专利名称：酒精饮料生产中降低的酒精发酵停滞的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产酒精饮料的方法，其中该方法明显降低不期望的酒精发酵停滞的危险。该方法包括向饮料原液中加入葡萄糖异构酶。
背景技术：
技术人员已知，在酒精饮料生产期间，葡萄糖/果糖比率明显偏离1 1会导致酒精发酵停滞，即酵母没有将所有的糖发酵，并且因此会产生太甜的酒精饮料。这可能是工业上相关酒精饮料生产中的重要问题。据本发明人所知，当前对于这种酒精发酵停滞问题没有工业相关解决方案。申请号PCT/EP2008/068149的国际PCT申请在2008年12月22日提出。申请人为Chr. Hansen A/S，并且该申请在本申请的申请日时尚未公开。PCT/EP2008/068149描述了从葡萄汁生产葡萄酒的方法，其包括使用本发明所述的酶。PCT/EP2008/068149中未描述使用其他饮料原液作为酒精发酵的基础。
发明内容
本发明待解决的问题是提供生产酒精饮料的新方法，其中该方法明显降低不期望的酒精发酵停滞的危险。本发明人发现向饮料原液(下文也称为“溶液”)中加入葡萄糖异构酶维持溶液中的葡萄糖/果糖在大约1 1的比率，这明显降低不期望的酒精发酵停滞的危险。对于更多细节见本文的工作实施例。如上所述，技术人员已知葡萄糖/果糖明显偏离1 1会导致酒精发酵停滞，即酵母没有将所有的糖发酵，并且所得到的饮料可能表现太甜。在本发明方法中特别相关的酶是葡萄糖异构酶EC 5.3. 1.5(正式名称是木糖异构酶)。然而，如技术人员所已知，其也可被称作“葡萄糖异构酶”。葡萄糖异构酶是在例如该酶类别的相关商业产品例如在本文工作实施例中使用的商业产品中使用的名称。在典型饮料原液即包含葡萄糖和果糖的溶液中，本文相关并且公知的由葡萄糖异构酶催化的反应如下D-葡萄糖< => D-果糖。如技术人员所已知，该酶类还可催化反应D-木糖< => D-木酮糖。该木糖相关的反应与本文相关性较小。在酵母酒精发酵开始之前，用于酒精发酵的典型溶液通常具有大约1 1的葡萄糖/果糖比率。技术人员已知，在酵母酒精发酵期间酵母“偏爱”葡萄糖胜过果糖。换句话说，葡萄糖可被酵母优选地首先代谢，并且这可导致溶液中的葡萄糖/果糖比率低于大约1 1。对于本文描述的使用葡萄糖异构酶的积极效果的一个理论是，在酒精发酵期间，由例如酵母去除葡萄糖可在溶液中产生这样一种情况，即其中葡萄糖/果糖比率变成低于 1 1(得到“太多的”果糖“太少的”葡萄糖)。因此，葡萄糖异构酶反应的葡萄糖/果糖平衡“强制”向左侧进行=> 果糖被转化成葡萄糖以“恢复” 1 1的葡萄糖/果糖比率= >明显减少酒精发酵停滞的危险。在酵母的酒精发酵之前，O2存在于未发酵溶液(饮料原液)中。如技术人员所已知，正常的酵母发酵一般包括两部分部分1需氧生长(存在氧)这是最初的快速生长过程，其中酵母细胞数量大约每4小时翻倍。(通常M-72小时)部分2厌氧发酵(不存在氧)较慢的活性和酵母使糖(葡萄糖和果糖两者)发酵，将其转化成酒精(糖=> 2乙醇+2C02)，而不是增加酵母细胞的数量。(取决于酵母和配方，该过程可进行数天至数周)。因此，在酵母发酵期间，O2将迟早消失。然而，葡萄糖异构酶在存在或者不存在& 情况下是有活性的，并且因此，在酒精酵母发酵的实际开始之前或在实际的酒精酵母发酵期间，葡萄糖异构酶可以发挥作用。因此，本发明的第一方面涉及生产酒精饮料的方法，其包括下列步骤(1)在酒精酵母发酵期间，以有效量的葡萄糖异构酶处理饮料原液以维持溶液中的葡萄糖/果糖比率接近于1 1;和此后的，O)更多适当步骤以生产目的酒精饮料，其条件是饮料原液不是在PCT/ EP2008/068149中描述的葡萄汁。如本文所示，在正常酒精饮料生产条件下葡萄糖异构酶是相对稳定的。因此，可以在酒精酵母发酵实际开始之前加入有效量的葡萄糖异构酶，并且其在酒精酵母发酵过程中仍然能令人满意地工作。见本文的工作实施例，其中向未发酵的葡萄汁中加入葡萄糖异构酶。可选地，有效量的葡萄糖异构酶可以在酒精酵母发酵期间加入。如果其在酒精酵母发酵期间加入，则优选地在发酵开始加入，例如与酵母几乎同时加入到溶液中。定义所有术语的定义与酒精发酵相关技术领域内的本领域技术人员的一般理解的含义一致。第一方面的步骤(1)中与用有效量葡萄糖异构酶处理溶液相关的术语“维持葡萄糖/果糖比率接近1 1”可以看作是与使用有效量的葡萄糖异构酶直接相关。如上面所解释，本文葡萄糖异构酶的相关功能是试图“重新建立” 1 1的葡萄糖/果糖比率。因此， 如本文所述通过加入葡萄糖异构酶，自动获得溶液中葡萄糖/果糖比例接近1 1，如本文所述。本发明的实施方案仅通过实施例的方式在下面描述。
具体实施方式
葡萄糖异构酶在本发明方法中待使用的葡萄糖异构酶可以从多种不同适宜来源，例如相关的商业可得的酶产品中得到。如技术人员所已知，在酶市场上存在于正常酒精发酵条件(例如相关PH值、温度等)下工作的众多不同商业可得的葡萄糖异构酶的酶产品。在下面的工作实施例中，使用了下列商业可得到的酶产品葡萄糖异构酶来自 Sigma的产品(#G4166-50g)。目录号——见本文的工作实施例。优诜的牛产参数第一方面的步骤1如技术人员所已知，饮料生产过程中的变化改变了饮料产品的感官特性。因此，在通常的饮料生产过程与本文所述方法的实施之间的紧密配合是优选的。因此，通过实施本发明，对于所得到饮料的味道和香味没有观察到不利影响。基本上，有技术的酒精饮料制造者优选地将在其优选的生产过程中除了加入本文所述的葡萄糖异构酶之外不作任何改变。酶催化的过程通常在酶的最适pH内进行。本发明的优选实施是处理没有调节其 PH的未发酵溶液(饮料原液)。幸运地是，如本文所使用的、商业可得到的适宜相关酶产品在本文相关的生产过程步骤中表现出足够的活性和稳定性。应当理解的是，本文所述的任何酶可以用于本发明方法中，条件是其在具体酒精饮料生产期间普遍使用的PH和温度下表现出合理的相关活性和稳定性。因此，即使通常优选可溶性的酶制剂，但是可溶性和固定化的酶制剂均可使用。在优选实施方案中，一种或多种相关酶制剂是固体的水溶性制剂，优选非粉化制齐U。固体制剂的储存稳定性优于液体制剂的储存稳定性，并且也不必加入任何保存试剂。推荐使用者在即将使用之前将固体形式试剂溶解在少量水中。本领域技术人员容易地确定对于给定应用需要多少给定类型的酶。例如，依赖于处理时间和温度的细节大致在约100和5，000, 000国际单位每百升溶液之间的葡萄糖异构酶活性将是适当的。因此，没有提供额外值指定适当酶剂量，因为在具体过程参数下，将相对容易地通过试验确定。如下文所阐述，在实例中使用的相关量在上述水平内，并且假定上述范围覆盖任何相关应用。如技术人员所已知，国际单位定义为每分钟催化1 μ M底物转化的酶的量。条件也必须详细说明。如技术人员所已知，人们通常采用30°C的温度和产生最大底物转化率的pH 值和底物浓度。在本文中，国际单位如上面所述并且根据本领域定义，即在30°C的温度下和产生最大底物转化率的PH值和底物浓度下确定。如技术人员所已知，对于具体的目的酶最适pH值和最适底物浓度可改变。然而， 可以容易鉴定这种最适PH和底物浓度，因为例如其通常在相关的商业酶产品的产品文件中给出。此外，一般而言，对于具体的目的酶，鉴定参数如最适pH和底物浓度通常是常规工作。在根据本发明的生产方法中使用的具体饮料原液(溶液)作为酶的底物。很明显，饮料原液中葡萄糖和果糖的存在是确定本方法是否在具体饮料生产中令人感兴趣的重要因素。有代表性地，从包含水果的溶液制造的饮料将受益于本发明。在一个实施方案中，原液不是葡萄汁。取决于具体底物(饮料原液)，糖含量和葡萄糖与果糖之间的比率可以改变。例如，在苹果中，葡萄糖果糖比率是30 70，在芒果中该比率是M 76，在菠萝中该比率是 43 57，以及在草莓中该比率是20 80。如本领域技术人员所已知，这些比率可根据气候和生长条件以及收获时间而改变。该比率与选择酶的最佳剂量相关。基于可容易获得的该信息，技术人员可容易地选择用于具体应用的酶的剂量。在优选的实施方案中，大致在5，000和500，000国际单位每百升溶液之间的葡萄糖异构酶活性将是适当的。在优选的实施方案中，在步骤(1)期间，葡萄糖异构酶的有效量是这样的，以致于在酵母酒精发酵结束时，溶液中的糖含量小于4g/l，更优选地小于lg/Ι，甚至更优选地小于 0.lg/1。在本文工作实施例2的表II中可以看出，葡萄糖异构酶的加入导致在发酵后葡萄汁中的糖检测不到(“0”)，换句话说，葡萄糖异构酶的加入完全阻止了不期望的发酵停滞。 如技术人员所理解，如果存在发酵停滞的话，则酵母不会利用所有的糖并且在酵母酒精发酵结束时在溶液中会剩下显著量的糖。如果所剩余的糖与上面(A)点所指定的一样少，则意味着不存在明显不期望的发
酵停滞。由于酒精饮料的香气、味道和香味是极端敏感的特性这一事实，不可能预测根据本发明生产的酒精饮料是否将具有希望的特性。另外，考虑了根据本发明使用可溶性葡萄糖异构酶生产的酒精饮料是否将含有痕量的无活性葡萄糖异构酶，并且因此不同于常规生产的饮料。然而，已经发现，根据本发明生产的酒精饮料具有常规生产的产品的全部正常特性，包括味道和香味。优选的生产参数第一方面的步骤2开展第一方面的步骤2，即生产目的酒精饮料的更多适当步骤是本发明方法的必须步骤。然而，本文无需提供该步骤的详细讨论，这是因为明确考虑了进行常规酒精饮料生产实践并且那些实践对酒精发酵和葡萄酒酿造学(酿酒学)领域技术人员而言是公知的。例如，这些更多的步骤将是相关的储存步骤。H有彳氏酒精含量的酒精饮料——力口入葡萄_氧化Sl由于全球变暖，全世界的水果和浆果包含更多糖。该糖在酒精发酵中被转化成酒精，导致产生酒精水平提高的最终产品。US4675191 (Novo Industri, Denmark 1987年公开)描述了减少葡萄酒中酒精含量的方法，其包括使用葡萄糖氧化酶。对于所描述的方法，第2栏第25- 行为“本发明方法包括在氧存在下以葡萄糖氧化酶处理未发酵的葡萄汁，由此将葡萄汁中的葡萄糖转化成葡糖酸并且之后将如此处理的葡萄汁发酵。”因此，US4675191描述了葡萄糖氧化酶可以从未发酵葡萄汁中去除一些葡萄糖。葡萄汁中糖更少意味着最终葡萄酒中酒精含量更少。已经在本文的一些工作实施例中使用葡萄糖氧化酶以制造具有低酒精含量的葡萄酒。从这些实施例中可以清楚地看出，如本文所述的葡萄糖异构酶的存在明显改善了葡萄酒制造过程，该过程包括使用葡萄糖氧化酶以降低酒精含量。对于葡萄糖异构酶相关改善的一个原因是葡萄糖异构酶明显减少了发酵停滞，如本文所讨论(见本文的实施例2和3)。因此，在本发明的实施方案中，在方法的步骤(1)的酒精酵母发酵开始之前进行如下步骤在氧存在的情况下，以有效量的葡萄糖氧化酶处理未发酵的饮料原液达到足以将溶液中的至少部分葡萄糖转化成葡糖酸的一段时间。步骤(A)的葡萄糖氧化酶加入基本上如US4675191中所述进行。实际上，制造商通常不会改变与正常实践相关的任何事情——除了加入葡萄糖氧化酶之外。葡萄糖氧化酶(EC 1. 1. 3. 4)主要催化溶液中的下列反应β -D-葡萄糖+O2 < = > D-葡萄糖酸-1，5-内酯+ 在溶液产生的“D-葡萄糖酸-1，5-内酯”自发转化成葡糖酸。因此D-葡萄糖酸-1， 5-内酯被去除，并且因此平衡向右进行= >葡萄糖从溶液中去除。如果酶制剂还具有过氧化氢酶活性，则产生的H2O2也被去除= >则平衡更加向右侧进行= >更多葡萄糖被去除。包含过氧化氢酶活性是本文的优选实施方案。过氧化氢酶 (EC 1. 11. 1.6)催化反应2H202 < = > 02+2H20如果如上面步骤(A)所述使用葡萄糖氧化酶，优选葡萄糖异构酶与葡萄糖氧化酶一起加入到未发酵的溶液中。在本文的工作实施例中这样做产生了十分积极的结果。下面讨论了与以有效量葡萄糖氧化酶处理未发酵溶液的该步骤(A)有关的优选实施方案。解释由于组合使用葡萄糖氧化酶和异构酶明显去除葡萄糖的一个考虑的理论如下。由葡萄糖氧化酶去除葡萄糖在溶液中产生一种情况，其中葡萄糖/果糖比率变成低于 1 1( “太多的”果糖“太少的”葡萄糖)。因此，葡萄糖异构酶反应的葡萄糖/果糖平衡 “强制”向左侧进行=> 果糖被转化成葡萄糖以“恢复” 1 1的葡萄糖/果糖比率=>葡萄糖氧化酶得到“新”产生的葡萄糖，以继续工作并且因此从溶液中去除更多的总糖(葡萄糖和果糖两者)。如上所述，维持1 1的葡萄糖/果糖比率还具有明显减少酒精发酵停滞危险的优点。如在本文所述方法中待使用的葡萄糖氧化酶可以从多种不同适宜来源，如相关的商业可得的酶产品中得到。如技术人员所已知的，在酶市场上存在在正常酒精饮料生产参数条件下(例如相关PH值、温度等)工作的众多不同商业可得的葡萄糖氧化酶产品。在下面的工作实施例中，使用了下列商业可得到的酶产品葡萄糖氧化酶Hyderase (来自Amano)。Hyderase 产品的一个优点是其还包括过氧化氢酶活性。如上所述，本领域技术人员容易地确定对于给定的溶液和预期糖转化需要多少给定类型的酶。例如，依赖于治疗时间和温度的细节，大致在约1，000和50，000, 000国际单位每百升溶液之间的葡萄糖氧化酶活性将是适当的。在优选实施方案中，使用大致在约15，000和5，000, 000国际单位每百升溶液之间
的葡萄糖氧化酶活性。在优选实施方案中，在步骤(A)过程中对于葡萄糖氧化酶/异构酶两种酶的有效量和时间段是这样的，以致于溶液中的糖含量减少至少10%，更优选至少14%并且甚至更优选至少17%。如上所述，在本文的工作实施例中，糖含量(葡萄糖和果糖两者)减少19%。在下面的实施例中，使用葡萄汁示例本发明的原理。应该理解，当使用其他饮料原液时，制造工艺是相似的，并且因此本文的教导和实施例将允许本领域技术人员在制造任何特定饮料中使用本发明工作。
实施例实施例1 葡萄汁中的酶促糖减少——第一方面的步骤(1)实施例减少葡萄酒和任何其他酒精饮料中最终酒精含量的一个可能的方法是在酒精发酵之前减少溶液中的糖浓度。因此，进行葡萄汁的酶处理以便减少总糖含量。开展三个独立的实验，在每一情况中使用两个重复。在每一样品中，200ml葡萄汁 (Pinot Blanc 2007，德国，经巴氏灭菌的)加入至玻璃烧瓶中并且使用磁力搅拌器连续混合。在整个实验过程中均将样品充气。IOOmg 葡萄糖氧化酶(Hyderase, Amano, > 15，000u/g,相应于 150，OOOu/ 百升溶液)或者IOOmg葡萄糖氧化酶和Ig葡萄糖异构酶(Sigma，G4166_50g，> 350u/g，相应于 35，OOOu/百升溶液)加入至烧瓶中。于室温下温育3天。在即将加入酶之前和加入后的3天取出样品。使用由BoehringerMarmheim/ R-biopha rm(目录号10 139 106 035)提供的商业化的基于UV的测定，按照制造商提供的方案分析样品中葡萄糖和果糖的存在。该实验的结果总结于下表I。MJ,葡萄汁中的酶促糖(葡萄糖和果糖)减少，GOX =葡萄糖氧化酶
权利要求
1.生产酒精饮料的方法，其包括下列步骤(1)在酒精酵母发酵期间，用有效量的葡萄糖异构酶处理饮料原液，以维持溶液中的葡萄糖/果糖比率接近1 1;和此后，(2)进一步的适当步骤，以生产目的饮料。
2.权利要求1的方法，其中有效量的葡萄糖异构酶在酒精酵母发酵实际开始之前加入；即其加入至未发酵的溶液；或有效量的葡萄糖异构酶在酒精酵母发酵期间加入，优选在发酵开始加入，例如大致在酵母加入至溶液中的同时加入。
3.权利要求1或2的方法，其中在步骤(1)期间的葡萄糖异构酶的有效量是这样的，以致于(A)在酵母酒精发酵结束时，溶液中的糖含量小于4g/l。
4.权利要求3的方法，其中溶液中的糖含量小于0.lg/1。
5.前述权利要求中任一项的方法，其中有效量的葡萄糖异构酶具有(i)在100和5，000, 000国际单位每百升溶液之间的葡萄糖异构酶活性。
6.前述权利要求中任一项的方法，其中在权利要求1的步骤(1)的酒精酵母发酵开始之前开展下述步骤(A)在氧存在情况下，用有效量的葡萄糖氧化酶处理未发酵的饮料原液达到足以将溶液中的至少部分葡萄糖转化成葡糖酸的一段时间。
7.权利要求6的方法，其中葡萄糖异构酶与葡萄糖氧化酶一起加入至未发酵的溶液中。
8.权利要求6或7的方法，其中有效量的葡萄糖氧化酶具有(i)大致在约1，000和50，000, 000国际单位每百升溶液之间的葡萄糖氧化酶活性。
9.权利要求7的方法，其中步骤(1)期间对于葡萄糖氧化酶/异构酶两种酶的有效量和一段时间是这样的，以致于(A):未发酵的溶液中的糖含量减少至少17%。
10.前述权利要求任一项的方法，其中酒精饮料是水果苹果酒。
全文摘要
生产酒精饮料的方法，其中该方法明显降低不期望的酒精发酵停滞的危险。该方法包括向饮料原液中加入葡萄糖异构酶。
文档编号C12G3/00GK102471743SQ201080031132
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月10日
发明者克里斯廷·彼耶尔, 约翰尼斯·马腾·范丹尼布林克 申请人:科·汉森有限公司