[发明专利]增加分子转移穿过生物膜以加速乳品发酵的电学的用途

说明书

发明领域

本发明涉及用于制备食品的方法。更具体地，本发明涉及利用乳品基质(dairy base)的带电化（electrification）制备发酵乳制品（fermented dairy product）的方法。本发明在酸乳制品(yogurt product)的制备中是特别有用的。

发明背景

发酵乳制品，例如酸乳，通常是指通过将一种或多种乳制品成分(有时也称为乳品基质)与包含产乳酸细菌例如德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus bulgaricus)和/或嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)的细菌培养物培养(发酵)产生的组合物。此类产品可以以多种形式和制剂利用。

酸乳消费者对于发酵乳制品正不断产生特别精细的味道。这已导致发酵乳制品提供物的显著多样化。产生不同味道和质感(texture)的至关重要的因素之一是乳品发酵菌株的专门独特的混合的应用。这对生产设施产生了压力，从而影响工厂效率。

除了为生产厂家引入一组新的乳品发酵菌株以进行管理的方面外，还存在加速酸乳的发酵的另一个需要。在一些发酵乳制品中，此类新型制品的最终属性通常取决于从具有天然冗长发酵时间的菌株产生的香料（flavors）的独特香味。为了使所述工艺商业可行，高度期望加速发酵。

加速乳品发酵的领域中的现有技术集中于以代谢限制浓度向乳品基质、补充营养物或提取物中添加发酵增强剂。本发明通过另一个途径，绕开细胞运输机制并且为这些营养物进入细胞代谢提供直接途径解决了所述问题。

发明概述

本发明描述了直接的电场（direct electrical field）用于乳品发酵的应用。在该方法中，将乳品发酵菌株接种入乳品基质。提供电极与接种的乳品基质直接接触。使用与电极连接的外部电源以产生通过接种的乳品基质的电脉冲。施加的电场影响乳品发酵菌株的细胞膜的内侧和外侧上的电荷。已发现，如果电极与乳品基质绝缘或分离则该方法不起作用。以足够高以在乳酸细菌中形成孔(以允许乳品基质组合物中的分子进入乳酸细菌)或足够低以便乳酸细菌保持活力以进行发酵的电场强度使用电极给接种的乳品基质施加至少一个电脉冲。

乳品发酵菌株的细胞膜包含以在乳品基质与细胞内细胞溶胶之间产生半渗透屏障的方式排列的脂质。在脉冲的持续过程中，电荷在细胞膜两侧都增加。然而不受理论束缚，认为一旦两侧上的电荷大到足以克服膜的电容，脂质分子快速重排以形成电荷通过的孔，从而平衡电荷。一旦这些孔形成，其它分子就可自由地利用这些孔来进入细胞溶胶。常规地，各种物质进入细胞溶胶的通过通常借助于跨膜转运蛋白（transporter）。转运蛋白运转的速率受到多个因素的限制，所述因素可包括细胞可获得提供给该过程的能量。通过产生通过膜的孔，生长支持组分或其它物质能够绕开限速转运蛋白并进入细胞溶胶。孔不是永久性的，因此生长支持物以比正常浓度更高的浓度被捕获在细胞溶胶中，并且可用于细胞代谢而消耗。

在本发明的实施方案中，待引入乳品发酵的细菌的分子包括但不限于氨基酸、蛋白质片段、自由离子、有机酸、维生素和有益于细菌培养物生长的其它营养物（nutrients）。在本发明的另一个实施方案中，待引入乳品发酵的细菌的分子包括有益于人健康的营养制品（nutraceuticals），例如有助于不耐受乳糖的那些人的乳糖酶，孕妇所需的叶酸和骨健康所需的三肽。

在特别优选实施方案中，本发明增强酸乳发酵的共生关系(symbiotic relationship)。常规酸乳发酵依赖于两种菌株：德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌。研究已发现每一种菌株产生另一种菌株需要的营养物(即，对于嗜热乳链球菌(S. thermophilus)：缬氨酸和其它氨基酸，以及对于乳酸杆菌(L. bacillus)：甲酸)。已发现电穿孔的使用通过允许这些至关重要的营养物以比常规吸收更快的速率流动，加速两种菌株的生长。在迟缓期期间节省的时间对工厂生产安排可具有很大帮助，因为生产厂家可使用具有更长的发酵时间和更温和的条件的培养系统来产生更多设计的制品。其还可解决当使用 DVS(直投式发酵剂(Direct Vat Set))培养系统时发生的更长的迟缓期。例如，在本发明的实施方案中，接种的乳品基质组合物的发酵时间比未暴露于电脉冲的相同组合物缩短至少10%，优选至少20%。