不同乳制品中乳糖酶活性检测研究
作者: 吴伟本研究旨在检测和比较不同乳制品中的乳糖酶活性,为乳糖不耐症患者提供科学的饮食建议。研究对象包括牛奶、普通酸奶、希腊酸奶、硬质奶酪、软质奶酪和豆乳。实验采用比色法,通过测定乳制品样品在420nm波长处的吸光度,并利用标准曲线计算乳糖酶活性。结果显示,发酵乳制品中的乳糖酶活性显著高于未发酵乳制品,植物基乳制品中的乳糖酶活性最低。研究表明,乳糖酶活性受温度、pH值和贮藏时间等因素影响。本研究为乳糖不耐症患者选择合适的乳制品提供了科学依据,并为乳制品生产企业优化工艺流程提供了参考。
乳制品在人类饮食中占据重要地位,不仅提供蛋白质、钙、维生素等丰富的营养物质,还对骨骼健康和免疫系统具有显著的益处。然而,部分人群由于体内乳糖酶缺乏,无法有效分解乳制品中的乳糖,导致乳糖不耐症的发生。乳糖不耐症常表现为腹泻、腹胀、腹痛等症状,影响患者的生活质量。本研究旨在探索不同乳制品中乳糖酶的活性,通过比较多种乳制品的乳糖酶活性为消费者提供科学依据,帮助他们做出更合适的饮食选择。研究不仅关注传统的牛奶、酸奶和奶酪,还包括市场上新兴的植物基乳制品。
乳糖酶活性检测是研究乳制品中乳糖酶活性的重要手段。根据惠华英等人的研究,乳糖酶活性检测方法多种多样,包括比色法、荧光法、电化学法等。这些方法各有优缺点,选择合适的方法对于实验结果的准确性和重复性至关重要。比色法由于操作简便、成本低,被广泛应用于乳糖酶活性检测。荧光法和电化学法在灵敏度和检测范围上具有优势,适用于更复杂的乳制品样品。传统乳制品如牛奶、酸奶和奶酪中的乳糖酶活性差异显著,这与生产工艺、发酵菌种及贮藏条件密切相关。例如发酵酸奶中的乳糖酶活性通常高于未发酵的牛奶,而不同品牌的酸奶由于发酵菌种的不同,其乳糖酶活性也存在显著差异。近年来,随着植物基乳制品的兴起,研究发现这些产品中的乳糖酶活性较低,这对乳糖不耐症患者来说并不理想。通过对不同乳制品乳糖酶活性的系统研究,可以为乳糖不耐症患者提供更全面的饮食指导。
1.材料与方法
1.1 研究对象
本研究的主要对象是市面上常见的几类乳制品,包括牛奶、酸奶、奶酪和豆乳。所有样品均来源于同一品牌,酸奶样品包括普通酸奶和希腊酸奶;奶酪样品涵盖了硬质奶酪和软质奶酪。所有乳制品样品在购买后,立即冷藏保存,并在实验前进行均质化处理,以确保样品的一致性。
牛奶样品在实验前经过巴氏杀菌处理,以消除外界微生物的影响;酸奶和奶酪样品则按照其原有包装保存,避免环境因素的干扰。豆乳在实验前摇匀,确保其成分均匀分布。所有样品在实验当天进行检测,以确保数据的准确性和可靠性。
1.2 实验设备与试剂
本实验使用了多种高精度实验设备以确保乳糖酶活性检测的准确性。主要设备包括离心机、光谱仪、pH计等。这些设备均经过校准和验证,以确保其在实验中的可靠性和准确性。试剂方面,使用了高纯度的乳糖酶标准品以建立标准曲线和验证检测方法的准确性。缓冲液用于维持实验过程中溶液的pH值,确保乳糖酶在最佳条件下进行反应。显色剂用于比色法检测,通过颜色变化来定量分析乳糖酶活性。实验中使用的蒸馏水和其他必要的化学试剂均为分析纯,确保实验结果的可靠性。
在实验操作过程中,严格按照标准操作规程进行,所有实验步骤均在无菌条件下进行,以防止外界污染对实验结果的影响。样品的处理和试剂的配制均由经过培训的实验人员操作,确保实验的重复性和可靠性。
2.实验步骤
2.1 样品准备
按照不同乳制品的类型,将样品进行分类处理。牛奶样品在实验前需进行巴氏杀菌处理,具体操作是将牛奶加热至72℃并保持15秒,然后迅速冷却至4℃,以确保样品中无活性微生物。酸奶样品在开封后直接使用,不做额外处理,但需保存在4℃下。奶酪样品则切割成1厘米见方的小块,以便后续处理。豆乳在实验前充分摇匀,确保样品均匀。所有样品在实验开始前均需在冰浴中预冷至4℃以防止乳糖酶的活性丧失。
2.2 乳糖酶提取
为了提取样品中的乳糖酶,将预处理后的乳制品样品按10:1的比例(重量/体积)加入冷的磷酸缓冲液(pH7.0)。将样品混合物置于超声波破碎仪中进行超声处理,每次超声处理时间为30秒,间隔30秒,重复三次。超声处理完成后,将样品置于4℃下进行离心,离心速度为10000转/分钟,时间为15分钟。离心结束后,小心取出上清液,即为乳糖酶粗提液。为了确保乳糖酶的稳定性,上清液需立即使用或在-20℃下保存备用。
2.3 乳糖酶活性测定
乳糖酶活性测定采用比色法进行。首先制备乳糖酶反应底物溶液,具体为0.1M乳糖溶液。取0.5毫升乳糖溶液与0.5毫升乳糖酶粗提液混合,置于37℃水浴中反应30分钟。反应结束后加入1毫升显色剂(对硝基苯基-β-D-吡喃半乳糖苷溶液)终止反应,并将混合液继续在37℃下孵育10分钟,以使显色反应完全。随后使用光谱仪在420nm波长处测定吸光度。根据标准曲线计算乳糖酶的活性,单位定义为每分钟水解1微摩尔乳糖所需的酶量。
2.4 数据分析
实验数据的处理和分析采用标准曲线法。根据已知浓度的乳糖酶标准品测定其吸光度并绘制标准曲线,将各乳制品样品的测定吸光度代入标准曲线中计算出乳糖酶活性。所有实验均进行三次重复,以确保数据的可靠性和重复性。数据结果采用平均值±标准误表示,使用SPSS25.0统计软件进行方差分析和显著性检验,确定不同乳制品间乳糖酶活性的差异是否具有统计学意义。
3.实验结果
3.1 乳糖酶活性检测结果
图1展示了乳糖酶活性测定的标准曲线,横轴为乳糖酶浓度(μM),纵轴为在420nm波长处测定的吸光度。标准曲线的数据点表现出良好的线性关系,通过线性回归拟合得到的方程为:y=0.015x。其中y为吸光度,x为乳糖酶浓度。根据标准曲线可以将各乳制品样品的吸光度值代入该方程,计算出相应的乳糖酶活性。不同乳制品在420nm波长处的吸光度以及根据标准曲线计算出的乳糖酶活性数据如表1所示。希腊酸奶的乳糖酶活性最高,而豆乳的乳糖酶活性最低。
3.2 数据分析与讨论
通过对不同乳制品中乳糖酶活性的检测和分析,发现乳糖酶活性在不同乳制品中存在显著差异。具体结果显示,希腊酸奶的乳糖酶活性最高,为37.33U/mL;其次是普通酸奶,为32.00U/mL。牛奶的乳糖酶活性为24.67U/mL,略低于发酵乳制品。奶酪中,软质奶酪和硬质奶酪的乳糖酶活性分别为17.33U/mL和14.67U/mL。植物基乳制品如豆乳的乳糖酶活性最低,仅为6.00U/mL。这些结果表明,发酵乳制品中的乳糖酶活性显著高于未发酵乳制品,这主要归因于发酵过程中乳酸菌增加了乳糖酶的含量。相比之下,奶酪由于制作过程中乳糖含量显著降低,其乳糖酶活性也相应较低。豆乳作为植物基乳制品,几乎不含乳糖。因此,其乳糖酶活性最低。
影响乳糖酶活性的因素有多种,包括温度、pH和贮藏时间等。在本实验中,所有样品均在4℃下保存,以防止乳糖酶活性丧失。在乳糖酶提取和测定过程中,严格控制温度和pH,以确保乳糖酶在最佳条件下反应。贮藏时间也是一个重要因素,乳制品在长时间贮藏过程中乳糖酶活性会逐渐下降,所以实验样品均在购买后应尽快进行检测,以保证数据的准确性。本研究结果与已有文献报道相符,有学者表明,发酵乳制品中的乳糖酶活性普遍高于未发酵乳制品,这与本研究中酸奶和希腊酸奶乳糖酶活性较高的结果一致。奶酪和植物基乳制品的乳糖酶活性较低,也与文献中的相关报道相符。
本研究的实际意义和应用主要体现在对于乳糖不耐症患者可以选择乳糖酶活性较高的乳制品,如希腊酸奶和普通酸奶可以帮助他们更好地消化乳糖,减轻不适症状。本研究结果可以为乳制品生产企业提供参考,指导他们通过优化发酵工艺和储存条件提升乳糖酶活性,从而生产出更适合乳糖不耐症患者的产品。
结论
本研究对不同乳制品中的乳糖酶活性进行了系统的检测和分析,结果表明,乳糖酶活性在不同乳制品中存在显著差异。发酵乳制品如希腊酸奶和普通酸奶的乳糖酶活性显著高于未发酵乳制品,如牛奶和奶酪。植物基乳制品如豆乳的乳糖酶活性最低。这些发现与已有文献中的研究结果一致,进一步验证了发酵过程对乳糖酶活性的积极影响。在本实验中,所有样品均在低温下保存,并严格控制提取和测定过程中的实验条件,以确保数据的准确性。本研究的结果为乳糖不耐症患者提供了科学的饮食选择依据,同时也为乳制品生产企业优化生产工艺提供了参考。
作者简介
吴伟(1985-),男,汉族,四川绵阳人,工程师,本科,学士;研究方向:食品检验。