应用透性化细胞乳糖酶生产低乳糖牛乳的工艺研究

《中国食品添加剂》 China Fc．M Additives 2002 No．1 应用透性化细胞乳糖酶生产低乳糖牛乳的工艺研究 刘爱萍 陈铁涛 (北京中牧绿源生物技术有限公司，北京 101312) 骆承痒 (东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030) 摘要 ：主要探讨了应用透性化细胞乳糖酶制取低乳槠乳的工艺条件 实验证明：透性化细胞乳糖酶的最适 pH 值为6．6，最适温度为39"(7。加^ 0．5‰透性化细胞乳糖酶在 39"12水解 2h或 8℃水解 12h均可使牛乳中乳糖水解 率达60％ 上，从而有效地解决乳糖不耐受的问题： 关键词：透性化细胞乳糖酶，低乳糖 Studies on Processing Technology of Low Lactose Milk by Using Permeabilized Cells for Lactase Liu Aiping Chen Tietao (Beijing Zhongmu Luyuan Biotech．Co．，Ltd．，Beijing 101312) Luo Chengxiang (Food[nstitute of Northeast Agricultural University，Harbin 150030) Abstract：Thetechno[c~'of hydro[yzinglactose by permeabilized cellsforlactaseis studied．The enzyme exhlblted an op'dmum t∞ perdnu of 3912 and an optimum pH at 6 6 Percent 60 Lactose in milk is hydrolyaes when／actase doee is 0．5‰ ．and the hydro[ysis time is 2h and 12h．respective[y at 39"(7 and 812 Key words：Permeabilized ceLLs for laetase，Low lact~me milk 专家调查发现，我国成年人中有 87％的人体 内缺乏乳糖酶，这些人在食用含乳糖食物后会不同 程度的出现腹鸣、腹痛、腹泻等乳糖不耐受症状。 解决乳糖不耐受的主要之一就是利用外源性 的乳糖酶将牛奶等食物中的乳糖预先水解一部分÷ 传统方法制取乳糖酶具有工艺繁琐、操作复杂、酶 易失活和成本高等缺点；而应用现代生物技术制取 的透性化细胞乳糖酶不仅使生产成本大大降低，而 且最大限度地保留了酶活力 1 材料与方法 i．1 材料与设备 透性化细胞乳糖酶(30000U／g)：北京中牧绿 源生物技术有限公司； 鲜牛乳： 市场购买； 葡萄糖试剂盒： 北京北化康泰临床试剂 有限公司； 电热恒温水浴锅： 北京东霞科学仪器厂； ， 电动搅拌器： 江苏金坛中大仪器厂； 721分光光度计： 上海第三分析仪器厂。 1．2 方 法 1．2．1 乳糖浓度的测定 鲜牛乳 中乳糖含量测定采用 T．A．Nickerson et，al报道的方法。 15 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1．2．2 葡萄糖含量的测定 低乳糖乳中葡萄糖含量的测定采用葡萄糖氧 化酶法 1．2．3 乳糖水解率的计算 乳糖水解率(％)=(a*2／b)*100％ a ——葡萄糖浓度 b ——乳糖浓度 1．2．4 低乳糖乳制作的工艺 鲜牛乳一巴氏杀菌一冷却一加乳糖酶同时搅 拌一水解完毕，二次杀菌(95℃，5 mjn)一冷却得成 品 鲜牛乳经 85℃，15s杀菌后，冷却到所需温度， 取样测 定乳 糖含 量，然后 加 入乳 糖 酶 0．5‰ (30000U)，同时搅拌，水解完毕进行二次杀菌，取 样测定葡萄糖含量，并计算乳糖水解率。 1．2．5 乳糖酶最适温度的测定 规定水解时间为 2 5h，酶添加量 0．5‰，在牛 奶自然 PH下测定不同温度下乳糖的水解率。 1．2．6 最适 PH的测定 分别用 NaOH和 Ha 溶液调整牛奶的 pH值 为 5．8，6．0，6．2，6．4，6．6，6．8，7．0，7．2，7．4，加 0．5‰的乳糖酶，水解时间为2．5h，温度为39℃，水 解完毕，灭活，测乳糖水解率。 1．2．7 适温及低温下乳糖水解率随时间的变化 在乳糖酶最适反应温度下，分别在反应开始后 1h、1．5h、2h、2 5h、3h取样测定葡萄糖的含量 在 8℃下 ，在反 应开始后 5h、12h、16h、20h、24h取样 测定葡萄糖的含量，计算乳糖水解率。 2 结果与讨论 2．1 乳糖酶最适反应温度的确定 酶作为一种生物催化剂，其催化速度会受到温 度的影响。随温度升高，其催化速度会加快，当达 到 一定温度后 ，温度再升高，催化速度就开始降低。 试验测得透性化细胞乳糖酶水解乳糖的速度随温 度变化如图 1所示。 从图 1中可以看出，透 性化细胞乳糖酶在 39℃时催化速度最高，温度超过 4O℃后，催化速度 开始下降，当温度超过 42℃以后，催化速度很陕降 低 所以酶的最适温度在 39℃。 2．2 乳糖酶最适反应 pH值的测定 在最适温度下，乳糖酶最适反应 pH值的测定 16 结果如图2所示 从图2中可以看出，pH值在低于6时．乳糖酶 一 褂 鞋 * 嚣 一 {i{} 盛 * 嚣 反应温度 (℃) 图 1 温度对乳糖水解率的影响 图 2 pH值对乳糖水解度的影响 活力下降较快，pH值在 6．6时，活力达到了最大 值。乳糖酶活力在 6．6～6．8之间变化不大，因此 可知，该酶最适 pH值恰好在鲜乳的天然 pH值。 2．3 适温反应时。乳糖水解率随时间的变化 反应温度设在 39℃，得出乳糖水解率随时间 变化曲线如图 3所示。 从图3中可以看出，当反应温度一定时，随着 反应时间的延长，乳糖水解率逐渐增加，当反应达 到2h时．水解率达到了63％。从图中还可看出， 水解率开始增加较快，当乳糖水解率达到85％时， 水解速率变慢，这是因为随着水解反应的进行，水 解产物也在增加，水解产物之一半乳糖达到一定浓 度时就会抑制该反应的进行，所以，随反应时间的 增加．水解率增加速度变慢。 2．4 低温反应时，乳糖水解率随时间的变化 应用乳糖酶对乳糖进行水解可以在低温(4℃ ～ 10℃)进行，8℃下乳糖水解率随时间变化如图所 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Feod Additives 2002 No 1 不 c V 僻 盛 * 冀 赫 蕾 V {}lr 盛 * 冀 图 3 适温时乳糖水解率随时间的变化 图4 低温时乳糖水解率随时间的变化 从图4中可以看出，在 8℃时，经过 12h乳糖 水解率可达到 60％以上，24h以后可达 80％。 3 结论 透性化细胞乳糖酶是从乳酸克鲁维酵母细胞 为酶源菌制取的，该酶的最适反应 pH值为 6．6～ 6．8，恰好是牛乳的天然 pH值。因此非常适合于 乳制品生产中。 应用透性化细胞乳糖酶生产低乳糖乳制品，可 以采用适温水解 ，也可以采用低温水解。由于透性 化细胞乳糖酶存在于酵母细胞中，其耐热性比液体 的乳糖酶要强，因此，适温水解时，温度可控制在 39℃左右，最好不要超过 40℃。低温水解可采用 4℃～l0℃，水解时间可根据所要求水解率进行控 制。 本实验仅就 pH值和温度对乳糖水解率的影 响进行了探讨。实际应用中，在温度确定的情况 下，所用的酶量及水解时间可由底物中的乳糖含 量、所要求的乳糖水解率来确定。 参考文献 1 陈铁涛，骆承庠．遥性化乳酸克鲁维酵母细胞乳糖酶特性的研究 [M 东北农业大学硕士学位论文 ．1998 2 颜纪贤等 正常成年^对牛奶和酸牛奶中乳糖吸收程度和不耐 受程度的调查[J]．营养学报，1987，9(20)：154--157 3．T．A．Nic rsoa．1 F Vujicic，A Y Lin．Co]orimetafic estimation of lactose andits hydrolytic products[J]，J Dairy Sci，1976，59(3)： 386～390 (上接21页) 湿面筋含量高于 30％的面粉利用的玉米淀粉磷酸 酯的取代度较高(0．6984)，实际生产中应该注意。 参考文献 1 GB一1355—86，小麦粉[S_ 2 吕 强，潘从道，印兆庆 对低筋小麦粉品质改良的探索[J] 粮 食 与饲料工业 1997(1】：2l 22 3．王明伟，潘从道，房伟安等 面粉强筋剂复台品质改良的研究 J 粮食与饲料工业，1999(2)：l 3 4 杜连起 ，新型面粉增筋剂的研究[J] 河北职业技术师范学院学 报，2。∞，14(4)：12 15 5 李军 大豆、果葡糖浆、变性淀粉在冰淇淋中的应用研究[D] 沈阳：沈阳农业大学食品科学系 1997 6．刘福嶂，戴行均．食品物理与化学分析[M] 北京：中国轻工业 出版社 ．1987 7 GB／T 14608—93，小麦粉湿面筋测定{击[s． 8 刘魁英 食品研究与数据分析[M] 北京：轻 ll业出版社，I998 吣 ∞ ∞ 加 ∞ 卯 柏 ∞ ∞ 0 维普资讯 http://www.cqvip.com