專利名稱：乳酸菌發酵法生產高活性大豆低聚糖工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于大豆深加工技術領域，確切的說是利用乳酸菌發酵法制備大豆低聚糖的工藝。
背景技術：
大豆低聚糖是一類非常有利于人體健康的具有特殊生理活性的物質。其不但具有低甜度、低熱量、口感好，熱穩定性好，不易變性等理化特性，更重要的是能夠促進腸道內有益菌的增殖，維持腸道生態平衡，是一類非常有利于人體健康的具有特殊生理活性的物質。并能夠為糖尿病人和肥胖癥患者等人群食用。從膳食中補充大豆低聚糖，可以促進兒童飲食，增強對疾病的抵抗能力，減輕骨質疏松、促進腸道內雙歧桿菌生長增殖，抑制腸內腐敗產物生成，保護肝臟，預防、治療便秘，降血清膽固醇，提高免疫功能，改善皮膚過敏，調節人體生理活性，促進機體向健康態轉化。
乳酸菌是一類與人類關系非常密切的細菌，是健康的人和動物腸道微生態中不可缺少的一種菌。近年來對乳酸菌及其代謝產物的特殊生理活性和保健功能的大量研究表明，乳酸菌具有調節人體胃腸道正常菌群、保持微生態平衡、提高食物消化率和生物價、降低血清膽固醇、抑制腸道內腐敗菌的生長繁殖等作用。
大豆低聚糖中具有功能性的成分是棉子糖和水蘇糖，但其含量較低，直接影響了產品的保健功效，因此利用乳酸菌發酵生產高活性大豆低聚糖，作為純天然、安全無毒的保健食品是可行的，適應生產實際需要，具有較大的實踐指導意義。
大豆低聚糖作為一種新興的功能性低聚糖，其產品優質，低成本，具有良好的理化性能及生理活性，附加值高，社會效益好，功效顯著，故它的開發和應用具有廣闊的發展前景。我國有豐富的大豆資源，且人口眾多，特別是老齡人口的增多，消費市場廣闊。隨著消費者對健康和具有生理功能食品的重視和了解，對保健食品的需求量將會日益增加，含有大豆低聚糖食品的未來將是一片光明。因此，如何從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業所普遍重視的課題。目前國內提取大豆低聚糖一般采取以生產大豆分離蛋白或大豆濃縮蛋白的副產物大豆乳清為原料，經除蛋白、脫色、脫鹽及真空濃縮而得到，其組成一般為水分24％、水蘇糖18％、棉子糖6％、蔗糖34％、其他18％。但這種產品中含有較多的蔗糖，糖尿病人不能直接服用，也不適用于肥胖癥患者。而脫除蔗糖的精制大豆低聚糖則可克服上述缺點，適用于所有人群，應用范圍廣泛。
目前生產大豆低聚糖通常采用柱層析進行分離純化，技術難度較大且生產成本高。
發明內容
本發明的目的是提供一種通過乳酸菌發酵利用大豆低聚糖中的蔗糖，來提高大豆低聚糖中功能性成分(水蘇糖、棉子糖)的相對含量的工藝。本方法采用能夠選擇性利用蔗糖，但不利用水蘇糖和棉子糖的乳酸菌作為菌種進行發酵，將蔗糖作為碳源在發酵過程中消耗掉，可基本除去大豆低聚糖中的蔗糖，提高產品中水蘇糖和棉子糖的相對含量。
為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是1.提取大豆乳清原料低溫脫脂豆粕(1)堿溶解低溫脫脂豆粕粉碎后過40～60目篩，按料水比將1∶8～12水加入浸出罐，用10～30％NaOH溶液將料液pH調節7.0～9.0，40～60℃度下勻速攪拌40～60min，離心分離后收集蛋白提取液，殘渣利用上述條件二次浸提，將兩次蛋白提取液合并后備用。
(2)酸沉析向大豆蛋白提取液中加入10～30％的鹽酸溶液，調節溶液溫度為30～50℃，pH值為4.3～4.5，待大部分蛋白質沉淀沉析后，離心分離，得到的上清液為大豆乳清。
2.乳酸菌發酵(1)培養基制備將大豆乳清中大豆低聚糖濃度調整為為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％的生長因子(如無水乙酸鈉、硝酸鈉等)，調節PH值為7.0～7.5，在121℃條件下滅菌20～30min，冷卻。
(2)乳酸菌發酵向滅菌后的大豆乳清培養基中接入5～10％的乳酸菌(賴氏乳桿菌1681、德氏乳桿菌1047)，在25～40℃條件下恒溫培養36～50h。
3.大豆低聚糖精制(1)離心5000～10000rpm下離心分離10～25min除去菌體，得到大豆低聚糖溶液。
(2)熱處理將離心后的大豆低聚糖溶液在70～90℃條件下加熱8～15min，然后過濾除去變性的蛋白質。
(3)超濾分別采用相對分子量為10000～20000Da和2000～3000Da的超濾膜處理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白質成分。
(4)脫色調節糖液的pH值為3.0～5.0，加入0.5～2.5％的活性碳，在40～60℃條件下處理20～60min。
(5)脫鹽采用732型陽離子交換樹脂和717型陰離子交換樹脂進行脫鹽，脫鹽時糖液的溫度為40～60℃，流速為30～50m3糖液/(m3樹脂·h)。
(6)濃縮采用真空濃縮設備進行濃縮，濃縮時糖液的沸點為65～75℃，濃縮后糖液的干物質為70～75％。
本發明提供了一種通過乳酸菌發酵大豆低聚糖中的蔗糖，來提高大豆低聚糖中功能性成分(水蘇糖、棉子糖)的相對含量的工藝。由于本發明在提取過程中使用了乳酸菌，將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蘇糖，因而大豆低聚糖產品純度比現有生產方法提高了20個百分點以上，且降低了生產成本。以大豆分離蛋白質加工副產物——大豆乳清廢液為原料提取大豆低聚糖，有利于大豆的深加工與綜合利用，能夠提高大豆的附加值，且解決了環保問題。由于本發明的生產周期短，且利用的是有益菌——乳酸菌發酵使蔗糖被消耗掉，從而提高了大豆低聚糖中功能性低聚糖的含量，進一步提高了大豆低聚糖的生理活性。采用本工藝生產的大豆低聚糖產品純度高達45％以上，且降低了生產成本。該產品無論是在顏色、氣味等外觀指標方面，均達到了較高水準。
具體實施例方式
實施例11.大豆乳清制備(1)原料低溫脫脂豆粕(2)堿溶解低溫脫脂豆粕粉碎后過60目篩，按料水比將1∶10水加入浸出罐，用20％NaOH溶液將料液pH調節9.0，55℃度下勻速攪拌50min，離心分離后收集蛋白提取液，殘渣利用上述條件二次浸提，將兩次蛋白提取液合并后備用。
(3)酸沉析調節大豆蛋白提取液溫度為40℃，加入15％的鹽酸溶液，調pH值為4.5，待大部分蛋白質沉淀沉析后，離心分離，得到的上清液為大豆乳清。
2.乳酸菌發酵(1)培養基制備將大豆乳清中大豆低聚糖濃度調整為為20mg/mL，添加1％的蛋白胨和0.3％無水乙酸鈉，調節PH值為7.2，在121℃條件下滅菌20分鐘，冷卻。
(2)乳酸菌發酵向滅菌后的大豆乳清培養基中接入8％的賴氏乳桿菌1681，在37℃條件下恒溫培養48h。
3.大豆低聚糖精制(1)離心8000rpm下離心分離15min除去菌體，得到大豆低聚糖溶液。
(2)熱處理將離心后的大豆低聚糖溶液在70℃條件下加熱15min，然后過濾除去變性的蛋白質。
(3)超濾分別采用相對分子量為10000Da和2000Da的超濾膜處理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白質成分。
(4)脫色調節糖液的pH值為4.0，加入1.5％的活性碳，在50℃條件下處理40min。
(5)脫鹽采用732型陽離子交換樹脂和717型陰離子交換樹脂進行脫鹽，脫鹽時糖液的溫度為50℃，流速為40m3糖液/(m3樹脂·h)。
(6)濃縮采用真空濃縮設備進行濃縮，濃縮時糖液的沸點為70℃。
4.本發明的主要性能指標水分(％)26.5總糖(％)糖漿71.3水蘇糖和棉子糖(％)糖漿46.8實施例21.大豆乳清制備原料低溫脫脂豆粕(1)堿溶解低溫脫脂豆粕粉碎后過60目篩，按料水比將1∶10水加入浸出罐，用20％NaOH溶液將料液pH調節9.0，55℃度下勻速攪拌50min，離心分離后收集蛋白提取液，殘渣利用上述條件二次浸提，將兩次蛋白提取液合并后備用。
(2)酸沉析調節大豆蛋白提取液溫度為40℃，加入15％的鹽酸溶液，調pH值為4.5，待大部分蛋白質沉淀沉析后，離心分離，得到的上清液為大豆乳清。
2.乳酸菌發酵(1)培養基制備將大豆乳清中大豆低聚糖濃度調整為為50mg/mL，添加1.5％的蛋白胨等和0.5％無水乙酸鈉，調節PH值為7.0，在121℃條件下滅菌20分鐘，冷卻。
(2)乳酸菌發酵向滅菌后的大豆乳清培養基中接入10％的賴氏乳桿菌1681，在37℃條件下恒溫培養41h。
3.大豆低聚糖精制(1)離心10000rpm下離心分離10min除去菌體，得到大豆低聚糖溶液。
(2)熱處理將離心后的大豆低聚糖溶液在70℃條件下加熱15min，然后過濾除去變性的蛋白質。
(3)超濾分別采用相對分子量為20000Da和3000Da的超濾膜處理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白質成分。
(4)脫色調節糖液的pH值為3.0，加入0.5％的活性碳，在60℃條件下處理20min。
(5)脫鹽采用732型陽離子交換樹脂和717型陰離子交換樹脂進行脫鹽，脫鹽時糖液的溫度為60℃，流速為50m3糖液/(m3樹脂·h)。
(6)濃縮采用真空濃縮設備進行濃縮，濃縮時糖液的沸點為70℃。
4.本發明的主要性能指標水分(％)25.8總糖(％)糖漿71.9水蘇糖和棉子糖(％)糖漿45.7實施例31.大豆乳清制備原料低溫脫脂豆粕(1)堿溶解低溫脫脂豆粕粉碎后過60目篩，按料水比將1∶10水加入浸出罐，用20％NaOH溶液將料液pH調節9.0，55℃度下勻速攪拌50min，離心分離后收集蛋白提取液，殘渣利用上述條件二次浸提，將兩次蛋白提取液合并后備用。
(2)酸沉析調節大豆蛋白提取液溫度為40℃，加入15％的鹽酸溶液，調pH值為4.5，待大部分蛋白質沉淀沉析后，離心分離，得到的上清液為大豆乳清。
2.乳酸菌發酵(1)培養基制備將大豆乳清中大豆低聚糖濃度調整為為10mg/mL，添加0.5％的蛋白胨等和0.1％無水乙酸鈉，調節PH值為7.5，在121℃條件下滅菌20分鐘，冷卻。
(2)乳酸菌發酵向滅菌后的大豆乳清培養基中接入5％的賴氏乳桿菌1681，在37℃條件下恒溫培養36h。
3.大豆低聚糖精制(1)離心10000rpm下離心分離10min除去菌體，得到大豆低聚糖溶液。
(2)熱處理將離心后的大豆低聚糖溶液在70℃條件下加熱15min，然后過濾除去變性的蛋白質。
(3)超濾分別采用相對分子量為10000Da和2000Da的超濾膜處理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白質成分。
(4)脫色調節糖液的pH值為5.0，加入2.5％的活性碳，在40℃條件下處理60min。
(5)脫鹽采用732型陽離子交換樹脂和717型陰離子交換樹脂進行脫鹽，脫鹽時糖液的溫度為40℃，流速為30m3糖液/(m3樹脂·h)。
(6)濃縮采用真空濃縮設備進行濃縮，濃縮時糖液的沸點為70℃。
4.本發明的主要性能指標水分(％)28.2總糖(％)糖漿70.6水蘇糖和棉子糖(％)糖漿45.0。
權利要求
1.一種乳酸菌發酵法生產高活性大豆低聚糖的工藝，其特征在于以低溫脫脂豆粕為原料提取大豆乳清，利用乳酸菌發酵大豆低聚糖中的蔗糖，來提高大豆低聚糖中功能性成分——水蘇糖、棉子糖的相對含量，其中(a)培養基制備將大豆乳清中大豆低聚糖濃度調整為為10～50mg/mL，添加0.5～1.5％的氮源和0.1～0.5％的生長因子，調節PH值為7.0～7.5，滅菌，冷卻；(b)乳酸菌發酵向滅菌后的大豆乳清培養基中接入5～10％的乳酸菌，在25～40℃條件下恒溫培養36～50h。
2.如權利要求1所述的一種乳酸菌發酵法生產高活性大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述的從低溫脫脂豆粕中提取的大豆乳清，采用如下步驟(1)堿溶解低溫脫脂豆粕粉碎后過40～60目篩，按料水比將1∶8～12水加入浸出罐，用10～30％NaOH溶液將料液pH調節7.0～9.0，40～60℃度下勻速攪拌40～60min，離心分離后收集蛋白提取液，殘渣利用上述條件二次浸提，將兩次蛋白提取液合并后備用；(2)酸沉析向大豆蛋白提取液中加入10～30％的鹽酸溶液，調節溶液溫度為30～50℃，pH值為4.3～4.5，待大部分蛋白質沉淀沉析后，離心分離，得到的上清液為大豆乳清。
3.如權利要求1所述的一種乳酸菌發酵法生產高活性大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述的乳酸菌為賴氏乳桿菌1681、德氏乳桿菌1047。
4.如權利要求1所述的一種乳酸菌發酵法生產高活性大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述的氮源可以為水解植物蛋白、蛋白胨。
5.如權利要求1所述的一種乳酸菌發酵法生產高活性大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述的生長因子為無水乙酸鈉、硝酸鈉。
6.如權利要求1或2所述的一種乳酸菌發酵法生產高活性大豆低聚糖的工藝，其特征在于所述的乳酸菌發酵大豆低聚糖經過精制處理(1)離心
5000～10000rpm下離心分離10～25min除去菌體，得到大豆低聚糖溶液；(2)熱處理將離心后的大豆低聚糖溶液在70～90℃條件下加熱8～15min，然后過濾除去變性的蛋白質；(3)超濾分別采用相對分子量為10000～20000Da和2000～3000Da的超濾膜處理糖液，除去糖液中低分子量的蛋白質成分；(4)脫色調節糖液的pH值為3.0～5.0，加入0.5～2.5％的活性碳，在40～60℃條件下處理20～60min；(5)脫鹽采用732型陽離子交換樹脂和717型陰離子交換樹脂進行脫鹽，脫鹽時糖液的溫度為40～60℃，流速為30～50m3糖液/(m3樹脂·h)；(6)濃縮采用真空濃縮設備進行濃縮，濃縮時糖液的沸點為65～75℃，濃縮后糖液的干物質為70～75％。
全文摘要
本發明屬于大豆深加工技術領域，確切的說是利用乳酸菌發酵法制備大豆低聚糖的工藝。提供了一種通過乳酸菌發酵大豆低聚糖中的蔗糖，來提高大豆低聚糖中功能性成分(水蘇糖、棉子糖)的相對含量的工藝。由于本發明在提取過程中使用了乳酸菌，將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蘇糖，因而大豆低聚糖產品純度比現有生產方法得到提高，且降低了生產成本。以大豆乳清廢液為原料提取大豆低聚糖，有利于大豆的深加工與綜合利用，且解決了環保問題。本發明的生產周期短，且利用的是有益菌發酵使蔗糖被消耗掉，從而提高了大豆低聚糖中功能性低聚糖的含量，進一步提高了大豆低聚糖的生理活性。
文檔編號C12R1/01GK1840675SQ200610045808
公開日2006年10月4日 申請日期2006年2月8日 優先權日2006年2月8日
發明者劉長江, 張春紅, 趙秀紅, 李長彪, 劉欣 申請人:沈陽農業大學