一种功能性益生元羊奶粉及其制备方法与流程

1.本发明属于乳制品技术领域，涉及羊奶粉及其制备方法，具体涉及一种功能性益生元羊奶粉及其制备方法。


背景技术：

2.乳糖不耐症(lactose intolerance,li)是指人体内因小肠黏膜的乳糖酶缺乏或者不足，致使乳糖无法在小肠被分解，到达大肠后被肠道菌群分解生成短链脂肪酸和一些气体，导致腹痛、肠胃气胀和恶心等症状。全世界范围内的乳糖不耐受影响了南美、非洲和亚洲超过50％的人口，在某些亚洲国家中几乎达到100％。目前降低乳中乳糖的方法主要有4种，即酶水解法、基因工程技术方法、物理去除法和化学酸水解法。酶水解法是通过添加外源性乳糖酶使乳糖分解为葡萄糖和半乳糖。通过这种方法处理可以防止乳中的其他营养成分流失，不仅如此，由于液态乳中葡萄糖含量的增加、乳的甜味增加，且葡萄糖和半乳糖更易于人体吸收，因此酶水解经常用于加工低乳糖乳制品。
3.乳糖酶的全名为β-d-半乳糖苷半乳糖水解酶，其存在于动植物和微生物中，但不同微生物的乳糖酶其性质存在较大差异，其最适ph以及对乳糖的水解效率也不相同，有些乳糖酶只有水解乳糖的能力，其转糖苷活性低，不能将半乳糖合成为低聚半乳糖，有些乳糖酶转糖苷活性强，可以将半乳糖合成低聚半乳糖。低聚半乳糖(galacto-oligosaccharide，gos)，是一种益生元，可以促进肠道菌群增殖和有利于矿物质吸收。目前市售低乳糖乳制品主要采用单酶水解，其目的是降低乳糖浓度，缓解和预防乳糖不耐症，没有考虑水解活性和转糖苷活性乳糖酶的复配以制备乳糖含量低且低聚半乳糖含量高的功能性益生元羊奶粉。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种适宜儿童和青少年食用的功能性益生元羊奶粉及其制备方法，通过两种乳糖酶和营养强化剂的共同作用降低羊乳粉中乳糖含量和增加低聚半乳糖，预防和缓解乳糖不耐症，同时增加羊奶的益生元、改善记忆力和保护视力等功能。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种功能性益生元羊奶粉的制备方法，具体包括以下步骤：
7.步骤一、将β-半乳糖苷酶f和乳糖酶t添加至经预处理并冷却至35℃-45℃的液态羊乳中，β-半乳糖苷酶f的添加量为150u/l-300u/l，乳糖酶t的添加量为200u/l-400u/l；
8.步骤二、添加n-乙酰神经氨酸、磷脂酰丝氨酸和牛磺酸，使其含量分别为0.5g/l、1.5g/l和0.2g/l，搅拌均匀后恒温酶解，然后加入叶黄素，使其含量为0.06g/l；
9.步骤三、高压均质10min，杀菌灭酶后即得功能性低乳糖益生元液态羊乳；
10.步骤四、将步骤三制备的功能性低乳糖益生元液态羊乳经浓缩后喷雾干燥，获得功能性低乳糖益生元羊奶粉。
11.优选的，步骤一所述的预处理条件为65℃保温15min。
12.优选的，步骤二所述的酶解工艺为35℃-45℃恒温酶解3h-5h。
13.优选的，步骤三所述的杀菌灭酶条件为85℃-95℃保温5min-10min。
14.优选的，步骤三所述的功能性低乳糖益生元液态羊乳中，n-乙酰神经氨酸含量为0.5g/l，磷脂酰丝氨酸含量为1.5g/l，牛磺酸含量为0.2g/l，叶黄素含量为0.06g/l，乳糖含量为3.12-7.76g/l，低聚半乳糖含量为8.25-9.62g/l。
15.优选的，步骤四所述的喷雾干燥条件为：进料流量4.5ml/min，进风入口温度170
±
1℃，出风温度80-90℃，压缩机气压0.3mpa。
16.本发明还保护一种如上所述的方法制备的功能性益生元羊奶粉。
17.进一步的，按质量体积比1:8加入纯净水复原后，可促进益生菌的生长。
18.更进一步的，所述的益生菌包括植物乳杆菌lp69、鼠李糖乳杆菌lr22、嗜酸乳杆菌la5、干酪乳杆菌lc61。
19.本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
20.本发明以羊乳为原料，利用两种乳糖酶和适宜儿童和青少年的营养强化剂(n-乙酰神经氨酸、磷脂酰丝氨酸、牛磺酸)的共同作用将羊乳中的乳糖水解为半乳糖和葡萄糖，并通过乳糖酶的转糖苷作用转化成低聚半乳糖，既降低了液态乳中的乳糖含量，缓解乳糖不耐受，又为肠道中的益生菌群提供了益生元——低聚半乳糖，同时水解生成的葡萄糖赋予液态乳一定的甜味，提升口感；后将液态乳浓缩并喷雾干燥为功能性益生元羊奶粉，便于储存携带和复原；
21.本发明的功能性益生元羊奶粉复原后可促进益生菌的生长；
22.此外，功能性益生元羊奶粉中的n-乙酰神经氨酸、磷脂酰丝氨酸、牛磺酸具有促进大脑发育、保护视觉、改善记忆力和促进智力发育的功能，适用于儿童和青少年食用。
附图说明
23.图1为功能性益生元羊奶粉对益生菌发酵产酸的影响；
24.图2为功能性益生菌羊奶粉对益生菌发酵ph值的影响；
25.图3为n-乙酰神经氨酸(0.5g/l)、磷脂酰丝氨酸(1.5g/l)、牛磺酸(0.2g/l)对乳糖酶k和乳糖酶p酶解羊乳的影响。
具体实施方式
26.以下结合实施例对本发明的具体内容做进一步详细解释说明。
27.以下实施例中β-半乳糖苷酶f来源于脆壁克鲁维酵母(kluyveromyces fragilis)，其最适温度和ph分别为37℃和6.2，乳糖酶r来源于乳酸片球菌(lactobacillus reuteri)，其最适温度和ph分别为40℃和6.0。
28.实施例1
29.步骤一、将β-半乳糖苷酶f和乳糖酶r添加至65℃保温15min并冷却至40℃的液态羊乳中，β-半乳糖苷酶f的添加量为300u/l，乳糖酶r的添加量为400u/l；
30.步骤二、添加n-乙酰神经氨酸、磷脂酰丝氨酸和牛磺酸，使其含量分别为0.5g/l、1.5g/l、和0.2g/l，搅拌均匀后39℃恒温酶解5h，然后加入叶黄素，使其含量为0.06g/l；
31.步骤三、高压均质10min，95℃保温5min杀菌灭酶后即得功能性低乳糖益生元液态
羊乳；
32.步骤四、将步骤三制备的功能性低乳糖益生元液态羊乳经浓缩后喷雾干燥，获得功能性低乳糖益生元羊奶粉；喷雾干燥条件为：进料流量4.5ml/min，进风入口温度170
±
1℃，出风温度80-90℃，压缩机气压0.3mpa。
33.对实施例1酶解前后羊乳中乳糖及半乳糖的含量采用乳糖/半乳糖试剂盒测定，其乳糖水解率为92.42％,低聚半乳糖含量为9.62g/l，对应的乳糖含量为3.12g/l。
34.将功能性益生元羊奶粉按1:8(w/v)添加纯净水复原，115℃灭菌15min，冷却至37℃后，按2％的接种量分别接入已活化3次的植物乳杆菌lp69、鼠李糖乳杆菌lr22、嗜酸乳杆菌la5、发酵乳杆菌lf62、干酪乳杆菌lc61，37℃培养12h，每隔4h取样酸度和ph值，以纯羊奶为对照，结果见图1和图2。
35.由图1和图2可知，与纯羊奶相比，除了发酵乳杆菌lf62外，功能性益生元羊奶粉复原后所得的液态羊乳可促进益生菌生长，其酸度和ph下降都比纯羊奶更快(p＜0.05)，这是因为羊奶经乳糖酶和n乙酰神经氨酸、磷脂酰丝氨酸、牛磺酸共同作用酶解后，乳糖被转化为葡萄糖、半乳糖和低聚半乳糖，葡萄糖和半乳糖为单糖，其比乳糖更容易被益生菌利用，此外，低聚半乳糖是公认的益生元，其可以促进植物乳杆菌lp69、鼠李糖乳杆菌lr22、嗜酸乳杆菌la5和干酪乳杆菌lc61的生长，但功能性益生元羊奶粉复原后培养发酵乳杆菌lf62，其酸度和ph与对照组无显著性差异(p＞0.05)，说明其不能促进发酵乳杆菌lf62的生长。
36.实施例2
37.步骤一、将β-半乳糖苷酶f和乳糖酶r添加至65℃保温15min并冷却至35℃的液态羊乳中，β-半乳糖苷酶f的添加量为150u/l，乳糖酶r的添加量为200u/l；
38.步骤二、添加n-乙酰神经氨酸、磷脂酰丝氨酸和牛磺酸，使其含量分别为0.5g/l、1.5g/l、和0.2g/l，搅拌均匀后35℃恒温酶解3h，然后加入叶黄素，使其含量为0.06g/l；
39.步骤三、高压均质10min，85℃保温10min灭菌后即得功能性低乳糖益生元液态羊乳；
40.步骤四、将步骤三制备的功能性低乳糖益生元液态羊乳经浓缩后喷雾干燥，获得功能性低乳糖益生元羊奶粉；喷雾干燥条件为：进料流量4.5ml/min，进风入口温度170
±
1℃，出风温度80-90℃，压缩机气压0.3mpa。
41.对实施例2酶解前后羊乳中乳糖及半乳糖的含量采用乳糖/半乳糖试剂盒测定，其乳糖水解率为81.07％,低聚半乳糖含量为8.25g/l，对应的乳糖含量为7.76g/l。
42.实施例3
43.步骤一、将β-半乳糖苷酶f和乳糖酶r添加至65℃保温15min并冷却至35℃的液态羊乳中，β-半乳糖苷酶f的添加量为250u/l，乳糖酶r的添加量为300u/l；
44.步骤二、添加n-乙酰神经氨酸、磷脂酰丝氨酸和牛磺酸，使其含量分别为0.5g/l、1.5g/l、和0.2g/l，搅拌均匀后37℃恒温酶解4h，然后加入叶黄素，使其含量为0.06g/l；
45.步骤三、高压均质10min，90℃保温8min灭菌后即得功能性低乳糖益生元液态羊乳；
46.步骤四、将步骤三制备的功能性低乳糖益生元液态羊乳经浓缩后喷雾干燥，获得功能性低乳糖益生元羊奶粉；喷雾干燥条件为：进料流量4.5ml/min，进风入口温度170
±
1℃，出风温度90℃，压缩机气压0.3mpa。
47.对实施例3酶解前后羊乳中乳糖及半乳糖的含量采用乳糖/半乳糖试剂盒测定，其乳糖水解率为86.93％,低聚半乳糖含量为9.28g/l，对应的乳糖含量为5.36g/l。
48.实施例4
49.步骤一、将β-半乳糖苷酶f和乳糖酶r添加至65℃保温15min并冷却至45℃的液态羊乳中，β-半乳糖苷酶f的添加量为200u/l，乳糖酶r的添加量为250u/l；
50.步骤二、添加n-乙酰神经氨酸、磷脂酰丝氨酸、牛磺酸和叶黄素，使其含量分别为0.5g/l、1.5g/l、0.2g/l和0.06g/l，搅拌均匀后45℃恒温酶解3h；
51.步骤三、高压均质10min，90℃保温8min灭菌后即得功能性低乳糖益生元液态羊乳；
52.步骤四、将步骤三制备的功能性低乳糖益生元液态羊乳经浓缩后喷雾干燥，获得功能性低乳糖益生元羊奶粉；喷雾干燥条件为：进料流量4.5ml/min，进风入口温度170
±
1℃，出风温度85℃，压缩机气压0.3mpa。
53.对实施例4酶解前后羊乳中乳糖及半乳糖的含量采用乳糖/半乳糖试剂盒测定，其乳糖水解率为85.41％,低聚半乳糖含量为9.02g/l，对应的乳糖含量为5.98g/l。
54.对比例1
55.步骤一、将β-半乳糖苷酶f和乳糖酶r添加至65℃保温15min并冷却至40℃的液态羊乳中，β-半乳糖苷酶f的添加量为300u/l，乳糖酶r的添加量为400u/l；
56.步骤二、添加n-乙酰神经氨酸使其含量为0.5g/l，搅拌均匀后39℃恒温酶解5h，然后加入叶黄素，使其含量为0.06g/l；
57.步骤三、高压均质10min，95℃保温5min杀菌灭酶后即得功能性低乳糖益生元液态羊乳；
58.步骤四、将步骤三制备的功能性低乳糖益生元液态羊乳经浓缩后喷雾干燥，获得功能性低乳糖益生元羊奶粉；喷雾干燥条件为：进料流量4.5ml/min，进风入口温度170
±
1℃，出风温度80-90℃，压缩机气压0.3mpa。
59.对比例2
60.步骤一、将β-半乳糖苷酶f和乳糖酶r添加至65℃保温15min并冷却至40℃的液态羊乳中，β-半乳糖苷酶f的添加量为300u/l，乳糖酶r的添加量为400u/l；
61.步骤二、添加磷脂酰丝氨酸使其含量为1.5g/l，搅拌均匀后39℃恒温酶解5h，然后加入叶黄素，使其含量为0.06g/l；
62.步骤三、高压均质10min，95℃保温5min杀菌灭酶后即得功能性低乳糖益生元液态羊乳；
63.步骤四、将步骤三制备的功能性低乳糖益生元液态羊乳经浓缩后喷雾干燥，获得功能性低乳糖益生元羊奶粉；喷雾干燥条件为：进料流量4.5ml/min，进风入口温度170
±
1℃，出风温度80-90℃，压缩机气压0.3mpa。
64.对比例3
65.步骤一、将β-半乳糖苷酶f和乳糖酶r添加至65℃保温15min并冷却至40℃的液态羊乳中，β-半乳糖苷酶f的添加量为300u/l，乳糖酶r的添加量为400u/l；
66.步骤二、添加牛磺酸，使其含量为0.2g/l，搅拌均匀后39℃恒温酶解5h，然后加入叶黄素，使其含量为0.06g/l；
67.步骤三、高压均质10min，95℃保温5min杀菌灭酶后即得功能性低乳糖益生元液态羊乳；
68.步骤四、将步骤三制备的功能性低乳糖益生元液态羊乳经浓缩后喷雾干燥，获得功能性低乳糖益生元羊奶粉；喷雾干燥条件为：进料流量4.5ml/min，进风入口温度170
±
1℃，出风温度80-90℃，压缩机气压0.3mpa。
69.对比例1至对比例3为n乙酰神经氨酸(neu5ac)、磷脂酰丝氨酸(ps)、牛磺酸对羊乳乳糖酶解的影响，结果如图3所示，由图3可知，参照实施例1，单独添加0.5g/l的n乙酰神经氨酸(neu5ac)、1.5g/l的磷脂酰丝氨酸(ps)和0.2g/l的牛磺酸对羊乳乳糖水解率和低聚半乳糖含量无显著影响(p＞0.05)，但同时添加0.5g/l的n乙酰神经氨酸(neu5ac)、1.5g/l的磷脂酰丝氨酸(ps)和0.2g/l的牛磺酸对羊乳乳糖水解率和低聚半乳糖含量有显著的促进作用(p＜0.05)，这是因为添加n乙酰神经氨酸(neu5ac)、磷脂酰丝氨酸(ps)、牛磺酸可以降低羊乳的ph值，从ph6.7降至ph6.0，使羊乳接近β半乳糖苷酶f和乳糖酶r的最适作用ph，这有利于提高乳糖酶k和乳糖酶p的催化效率，从而提高了乳糖水解率和增加了低聚半乳糖含量。
70.需要说明的是，以上实施例并非本发明的全部实施方式，在不脱离本发明构思的前提下，本领域技术人员所做出的推演或替换均属于本发明的保护范围。