CN104872374A - 一种通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法，采用植物乳酸杆菌、副干酪乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌、鼠李唐乳酸杆菌为发酵菌株，经扩大培养后，接种在经过预处理的豆粕发酵液中发酵，发酵至发酵液pH5.5~5.0；通过碱溶酸沉提取大豆分离蛋白，经喷雾干燥制成大豆蛋白粉，最终实现提高大豆分离蛋白溶解性的目标。本发明通过乳酸菌发酵制备的新型大豆分离蛋白的溶解性高于工业生产的大豆分离蛋白，在食品加工、医药及饲料工业中具有很大的潜力。所用菌株价格低廉，可以降低大豆蛋白产品价格，而且实施方法简便，可显著提高大豆分离蛋白的功能特性，溶解性提高15%。

Description

一种通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法

技术领域

本发明属于乳酸菌液态发酵脱脂豆粕领域，涉及一种乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法。

背景技术

大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）是随油脂工业发展而兴起的新兴产业，通常是由脱脂豆粕加工而成，因其高蛋白含量添加到食品中可以有效地提高产品的营养价值，并且在食品中可以体现出不同的功能特性，如影响食品的感官特性，对食品在制造、加工和保藏过程中的物理、化学性质起着重要的作用，因此SPI被广泛应用于食品加工的诸多领域。目前，美国和日本针对SPI高功能特性的工艺开发处于领先水平，其产品可以细分为高分散性、高乳化性和高凝胶性等多个产品，己将其应用于鱼制品、肉制品、面制品、冷食制品、糖制品和饮料制品中。国内产品性能与国外差距明显，虽然经多年实践研发出不同功能性的SPI，并取得了很多自主知识产权，但由于功能性质与国外相比较差，价格优势不明显，仍被国外产品占据较大市场。因此，国产的SPI在工业上的应用仅限于肉制品方面，主要原因是SPI的功能性质还不能满足现代食品加工的需求。

要想得到SPI良好的功能物质，必须对其改性。目前常用的改善大豆蛋白的功能特性的方法有物理法、化学法和酶法。这些常用的SPI改性方法存在一些问题，例如：①安全性问题：参与反应的化学试剂残留量是否有害，基因工程改性是否安全；②生产费用：用于改性的化学试剂和酶价格昂贵，尤其是酶，我国可供食品级蛋白酶品种甚少，更增加成本；③产品感官问题：不良风味（肥皂味、苦味）的产生；④改性后的氨基酸有效利用率低，豆粕原料利用率低、SPI 成品得率低等。当前化学改性出于安全性的考虑，多采用基础理论的分析手段，认识蛋白质的结构与功能的关系，为寻找可行的、温和的、安全的改性方法提供依据。生物工程改性虽然潜力巨大，但转基因产品安全性令世人心存疑虑，难以短时期内实现；物理改性虽然具有安全性好、作用时间短及对营养性质影响较小等优点，但改性效果并不十分明显；酶制剂改性SPI作用效果显著且安全可靠，动物酶和植物酶因其提取生产复杂，价格昂贵，不适合工业化生产而逐渐受限。

乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。乳酸菌不仅可以提高食品的营养价值，改善食品风味，提高食品保藏性和附加值，而且乳酸菌的特殊生理活性和营养功能，正日益引起人们的重视。大量研究表明，乳酸菌能够调节机体胃肠道正常菌群、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，控制内毒素，抑制肠道内腐败菌生长繁殖和腐败产物的产生，制造营养物质，刺激组织发育，从而对机体的营养状态、生理功能、细胞感染、药物效应、毒性反应、免疫反应、肿瘤发生、衰老过程和突然的应急反应等产生作用。由此可见，乳酸菌的生理功能与机体的生命活动息息相关。可以说，如果乳酸菌停止生长，人和动物就很难健康生存。也正因为如此，乳酸菌被广泛用于轻工业、食品、医药及饲料工业等许多行业上。

发明内容

针对现有生产改性大豆分离蛋白方法存在的问题，本发明提供一种通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法，如图1所示，包括如下步骤：

一、制备单菌母发酵剂

（1）按乳酸菌3~5 %（体积比）接种于试管MRS液体培养基中，37 ℃培养，活化1~3次，使培养时间在12~18 h内活菌数达到1×10⁸ cfu/mL以上，得到MRS菌液，所述乳酸菌为植物乳酸菌、副干酪乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌或鼠李唐乳酸杆菌；

（2）将5%试管MRS菌液接种于100mL三角瓶脱脂豆乳培养基中，37 ℃培养，乳酸菌在脱脂豆乳培养基中8~10 h凝乳后即为单菌母发酵剂。

二、制备发酵脱脂豆乳

（1）将脱脂豆粕按物料比1:8~12加入蒸馏水后打浆过滤后，90~95℃灭菌5~10 min，得到脱脂豆乳。

（2）将单菌母发酵剂按3~5%（体积比）接种于脱脂豆乳中，37 ℃培养，发酵至发酵液pH为5.5~5.0时，终止发酵。

三、通过碱溶酸沉方法提取大豆蛋白后采用低温喷雾干燥制成大豆蛋白粉

（1）将制备好的发酵脱脂豆乳，用 1.0 mol·L^-1 NaOH 溶液调节其pH至9.0~9.5；

（2）然后放入40~50 ℃的摇床中，振荡40~60 min，振荡速度30~60 r/min；

（3）振荡后进行离心，取上清液；

（4）用1.0 mol·L^-1 HCl 溶液调节上清液至pH 4.5，然后进行离心，离心后弃掉上清液，沉淀物即为提取的蛋白粗提物；

（5）对蛋白粗提物进行洗涤，加水离心，pH上升至6.5~7.5；

（6）用离子水清洗3~5次后，透析除盐，低温喷雾干燥制成蛋白粉。

本发明具有如下优点：

1、本发明通过乳酸菌发酵制备的新型大豆分离蛋白的溶解性高于工业生产的大豆分离蛋白，在食品加工、医药及饲料工业中具有很大的潜力。

2、所用菌株价格低廉，可以降低大豆蛋白产品价格，而且实施方法简便，可显著提高大豆分离蛋白的功能特性，溶解性提高15%。

3、本发明工艺简单，能进行工业化生产，利用发酵技术生产新型大豆蛋白。

4、原料可得到充分利用。

5、乳酸菌发酵，减少工业污染，使得到的产品完全符合食用标准。

6、发酵技术，安全可靠，符合食品生产的要求。

附图说明

图1为通过乳酸菌发酵制备大豆蛋白的工艺流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式提供了一种通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法，采用植物乳酸杆菌、副干酪乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌、鼠李唐乳酸杆菌为发酵菌株，经扩大培养后，接种在经过预处理的豆粕发酵液中发酵，发酵至发酵液pH5.5~5.0；通过碱溶酸沉提取大豆分离蛋白，经喷雾干燥制成大豆蛋白粉，最终实现提高大豆分离蛋白溶解性的目标。具体技术方案如下：

一、菌种及发酵培养液：

（1）菌种：

 植物乳酸菌、副干酪乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌、鼠李唐乳酸杆菌：购于日本NBRC

（2）液体MRS培养基（g/l）

（3）脱脂豆乳培养基：脱脂豆粕按物料比1:12加入蒸馏水后打浆过滤后，95 ℃灭菌10 min。

二、制备单菌母发酵剂

将乳酸菌按3%（体积比）接种于试管MRS液体培养基中，37 ℃培养，活化1~3次，使培养时间在12~18 h内活菌数达到1×10⁸ cfu/mL以上。将5%试管MRS菌液接种于100mL三角瓶脱脂豆乳培养基中，37 ℃培养，乳酸菌在脱脂豆乳培养基中分别在8~10 h凝乳后即为单菌母发酵剂。

三、制备发酵脱脂豆乳

将单菌母发酵剂按5%（体积比）接种于脱脂豆乳中，37 ℃培养，发酵至发酵液pH为5.5~5.0时，终止发酵。

四、碱溶酸沉提取大豆蛋白

将制备好的发酵脱脂豆乳，用 1.0 mol·L^-1 NaOH 溶液调节其pH至9.5。放入45 ℃的摇床中，振荡50 min，振荡速度30~60 r/min。振荡后进行离心，转速为3600×g，时间15min，离心完毕，取上清液。用1.0 mol·L^-1 HCl 溶液调节上清液至pH 4.5，然后进行离心，转速3600×g，时间10 min，离心后弃掉上清液，沉淀物即为提取的蛋白粗提物。对蛋白粗提物进行洗涤，加水离心，几次后pH上升至7左右。用离子水清洗三次后，透析除盐，低温喷雾干燥制成蛋白粉。

五、上述提高大豆蛋白功能性质具体方法如下：

（1）提高大豆蛋白溶解性的方法

将单菌母发酵剂接种于灭菌后的豆粕发酵液中，发酵至pH为5.5~5.0时终止发酵，迅速冷却至室温。通过碱溶酸沉提取的大豆蛋白溶解性显著高于工业生产的大豆分离蛋白，提高了15%。

（2）低温喷雾干燥制成干粉：

采用低温喷雾干燥方法干燥，条件为进风温度80℃，出风温度55~ 60℃。

具体实施方式二：本实施方式提供了一种植物乳酸菌液态发酵提高大豆蛋白溶解性的方法，其步骤如下：

将脱脂豆粕经过高速粉碎机粉碎，过80目筛，去除残渣，按固料比1:12加水溶解打浆，通过高温短时灭菌，灭菌温度95℃，灭菌时间5分钟，接植物乳酸菌单菌母发酵剂，接种量5%，封口后置于发酵罐中，发酵温度37℃，发酵至pH为5.5~5.0终止，迅速冷却，通过碱溶酸沉方法提取大豆蛋白后采用低温喷雾干燥制成大豆蛋白粉，条件为进风温度80℃，出风温度55-60℃。

具体实施方式三：本实施方式提供了一种副干酪乳酸菌液态发酵提高大豆蛋白溶解性的方法，其步骤如下：

将脱脂豆粕经过高速粉碎机粉碎，过80目筛，去除残渣，按固料比1:12加水溶解打浆，通过高温短时灭菌，灭菌温度95℃，灭菌时间5分钟，接副干酪单菌母发酵剂，接种量5%，封口后置于发酵罐中，发酵温度37℃，发酵至pH为5.5~5.0终止，迅速冷却，通过碱溶酸沉方法提取大豆蛋白后采用低温喷雾干燥制成大豆蛋白粉，条件为进风温度80℃，出风温度55-60℃。

具体实施方式四：本实施方式提供了一种干酪乳酸菌液态发酵提高大豆蛋白溶解性的方法，其步骤如下：

将脱脂豆粕经过高速粉碎机粉碎，过80目筛，去除残渣，按固料比1:12加水溶解打浆，通过高温短时灭菌，灭菌温度95℃，灭菌时间5分钟，接干酪乳酸菌单菌母发酵剂，接种量5%，封口后置于发酵罐中，发酵温度37℃，发酵至pH为5.5~5.0终止，迅速冷却，通过碱溶酸沉方法提取大豆蛋白后采用低温喷雾干燥制成大豆蛋白粉，条件为进风温度80℃，出风温度55-60℃。

具体实施方式五：本实施方式提供了一种鼠李糖乳酸菌液态发酵提高大豆蛋白溶解性的方法，其步骤如下：

将脱脂豆粕经过高速粉碎机粉碎，过80目筛，去除残渣，按固料比1:12加水溶解打浆，通过高温短时灭菌，灭菌温度95℃，灭菌时间5分钟，接鼠李糖乳酸菌单菌母发酵剂，接种量5%，封口后置于发酵罐中，发酵温度37℃，发酵至pH为5.5~5.0终止，迅速冷却，通过碱溶酸沉方法提取大豆蛋白后采用低温喷雾干燥制成大豆蛋白粉，条件为进风温度80℃，出风温度55-60℃。

Claims (5)

1.一种通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、制备单菌母发酵剂

（1）按乳酸菌3~5 %（体积比）接种于试管MRS液体培养基中，37 ℃培养，活化1~3次，使培养时间在12~18 h内活菌数达到1×10⁸ cfu/mL以上，得到MRS菌液；

（2）将5%试管MRS菌液接种于100mL三角瓶脱脂豆乳培养基中，37 ℃培养，乳酸菌在脱脂豆乳培养基中8~10 h凝乳后即为单菌母发酵剂；

二、制备发酵脱脂豆乳

（1）将脱脂豆粕按物料比1:8~12加入蒸馏水后打浆过滤后，90~95℃灭菌5~10 min，得到脱脂豆乳；

（2）将单菌母发酵剂按3~5%（体积比）接种于脱脂豆乳中，37 ℃培养，发酵至发酵液pH为5.5~5.0时，终止发酵；

三、通过碱溶酸沉方法提取大豆蛋白后采用低温喷雾干燥制成大豆蛋白粉。

2.根据权利要求1所述的通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法，其特征在于所述乳酸菌为植物乳酸菌、副干酪乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌或鼠李唐乳酸杆菌。

3.根据权利要求1所述的通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法，其特征在于所述脱脂豆乳培养基为：脱脂豆粕按物料比1:12加入蒸馏水后打浆过滤后，95 ℃灭菌10 min。

4.根据权利要求1所述的通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法，其特征在于所述步骤三的具体步骤如下：

（1）将制备好的发酵脱脂豆乳，用NaOH 溶液调节其pH至9.0~9.5；

（2）然后放入40~50 ℃的摇床中，振荡40~60 min，振荡速度30~60 r/min；

（3）振荡后进行离心，取上清液；

（4）用HCl 溶液调节上清液至pH 4.5，然后进行离心，离心后弃掉上清液，沉淀物即为提取的蛋白粗提物；

（5）对蛋白粗提物进行洗涤，加水离心，pH上升至6.5~7.5；

（6）用离子水清洗3~5次后，透析除盐，低温喷雾干燥制成蛋白粉。

5.根据权利要求4所述的通过乳酸菌液态发酵提高大豆分离蛋白溶解性的方法，其特征在于所述NaOH浓度为1.0 mol·L^-1。