专利名称：一种复配菌株、发酵剂及纯天然发酵脱脂乳的制备方法
技术领域：
本发明一方面涉及一种复配菌株，还涉及其应用；另一方面涉及一种发酵剂，还涉及这种发酵剂的制备方法；本发明又另一方面，涉及一种活性酸乳的制备方法，具体是一种含低聚半乳糖(GOS)的纯天然发酵脱脂乳的制备方法。
背景技术：
低聚半乳糖(Galacto-oligosaccharides, G0S)是指在半乳糖或者乳糖的半乳糖一侧，以β (I — 3)、β (I — 4)、β (1 — 6)键相联结,又结合上了 I 7或I 6个分子半乳糖的结合糖，半乳糖分子间以β (I —4)键为主。在自然界，母乳中GOS含量稍多，约为5 SgL—1，反刍动物乳汁中GOS含量甚微山羊乳中GOS含量为250 3001^171,分别为牛乳和绵羊乳的4 5倍[1-2]。GOS是一种具有生物活性的低聚糖，每日摄入3 IOg即能显示出如下的独特的生理功能[3-10](I)作为双歧杆菌增殖因子人体试验表明，摄入GOS可促进双歧杆菌的增殖，促进短链脂肪酸的产生，降低肠道PH值，抑制肠道内有害细菌的生长，从而改善肠道微生态平衡。⑵防止便秘肠道内的双歧杆菌发酵低聚糖产生大量的短链脂肪酸，能刺激肠道蠕动，增加粪便湿润度并保持一定的渗透压，从而防止便秘的发生。(3)防止龋齿发生由于突变链球菌(Streptococcus mutans)等口腔细菌不能利用GOS生成荚膜物质一不溶性葡聚糖，也不产生乳酸，因此细菌无荚膜，不能粘附于牙齿产酸，可降低龋齿发生率。(4)改善矿物质吸收GOS能够促进钙质吸收和防止骨质减少，同时GOS的摄入可促使肠道对钠的吸收降低，对钾的吸收则有升高的倾向。(5)改善血清脂质GOS具有降低血清总胆固醇含量的功效，大量的人体试验证实每天摄入6 12克G0S,持续2周至3个月，总血清胆固醇可降低20 50毫克/天。(6)其它功能GOS属于低热能值碳水化合物，仅为I. 7千卡/克，是普通碳水化合物的42. 5%，是脂肪和蛋白质热能值的18. 9%。GOS的摄入还能减少有毒代谢物质的形成，减轻肝脏分解毒素的负担及预防癌症、改善乳糖不耐症、促进B族维生素合成、提高机体免疫力[11]。鉴于GOS具有上述生理功能，同时其对热和酸的稳定性高，高温加工过程时营养成分不会损失，因此受到了越来越多的关注，具有广阔的开发潜力。GOS的生产制备方法主要有从天然原料提取、天然多糖的酶水解、天然多糖的酸水解、化学合成、酶法合成。但自然界中GOS含量少，难以分离提取。天然多糖酶水解或酸水解的转化产品得率低，产物复杂，不宜得到纯品。化学合成步骤繁琐，得率不高，环境污染严重，在实际生产中也不可行。酶法合成主要是以乳糖或乳清为原料，由β -半乳糖苷酶催化生成，是目前工业化唯一的有效方法。利用β_半乳糖苷酶水解乳糖，至少包括二个步骤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+受体一半乳糖苷一受体+酶第③步，当半乳糖苷的受体是水时，发生的是水解反应，生成半乳糖和葡萄糖；当受体是半乳糖时，生成的是二聚半乳糖；当受体是葡萄糖时，生成的是乳糖或其异构体；当受体是乳糖时，生成的是二聚半乳糖；当受体是二聚半乳糖时，生成的是四聚半乳糖，依次类推至八聚半乳糖。半乳糖苷酶在动植物和微生物体中分布广泛，植物主要来源于桃、李、杏、咖啡豆等，动物主要来源于肠、脑器官和皮肤组织。然而实际应用一般从微生物中得到，生产β_半乳糖苷酶的微生物有脆壁酵母、乳糖酵母、芽孢杆菌及米曲霉等，工业上采用米曲霉来制造GOS。GOS的工业化生产最早是在日本，主要有Yakult药品工业和日新制糖两个公司分别与1988年和1989年开始销售，随后美国和欧洲开始商品化，其工艺流程见图I所示。目前，国内及国际市场上开发纯天然的富含GOS的发酵乳制品尚无先例。传统的发酵性酸乳已经有上百年的历史，其功效成分的研究也越来越多。然而除了花样翻新的添加剂赋予传统发酵酸乳不同的风味和口感之外，并没有实质性的创新性的研究，研究开发智能化个性营养型酸乳，满足个性化的营养需求，将具有无限广阔的市场前景。经过对现有技术的检索发现，含GOS的液态乳制品，主要采用两种技术，其一是通过将外源性的β-半乳糖苷酶添加到牛乳中，对其中乳糖进行转化。其乳糖转化率在10%左右[12]，产物中GOS含量约为O. 5-0.68(1000'存在四个问题1)，市面上提供的乳糖酶，多数是水解能力较强而转糖苷能力较弱的酶，不适合于生产GOS ；2)，实验室自提的乳糖酶，其工艺非常复杂，包括β_半乳糖苷酶的提取和纯化，这个过程引入了一些其它的分离设备、介质、盐或者有机溶剂，其安全性无法保证；3)，准确的作用时间不易控制，酶需要灭活工艺，因此产物稳定性难以掌握；4)，在专利“一种富含低聚半乳糖奶的生产方法”中，涉及到了一种带有酰肼基团的载体颗粒对β_半乳糖苷酶进行包埋，所制备的产品既含有G0S，又降低了乳糖含量。包埋过程比较复杂，不适合于工业化生产。文中没有对带有酰肼基团的颗粒进行具体化学名称的阐述，其化学安全性有待于进一步核实。第二种技术，则是直接添加市售的功能性食品添加剂G0S，这样无疑提高了制品成本，且有一个工艺缺陷即，添加了 GOS后，产品货架期稳定性不好，需要高速剪切、搅拌[14]，这样又进一步提高了来自动力消耗的成本。国内及国际市面上，并没有基于GOS为目的而制备的发酵乳制品。2008年，有学者对西班牙市售14种不同类型的酸奶进行了 GOS检测，结果表明富含双歧杆菌的酸奶，其GOS含量较高，达到O. 36-0. 58%，而富含干酪乳杆菌L. casei的发酵酸奶，其GOS含量约为O. 29-0. 44%，传统发酵酸奶，GOS含量偏低为O. 22-0. 25% [2]。下面阐述本发明的发明过程，以期说明本发明是通过创造性劳动得来的。本发明通过对8种不同乳酸菌进行发酵试验，利用乳酸菌在特定环境下的生长、代谢，产生β -半乳糖苷酶，作用于牛乳中的乳糖，使其发生水解和转糖苷作用，进而合成G0S，得到含GOS的纯天然发酵脱脂乳。菌株筛选试验具体操作和结果如下以脱脂奶粉(恒天然商贸(上海)有限公司供应)为原料按照12%(w/v，单位g/mL)溶于超纯水中配制成均一溶液，95°C、15min灭菌,按照1%。(w/w)的量进行单菌接种(具体操作是先配制质量分数为1%的发酵剂溶液，再将此发酵剂溶液按照10%的质量分数接种到灭菌的复原乳中；所使用的乳酸菌详见表I)，在相同时间条件下(即厌氧发酵12h或普通发酵12h，厌氧发酵的温度和普通发酵的温度见表I)制备发酵牛乳；采用HPAEC-PAD检测产物中各种糖(包括G0S)含量，挑选2-3株GOS高产菌株进行复配发酵制备酸乳，测定各种糖(包括G0S)含量，筛选出具有生产代谢过程中高产β_半乳糖苷酶的乳酸菌复配菌株。所述的发酵的环境为复原乳溶液，该复原乳溶液具体采用市售恒天然商贸(上海)有限公司销售的脱脂奶粉加水后搅拌形成乳浊液，然后采用巴氏杀菌方法消毒，之后冷却。所述的发酵的具体步骤为在无菌超净台内接种，普通发酵指的是将奶盒盖上盖子，直接放在生化培养箱内恒温发酵；厌氧发酵指的是将奶盒盖上盖子，放在装有厌氧产气袋的厌氧培养罐内，再将其放到生化培养箱内恒温发酵。 其中GOS转化率计算公式如下GOS转化率=(G0S总量/初始乳糖含量)X 100%经过HPAEC-PAD法检测各含GOS的纯天然发酵脱脂乳中GOS的转化率见表I。表I单菌接种下的GOS转化率
权利要求
1.一种复配菌株，其特征在于，所述复配菌株包括保加利亚乳杆菌LB340 (Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus LB340)和嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)。
2.如权利要求I所述的复配菌株，其中，所述保加利亚乳杆菌LB340和所述嗜热链球菌的比例是O. 5 I. 5 I。
3.如权利要求2所述的复配菌株，其中，所述嗜热链球菌为嗜热链球菌TA40 (Streptococcus thermophilus TA40)或嗜热链球菌 TA45(StreptococcusthermophilusTA45)。
4.一种如权利要求I 3任一项所述的复配菌株，在含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备方面的用途。
5.一种发酵剂，包括菌种和基质，其特征在于，所述菌种是如权利要求I 3任一项所述的复配菌株，所述基质是灭菌复原脱脂乳，所述复配菌株占所述灭菌复原脱脂乳的质量体积(w/v)百分数为9. 8 10. 2%。
6.一种制备如权利要求5所述的发酵剂的方法,其特征在于将如权利要求I 3任一项所述的复配菌株，按占所述灭菌复原脱脂乳的质量体积(《/V)百分数为9. 8 10. 2%的量接种到灭菌复原脱脂乳中，搅拌，使所述复配菌种充分溶解、均匀一致。
7.一种含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 a)将脱脂奶粉溶于超纯水中配制成均一溶液，得到复原脱脂乳； b)将所述复原脱脂乳灭菌，然后冷却，得到灭菌复原脱脂乳； c)将如权利要求5所述的发酵剂，接种于所述灭菌复原脱脂乳中，搅拌均匀； d)发酵，得到所述含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳。
8.如权利要求7所述的含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备方法，其中，所述步骤a)中，所述脱脂奶粉占所述超纯水的质量体积(w/v)百分数为10 14% ;所述步骤b)中，所述灭菌的温度为92 98°C，时间为9. 5 10. 5min。
9.如权利要求7所述的含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备方法，其中，所述步骤C)中，所述发酵剂占所述灭菌复原脱脂乳的质量体积(w/v)百分数为O. 98 I. 02%。
10.如权利要求7所述的含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备方法，其中，所述步骤d)中，所述发酵的方式为厌氧发酵或普通发酵，所述厌氧发酵的温度为37 40°C，所述厌氧发酵的时间为ll_13h，所述普通发酵的温度为37 40°C，所述普通发酵的时间为11 13h。
全文摘要
本发明一方面涉及一种复配菌株，还涉及其应用；另一方面涉及一种发酵剂，还涉及这种发酵剂的制备方法；本发明又另一方面，涉及一种活性酸乳的制备方法，具体是一种含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备方法。一种复配菌株，包括保加利亚乳杆菌LB340和嗜热链球菌。所述复配菌株的用途是用于含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备。一种发酵剂，其菌种是所述复配菌株。一种含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备方法，使用所述发酵剂进行发酵。本发明解决了含低聚半乳糖的纯天然脱脂发酵乳的制备问题。
文档编号A23C9/127GK102776144SQ20121026933
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者乐卫东, 张晓洁, 张波, 李德龙, 王志广, 米晓冲, 郭琪祯, 高艳玲 申请人:上海交通大学