CN100387725C - 乳酸菌发酵法生产高活性大豆低聚糖工艺 - Google Patents

乳酸菌发酵法生产高活性大豆低聚糖工艺 Download PDF

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本发明属于大豆深加工技术领域，确切的说是利用乳酸菌发酵法制备大豆低聚糖的工艺。提供了一种通过乳酸菌发酵大豆低聚糖中的蔗糖，来提高大豆低聚糖中功能性成分(水苏糖、棉子糖)的相对含量的工艺。由于本发明在提取过程中使用了乳酸菌，将大豆低聚糖中的蔗糖以碳源的形式消耗掉，但不利用其中的棉子糖和水苏糖，因而大豆低聚糖产品纯度比现有生产方法得到提高，且降低了生产成本。以大豆乳清废液为原料提取大豆低聚糖，有利于大豆的深加工与综合利用，且解决了环保问题。本发明的生产周期短，且利用的是有益菌发酵使蔗糖被消耗掉，从而提高了大豆低聚糖中功能性低聚糖的含量，进一步提高了大豆低聚糖的生理活性。

Description

乳酸菌发酵法生产高活性大豆低聚糖工艺
技术领域
本发明属于大豆深加工技术领域，确切的说是利用乳酸菌发酵法制备大豆低聚糖的工艺。
背景技术
大豆低聚糖是一类非常有利于人体健康的具有特殊生理活性的物质。其不但具有低甜度、低热量、口感好，热稳定性好，不易变性等理化特性，更重要的是能够促进肠道内有益菌的增殖，维持肠道生态平衡，是一类非常有利于人体健康的具有特殊生理活性的物质。并能够为糖尿病人和肥胖症患者等人群食用。从膳食中补充大豆低聚糖，可以促进儿童饮食，增强对疾病的抵抗能力，减轻骨质疏松、促进肠道内双歧杆菌生长增殖，抑制肠内腐败产物生成，保护肝脏，预防、治疗便秘，降血清胆固醇，提高免疫功能，改善皮肤过敏，调节人体生理活性，促进机体向健康态转化。
乳酸菌是一类与人类关系非常密切的细菌，是健康的人和动物肠道微生态中不可缺少的一种菌。近年来对乳酸菌及其代谢产物的特殊生理活性和保健功能的大量研究表明，乳酸菌具有调节人体胃肠道正常菌群、保持微生态平衡、提高食物消化率和生物价、降低血清胆固醇、抑制肠道内腐败菌的生长繁殖等作用。
大豆低聚糖中具有功能性的成分是棉子糖和水苏糖，但其含量较低，直接影响了产品的保健功效，因此利用乳酸菌发酵生产高活性大豆低聚糖，作为纯天然、安全无毒的保健食品是可行的，适应生产实际需要，具有较大的实践指导意义。
大豆低聚糖作为一种新兴的功能性低聚糖，其产品优质，低成本，具有良好的理化性能及生理活性，附加值高，社会效益好，功效显著，故它的开发和应用具有广阔的发展前景。我国有丰富的大豆资源，且人口众多，特别是老龄人口的增多，消费市场广阔。随着消费者对健康和具有生理功能食品的重视和了解，对保健食品的需求量将会日益增加，含有大豆低聚糖食品的未来将是一片光明。因此，如何从大豆中提取高活性的大豆低聚糖并提高其得率，一直是大豆深加工行业所普遍重视的课题。目前国内提取大豆低聚糖一般采取以生产大豆分离蛋白或大豆浓缩蛋白的副产物大豆乳清为原料，经除蛋白、脱色、脱盐及真空浓缩而得到，其组成一般为水分24％、水苏糖18％、棉子糖6％、蔗糖34％、其他18％。但这种产品中含有较多的蔗糖，糖尿病人不能直接服用，也不适用于肥胖症患者。而脱除蔗糖的精制大豆低聚糖则可克服上述缺点，适用于所有人群，应用范围广泛。
目前生产大豆低聚糖通常采用柱层析进行分离纯化，技术难度较大且生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过乳酸菌发酵利用大豆低聚糖中的蔗糖，来提高大豆低聚糖中功能性成分(水苏糖、棉子糖)的相对含量的工艺。本方法采用能够选择性利用蔗糖，但不利用水苏糖和棉子糖的乳酸菌作为菌种进行发酵，将蔗糖作为碳源在发酵过程中消耗掉，可基本除去大豆低聚糖中的蔗糖，提高产品中水苏糖和棉子糖的相对含量。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1.提取大豆乳清
原料：低温脱脂豆粕
(1)碱溶解
低温脱脂豆粕粉碎后过40～60目筛，按料水比将1∶8～12水加入浸出罐，用10～30％NaOH溶液将料液pH调节7.0～9.0，40～60℃度下匀速搅拌40～60min，离心分离后收集蛋白提取液，残渣利用上述条件二次浸提，将两次蛋白提取液合并后备用。
(2)酸沉析
向大豆蛋白提取液中加入10～30％的盐酸溶液，调节溶液温度为30～50℃，pH值为4.3～4.5，待大部分蛋白质沉淀沉析后，离心分离，得到的上清液为大豆乳清。
2.乳酸菌发酵
(1)培养基制备
将大豆乳清中大豆低聚糖浓度调整为为10～50mg/mL，添加0.5～1.5％的氮源(水解植物蛋白、蛋白胨等)和0.1～0.5％的生长因子(如无水乙酸钠、硝酸钠等)，调节PH值为7.0～7.5，在121℃条件下灭菌20～30min，冷却。
(2)乳酸菌发酵
向灭菌后的大豆乳清培养基中接入5～10％的乳酸菌(赖氏乳杆菌1681、德氏乳杆菌1047)，在25～40℃条件下恒温培养36～50h。
3.大豆低聚糖精制
(1)离心
5000～10000rpm下离心分离10～25min除去菌体，得到大豆低聚糖溶液。
(2)热处理
将离心后的大豆低聚糖溶液在70～90℃条件下加热8～15min，然后过滤除去变性的蛋白质。
(3)超滤
分别采用相对分子量为10000～20000Da和2000～3000Da的超滤膜处理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白质成分。
(4)脱色
调节糖液的pH值为3.0～5.0，加入0.5～2.5％的活性碳，在40～60℃条件下处理20～60min。
(5)脱盐
采用732型阳离子交换树脂和717型阴离子交换树脂进行脱盐，脱盐时糖液的温度为40～60℃，流速为30～50m3糖液/(m3树脂·h)。
(6)浓缩
采用真空浓缩设备进行浓缩，浓缩时糖液的沸点为65～75℃，浓缩后糖液的干物质为70～75％。
本发明提供了一种通过乳酸菌发酵大豆低聚糖中的蔗糖，来提高大豆低聚糖中功能性成分(水苏糖、棉子糖)的相对含量的工艺。由于本发明在提取过程中使用了乳酸菌，将大豆低聚糖中的蔗糖以碳源的形式消耗掉，但不利用其中的棉子糖和水苏糖，因而大豆低聚糖产品纯度比现有生产方法提高了20个百分点以上，且降低了生产成本。以大豆分离蛋白质加工副产物--大豆乳清废液为原料提取大豆低聚糖，有利于大豆的深加工与综合利用，能够提高大豆的附加值，且解决了环保问题。由于本发明的生产周期短，且利用的是有益菌--乳酸菌发酵使蔗糖被消耗掉，从而提高了大豆低聚糖中功能性低聚糖的含量，进一步提高了大豆低聚糖的生理活性。采用本工艺生产的大豆低聚糖产品纯度高达45％以上，且降低了生产成本。该产品无论是在颜色、气味等外观指标方面，均达到了较高水准。
具体实施方式
实施例1
1.大豆乳清制备
(1)原料：低温脱脂豆粕
(2)碱溶解
低温脱脂豆粕粉碎后过60目筛，按料水比将1∶10水加入浸出罐，用20％NaOH溶液将料液pH调节9.0，55℃度下匀速搅拌50min，离心分离后收集蛋白提取液，残渣利用上述条件二次浸提，将两次蛋白提取液合并后备用。
(3)酸沉析
调节大豆蛋白提取液温度为40℃，加入15％的盐酸溶液，调pH值为4.5，待大部分蛋白质沉淀沉析后，离心分离，得到的上清液为大豆乳清。
2.乳酸菌发酵
(1)培养基制备
将大豆乳清中大豆低聚糖浓度调整为为20mg/mL，添加1％的蛋白胨和0.3％无水乙酸钠，调节PH值为7.2，在121℃条件下灭菌20分钟，冷却。
(2)乳酸菌发酵
向灭菌后的大豆乳清培养基中接入8％的赖氏乳杆菌1681，在37℃条件下恒温培养48h。
3.大豆低聚糖精制
(1)离心
8000rpm下离心分离15min除去菌体，得到大豆低聚糖溶液。
(2)热处理
将离心后的大豆低聚糖溶液在70℃条件下加热15min，然后过滤除去变性的蛋白质。
(3)超滤
分别采用相对分子量为10000Da和2000Da的超滤膜处理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白质成分。
(4)脱色
调节糖液的pH值为4.0，加入1.5％的活性碳，在50℃条件下处理40min。
(5)脱盐
采用732型阳离子交换树脂和717型阴离子交换树脂进行脱盐，脱盐时糖液的温度为50℃，流速为40m3糖液/(m3树脂·h)。
(6)浓缩
采用真空浓缩设备进行浓缩，浓缩时糖液的沸点为70℃。
4.本发明的主要性能指标
水分(％)：26.5
总糖(％)糖浆：71.3
水苏糖和棉子糖(％)糖浆：46.8
实施例2
1.大豆乳清制备
原料：低温脱脂豆粕
(1)碱溶解
低温脱脂豆粕粉碎后过60目筛，按料水比将1∶10水加入浸出罐，用20％NaOH溶液将料液pH调节9.0，55℃度下匀速搅拌50min，离心分离后收集蛋白提取液，残渣利用上述条件二次浸提，将两次蛋白提取液合并后备用。
(2)酸沉析
调节大豆蛋白提取液温度为40℃，加入15％的盐酸溶液，调pH值为4.5，待大部分蛋白质沉淀沉析后，离心分离，得到的上清液为大豆乳清。
2.乳酸菌发酵
(1)培养基制备
将大豆乳清中大豆低聚糖浓度调整为为50mg/mL，添加1.5％的蛋白胨等和0.5％无水乙酸钠，调节PH值为7.0，在121℃条件下灭菌20分钟，冷却。
(2)乳酸菌发酵
向灭菌后的大豆乳清培养基中接入10％的赖氏乳杆菌1681，在37℃条件下恒温培养41h。
3.大豆低聚糖精制
(1)离心
10000rpm下离心分离10min除去菌体，得到大豆低聚糖溶液。
(2)热处理
将离心后的大豆低聚糖溶液在70℃条件下加热15min，然后过滤除去变性的蛋白质。
(3)超滤
分别采用相对分子量为20000Da和3000Da的超滤膜处理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白质成分。
(4)脱色
调节糖液的pH值为3.0，加入0.5％的活性碳，在60℃条件下处理20min。
(5)脱盐
采用732型阳离子交换树脂和717型阴离子交换树脂进行脱盐，脱盐时糖液的温度为60℃，流速为50m3糖液/(m3树脂·h)。
(6)浓缩
采用真空浓缩设备进行浓缩，浓缩时糖液的沸点为70℃。
4.本发明的主要性能指标
水分(％)：25.8
总糖(％)糖浆：71.9
水苏糖和棉子糖(％)糖浆：45.7
实施例3
1.大豆乳清制备
原料：低温脱脂豆粕
(1)碱溶解
低温脱脂豆粕粉碎后过60目筛，按料水比将1∶10水加入浸出罐，用20％NaOH溶液将料液pH调节9.0，55℃度下匀速搅拌50min，离心分离后收集蛋白提取液，残渣利用上述条件二次浸提，将两次蛋白提取液合并后备用。
(2)酸沉析
调节大豆蛋白提取液温度为40℃，加入15％的盐酸溶液，调pH值为4.5，待大部分蛋白质沉淀沉析后，离心分离，得到的上清液为大豆乳清。
2.乳酸菌发酵
(1)培养基制备
将大豆乳清中大豆低聚糖浓度调整为为10mg/mL，添加0.5％的蛋白胨等和0.1％无水乙酸钠，调节PH值为7.5，在121℃条件下灭菌20分钟，冷却。
(2)乳酸菌发酵
向灭菌后的大豆乳清培养基中接入5％的赖氏乳杆菌1681，在37℃条件下恒温培养36h。
3.大豆低聚糖精制
(1)离心
10000rpm下离心分离10min除去菌体，得到大豆低聚糖溶液。
(2)热处理
将离心后的大豆低聚糖溶液在70℃条件下加热15min，然后过滤除去变性的蛋白质。
(3)超滤
分别采用相对分子量为10000Da和2000Da的超滤膜处理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白质成分。
(4)脱色
调节糖液的pH值为5.0，加入2.5％的活性碳，在40℃条件下处理60min。
(5)脱盐
采用732型阳离子交换树脂和717型阴离子交换树脂进行脱盐，脱盐时糖液的温度为40℃，流速为30m3糖液/(m3树脂·h)。
(6)浓缩
采用真空浓缩设备进行浓缩，浓缩时糖液的沸点为70℃。
4.本发明的主要性能指标
水分(％)：28.2
总糖(％)糖浆：70.6
水苏糖和棉子糖(％)糖浆：45.0

Claims (4)

1.一种乳酸菌发酵法生产高活性大豆低聚糖的工艺，其特征在于：以低温脱脂豆粕为原料提取大豆乳清，利用乳酸菌发酵大豆低聚糖中的蔗糖，来提高大豆低聚糖中功能性成分——水苏糖、棉子糖的相对含量，其中：
(a)培养基制备
将大豆乳清中大豆低聚糖浓度调整为10～50mg/mL，添加0.5～1.5％的氮源和0.1～0.5％的无水乙酸钠或硝酸钠，调节PH值为7.0～7.5，灭菌，冷却；
(b)乳酸菌发酵
向灭菌后的大豆乳清培养基中接入5～10％的乳酸菌，在25～40℃条件下恒温培养36～50h。
2.如权利要求1所述的一种乳酸菌发酵法生产高活性大豆低聚糖的工艺，其特征在于所述的从低温脱脂豆粕中提取的大豆乳清，采用如下步骤：
(1)碱溶解
低温脱脂豆粕粉碎后过40～60目筛，按料水比将1∶8～12水加入浸出罐，用10～30％NaOH溶液将料液pH调节7.0～9.0，40～60℃度下匀速搅拌40～60min，离心分离后收集蛋白提取液，残渣利用上述条件二次浸提，将两次蛋白提取液合并后备用；
(2)酸沉析
向大豆蛋白提取液中加入10～30％的盐酸溶液，调节溶液温度为30～50℃，pH值为4.3～4.5，待大部分蛋白质沉淀沉析后，离心分离，得到的上清液为大豆乳清。
3.如权利要求1所述的一种乳酸菌发酵法生产高活性大豆低聚糖的工艺，其特征在于所述的氮源为水解植物蛋白或蛋白胨。
4.如权利要求1或2所述的一种乳酸菌发酵法生产高活性大豆低聚糖的工艺，其特征在于：所述的乳酸菌发酵大豆低聚糖经过精制处理：
(1)离心
5000～10000rpm下离心分离10～25min除去菌体，得到大豆低聚糖溶液；
(2)热处理
将离心后的大豆低聚糖溶液在70～90℃条件下加热8～15min，然后过滤除去变性的蛋白质；
(3)超滤
分别采用相对分子量为10000～20000Da和2000～3000Da的超滤膜处理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白质成分；
(4)脱色
调节糖液的pH值为3.0～5.0，加入0.5～2.5％的活性碳，在40～60℃条件下处理20～60min；
(5)脱盐
采用732型阳离子交换树脂和717型阴离子交换树脂进行脱盐，脱盐时糖液的温度为40～60℃，流速为30～50m3糖液/m3树脂·h；。
(6)浓缩
采用真空浓缩设备进行浓缩，浓缩时糖液的沸点为65～75℃，浓缩后糖液的干物质为70～75％。
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