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发酵乳中的乳糖及其代谢产物有机酸和还原糖是影响发酵乳风味、营养和健康性的重要因素。本课题通过对发酵过程中乳糖及降解产物有机酸和还原糖的分析检测,揭示乳糖分解和代谢产物之间的关系,为进一步研制低乳糖、高营养、风味优良的发酵乳奠定基础。
本课题首先研究了发酵乳中糖和有机酸薄层色谱的分离条件。对单菌种(保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌)发酵牛乳过程中糖的变化进行薄层层析检测。对混合菌种以及酶菌共降解牛乳过程中糖和有机酸的变化进行检测,同时对酶菌共降解牛乳的工艺条件进行研究。
研究结果如下:
1)实验建立了发酵乳中有机酸的薄层色谱分析方法。结果表明,选用硅胶G和CMC-Na进行铺板,展开剂为氯仿:乙酸乙酯:甲酸=6:4:1.5,显色剂0.4%溴酚蓝乙醇进行显色,可将乳酸、柠檬酸、酒石酸分开,斑点清晰,无拖尾,分离效果良好。确定了三种有机酸的Rf值:乳酸为0.557、柠檬酸为0.157、酒石酸为0.121。
糖的薄层色谱分离条件为用硅胶G和0.3mol/L磷酸二氢钠进行铺板,展开剂为乙酸乙酯:吡啶:乙酸:水=10:11:2:3,显色剂为苯胺-二苯胺-磷酸或苯胺-二苯胺-硫酸,样品点样量为1μL,可将发酵乳中的糖组分分开,斑点清晰,无拖尾,分离效果良好。确定了糖的Rf值乳糖为0.16、半乳糖为0.28、葡萄糖为0.36。
2)对单菌种、混合菌种发酵乳发酵过程及后熟过程中的糖的变化进行薄层分析,乳糖少部分被分解为半乳糖和葡萄糖。
3)对不同温度乳糖水解率进行了测定:10℃水解温度下加酶量为0.8g/L、1.0 g/L、1.5g/L时,21h水解率分别为68.93%、71.08%、71.08%。39℃水解温度下加酶量为0.8g/L、1.0g/L、1.5g/L时,5h水解率分别为68.63%、83.11%、84.79%。加酶量越多,水解的初始水解率越大,但单纯增加加酶量对提高水解率并无决定性影响。最终水解率会趋于一个定值,不会再继续增加。综合考虑各方面因素,39℃加酶量为1g/L水解5h进行水解,其水解率最终可达到80%以上。经薄层色谱检测,大部分乳糖被分解为半乳糖和葡萄糖。将混合菌种接入水解后的牛乳进行发酵,对发酵后的低乳糖发酵乳进行糖的薄层层析检测,乳糖继续减少分解为半乳糖和葡萄糖。
4)高效液相色谱法检测了7种有机酸。在混合菌种发酵乳中7种有机酸的种类及含量百分比分别是乳酸74.22%、柠檬酸4.48%、草酸2.14%、酒石酸3.56%、苹果酸3.53%、乙酸11.19%和琥珀酸0.89%。乳糖酶水解后的牛奶进行混合菌种发酵得到的发酵乳,高效液相色谱检测出的有机酸种类及含量的百分比分别为:乳酸76.99%、酒石酸6.77%、乙酸6.42%、苹果酸3.07%、柠檬酸2.8%、草酸2.3%、琥珀酸1.65%0