一种富含短肽的酸乳粉及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于食品发酵技术领域,特别涉及一种富含短肽的酸乳粉及其制备方法与应用。
背景技术
乳及乳制品不仅给人类提供丰富的营养,而且还是许多生物活性肽的重要来源。人体摄取牛乳或乳制品后,在人的血浆、血清中都可以鉴定出乳蛋白衍生的肽,研究人员也先后得到多种乳源生物活性肽,包括:阿片样肽、阿片样拮抗肽、血管紧张素转化酶抑制肽、免疫调节肽、抗菌肽、抗血栓肽、矿物元素结合肽等。为了获得特殊用途的乳源肽产品,国内外研究人员利用乳源酪蛋白、乳清蛋白为原料,一直致力于生物活性肽制取及应用相关的研究,且已经推动了乳源抗高血压肽产品生产与销售。
除了短肽具有各种特殊生理活性之外,研究人员还发现短肽具有呈味作用,即肽链长度、氨基酸组成、排列结构不同,短肽会呈现出迥异的味感,且酸、甜、苦、咸、鲜五种基本味都能找到相应的肽类。短肽不仅可直接对基本味产生贡献,还可以烘托其它风味物质,明显增强味感的浑厚度。基于短肽的呈味作用和易被吸收利用特性,呈味肽也成为国内外食品领域的研究热点。但是,在短肽制取过程中,由于疏水氨基酸在肽链末端暴露,使短肽产生苦味,短肽分子量越小,苦味尤其强烈,严重影响了短肽在食品领域的广泛应用。短肽脱苦是当今的技术难题,目前短肽脱苦方法主要有掩盖法、包埋法、酶解法和微生物发酵法。其中,酶解法和微生物发酵法是比较有效的方法,国内外研究人员在这两种方法中开展了大量研究工作。在现有蛋白酶制剂中,诺维信公司的风味蛋白酶是复合酶制剂,含有内切型蛋白酶和外切型蛋白酶,对短肽脱苦具有一定作用,但易因内切酶作用而引起短肽的大量损失。而纯化的外切型蛋白酶制剂因生产成本过高,限制了食品领域的广泛应用。为了推动短肽在食品领域的应用,利用可用于食品领域的、高产外切型蛋白酶的菌种对短肽进行发酵,是短肽食品基料脱苦技术的发展方向。目前,这类高效菌种和国内外授权的相关专利技术均极少。
相对于奶粉,酸奶粉具有具有平衡肠道菌群、整肠、清除血清中胆固醇、抗衰老、延长寿命、防止和降低乳糖不耐症、提高人体对钙磷铁的吸收等优点,近年来酸奶粉成型产品已经在国内形成了规模化生产与销售。由于乳源短肽兼有特殊生理活性、易吸收利用特性和增强风味浑厚感特性,生产富含乳源短肽酸奶粉,可以进一步提升酸奶粉的营养功效和风味,应是酸奶粉进一步发展的重要方向。目前,富含乳源短肽酸奶粉在国内的研究与生产领域尚是空白,本专利目的在于解决酸奶粉中乳源短肽脱苦的技术问题,推动富含乳源短肽酸奶粉产业化生产。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种富含短肽的酸乳粉的制备方法。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的富含短肽的酸乳粉。
本发明的再一目的在于提供上述富含短肽的酸乳粉的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现:一种富含短肽的酸乳粉的制备方法,包括如下步骤:
(1)酶解:对脱脂牛乳进行超滤浓缩,收集截留液,加入风味蛋白酶进行酶解,酶解后灭酶,得到脱脂牛乳酶解液;
(2)发酵脱苦:将步骤(1)得到的脱脂牛乳酶解液的pH值调节至6.8~7.2,经灭菌和冷却,接入高产氨肽酶的菌种培养液发酵,实现短肽脱苦;
(3)乳酸发酵:在步骤(2)得到的发酵液中加入无菌水混合均匀,得到混合液A;接着进行超滤,收集截留液;在截留液中加入无菌的葡萄糖混合均匀,然后接入乳杆菌种子培养液,得到混合液B,进行乳酸发酵,得到发酵乳;
(4)干燥:在步骤(3)得到的发酵乳中加入麦芽糊精,搅拌均匀,均质,喷雾干燥,得到富含短肽的酸乳粉。
步骤(1)中所述的超滤所用的超滤膜优选为20000Da超滤膜。
步骤(1)中所述的超滤的程度优选为截留液体积是脱脂牛乳体积的40%~50%。
步骤(1)中所述的风味蛋白酶的添加量按截留液中蛋白含量计算,优选为3500~4500U/g。
步骤(1)中所述的酶解的条件优选为:自然pH,50~57℃酶解120~180min;更优选为:自然pH,55℃酶解120~180min。
步骤(1)中所述的灭酶的条件优选为升温至90℃灭酶。
步骤(2)中所述的pH值优选为7.0。
步骤(2)中所述的pH值优选为使用食品级碳酸氢钠进行调节。
步骤(2)中所述的灭菌为高温瞬时灭菌;灭菌条件优选为105℃灭菌3~5s。
步骤(2)中所述的高产氨肽酶的菌种优选嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)KM-022,但不仅限于所优选的高产氨肽酶的微生物菌种。
步骤(2)中所述的高产氨肽酶的菌种培养液优选通过如下步骤制备得到:以步骤(1)得到的脱脂牛乳酶解液为培养基,接种高产氨肽酶的菌种逐级扩大培养,培养至对数增长期或平台期,得到菌种培养液。
所述的接种的量优选为0.1%~0.3%(v/v)。
所述的培养的条件优选为于35~38℃培养8~10h;更优选为于37℃培养8~10h。
步骤(2)中所述的高产氨肽酶的菌种培养液的接种量优选为5%~10%(v/v)。
步骤(2)中所述的发酵的条件优选为于35~38℃发酵20~22h;更优选为于37℃发酵20~22h。
步骤(3)中所述的无菌水的用量优选为与所述的发酵液等体积。
步骤(3)中所述的超滤的超滤膜为1000Da超滤膜。
步骤(3)中所述的超滤的程度优选为截留液体积为混合液A体积的46%~54%。
步骤(3)中所述的葡萄糖是配制成葡萄糖水溶液,除菌后再加入到截留液中。
所述的葡萄糖水溶液的浓度优选为400g/L。
步骤(3)中所述的葡萄糖的添加量优选按其在混合液B中的浓度为14~16g/L计算。
步骤(3)中所述的乳杆菌优选为瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)CICC20359,但不仅限于所优选的乳杆菌。
步骤(3)中所述的乳杆菌种子培养液优选通过如下步骤制备得到:以步骤(1)得到的脱脂牛乳酶解液为培养基,接种乳杆菌逐级扩大培养,培养至对数增长期或平台期,得到乳杆菌种子培养液。
所述的接种的量优选为0.1%~0.3%(v/v)。
所述的培养的条件优选为于38~42℃培养8~10h;更优选为40℃培养8~10h。
步骤(3)中所述的乳杆菌种子培养液的接种量优选为5%~10%(v/v)。
步骤(3)中所述的乳酸发酵的条件优选为于38~42℃培养180~240min;更优选为40℃培养180~240min。
步骤(4)中所述的麦芽糊精的添加量优选为9~11g/L。
步骤(4)中所述的均质的压力优选为10~15MPa。
步骤(4)中所述的均质的次数优选为2次。
步骤(4)中所述的喷雾干燥条件优选为:进风温度155~165℃,排风温度65~75℃。
一种富含短肽的酸乳粉,通过上述制备方法得到。
上述富含短肽的酸乳粉在食品领域中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
(1)本发明先采用风味蛋白酶对牛乳进行酶解,然后采用高产氨肽酶的嗜热链球菌对牛乳酶解液进行发酵脱苦,相对于直接采用风味蛋白酶的酶解脱苦法,在脱苦过程中具有定向酶切的优点,避免产生过多的小肽(分子量小于1000Da)而造成短肽产物的损失。
(2)市场上尚未有富含短肽的酸奶粉,本发明所制得的酸奶粉富含短肽,1000~3000Da短肽含量达到50.6%以上,相对于市售的酸奶粉,具有易吸收优点以及短肽潜在的生理活性功能,且发酵乳风味的浑厚感明显增强,适宜各类人群食用,尤其适宜消化功能下降的人群食用。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明,本发明所用试剂和材料均可通过市售获得。
实施例1
(1)牛乳酶解液制备
取5180L脱脂牛乳,利用20000Da超滤膜进行超滤浓缩,收集2330L截留液,放入3m3酶解罐,按每克牛乳蛋白加入4000U风味蛋白酶的比例进行添加风味蛋白酶,于55℃下酶解150min,然后升温至90℃进行灭酶,备用。
(2)牛乳酶解液发酵脱苦
取300mL牛乳酶解液,放入1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)KM-022(保藏编号GDMCC No.62457,于2022年5月6日保藏于位于广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所的广东省微生物菌种保藏中心)斜面菌种的2环菌苔,于37℃下培养8h。取150L牛乳酶解液,放入300L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述嗜热链球菌KM-022的锥形瓶种子液,于37℃下培养9h。取2000L牛乳酶解液,用食品级碳酸调节pH至7.0,采用高温瞬时灭菌法,于105℃下灭菌4s,放入3m3发酵罐。冷却后,接入上述嗜热链球菌KM-022的种子罐种子液,于37℃下发酵21h,结束发酵。
(3)后续乳酸发酵
取324mL牛乳酶解液,放入1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)CICC20359(购于中国工业微生物菌种保藏中心)斜面菌种的2环菌苔,于40℃下培养8h。取162L牛乳酶解液,放入300L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的锥形瓶种子液,于40℃下培养9h。
将上述发酵液转到6m3储料罐,加入等体积的无菌水,搅拌均匀,用1000Da超滤膜进行超滤,获得2150L截留液。在截留液中,加入85L无菌的葡萄糖溶液(浓度为400g/L),搅拌均匀,转入3m3发酵罐,然后接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的种子罐种子液,于40℃下发酵210min,酸度达到90.3°T,结束发酵。
(4)发酵乳的干燥
在上述的2397L发酵乳中,加入24kg麦芽糊精,搅拌均匀,用高压均质机在10~15MPa的条件下均质2次,然后进行喷雾干燥,控制进风温度为160~165℃,排风温度为70~75℃,收集到232kg粉体,即为富含短肽的酸奶粉。经检测,酸奶粉中的1000~3000Da短肽含量为51.3%。取适量酸奶粉,用8~10倍质量的温水调制成悬液,经感官评价,无苦味,发酵乳风味浑厚。
实施例2
(1)牛乳酶解液制备
取8820L脱脂牛乳,利用20000Da超滤膜进行超滤浓缩,收集4410L截留液,放入6m3酶解罐,按每克牛乳蛋白加入3500U风味蛋白酶的比例进行添加风味蛋白酶,于55℃下酶解180min,然后升温至90℃进行灭酶,备用。
(2)牛乳酶解液发酵脱苦
取200mL牛乳酶解液,放入1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)KM-022(保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号GDMCC No.62457)斜面菌种的2环菌苔,于37℃下培养8h。取200L牛乳酶解液,放入300L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述嗜热链球菌KM-022的锥形瓶种子液,于37℃下培养10h。取4000L牛乳酶解液,用食品级碳酸调节pH至7.0,采用高温瞬时灭菌法,于105℃下灭菌3s,放入6m3发酵罐。冷却后,接入上述嗜热链球菌KM-022的种子罐种子液,于37℃下发酵22h,结束发酵。
(3)后续乳酸发酵
取200mL牛乳酶解液,放入1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)CICC20359(购于中国工业微生物菌种保藏中心)斜面菌种的2环菌苔,于40℃下培养8h。取200L牛乳酶解液,放入300L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的锥形瓶种子液,于40℃下培养10h。
将上述发酵液转到10m3储料罐,加入等体积的无菌水,搅拌均匀,用1000Da超滤膜进行超滤,获得3860L截留液。在截留液中,加入140L无菌的葡萄糖溶液(浓度为400g/L),搅拌均匀,转入6m3发酵罐,然后接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的种子罐种子液,于40℃下发酵240min,酸度达到90.1°T,结束发酵。
(4)发酵乳的干燥
在上述的4200L发酵乳中,加入37.8kg麦芽糊精,搅拌均匀,用高压均质机在10~15MPa的条件下均质2次,然后进行喷雾干燥,控制进风温度为155~160℃,排风温度为65~70℃,收集到417kg粉体,即为富含短肽的酸奶粉。经检测,酸奶粉中的1000~3000Da短肽含量为50.6%。取适量酸奶粉,用8~10倍质量的温水调制成悬液,经感官评价,无苦味,发酵乳风味浑厚。
实施例3
(1)牛乳酶解液制备
取9200L脱脂牛乳,利用20000Da超滤膜进行超滤浓缩,收集3680L截留液,放入6m3酶解罐,按每克牛乳蛋白加入4500U风味蛋白酶的比例进行添加风味蛋白酶,于55℃下酶解120min,然后升温至90℃进行灭酶,备用。
(2)牛乳酶解液发酵脱苦
取900mL牛乳酶解液,放入3个1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)KM-022(保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号GDMCC No.62457)斜面菌种,每瓶接入2环菌苔,于37℃下培养8h。取300L牛乳酶解液,放入500L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述嗜热链球菌KM-022的锥形瓶种子液,于37℃下培养8h。取3000L牛乳酶解液,用食品级碳酸调节pH至7.0,采用高温瞬时灭菌法,于105℃下灭菌5s,放入6m3发酵罐。冷却后,接入上述嗜热链球菌KM-022的种子罐种子液,于37℃下发酵20h,结束发酵。
(3)后续乳酸发酵
取1110mL牛乳酶解液,放入3个1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)CICC20359(购于中国工业微生物菌种保藏中心)斜面菌种,每瓶接入2环菌苔,于40℃下培养8h。取371L牛乳酶解液,放入500L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的锥形瓶种子液,于40℃下培养8h。
将上述发酵液转到10m3储料罐,加入等体积的无菌水,搅拌均匀,用1000Da超滤膜进行超滤,获得3565L截留液。在截留液中,加入149L无菌的葡萄糖溶液(浓度为400g/L),搅拌均匀,转入6m3发酵罐,然后接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的种子罐种子液,于40℃下发酵180min,酸度达到90.6°T,结束发酵。
(4)发酵乳的干燥
在上述的4085L发酵乳中,加入44.9kg麦芽糊精,搅拌均匀,用高压均质机在10~15MPa的条件下均质2次,然后进行喷雾干燥,控制进风温度为160~165℃,排风温度为70~75℃,收集到424kg粉体,即为富含短肽的酸奶粉。经检测,酸奶粉中的1000~3000Da短肽含量为51.7%。取适量酸奶粉,用8~10倍质量的温水调制成悬液,经感官评价,无苦味,发酵乳风味浑厚。
对比例1
对比例1与实施例的区别在于:本对比例没有利用嗜热链球菌进行发酵脱苦。
(1)牛乳酶解液制备
取5150L脱脂牛乳,利用20000Da超滤膜进行超滤浓缩,收集2318L截留液,放入3m3酶解罐,按每克牛乳蛋白加入4000U风味蛋白酶的比例进行添加风味蛋白酶,于55℃下酶解150min,然后升温至90℃进行灭酶,备用。
(2)牛乳酶解液的乳酸发酵
取324mL牛乳酶解液,放入1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)CICC20359(购于中国工业微生物菌种保藏中心)斜面菌种的2环菌苔,于40℃下培养8h。取162L牛乳酶解液,放入300L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的锥形瓶种子液,于40℃下培养9h。
取2150L牛乳酶解液,用食品级碳酸调节pH至7.0,采用高温瞬时灭菌法,于105℃下灭菌4s,放入6m3储料罐,加入等体积的无菌水,搅拌均匀,用1000Da超滤膜进行超滤,获得2150L截留液。在截留液中,加入85L无菌的葡萄糖溶液(浓度为400g/L),搅拌均匀,转入3m3发酵罐,然后接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的种子罐种子液,于40℃下发酵9h,酸度达到90.6°T,结束发酵。
(3)发酵乳的干燥
在上述的2397L发酵乳中,加入24kg麦芽糊精,搅拌均匀,用高压均质机在10~15MPa的条件下均质2次,然后进行喷雾干燥,控制进风温度为160~165℃,排风温度为70~75℃,收集到240kg粉体,即为富含短肽的酸奶粉。经检测,酸奶粉中的1000~3000Da短肽含量为52.1%。取适量酸奶粉,用8~10倍质量的温水调制成悬液,经感官评价,苦味明显,发酵乳风味浑厚感较好。
对比例2
对比例2与实施例的区别在于:本对比例没有利用风味蛋白酶对脱脂牛乳进行酶解。
(1)牛乳预处理
取5180L脱脂牛乳,利用20000Da超滤膜进行超滤浓缩,收集2330L截留液,升温至90℃进行预灭菌,备用。
(2)嗜热链球菌发酵牛乳
取300mL牛乳酶解液,放入1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)KM-022(保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号GDMCC No.62457)斜面菌种的2环菌苔,于37℃下培养8h。取150L牛乳酶解液,放入300L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述嗜热链球菌KM-022的锥形瓶种子液,于37℃下培养9h。取2000L牛乳酶解液,用食品级碳酸调节pH至7.0,采用高温瞬时灭菌法,于105℃下灭菌4s,放入3m3发酵罐。冷却后,接入上述嗜热链球菌KM-022的种子罐种子液,于37℃下发酵21h,结束发酵。
(3)后续乳酸发酵
取324mL牛乳酶解液,放入1000mL锥形瓶,于105℃下灭菌15min,冷却后,用接种环接入瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)CICC20359(购于中国工业微生物菌种保藏中心)斜面菌种的2环菌苔,于40℃下培养8h。取162L牛乳酶解液,放入300L种子罐,用食品级碳酸调节pH至7.0,于105℃下灭菌15min,冷却后,接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的锥形瓶种子液,于40℃下培养9h。
将上述发酵液转到6m3储料罐,加入等体积的无菌水,搅拌均匀,用1000Da超滤膜进行超滤,获得2150L截留液。在截留液中,加入85L无菌的葡萄糖溶液(浓度为400g/L),搅拌均匀,转入3m3发酵罐,然后接入上述瑞士乳杆菌CICC20359的种子罐种子液,于40℃下发酵210min,酸度达到90.6°T,结束发酵。
(4)发酵乳的干燥
在上述的2397L发酵乳中,加入24kg麦芽糊精,搅拌均匀,用高压均质机在10~15MPa的条件下均质2次,然后进行喷雾干燥,控制进风温度为160~165℃,排风温度为70~75℃,收集到249kg粉体,即为富含短肽的酸奶粉。经检测,酸奶粉中的1000~3000Da短肽含量为1.2%。取适量酸奶粉,用8~10倍质量的温水调制成悬液,经感官评价,无苦味,但发酵乳风味浑厚感很弱。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。