专利名称：含有左旋谷氨酸的调味剂以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造含有左旋谷氨酸(L-glutamic acid)的调味剂的方法和一种由所述方法制造的调味剂。
背景技术：
左旋谷氨酸是一种通过发酵产生的代表性氨基酸。左旋谷氨酸具有独特的味道，并且因此不仅广泛用于食品工业，而且用于医药、动物饲料等领域。左旋谷氨酸可使用产左旋谷氨酸的微生物来产生。用于产生左旋谷氨酸的常规方法的实例包含以下方法:使用属于短杆菌属(Brevibacterium)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、微小杆菌属(Microbacterium)以及其变种的所谓棒状细菌的产谷氨酸细菌的方法(“氨基酸发酵(Amino Acid Fermentation) ”,学会出版中心(GakkaiShuppan Center),第195-215页，1986);使用属于芽孢杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)、青霉菌属(Penicillium)等的微生物的方法(美国专利第3，220，929号)；使用属于假单胞菌属(Pseudomonas)、节杆菌属(Arthrobacter)、沙雷氏菌属(Serratia)、假丝酵母属(Candida genera)等的微生物的方法(美国专利第3，563，857号)；使用产气杆菌(Aerobacter aerogenes)(现称为产气肠杆菌(Enterobacteraerogenes)的方法(日本专利第32-9393号(1957));以及使用肠埃希氏菌(Echerichiacoli)变异菌株的方法(日本早期公开案第5-244970号(1993))等。如本领域中已知，使用微生物产生左旋谷氨酸的常规方法(包含上述方法)一般包含使用微生物进行发酵；使左旋谷氨酸在发酵液(fermentation liquor)中积累较高浓度；纯化发酵液，以便提供高纯度左旋谷氨酸；以及使所获得的左旋谷氨酸结晶。本领域中的所述方法需要对左旋谷氨酸进行纯化和结晶。这就意味着要使用相当多的化学品来进行这些工艺，这与最近消费者对健康食品的需求相矛盾。为了解决这些问题，研究已集中于无需对含有左旋谷氨酸的发酵液进行纯化或结晶即可产生左旋谷氨酸的方法。例如，已尝试使用可用于左旋谷氨酸发酵的食品级化学品，在不对发酵液进行任何纯化和结晶和干燥，仅从发酵液中去除微生物污泥(microorganismsludge)的情况下获得调味剂(国际公开案第WO 2009/040150号)。这类尝试旨在通过排除使用工业化学品并且仅使用源自于天然食品的原料来提供源自于天然食品并且具有经过增进的味道，同时体现最近偏好的调味剂。然而，WO 2009/040150中所揭示的方法通过与常规发酵相同的方式使用酸碱值调节剂(pH modifier)和氨作为氮源，并且不允许发酵液的有效干燥，从而使得难以采用所述方法。因此，需要一种容易干燥含有左旋谷氨酸的发酵液的工艺。用于产生左旋谷氨酸的常规方法的实例揭示于韩国专利第10-0513996号和第10-0824457号中、韩国专利公开案第10-2010-0017581A号等中。所有这些方法都旨在大量制造左旋谷氨酸，例如使用经过基因工程的产左旋谷氨酸的微生物产生左旋谷氨酸的方法、通过连续发酵工艺产生左旋谷氨酸的方法等。然而，关于在不进行任何纯化和/或结晶步骤的情况下产生左旋谷氨酸的方法尚无揭示内容，所述纯化和/或结晶步骤因促进含有左旋谷氨酸的发酵液的干燥而需要大量化学品。
发明内容
技术问题在用于产左旋谷氨酸的微生物发酵工艺中，一般使用氨作为氮源和/或酸碱值调节剂。诸位发明人认识到，微生物发酵工艺中所用的氨在浓缩并且干燥发酵液的过程中与谷氨酸结合形成铵盐，由此抑制发酵液干燥。在解决这个问题的尝试中，发明人开发了一种用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，所述方法通过排除使用氨或通过在微生物培育早期并且在微生物培育的某一时期使用氨，通过使用另一种酸碱值调节剂来代替氨(必要时提供独立的氮源)，以使得培养完成后最终培养基中剩余的氨含量为O到10克/升，由此促进含有左旋谷氨酸的发酵液的干燥。本发明旨在提供一种用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其中含有左旋谷氨酸的发酵液容易进行干燥。本发明还旨在提供一种含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂，所述调味剂是通过本发明的方法制造并且具有良好的干燥性质。技术解决方案本发明涉及一种用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，所述方法是通过在培育产左旋谷氨酸的微生物时将培养完成后最终发酵液中剩余的氨含量调节到O到10克/升范围内， 由此促进含有左旋谷氨酸的发酵液的干燥；以及一种通过所述方法制造的调味剂。本发明的一个方面提供一种用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，所述方法包含:a)在含有碳源、氮源以及酸碱值调节剂的培养基中培养产左旋谷氨酸的微生物，以使得培养完成后最终发酵培养液(fermentation broth)中剩余的氨含量为O到10克/升；b)在培养后，从最终发酵培养液中去除微生物污泥，产生发酵液；以及
c)对已经去除微生物污泥的发酵液进行干燥。本发明的另一个方面提供一种含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂，所述调味剂是通过本发明的方法制造。有利作用本发明可在含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的制造中促进含有左旋谷氨酸的发酵液的干燥。另外，本发明可促进含有左旋谷氨酸的发酵液的干燥，由此提供具有较低水分含量，更详细地说，具有0.5重量％到5重量％的水分含量的含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂。
图1是描述微生物的生长曲线的图，在所述图上指示实例I (表I)中交换氢氧化钠的时间(此处，实线箭头表示可进行氢氧化钠交换的时间范围)。图2是比较实例I的发酵液的图，其中虽然进行了喷雾干燥，但并未实现发酵液的干燥。
具体实施例方式在下文中，参考附图更详细地描述本发明的实施例。本文中将省略对本领域技术人员显而易知的细节的描述。产左旋谷氨酸的微生物作为用于本发明的微生物，可提到任何产左旋谷氨酸的微生物而无特别限制，并且相关技术中已知的微生物也可以用于本发明。产左旋谷氨酸的微生物的实例包含棒状杆菌属、短杆菌属、微小杆菌属、芽孢杆菌属、链霉菌属、青霉菌属、假单胞菌属、节杆菌属、沙雷氏菌属、假丝酵母属以及埃希氏菌属或其变种。例如，谷氨酸棒状杆菌(Corynebacteriumglutamicum)可用于本发明。用于培养微生物的培养基(用于使左旋谷氨酸发酵的培养基)作为用于本发明的培养基，可提到能够生长产左旋谷氨酸的微生物的任何培养基而无特别限制，并且相关技术或类似技术领域中已知的任何培养基也可以用于本发明。培养基可含有糖源、氮源、磷源、酸碱值调节剂、其它无机盐等。在培养微生物的过程中，可将这些物质额外添加到培养基中，以便适当地调节培养条件，如营养物、酸碱值等。糖源、氮源、磷源、酸碱值调节剂、其它无机盐等可以是食品级。这些物质的种类不受特别限制，并且可以使用相关技术或类似技术领域中已知的任何物质。其实例如下:I)糖源用于本发明的糖源的实例包含(例如)糖类，如葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、麦芽糖、淀粉以及纤维素；包括上述糖类的糖化淀粉溶液；糖蜜，如甘薯糖蜜、甜菜糖蜜以及茎干糖蜜(stem molasses);脂肪，如大豆油、葵花油、蓖麻油、椰子油等；脂肪酸,如棕榈酸、硬脂酸以及亚油酸；醇，如甘油和乙醇；有机酸，如乙酸。这些物质可以单独或以其中两种或多于两种的组合的形式使用。2)氮源用于本发明的氮源的实例包含(例如)铵盐，如硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、碳酸铵、硝酸铵；氨；尿素；硝酸盐；氨基酸；肽；蛋白质；酵母提取物；玉米糖化溶液(cornsaccharized solution)等。这些物质可以单独或以其中两种或多于两种的组合的形式使用。3)磷源用于本发明的磷源的实例包含(例如)磷酸二氢钾、磷酸氢二钾或相应的含钠盐。这些物质可以单独或以其中两种或多于两种的组合的形式使用。4)酸碱值调节剂用于本发明的酸碱值调节剂的实例包含(例如)氨、碱性钠盐或碱性钾盐等。碱性钠盐的实例包含氢氧化钠、碳酸氢钠(NaHCO3)、乙酸钠、偏硅酸钠(Na2SiO3)等。碱性钾盐的实例包含氢氧化钾、碳酸钾等。这些物质可以单独或以其中两种或多于两种的组合的形式使用。用于本发明的培养基可以含有微生物生长所需的物质。所述物质的实例包含镁盐，如硫酸镁；铁盐，如硫酸铁；以及金属盐，如锰盐。此外，培养基可以包括必要的生长物质，如氨基酸和/或维生素。用于培养本发明的微生物的条件不受特别限制，并且可以利用用于培养产左旋谷氨酸的微生物的一般条件。例如，当使用属于棒状杆菌属的菌株时，用于培养菌株的适合培养基可在美国细菌学会(Amerimay Society for Bacteriology)(华盛顿特区(WashingtonD.C.),美国(USA), 1981 年)的通用细菌学方法指南(Manual of Methods for GeneralBacteriology)中得知。培养溶液的温度优选在20°C到45°C范围内，更优选为25°C到45°C。如本文所用的术语“发酵培养液”与产左旋谷氨酸的微生物的培养溶液具有相同含义。用于从产左旋谷氨酸的微生物中获得左旋谷氨酸的方法不受特别限制，而是可以使用相关技术中已知的任何方法。通过以下方式进行所述方法的一个实例，但不限于此:将产左旋谷氨酸的微生物接种在以适当方式制备的培养基中，将所述菌株培养一定时期，并且在微生物达到某一生长程度时用表面活性剂处理培养基，由此抑制产左旋谷氨酸的菌株的生长，而同时诱导左旋谷氨酸排出细胞外。微生物的生长期由迟缓期(lag phase)、指数期(exponential phase)、稳定期(stationary phase)以及死亡期(death phase)构成(参见图1)。在一个方面，本发明提供一种用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其包括:a)在含有碳源、氮源以及酸碱值调节剂的培养基中培养产左旋谷氨酸的微生物，以使得培养完成后最终发酵培养液中剩余的氨含量为O到10克/升；b)在培养后，从最终发酵培养液中去除微生物污泥，以便得到发酵液；以及c)对已经去除微生物污泥的发酵液进行干燥。当产左旋谷氨酸的微生物的培养完成后最终发酵培养液中剩余的氨含量大于10克/升时，发酵液中的左旋谷氨酸与氨结合形成铵盐，由此抑制发酵液的干燥，由此使得难以制造干燥的左旋谷氨酸。在步骤a)中，为了将培养完成后最终发酵培养液中剩余的氨含量调节到O到10克/升，除作为氮源和/或酸碱值调节剂的氨以外还可以使用其它氮源和/或酸碱值调节剂来进行微生物培育。除氨以外的其它氮源的实例包含铵盐，如硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、碳酸铵、硝酸铵；尿素；硝酸盐；氨基酸；肽；蛋白质；酵母提取物；玉米糖化溶液等。这些物质可以单独或以其中两种或多于两种的组合的形式使用。除氨以外的其它酸碱值调节剂的实例包含碱性钠盐，如氢氧化钠、碳酸氢钠(NaHCO3)、乙酸钠、偏硅酸钠(Na2SiO3)等；以及碱性钾盐，如氢氧化钾、碳酸钾等。这些物质可以单独或以其中两种或多于两种的组合的形式使用。更优选使用氢氧化钠。当在步骤a)中使用氨作为氮源和/或酸碱值调节剂时，可通过适当地调节氨用量和/或使用时期，以使得培养完成后最终发酵培养液中剩余的氨含量为O到10克/升来进行培育。如果在步骤a)中使用氨作为氮源和/或酸碱值调节剂，那么就可以如下进行培育:在培育早期使用氨，然后在产左旋谷氨酸的菌株的生长曲线的迟缓期到稳定期早期，用除氨以外的其它酸碱值调节剂替换氨，以便将培养完成后最终发酵培养液中剩余的氨含量调节到O到10克/升范围内。因为微生物培养中所用的氨充当酸碱值调节剂以及氮源，所以如果在培育早期用其它酸碱值调节剂替换氨，就可能导致生长和基础代谢所需的氮源不足，由此不利地影响左旋谷氨酸发酵。因此，优选在产左旋谷氨酸的菌株的生长曲线的迟缓期到稳定期早期替换氨。在步骤a)中，在产左旋谷氨酸的菌株生长到某种程度时使用除氨以外的其它酸碱值调节剂的情况下，在必要时可额外添加除氨以外的独立的氮源。在步骤b)中，从最终发酵培养液中去除微生物污泥不受特别限制，并且可使用相关技术中已知的任何方法。可优选使用过滤或离心分离。步骤b)中用于去除微生物污泥的方法中的过滤方法不受特别限制，并且可使用相关技术中已知的任何方法。可优选使用膜过滤。膜过滤不受特别限制，并且可使用相关技术中已知的任何方法。在膜过滤方法的一个实例中，使由产左旋谷氨酸的菌株制备的发酵培养液通过孔径为约0.1微米的陶瓷膜过滤器进行过滤，同时在发酵培养液流体的垂直方向中施加压力以去除微生物污泥。在去除微生物污泥的过程中，为了将微生物污泥中剩余的左旋谷氨酸的量减到最小，可通过渗滤步骤(Dia filtration step)处理微生物污泥，在所述步骤中用净化水再稀释所述微生物污泥并且过滤。此程序可在50°C到60°C下进行以便提高膜过滤的效率。在步骤b)之后，可以浓缩发酵液。浓缩程序不受特别限制，并且可使用相关技术中已知的任何方法。在浓缩程序的一个实例中，可使用旋转蒸发器来浓缩经膜过滤的发酵液，固体内含物浓度为约20%到50%，更优选为35%到45%。为防止发酵液在以上程序的过程中变成褐色，优选维持蒸发器内部处于高真空下。在步骤c)中，干燥已经去除微生物污泥的发酵液的方法不受特别限制，并且可使用相关技术中已知的任何方法。在干燥方法的一个实例中，在无菌条件下可使用喷雾干燥器或造粒干燥器来干燥已经去除微生物污泥的发酵液。此程序优选在100°C到110°C下进行。在另一个方面，本发明提供一种含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂，所述调味剂是通过本发明的方法制造。含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂可以含有水分，水分的量以调味剂的总重量计优选为0.5重量％到5重量％ ,更优选为0.5重量％到3重量％ ο在所述范围内，可防止调味剂在运输和/或分配期间腐败，并且因此存在保证调味剂存储较长时期的优点。接下来，将参考实例和比较实例更详细地说明本发明。然而，应了解提供以下实例和比较实例仅用于说明目的，并且所述实例和比较实例决不应被视为限制本发明。比较实例I干燥发酵液,其中使用氨作为酸碱值调节剂(I)培育产左旋谷氨酸的菌株I)制备培养基在如以下所述制备的培养基中培养能够产生高浓度左旋谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌KFCC-11113(通过用N-甲基-N'-硝基-N-亚硝基胍(NTG)处理谷氨酸棒状杆菌KFCC-10656而获得的变种)。其中谷氨酸棒状杆菌KFCC-11113与KFCC-10656可由韩国联邦菌种保藏中心(Korean Federation of Culture Collection, KFCC)所获得，KFCC 隶属于国际保藏中心KCCM(Korean Culture Center of Microorganisms,韩国微生物菌种保藏中心)。培养基制备中所用的组分都是食品级。初级接种培养基:制备含有I %葡萄糖、I %酵母提取物、0.25%氯化钠、0.1 %尿素以及0.1 %氯化铵的pH 7.0的初级接种培养基。二级接种培养基:制备含有5%原糖、1%酵母提取物、0.2%磷酸二氢钾、0.05%硫酸镁、0.002%硫酸铁、I毫克/升生物素、2毫克/升盐酸硫胺、0.001%硫酸锰、0.001%硫酸锌以及少量消泡剂的pH 7.0的二级接种培养基。发酵培养基:制备含有8%原糖、0.5%酵母提取物、0.2%磷酸二氢钾、0.05%硫酸镁、0.002%硫酸铁、I毫克/升生物素、2毫克/升盐酸硫胺、0.001%硫酸锰、0.001%硫酸锌以及少量消泡剂的PH 7.2的发酵培养基。2)培育微生物，其中使用氨作为酸碱值调节剂将50毫升初级接种培养基接种在500毫升锥形瓶中以供搅拌，在121°C下进行高压消毒20分钟，然后冷却。为此，接种谷氨酸棒状杆菌KFCC-11113并且在30°C和200转/分钟下震荡培养20小时。将2升二级接种培养基放在5升测试发酵槽中，在121°C下进行高压消毒20分钟，然后冷却。为此，接种150毫升初级接种培养基并且在30°C和900转/分钟下培养18小时，同时每分钟提供2升空气。将2升发酵培养基放在5升测试发酵槽中，在121°C下进行高压消毒20分钟，然后冷却。为此，接种300毫升二级接种培养基并且在30°C到39°C和900转/分钟下培养，同时每分钟提供2升空气。在以下条件下培养的同时，在谷氨酸棒状杆菌KFCC-11113的生长曲线指数期的早期与末期之间以0.01%到0.5%的浓度添加非离子表面活性剂。向发酵培养液中添加28%氨水以使得培育期间发酵培养液的酸碱值为7.0到7.8。当培育期间的残余糖浓度达到0.5%到1.5%时，经常添加经灭菌的原糖以使所添加的糖的总和以发酵培养液的量计为18%。完成培育后,氨的残余量为15.2克/升,并且左旋谷氨酸的浓度为102克/升。(2)纯化并且干燥发酵液，其中使用氨培养完成后，使发酵培养液通过孔径为0.1微米的陶瓷膜进行过滤以去除微生物污泥。通过旋转蒸发器浓缩滤液，以使得固体内含物浓度变成40%。在那之后，设法在约100°C下利用喷雾干燥器来干燥经过浓缩的液体。然而,大部分发酵液被涂布在喷雾干燥器的底部上，由此无法制造正常的干燥产物(图2)。另外，分别向已经去除微生物污泥的液体中添加0.5重量％、1.0重量％以及2.0重量％食品用活性碳，留在50°C下I小时，然后通过0.5微米滤纸过滤以去除彩色附加杂质。随后，利用旋转蒸发器来浓缩所获得的滤液，以使得固体含量为40%。在那之后，利用喷雾干燥器设法干燥经过浓缩的液体。然而，干燥不能实现。实例I干燥发酵液，其中在不同时间用氢氧化钠替换酸碱值调节剂(I)培育产左旋谷氨酸的菌株I)制备培养基
用与比较实例I的⑴的I)中相同的方式制备3种相同培养基。2)培育微生物，其中在不同时间用氢氧化钠替换酸碱值调节剂除在不同时间用33%氢氧化钠替换3种培养基中的酸碱值调节剂而不是继续使用28%氨水作为酸碱值调节剂以外，用与比较实例I的⑴的2)相同的方式培养微生物。替换3种培养基中的酸碱值调节剂的时间分别为培养微生物后10小时、15小时以及20小时，其中用33%氢氧化钠替换作为酸碱值调节剂的28%氨水。(参见图1)。(2)纯化并且干燥发酵液，其中在不同时间替换氢氧化钠用与比较实例I的⑵中相同的方式纯化并且干燥发酵液。表I汇总比较实例I和实例I中用于测量最终发酵培养液中的左旋谷氨酸含量、发酵液的残余氨含量和干燥效率、以及干燥产物中的水分含量的结果。表I
权利要求
1.一种用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其包括: a)在含有碳源、氮源以及酸碱值调节剂的培养基中培养产左旋谷氨酸的微生物，以使得培养完成后最终发酵培养液中剩余的氨含量为O到10克/升； b)在所述培养后，从所述最终发酵培养液中去除微生物污泥，以便得到发酵液；以及 c)对已经去除所述微生物污泥的所述发酵液进行干燥。
2.根据权利要求1所述的用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其中所述培养是通过以下方式进行:在所述培养早期使用氨作为所述酸碱值调节剂，然后在所述产左旋谷氨酸的微生物的生长曲线的迟缓期到稳定期早期，用除氨以外的另一种酸碱值调节剂替换所述氨。
3.根据权利要求2所述的用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其中所述另一种酸碱值调节剂是从由碱性钠盐和碱性钾盐构成的群组中选出的至少一个。
4.根据权利要求1所述的用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其中所述氮源是从由铵盐、尿素、氨基酸、肽、蛋白质、酵母提取物以及玉米糖化溶液构成的群组中选出的至少一个。
5.根据权利要求1所述的用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其中所述酸碱值调节剂不是氨。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其中去除所述微生物污泥是通过使用过滤或离心分离来进行。
7.根据权利要求6所述的用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其中所述过滤是膜过滤。
8.根据权利要求1所述的用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，其还包括:由经过干燥的所述发酵液制造粉末或颗粒。
9.一种含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂，所述调味剂是通过根据权利要求1所述的用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法来制造。
10.根据权利要求9所述的含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂，所述调味剂的水分含量以所述调味剂的总重量计为0.5重量％到5重量％。
全文摘要
本发明提供一种用于制造含有源自于天然食品的左旋谷氨酸的调味剂的方法，所述方法是通过在培育产左旋谷氨酸的微生物时将培养完成后最终发酵培养液中剩余的氨含量调节到0到10克/升范围内，由此促进含有左旋谷氨酸的发酵液的干燥。还提供一种通过所述方法制造的调味剂。
文档编号A23L1/228GK103099179SQ20121044949
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月12日 优先权日2011年11月10日
发明者赵镇满, 金祯焕, 徐龙范, 朴长熙, 黄仁奭, 严贤淑 申请人:Cj第一制糖株式会社