改善的微藻粉的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请按35 U.S.C. § 119(e)要求2013年1月28日提交的美国临时申请号 61/757, 534的权益，将其全部内容通过引用特此结合。
技术领域
[0003] 本发明涉及具有改善的味道的微藻食物产品以及生产该食物产品的方法。
[0004] 置量
[0005] 随着人口的不断增长，越来越需要有额外的食物来源，特别是可廉价生产但营养 丰富的食物来源。此外，至少在大部分发达国家中，许多主食目前还依赖于肉类，这显著地 促进了温室气体的排放。对生产对环境危害较小的新食物原料存在需求。
[0006] 藻类的生长只需要"水和阳光"，因此其一直被期待作为潜在的食物源。虽然某些 藻类（主要是海草）确实为人类消耗提供了重要的食品原料，但以藻类作为食品原料的愿 望还没有完全实现。以在户外池塘或光生物反应器中光合生长的藻类制成的藻粉末是可商 购的，但其颜色深绿（来自叶绿素），并具有强烈的、难闻的味道。当将这些藻粉末配制到食 品中或作为营养补品时，它们使食品或营养补品产生视觉上没有吸引力的绿颜色，并且具 有难闻的鱼味、海草味或其他味道。
[0007] 目前有用于食物原料中的藻类的若干物种，多数是大型藻，如海带、紫菜（紫菜 属，用于海苔片）、红皮藻（红藻）和海莴苣（石莼）。微藻（如螺旋藻（钝项节旋藻 (Arthrospira platensis)))是在开放池塘中商业化种植的（光合），用作营养补品或者少 量地掺于冰沙或果汁饮料中（通常不到0.5% w/w)。其他微藻（包括小球藻属的一些物 种）在亚洲国家中作为营养补品而流行。
[0008] 欠佳的味道是阻碍在食品中广泛采用微藻的主要原因 。WO 2010/12093披露了将 微藻生物质制为食品并且将其用作食品的方法。该参考文件披露了在黑暗中微藻生长以产 生一种微藻生物质。然而，进一步改善微藻生物质的味道应当会促进进一步的应用。
[0009] 概沭
[0010] 本发明涉及具有可接受的感官特征的微藻食物产品以及生产这些食物产品的方 法。可以通过在可接受的pH和溶解氧的条件下培养一种原壳小球藻株的微藻细胞以产生 所希望的量的脂质来生产粉。可以将该微藻细胞进行裂解、热处理、洗涤和干燥以产生一种 微藻粉，该微藻粉可以掺入多种产品中。
[0011] 在本发明的一个实施例中，提供了一种适合用于食品中的微藻粉，该粉包括绿藻 门的微藻细胞，其中通过根据实例4的SPME和/或根据实例5的SBSE的分析或其他分析 技术来确定实例6的化合物相对于内标物的浓度，随后根据实例9的程序的分析产生了味 道描述词（flavor descriptor)，该味道描述词落入实例8的椭圆体内，该椭圆体定义了相 对于正味道集群（positive flavor cluster)的3个标准偏差，该正味道集群对应于在实 例7的图表中的封闭环。
[0012] 在本发明的一个实施例中，上述微藻粉是可通过以下方法获得的：在黑暗中，在作 为一种固定碳源的葡萄糖的存在下，起始pH为6. 8,对原壳小球藻细胞的一种培养液进行 培养，同时将溶解氧水平保持在高于30%，使该培养液经历75°C的高温短时处理持续1分 钟，通过以一种在水中6. 4倍的稀释物进行离心收获这些细胞，通过碾磨来裂解这些细胞， 添加一种抗氧化剂，并且使用喷雾干燥喷嘴输出到一条移动带上进行干燥。
[0013] 附图简要说明
[0014] 结合参考附图，通过参考以下详细说明，将能更容易理解本发明的特征，其中：
[0015] 图1示出了描绘根据本发明的一个实施例来生产食物产品的方法的一个流程图。
[0016] 图2示出了 PCA聚类分析，其中这些点代表具有可接受的以及差的味道的微藻粉 样品。
[0017] 本发明实施方案的详细说明
[0018] 定义
[0019] 关于培养基，"溶解氧"简称为"D0"，意指与处于大气中的氧平衡中的培养基的氧 合量相比较时培养基的相对氧合量。
[0020] "微藻粉"是一种干燥的、颗粒组合物，适于人类消费，包括微藻细胞。
[0021] 如在此使用的，"异味"意指在食品（例如烘焙的食品（如蛋糕））中消费者不期待 和/或不希望的味道。异味的实例包括甘蓝或鱼的味道。尽管具体的味道可以通过现代分 析技术（例如气相色谱-质谱法（简称为GC-MS))进行测量，但是通常最便利并且最有效 的用来测量异味的工具是由人类组成的品尝小组。关于人类对异味的感知，这些可能通过 感官小组（例如10人）来确定，其中在10人中的2人或更少的人可以检测出味道时确立 不存在该味道或气味；或这些可以通过进行足够的测试以建立统计显著性。
[0022] 综述
[0023] 本发明源于以下发现：当在特定的条件下培养和处理某些微藻株时，就味道、气味 和颜色而言，这些微藻株可以产生开胃的生物质。改善的味道被认为不仅从不存在异味中 得出，还从在培养和/或处理期间所产生的令人希望的味道化合物的存在中得出。在以下 实例中，该微藻是在黑暗中异养地培养的原壳小球藻株，但是可以是小球藻属的另一个物 种或绿藻门的其他物种，其条件是可以经由异养的培养和缜密处理（例如通过使用以下给 出的方法）产生非绿颜色。通过使用这些技术，该产品可以落入在此披露的新鉴定的可接 受性标准之内。
[0024] 关于多批次微藻粉的人类感官小组数据与来自变化的水中溶解度的味道和气味 化合物的扩展分析的数据相关，以鉴别在味道/气味空间中的如通过主成分分析所代表的 集群。因此，落入鉴别的集群内的微藻粉具有很大的可能性为人类消费所接受的。
[0025] 根据本发明的实施例，图1是用于生产具有少量异味的微藻粉的方法流程图。产 生的粉可以掺入多种食品和饮料中。
[0026] 图2是示出了代表性PCA聚类分析的图，其中多个点代表具有可接受的以及差的 味道的微藻粉样品。
[0027] 改善的微藻粉的生产
[0028] 培养微藻（步骤105)。已发现，例如，当微藻粉以10% (w/v)分散在去离子水中， 并且通过人类感官小组进行评估时，在黑暗中培养微藻生成具有低水平异味（例如蘑菇味 和甘蓝味或鱼味）的微藻生物质。因此，在优选的实施例中，在黑暗中在固定的（即非CO2) 碳源上异养培养微藻。在以下实例中使用葡萄糖时，其他固定的碳源（例如果糖、蔗糖/果 糖混合物、或乙酸/乙酸盐）可以产生可比的结果。糖浓度可以通过连续补料来控制。以 在3和10g/l之间的葡萄糖浓度获得了有利的结果。适合的微藻的属包括小球藻属和无绿 藻属。例如，可以使用原壳小球藻、桑椹形无绿藻（Prototheca moriformis)或祖菲无绿藻 (Prototheca zopfii)。用于人类营养的小球藻属的其他物种，例如原壳小球藻也可以如在 此所披露的进行生长和处理。也可以使用微藻物种或株的组合。可任选地，微藻细胞是突 变的并且是被选择为色素大为降低的一个株，所述色素可以改变掺入了生物质的食物产品 的颜色。在以下实例中，已发现适合的味道和无可观察到的绿颜色可以从原壳小球藻的细 胞获得。例如，这种粉可以包含少于200、20、或2ppm的叶绿素。在以下实例中，发现颜色为 黄色/金色，但是取决于所使用的株以及培养/处理条件，也可以是例如淡黄色、灰白色、或 白色的。
[0029] 将微藻培养至希望的密度和脂质浓度。通过在营养物限制并且尤其是氮限制的 条件下培养来增加脂质浓度。在本发明的实施例中，在限制氮的条件下进行培养，使得微 藻达到按干细胞重量测量的 10% -20%、20% -30%、40% -50%、40% -60%、30% -70%、 35% -75%、50% -60%、60% -70%、或70% -85%脂质。在举例说明的实施例中，微藻包含 约50%的脂质。脂质的升高的水平尤其可用于生产具有改善的脂肪和胆固醇谱的食物产 品，或改善此类产品的口感。当一种高脂质微藻用来生产该粉时，脂质的粘性可能是形成一 种可测量和/或可流动的粉的障碍。可替代地，在氮充足的条件下培养可以给出高蛋白质 微藻粉，例如粉可以具有例如按干细胞重量计的5% -20%或10% -18%脂质。如下所述， 已经鉴定出干燥方法给出了可流动的粉末同时保留了希望的口味、气味以及颜色特征。
[0030] 可以在不透明的培养瓶中培养微藻。可以在好氧条件下培养微藻。出人意料地， 已经发现在原壳小球藻异养培养期间，增加氧水平至30% DO或更多可以产生具有改善的 味道的微藻生物质。考虑到DO的±30%的变化（即，30±9% D0)。此外，在发酵期间提高 的氧（例如，> 40% D0、> 50% D0、> 60% D0、或60% -70% D0)可以产生具有白色或灰 白色且带有少量异味的微藻生物质。白度可以用Hunter色度计进行测量。在一个实施例 中，该白度高于生长在大约30% -40% DO的微藻生物质的对照样品的白度。在一个具体实 施例中，氧被提升至大约60% -70%的溶解氧。例如，通过引入纯氧，实现了增加的氧合。
[0031] 可以通过在希望的pH下培养微藻来改善味道。例如，pH可以是从4至9、或从5 至8。可以使用缓冲和/或采用滴定的pH监测来控制pH。如果使用酸性pH，可以通过调节 pH至6至8或6. 5至7. 8、或大约7来中和该pH，例如，在干燥以前以避免涩味。针对在水 中粉的1% w/v的溶液，最终的粉可以是以5. 5-8. 5、6. 0-8. 0、或6. 5-7. 5的pH来表征的。
[0032] 在培养之后，对该微藻进行灭活（步骤110)。灭活条件被选为足以灭活产生异味 的酶。这些条件还可以杀死微藻或使微藻及污染物种（如果有的话）的生长停止。已经发 现严格的巴氏消毒法（即，在高温下和/或长时间）可以导致不希望的味道/气味，然而不 足够严格的处理也可导致不可接受的味道/气味。因此，当使用巴氏消毒法时，必须实现一 种微妙的平衡。实验已经显示出高温短时巴氏消毒（"HTST"）处理方案可以用来生产一种 可接受的微藻生物质产品。例如，处理温度可以是从70°C至95°C、或72°C至90°C，持续从 10至180、30至120、或45至90秒。在一个实施例中，通过使培养的微藻培养液流动通过 热交换器进入收集容器中将微藻在75°C下处理1分钟。优选的是，冷却该HTST输出物以避 免延长的加热。相似的结果应当是可通过调节时间和温度二者获得的。在灭活之前的延迟 应当最小化，以便防止异味的发展，该异味被认为是通过酶活性产生的。因此，在本发明的 一个实施例中，灭活酶的步骤