[发明专利]基因工程大肠埃希氏菌及利用其产生的β-糖苷酶制备含低聚糖的低乳糖乳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种菌种，同时涉及一种利用该菌种制备β-糖苷酶TtβGLY的方法，以及利用β-糖苷酶TtβGLY制备一种含低聚糖的低乳糖乳的制备方法。

背景技术

乳及乳制品中含有优质的蛋白质、易消化吸收的脂肪、丰富的矿物质和多种维生素，还含有多种免疫物质、酶、激素等具有生理活性调节功能的生物活性物质。总乳固体平均质量分数为13.0％，其中脂肪4.0％、蛋白质3.4％、乳糖4.8％、无机盐0.8％、Ca0.11％，其钙含量高且钙磷比例适当，易被人体消化吸收，所以牛乳及乳制品是人类改善营养、增强体质不可缺少的理想食品。

世界卫生组织把按人口平均的乳制品消费列为衡量一个国家人民生活水平的主要指标之一。许多国家都把增强国民牛乳的摄入量作为改善国民营养、增强国民体质的措施。目前世界人均牛乳年消费量为94kg，亚洲人均40kg，而我国仅为7kg，相差甚远，除了经济发展水平以外，还有一个原因就是在中国人群中有很大一部分人患有乳糖不耐受症。

乳糖是奶类中特有的糖类，也是重要的营养成分之一。它是由半乳糖和葡萄糖通过β-1，4糖苷键构成的双糖，在牛奶中的含量为4.8％左右，占总糖含量的99.8％。乳糖的营养功能是提供热能和促进金属离子的吸收。正常情况下，乳糖可在人体小肠上皮细胞的乳糖酶作用下，水解成葡萄糖和半乳糖后被吸收而进入血液。婴儿在出生时体内含有许多乳糖酶，乳糖对初生婴儿起到供应大部分热量的作用。一年以后，多数人的乳糖酶活性会迅速下降，儿童和成年人因体内缺乏乳糖酶，饮用牛乳后常会引起对乳糖的消化吸收不良。若乳糖酶缺乏者一次摄入较多乳糖，乳糖不能及时被消化吸收，乳糖就进入结肠后被肠道细菌分解，产生大量乳酸、甲酸等短链脂肪酸和氢气，造成渗透压升高，使肠腔中的水分增多，引起腹胀、肠鸣、肠绞痛直至发生腹泻等症状，我们称之为乳糖不耐症。

牛奶中60％的热量是由乳糖提供的，对于乳糖不耐症患者，无法充分利用这些能量。一旦身体的能量需要不能完全得到满足，蛋白质就不能作为构成人体蛋白的氮源，而被用于满足能量需要，所以乳糖在营养方面起到节约蛋白的作用。不能吸收的乳糖，则会被肠道微生物作为一种碳水化合物的来源，发酵产酸产气，导致胃肠失调，并造成有价值的蛋白质和矿物质的损失。由于乳糖吸收不良，还会影响到对牛奶中钙的吸收。因为乳糖区别于其它糖，它是矿物质的载体，可促进矿物质的吸收。因此，假如乳糖不被吸收，将导致乳糖被排放到大肠无法利用，那么有乳糖吸收障碍的人将会发生矿物质和钙质丢失的症状，这与小儿佝楼病和成年人的骨质疏松症都有关系。另外，对无症状的乳糖吸收不良者来说，虽然不会刻意避免饮用牛奶，但由于本身乳糖酶缺乏也会使牛奶中的营养物质得不到充分的吸收。因而生产提供低乳糖乳制品是解决乳糖不耐症问题的最佳途径。

低乳糖乳的生产国外早已商业化，国内刚起步。从理论上讲，低乳糖乳可以有三种生产方法：即物理去除法、化学酸水解法和酶水解法。采用物理法如用超滤技术虽可将大部分乳糖去除，但同时维生素和矿物质也将和乳糖一起损失掉，不得不在去除乳糖后再将它们添加进去，这也造成了乳糖的极大浪费。化学法即利用酸对乳糖进行水解，但水解条件剧烈(pH1～2，温度100～150℃)，不能直接用于牛乳，而仅限于超滤乳清的水解。酶水解法即利用外源性乳糖酶将乳糖降解为易被人吸收利用的单糖。该法水解条件温和，产物简单，口感好不会破坏牛乳中其他营养成分，是目前在乳品加工中所采用的好方法。

利用酶水解法生产低乳糖乳不仅能满足乳糖不耐症患者的需要，并且由于乳糖已经分解成葡萄糖和半乳糖，增加了产品的甜度，使乳糖不耐症患者可以顺利消化吸收的同时增加了产品的营养价值。

在功能性乳制品的研究与开发方面，日本、美国、法国、德国、俄罗斯、意大利和芬兰等发达国家投入了大量的人力、物力进行了广泛而深入地研究，许多产品已推向市场。但已生产的功能性乳制品的种类多为具有降血压功效、改善人体免疫功能、改善心血管机能等功效的益生菌。例如，芬兰Valio公司的“Gefilus”品牌的含LGG益生菌，以及“埃优留斯”的蓝莓乳。