CN111448303A - 用于制造具有低嘌呤含量的发酵酒的方法 - Google Patents

Abstract

一种生产发酵酒的方法，其中酒精发酵液用包括反渗透过滤的多阶段过滤工艺处理，其中发酵液中的嘌呤被降低到小于1.0ppm的浓度。

Description

用于制造具有低嘌呤含量的发酵酒的方法

技术部分

本发明涉及一种用于通过降低发酵液(fermented broth)中含有的嘌呤的含量来制造在发酵液(fermentation broth)中具有低嘌呤含量的发酵酒(fermented liquor)的方法。

作为发明背景的技术

通常，发酵酒精饮料通过产生酒精发酵的工艺来生产，通过在使用活性酶诸如麦芽糖化之后酵母对由糖化工艺获得的糖化液体的作用；或酵母对原料的作用，所述原料包括麦芽和淀粉诸如小麦、大米、大麦、玉米、高粱、马铃薯、淀粉糖。这种所得到的发酵酒含有大量的嘌呤组分。

嘌呤是具有嘌呤环(嘌呤核)的碱性化合物，作为包括碳原子和氮原子的有机化合物。这种嘌呤环具有其中咪唑的五元环被键合至嘧啶的六元环的形式。在自然界中，嘌呤作为核酸(DNA、RNA)和辅酶(NAD、FAD)的组成部分存在于诸如腺嘌呤、鸟嘌呤、次黄嘌呤和黄嘌呤中。当这种嘌呤通过食物被摄取到身体内时，它经由黄嘌呤转化为尿酸形式。

当尿酸的含量在血液中过度增加时，它变成高渗血症(hyperosmolemia)，并且当这些尿酸被结晶并积聚在关节中时，发生痛风。

一般来说，痛风是代谢性疾病，其通过由血液中尿酸的增加的浓度引起的沉积在身体的关节软骨和肌腱的周围组织中而引起多种症状，并且尿酸的晶体不能被排出到身体外部。尿酸盐晶体的沉积诱导关节炎症，导致反复发作伴有严重疼痛和痛风结节(痛风石)的沉积；发生关节的变形和残疾。除了关节异常之外，它还引起多种肾脏疾病，并且尿酸可以引起肾脏中的肾脏结石(kidney stone)(肾结石(nephrolithiasis))。

如上文所提及的，发酵酒中存在大量的嘌呤。特别是，已知作为起泡发酵酒的代表的啤酒含有比果酒(wine)或作为另一种发酵果酒(fermented wine)的马格利酒多的嘌呤。这是因为不仅嘌呤在发酵期间由酵母产生，而且嘌呤存在于作为啤酒的主要成分的麦芽中。

因此，根据本发明，因此目的是生产具有降低的嘌呤含量的发酵酒或饮料。

多种方法已经在现有技术中被描述。例如，方法i)减少材料中使用的麦芽的量或用除了麦芽之外的其他蛋白质替代发酵所需的氮源，方法ⅱ)使用酶消化麦芽汁(wort)中产生的嘌呤核苷酸的嘌呤碱基，并且通过在随后的发酵期间降解酵母中磁化的嘌呤碱基来减少嘌呤。还有，方法ⅲ)其中麦芽汁或发酵液中含有的嘌呤通过过滤由麦芽汁或发酵工艺获得的发酵液体(fermentation liquid)来吸附和去除。

然而，使用上文提及的方法去除嘌呤对于去除足够的嘌呤是无效的，特别是朝向低水平是无效的。

本发明提出了一种用于通过以有效的方式从发酵液中有效地去除嘌呤并且朝向甚至低于1ppm的浓度水平来生产具有降低的嘌呤含量的发酵酒的工艺。

用于实现上文提及的目的的本发明的工艺步骤包括i)混合步骤，所述混合步骤将原料和水混合以产生麦芽浆(mash)；ii)糖化步骤，所述糖化步骤使麦芽浆糖化以产生麦芽汁(malt wort)；iii)发酵步骤，所述发酵步骤将酵母添加至麦芽汁，并且随后发酵以产生发酵液；以及iv)过滤步骤，所述过滤步骤产生发酵液的储备溶液，其中固体组分和嘌呤通过发酵液的多阶段过滤来减少和/或去除。上文的工艺步骤为使得可以提供发酵酒精饮料，其中与常规技术相比，嘌呤含量被更有效地降低。

优选地，在过滤步骤之后，可以添加共混步骤，所述共混步骤将至少一种选自由香料、糖、甜味剂、酸化剂和色素(coloring matter)组成的组的另外的组分均匀地混合到发酵液中。

本发明的通过降低的嘌呤含量来生产发酵酒精饮料的原料可以包含：麦芽；至少一种氮源，所述氮源选自由以下组成的组：大豆蛋白、小麦蛋白、大麦、玉米胚芽、酵母提取物、氨基酸和无机盐；以及至少一种淀粉原料，所述淀粉原料选自由以下组成的组：小麦、大米、大麦、玉米、高粱、马铃薯、淀粉和糖。

优选地，糖化阶段应包括以下阶段：通过引入酶的液化阶段；液化麦芽浆的糖化阶段；在将糖化的麦芽浆过滤之后通过加热的麦芽汁(malt juice)的制备。

在发酵步骤中，发酵液可以通过向麦芽汁添加氧气和上表面酵母或下表面酵母并且然后在10℃至20℃发酵持续15天至20天来制备。

过滤步骤包括：第一过滤步骤，其中发酵液使用微过滤器过滤以去除发酵液中的固体物质或异物(foreign matter)；以及第二过滤步骤，所述第二过滤步骤通过微滤以去除已经经过第一过滤步骤的发酵液中的嘌呤。

更优选地，在第一过滤步骤中，发酵液可以被离心以获得上清液，并且然后通过使用硅藻土过滤器来过滤。在第二过滤步骤中，使已经经过第一过滤步骤的发酵液经受至少一种选自反渗透过滤、超滤和纳滤的过滤工艺，以通过经过多个阶段来去除嘌呤。

在第二过滤步骤中，经过第一过滤步骤的发酵液体可以依次地经过纳滤工艺和反渗透过滤工艺，以便去除嘌呤。

在另一方面，本发明的另一种实施方案包括通过上文提及的生产方法生产的、具有小于0.5ppm的嘌呤浓度的低嘌呤发酵酒精饮料。

根据本发明，通过在制造工艺中经由多阶段过滤高效地去除发酵酒精饮料中含有的嘌呤，可以生产低嘌呤发酵酒精饮料。

此外，通过多重过滤工艺，多种类型的RTD(即饮饮料)可以通过混合多种类型的添加剂，同时使用具有清澈且非烈性风味(clear and non-potent flavor)的低嘌呤酒作为鸡尾酒基底来生产，以满足消费者的不同偏好。

附图简述

图1示出了可以用于本发明的第二过滤步骤的过滤工艺的物理性质和性能。

图2示出了纳滤工艺和反渗透过滤工艺的示意性过滤工艺。

详述

在如下描述本发明的实施方式的实施例之前，我们想要首先清楚地声明，本说明书中使用的术语和词语以及本权利要求的范围不应被解释为限于普通含义或标准词典术语，而是，它们应被解释为与并入本发明内的技术思想一致的含义和概念。

如本文中所使用的并且除非另外注明，本文中用于表示特定物质的浓度的术语“％”如下：对于固体/固体，％以重量/重量表示；对于固体/液体，％以重量/体积表示；对于液体/液体，％以体积/体积单位表示。

在下文中，我们将详细地描述具有降低的嘌呤含量的发酵酒精饮料的生产方法以及使用该方法生产的低嘌呤发酵产品。

首先，本发明的实施方式是一种用于通过有效地去除发酵酒精饮料中含有的嘌呤来生产具有降低的嘌呤含量的发酵酒精饮料的方法，并且理想地包括不同的工艺步骤或以下阶段：混合阶段，其中麦芽浆通过将原料和水混合来生产；糖化阶段，其中麦芽浆被糖化以产生麦芽汁；发酵阶段，其中酵母被添加至麦芽汁，并且然后发酵以产生发酵液；以及过滤阶段，其中这样的麦芽汁通过多重过滤工艺加工以产生储备溶液，将固体内容物(solidcontent)和嘌呤从该储备溶液中去除。

在混合阶段中，原料和水可以被混合以产生用于制备发酵酒精饮料的麦芽浆。可以使用在1:3至1:6的范围内，优选地1:5的优选的混合重量比。

通常，为了生产麦芽浆，原料中含有的麦芽将超过50wt.％，并且使用这样的麦芽生产的典型啤酒(发酵酒精饮料)中含有的嘌呤含量将在4-12mg/100ml之间的任何地方的范围内。

然而，在本发明中，为了减少发酵液中产生的嘌呤的量，原料中含有嘌呤的麦芽的含量可以被降低至小于原料的总重量的25wt.％。优选地，麦芽可以以低于总重量的10wt.％的水平使用。

同时，为了促进在随后的工艺中的酵母发酵，以下中的至少一种或更多种可以作为替代物被用作氮源，替代被降低的麦芽：大豆蛋白、小麦蛋白、大麦、玉米胚芽、酵母提取物、氨基酸和无机盐。

此外，为了在发酵工艺期间生产酒精，可以使用以下材料中的一种或更多种：小麦、大米、大麦、玉米、高粱、马铃薯、淀粉和糖。

在本发明中，原料中含有的麦芽少于25％，并且原料中使用的大豆蛋白、酵母提取物等总计为少于1％(优选地0.1％至1％)，并且其余部分包含淀粉原料。

制备的麦芽浆可以在糖化阶段中被转化成麦芽汁。优选地，糖化阶段可以包括以下阶段：通过引入酶的液化阶段；液化麦芽浆的糖化阶段；在将糖化的麦芽浆过滤之后通过加热的麦芽汁的制备。

为了进一步详细地解释，制备的麦芽浆包含氮源和/或淀粉原料。因此，可以添加酶以使前面提及的氮源和淀粉原料水解。此时，优选的是使用以下酶：淀粉酶，一种使多糖水解的酶；蛋白酶，一种使蛋白质和肽底物水解的酶；纤维素酶，一种使纤维素组分水解的酶；或者这些酶的组合。当使用这样的组合时，α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、蛋白酶和葡糖淀粉酶的推荐的使用范围优选地处于300ppm至1,000ppm的比率，其各自基于原料的总重量。

上文的水解阶段可以包括使麦芽浆中含有的蛋白质水解，并且在添加酶之后，将麦芽浆留在45℃至52℃的温度持续30分钟至120分钟(理想地50-70分钟)。

对于糖化，优选的是，蛋白质被充分水解，并且允许在62℃至68℃静置持续80-120分钟，或在70℃至76℃静置持续20分钟至40分钟。此时，淀粉酶和葡糖淀粉酶起作用以用水解的淀粉使麦芽浆糖化。

糖化的麦芽浆可以使用过滤系统被分离成谷物糟(spent grain)和麦芽汁，并且然后可以通过将前面提及的麦芽汁加热持续30分钟至90分钟被转化成麦芽汁。前面提及的麦芽汁中的蛋白质凝结并形成沉淀物，并且沉淀物可以通过过滤去除。然后，麦芽汁可以使用冷却器冷却至10-20℃的温度。此时，将麦芽汁冷却至10℃至20℃的温度是为了通过在随后的工艺中接种酵母来平稳地发酵麦芽汁。如果麦芽汁温度超出理想范围，则酵母的活性被减慢或破坏，使正常发酵成为不可能。

然后，冷却的麦芽汁可以在发酵阶段中通过向麦芽汁添加酵母并且将它储存持续预定时间来发酵，以产生发酵液。

理想地，发酵阶段可以包括向麦芽汁添加氧气和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和/或巴斯德酵母(Saccharomyces pastorianus)，并且然后在10℃至20℃的温度发酵发酵液。更优选地，在发酵阶段中，麦芽汁可以使用能够实现90％或更高的真实发酵率的巴斯德酵母来发酵。

此时，注入到麦芽汁中的氧气优选地以灭菌空气的形式注入，使得麦芽汁中含有的溶解氧的水平为8-12ppm。

例如，冷却的麦芽汁可以通过在同时地添加能够实现90％或更高的真实发酵率的巴斯德酵母和足够的氧气以活化酵母之后将酵母储存在10℃至20℃来发酵。此时，麦芽汁可以发酵持续10天至15天，使得酒精通过酵母的活性产生，同时减少发酵的气味。

优选地，通过发酵步骤产生的发酵液应具有10v/v％至15v/v％的酒精浓度。然而，发酵液中产生的酒精的浓度不限于此，并且可以根据制备的发酵液的预期用途适当地调节到期望的浓度。

通过发酵步骤产生的发酵液可以在多个阶段中经过过滤步骤，以去除麦芽汁中的剩余的酵母、酵母代谢物和固体，并且发酵液中的嘌呤组分还可以被高效地吸附和去除。可以生产具有降低的含量的发酵酒。

此时，优选的是，发酵溶液在0℃或更低处于液体状态。这是为了防止已经经历发酵步骤的发酵溶液不再受到酵母所影响，并且为了加速引起发酵溶液的浑浊的物质的凝结和沉淀。

如果发酵液的温度超过0℃，则在过滤步骤中待过滤的物质不被去除，并且可能被转移至稍后的阶段。

初级过滤步骤，使用微过滤器过滤发酵溶液以去除发酵溶液中的酵母、固体物质或异物；以及二次过滤步骤，进行微滤以去除已经经过初级过滤步骤的发酵溶液中的嘌呤。

初级过滤步骤可以使用微过滤器来进行，以去除在发酵溶液中剩余的酵母、固体物质或异物。优选地，将发酵溶液离心以获得滤液，并且然后滤液可以使用硅藻土过滤器过滤，该硅藻土过滤器是具有约0.5μm或更小的孔径的微过滤器。

同时，在已经经过初级过滤步骤的发酵溶液中，酵母、固体物质或异物被去除，但是发酵中产生的嘌呤仍然保留。

因此，本发明，优选的是，进行二次过滤步骤，以便有效地去除发酵溶液中如上文所描述引起通风的嘌呤。

在第二过滤步骤中，已经经过第一过滤步骤的发酵液体经过包括反渗透过滤步骤、超滤步骤和纳滤步骤的反渗透过滤步骤的多个阶段中的至少一个过滤步骤，嘌呤可以被高效且有效地去除。

可以用于第二过滤步骤的过滤工艺的物理性质和性能在图1中示出，但是回收率显著低于微滤(MF)的回收率，使得其不能用于常规发酵工艺。

图2示出了纳滤工艺和反渗透过滤工艺的示意性过滤工艺，在纳滤(NF)工艺中，相应的水和酒精流的渗透水平为几乎100％，各自为99％，但是对于有机物为数十％，在反渗透过滤(RO)工艺中，水和酒精流为约100％，各自为70％，但是对于有机物为一些％。

本发明中使用的NF和RO的渗透通量分别保持在5％和20％。当发酵液以100L/小时供应时，滤液分别以95L/小时和80L/小时操作。

更具体地，例如，在第二过滤步骤中，已经经过第一过滤步骤的发酵液首先使用纳米过滤器(纳滤膜、NF膜)经受纳滤，(RO膜)可以用于进行二次反渗透过滤。

此时，纳米过滤器具有拥有几纳米的尺寸的微孔，使得单价离子被渗透并且二价离子被阻挡，并且发酵液中的嘌呤组分可以被去除。此外，具有约几纳米的尺寸的超细孔的渗透膜比纳米过滤器小，使得包含具有蔗糖

或离子的物质的盐被过滤，以高效地制造具有降低的嘌呤的发酵酒精的未稀释的溶液。

因此，与已经经过第一过滤步骤的发酵液相比，通过第二过滤步骤制备的发酵储备液的储备溶液保持在10v/v％至15v/v％的浓度。虽然嘌呤组分被高效且有效地去除，但该工艺的特性是潜在的风味损失。因此，发酵储备溶液优选地被用作混合物的基底。

通过过滤步骤制备的发酵液的原料可以通过共混步骤用即饮饮料(RTD)制备，其中以下中的至少一种被均匀地混合：香料、糖、甜味剂、酸化剂和色素。

在下文中，本发明的实施方案将被描述。然而，本发明的范围不限于以下优选的实施方案，并且本领域技术人员可以在本发明的范围内对本发明作出多种修改。

实施例

材料的发酵程度的测量

麦芽汁用不同含量的麦芽内容物(50％、24％、9％)、淀粉原料、酵母类型和氮源由500L定尺寸的酿造设备制备。

对于葡萄糖源，使用69白利糖度的葡萄糖溶液，并且蔗糖作为65白利糖度被使用。对于氮源，使用大豆分离蛋白、酵母提取物和无机盐(膦酸铵)。水和1kg的啤酒酵母被发酵以产生麦芽汁。

表1.

表1的结果指示，具有在整个材料中小于25％的麦芽含量的麦芽汁‘B’的发酵正常完成，而没有延迟发酵或异常发酵。

通过过滤方法的嘌呤含量的降低程度

具有在总材料中小于25％的麦芽含量的麦芽汁‘A’和麦芽汁‘B’的量为总材料的50％，并且测量了过滤方法、根据过滤次数在麦芽汁中的果实(fructus)含量的降低程度。

麦芽汁的嘌呤含量由日本酿酒协会(Japan Brewing Association)使用“在啤酒、低麦芽啤酒和第三类啤酒中使用HPLC-UV方法的总嘌呤含量的定量分析(quantitativeanalysis of total purine content using HPLC-UV method in beer,low malt beer,and third-category beer)”的方法进行分析。

麦芽汁中的嘌呤含量被表示为mg/100ml或ppm，总共四个碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、次黄嘌呤和黄嘌呤。

首先，将‘A’麦芽汁和‘B’麦芽汁各自离心，并且取上清液，并且使用具有微尺寸的孔的硅藻土过滤器进行初级过滤。

已经被初级过滤的‘B’麦芽汁依次地经过纳滤膜(HYPERSHELL膜，DOW)和反向渗透过滤膜(DAIRY AF膜，GE)，这是二次过滤。这产生发酵酒储备溶液‘B’，并且RTD(即饮饮料)通过将发酵酒储备溶液‘B’用作鸡尾酒基底来产生。

表2

如表2中所示出的，当仅进行硅藻土过滤时，在‘A’麦芽汁的情况下，嘌呤的量被测量为7.6mg/100ml，而在‘B’麦芽汁的情况下，嘌呤的量被测量为2.21mg/100ml，这与‘A’麦芽汁的情况相比，减少70％或更多的嘌呤。

在‘A’麦芽汁的情况下，麦芽汁含有50％的麦芽含量，使得当涉及到制造麦芽汁时，来自生麦芽(raw malt)的嘌呤的量高于‘B’麦芽汁的嘌呤的量。

在另一方面，在‘B’麦芽汁的情况下，麦芽汁中的嘌呤含量为2.21mg/100ml→0.06mg/100ml—在酒精的发酵液中小于1ppm，这通过依次进行硅藻土过滤并且然后作为二次过滤的纳米/反渗透过滤而显著降低。并且通过共混发酵酒制成的具有8.2％酒精含量的RTD被证实具有小于0.5ppm的嘌呤含量。

因此，从上文明显的是，本发明通过降低在初级发酵期间可以产生嘌呤的麦芽含量来使产生嘌呤的量最小化，以制备含有较少嘌呤含量的发酵酒。此外，本发明提供了一种发酵酒，该发酵酒含有经过硅藻土过滤并且然后此后纳米/反渗透以便有效且高效地去除嘌呤的减少量的嘌呤含量。

此外，通过将多种添加剂(香料、糖、甜味剂、酸化剂或色素)与作为鸡尾酒基底的通过过滤工艺具有降低的嘌呤含量的发酵酒储备溶液共混制备RTD(即饮饮料)允许具有小于1ppm的嘌呤含量的发酵酒产品被提供。

Claims (7)

1.一种生产发酵酒的方法，其中酒精发酵液用包括反渗透过滤的多阶段过滤工艺处理，其中所述发酵液中的嘌呤被降低到小于1.0ppm的浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括不同的工艺步骤，所述工艺步骤包括混合阶段，在所述混合阶段，麦芽浆通过将原料和水混合来产生；糖化阶段，其中所述麦芽浆被糖化以产生麦芽汁；发酵阶段，其中酵母被添加至所述麦芽汁，并且随后发酵以产生所述发酵液。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述混合阶段中，原料和水以在1:3至1:6的范围内、优选地1:5的重量比被混合以产生用于制备发酵酒精饮料的麦芽浆。

4.根据权利要求2-3所述的方法，其中所述糖化阶段包括：通过引入酶的液化阶段；液化所述麦芽浆的糖化阶段；在将糖化的麦芽浆过滤之后通过加热的麦芽汁的制备。

5.根据权利要求2-4所述的方法，其中所述发酵阶段包括向所述麦芽汁添加氧气和酿酒酵母和/或巴斯德酵母，并且然后在10℃至20℃的优选温度发酵所述发酵液。

6.根据权利要求1-5所述的方法，还包括使用微过滤器过滤发酵溶液的初级过滤步骤，所述初级过滤步骤去除所述发酵溶液中的酵母、固体物质或异物；以及进行微滤的二次过滤步骤，所述二次过滤步骤去除已经经过所述初级过滤步骤的所述发酵溶液中的嘌呤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述二次过滤步骤中，已经经过所述第一过滤步骤的所述发酵液在所述反渗透过滤之前首先经受纳滤。

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