙)酵母、酿造酵母、酿酒酵母、益生酵母、出芽/裂殖酵母或GRAS。用于食物发酵的培养物中的酵母混合物可以包含例如一种、两种、三种、四种、五种、六种或更多种不同的酵母物种和/或酵母亚种。发酵或将要发酵的食物产品/前体可以是例如本文中的乳制品(例如,如上所述,如酸奶)、啤酒、啤酒麦芽汁、葡萄酒、果渣、苹果酒、味噌、朝鲜泡菜(kimchi)、德式酸菜(sauerkraut)、腌菜/腌菜汁、豆腐脑(soybean curd)、豆腐、康普茶(kombucha)、酱油、面包、酸面团或肉。
在一些方面,食物产品/前体可以是例如糕点糖果。本文中的糕点糖果的实例包括煮糖(硬煮糖[即,硬糖])、糖衣糖、果冻糖果、口香糖(gums)、甘草糖、求斯糖、焦糖、太妃糖、软糖、口香糖(chewing gums)、泡泡糖、牛轧糖、耐嚼膏、哈拉瓦(halawa)、片剂、糖锭、糖霜、霜状白糖、布丁、凝胶(例如,水果凝胶、明胶甜点)、充气糕点糖果、棉花糖、烘焙糕点糖果。
在一些方面,食物产品/前体可以是非乳制食物产品/前体。例如,非乳制食物产品/前体可以是基于植物的奶(奶替代品),或包含基于植物的奶(并且缺乏,或具有很少的[例如,< 0.5 wt%]任何乳制原料,例如乳糖、乳清、酪蛋白和/或乳脂)。在一些方面,非乳制食物产品/前体是经发酵的(例如,非乳制酸奶产品/前体,如基于植物的酸奶产品/前体)。形成本文中的非乳制食物产品/前体的基础的基于植物的原料可以来自例如坚果/种子(例如,杏仁、腰果、夏威夷果、藜麦、亚麻籽)、谷类/谷物(例如,燕麦、大米)、水果(例如,椰子、香蕉)或蔬菜(例如,豆科植物,如豆类[例如大豆、绿豆]和豌豆)。在一些方面,非乳制食物产品/前体是上述坚果/种子、谷类/谷物、水果或蔬菜中任一种的奶;这些奶中任一种的发酵形式可以是例如酸奶。
在一些方面,食物产品/前体可以是奶油汤、肉汁、酱(例如番茄酱)、沙拉酱、蛋黄酱、果酱、果冻、橘子果酱、糖浆、饼馅、油炸食物面糊、薄煎饼/华夫饼面糊、蛋糕糖霜和釉、打发好的浇料、宠物食物或动物/牲畜饲料。
在一些方面,食物产品/前体可以包含一种或多种另外的原料,如蔬菜组分(例如植物油、植物蛋白、植物碳水化合物)、酶、脂肪、油、调味剂、微生物培养物(例如,益生菌培养物)、盐、甜味剂、酸(例如,乙酸)、醋、水果/蔬菜(例如橙子、苹果、芒果、桃、李子、香蕉、枣、杏、葡萄柚、木瓜、菠萝、覆盆子、草莓、蓝莓、黑莓、蔓越莓、梨、柑橘、樱桃、葡萄、甜瓜、西瓜、哈密瓜、蜜瓜、猕猴桃、柠檬、酸橙、胡萝卜、番茄)或水果/蔬菜汁(浓缩汁)、果泥、糊状物或所公开的水果/蔬菜的其他加工形式(例如切片、切块、切碎的片),或适合用作食物产品/前体中的原料的任何其他组分。这样的一种或多种另外的原料可以如例如美国专利申请公开号2016/0122445或2017/0218093(二者均通过援引并入本文)中所公开的,和/或可以是天然的或人工的。适合作为甜味剂(或用于任何其他目的,例如调味)的原料的实例包括乙酰磺胺酸钾、爱德万甜(advantame)、龙舌兰糖浆、阿力甜(alitame)、阿斯巴甜、大麦麦芽糖浆、桦树糖浆、巴西甜蛋白(brazzein)、糙米糖浆、甘蔗汁、焦糖、椰棕糖、玉米糖浆、仙茅甜蛋白、环己基氨基磺酸钠(cyclamate)、右旋糖、赤藓糖醇、低聚果糖、果糖(左旋糖)、半乳糖、葡萄糖(右旋糖)、甘油(丙三醇)、甘草酸苷、金糖浆、高果糖玉米糖浆(例如,HFCS-42、-55、-90)、高麦芽糖玉米糖浆(HMCS)、蜂蜜、氢化淀粉水解物(HSH)、低聚异麦芽糖(IMO)、菊糖、转化糖、异麦芽酮糖醇、乳糖醇、乳糖、麦芽糖醇、麦芽糖糊精、麦芽糖、甘露醇、槭树糖浆、神秘果蛋白(miraculin)、糖蜜(例如黑带糖蜜)、莫那甜(monatin)、莫尼糖蛋白(monellin)、罗汉果、新橙皮苷二氢查耳酮、纽甜(neotame)、棕榈糖、倍他丁(pentadin)、聚葡萄糖、拉帕杜拉糖(rapadura)、精制糖浆、糖精、山梨醇(葡糖醇)、高粱糖浆、甜菊糖/甜菊糖苷(例如,莱苞迪苷,如莱苞迪苷A、莱苞迪苷D或莱苞迪苷M)、三氯蔗糖、糖醇、塔格糖、索马甜、海藻糖、木糖醇和雪莲果糖浆。
在一些方面,通过本公开的方法生产的食物产品/前体可以任何其他方式浓缩、干燥(例如,干燥成粉末)、复溶(浓缩或干燥后)或加工(例如,冷冻)。这样的产品的实例包括甜奶、浓缩奶、炼乳(例如,甜炼乳)、炼乳、淡奶、奶粉、冷冻乳制品(例如,冰淇淋)、浓缩汁或干燥的汁粉末。
在一些方面,本文方法可以进一步包括在步骤 (b) 之后冷冻食物产品/前体(例如,乳制食物产品/前体,或基于植物的食物产品/前体)的步骤。这种方法可以生产例如本中的冷冻乳制品,例如冰淇淋或冷冻酸奶,或者基于植物的冰淇淋或冷冻酸奶。冷冻可以在例如约10°C、15°C、20°C、25°C、30°C、35°C、40°C、20°C至40°C、25°C至35°C下进行。在一些方面,其中方法步骤 (b) 包括使用本文中的至少一种产α-1,3-葡聚糖的GTF和第二酶,与合适的对照(例如,未使用产α-1,3-葡聚糖的GTF和第二酶处理、但使用相同的原料和工艺步骤制成的冷冻产品)相比,冷冻产品可具有改善的融化曲线(例如,融化更慢)。在一些方面,冷冻产品的较慢融化可以是与合适的对照的融化相比降低了约或至少约10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%的融化。融化可指在将冷冻产品(从冷冻条件)置于例如环境温度(例如,约20°C、25°C、18°C-25°C或20°C-25°C)或升高的温度(例如,约25°C-38°C、25°C-35°C、25°C-32°C或25°C-30°C)后约45、60、75、90、100、120、150或60-120分钟内发生的融化。融化可任选地根据例如以下实例或如Granger等人(2005, Int. Dairy J. [国际乳品杂志] 15(3):255-262,通过援引并入本文)所公开的进行测量。
在一些方面,在本文方法的步骤 (b) 之后的食物产品/前体与在步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体(即,在用一种或多种GTF酶和一种或多种利用蔗糖作为底物的第二酶处理之前存在的食物产品/前体)相比任选地具有以下特征中的一个或多个:
(I) 质地增加,但是其中该质地增加低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的质地增加,
(II) 糖含量降低,但是其中该糖含量降低低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的糖含量降低,典型地其中该糖含量包含该食物产品/前体的单糖和二糖,和/或
(III) 甜度降低,但是其中该甜度降低低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的甜度降低。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的质地相比,步骤 (b) 之后食物产品/前体的质地可增加了约或至少约25%、50%、75%、100%、200%、300%、400%、500%、750%、1000%、1250%、1500%、1750%、2000%、2250%、2500%、3000%、3500%、4000%、4500%、5000%、5500%、6000%、6500%或7000%。然而,由于在食物产品/前体的酶处理期间加入本文的至少一种第二酶,这样的质地增加典型地不像省略一种或多种第二酶时那样高。例如,所获得的质地可以是约或小于约95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或25%-90%的省略一种或多种第二酶时将获得的质地。因此,例如,此方法可用于微调或以其他方式调节当用本文的一种或多种GTF酶处理食物产品/前体时获得的质地。例如,可以避免如由一种或多种GTF酶介导的过度凝胶化,以实现另外更期望的凝胶化程度。本文的质地可以是指黏度、稠度、结构或口感方面,和/或以例如帕斯卡-秒(Pa·s)或cP为单位测量,其中任一项可任选地根据以下实例进行测量。在一些方面,质地(稠度)可通过确定食物产品/前体在约11-12 Hz(例如11.7 Hz)的剪切速率下提取时的黏度来测量。质地(口感)可通过确定食物产品/前体在例如约248-250 Hz(例如249 Hz)的剪切速率下提取时的黏度来测量。在一些方面,可以通过视觉(例如,通过摄影或录像)来估计质地。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的糖含量相比,步骤 (b) 之后的食物产品/前体中的糖含量(例如,wt%)可降低了约或至少约10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、20%-65%、20%-60%、25%-65%或25%-60%。然而,由于在食物产品/前体的酶处理期间加入本文的至少一种第二酶,这样的糖含量降低典型地不像省略一种或多种第二酶时那样显著(即,糖降低不那么多)(即,第二酶抑制糖降低)。例如,所获得的糖含量降低的幅度可以是约或小于约95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%或40%-90%的省略一种或多种第二酶时将获得的糖含量降低的幅度。在一些方面,糖含量降低是针对食物产品/前体中的所有糖,而在其他方面,这种降低是针对食物产品/前体的特定糖,如蔗糖、或单糖(例如,包括果糖和葡萄糖,以及任选地半乳糖)和二糖(例如,包括蔗糖和明串珠菌二糖,以及任选地乳糖)。本文中的糖含量可通过例如HPLC测量,如以下实施例中所公开的。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的甜度相比,步骤 (b) 之后的食物产品/前体中的甜度可降低约或至少约10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%。然而,由于在食物产品/前体的酶处理期间加入本文的至少一种第二酶,这样的糖甜度降低典型地不像省略一种或多种第二酶时那样显著(即,甜度降低不那么多)(即,第二酶抑制甜度降低)。例如,所获得的甜度降低的幅度可以是约或小于约95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%或40%-90%的省略一种或多种第二酶时将获得的甜度降低的幅度。甜度可以根据例如以下实例或如美国专利申请公开号2009/0053378(将其通过援引并入本文)中所公开的进行测量。在一些方面,甜度可以基于理论甜度。理论甜度可以例如基于在食物产品/前体中,所占的每种单糖和二糖的浓度(例如,g糖化合物/100 g食物产品/前体)以及每种单糖和二糖的相对甜度值(例如,乳糖、葡萄糖、半乳糖、蔗糖和果糖的相对甜度值可以分别为0.16、0.75、0.16、1.0和1.2)来计算。理论甜度是在食物产品/前体中所占的每种单糖和二糖,各自的浓度与相对甜度的乘积之和。在一些方面,所占的单糖包括果糖和葡萄糖、以及任选地半乳糖,并且所占的二糖包括蔗糖和任选地乳糖。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的物理外观相比,步骤 (b)之后的食物产品/前体具有改善的物理外观。改善的物理外观可以是例如增加的均一性(例如,目视均一性、和/或很少或没有脱水收缩)和/或增加的光泽度(例如,目视光泽度);在一些方面,这样的增加可以是约或至少约5%、10%、20%、25%、30%、40%或50%。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的膳食卡路里含量相比,步骤 (b) 之后食物产品/前体的膳食卡路里含量(在消化期间可获得的卡路里)可降低了约或至少约5%、10%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%或75%。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的膳食纤维含量相比,步骤(b) 之后食物产品/前体的膳食纤维含量(例如,重量百分比)可增加了约或至少约5%、10%、25%、50%、75%、100%、200%、300%、400%或500%。
本公开的一些方面涉及通过本文的GTF处理方法生产的食物产品/前体。这样的产品/前体的实例是如本文所公开的任何食物产品/前体。典型地,这样的食物产品/前体可具有如本文所公开的任何特征(例如,降低的糖含量、增加的质地、改善的物理外观、降低的卡路里含量、增加的膳食纤维、pH、温度、年龄)(酌情/如适用)。典型地,这样的食物产品/前体包含如当前所公开的至少一种GTF酶和至少一种第二酶、和/或如当前所公开的α-葡聚糖。
然而,在一些方面,在提供至少包含水、蔗糖和至少一种含碳水化合物的原料(任选地除蔗糖源之外)的食物产品/前体的步骤 (a),以及使食物产品/前体与本文的至少一种葡糖基转移酶接触的步骤 (b)之后,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体(即,在用一种或多种GTF酶处理之前存在的食物产品/前体)相比,食物产品/前体任选地具有以下特征中的一个或多个:
(I) 质地增加,但是其中该质地增加低于如果含碳水化合物的原料不存在于食物产品/前体中时的质地增加,
(II) 糖含量降低,但是其中该糖含量降低低于如果含碳水化合物的原料不存在于食物产品/前体中时的糖含量降低,典型地其中该糖含量包含食物产品/前体的单糖和二糖,和/或
(III) 甜度降低,但是其中该甜度降低低于如果含碳水化合物的原料不存在于食物产品/前体中时的甜度降低。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的质地相比,步骤 (b) 之后食物产品/前体的质地可增加了约或至少约25%、50%、75%、100%、200%、300%、400%、500%、750%、1000%、1250%、1500%、1750%、2000%、2250%、2500%、3000%、3500%、4000%、4500%、5000%、5500%、6000%、6500%或7000%。然而,由于在食物产品/前体的酶处理期间加入本文的至少一种含碳水化合物的原料,这样的质地增加典型地不像省略一种或多种含碳水化合物的原料时那样高。例如,所获得的质地可以是约或小于约95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%或25%-90%的省略一种或多种含碳水化合物的原料时将获得的质地。因此,例如,此方法可用于微调或以其他方式调节当用本文的一种或多种GTF酶处理食物产品/前体时获得的质地。例如,可以避免如由一种或多种GTF酶介导的过度凝胶化,以实现另外更期望的凝胶化程度。本文的质地可以是指黏度、稠度、结构或口感方面,和/或以例如帕斯卡-秒(Pa·s)或cP为单位测量,其中任一项可任选地根据以下实例进行测量。在一些方面,质地(稠度)可通过确定食物产品/前体在约11-12 Hz(例如11.7 Hz)的剪切速率下提取时的黏度来测量。质地(口感)可通过确定食物产品/前体在例如约248-250 Hz(例如249 Hz)的剪切速率下提取时的黏度来测量。在一些方面,可以通过视觉(例如,通过摄影或录像)来估计质地。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的糖含量相比,步骤 (b) 之后的食物产品/前体中的糖含量(例如,wt%)可降低了约或至少约10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、20%-65%、20%-60%、25%-65%或25%-60%。然而,由于在食物产品/前体的酶处理期间加入本文的至少一种含碳水化合物的原料,这样的糖含量降低典型地不像省略一种或多种含碳水化合物的原料时那样显著(即,糖降低不那么多)(即,含碳水化合物的原料抑制糖降低)。例如,所获得的糖含量降低的幅度可以是约或小于约95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%或40%-90%的省略一种或多种含碳水化合物的原料时将获得的糖含量降低的幅度。在一些方面,糖含量降低是针对食物产品/前体中的所有糖,而在其他方面,这种降低是针对食物产品/前体的特定糖,如蔗糖、或单糖(例如,包括果糖和葡萄糖,以及任选地半乳糖)和二糖(例如,包括蔗糖和明串珠菌二糖,以及任选地乳糖)。本文中的糖含量可通过例如HPLC测量,如以下实施例中所公开的。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的甜度相比,步骤 (b) 之后的食物产品/前体中的甜度可降低约或至少约10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%。然而,由于在食物产品/前体的酶处理期间加入本文的至少一种含碳水化合物的原料,这样的甜度降低典型地不像省略一种或多种含碳水化合物的原料时那样显著(即,甜度降低不那么多)(即,含碳水化合物的原料抑制甜度降低)。例如,所获得的甜度降低的幅度可以是约或小于约95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%或40%-90%的省略一种或多种含碳水化合物的原料时将获得的甜度降低的幅度。甜度可以根据例如以下实例或如美国专利申请公开号2009/0053378(将其通过援引并入本文)中所公开的进行测量。在一些方面,甜度可以基于理论甜度。理论甜度可以例如基于在食物产品/前体中,所占的每种单糖和二糖的浓度(例如,g糖化合物/100 g食物产品/前体)以及每种单糖和二糖的相对甜度值(例如,乳糖、葡萄糖、半乳糖、蔗糖和果糖的相对甜度值可以分别为0.16、0.75、0.16、1.0和1.2)来计算。理论甜度是在食物产品/前体中所占的每种单糖和二糖,各自的浓度与相对甜度的乘积之和。在一些方面,所占的单糖包括果糖和葡萄糖、以及任选地半乳糖,并且所占的二糖包括蔗糖和任选地乳糖。
在一些方面,与步骤 (b) 之前存在的食物产品/前体的物理外观相比,步骤 (b)之后的食物产品/前体具有改善的物理外观。改善的物理外观可以是例如增加的均一性(例如,目视均一性、和/或很少或没有脱水收缩)和/或增加的光泽度(例如,目视光泽度);在一些方面,这样的增加可以是约或至少约5%、10%、20%、25%、30%、40%或50%。
本公开的一些方面涉及分离的组合物/产品,这些组合物/产品至少包含 (I) 分离的转化酶或本公开的利用蔗糖作为底物的其他分离的第二酶,和 (II) (i) 合成α-1,6-葡聚糖的分离的葡糖基转移酶和/或 (ii) 合成α-1,3-葡聚糖的分离的葡糖基转移酶中的至少一种。这样的组合物/产品可以任选地进一步包含本文的至少一种α-葡聚糖。分离的组合物/产品可以是例如家庭护理产品、个人护理产品、工业产品、可摄入产品(例如,食物产品/前体,如本文所公开的任何食物产品/前体)或药品的形式和/或包含在其中,如以下中任一个所描述的:美国专利申请公开号2018/0022834、2018/0237816、2018/0230241、20180079832、2016/0311935、2016/0304629、2015/0232785、2015/0368594、2015/0368595、2016/0122445、2019/0202942、或2019/0309096,或国际专利申请公开号WO 2016/133734,其全部通过援引并入本文。在一些方面,组合物/产品可以包含如前述公开物中任一项所公开和/或如本发明所公开的家庭护理产品、个人护理产品、工业产品、药品、或可摄入产品(例如,食物产品/前体)的至少一种组分/原料。
本文公开的组合物和方法(method/process)的非限制性实例包括:
1.一种生产食物产品/前体的方法,该方法包括:(a) 提供至少包含水和蔗糖的食物产品/前体,以及 (b) 使该食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶和利用蔗糖作为底物的第二酶(其中这样的第二酶不是本文的葡糖基转移酶)接触,其中该葡糖基转移酶是:(i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或 (ii) 合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,典型地其中至少一种α-葡聚糖在该食物产品/前体中产生,由此与步骤 (b) 之前的该食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的该食物产品/食物前体任选地具有以下特征中的一个或多个:(I) 质地(或黏度、稠度、结构、口感)增加,但是其中该质地增加低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的质地增加(即,由葡糖基转移酶介导的质地形成的程度被该第二酶降低),(II) 糖含量降低,但是其中该糖含量降低低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的糖含量降低(即,由葡糖基转移酶介导的糖含量降低的程度被该第二酶降低),典型地其中该糖含量包含该食物产品/前体的单糖和二糖,和/或 (III) 甜度降低,但是其中该甜度降低低于如果该第二酶不存在于该食物产品/前体中时的甜度降低(即,由葡糖基转移酶介导的甜度降低的程度被该第二酶降低,即该第二酶有助于维持甜度)。
2.如实施例1所述的方法,其中该利用蔗糖作为底物的第二酶是转化酶(例如,包含与SEQ ID NO:14至少90%同一的氨基酸序列的转化酶)或果糖基转移酶。
3.如实施例1或2所述的方法,其中该合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶包含与SEQ ID NO:1、2、11或12至少90%同一的氨基酸序列。
4.如实施例1、2或3所述的方法,其中该合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶包含与SEQ ID NO:5的残基55-960、SEQ ID NO:6的残基54-957、SEQ ID NO:7的残基55-960、SEQID NO:8的残基55-960、SEQ ID NO:9的残基55-960或SEQ ID NO:13至少90%同一的氨基酸序列。
5.如实施例1、2、3或4所述的方法,其中该 (i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶和 (ii) 合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶两者均用于步骤 (b) 中。
6.如实施例1、2、3、4或5所述的方法,其中在步骤 (b) 中产生的该α-葡聚糖包含接枝共聚物,该接枝共聚物包含:(i) α-1,6-葡聚糖骨架,其中该α-1,6-葡聚糖骨架的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和 (ii) 至少一个α-1,3-葡聚糖侧链,其中该α-1,3-葡聚糖链的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,其中该α-葡聚糖是水性可溶性的或水性不溶性的。
7.如实施例1、2、3、4、5或6所述的方法,其中步骤 (a) 包括向该食物产品/前体中添加蔗糖。
8.如实施例1、2、3、4、5、6或7所述的方法,其中该食物产品/前体是乳制食物产品/前体。
9.如实施例1、2、3、4、5、6或7所述的方法,其中该食物产品/前体是非乳制食物产品/前体。
10.如实施例9所述的方法,其中该非乳制食物产品/前体是基于植物的。
11.如实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的方法,其中步骤 (a) 中的该食物产品/前体是经发酵的,或者该方法进一步包括在步骤 (b) 期间或之后发酵该食物产品/前体。
12.如实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的方法,其中该食物产品/前体是酸奶。
13.如实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的方法,其中该食物产品/前体是调味品(例如,基于番茄的调味品,如番茄酱(tomato ketchup)),如番茄酱(ketchup)。
14.如实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的方法,其中步骤 (b) 进一步包括使该食物产品/前体与至少一种分离的乳糖酶接触。
15.如实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14所述的方法,然而其中不一定使用该第二酶(例如,在该方法中不使用该第二酶,如转化酶)。
16.一种食物产品或食物前体(分离的食物产品/前体),其通过如实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15所述的方法生产。
17.一种分离的食物产品或食物前体,该分离的食物产品或食物前体包含 (I) 分离的转化酶(例如,如实施例2)或本公开的利用蔗糖作为底物的分离的第二酶,和 (II)(i) 合成α-1,6-葡聚糖的分离的葡糖基转移酶(例如,如实施例3)和/或 (ii) 合成α-1,3-葡聚糖的分离的葡糖基转移酶(例如,如实施例4)中的至少一种,并且其任选地进一步包含至少一种α-葡聚糖和/或分离的乳糖酶(在一些任选的替代性实施例中,该分离的食物产品或食物前体不一定包含[I]的该分离的转化酶或分离的第二酶,并且该分离的食物产品或食物前体可以是任何目前公开的,如实施例8、9、10、11、12或13中任一项所述的那些)。
18.一种分离的组合物/产品(例如,家庭护理产品、个人护理产品、工业产品、可摄入产品、或药品;或家庭护理产品、个人护理产品、或工业产品),其包含 (I) 分离的转化酶(例如,如实施例2)或本公开的利用蔗糖作为底物的分离的第二酶,和 (II) (i) 合成α-1,6-葡聚糖的分离的葡糖基转移酶(例如,如实施例3)和/或 (ii) 合成α-1,3-葡聚糖的分离的葡糖基转移酶(例如,如实施例4)中的至少一种,并且其任选地进一步包含至少一种α-葡聚糖和/或分离的乳糖酶。
本文公开的组合物和方法(method/process)的非限制性实例包括:
1a.一种生产食物产品/前体的方法,该方法包括:(a) 提供食物产品/前体,该食物产品/前体至少包含水、蔗糖和至少一种含碳水化合物的原料(任选地,该蔗糖包含在该含碳水化合物的原料中,该含碳水化合物的原料除了蔗糖之外还具有一种或多种其他碳水化合物;无论步骤[a]中的该蔗糖来源如何,该含碳水化合物的原料具有一种或多种其他碳水化合物,如本文公开的),以及 (b) 使该食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶接触,其中该葡糖基转移酶是:(i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或 (ii) 合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中该α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,典型地其中至少一种α-葡聚糖在该食物产品/前体中产生,其中该含碳水化合物的原料包含该至少一种葡糖基转移酶的至少一种受体分子,由此与步骤 (b) 之前的该食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的该食物产品/食物前体任选地具有以下特征中的一个或多个:(I) 质地(或黏度、稠度、结构、口感)增加,但是其中该质地增加低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的质地增加(即,由葡糖基转移酶介导的质地形成的程度被该含碳水化合物的原料降低),(II) 糖含量降低,但是其中该糖含量降低低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的糖含量降低(即,由葡糖基转移酶介导的糖含量降低的程度被该含碳水化合物的原料降低),典型地其中该糖含量包含该食物产品/前体的单糖和二糖,和/或 (III) 甜度降低,但是其中该甜度降低低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的甜度降低(即,由葡糖基转移酶介导的甜度降低的程度被该含碳水化合物的原料降低,即该含碳水化合物的原料有助于维持甜度)。
2a.如实施例1a所述的方法,其中步骤 (b) 包括使该食物产品/前体与该至少一种葡糖基转移酶和利用蔗糖作为底物的第二酶(其中这样的第二酶不是本文的葡糖基转移酶)接触,其中该利用蔗糖作为底物的第二酶是转化酶(例如,包含与SEQ ID NO:14至少90%同一的氨基酸序列的转化酶)或果糖基转移酶。
3a.如实施例1a或2a所述的方法,其中该合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶包含与SEQ ID NO:1、2、11或12至少90%同一的氨基酸序列。
4a.如实施例1a、2a或3a所述的方法,其中该合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶包含与SEQ ID NO:5的残基55-960、SEQ ID NO:6的残基54-957、SEQ ID NO:7的残基55-960、SEQ ID NO:8的残基55-960、SEQ ID NO:9的残基55-960或SEQ ID NO:13至少90%同一的氨基酸序列。
5a.如实施例1a、2a、3a或4a所述的方法,其中该 (i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶和 (ii) 合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶两者均用于步骤 (b) 中。
6a.如实施例1a、2a、3a、4a或5a所述的方法,其中在步骤 (b) 中产生的该α-葡聚糖包含接枝共聚物,该接枝共聚物包含:(i) α-1,6-葡聚糖骨架,其中该α-1,6-葡聚糖骨架的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和 (ii) 至少一个α-1,3-葡聚糖侧链,其中该α-1,3-葡聚糖链的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,其中该α-葡聚糖是水性可溶性的或水性不溶性的。
7a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a或6a所述的方法,其中步骤 (a) 包括向该食物产品/前体中添加蔗糖。
8a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a或7a所述的方法,其中该食物产品/前体是乳制食物产品/前体。
9a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a或7a所述的方法,其中该食物产品/前体是非乳制食物产品/前体。
10a.如实施例9a所述的方法,其中该非乳制食物产品/前体是基于植物的。
11a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a或10a所述的方法,其中步骤 (a) 中的该食物产品/前体是经发酵的,或者该方法进一步包括在步骤 (b) 期间或之后发酵该食物产品/前体。
12a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a或11a所述的方法,其中该食物产品/前体是酸奶。
13a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a或12a所述的方法,其中该食物产品/前体是调味品(例如,基于番茄的调味品,如番茄酱(tomato ketchup)),如番茄酱(ketchup)。
14a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a或13a所述的方法,其中步骤 (b) 进一步包括使该食物产品/前体与至少一种分离的乳糖酶接触。
15a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a、13a或14a所述的方法,其中该含碳水化合物的原料包含基于番茄的原料(例如,番茄糊、番茄浓缩物、番茄泥或番茄酱)。
16a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a、13a、14a或15a所述的方法,其中该含碳水化合物的原料包含糖浆(例如,玉米糖浆或高果糖玉米糖浆)。
17a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a、13a、14a、15a或16a所述的方法,其中该含碳水化合物的原料包含单糖(例如,本文中的任一种单糖)、二糖(例如,本文中的任一种二糖)和/或寡糖(例如,本文中的任一种寡糖,如葡萄糖-寡糖)(例如,该含碳水化合物的原料包含单糖和/或二糖)。
18a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a、13a、14a、15a、16a或17a所述的方法,其中该含碳水化合物的原料包含果糖和/或葡萄糖。
19a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a、13a、14a、15a、16a、17a或18a所述的方法,其中与步骤 (b) 之前的该食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的该食物产品/食物前体具有 (I) 的特征,即质地(或黏度、稠度、结构、口感)增加,但是其中该质地增加低于如果该含碳水化合物的原料不存在于该食物产品/前体中时的质地增加(即,由葡糖基转移酶介导的质地形成的程度被该含碳水化合物的原料降低;即,避免如由葡糖基转移酶介导的过度凝胶化,以实现期望的凝胶化程度)。
20a.如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a、13a、14a、15a、16a、17a、18a或19a所述的方法,所述方法进一步包括在步骤 (b) 之后对该食物产品/前体进行均质化。
21a.一种食物产品或食物前体(分离的食物产品/前体),其通过如实施例1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、12a、13a、14a、15a、16a、17a、18a、19a或20a所述的方法生产。
22a.一种分离的食物产品或食物前体,该分离的食物产品或食物前体包含 (i)合成α-1,6-葡聚糖的分离的葡糖基转移酶(例如,如实施例3a)和/或 (ii) 合成α-1,3-葡聚糖的分离的葡糖基转移酶(例如,如实施例4a)中的至少一种,并且其任选地进一步包含至少一种α-葡聚糖,并且该分离的食物产品或食物前体可以是任何目前公开的,如实施例8a、9a、10a、11a、12a或13a中任一项所述的那些。
实例
本公开在以下实例中进一步举例说明。应当理解,尽管这些实例指示了本文中的某些方面,但其仅以说明的方式给出。从上述论述和这些实例中,本领域的技术人员可以确定所公开的实施例的本质特征,并且在不脱离所公开的实施例的精神和范围的情况下,可以进行各种变化和修改以使所公开的实施例适应多种用途和条件。
材料/方法
HPLC糖含量分析
采用Waters® 2695 Serrations模块或ThermoScientific DionexTM UltiMate3000 HPLC(配备Phenomonex RezexTM RPM-单糖Pb2+色谱柱(300 mm x 7.8 mm)和折射率检测器)通过高效液相色谱(HPLC)测量糖组成。使用水作为流动相,流速为0.400 mL/min。柱温为70°C。通过在水中适当稀释、任选地离心(以15,000 rpm离心10 min)和无菌过滤来制备用于HPLC注射的样品。对照同时洗脱的糖的校准标准品,对来自HPLC的信号进行定量。通过从未添加酶的参比样品中单糖和二糖的总和中减去测试样品中单糖和二糖的总和,来计算糖降低。
酸奶制备
通过添加来自法国马耶讷省拉瓦勒(Laval, Mayenne, France)的BBA拉克塔利斯公司(BBA Lactalis)的脱脂奶粉(33%蛋白质、1.2%脂肪、54%碳水化合物)、来自爱氏晨曦公司(Arla Foods,丹麦)的奶油(38%脂肪)和蔗糖(砂糖500,北欧糖公司(Nordic Sugar A/S),丹麦),将储存在4°C-6°C的预巴氏杀菌(72°C持续15 s)的散装共混脱脂奶(0.1%脂肪)(爱氏晨曦公司(Arla Foods))标准化至所需的蛋白质(%w/w)、脂肪(%w/w)和蔗糖(%w/w)含量。然后将如此制备的标准化的奶在板式热交换巴氏杀菌器中进行巴氏杀菌和均质化。在65°C下以200巴进行均质化,并且在95°C下进行巴氏杀菌6分钟,然后将奶冷却至43°C。以20DCU/100 L的接种率用嗜热发酵剂培养物对奶进行接种;所有培养物均来自美国国际香精香料公司(IFF)。进行发酵直至pH 4.60,之后将产物冷却至24°C。将所得酸奶在4°C-6°C下储存以进行黏度测量。
测量表观黏度的方法
采用旋转流变测试以评价所产生的样品的黏度。使用用于铝杯的ST22-4V-40叶片几何系统,用Anton Paar MCR302流变仪(安东帕公司(Anton Paar GmbH),德国奥斯特菲尔登(Ostfildern, Germany))获得流动曲线。将样品填充至C-CC27铝杯中,并在分析前在5°C下储存至少5小时。应用于样品的剪切速率间隔为0.1-350 s-1,其定义了上升曲线,而反向操作说明了下降曲线(350-0.1 s-1)。将测量点持续时间的值选择为至少与对上升曲线有效的倒数剪切速率的值一样长。测试在10°C的恒定温度下进行,并且每份样品一式两份进行分析。将水浴连接至流变仪以确保等温条件。
从流动曲线评估表观黏度,其适用于剪切应力与剪切速率的比率随剪切速率变化的流体。在11.7 Hz或249 Hz的剪切速率下提取表观黏度。在11.7 Hz的剪切速率下提取的表观黏度表明样品的“稠度”。在249 s-1(249 Hz)的剪切速率下提取的表观黏度与“口感”的感官感受相关。
测量冰淇淋的物理特征
根据Granger等人(2005, Int. Dairy J. [国际乳品杂志] 15(3):255-262,通过援引并入本文)(略有修改),对冰淇淋的融化稳定性进行了分析。在20°C下,将一块预称重的冰淇淋(60-70 g)置于网(网格尺寸为0.5 cm x 0.5 cm)上。将放有冰淇淋的网放置在带有烧杯的天平上方。在冰淇淋融化过程中,液体通过网滴入放置在天平上的烧杯中。每10秒对烧杯中的液体称重一次。融化定义为在给定时间点烧杯中液体的百分位数除以测量开始时网上冰淇淋的初始重量。此外,记录将冰淇淋样品放置在网上至第一滴融化的冰淇淋击中烧杯的时间(第一滴)。
根据Parvar等人(2013, Food Biosci. [食品生物科学杂志] 3:10-18,通过援引并入本文)(略有修改),对冰淇淋质地进行了分析。使用配备P/10圆柱形测量探头的TA.XTPLUS质地分析仪(稳定微系统公司(Stable Micro System),英国萨里(Surrey,United Kingdom))进行了分析。用质地分析仪以2 mm s−1的速度穿透冰淇淋块(0.24 L;10.4 cm x 5.4 cm x 4.4 cm)至15 mm的深度处。探头以2 mm s−1的速度从冰淇淋中缩回。在三个点(中心、中心左侧1.5 cm、中心右侧1.5 cm)测量块。冰淇淋的硬度和凝聚性分别定义为将探头从冰淇淋样品中穿透(最大正性力)或拔出(最大负性力)所需的最大力。冰淇淋的黏附性定义为绘制力随分析时间变化的图时的负面积。所有分析均在恒定冰淇淋温度(15 C ± 2°C)下进行。由于每次分析花费的时间不到一分钟,因此不需要外部样品冷却。
超高效液相色谱法(UHPLC)
UHPLC按照Gardana等人(2018, Journal of Chromatography A [色谱杂志A]1578:8-14)(将其通过援引并入本文)公开的方法进行。在Agilent 1290 UHPLC系统(含1290Bio多用进样器、1290二元泵、1290恒温柱温箱和1260二极管阵列检测器)上进行不同甜菊糖苷的分析。使用Waters Acquity UPLC BEH酰胺柱(150 x 3.0 mm id,1.7 µm)进行分离。将柱维持在35°C,并且将样品维持在15°C。流动相为 (A) 水中的0.05%甲酸,和 (B)乙腈中的0.05%甲酸。流速为0.3 mL/min,梯度为(% A/min):10/0、35/20、50/20.5、21/50、10/21.5或10/25。使用二极管阵列检测器在200 nm处检测甜菊糖苷。
将甜菊苷、莱苞迪苷A、莱苞迪苷B、莱苞迪苷C、莱苞迪苷D、莱苞迪苷E、莱苞迪苷F、莱苞迪苷M、莱苞迪苷N、悬钩子苷和甜甙A的标准品溶于甲醇(约1 mg/mL),并用水稀释,以用作保留时间标准品。
离心样品,将上层相转移至HPLC小瓶中,并通过UHPLC法直接分析。
实例1
酸奶中原位产生的右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖接枝共聚物
在本实例中,使用右旋糖酐蔗糖酶和α-1,3-葡聚糖蔗糖酶的组合在酸奶中原位产生了具有右旋糖酐骨架和α-1,3-葡聚糖侧链的接枝共聚物。这种葡聚糖产生与酸奶中的糖降低和质地化作用同时发生。
在酸奶生产设置(规模:60 g)中,研究了使用单独的或组合形式的葡糖基转移酶(GTF)0768(SEQ ID NO:1,也由SEQ ID NO:2、11和12表示)和氨基酸取代的GTF 6855变体(SEQ ID NO:3,本文中的“vGTFJ”)的糖降低和质地化作用。这两种GTF酶均使用蔗糖作为底物来产生果糖和葡聚糖(即,它们是葡聚糖蔗糖酶)。GTF 0768(右旋糖酐蔗糖酶)产生具有高α-1,6键含量的可溶性α-葡聚糖(即,一种右旋糖酐;参考美国专利申请公开号20160122445,将其通过援引并入本文),而vGTFJ稳定地以高产率产生具有约100% α-1,3键的不溶性α-葡聚糖(类似地,在本文中SEQ ID NO:4的变体GTF可用于稳定地以高产率产生具有约100% α-1,3键的不溶性α-葡聚糖)。如材料/方法所述,对标准化为4.0%(w/w)蛋白质、1.0%(w/w)脂肪和6.0%(w/w)蔗糖的新鲜奶进行均质化和巴氏杀菌。然后在接种步骤中添加GTF酶,如表1所呈现。100% GTF 0768或100% vGTFJ是在发酵时间内完全转化蔗糖所需的每份相应酶样品的量。采用YO-MIX 410作为发酵剂培养物(可从美国国际香精香料公司(IFF)获得)。在5°C下储存3天后,根据材料/方法评估每份酸奶样品中的糖含量(通过HPLC)和质地。所得糖含量呈现于图1中,而在11.7 Hz和249 Hz的剪切速率下所得的表观黏度分别呈现于图2和3中。
表1
发现与含有淀粉的参比样品相比,添加一种或两种葡糖基转移酶的所有样品均实现了至少25%的糖降低(图1)。仅使用GTF 0768的糖降低量最高,仅使用vGTFJ的糖降低量最低。这是因为与vGTFJ相比,GTF 0768在较高程度上使用乳糖作为受体分子,释放的游离葡萄糖副产物更少(未显示数据)。
此外,很明显,与先前在WO 2020/010176中描述的另一种产生α-1,3-葡聚糖的GTF相比,单独的vGTFJ处理(0 : 100%(GTF 0768 : vGTFJ))导致11.7 Hz和249 Hz下的表观黏度增加,而单独的GTF 0768处理(100 : 0%(GTF 0768 : vGTFJ))导致表观黏度降低(图2和图3)。此外,发现(图2和图3)与添加单独的GTF 0768酶(100 : 0%(GTF 0768 : vGTFJ))相比,一些酶组合仅导致表观黏度略有增加(10 : 90%(GTF 0768 : vGTFJ)、25 : 75%(GTF0768 : vGTFJ)和50 : 50%(GTF 0768 : vGTFJ))。令人惊讶的是,90 : 10%(GTF 0768 :vGTFJ)样品在11.7 Hz和249 Hz下的表观黏度均超过使用单独的vGTFJ时获得的表观黏度;对于在剪切速率249 Hz下的口感感受尤其如此(图3)。90 : 10%(GTF 0768 : vGTFJ)的添加对质地有显著影响,并且它是唯一超过使用3%淀粉时获得的表观黏度的GTF处理样品(图2和图3)。因此,只需调节GTF 0768和vGTFJ的剂量关系,即可定制酸奶产品的质地。
由于vGTFJ(SEQ ID NO:3)形成不溶性α-1,3-葡聚糖,并且GTF 0768(SEQ ID NO:1)形成可溶性右旋糖酐,因此假设这两种酶的特定关系导致形成可溶性右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖接枝共聚物,该共聚物可提供凝胶样质地。这一假设得到了图4所呈现的流动曲线的支持。含有不溶性α-1,3-葡聚糖的样品在低于40 Hz的剪切速率下具有初始剪切稀化作用,然后随着剪切速率的增加,剪切应力略有增加。相比之下,含有可溶性右旋糖酐的样品和含有右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖接枝共聚物的样品具有与淀粉非常相似的剪切增稠作用。
实例2
用多种培养物发酵的酸奶中原位产生的右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖接枝共聚物
在酸奶生产设置(规模:60 g)中,研究了单独的或组合形式的GTF 0768(SEQ IDNO:1)和vGTFJ(SEQ ID NO:3)的糖降低和质地化作用。对于参比样品,将新鲜奶标准化为4.0%(w/w)蛋白质、1.0%(w/w)脂肪、8.0%(w/w)蔗糖和3%淀粉,如材料/方法所述对其进行均质化和巴氏杀菌。以表2中示出的剂量水平添加GTF酶,其中100% GTF 0768或vGTFJ是在发酵时间内完全转化蔗糖所需的酶样品量。YO-MIX 863、YO-MIX PRIME 900、YO-MIX M01和YO-MIX T42用作发酵剂培养物(可从美国国际香精香料公司(IFF)获得)。在5°C下储存14天后,根据HPLC(材料/方法)对由此制备的每份酸奶样品的糖含量进行定量,并通过感官评价来评估甜度和质地化作用。由经过培训的十人小组进行感官评价。在10°C下使用30 mL的样品份量进行了三次培训和三次分析。使用玫瑰果茶和饼干在样品之间进行漱口。每份样品中的相对糖含量呈现于图5中。感官数据呈现于图6A-图6E中的蜘蛛图中,相对于淀粉参比品的甜度呈现于图7中。
表2. 酶剂量
发现与含淀粉的参比样品相比,添加葡糖基转移酶的所有样品均实现了至少35%的糖降低和最高52%的糖降低。
与实例1一样,使用单独的GTF 0768(100 : 0% [GTF 0768 : vGTFJ])处理酸奶对质地的影响较低,因此在图6A-图6E的蜘蛛图中未示出,而单独的vGTFJ(0 : 100% [GTF0768 : vGTFJ])处理或vGTFJ和GTF 0768两者(90 : 10% [GTF 0768 : vGTFJ])的处理均使酸奶质地显著增加。与含淀粉的参比酸奶相比,单独的vGTFJ处理还可提供更加顺滑/有光泽且更少颗粒感/粉质感的酸奶。令人惊奇地发现,在具有温和(pH 4.6)培养物(YO-MIXPRIME 900和YO-MIX M01)的酸奶中,即使在每份经过酶处理的酸奶中所有蔗糖均已被转化,仍可保持超过80%的甜度(相对于淀粉参比品),这与在含有更多酸性(pH 4.3)培养物(YO-MIX 863、YO-MIX 410、YO-MIX T42)的酸奶中观察到的情况相反(图7)。
实例3
在酸奶生产中组合添加葡糖基转移酶和β-半乳糖苷酶
在酸奶生产设置(规模:60 g)中,研究了联合添加具有乳糖酶或同时具有乳糖酶和转半乳糖苷酶活性的β-半乳糖苷酶时,单独的或组合形式的GTF 0768(SEQ ID NO:1)和vGTFJ(SEQ ID NO:3)的糖降低和质地化作用。将GTF 0768和vGTFJ酶的单一剂量归一化,其中100%剂量是在接种步骤添加时提供完全蔗糖转化所需的剂量。BonlactaTM(美国国际香精香料公司(IFF))乳糖酶(即,一种β-半乳糖苷酶)以0.9%(v/w)的剂量添加,NuricaTM(美国国际香精香料公司(IFF))(一种具有转半乳糖苷酶活性的乳糖酶,可产生半乳寡糖[GOS])以0.21%(v/w)的剂量添加。将新鲜奶标准化为4.0%(w/w)蛋白质、1.0%(w/w)脂肪和8.0%(w/w)蔗糖,并如材料/方法所述进行均质化和巴氏杀菌。按照表3所呈现的剂量,在接种步骤添加所有酶。采用YO-MIX 410作为发酵剂培养物。在5°C下储存3天后,根据材料/方法评估酸奶样品的糖含量和质地。所得糖含量以相对于每份参比样品的总定量碳水化合物的值呈现于图8中。在11.7 Hz和249 Hz的剪切速率下所得的表观黏度分别呈现于图9和图10中。
表3. 酶剂量
在仅含BONLACTA的参比样品中,乳糖完全水解(未显示数据)且仅形成少量DP3寡聚物,因此样品中约95%的碳水化合物仍被视为糖(即,DP1 [葡萄糖、半乳糖]和DP2 [蔗糖和乳糖])(图8)。仅含NURICA的参比样品有73.7%的碳水化合物仍被视为糖,因为NURICA形成了半乳寡糖和乳蔗糖。在未使用β-半乳糖苷酶处理或使用BONLACTA处理的样品中,添加GTF 0768和/或vGTFJ导致糖降低37%-46%(从而获得54%-63%的残留糖)。对于使用NURICA和GTF 0768和/或vGTFJ处理的样品,观察到的糖降低达到56%,在样品中仅留下44%的碳水化合物作为糖(图8)。
与不含β-半乳糖苷酶的样品相比,使用β-半乳糖苷酶连同GTF 0768和/或vGTFJ导致在11.7 Hz和249 Hz的两种剪切速率下的表观黏度均较低(图9和图10)。然而,在11.7 Hz和249 Hz的两种剪切速率下的表观黏度仍显著高于未添加一种或多种葡糖基转移酶的参比样品。同样,与实例1一致,添加90 : 10%(GTF 0768 : vGTFJ)的样品在249 Hz的表观黏度下具有最高的口感感受,无论其是否与β-半乳糖苷酶一起使用。因此,可以将GTF 0768和vGTFJ与β-半乳糖苷酶组合使用,以获得质地的显著增加,同时使酸奶产品不含乳糖(使用BONLACTA)或进一步降低糖含量(使用NURICA)。
实例4
在多种中性底物中使用葡糖基转移酶的原位质地化作用和糖降低
研究了GTF 0768(SEQ ID NO:1)、GTF 0974(SEQ ID NO:13)和唾液链球菌GTF6855的变体(“v2GTFJ”)在多种奶制剂和缓冲底物中的质地化作用。GTF 0974(美国专利申请公开号2018/0291311,通过援引并入本文)代表唾液链球菌葡糖基转移酶-SI酶,其可产生具有约93% α-1,3键和约7% α-1,6键的α-1,3-葡聚糖。v2GTFJ是氨基酸修饰的唾液链球菌葡糖基转移酶,可以较高产率产生具有约100% α-1,3键的α-1,3-葡聚糖(美国专利申请公开号2018/0072998,通过援引并入本文)。如表4所述制备底物A-E。然后向每种底物中添加GTF 0768、GTF 0974或v2GTFJ,并在5°C下孵育24小时,以完全转化每份制剂中的蔗糖,之后对酶进行热灭活(10 min,95°C)。在5°C下储存3天后,根据材料/方法评估每份制剂的糖含量和质地。每份制剂中的绝对糖含量呈现于图11中,且相对于每份相应参比制剂(如最初制备的 - 未添加GTF,且在根据表4与其他酶孵育之前)的总糖降低百分比呈现于图12中。图12还示出了每份制剂的相对寡糖(DP3+)和多糖含量。在11.7 Hz和249 Hz的剪切速率下所得的表观黏度分别呈现于图13和图14中。
表4. 底物A-E的制备
发现在用GTF酶处理的所有底物中可实现> 35%的糖降低(图11)。在用GTF处理的底物中,使用底物D和E(其最初含有麦芽糖(底物D)或低聚异麦芽糖(IMO)(底物E,可能还含有一些残留麦芽糖))时观察到最高水平的糖降低(> 50%)。值得注意的是,底物E在GTF处理前,由于已使用FoodPro® TGO酶(其为转葡萄糖苷酶,可将麦芽糖转化为IMO(主要是DP3-DP5)(主要通过将葡萄糖从麦芽糖转移至另一麦芽糖或已延长的麦芽糖))处理,因此含有IMO。基于这些数据,很明显,添加至底物D和E的每种GTF酶使用麦芽糖和/或IMO作为寡糖和多糖合成的受体分子。在比较底物A-C与底物D-E时,GTF 0974在底物A-C中引起较高的多糖形成,而GTF 0768和v2GTFJ在底物D-E中引起较高的寡糖形成(图12)。
出人意料地,仅添加GTF 0768或v2GTFJ导致底物A-C中在11.7 Hz和249 Hz的两种剪切速率下的表观黏度增加(图13-图14)。与新鲜发酵的酸奶样品(参见上文)相比,GTF0768在249 Hz的剪切速率下对表观黏度的影响最大,这很可能是由于其会产生可溶性多糖。底物D和E中的反应产物主要变为寡糖的特征变化导致样品质地增加较少或未增加。因此,很明显,通过添加GTF酶(如GTF 0768或v2GTFJ),在含有蔗糖和麦芽糖(和/或IMO)的食物产品中可获得较高的糖降低(> 50%),而不会显著改变质地。
实例5
中性饮料中原位产生的右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖接枝共聚物
在两种中性饮料配方中研究了添加单独的或组合形式的GTF 0768(SEQ ID NO:1)和vGTFJ(SEQ ID NO:3)的质地化作用。饮料基料是10%(w/w)脱脂奶粉和5%(w/w)蔗糖,其中含有 (B) 或不含 (A) 4%(w/w)麦芽糖(溶于自来水中)。将GTF酶添加至冷饮料基料中,如表5所呈现,并在5°C下孵育24小时,然后再将GTF酶在95°C下热灭活10分钟。将GTF酶的单一酶剂量归一化,其中100%剂量是在5°C下24小时内提供完全蔗糖转化所需的剂量。在5°C下储存3天后,根据材料/方法评估每份制剂的糖含量和质地。图15A(不含麦芽糖)和图15B(含麦芽糖)示出了相对于参比制剂的总糖降低百分比。图15A-图15B还示出了每份制剂的相对寡糖(DP3+)和多糖含量。在11.7 Hz和249 Hz的剪切速率下所得的表观黏度分别呈现于图16和图17中。
表5. 酶剂量
虽然vGTFJ在新鲜发酵产品中具有较高的质地化作用(参见上文),但在本实例中发现,由于产生了不溶性多糖,其对质地几乎没有影响(图16-图17)(与v2GTFJ相似,参见上文)。出人意料地,发现GTF 0768和vGTFJ的组合添加(其导致形成可溶性右旋糖酐-α-1,3-葡聚糖接枝共聚物)对稠度和口感两种质地读数均具有显著影响(图16-图17)。此外,还可以通过调节不含麦芽糖的中性饮料中GTF 0768和vGTFJ的共混比率来定制质地。使用单独的GTF 0768也增加了质地;然而,所形成的多糖被认为是非常黏的/粘稠的,这对于顺滑的可饮用饮料来说典型地不是优选的。与实例4的结果一致,使用GTF处理,通常可能会在含有麦芽糖的中性饮料中获得较高百分比的糖降低(与不含麦芽糖的中性饮料相比),而不会显著改变质地,这是由于对寡糖形成的偏好较高(比较图15A和图15B)。
实例6
使用葡糖基转移酶原位增稠基于植物的酸奶
在椰子酸奶中对vGTFJ(SEQ ID NO:3)或GTF 0768(SEQ ID NO:1)和vGTFJ(90 :10% [GTF 0768 : vGTFJ])的组合进行了评价。将用淀粉稳定化的酸奶用作参比品,由6%蔗糖、30%椰子霜(iTi热带公司(iTi Tropicals),美国新泽西州劳伦斯镇(LawrenceTownship, New Jersey, USA))、6%木薯淀粉和58%水制成。实验酸奶基料含6%蔗糖、30%椰子奶油和64%自来水。在高速搅拌下共混两种基料中每种的原料,之后进行巴氏灭菌,在195°F(90.56°C)下高温短时巴氏灭菌30秒。均质化是加热步骤的下游,在两级均质机中以3000 psi的总压力进行。均质化后,将每种混合物冷却至110°F(43.3°C),然后用Danisco®VEGE 022培养物进行发酵。当酸奶pH达到4.65或更低时,认为发酵完成。在发酵步骤中将一种或多种GTF酶添加到实验基料中,制备两种不同的酸奶样品:(i) 单独的vGTFJ(0 : 100%[GTF 0768 : vGTFJ])以及 (ii) GTF 0768和vGTFJ的组合(90 : 10% [GTF 0768 :vGTFJ])。制备了第三种酸奶,其中在发酵步骤中没有将GTF酶添加到实验基料中。还使用参比酸奶基料(含木薯淀粉的基料)在不添加GTF酶的情况下制备酸奶。
显然,添加一种或多种GTF酶为酸奶产品提供了颜色益处。含淀粉的参比酸奶呈淡黄色。然而,与使用不添加GTF酶的实验基料生产的酸奶(白色)相比,具有一种或两种GTF酶的两种实验酸奶未表现出显著的色泽变化(未显示数据)。
在代表产品有效期实例(63天)的时间段内测量每种酸奶的黏度(图18)。在酸奶生产后1天、7天、21天、35天或63天,使用Brookfield DV3TTM黏度计(美国博勒飞工程实验室公司(Brookfield Engineering Laboratories),美国马萨诸塞州米德尔伯勒(Middleboro,MA, USA))和RV主轴6,在40°F(4.4°C)下以20 rpm的转速旋转30 s后进行测量。在此时间段内测量的酸奶pH呈现于表6中。
表6. 酸奶pH
在第0、14、28、42和56天,还通过HPLC(材料/方法)在此时间段内测量了酸奶糖组成。每份样品的总糖%(w/w)呈现于图19中。
未添加GTF酶或淀粉的对照酸奶在其整个有效期内具有低黏度(图18)。相比之下,含淀粉的参比酸奶和两种添加一种或多种GTF酶的实验酸奶具有高黏度。所有酸奶从生产到整个有效期均具有相似的pH。在含有添加的一种或多种GTF酶的样品中,糖降低约40%,这在整个测试的有效期内是一致的。此外,发现在用GTF处理的酸奶中几乎未形成寡糖(<0.6% w/w),与在上述基于乳制品的酸奶(例如,实例4-5)中观察到的情况不同,基于乳制品的酸奶最初含有内源性或添加的二糖,例如乳糖或麦芽糖。这种寡糖产生的缺乏允许更高比例的多糖形成,这又导致显著的质地形成(增稠)(图18)。
实例7
使用葡糖基转移酶原位生产物理特性得到改善的冰淇淋
根据表7制备冰淇淋,其中含有或不含葡萄糖浆、水胶体、0.32% NURICA、0.17%BONLACTA、GTF 0768(SEQ ID NO:1)和vGTFJ(SEQ ID NO:3)的多种组合。通过在室温下混合水、脱脂奶粉(9%)、蔗糖(12%)、乳清粉(2.5%)和乳化剂(0.35%,CREMODAN SUPER MB),然后添加精制椰油(4%,KRISTAL)并加热至70°C,制备样品2102-3-(2-7)的冰淇淋基料。然后将冰淇淋基料在78°C下均质化并在84°C下巴氏杀菌30秒。冷却至5°C后,根据表7在冰淇淋熟化期间添加多种酶,并孵育混合物24小时,然后在30°C的硬化操作中冷冻(轻微挤压,100%溢出)。将GTF 0768和vGTFJ的单一酶剂量归一化,其中100%剂量是在5°C下24小时内提供完全蔗糖转化所需的剂量。还进一步制备了含葡萄糖浆(4%)和水胶体(0.2%,CREMODAN DC100)的参比冰淇淋(2021-3-1)。
根据材料/方法测量冰淇淋样品的融化曲线和质地属性(硬度、凝聚性、黏附性)。
表7
相对于样品2102-3-2,样品2102-3-(3-7) 均具有47%-60%的糖降低。出人意料地,相对于普通冰淇淋基料(样品2102-3-2),所有添加酶(包括vGTFJ酶)的样品均具有改善的融化曲线(熔化更慢)(图20)。这一融化曲线至少与含水胶体和葡萄糖浆的参比样品(样品2102-3-1)的融化曲线相当或比后者更好。此外,还发现当将vGTFJ酶与GTF 0768或β-半乳糖苷酶(NURICA或BONLACTA)组合时,冰淇淋样品的凝聚性和黏附性与含水胶体和葡萄糖浆的参比样品(样品2102-3-1)相当(图21B和图21C)。在使用GTF 0768或vGTFJ的所有情况下仅硬度增加,但很明显,通过GTF 0768和vGTFJ的组合添加(2102-3-5对比2102-3-3和2102-3-4)或通过vGTFJ和BONLACTA的组合添加(2102-3-7),可以改善(降低)硬度(图21A)。
实例8
使用葡糖基转移酶原位生产物理特性得到改善的甜炼乳
在炼乳应用中研究了葡糖基转移酶的原位效应。
每份炼乳试验样品的配方(试验编号1-8)显示在表8中。为生产每份样品,将800 g脱脂奶粉(爱氏晨曦公司,丹麦奥尔胡斯)、1523 g蔗糖(北欧糖公司,丹麦哥本哈根)和大约800 g水在50°C下共混,直至看不到结块。将混合物进一步搅拌并冷却至5°C。对于试验3-8,将GTF 0768(SEQ ID NO:1)和/或vGTFJ(SEQ ID NO:3)添加到单一混合物中,然后将其进一步搅拌10分钟并在5°C下放置24小时,直至进一步加工。对于GTF酶添加,100% GTF 0768或vGTFJ是在24小时5°C孵育期内完全转化蔗糖所需的酶样品量。试验样品1和2作为参比品/对照品且不含GTF酶,但在其他方面与试验样品3-8进行相同处理。接下来,在70°C下将脱水酶乳脂(AMF,315 g/试验,科尔曼公司(Coreman),比利时戈埃(Goé, Belgium))和乳化剂(7g RECODANTM RS 100,不包括在试验2和试验3中)融化在一起,之后将7 g卵磷脂(SOLEC SF-D,美国国际香精香料公司(IFF),丹麦哥本哈根)添加到融化物中。将不同的融化物和相应的脱脂奶/糖浆组合并在50°C下混合。随后将共混物在90°C下巴氏杀菌3分钟,均质化(35巴,80°C)并冷却至30°C,同时剧烈搅拌。除试验3外,在此混合期间添加乳糖种子(1.75 g结晶乳糖,Variolac® 992,爱氏晨曦公司,丹麦维比)。然后将所有混合物冷却至15°C并在罐中储存18小时以允许结晶。然后,将所有炼乳样品填充至杯中并冷却至5°C。
表8. 甜炼乳配方
a 所有原料百分比值均以wt%为单位。
使用VADER 1000长丝拉伸装置(流变长丝公司(Rheo Filament ApS),丹麦哥本哈根)对试验样品1-8(S1-S8,图22)进行拉伸流变测定。这种装置可测量在板垂直分离期间在两个板之间形成的流体桥(长丝)的尺寸变化和作用于其上的应力。在这一特定实验中,使用了1 mm/s的恒定垂直分离速度。根据长丝半径的变化,计算出所谓的亨基应变。长丝可以承受的垂直分离程度(即样品的“延伸”程度)(以mm为单位)在数值上与长丝保持稳定的时间相同,这是由于使用了1 mm/s的分离速度。
图22示出了试验样品1-8(S1-S8)的随时间的亨基应变;在所有样品中,在大于5秒的时间时观察到应变值的显著差异。从此点之后,样品的拉伸性或“延伸性”发生显著变化,如通过长丝在变形状态下持续的时间增加可以看出的。基于图22中的数据,可按其延伸性/拉伸性对样品进行如下排序:S5>S7>S8≈S6>S4>S3>S1>S2。值得注意的是,与未接受任何GTF处理(S1)的相应参比样品/对照样品相比,使用单独的GTF 0768(S4)或vGTFJ(S8)或所有两种GTF酶(S6)的50% : 50%组合处理时,可增加延伸性/拉伸性,而使用90% GTF 0768 :10% vGTFJ组合(S5)或10% GTF 0768 : 90% vGTFJ组合(S7)处理导致了更大的延伸性/拉伸性增加(图22)。
当以50 mm/s进行上述分析时,观察到断点处的长丝长度为40 mm至65 mm(未显示数据)。
实例9
使用葡糖基转移酶原位控制基于植物的组合物中的质地形成
制备5份102.6-g样品溶液(样品1-5),每份均包含自来水和蔗糖(40 wt%)。将样品溶液置于35°C下,并在时间零点将GTF 0768(SEQ ID NO:1)和vGTFJ(SEQ ID NO:3)的高质地化共混物添加至四份溶液(样品2-5)中。在每份样品的特定时间点,将草莓酱(30 g)、草莓片(70 g)和蔗糖(6.4 g)添加至样品2(15分钟)、3(20分钟)、4(25分钟)和5(30分钟)中。在30分钟时间点,还将这些相同原料/量添加至不含GTF酶的参比样品(样品1)中。添加后,将所有样品1-5在35°C下孵育60分钟的总时间(例如,添加后将样品4孵育35分钟),然后在95°C下热处理5分钟。通过HPLC(材料/方法)测量每种最终样品产品的糖组成,并对样品进行目视/手动评估。
目视/手动评价的结果呈现于表9中。值得注意的是,基于这些数据,显而易见的是GTF酶活性产生的质地/黏度可以通过改变添加水果原料的时间来改变。较早添加水果原料降低了最终产品中GTF活性的质地化作用(例如,样品2,表9),而较晚添加使得GTF活性足以为最终产品提供质地化(例如,样品4和5,表9)。可能与这些目视数据一致的是,较早添加水果原料导致寡糖与多糖形成的比率较高,而较晚添加水果原料导致寡糖与多糖形成的比率较低(未显示数据)。
表9. 水果原料添加对食物产品基于GTF的质地化的影响
实例10
使用转化酶对葡糖基转移酶介导的乳制品质地化进行修饰
制备脱脂奶基料,该脱脂奶基料具有9 wt%脱脂奶粉(33%蛋白质、1.2%脂肪、54%碳水化合物;法国马耶讷省拉瓦勒的BBA拉克塔利斯公司)和8 wt%蔗糖(砂糖500;北欧糖公司,丹麦),溶解于自来水中。将该基料的温度调至40°C。
将酵母转化酶(SEQ ID NO:14)以5、20、80或200 ppm添加至脱脂奶基料的等分试样中,单独添加或与vGTFJ(SEQ ID NO:3,添加至0.1 wt%)组合添加。将这些等分试样在40°C下孵育;孵育10、30、60、120或150分钟后,从每个等分试样中取出样品,并通过在95°C下加热5分钟来灭活。拍摄每个150分钟样品的所得质地的照片(图23),并且根据材料/方法测量每个样品的糖/寡糖组成。
如图23(底行)所示,由于蔗糖通过vGTFJ转化为α-葡聚糖,形成了明显的质地,并且通过加入转化酶使这种质地得到减少/调整。转化酶的这种质地调节(tempering)效应是酶剂量依赖性的。在不添加vGTFJ的情况下在样品中单独孵育转化酶不会导致任何质地形成(图23,顶行)。
孵育150分钟后,每个样品的糖/寡糖组成证实转化酶对蔗糖水解呈酶剂量依赖性增加(表10)。类似地,该分析证实转化酶在利用蔗糖底物方面与vGTFJ竞争。这种竞争通过以下事实得到证明:在vGTFJ存在下,消耗了更多的蔗糖,但形成了更少的游离葡萄糖,因为葡萄糖通过转糖基化被掺入多糖和寡糖中。
表10. 用转化酶和任选地用葡糖基转移酶处理的脱脂奶样品的寡糖和糖组成(% w/w)(孵育150分钟)
酸奶
制备脱脂奶基料,该脱脂奶基料具有9 wt%脱脂奶粉(33%蛋白质、1.2%脂肪、54%碳水化合物;法国马耶讷省拉瓦勒的BBA拉克塔利斯公司)和8 wt%蔗糖(砂糖500;北欧糖公司, 丹麦),溶解于自来水中。将该基料的温度调至43°C。以20 DCU/100 L的接种率用嗜热发酵剂培养物(YO-MIX PRIME 900)对脱脂奶基料进行接种。将上述酵母转化酶(SEQ IDNO:14)以50、100、200或300 ppm添加至接种培养物的脱脂奶基料的单个等分试样中,单独添加或与vGTFJ(SEQ ID NO:3,添加至0.1 wt%)组合添加。对每个等分试样进行发酵直至达到pH 4.60,之后将产物冷却至4°C。将等分试样产物在4°C下储存过夜,然后搅拌。拍摄每个等分试样产物的所得质地的照片(图24),并且根据材料/方法测量每个产物的糖/寡糖组成。
如图24(顶行)所示,由于蔗糖通过vGTFJ转化为α-葡聚糖,在发酵期间形成了明显的质地,并且通过加入转化酶使这种质地得到减少/调整。转化酶的这种质地调节效应是酶剂量依赖性的。在不添加vGTFJ的情况下在样品中单独孵育转化酶不会导致任何质地形成(图24,底行)。
分析每个样品的糖组成(单糖和二糖)。基于该分析,计算每个样品相对于未接受任何酶的参比样品的总糖降低百分比和理论甜度(表11)。这证实了糖降低是由vGTFJ活性介导的,并且单独的转化酶不会导致任何显著的糖降低。此外,转化酶处理通常维持理论甜度,而单独使用vGTFJ仅维持67%的理论甜度(表11)。因此,加入转化酶与vGTFJ不仅减少了vGTFJ介导的质地形成,而且还降低了vGTFJ介导的糖降低的程度,同时由于游离葡萄糖形成增加而增加了理论甜度。
表11. 相对于未添加酶的参比样品计算的总糖降低百分比和理论甜度
a参比样品。
b测量的糖都是样品中的单糖和二糖。
c每个样品的理论甜度计算为样品中各个糖的相对甜度乘以其各自的浓度(g糖/100 g样品)的总和。特别地,假设乳糖、葡萄糖、半乳糖、蔗糖和果糖的相对甜度值分别为0.16、0.75、0.16、1.0和1.2,则每个样品的理论甜度计算如下:0.16 x [乳糖g/100 g] +0.75 x [葡萄糖 g/100 g] + 0.16 x [半乳糖g/100 g] + 1.0 x [蔗糖 g/100 g] + 1.2x [果糖g/100 g]。
实例11
葡糖基转移酶剂量优化
将GTF 0768(SEQ ID NO:1)和vGTFJ(SEQ ID NO:3)的单独酶剂量归一化,使得100%剂量是任一GTF在5°C下孵育24小时期间提供完全蔗糖转化所需的剂量。制备10% :90%(GTF 0768 : vGTFJ)的共混物。
通过 (A) 将脱脂奶粉(10%)、蔗糖(14.5%)和葡萄糖(2.5%)溶解在脱矿质水中,或(B) 将脱脂奶粉(10%)和蔗糖(18%)溶解在脱矿质水中来制备可以用于例如冰淇淋生产的两种奶基料(A和B)。根据表12,将10% : 90%(GTF 0768 : vGTFJ)共混物添加到具有或不具有转化酶(美国国际香精香料公司,FoodPro® I)和/或乳糖酶(美国国际香精香料公司,BONLACTA)的、调温至5°C的每种奶基料中。当加入转化酶时,它用于替代部分10% : 90%(GTF 0768 : vGTFJ)共混物,至在孵育时间内仍能实现蔗糖完全消耗的点。
表12. 奶基料中的酶添加
由于转化酶比10% : 90%(GTF 0768 : vGTFJ)共混物具有显著更高的对蔗糖的比活性,因此发现10% : 90%(GTF 0768 : vGTFJ)加转化酶的总剂量体积随着转化酶剂量的增加而减少。这样做的益处是提高了使用成本并减少了配制品原料(如甘油)的残留。甘油的高残留可通过引起冰点降低而对例如冰淇淋奶基料中的应用性能产生负面影响。
将添加有一种或多种酶的奶基料(表12)在5°C下孵育24小时,然后在95°C下热灭活10分钟。根据材料/方法测量每个样品的糖/寡糖组成,以验证是否实现了> 30%的糖降低。
碳水化合物分析的结果呈现在表13中。令人惊讶的是,在奶基料A(样品1-11)中发现,除了样品10之外,所有加入了转化酶的样品都实现了> 30%的糖降低。在样品10中,转化酶比率过高,导致大部分蔗糖被水解成葡萄糖和果糖,由此,可供10% : 90%(GTF 0768 :vGTFJ)共混物用于形成寡糖的蔗糖减少。这种酶方案仅导致样品10中20.82%的糖降低。令人惊讶的是,10% : 90%(GTF 0768 : vGTFJ)加转化酶的总剂量体积可以减少超过45%,同时仍然实现> 30%的糖降低(表13,比较样品8与样品1)。还发现,加入乳糖酶可以改善糖降低(表13,比较样品2与样品1,以及样品9与样品8),这可能是因为由乳糖酶产生的单糖反过来可以作为葡糖基转移酶的受体分子。
奶基料B(样品12-19)获得了类似的数据(表13)。同样,10% : 90%(GTF 0768 :vGTFJ)加转化酶的总剂量体积可以减少超过45%,同时仍然实现> 30%的糖降低(表13,比较样品16与样品12)。然而,在奶基料B中,如果加入乳糖酶,则对糖降低有更高的影响。令人惊讶的是,在乳糖酶存在下,10% : 90%(GTF 0768 : vGTFJ)加转化酶的总剂量体积可以减少超过67%,同时仍然实现> 42%的糖降低(表13,比较样品18与样品12)。
表13. 用酶处理的奶基料的寡糖和糖组成(%w/w)
a总可溶性碳水化合物 = 糖 + DP3+。
b糖 = 蔗糖 + 黑曲霉糖 + 乳糖 + 葡萄糖 + 明串珠菌二糖 + 半乳糖 + 果糖。
基于这些结果,可以合理地预期,无论孵育是在其他温度还是pH下进行,加入转化酶所带来的剂量-糖降低效益趋势相同。例如,在用培养物发酵以产生新鲜的发酵乳制品期间,可以预期加入转化酶所带来的剂量-糖降低效益的相同趋势。
实例12
调味品生产期间葡萄糖浆对葡聚糖形成的影响
研究了玉米糖浆(葡萄糖浆)对番茄酱配制品中GTF α-葡聚糖产生的影响,以及这样的α-葡聚糖向配制品提供的任何所得质地。在这样做时,测试了不同葡萄糖浆浓度的影响。本文利用蔗糖作为底物的第二酶(例如,转化酶)未用于以下实例中,尽管人们仍可以根据需要或适当地应用这样的另外的酶。
本实例中使用的玉米糖浆含有以干重计17%-21%的右旋糖、11%-16%的麦芽糖和9%-16%的三糖(例如,麦芽三糖),所有这些糖组分都可能作为GTF酶的受体分子,并且因此降低番茄酱配制品中产生的α-葡聚糖的分子量。因此,测试了不同量的玉米糖浆。实例11的10% : 90%(GTF 0768 : vGTFJ)酶共混物用于制备这些配制品。基于表14中显示的原料/配制品,将番茄酱样品(1-9)制备成15-g一份。
表14. 番茄酱配制品和加工方案
为了制备每个番茄酱样品(表14),将水和玉米糖浆原料混合,然后添加酶共混物。将干燥材料(糖、盐、防腐剂、香料和稳定剂)共混并在搅拌的同时添加到湿相中。在5°C下孵育20小时后,添加番茄糊和醋原料并充分混合到每个样品中。然后将所有制备的样品加热至90°C持续10分钟以糊化淀粉或灭活GTF酶。提取小等分试样样品并冷冻储存,直到通过HPLC分析碳水化合物。
所得番茄酱样品具有明显的视觉差异(图25)。样品1和2分别代表低质地和高质地参比,其中可接受的番茄酱质地通常应介于这两者之间。样品3(不含稳定剂)和样品4(GTF共混物 + 20%玉米糖浆)都具有比样品1更差的质地,因此是不可接受的。样品5-7(GTF共混物 + 2.5%-10%玉米糖浆)具有可接受的质地,尽管可能进一步需要均质化以改善光滑度。样品8和9含有大的凝胶状结块,无法进一步分析。
碳水化合物分析的结果示出于表15中。一些组分(包括麦芽糖)没有与蔗糖很好地分离,这就是为什么在总览(overview)中蔗糖被略微高估以及为什么麦芽糖未被检出。数据完全支持图25葡聚糖形成随着玉米糖浆水平的降低而增加的直观结论。然而,如果为了实现基于GTF的质地化而降低配方中的玉米糖浆含量,则预计会对甜度产生显著影响。
表15. 碳水化合物水平(%w/w)
非常清楚的是,由于多糖形成减少,质地随着玉米糖浆水平的增加而降低。因此,发现在配方中加入糖浆将是在调味品(例如番茄酱)和其他食物产品/前体的生产中用于基于GTF的质地调节的有价值的工具。糖浆可以是含有葡糖基转移酶的受体分子的任何玉米糖浆或高果糖玉米糖浆。如果配方中不包含这样的糖浆,那么在孵育步骤中加入转化酶将适用于质地调节。
实例13
原料添加顺序和均质化的影响
对于以下番茄酱配制品试验,将批次大小按比例扩大至100 g。原料显示在表16中。使这些配制品经受孵育(在5°C下20小时)和GTF酶终止(90°C持续10分钟)步骤。
测试了GTF 0768和vGTFJ的两种不同共混物,其中90% : 10%(GTF 0768: vGTFJ)共混物是高质地化的(试验3、5、7和8),并且60% : 40%(GTF 0768: vGTFJ)共混物是较低质地化的(试验4和6)。由于已证明玉米糖浆水平影响质地(实例12),因此决定在与GTF酶一起孵育期间加入2.5 wt%玉米糖浆(试验3、4、7,表16)或不加入玉米糖浆(试验5、6、8,表16),然后在GTF孵育后添加剩余的玉米糖浆(至20 wt%)。因此,预期所得配制品具有与参比相似的甜度。还测试了在GTF酶孵育期间番茄糊的存在是否会破坏凝胶化并因此产生更光滑的产品(试验7、8,表16)。对于在酶孵育期间未加入玉米糖浆的试验5和6,预期这些配制品会形成凝胶碎片/结块,因此在GTF酶活性终止后用TURRAX均质机将这些样品均质化。提取小等分试样样品并冷冻储存,直到通过HPLC分析碳水化合物。
表16. 番茄酱配制品和加工方案
目视检查所得番茄酱样品(图26)。发现样品2(不含稳定剂)和4(在酶孵育期间,60% : 40% [GTF 0768:vGTFJ]与2.5%玉米糖浆)均表现出一定程度的脱水收缩,这是不可接受的。样品3、5、6、7和8都具有可接受的质地,尽管样品3和7不如参比样品1稠,这是由于在GTF酶孵育期间存在2.5%玉米糖浆。进一步发现,如果在酶孵育期间不加入玉米糖浆,则可以通过在生产后应用均质化或在GTF酶孵育期间加入番茄糊来获得光滑的产品。
碳水化合物分析的结果示出于表17中。如在先前的实验(实例12)中,一些组分(包括麦芽糖)没有与蔗糖很好地分离,从而解释了为什么蔗糖在分析中被略微高估以及麦芽糖未被检出。这种较差的分离也解释了为什么在这些数据中蔗糖似乎没有被酶作用完全降低,尽管它可能被完全还原了。数据进一步证实,样品3-8在总可溶性碳水化合物方面与参比样品1和2更相似,因为总玉米糖浆原料水平保持不变,尽管样品之间的添加顺序发生了变化。
表17. 碳水化合物水平(%w/w)
实例14
可用蔗糖对30%番茄浓缩酱质地的影响
实例12和13中制备的在GTF酶孵育期间不存在玉米糖浆或其他添加的碳水化合物受体分子的番茄酱样品显示出过度的凝胶化。在GTF酶孵育期间添加的番茄糊(实例13)防止了过度的GTF诱导的凝胶化和破坏的网络形成,推测是由于其天然碳水化合物含量而提供碳水化合物受体分子。因此,实例13证明,不仅通过添加纯碳水化合物混合物,而且通过添加含碳水化合物的食物原料(如番茄糊),可以微调由GTF产生的质地。该结果表明,天然含有碳水化合物的食物原料可能可用于原位微调食物产品/前体中GTF活性提供的质地。
在本实例中,根据表18中的原料列表制备1.8-kg番茄酱配制品。使这些配制品经受孵育(在5°C下20小时)和GTF酶终止(90°C持续10分钟)步骤。将干燥材料(糖、盐、防腐剂、稳定剂、香料)共混并溶解在含有(试验4、5和6)或不含(试验1和2)GTF酶共混物的水相中,同时搅拌2分钟。添加番茄糊和醋用于试验1和2,并将材料加热至90°C持续2分钟,同时搅拌(然后在5°C孵育20小时)。对于试验4、5和6,仅添加番茄糊并混合,然后在5°C孵育20小时。孵育后,添加醋和剩余的糖用于试验4和5。提取小等分试样样品并冷冻储存,直到通过HPLC分析碳水化合物。
表18. 番茄酱配制品和加工方案
碳水化合物分析的结果示出于表19中。结果清晰表明,在5°C 20小时孵育期间,由于更多的底物(蔗糖)可供利用,样品4、5和6的GTF酶反应产物(DP3+寡糖、果糖)和副产物(明串珠菌二糖)的水平增加。这在逻辑上导致使糖降低增加。
表19. 碳水化合物水平(%w/w)
在20°C下用带有锤杯测量系统(CC27)的Anton Paar 301流变仪测量每个番茄酱样品的黏度(Pa·s)。在将样品转移至流变仪后,允许每个样品平衡10分钟。然后,在200秒的时间段内测量10个点/十进制的对数扫描中,剪切速率从0.1 s-1增加至100.0 s-1。每个样品在0.1、1、10和100 Hz下的表观黏度呈现于表20中。蔗糖转化率增加明显导致黏度增加(样品2与样品4、5和6进行比较)。尽管具有GTF酶的样品在低剪切速率下的表观黏度不如具有稳定剂的参比样品高,但发现它们在口感上相当(在高剪切速率下的表观黏度)。此外,在样品中没有观察到过度凝胶化。
表20. 在0.1、1、10和100 Hz下的表观黏度
实例15
基于GTF的番茄酱质地形成用于替代用于质地化的番茄浓缩物水平
研究了是否可以生产具有30 wt%番茄浓缩物的番茄酱并使用其中的GTF活性以使得质地与具有65 wt%番茄浓缩物的番茄酱的质地相当。根据表21中的原料列表制备1.8-kg番茄酱批次。使这些配制品经受孵育(在5°C下20小时)和GTF酶终止(90°C持续10分钟)步骤。将干燥材料(糖、盐、防腐剂、香料)共混并溶解在含有(试验2和3)或不含(试验1和4)GTF酶的水相中,同时搅拌2分钟。然后添加番茄糊和醋用于试验1和4,并将材料加热至90°C持续2分钟,同时搅拌(然后在5°C孵育20小时)。对于试验2和3,仅添加番茄糊并混合,然后在5°C孵育20小时。
表21. 番茄酱配制品和加工方案
在20°C下用带有锤杯测量系统(CC27)的Anton Paar 301流变仪测量每个番茄酱样品的黏度(Pa·s)。在将样品转移至流变仪后,允许每个样品平衡10分钟。然后,在200秒的时间段内测量10个点/十进制的对数扫描中,剪切速率从0.1 s-1增加至100.0 s-1。在0.1、1、10和100 Hz下的表观黏度呈现于表22中。蔗糖转化率增加明显导致30%番茄浓缩酱的黏度增加(样品1与样品2和3进行比较)。尽管具有GTF酶的样品(样品2和3)的表观黏度不如具有65%番茄浓缩物的参比样品(样品4)高,但它们显示出可接受的番茄酱质地。
表22. 在0.1、1、10和100 Hz下的表观黏度
本实例和实例12-14的番茄酱配制品中的GTF酶孵育在5°C下进行。然而,这些孵育可以在0°C与50°C之间的温度下进行,例如像通过调节GTF酶剂量(通常,在较高温度下将需要较少的酶)。此外,GTF酶孵育可以在3.7-8之间的任何pH下进行,其中所施加的酶典型地都是具有活性的。

Claims (15)

1.一种生产食物产品/前体的方法,所述方法包括:
(a)提供至少包含水和蔗糖的食物产品/前体,以及
(b)使所述食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶和利用蔗糖作为底物的第二酶接触,其中所述葡糖基转移酶是:
(i)合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中所述α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或
(ii)合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中所述α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,
其中至少一种α-葡聚糖在所述食物产品/前体中产生,
由此与步骤 (b) 之前的所述食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的所述食物产品/食物前体任选地具有以下特征中的一个或多个:
(I)质地增加,但是其中所述质地增加低于如果所述第二酶不存在于所述食物产品/前体中时的质地增加,
(II)糖含量降低,但是其中所述糖含量降低低于如果所述第二酶不存在于所述食物产品/前体中时的糖含量降低,典型地其中所述糖含量包含所述食物产品/前体的单糖和二糖,
和/或
(III)甜度降低,但是其中所述甜度降低低于如果所述第二酶不存在于所述食物产品/前体中时的甜度降低。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述利用蔗糖作为底物的第二酶是转化酶或果糖基转移酶。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶包含与SEQID NO:1、2、11或12至少90%同一的氨基酸序列。
4.如权利要求1所述的方法,其中所述合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶包含与SEQID NO:5的残基55-960、SEQ ID NO:6的残基54-957、SEQ ID NO:7的残基55-960、SEQ IDNO:8的残基55-960、SEQ ID NO:9的残基55-960或SEQ ID NO:13至少90%同一的氨基酸序列。
5.如权利要求1所述的方法,其中所述 (i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶和(ii) 合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶两者均用于步骤 (b) 中。
6.如权利要求5所述的方法,其中步骤 (b) 中产生的所述α-葡聚糖包含接枝共聚物,所述接枝共聚物包含:
(i)α-1,6-葡聚糖骨架,其中所述α-1,6-葡聚糖骨架的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和
(ii)至少一个α-1,3-葡聚糖侧链,其中所述α-1,3-葡聚糖链的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,
其中所述α-葡聚糖是水性可溶性的或水性不溶性的。
7.如权利要求1所述的方法,其中步骤 (a) 包括向所述食物产品/前体中添加蔗糖。
8.如权利要求1所述的方法,其中所述食物产品/前体是乳制食物产品/前体。
9.如权利要求1所述的方法,其中所述食物产品/前体是非乳制食物产品/前体。
10.如权利要求9所述的方法,其中所述非乳制食物产品/前体是基于植物的。
11.如权利要求1所述的方法,其中步骤 (a) 的所述食物产品/前体是经发酵的,或
所述方法进一步包括在步骤 (b) 期间或之后发酵所述食物产品/前体。
12.如权利要求1所述的方法,其中所述食物产品/前体是酸奶。
13.如权利要求1所述的方法,其中步骤 (b) 进一步包括使所述食物产品/前体与乳糖酶接触。
14.一种食物产品/前体,其通过如权利要求1所述的方法生产。
15.一种生产食物产品/前体的方法,所述方法包括:
(a)提供至少包含水、蔗糖和至少一种含碳水化合物的原料的食物产品/前体,以及
(b)使所述食物产品/前体与至少一种葡糖基转移酶接触,其中所述葡糖基转移酶是:
(i) 合成α-1,6-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中所述α-1,6-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,6键,和/或
(ii) 合成α-1,3-葡聚糖的葡糖基转移酶,其中所述α-1,3-葡聚糖的至少约50%的糖苷键是α-1,3键,
其中至少一种α-葡聚糖在所述食物产品/前体中产生,
其中所述含碳水化合物的原料包含所述至少一种葡糖基转移酶的至少一种受体分子,
由此与步骤 (b) 之前的所述食物产品/前体相比,步骤 (b) 之后的所述食物产品/食物前体任选地具有以下特征中的一个或多个:
(I) 质地增加,但是其中所述质地增加低于如果所述含碳水化合物的原料不存在于所述食物产品/前体中时的质地增加,
(II) 糖含量降低,但是其中所述糖含量降低低于如果所述含碳水化合物的原料不存在于所述食物产品/前体中时的糖含量降低,典型地其中所述糖含量包含所述食物产品/前体的单糖和二糖,
和/或
(III) 甜度降低,但是其中所述甜度降低低于如果所述含碳水化合物的原料不存在于所述食物产品/前体中时的甜度降低。
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