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发酵乳以其独特的风味和较高的营养保健功能而倍受消费者的青睐,因此众多食品工作者对发酵乳的研究也在不断的深化。牛乳在发酵过程中,其中的蛋白质被降解,能产生对人体有益的多肽。同时,其中的乳糖也被降解,可以用于缓解乳糖不耐症。但是传统用的乳酸菌发酵乳中,乳蛋白和乳糖降解率比较低,对乳糖不耐症的缓解和功能肽的产生有限。所以,人们试图寻找对乳蛋白和乳糖降解率更高的菌种发酵牛乳,为进一步研制功能肽乳和低乳糖乳奠定基础。
本试验利用具有庞大蛋白酶系和可以产β-半乳糖苷酶的米曲霉作为发酵菌,以牛乳为原料,进行了米曲霉发酵牛乳的研究。通过单因素试验和正交试验,确定米曲霉在牛乳中最适培养条件。在最适培养条件下,利用米曲霉发酵牛乳,通过测定蛋白水解率和乳糖水解率,确定最适发酵条件。并利用电泳和薄层层析方法,对发酵乳中的多肽和糖进行了分析。
研究结果如下:
1)米曲霉在牛乳中最适培养条件为:接种量3%,装液量30mL,摇床转速为180r/min,28℃±1℃培养72个小时(60个小时菌体干重变化已经不大)。此时,菌体干重最高可以达到3.4g/100mL,蛋白质水解率可达到35.6%,高于传统乳酸菌对牛乳蛋白的降解。在最适培养条件下,测定发酵60小时时,发酵乳中的乳糖含量为3.43%,而原牛乳中的乳糖含量为5%,所以乳糖分解率为31.4%。
2)米曲霉先在最适培养条件下发酵牛乳60小时,然后分别放入40℃±2℃,50℃±2℃,60℃±2℃的培养箱中,继续进行升温酶解,结果显示:50℃下,酶解效果最好。升温酶解后,pH都不断升高,酶解8小时,50℃下,蛋白质水解率最高,可以达到45.8%。
3)米曲霉先在最适培养条件下发酵牛乳60小时,然后滤掉菌丝体,将滤液作为粗酶液,将其加入灭菌后的鲜牛乳中,分别在40℃±2℃,45℃±2℃,50℃±2℃下降解牛乳中的乳糖,结果显示:45℃下,粗酶液对乳糖的分解效果最好。经过8小时,在45℃下,乳糖分解率最高,可以达到55.0%。
4)从500mL到1000mL再到3000mL逐步放大发酵,结果显示:三次扩大发酵pH在5.22~5.54之间,蛋白分解率在21.5%~23.6%之间,乳糖水解率在31.8%~37%之间,菌体干重在3.0g/100mL~4.3g/100mL之间,说明米曲霉在牛乳中生长正常,可作为发酵牛乳的发酵菌。
5)提取经米曲霉发酵后的牛乳中的多肽。通过两种不同的凝胶,对其进行电泳分析。电泳结果显示:有多肽条带出现。说明,米曲霉发酵后的牛乳产生了多肽物质。
6)薄层层析结果显示:牛乳和发酵60小时后的牛乳,都只有乳糖的点,而升温发酵后可以看到有葡萄糖和半乳糖的点出现。这是因为升温后,米曲霉停止生长,所以停止了利用乳糖,而此时由于前期生长过程中产生的β-半乳糖苷酶发挥作用,将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖。
本试验结果为米曲霉用于发酵牛乳,降解牛乳蛋白,产生生物活性肽,以及降低发酵乳中乳糖含量提供了一定的实验依据,具有一定的科学性和应用价值。