專利名稱：一種復(fù)配菌株、發(fā)酵劑及純天然發(fā)酵脫脂乳的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一方面涉及一種復(fù)配菌株，還涉及其應(yīng)用；另一方面涉及一種發(fā)酵劑，還涉及這種發(fā)酵劑的制備方法；本發(fā)明又另一方面，涉及一種活性酸乳的制備方法，具體是一種含低聚半乳糖(GOS)的純天然發(fā)酵脫脂乳的制備方法。
背景技術(shù)：
低聚半乳糖(Galacto-oligosaccharides, G0S)是指在半乳糖或者乳糖的半乳糖一側(cè)，以β (I — 3)、β (I — 4)、β (1 — 6)鍵相聯(lián)結(jié),又結(jié)合上了 I 7或I 6個分子半乳糖的結(jié)合糖，半乳糖分子間以β (I —4)鍵為主。在自然界，母乳中GOS含量稍多，約為5 SgL—1，反芻動物乳汁中GOS含量甚微山羊乳中GOS含量為250 3001^171,分別為牛乳和綿羊乳的4 5倍[1-2]。GOS是一種具有生物活性的低聚糖，每日攝入3 IOg即能顯示出如下的獨特的生理功能[3-10](I)作為雙歧桿菌增殖因子人體試驗表明，攝入GOS可促進(jìn)雙歧桿菌的增殖，促進(jìn)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生，降低腸道PH值，抑制腸道內(nèi)有害細(xì)菌的生長，從而改善腸道微生態(tài)平衡。⑵防止便秘腸道內(nèi)的雙歧桿菌發(fā)酵低聚糖產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸，能刺激腸道蠕動，增加糞便濕潤度并保持一定的滲透壓，從而防止便秘的發(fā)生。(3)防止齲齒發(fā)生由于突變鏈球菌(Streptococcus mutans)等口腔細(xì)菌不能利用GOS生成莢膜物質(zhì)一不溶性葡聚糖，也不產(chǎn)生乳酸，因此細(xì)菌無莢膜，不能粘附于牙齒產(chǎn)酸，可降低齲齒發(fā)生率。(4)改善礦物質(zhì)吸收GOS能夠促進(jìn)鈣質(zhì)吸收和防止骨質(zhì)減少，同時GOS的攝入可促使腸道對鈉的吸收降低，對鉀的吸收則有升高的傾向。(5)改善血清脂質(zhì)GOS具有降低血清總膽固醇含量的功效，大量的人體試驗證實每天攝入6 12克G0S,持續(xù)2周至3個月，總血清膽固醇可降低20 50毫克/天。(6)其它功能GOS屬于低熱能值碳水化合物，僅為I. 7千卡/克，是普通碳水化合物的42. 5%，是脂肪和蛋白質(zhì)熱能值的18. 9%。GOS的攝入還能減少有毒代謝物質(zhì)的形成，減輕肝臟分解毒素的負(fù)擔(dān)及預(yù)防癌癥、改善乳糖不耐癥、促進(jìn)B族維生素合成、提高機(jī)體免疫力[11]。鑒于GOS具有上述生理功能，同時其對熱和酸的穩(wěn)定性高，高溫加工過程時營養(yǎng)成分不會損失，因此受到了越來越多的關(guān)注，具有廣闊的開發(fā)潛力。GOS的生產(chǎn)制備方法主要有從天然原料提取、天然多糖的酶水解、天然多糖的酸水解、化學(xué)合成、酶法合成。但自然界中GOS含量少，難以分離提取。天然多糖酶水解或酸水解的轉(zhuǎn)化產(chǎn)品得率低，產(chǎn)物復(fù)雜，不宜得到純品?；瘜W(xué)合成步驟繁瑣，得率不高，環(huán)境污染嚴(yán)重，在實際生產(chǎn)中也不可行。酶法合成主要是以乳糖或乳清為原料，由β -半乳糖苷酶催化生成，是目前工業(yè)化唯一的有效方法。利用β_半乳糖苷酶水解乳糖，至少包括二個步驟①酶+乳糖一酶一乳糖 ②酶一乳糖一半乳糖苷一酶+葡萄糖③半乳糖苷一酶+受體一半乳糖苷一受體+酶第③步，當(dāng)半乳糖苷的受體是水時，發(fā)生的是水解反應(yīng)，生成半乳糖和葡萄糖；當(dāng)受體是半乳糖時，生成的是二聚半乳糖；當(dāng)受體是葡萄糖時，生成的是乳糖或其異構(gòu)體；當(dāng)受體是乳糖時，生成的是二聚半乳糖；當(dāng)受體是二聚半乳糖時，生成的是四聚半乳糖，依次類推至八聚半乳糖。半乳糖苷酶在動植物和微生物體中分布廣泛，植物主要來源于桃、李、杏、咖啡豆等，動物主要來源于腸、腦器官和皮膚組織。然而實際應(yīng)用一般從微生物中得到，生產(chǎn)β_半乳糖苷酶的微生物有脆壁酵母、乳糖酵母、芽孢桿菌及米曲霉等，工業(yè)上采用米曲霉來制造GOS。GOS的工業(yè)化生產(chǎn)最早是在日本，主要有Yakult藥品工業(yè)和日新制糖兩個公司分別與1988年和1989年開始銷售，隨后美國和歐洲開始商品化，其工藝流程見圖I所示。目前，國內(nèi)及國際市場上開發(fā)純天然的富含GOS的發(fā)酵乳制品尚無先例。傳統(tǒng)的發(fā)酵性酸乳已經(jīng)有上百年的歷史，其功效成分的研究也越來越多。然而除了花樣翻新的添加劑賦予傳統(tǒng)發(fā)酵酸乳不同的風(fēng)味和口感之外，并沒有實質(zhì)性的創(chuàng)新性的研究，研究開發(fā)智能化個性營養(yǎng)型酸乳，滿足個性化的營養(yǎng)需求，將具有無限廣闊的市場前景。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，含GOS的液態(tài)乳制品，主要采用兩種技術(shù)，其一是通過將外源性的β-半乳糖苷酶添加到牛乳中，對其中乳糖進(jìn)行轉(zhuǎn)化。其乳糖轉(zhuǎn)化率在10%左右[12]，產(chǎn)物中GOS含量約為O. 5-0.68(1000'存在四個問題1)，市面上提供的乳糖酶，多數(shù)是水解能力較強而轉(zhuǎn)糖苷能力較弱的酶，不適合于生產(chǎn)GOS ；2)，實驗室自提的乳糖酶，其工藝非常復(fù)雜，包括β_半乳糖苷酶的提取和純化，這個過程引入了一些其它的分離設(shè)備、介質(zhì)、鹽或者有機(jī)溶劑，其安全性無法保證；3)，準(zhǔn)確的作用時間不易控制，酶需要滅活工藝，因此產(chǎn)物穩(wěn)定性難以掌握；4)，在專利“一種富含低聚半乳糖奶的生產(chǎn)方法”中，涉及到了一種帶有酰肼基團(tuán)的載體顆粒對β_半乳糖苷酶進(jìn)行包埋，所制備的產(chǎn)品既含有G0S，又降低了乳糖含量。包埋過程比較復(fù)雜，不適合于工業(yè)化生產(chǎn)。文中沒有對帶有酰肼基團(tuán)的顆粒進(jìn)行具體化學(xué)名稱的闡述，其化學(xué)安全性有待于進(jìn)一步核實。第二種技術(shù)，則是直接添加市售的功能性食品添加劑G0S，這樣無疑提高了制品成本，且有一個工藝缺陷即，添加了 GOS后，產(chǎn)品貨架期穩(wěn)定性不好，需要高速剪切、攪拌[14]，這樣又進(jìn)一步提高了來自動力消耗的成本。國內(nèi)及國際市面上，并沒有基于GOS為目的而制備的發(fā)酵乳制品。2008年，有學(xué)者對西班牙市售14種不同類型的酸奶進(jìn)行了 GOS檢測，結(jié)果表明富含雙歧桿菌的酸奶，其GOS含量較高，達(dá)到O. 36-0. 58%，而富含干酪乳桿菌L. casei的發(fā)酵酸奶，其GOS含量約為O. 29-0. 44%，傳統(tǒng)發(fā)酵酸奶，GOS含量偏低為O. 22-0. 25% [2]。下面闡述本發(fā)明的發(fā)明過程，以期說明本發(fā)明是通過創(chuàng)造性勞動得來的。本發(fā)明通過對8種不同乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵試驗，利用乳酸菌在特定環(huán)境下的生長、代謝，產(chǎn)生β -半乳糖苷酶，作用于牛乳中的乳糖，使其發(fā)生水解和轉(zhuǎn)糖苷作用，進(jìn)而合成G0S，得到含GOS的純天然發(fā)酵脫脂乳。菌株篩選試驗具體操作和結(jié)果如下以脫脂奶粉(恒天然商貿(mào)(上海)有限公司供應(yīng))為原料按照12%(w/v，單位g/mL)溶于超純水中配制成均一溶液，95°C、15min滅菌,按照1%。(w/w)的量進(jìn)行單菌接種(具體操作是先配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的發(fā)酵劑溶液，再將此發(fā)酵劑溶液按照10%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接種到滅菌的復(fù)原乳中；所使用的乳酸菌詳見表I)，在相同時間條件下(即厭氧發(fā)酵12h或普通發(fā)酵12h，厭氧發(fā)酵的溫度和普通發(fā)酵的溫度見表I)制備發(fā)酵牛乳；采用HPAEC-PAD檢測產(chǎn)物中各種糖(包括G0S)含量，挑選2-3株GOS高產(chǎn)菌株進(jìn)行復(fù)配發(fā)酵制備酸乳，測定各種糖(包括G0S)含量，篩選出具有生產(chǎn)代謝過程中高產(chǎn)β_半乳糖苷酶的乳酸菌復(fù)配菌株。所述的發(fā)酵的環(huán)境為復(fù)原乳溶液，該復(fù)原乳溶液具體采用市售恒天然商貿(mào)(上海)有限公司銷售的脫脂奶粉加水后攪拌形成乳濁液，然后采用巴氏殺菌方法消毒，之后冷卻。所述的發(fā)酵的具體步驟為在無菌超凈臺內(nèi)接種，普通發(fā)酵指的是將奶盒蓋上蓋子，直接放在生化培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫發(fā)酵；厭氧發(fā)酵指的是將奶盒蓋上蓋子，放在裝有厭氧產(chǎn)氣袋的厭氧培養(yǎng)罐內(nèi)，再將其放到生化培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫發(fā)酵。 其中GOS轉(zhuǎn)化率計算公式如下GOS轉(zhuǎn)化率=(G0S總量/初始乳糖含量)X 100%經(jīng)過HPAEC-PAD法檢測各含GOS的純天然發(fā)酵脫脂乳中GOS的轉(zhuǎn)化率見表I。表I單菌接種下的GOS轉(zhuǎn)化率
權(quán)利要求
1.一種復(fù)配菌株，其特征在于，所述復(fù)配菌株包括保加利亞乳桿菌LB340 (Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus LB340)和嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)。
2.如權(quán)利要求I所述的復(fù)配菌株，其中，所述保加利亞乳桿菌LB340和所述嗜熱鏈球菌的比例是O. 5 I. 5 I。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)配菌株，其中，所述嗜熱鏈球菌為嗜熱鏈球菌TA40 (Streptococcus thermophilus TA40)或嗜熱鏈球菌 TA45(StreptococcusthermophilusTA45)。
4.一種如權(quán)利要求I 3任一項所述的復(fù)配菌株，在含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備方面的用途。
5.一種發(fā)酵劑，包括菌種和基質(zhì)，其特征在于，所述菌種是如權(quán)利要求I 3任一項所述的復(fù)配菌株，所述基質(zhì)是滅菌復(fù)原脫脂乳，所述復(fù)配菌株占所述滅菌復(fù)原脫脂乳的質(zhì)量體積(w/v)百分?jǐn)?shù)為9. 8 10. 2%。
6.一種制備如權(quán)利要求5所述的發(fā)酵劑的方法,其特征在于將如權(quán)利要求I 3任一項所述的復(fù)配菌株，按占所述滅菌復(fù)原脫脂乳的質(zhì)量體積(《/V)百分?jǐn)?shù)為9. 8 10. 2%的量接種到滅菌復(fù)原脫脂乳中，攪拌，使所述復(fù)配菌種充分溶解、均勻一致。
7.一種含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 a)將脫脂奶粉溶于超純水中配制成均一溶液，得到復(fù)原脫脂乳； b)將所述復(fù)原脫脂乳滅菌，然后冷卻，得到滅菌復(fù)原脫脂乳； c)將如權(quán)利要求5所述的發(fā)酵劑，接種于所述滅菌復(fù)原脫脂乳中，攪拌均勻； d)發(fā)酵，得到所述含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳。
8.如權(quán)利要求7所述的含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備方法，其中，所述步驟a)中，所述脫脂奶粉占所述超純水的質(zhì)量體積(w/v)百分?jǐn)?shù)為10 14% ;所述步驟b)中，所述滅菌的溫度為92 98°C，時間為9. 5 10. 5min。
9.如權(quán)利要求7所述的含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備方法，其中，所述步驟C)中，所述發(fā)酵劑占所述滅菌復(fù)原脫脂乳的質(zhì)量體積(w/v)百分?jǐn)?shù)為O. 98 I. 02%。
10.如權(quán)利要求7所述的含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備方法，其中，所述步驟d)中，所述發(fā)酵的方式為厭氧發(fā)酵或普通發(fā)酵，所述厭氧發(fā)酵的溫度為37 40°C，所述厭氧發(fā)酵的時間為ll_13h，所述普通發(fā)酵的溫度為37 40°C，所述普通發(fā)酵的時間為11 13h。
全文摘要
本發(fā)明一方面涉及一種復(fù)配菌株，還涉及其應(yīng)用；另一方面涉及一種發(fā)酵劑，還涉及這種發(fā)酵劑的制備方法；本發(fā)明又另一方面，涉及一種活性酸乳的制備方法，具體是一種含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備方法。一種復(fù)配菌株，包括保加利亞乳桿菌LB340和嗜熱鏈球菌。所述復(fù)配菌株的用途是用于含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備。一種發(fā)酵劑，其菌種是所述復(fù)配菌株。一種含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備方法，使用所述發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵。本發(fā)明解決了含低聚半乳糖的純天然脫脂發(fā)酵乳的制備問題。
文檔編號A23C9/127GK102776144SQ20121026933
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者樂衛(wèi)東, 張曉潔, 張波, 李德龍, 王志廣, 米曉沖, 郭琪禎, 高艷玲 申請人:上海交通大學(xué)