【摘 要】
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低聚半乳糖（GOS）可调节肠道菌群,具有促进矿物质吸收、调节脂质代谢等作用,多以β-半乳糖苷酶酶法制备。本文基于课题组工作基础,针对反应阶段扩试过程中的产率下降问题,探究金属离子对催化过程的作用机制,改进扩试工艺。以GOS为基础原料,与传统食品抹茶相结合,通过稳定剂筛选,均质和灭菌工艺优化,制得了质地均一稳定的GOS-抹茶复合产品。本文主要结论如下:基于金属离子作用机制的GOS催化工艺改进研究:针
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低聚半乳糖（GOS）可调节肠道菌群,具有促进矿物质吸收、调节脂质代谢等作用,多以β-半乳糖苷酶酶法制备。本文基于课题组工作基础,针对反应阶段扩试过程中的产率下降问题,探究金属离子对催化过程的作用机制,改进扩试工艺。以GOS为基础原料,与传统食品抹茶相结合,通过稳定剂筛选,均质和灭菌工艺优化,制得了质地均一稳定的GOS-抹茶复合产品。本文主要结论如下:基于金属离子作用机制的GOS催化工艺改进研究:针对乳糖产GOS的扩试工艺中产率骤降的问题,从金属离子作用机制出发改进工艺。金属离子筛选阶段,以酶活为指标考察金属离子的影响,经实验得在添加4 m M Mg2+的条件下,酶活有最大提高,约为初始酶活的3.06倍。摇瓶催化阶段,反应条件为初始加酶量100 U/m L、乳糖浓度400 g/L、p H 8.0、40℃和4 m M Mg2+,GOS产率为31.37%,远高于无Mg2+组（19.64%）。通过紫外和荧光光谱法考察金属离子作用机制,表明抑制型金属离子如Zn2+与酶发生了荧光猝灭,而Mg2+表现出稳定作用。利用同源建模和稳定性分析考察Mg2+对酶-底物相互作用的影响,结果证明Mg2+缩短了关键催化残基与底物的距离,稳定酶-底物的结合。在扩试阶段,1 L反应体系添加4 m M Mg2+,GOS产率为31.66%,远高于前期扩试研究中的最高产率19.15%,解决了扩试过程对产率的影响,为规模化GOS生产工艺的开发提供了理论基础。GOS-抹茶复合产品的开发:以GOS和抹茶粉为原料,利用响应面分析结合感官测评确定最佳产品配方,针对抹茶和其他不溶性物质的沉淀问题,经复配稳定剂筛选,均质和灭菌工艺优化提高产品稳定性。经优化后,最佳产品配方组成为:乳粉94 g/L,抹茶粉5 g/L,GOS 40 g/L;最佳稳定剂组成为:复配乳化剂1g/L、CMC-Na 0.4 g/L和MCC 3.5 g/L;复配乳化剂由单甘酯和蔗糖酯组成,当二者比例为3:2时,沉淀率最低1.43±0.22%;优化均质工艺为:20 MPa、40℃,此条件下脂肪球均匀分布相对稳定,沉淀率最低为1.806%,结合巴氏灭菌工艺,产品性状均一稳定,解决了抹茶饮料沉淀问题,为GOS-抹茶复合产品进一步应用开发提供理论支持。
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