專利名稱：一種復配菌株、發酵劑及純天然發酵脫脂乳的制備方法
技術領域：
本發明一方面涉及一種復配菌株，還涉及其應用；另一方面涉及一種發酵劑，還涉及這種發酵劑的制備方法；本發明又另一方面，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)的純天然發酵脫脂乳的制備方法。
背景技術：
低聚半乳糖(Galacto-oligosaccharides, G0S)是指在半乳糖或者乳糖的半乳糖一側，以β (I — 3)、β (I — 4)、β (1 — 6)鍵相聯結,又結合上了 I 7或I 6個分子半乳糖的結合糖，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可促進雙歧桿菌的增殖，促進短鏈脂肪酸的產生，降低腸道PH值，抑制腸道內有害細菌的生長，從而改善腸道微生態平衡。⑵防止便秘腸道內的雙歧桿菌發酵低聚糖產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，從而防止便秘的發生。(3)防止齲齒發生由于突變鏈球菌(Streptococcus mutans)等口腔細菌不能利用GOS生成莢膜物質一不溶性葡聚糖，也不產生乳酸，因此細菌無莢膜，不能粘附于牙齒產酸，可降低齲齒發生率。(4)改善礦物質吸收GOS能夠促進鈣質吸收和防止骨質減少，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%，是脂肪和蛋白質熱能值的18. 9%。GOS的攝入還能減少有毒代謝物質的形成，減輕肝臟分解毒素的負擔及預防癌癥、改善乳糖不耐癥、促進B族維生素合成、提高機體免疫力[11]。鑒于GOS具有上述生理功能，同時其對熱和酸的穩定性高，高溫加工過程時營養成分不會損失，因此受到了越來越多的關注，具有廣闊的開發潛力。GOS的生產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化產品得率低，產物復雜，不宜得到純品。化學合成步驟繁瑣，得率不高，環境污染嚴重，在實際生產中也不可行。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，當半乳糖苷的受體是水時，發生的是水解反應，生成半乳糖和葡萄糖；當受體是半乳糖時，生成的是二聚半乳糖；當受體是葡萄糖時，生成的是乳糖或其異構體；當受體是乳糖時，生成的是二聚半乳糖；當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。然而實際應用一般從微生物中得到，生產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，工業上采用米曲霉來制造GOS。GOS的工業化生產最早是在日本，主要有Yakult藥品工業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，國內及國際市場上開發純天然的富含GOS的發酵乳制品尚無先例。傳統的發酵性酸乳已經有上百年的歷史，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發酵酸乳不同的風味和口感之外，并沒有實質性的創新性的研究，研究開發智能化個性營養型酸乳，滿足個性化的營養需求，將具有無限廣闊的市場前景。經過對現有技術的檢索發現，含GOS的液態乳制品，主要采用兩種技術，其一是通過將外源性的β-半乳糖苷酶添加到牛乳中，對其中乳糖進行轉化。其乳糖轉化率在10%左右[12]，產物中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，多數是水解能力較強而轉糖苷能力較弱的酶，不適合于生產GOS ；2)，實驗室自提的乳糖酶，其工藝非常復雜，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備、介質、鹽或者有機溶劑，其安全性無法保證；3)，準確的作用時間不易控制，酶需要滅活工藝，因此產物穩定性難以掌握；4)，在專利“一種富含低聚半乳糖奶的生產方法”中，涉及到了一種帶有酰肼基團的載體顆粒對β_半乳糖苷酶進行包埋，所制備的產品既含有G0S，又降低了乳糖含量。包埋過程比較復雜，不適合于工業化生產。文中沒有對帶有酰肼基團的顆粒進行具體化學名稱的闡述，其化學安全性有待于進一步核實。第二種技術，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，產品貨架期穩定性不好，需要高速剪切、攪拌[14]，這樣又進一步提高了來自動力消耗的成本。國內及國際市面上，并沒有基于GOS為目的而制備的發酵乳制品。2008年，有學者對西班牙市售14種不同類型的酸奶進行了 GOS檢測，結果表明富含雙歧桿菌的酸奶，其GOS含量較高，達到O. 36-0. 58%，而富含干酪乳桿菌L. casei的發酵酸奶，其GOS含量約為O. 29-0. 44%，傳統發酵酸奶，GOS含量偏低為O. 22-0. 25% [2]。下面闡述本發明的發明過程，以期說明本發明是通過創造性勞動得來的。本發明通過對8種不同乳酸菌進行發酵試驗，利用乳酸菌在特定環境下的生長、代謝，產生β -半乳糖苷酶，作用于牛乳中的乳糖，使其發生水解和轉糖苷作用，進而合成G0S，得到含GOS的純天然發酵脫脂乳。菌株篩選試驗具體操作和結果如下以脫脂奶粉(恒天然商貿(上海)有限公司供應)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)的量進行單菌接種(具體操作是先配制質量分數為1%的發酵劑溶液，再將此發酵劑溶液按照10%的質量分數接種到滅菌的復原乳中；所使用的乳酸菌詳見表I)，在相同時間條件下(即厭氧發酵12h或普通發酵12h，厭氧發酵的溫度和普通發酵的溫度見表I)制備發酵牛乳；采用HPAEC-PAD檢測產物中各種糖(包括G0S)含量，挑選2-3株GOS高產菌株進行復配發酵制備酸乳，測定各種糖(包括G0S)含量，篩選出具有生產代謝過程中高產β_半乳糖苷酶的乳酸菌復配菌株。所述的發酵的環境為復原乳溶液，該復原乳溶液具體采用市售恒天然商貿(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。所述的發酵的具體步驟為在無菌超凈臺內接種，普通發酵指的是將奶盒蓋上蓋子，直接放在生化培養箱內恒溫發酵；厭氧發酵指的是將奶盒蓋上蓋子，放在裝有厭氧產氣袋的厭氧培養罐內，再將其放到生化培養箱內恒溫發酵。 其中GOS轉化率計算公式如下GOS轉化率=(G0S總量/初始乳糖含量)X 100%經過HPAEC-PAD法檢測各含GOS的純天然發酵脫脂乳中GOS的轉化率見表I。表I單菌接種下的GOS轉化率
權利要求
1.一種復配菌株，其特征在于，所述復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.如權利要求I所述的復配菌株，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.如權利要求2所述的復配菌株，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)。
4.一種如權利要求I 3任一項所述的復配菌株，在含低聚半乳糖的純天然脫脂發酵乳的制備方面的用途。
5.一種發酵劑，包括菌種和基質，其特征在于，所述菌種是如權利要求I 3任一項所述的復配菌株，所述基質是滅菌復原脫脂乳，所述復配菌株占所述滅菌復原脫脂乳的質量體積(w/v)百分數為9. 8 10. 2%。
6.一種制備如權利要求5所述的發酵劑的方法,其特征在于將如權利要求I 3任一項所述的復配菌株，按占所述滅菌復原脫脂乳的質量體積(《/V)百分數為9. 8 10. 2%的量接種到滅菌復原脫脂乳中，攪拌，使所述復配菌種充分溶解、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，得到復原脫脂乳； b)將所述復原脫脂乳滅菌，然后冷卻，得到滅菌復原脫脂乳； c)將如權利要求5所述的發酵劑，接種于所述滅菌復原脫脂乳中，攪拌均勻； d)發酵，得到所述含低聚半乳糖的純天然脫脂發酵乳。
8.如權利要求7所述的含低聚半乳糖的純天然脫脂發酵乳的制備方法，其中，所述步驟a)中，所述脫脂奶粉占所述超純水的質量體積(w/v)百分數為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.如權利要求7所述的含低聚半乳糖的純天然脫脂發酵乳的制備方法，其中，所述步驟C)中，所述發酵劑占所述滅菌復原脫脂乳的質量體積(w/v)百分數為O. 98 I. 02%。
10.如權利要求7所述的含低聚半乳糖的純天然脫脂發酵乳的制備方法，其中，所述步驟d)中，所述發酵的方式為厭氧發酵或普通發酵，所述厭氧發酵的溫度為37 40°C，所述厭氧發酵的時間為ll_13h，所述普通發酵的溫度為37 40°C，所述普通發酵的時間為11 13h。
全文摘要
本發明一方面涉及一種復配菌株，還涉及其應用；另一方面涉及一種發酵劑，還涉及這種發酵劑的制備方法；本發明又另一方面，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酵乳的制備方法。一種復配菌株，包括保加利亞乳桿菌LB340和嗜熱鏈球菌。所述復配菌株的用途是用于含低聚半乳糖的純天然脫脂發酵乳的制備。一種發酵劑，其菌種是所述復配菌株。一種含低聚半乳糖的純天然脫脂發酵乳的制備方法，使用所述發酵劑進行發酵。本發明解決了含低聚半乳糖的純天然脫脂發酵乳的制備問題。
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 優先權日2012年7月30日
發明者樂衛東, 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