TWI527522B - 製備富含半乳寡醣及低乳糖之易吸收乳製品之方法及以該方法製備之機能性乳製品 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種製備富含半乳寡醣及低乳糖易吸收乳製品之方法，及以該方法製備之富含半乳寡醣之乳製品。
長久以來，牛奶早已是大眾熟悉的高營養食品，牛奶成分中包含蛋白質、脂肪、胺基酸、礦物質及維生素等各種重要營養素，在醫學、營養學界已有多項研究結果顯示，多喝牛奶能預防骨質流失。
但牛奶蛋白並不易被人體消化及吸收，牛奶所含之蛋白質中酪蛋白是大分子蛋白質，必須經過人體酵素分解成小分子，才易消化吸收。而牛奶中的糖分是乳糖(lactose)，人體若無法分泌足夠的乳糖酶分解乳糖，腸道內細菌會發酵乳糖成為乳酸、二氧化碳及其他有機酸，會造成腸道滲透壓不平衡，造成乳糖不耐症(lactose intolerance)，產生腹瀉、腹痛、腹脹等症狀。
半乳寡醣已知可以降低腸道pH值及促進腸道蠕動，抑制有害菌的增生，並減少有害菌代謝所產生的有毒廢物，具有維持體內環保，活化人體機能之功效，是母乳及牛乳中一重要機能性成分。
美國專利第5,032,509號中揭露一種製備半乳寡醣的方法，該方法係將乳糖以β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)及葡萄糖異構酶(glucose isomerase)處理。以60%(w/w)之固形物含量之乳糖於pH值4.5、溫度70℃經β-半乳糖苷酶作用2小時，生成半乳寡醣，再於pH值7.5、60℃以葡萄糖異構酶作用16小時，將乳糖水解產物葡萄糖轉換成果糖。該方法製得60%(w/w)糖漿，包括28.4%半乳寡醣、52.4%雙醣、8.0%葡萄糖、8.1%果糖及3.1%半乳糖，可做為糖替代物或食品添加物。
美國專利第5,378,833號亦揭露一種製備半乳寡醣的方法，該方法係將乳糖及半乳糖，比例約為9：1至5：5，較佳約為8：2至7：3，於高溫100～200℃下以無機酸，如：鹽酸、硫酸、硝酸及磷酸等，處理0.5至3小時，較佳為1至2小時，可獲得80%以上半乳寡醣轉化率，經由中和、脫色、脫鹽、濃縮及噴霧乾燥後製成粉末狀產品。
中華民國專利第095130588號揭露一種製備低乳糖、低葡萄糖乳製品之方法，其係使用酵母或乳糖酶處理，在15～35℃溫度下進行發酵步驟，歷時10～48小時，乳糖含量降低至低於該起始物質之乳糖含量之50%，該葡萄糖含量降低至低於該起始物質之葡萄糖存在量之50%。所得乳製品具有酵母菌發酵風味，必要時，需添加調味料以掩蔽此不佳風味。
此外，中國專利第1903052號中揭露一種製備具有酪蛋白磷酸肽、抗血管緊張素轉化酶肽和低聚半乳糖之乳清粉的方法，其係以哺乳動物乳為原料，經乳酸菌發酵，添加凝乳酶形成凝乳，經加熱、破碎及過濾分離出乳清，濃縮後得到蛋白質含量75～90%濃縮乳清液，乳清液以胰蛋白酶、胃蛋白酶及半乳糖苷酶在35～60℃溫度條件下作用1～4小時，滅酶；在40～50℃條件下真空乾燥，得到總固形物40～50%的水解濃縮乳清，再進行噴霧乾燥，得到具有酪蛋白磷酸肽、抗血管緊張素轉化酶肽和低聚半乳糖之乳清粉成品。
再者，中國專利第1349998號揭露一種半乳糖3,6位支化寡醣的合成方法，其係以1,2,5,6-二-O-異丙叉基-α-D-半乳呋喃糖為起始原料製備具有重要生物功能的半乳糖3,6位支化的寡醣。
前述製備半乳寡醣之方法均屬化學合成方法，且部分前述製備法之製程步驟繁瑣且酵母菌及酵素處理時間長，以致生產成本較高。此技藝亟需一種可有效生成半乳寡醣之非化學合成方法。
再者，無任一先前技藝之方法在提高乳製品中之半乳寡醣含量之同時，亦增進該乳製品之其他機能性。例如，同時提高乳製品中半乳寡醣含量並降低乳糖含量避免乳糖不耐症。
本發明據此提出一種酵素分解方法，其可生成富含高單位半乳寡醣之乳製品。本發明酵素分解方法，亦可同時降低乳製品中之乳糖含量。
本發明之目的之一，係提供一種酵素分解方法，其中係使用乳糖酶(lactase)，將乳原料中之乳糖轉換成半乳寡醣，以生成具有高單位半乳寡醣之乳製品。
本文所稱「乳原料」可來自任何哺乳動物種類，其包括但不限於來自牛、山羊或綿羊之乳原料。較佳者為牛、山羊或綿羊乳，更佳者為牛乳。本發明方法所用之乳可在處理之前進行改質，例如，可將其轉換成脫脂乳、低脂乳、乳清蛋白、乳清、乳漿蛋白、乳鐵蛋白、乳糖。因此，本文所稱「乳原料」，亦包括脫脂乳、低脂乳、乳清蛋白、乳清、乳漿蛋白、乳鐵蛋白、乳糖。
本發明方法所使用之乳原料，可經過濃縮處理而呈高濃度狀態。本發明之一具體實施例係使用固形物含量為14 %(w/w)之乳原料；本發明之另一具體實施例係使用固形物含量為40 %(w/w)之乳原料。本發明使用之乳原料包含固形物含量約13～60 %(w/w)之乳原料。較佳者，具有約14～40 %(w/w)。
可經由乾燥處理，將乳製成蛋白、牛乳或奶粉，而於使用本發明方法處理前溶解於水中，做為乳原料使用。例如，可將蛋白、牛乳或奶粉溶解於水中。
本發明方法可使用任何來源之乳糖酶，其包括但不限於來自麴菌(Aspergillus)、酵母菌(Saccharomyces)、刻魯維拉菌(Kluyveromyces)之乳糖酶。較佳者為β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)。
本發明方法可視需要使用額外之酵素微分解經過乳糖酶處理之乳原料，以使所得乳製品獲得進一步之機能。例如，可使用蛋白酶(protease)，將其中之蛋白質轉換成胺基酸，以利牛奶蛋白之吸收，降低過敏反應。
據此，本發明之另一目的，係提供一種雙酵素微分解方法，其中係使用乳糖酶將乳原料中之乳糖轉換成半乳寡醣，並以蛋白酶將蛋白質轉換成胺基酸，以生成具有高單位半乳寡醣及降低酪蛋白過敏源之乳製品。
本發明方法可使用任何來源之蛋白酶，其包括但不限於風味蛋白酶(flavourzyme)，及真菌蛋白酶，如米麴菌(Aspergillus oryze)。
本發明酵素分解反應可依本發明技術領域已知之酵素反應條件進行。如本發明技術領域中具有通常知識者所理解者，本發明方法所使用之酵素量、操作溫度及操作時間等條件，可由本發明技術領域中具有通常知識者，依據所使用的乳原料、所使用的酵素及所需的終產物等判斷決定。
依據本發明之方法係使用約0.1～0.5 %(w/w)之乳糖酶。較佳者，係使用約0.2～0.3 %(w/w)之乳糖酶。依據本發明之方法係使用約0.1～0.5 %(w/w)之蛋白酶。較佳者，係使用約0.2～0.3 %(w/w)之蛋白酶。
依據本發明之酵素分解反應係於30～60℃之下進行。較佳者，係於40～50℃之下進行。
依據本發明之酵素微分解反應係進行30～120分鐘。較佳者，係進行60～90分鐘。
完成酵素處理後，可以習知之方法中止酵素反應。例如，可將所得之乳加熱滅酶，隨後降溫。加熱滅酶溫度約60～90℃，較佳者係加熱至約70～80 ℃。滅酶處理後降溫至約20 ℃，較佳者係降至約10 ℃。
最後，滅酶後之產物，可以習知處理乳製品之方法滅菌。例如，可使用巴斯德滅菌或UHT超高溫瞬間滅菌。
視需要，可運用無菌冷充填技術(aseptic cooling filler system)包裝所得終產物。
依據本發明方法所得之酵素處理乳產物(固形物含量8～60 %w/w)含有約0.3～8 %(w/w)之半乳寡醣，而最終液態乳製品(固形物含量7～28 %w/w)含有約0.2～5 %(w/w)之半乳寡醣。較佳者，本發明方法所得之酵素處理乳產物(固形物含量8～60 %w/w)含有約2～6 %(w/w)之半乳寡醣，而最終液態乳製品(固形物含量7～28 %w/w)含有約0.5～3 %(w/w)之半乳寡醣。
依據本發明方法所得之酵素處理乳產物(固形物含量40 %w/w)含有乳糖低於約4 %(w/w)，而最終液態乳製品(固形物含量12 %w/w)含有乳糖低於約1.5 %(w/w)。較佳者，酵素處理乳產物(固形物含量40 %w/w)含有乳糖低於約3 %(w/w)，而最終液態乳製品(固形物含量12 %w/w)含有乳糖低於約1 %(w/w)。
據此，本發明之又一目的，係提供一種富含半乳寡醣及低乳糖易吸收之乳製品，其係由本發明方法所製成。
本發明乳製品可製成常溫型態之乳飲或乳品，亦可製成冷藏之乳飲或乳品。其亦可作為製造冰淇淋、奶昔、調味奶、優酪乳、保健飲料、點心食品、湯品或點心食品之基底。
以下實施例係用於對本發明做進一步說明，唯非用以限制本發明之範圍。
實例1至8之條件及半乳寡醣含量如表一所示。
實例1
全脂牛乳(固形物含量12 %w/w)(CNS3056)以所含之乳糖量，每100 g乳糖0.1 g之速率添加來自麴菌(Aspergillus)的乳糖酶於中。接著於4℃下反應0至24小時。所得乳產物於第0、24小時分別具有0、0.13(g/100 g)之半乳寡醣含量。
實例2
全脂牛乳(固形物含量12 %w/w)(CNS3056)以所含之乳糖量，每100 g乳糖0.1 g之速率添加來自麴菌(Aspergillus)的乳糖酶於中。接著於50℃下反應0至2小時。所得乳產物於第0、2小時分別具有0、0.285(g/100 g)之半乳寡醣含量。
實例3
將奶粉攪拌均勻溶解於55℃之水中形成高濃度牛乳(固形物含量14 %w/w)。以每100 g乳糖0.1 g之速率添加來自麴菌(Aspergillus)的乳糖酶。接著於50℃下反應0至120分鐘。所得乳產物於第0、30、60、120分鐘分別具有0、2.2、4.86、4.65(g/100 g)之半乳寡醣含量。
實例4
將奶粉攪拌均勻溶解於55℃之水中形成高濃度牛乳(固形物含量40 %w/w)。以每100 g乳糖0.1 g之速率添加來自麴菌(Aspergillus)的乳糖酶。接著於50℃下反應0至120分鐘。所得乳產物於第0、30、60、120分鐘分別具有0、1.08、1.16、0.85(g/100 g)之半乳寡醣含量。
實例5
將奶粉攪拌均勻溶解於55℃之水中形成高濃度牛乳(固形物含量14 %w/w)。以每100 g乳糖0.1 g之速率添加來自酵母菌(Saccharomyces)的乳糖酶。接著於50℃下反應0至120分鐘。所得乳產物於第0、30、60、120分鐘分別具有0、3.17、4.3、4.9(g/100 g)之半乳寡醣含量。
實例6
將奶粉攪拌均勻溶解於55℃之水中形成高濃度牛乳(固形物含量40 %w/w)。以每100 g乳糖0.1 g之速率添加來自酵母菌(Saccharomyces)的乳糖酶。接著於50℃下反應0至120分鐘。所得乳產物於第0、30、60、120分鐘分別具有0、1.01、0.89、0.84(g/100 g)之半乳寡醣含量。
實例7
將奶粉攪拌均勻溶解於55℃之水中形成高濃度牛乳(固形物含量14 %w/w)。以每100 g乳糖0.1 g之速率添加來自刻魯維拉菌(Kluyveromyces)的乳糖酶。接著於50℃下反應0至120分鐘。所得乳產物於第0、30、60、120分鐘分別具有0、4.3、5.19、5.07(g/100 g)之半乳寡醣含量。
實例8
將奶粉攪拌均勻溶解於55℃之水中形成高濃度牛乳(固形物含量40 %w/w)。以每100 g乳糖0.1 g之速率添加來自刻魯維拉菌(Kluyveromyces)的乳糖酶。接著於50℃下反應0至120分鐘。所得乳產物於第0、30、60、120分鐘分別具有0、1.12、1.53、0.96(g/100 g)之半乳寡醣含量。
實例1-8之反應條件及半乳寡醣含量如下表所示：
將實例1至8所得之液態乳，加熱滅酶(溫度70～80℃)，隨後降溫至10～20℃。以UHT超高溫瞬間滅菌(溫度140℃，30秒)，並使用無菌冷充填技術包裝。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (18)
- 一種製備富含半乳寡醣及低乳糖之乳製品之方法，其特徵為以乳糖酶(lactase)直接處理乳原料，其中該乳糖酶為β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)，或為來自麴菌(Aspergillus)或酵母菌(Saccharomyces)之乳糖酶，其中該乳原料之固形物含量為約14-40%，其中該方法係使用約0.1至0.5%(w/w)之乳糖酶在約40℃至約50℃之溫度下處理60至90分鐘，及其中經乳糖酶處理後之乳產物含有約0.3~8%(w/w)之半乳寡醣及低於約4%(w/w)之乳糖。
- 如請求項1之方法，其中該乳原料係來自哺乳動物種類。
- 如請求項2之方法，其中該乳原料為牛、山羊或綿羊乳。
- 如請求項1之方法，其中該乳原料係將生乳或奶粉或乳清蛋白溶解於水中所製成。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其進一步包括使用蛋白酶處理經乳糖酶處理之乳原料。
- 如請求項5之方法，其中該蛋白酶為風味蛋白酶(flavourzyme)，或來自米麴菌(Aspergillus oryzae)之真菌蛋白酶。
- 如請求項5項之方法，其中係使用約為0.1至0.5%(w/w)之蛋白酶。
- 如請求項5之方法，其係在約30℃至約60℃之溫度下進行酵素處理。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中在酵素處理完成後，加溫滅酶，隨後降溫。
- 如請求項5之方法，其中在酵素處理完成後，加溫滅酶，隨後降溫。
- 如請求項9之方法，其進一步以UHT超高溫瞬間滅菌。
- 如請求項10之方法，其進一步以以UHT超高溫瞬間滅菌。
- 如請求項11項之方法，其進一步包含以無菌冷充填技術包裝所得之乳製品。
- 如請求項12項之方法，其進一步包含以無菌冷充填技術包裝所得之乳製品。
- 一種富含半乳寡醣及低乳糖之乳製品，其係由請求項1至14中任一項之方法所製備。
- 如請求項15之乳製品，其中經乳糖酶處理後之乳產物含有8~60%w/w之固形物。
- 如請求項15之乳製品，其經製成最終液態乳製品，其中該最終液態乳製品含有7~28%w/w之固形物及約0.2~5%(w/w)之半乳寡醣。
- 如請求項15至17項中任一項之乳製品，其中經乳糖酶處理後之乳產物含有40%w/w之固形物，而最終液態乳製品含有12%w/w之固形物及低於約1.5%(w/w)之乳糖。
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