优化固态发酵条件的高β-galactosidase产生乳酸细菌和其在低乳糖乳制品中的应用

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 食品科学 食品科学 食品科学
• 酶技术 酶技术是一种

背景情况:

• 乳糖不耐症在中国成年人中很普遍 (85%-95%),推动了对低乳糖乳制品的需求.
• 像β-银酸酶这样的酶的当前生产方法可能是昂贵的,并且对环境产生负担.

研究的目的:

• 利用农业副产品的固态发酵 (SSF) 开发一种经济和可持续的β-氨酸酶生产工艺.
• 优化SSF条件以获得高酶产量,并描述酶的特性.
• 评估该酶在乳糖水解中的有效性,并评估该过程的技术经济和环境影响.

主要方法:

• 隔离和识别一个高产的Lactobacillus plantarum LP-15菌株.
• 使用响应表面方法优化SSF条件 (基板比,温度,pH,湿度).
• 描述β-银酸酶活性,动力参数 (Km,催化效率),以及在牛奶中乳糖水解中的应用.
• 技术经济分析和环境影响评估 (成本,用水量,二氧化碳排放).

主要成果:

• 优化的SSF实现了186.3U/g的酶活性,是4.17倍的改善.
• 该酶在pH 6.5和42°C时表现出最佳活性.
• 牛奶中的乳糖在4小时内减少了81.9%,符合低乳糖标准.
• 与液体发酵相比,SSF的成本降低了35.7%,用水量减少了94%,二氧化碳排放量减少了62.4%.

结论:

• 开发的SSF过程为beta-galactosidase生产提供了一种具有成本效益和环境可持续性的方法.
• 这种方法通过循环利用农业副产品来满足乳糖不耐症人口的营养需求.
• 该研究确立了知识产权,并为中国的低乳糖乳制品市场提供了可行的解决方案.