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呈味核苷酸二钠技术（I+G）第一章： 呈味核苷酸二钠简介第一节核苷酸二钠概述人们一直把味精当作最鲜的调味佳品，1959年，人们又制出了一种比味精更鲜几十倍，甚至一百多倍的新的调味品。这新的调味品就是5-核苷酸，现在已大量生产，作为高级调味品，它具有鸡汁般的鲜味。核苷酸是什么样的一种物质呢？ 核苷酸是生物体内重要的低分子化合物具有许多特殊的生理功能。很多食物中都含有一些天然的呈味核苷酸主要是肌苷酸和鸟苷酸。早在1847年，法国人利比希从牛肉的提取液中发现了肌苷酸。1898年，英国人从胰脏核酸组织中分离得到一种核苷酸，命名为鸟苷酸。1913年，日本化学家小玉新太郎对鲣鱼干进行分析。认为其鲜味成分是一种核苷酸钠盐，是具有鲜味的5-肌苷酸。1960年日本人国中明博士从香菇中发现鸟苷酸的呈味性能具有香菇的鲜味。从此以后。许多科学家进行了大量的研究，如日本化学家Knoso对蟹肉、鲍鱼、海胆等的提取物进行了分析认设到食物的鲜味是在特定的条件下水溶性成分的复杂组合所产生的综合效应但是主要的呈味成分是5-核苷酸(IMP、GMP、AMP)和谷氨酸钠(MSG)。 这两种5-核苷酸以其钠盐的形式生产出现，5-肌苷酸二钠简IMP，5-鸟苷酸二钠简称GMP。在实际运用中，通常将两者按1:1的比例均匀混成呈味核苷酸二钠(IMP+GMP，简称I+G)。由于IMP、GMP过去只能从肉类和海产品柴鱼中提取，价格昂贵因此未能为食品工业采用。现在使用的I+G，是现代科学家通过微生物发酵工业化生产取得，且GMP比IMP具更强呈味作用。第二节理化性质2.1 一般性质及溶解度形态：IMP（图1）和GMP（图2）均呈无色或白色结晶及结晶粉末状，无气味。溶解性：溶于水，微溶于乙醇，几乎不溶于乙醚。与MSG在水中、植物蛋白水解液中和醋中的溶解度（20）比较如表1所示：表1 IMP、GMP和MSG 不同溶剂的溶解度2.2 物理稳定性水分稳定性：5-IMP实际含水量不超过28.5，5-GMP实际含水量25，水分相当稳定。即使暴露在大气中两星期或在湿度93条件下，其物理性质亦相当稳定。热稳定性：5-核苷酸分子中，核糖与碱基之间的键易被水解作用破坏，这个键比核糖与磷酸之间的酯键更弱。IMP和GMP在固体状态时比较稳定，而在水溶液中，稳定性则与温度的pH值有关，在pH3.0的溶液中加热到115，40min后损失29%，在pH6.0的溶液中同样条件加热后损失23%。可见IMP和GMP的热稳定性与它们的状态和溶液的酸碱度均有关。在一般的烹饪过程中，呈味核苷酸的稳定性，即很容易被分布在天然食品中磷酸酯酶分解转换成不呈鲜味的物质，这是核苷酸类增味剂在食品加工过程中遇到的常见问题。畜禽宰杀后，在肌肉中的AMP降解为IMP含量增加，使得肉类具有一定的鲜味，但当肌苷酸进一步降解为肌苷或次黄嘌呤后，IMP含量减少，风味大大减弱。由于磷酸酯酶的耐热性不高，在核苷酸类增味剂的使用过程中，适当地经过加热处理，钝化酶的活性，使得核苷酸的稳定性大大提高，使食品的风味得到保持。2.3 呈味核苷酸的呈味特点 IMP、GMP、MSG的的呈味阈值（即靠人的味觉能辨别出来的最低水溶液浓度）分别为0.025%,0.0125%和0.03% g/100ml。由此可见，它们的呈味阈值是很相近的，但5-核苷酸与MSG在呈味效果上存在两点明显的差异，首先两者浓度与鲜度的关系明显不同，在浓度较高时，MSG的鲜度随浓度的升高而明显提高，而核苷酸却没有显著的增加（图 3）；其次MSG 本身具有显著的鲜味，而5-核苷酸本身鲜味很弱，只有与MSG一起才能使鲜味呈现相乘效果。 图 1 IMP结构式 图 2 GMP结构式图1 MSG水溶液和IMP水溶液浓度与鲜味强度之间的关系第二章 呈味核苷酸二钠生产方法工业化生产呈味核苷酸主要有酶解法和发酵法。酶解法包括RNA酶解法和菌体自溶法，发酵法包括发酵转化法和直接发酵法。目前呈味核苷酸已形成商品的有鸟苷酸（GMP）和肌苷酸(IMP)。一 酶解法1.1 核糖核酸（RNA）酶解方法一 RNA酶解法主要是将含有RNA的溶液置于桔青霉提取液中1h左右，控制pH5.6-5.8左右，温度65，即可将90%以上的RNA分解生成GMP和AMP(5-腺苷酸）然后再用微生物酶法（米曲霉或高峰淀粉酶）进行脱氨作用，将AMP转为IMP。1.2 RNA酶解方法二 选用大麦芽根为基质提取出5-磷酸二酯酶,用其降解破壁后酵母细胞中的RNA，以获取呈味5-核苷酸。该方法流程简便，利用啤酒厂废弃的大麦芽根，酵母,取自味精废液培育,费用低廉，变废为宝。1.2.1 RNA的提取1.2.1.1 将酵母在清水中分散，用100目筛网过滤，除去较大的杂物，然后向酵母加入0.5的NaHC03溶液，搅拌洗涤三次，每次15分钟，以除去异味。1.2.1.2 用清水多次洗涤酵母至上清液无色，每次洗涤后静置，除去洗涤液，然后置于400rpm离心处理20分钟，得到含水70的酵母供提取RNA用。1.2.1.3 称取1009酵母，加人200ml 11.5的NaOH水溶液，于20低速搅拌30分钟，然后用6N的HCI缓慢调节溶液的pH值至7.0，离心处理，去掉菌体残渣。1.2.1.4 加热到90，保温10rain。迅速冷却到室温，离心处理去掉杂蛋白，得到清液255ml，然后用6N的HCl溶液调整pH值至2.5，放置在冰箱内12h，然后通过3000rpm离心处理。得到的沉淀物即为粗RNA提取物。1.2.1.5 向RNA沉淀物中加入150inl水，保持pH70，使其沉淀溶解，清液中含RNA，供降解用。1.2.2 5-磷酸二酯酶的制备1.2.2.1 将正常发芽后的大麦于40烘干，将麦根搓下用于提取5-磷酸二酯酶。1.2.2.2 称取6.5g麦根，加水泡湿后磨碎，再加入8倍质量的水，放置冰箱内24h。1.2.2.3 过滤出浸泡液，以700加热7.5分钟，离心处理后，清液即为含5-磷酸二酯酶的溶液，约50ml，供降解用。1.2.3 降解RNA 将150ml的RNA溶液加热到75后，再加50ml 5-磷酸二酯酶溶液。在pH6.46.7，6365范围内酶解2h，升温95并保温15min，离心去掉残渣，上清液200ml为降解液，含有呈昧5-核苷酸。1.2.3 产品形式将降解液于60以内，减压浓缩至固形物含量达40(从200mll浓缩至10ml左右)后，添加少量的麦芽糊精及8环糊精后，烘干碾成粉末，或直接喷雾干燥，得到5-核苷酸2.4g，即为核苷酸调味品的一种商品形式。1.2.4 酵母原料取味精生产中一次冷冻、等电点分离排放的废液为基质，采有热带假丝酵母1321菌株经接种、发酵、分离、洗涤、干燥后，得到酵母。该酵母含蛋白质42.5，水分8.0，灰分2.1，达到2B596-82规定的饲料酵母标准。1.3自溶法 利用菌体细胞内5-磷酯酸酶在一起作用于本身的核糖核酸分解为5-核苷酸，然后从细胞中渗出。一般用醇母菌体。制法为：1.3.1 自溶将含水67左右的湿菌体于60-65用一定浓度的NaOH，缓冲液或直接用NaOH溶液调正Ph10.0一维持一定时间，使菌体自溶得核苷酸，核苷酸中含5-GMP约30%，5-腺苷酸约30.7，经脱氨基转为肌苷酸。1.3.2 去盐，用阳树脂脱盐去掉自溶物中钠离子。1.3.3 澄清：脱盐后用HCI调节pH3.5-4.0，使溶液自然澄清，取上清液分离核苷酯酸。1.3.4 分离。上清液调PH4.8后阴树脂吸附盐酸洗脱阴树脂浓缩盐水洗脱真空浓缩调节pH后酒精中结晶，离心干燥分别获4种不同核苷酸，其中有(5-鸟苷)酸及5-腺苷酸(脱氨基转为5-腺苷酸)。二 发酵法2.1发酵转化法一般采用枯草杆菌、短小芽孢杆菌、产氨短杆菌作为肌苷菌种培养，利用温度分段控制的方法进行种子培养和发酵，生成肌苷，再采用离子交换树脂等方法将肌苷分离，通过化学磷酸化法将肌苷磷酸化为,5-肌苷酸即IMP。5-鸟苷酸是由枯草杆菌发酵生成鸟苷，再由磷酸化法或微生物酶法磷酸化生成GMP.2.2 直接发酵法 一般采用玉米浆等天然含生物素的物质作为培养基，利用谷氨酸产生菌、产氨短杆菌、谷氨酸杆菌发酵直接产生IMP、GMP，工艺相对简单。第三章： 呈味核苷酸二钠用途一 应用效果目前呈味核苷酸产品主要用作食品添加剂。其应用效果有：-用于增鲜调味。根据鲜味相乘的原理，I+G常和味精混合使用，当其量为味精的2-5时，其增鲜效果可提高310倍。在食品中添加I+G，可以提升产品的品质，甜味和咸味略有增加。但是可以明显的掩盖食品原有的酸味。一般添加I+G的食品，味觉明显改善，使甜、酸、苦、辣、鲜、香和咸味等更加浓郁和协调，更接近天然食品的风味。-抑制异味。在某些食品中添加呈味核苷酸可以消除或抑制异味，如牛肉干、肉松、鱼干片等，能减少苦涩味。在酱类食品中应用，还能改善生酱味。在罐头食品中应用，可以抑制铁锈味和淀粉味。二 应用范围1生产复合味精 味精在开始生产时是单纯的谷氨酸钠，自60年代日本率先在MSG中添加量5-核苷酸制得“强力味精”，使呈味效果明显提高。日本复合味精的配比通常是MSG:IMP:GMP为95:2.5:2.5，呈现的鲜味是单纯MSG的6倍程度。而在与单体味精取得相同鲜度时，成本可降低30%-40%，由于在鲜味和生产成本等方面的独特优势，复合味精将逐步取代单纯味精在市场上的主导地位。2 制造鸡精调味料鸡精调味料是近几年来开发生产新一代的调味料。从鸡精调味料的成分来看，实际上就是利用味精和呈味核苷酸二钠的鲜味相协同效果提高食物的鲜味度。也是目前呈味核苷酸的重要应用领域。表1为2003年开始执行的鸡精调味料商业行业标准。表1 鸡精调味料的主要理化指标SBT10371-20033 应用于食品调味在食品中添加呈味核苷酸不仅能增强鲜味，而且能大大增强食品固有的味道。将其加入酱油中，无论从内在品质和外观方面，产品质量都有了显著的提高，改善了生酱味，并且增加了可口浑厚的味道。在食醋中添加呈味核苷酸，可使醋味更圆润、浓郁、鲜香，减少兑制醋、合成醋强烈刺激的酸味。在罐头食品中应用，可增强食品风味，提高鲜度。呈味核苷酸是最适合米类点心用调味料，把其制成复合汤料，用于蒸煮米饭、速食面。快餐供应中，可改善、增加食品风味。我国在80年代中期以后推出了添加核苷酸的固态汤料、鱼干、调味料等，为呈味核苷酸的应用开辟了更广阔的前景。4 保健食品 在营养保健品中添加核苷酸，可提高成年人的抗病抗衰老能力等，目前在婴幼儿配方奶粉也添加微量核苷酸可以促进婴幼儿肠胃道发育，增强免疫功能，促进儿童乍长发育增强智力。5 其它方面应用 核苷酸是生物体中重要的含氮化合物，是各种氨基酸基本组成单位。核苷酸在生物体的细胞结构、代谢、能量和调节功能等方面起着重要的作用。因此，除了作为食品添加剂应用外，在医药、农业、精细化工和科研领域部有应用。 核苷酸的衍生物肌苷酸钠可作为药物，治疗白细胞和血小板减少症，对各种急性、慢性肝炎、肝原性心脏病及中心性视网膜炎、视神经炎等眼科疾病等具有一定的疗效。也可用于预防及解除锑剂和血防846等药物所引起的心脏、肝脏毒性反应。随着食品工业的不断发展，呈味核苷酸的应用前景将更加广阔。而我国尚未推广应用，大力加强呈味核苷酸的生产和应用势在必行。在农业方面应用，核苷酸作为植物生长刺激剂，增加产量，并可用于生产防治植物病菌的农药等。化妆品方面的应用，由于核苷酸具有促进蛋白质合成的作用，在化妆品行业的应用越来越多，一般将其添加在洗剂剂、乳化剂、面油、乳液、戏剧化妆品等中，以促进皮肤的新陈代谢。第四章： 呈味核苷酸二钠市场行情呈味核苷酸二钠广泛应用于调味包、酱料、汤料、保健品、肉制品加工中，用作高档调味剂。同时，还被应用于医药、精细化工、化妆品等行业，具有广阔的市场前景。日本、南韩两国早在20世纪80年代开始规模生产呈味核苷酸二钠系列产品，并向食品加工、调味品生产等行业进行了广泛的、深人的宣传推广。我国10多年前就引进了日、韩两国的I+G产品，广东开平味事达首先开发了高级味极鲜酱油而风行全国。由于技术和资金等多方面的原因，国内迟迟没有企业推出属于我们民族品牌的I+G。日、韩两国的I+G产品占据我国市场达10多年之久，垄断了整个市场，由于需求日益旺盛，使得价格居高不下。广东肇庆星湖生物科技股份有限公司敢于挑战国际上实力雄厚的竞争对手，凭籍国家五个部门联合认定的国家级技术开发中心和国家人事部授予的博士后流动站的强大的科技力量，凭借自身的优势产品肌苷、鸟苷，在做好了充分的市场调研的基础上，实现了产品价值链的延伸，于1999年投资近2亿元，建成了目前全国最大的生物工程基地广东肇庆星湖生物科技股份有限公司核苷酸厂，形