乳糖酶的制备与用途

2020/4/3 15:38:23

背景及概述[1][2][4]

乳糖酶(Lactase)又称β-半乳糖苷酶(β-galac-tosidase),是位于人体小肠绒毛的一种消化酶,是以母乳/奶粉为主要营养来源的婴幼儿体内最重要的消化酶;该酶可催化分解乳糖,同时乳糖酶还具有半乳糖苷的转移作用。人体中乳糖酶的活性和分泌量受多种继发性因素的影响,导致人体无法消化乳制品中的乳糖,部分患者出现腹痛、胀气和腹泻等消化不良症状,称为乳糖不耐受。乳糖不耐受是一个全球性问题,尤其在中国亟需解决。

制备[3]

一种乳糖酶微胶囊,其是以乳糖酶为芯材,以κ-卡拉胶和海藻酸钠为壁材、CaCl2和ε-聚赖氨酸作为胶粒的固化剂,以及κ-卡拉胶为涂膜剂、ε-聚赖氨酸为表面硬化剂制得;其制备方法包括以下步骤:

(1)乳糖酶胶液的制备:将κ-卡拉胶和海藻酸钠按质量比8:2混合制成胶料,然后将胶料溶解于80℃~95℃蒸馏水中,制得质量浓度为2.5%~3.5%的胶液,待其冷却至43℃~50℃后,按体积比3:1加入质量浓度2%~6%、温度43℃~50℃的乳糖酶液,采用搅拌器以500r/min~1500r/min搅拌15min~30min,制得乳糖酶胶液;

(2)超声消泡:将所得乳糖酶胶液置于超声波消泡机内进行超声波消泡,其超声波频率为20kHz~40kHz、强度为0.3W/cm2~0.8W/cm2,消泡时间为2min~6min;

(3)喷雾造粒:将消泡后的乳糖酶胶液装入喷雾造粒机的供液器中,采用气流式雾化器,将乳糖酶胶液以100mL/min~250mL/min的流量流向二流体喷嘴,同时向喷嘴中通入0.5MPa~1.0MPa的压缩空气,使乳糖酶胶液由喷嘴喷出成为微小液滴;

(4)固化:使微小液滴喷入温度为25℃~50℃的固化剂中,以5r/min~20r/min的转速搅拌10min~30min使液滴固化,然后过滤,用蒸馏水清洗掉表面固化剂,再沥去表面水分,得到乳糖酶微粒;所述的固化剂为CaCl2和ε-聚赖氨酸的混合水溶液,其中CaCl2的质量浓度为0.5%~3.0%,ε-聚赖氨酸的质量浓度为0.6%~1.0%;

(5)二次涂膜与硬化:将所得乳糖酶微粒倒入质量浓度为1.0%~1.5%、温度为40℃~50℃的κ-卡拉胶溶液中浸泡涂膜15min,取出沥干后倒入质量浓度0.6%~1.0%、温度为25℃~50℃的ε-聚赖氨酸溶液中硬化15min,过滤后沥干;如此重复1次,制得涂膜乳糖酶微粒;

(6)干燥:将所得涂膜乳糖酶微粒置于40℃烘箱中干燥12h,制得缓释的乳糖酶微胶囊成品。

用途[4]

乳糖酶分布广泛,如微生物(酵母菌、真菌、细菌和放线菌)、植物和动物组织中均有发现。乳糖酶自身有两种功能,一是乳糖酶可以催化β-1,4半乳糖苷键的水解反应,将一分子乳糖水解成各一分子的两种单糖,半乳糖和葡萄糖;二是乳糖酶还可以通过转移半乳糖苷键生成低聚半乳糖。乳糖酶的应用主要是基于以上两种功能:

1 催化分解乳糖乳糖酶在工业上主要用于乳制品工业,利用其水解作用分解乳制品中的乳糖,生产低乳糖或无乳糖乳制品,供乳糖不耐受的广大人群食用。另外,酸性乳糖酶可以制成医用乳糖酶制剂,或者添加到奶粉中制成特殊用途奶粉,临床上用于症状性乳糖不耐受的治疗,尤其是以乳制品为主要营养来源的婴幼儿,乳糖酶制剂是婴幼儿乳糖不耐受的最理想选择。

2 乳糖酶的半乳糖苷的转移作用半乳糖在乳糖酶的转糖苷作用下生成低聚半乳糖,利用该技术可以生产低聚半乳糖,目前低聚半乳糖已经投放市场。低聚半乳糖不能被人体所吸收,但能够被肠道内的双歧杆菌等益生菌所利用,促进益生菌的增殖,是很好的益生元,又称为双歧因子,低聚半乳糖是唯一母乳来源的益生元。

主要参考资料

[1]卫生学大辞典

[2]中华烘焙食品大辞典·原辅料及食品添加剂分册

[3][中国发明]CN201710501205.1一种乳糖酶微胶囊及其制备方法

[4]焦强,刘智勇,郭毅.乳糖酶制剂的研究进展[J].河南预防医学杂志,2019,30(04):275-278.

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