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详细内容

发酵乳清的生理功能研究及应用

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内蒙古自治区科技计划

项目申报书

 

 

 

 项目名称:发酵乳清的生理功能研究及应用

申报单位:巴林左旗鑫潼酒业有限公司

合作单位:赤峰学院

归口管理部门:赤峰市科学技术局

申报日期:202211

 

内蒙古自治区科学技术厅制

O二一年制

 

 

 

项目基本信息表

项目名称

发酵乳清的生理功能研究及应用

项目申报单位

单位名称

巴林左旗鑫潼酒业有限公司

通讯地址

巴林左旗农畜产品加工扶贫产业园

邮编

025450

统一代码

91150422MAOQQRKB3F

单位性质

□企业 □科研院所 □大专院校 □事业单位 □其他

项目合作单位

赤峰学院

内蒙古赤峰市红山区迎宾路1号

024000

项目负责人

姓名

乌力吉

性别

 

身份证号

150102196705252119

学历

博士

职称

副教授

工作单位

赤峰

学院

固定电话

04768300023

手机号码

18304875165

电子邮箱

wljdlg@126.com

项目联系人

姓名

仪垂江

工作单位

巴林左旗鑫潼酒业有限公司

手机号码

13904763915

电子邮箱

zqgx213@126.com

项目执行期

20235月至20264

组人数

 8

所属技术领域

□新能源  □化工  □新材料  □节能环保 □装备制造   □生物技术  □信息技术  □种植业   □养殖业   □生态环境   □人口健康   □公共安全   □科技文化  □城市发展与智慧管理技术  □其他       (只可选择一项)     

国标学科

食品科学技术-食品加工技术-乳加工技术

行业类别

制造业-酒、饮料和精制茶制造业-酒的制造-其他酒制造

指南代码

X1303

科技报告

年度报告


中期报告


最终技术报告

1份

项目摘要

(300字以内)

本课题组在前期研究中发现发酵乳清具有体外降低胆固醇、抗氧化和抗有害菌活性。基于此,本项目以发酵乳清对DPPH自由基的清除率和羟自由基清除为指标,检测抗氧化功能的同时鉴定抗氧化物质;通过对大鼠进行灌胃后对其脾脏指数、TB淋巴细胞转化率等一系列指标进行检测,并计算CD4/CD8比值、CD4CD25调节性T细胞占CD4T细胞的比例,评价发酵乳清对大鼠免疫调节作用的影响;还对大鼠进行灌胃后检测肝脏及血清的各项指标,评价发酵乳清对血清胆固醇的影响,旨在进一步探讨发酵乳清的作用机制从而为生产销售功能性酒精饮料提供理论和宣传依据。

项目投入

200万元(申请自治区财政资金100万元,单位自筹100万元)

成果形式

专利 □新技术 R新工艺  □新产品  □新材料 □新设备 □关键部件  □实验装置/系统  □应用解决方案  □新诊疗方案   □临床指南/规范 □科学数据    □软件  □技术标准 □其他





一、国内外研究进展

乳清是生产干酪或者干酪素时所得到的一种液态副产物,约占牛奶体积的85-90%和牛奶55%的营养成分。乳清发酵液是以乳清作为发酵底物,通过酵母菌或乳酸菌等有益微生物发酵后1,2),沉淀除去大分子蛋白、低温真空抽出乙醇得到的清澈透明的微黄发酵液。乳清发酵液不单单具有发酵风味浓郁、饱满及极高的应用稳定性等特点;特别是具有多种益生功能,如抗氧化(抗衰老)、抗癌、提高免疫调节作用、降低血脂等诸多作用。关于乳清蛋白益生作用的报道有很多3-5),但在国内外对乳清发酵液的益生作用的研究应用甚少,而对乳清发酵液的研究大多停留在饮料产品的开发上。

徐睿庸6)和张和平等人7)将酶解后的乳清以乳酸菌发酵得到风味乳清发酵液,并将其应用在发酵炼乳饮料中或添加些果汁制得一款风味良好的货架期较长的果汁乳清饮料。

近年,发酵乳清中所含生物活性物质的开发引起人们的重视,其中,抗氧化肽能有效地清除体内过剩的活性氧自由基,保护细胞和线粒体的正常结构和功能,防止脂质氧化的发生,而氧化往往与人类及其他动物的诸多疾病(癌症、老化、动脉硬化等)的发病机制有关8-17)

心脑血管疾病(高血压、高血脂、冠心病、心肌梗塞等)在现代人群中普遍存在,为此死亡人数也不断增加18-20)。研究表明,降低血脂中胆固醇含量可有效避免心脑血管疾病在高血脂人群中频繁发生21),益生菌发酵产物(如发酵乳清)有降低血清中胆固醇含量的生物学特性22),对人类健康有积极的促进作用,通过降低体内胆固醇含量来预防或防治心脑血管疾病便成为一种新趋向。

有研究发现,将乳清进行乳酸发酵后将其适量饮用,不仅能调节肠道菌群平衡23),而且可降低体内胆固醇含量24);于志会等25) 和韦云路等26)研究发现植物乳杆菌发酵物灌胃高血脂小鼠可减少其血清中甘油三酯和对高血脂饮食大鼠血清中胆固醇有调节作用。也有研究表明,适量饮用乳酸菌和酵母菌共同发酵的酸马乳,不仅能促进食物消化吸收,而且能有效降低血液中胆固醇的含量,避免高血压、高血脂疾病的发生27-30)

免疫调节是机体中免疫器官、免疫细胞、免疫分子以及其他系统间的相互作用。机体受到抗原刺激时,会依靠免疫系统来实现一系列的免疫调节,以达到维持自身生理动态的平衡与相对稳定。

Maloof H等人31)发现发酵乳制品具有一定的抗癌作用,其可通过促进机体淋巴细胞的增殖分化来加强了小鼠的免疫调节,进而抑制肿瘤疾病的进一步恶化。Aragón F等人32)通过给乳腺癌小鼠模型灌胃发酵乳后,发现发酵乳不仅可以在一定程度上抑制肿瘤细胞的扩散与转移,还可通过影响IL-6IL-10TNF-α等细胞因子和CD4+、CD8T细胞等免疫细胞来延缓甚至阻止癌症疾病的发生。

乳酸菌酵母等发酵的发酵乳也可以通过增加机体过氧化物酶体增殖物激活受体的表达,促进脂代谢与免疫细胞的增殖分化,加强机体的免疫调节33)

陈玉洁等和红纲等34,35)还发现了酸马奶中分离得到的马克思克鲁维酵母菌代谢产物也具有免疫调节活性,其可提高被致病性大肠杆菌感染小鼠的免疫机能,影响盲肠菌群,减少致病性大肠杆菌与肠球菌的数量;也可通过加强机体免疫机能,高效阻止或杀死结核分枝杆菌,起到治疗肺结核的作用。

本项目

1)利用发酵乳清,以发酵产物对DPPH自由基的清除率为指标,探寻发酵乳清抗氧化生理功能的同时精制鉴定抗氧化活性物质;

2)通过对无特定病原体大鼠灌胃发酵乳清进行动物实验后对其脾脏指数、TB淋巴细胞转化率、血清IgGIgA质量浓度以及CD3CD4CD8CD4CD25T淋巴细胞百分比含量进行检测,并计算CD4/CD8比值、CD4CD25调节性T细胞占CD4T细胞的比例,从而初步评价发酵乳清对大鼠免疫调节作用的影响;

3)利用高血脂,高胆固醇大鼠,灌胃发酵乳清后检测血清总胆固醇、甘油三酯含量以及肝脏的各项指标,评价发酵乳清的调节胆固醇的影响。本项目力争生产出更适于中国人消费口味的功能性发酵乳清产品,也为了下一步大力宣传本公司产品以及大规模生产提供理论和实验依据。

二、研发内容

研究内容

       本项目所用的乳清是当地某乳制品厂每天可提供5吨质量稳定的新鲜乳清。

发酵乳清的制备:利用前期项目中乳酸菌和酵母菌共同发酵(30、15天)新鲜乳清后通过巴氏杀菌→自然沉淀→高速离心取上清液后以旋转蒸发器(48℃)完全除去乙醇后的液体在-80℃冷冻保存备用。

非发酵乳清的制备:将新鲜乳清巴氏杀菌→自然沉淀→高速离心取上清液后以旋转蒸发器完全除去乙醇将其以旋转蒸发器(48℃)完全除去乙醇后的液体-80℃冷冻保存备用。

 

在以上工作的基础上进行以下研究:

1.发酵乳清的抗氧化作用:利用发酵乳清,以发酵产物对DPPH自由基的清除率和羟自由基清除为指标,探寻发酵乳清的抗氧化生理功能的同时精制鉴定抗氧化活性物质。

2.发酵乳清对Wistar大鼠免疫调节作用的影响:利用无特定病原Wistar大鼠24只(雌雄各半),随机分为空白对照组(生理盐水组)、对照组(非发酵乳清组)实验组(发酵乳清组),每组8 只,自由采食。并每天8∶00及17∶00分别灌胃3 mL/次灭菌生理盐水、非发酵乳清、发酵乳清,持续28天(4周),之后颈椎脱臼致死。对其脾脏指数、TB淋巴细胞转化率、血清IgG、IgA质量浓度以及CD3CD4CD8CD4CD25T淋巴细胞百分比含量进行检测,并计算CD4/CD8比值、CD4CD25调节性T细胞占CD4T细胞的比例,从而评价发酵乳清对大鼠免疫调节作用的影响。

3.发酵乳清的降胆固醇作用及动物实验验证试验:将试验用大鼠提前饲喂7天(一周)(可允许其自由饮食饮水)后将共24只大鼠(雌雄各一半)按照随机8只分为一组,共分为三组分别编号为A(空白对照组-生理盐水组)、B(对照组-非发酵乳清组)、C(实验组-发酵乳请组)。把每组小鼠均进行尾静脉取血,分别测定其血清胆固醇的总含量,各组大鼠初始血清胆固醇含量差异不显著(p>0.05)。ABC三组食用相同的基础饲料28天(四周),在此试验阶段对A组进行灌胃300mL/kg生理盐水;B组大鼠灌胃3mL/只的非发酵乳清;C组大鼠灌胃3mL/只的发酵乳清。28天后将大鼠断头进行取血,并选用相应的试剂盒对大鼠血液中胆固醇指标、血清总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇的水平及肝脏指标进行检测。

三、研究方法和技术路线




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四、创新点

本项目通过对发酵乳清的部分生理功能探究及进行动物验证实验,挖掘发酵乳清的健康功能性,为进一步打造低醇功能性品牌,迎合酒水市场的年轻化,为满足9095后主力军消费者的低醇、高品质、健康趋向而奠定理论和应用基础。

五、先进性

先进性,该发酵乳清工艺独特,有一定技术难度。新颖性,国内外均无发酵乳清低醇功能性酒精饮料产品。发酵乳清有着外观微黄透明、均匀、稳定、发酵风味浓郁、酸甜适中、清匀爽口、保健功效等特征。能够解决乳制品废液(乳清)的有效利用,对减少环境污染有一定的贡献。

六、申报单位、参与单位科研条件支撑状况

申报单位巴林左旗鑫潼酒业有限公司是具有食品生产许可证、酒类生产许可证的由法人独资注册的公司。公司汇聚了一批酿酒高级工程师、高级生物技术人员、乳品工艺专业人才,组成一支实力雄厚的奶酒酿造、发酵工艺的科研队伍。

2021年,公司与赤峰学院共同申请成功题目为“乳清酒加工工艺及其发酵剂优化研究与应用”的《科技支撑东北振兴-2022YFDZ0012》项目。目前已分离出保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、嗜热链球菌等100多株乳酸菌,马克斯克鲁维酵母、酿酒酵母、乳酸克鲁维酵母等40多株酵母菌;该项目也发现发酵乳清具有体外降低胆固醇、抗氧化和抗有害菌活性。已取得初步成效。利用该成果制作发酵乳清,采用生产车间全过程管理和工序管理,严格按标准文件要求生产出合格的产品,最大限度地减少交叉污染和混淆差错,使整个生产处于受控状态。

合作单位赤峰学院的发酵及微生物实验室具备动物实验设备、微生物分离鉴定、分析检验所需仪器设备和实验条件,实验仪器有严密的无菌操作台、PCR光谱仪、电泳仪、各种温度的调试培养箱、二元梯度搞笑液相色谱仪、红外光谱仪、荧光分析仪、紫外-可见分光光度计、电子天平、自动点位滴定仪、熔点仪、旋转蒸发仪等仪器。赤峰学院的软硬件支持和团队的技术能够满足完成该项目所需的所有技术要求。

七、负责人及研究团队的科研水平及前期研究基础

项目负责人乌力吉德力根,副教授,毕业于日本冈山大学,农学博士。

负责在研项目:2022年度《内蒙古自治区科技支撑东北振兴》-2022YFDZ0012

多年从事于发酵乳制品方面的研究工作,尤其是食品微生物应用方面有着丰富的经验和知识。曾在日本学习期间担任过日本国农林水省项目“夏洛莱牛奶干酪发酵剂研发及其乳清酒发酵过程控制研究”-ID17934400。在《日本机能性食品开发研究所》担任发酵技术终身顾问至今,研发的新型“发酵酵素”销往亚欧多国,受到高度评价的同时带来丰厚的经济效益。国内外发表多项论文。

项目参与人韩文静毕业于内蒙古农业大学,农学博士。本项目中担任执行“发酵乳清的降胆固醇作用及动物实验验证试验”及联络外部的有关事宜。

成果:1、参与“优质肉羊种质特性及创新技术集成”,获得河南省教育厅科技成果二等奖。获得河南省科技进步三等奖;2、参与申请专利”一种科农肉羊新品系的杂交培育方法”、“一种农本羊的杂交培育方法”、“ 一种山羊速激肽TAC1 基因多态性检测试剂盒及检测方法”等。

项目参与人孔凡军,毕业于内蒙古农业大学,农学学士。本项目中担任执行“发酵乳清制备”、“非发酵乳清制备”以及各类制备仪器设备的管理工作。

参与项目:2022年度《内蒙古自治区科技支撑东北振兴》-2022YFDZ0012

项目参与人乌兰图雅,毕业于日本东北大学,农学博士。本项目中担任执行“发酵乳清制备”和“非发酵乳清制备”工作。

主持在研项目:1、赤峰学院2021年度应用型示范课程建设项目:中学生物学教学设计-SFK20211105;2、赤峰学院教育教学研究项目:“互联网+翻转课堂”教学模式在生物微格教学训练课程中的应用研究-jyxmy202108;3、赤峰学院教育硕士课程建设项目-教育硕士专业必修课课程建设研究以《中学生物教学设计与实施》课程为例-cfxyjyss12017

4、赤峰学院服务赤峰市经济社会发展应用项目:新型乳酸菌复合微生态制剂的研发及其应用-cfxyfc201852

主持结项:赤峰学院青年基金项目-5种不同林型下外生菌根真菌多样性对比调查研究-cfxyqn201914

发表论文:1Wulantuya, Masaka K, Bayandala, Fukasawa Y, Matsukura K, Seiwa K. 2020. Gap creation alters the mode of conspecific distancedependent seedling establishment via changes in the relative influence of pathogens and mycorrhizae. Oecologia192: 449–462. (SCI2);2、乌兰图雅,张梦竹.核心素养视角下的生物学教学测略研究.中学生物教学.2022,(2):83(核心期刊);3、乌兰图雅.微课及微课程在初中生物学教学中的应用.发展教育学.2021,(10):8-9;4、乌兰图雅.屎肠球菌在饲用微生态制剂中的应用.创意与创新.2021,(9):52-53.

项目参与人韩立伟,毕业于内蒙古财经大学,会计学研究生,副教授、高级会计师,赤峰学院计划财务处副处长。本项目担任经费合理化监管工作。为了本项目能够合理利用经费、顺利进行和完成项目而经费管理监督工作非常重要。

校级课题主持结项:赤峰学院综合预算改革研究(2019年)

发表论文:1、基于高校全面预算绩效管理的项目管理体系研究《商业会计》2021年2月;2、基于校院两级管理的地方高校预算管理体系研究《赤峰学院学报》2020年10月;3、地方高校预算绩效管理《赤峰学院学报》2018年11月。

项目参与人马新秀,大连工业大食品科学博士,讲师。本项目中担任执行实验“发酵乳清的抗氧化作用”工作、“发酵乳清对Wistar大鼠免疫调节作用的影响”及整个项目中实验数据管理。

荣誉:大连工业大学优秀研究生、大连市优秀毕业生、大连工业大学实践标兵荣誉称号、大连工业大学最具责任荣誉称号。成果:1Ma, X., Bi, J., Li, X., Zhang, G., Hao, H., & Hou, H. (2021). Contribution of Microorganisms to Biogenic Amine Accumulation during Fish Sauce Fermentation and Screening of Novel Starters. Foods, 10 (11)(中科院分区:1区);2Ma, X., Zhang, Y., Li, X., Bi, J., Zhang, G., Hao, H., & Hou, H. (2021). Impacts of salt-tolerant Staphylococcus nepalensis 5-5 on bacterial composition and biogenic amines accumulation in fish sauce fermentation. Int J Food Microbiol, 361, 109464(中科院分区:1区);3、马新秀, 胡文忠, 冯可,等. 多糖类可食性膜在鲜切果蔬包装中的应用[J]. 包装工程, 2017, 38(17):5;4、马新秀, 胡文忠, 冯可,等. 生物芯片在微生物检测中的应用[J]. 食品与发酵工业, 2018, 044(002):273-277.

项目参与人郭成,教授,毕业于东北师范大学,硕士学位。现任赤峰学院生命科学学院院长。负责整个项目中实验动物饲养管理指导、实验设备管理指导等工作。

先后主讲过的基础课和专业课有植物生理学、植物病理学、农业昆虫学、农业基础、烹饪生物学、普通动物学、资源昆虫学和园艺植物虫害防治等课程及实验课教学。获得自治区优秀教学成果一等奖1项。参加并完成国家级项目1项;主持并完成省部级项目1项,参与完成省部级项目2项。参编教材1部;发表专著1部;发表论文20余篇。

项目参与人赵岩,毕业于东北师范大学,生物教育,理学学士。负责整个项目中实验数据处理指导以及实验试剂耗材使用指导及管理工作。

所讲授课程为微生学、食品微生物学和农业微生物学。国内外发表多篇微生物相关论文。曾主持赤峰学院服务地方项目一项,参与国自然项目一项。

 

参考文献

1)郭本恒,干酷. 北京:化学工业出版社,2004.

2)Ana R. Madureira, Cláudia I. Pereira, Ana M.P. Gomes, Manuela E. Pintado, F. Xavier Malcata, Bovine whey proteins – Overview on their main biological properties, Food Research International, Volume 40, Issue 10, 2007, Pages 1197-1211, ISSN 0963-9969.

3)Giuliano Dragone, Solange I. Mussatto, José M. Oliveira, José A. Teixeira, Characterisation of volatile compounds in an alcoholic beverage produced by whey fermentation, Food Chemistry, Volume 112, Issue 4, 2009, Pages 929-935, ISSN 0308-8146.

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24)王秀娟,张小磊,商雪娇,等.2种乳酸菌降胆固醇能力的比较研究[J].食品科技,2016,41(05):12-15.

25)于志会,张雪,李盛钰,等.植物乳杆菌C88发酵乳对高脂血症大鼠降胆固醇的作用[J].中国乳品工业,2013, 41(8):17-19.

26)韦云路,刘义,王瑶,等.3株益生菌体外降胆固醇能力及体内降血脂效果评价[J].食品科学,2017,38(23):129-134.

27)毕斯哈拉图.蒙药当玛-5酸马奶咀嚼片用于功能性消化不良大鼠胃排空中的效果[J].中国民族医药杂志,2017, 23(4):49-50.

28)赵俊良,卢海鹏,金山,等.乳酸菌盐溶性蛋白培养物中血管紧张素转化酶抑制活性肽的测定及分离[J].食品科学,2016,37(9):170-174.

29)Guo  Chunfeng,  Zhang  Shuang, Yuan Yahong,  et  al. Comparison of lactobacilli isolated from Chinese suan-tsai  and  koumiss  for  their  probiotic  and  functional properties[J].  Journal  of  Functional  Foods,2015, 12(2):294-302.

30)卢海鹏,赵俊良,刘景波,等.长期喂服酸马奶对Wistar大鼠外周血淋巴细胞数量和百分比的影响[J].细胞与分子免疫学杂志,2017,33(8):1087-1090.

31)Maroof H, Hassan ZM, Mobarez AM, Mohamadabadi MA. Lactobacillus acidophilus could modulate the immune response against breast cancer in murine model. J Clin Immunol. 2012 Dec;32(6):1353-9.

32)Aragón F, Carino S, Perdigón G, de Moreno de LeBlanc A. The administration of milk fermented by the probiotic Lactobacillus casei CRL 431 exerts an immunomodulatory effect against a breast tumour in a mouse model. Immunobiology. 2014 Jun;219(6):457-64. 

33)Sari EK, Bakir B, Aydin BD, Sozmen M. The effects of kefir, koumiss, yogurt and commercial probiotic formulations on PPARα and PPAR-β/δ expressions in mouse kidney. Biotech Histochem. 2014 May;89(4):287-95.

34)陈玉洁.酸马奶源酵母菌代谢物对致病性大肠杆菌的抑菌作用机理研究[D].内蒙古农业大学,2015.

35)齐格(酸马奶)结合蒙药治疗肺结核病临床观察[J].中国民族医药杂志,2014,(9):28.

 






















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内蒙古自治区科技计划

项目申报书

 

 

 

 项目名称:发酵乳清的生理功能研究及应用

申报单位:巴林左旗鑫潼酒业有限公司

合作单位:赤峰学院

归口管理部门:赤峰市科学技术局

申报日期:202211

 

内蒙古自治区科学技术厅制

O二一年制

 

 

 

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项目名称

发酵乳清的生理功能研究及应用

项目申报单位

单位名称

巴林左旗鑫潼酒业有限公司

通讯地址

巴林左旗农畜产品加工扶贫产业园

邮编

025450

统一代码

91150422MAOQQRKB3F

单位性质

□企业 □科研院所 □大专院校 □事业单位 □其他

项目合作单位

赤峰学院

内蒙古赤峰市红山区迎宾路1号

024000

项目负责人

姓名

乌力吉

性别

 

身份证号

150102196705252119

学历

博士

职称

副教授

工作单位

赤峰

学院

固定电话

04768300023

手机号码

18304875165

电子邮箱

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项目联系人

姓名

仪垂江

工作单位

巴林左旗鑫潼酒业有限公司

手机号码

13904763915

电子邮箱

zqgx213@126.com

项目执行期

20235月至20264

组人数

 8

所属技术领域

□新能源  □化工  □新材料  □节能环保 □装备制造   □生物技术  □信息技术  □种植业   □养殖业   □生态环境   □人口健康   □公共安全   □科技文化  □城市发展与智慧管理技术  □其他       (只可选择一项)     

国标学科

食品科学技术-食品加工技术-乳加工技术

行业类别

制造业-酒、饮料和精制茶制造业-酒的制造-其他酒制造

指南代码

X1303

科技报告

年度报告


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最终技术报告

1份

项目摘要

(300字以内)

本课题组在前期研究中发现发酵乳清具有体外降低胆固醇、抗氧化和抗有害菌活性。基于此,本项目以发酵乳清对DPPH自由基的清除率和羟自由基清除为指标,检测抗氧化功能的同时鉴定抗氧化物质;通过对大鼠进行灌胃后对其脾脏指数、TB淋巴细胞转化率等一系列指标进行检测,并计算CD4/CD8比值、CD4CD25调节性T细胞占CD4T细胞的比例,评价发酵乳清对大鼠免疫调节作用的影响;还对大鼠进行灌胃后检测肝脏及血清的各项指标,评价发酵乳清对血清胆固醇的影响,旨在进一步探讨发酵乳清的作用机制从而为生产销售功能性酒精饮料提供理论和宣传依据。

项目投入

200万元(申请自治区财政资金100万元,单位自筹100万元)

成果形式

专利 □新技术 R新工艺  □新产品  □新材料 □新设备 □关键部件  □实验装置/系统  □应用解决方案  □新诊疗方案   □临床指南/规范 □科学数据    □软件  □技术标准 □其他





一、国内外研究进展

乳清是生产干酪或者干酪素时所得到的一种液态副产物,约占牛奶体积的85-90%和牛奶55%的营养成分。乳清发酵液是以乳清作为发酵底物,通过酵母菌或乳酸菌等有益微生物发酵后1,2),沉淀除去大分子蛋白、低温真空抽出乙醇得到的清澈透明的微黄发酵液。乳清发酵液不单单具有发酵风味浓郁、饱满及极高的应用稳定性等特点;特别是具有多种益生功能,如抗氧化(抗衰老)、抗癌、提高免疫调节作用、降低血脂等诸多作用。关于乳清蛋白益生作用的报道有很多3-5),但在国内外对乳清发酵液的益生作用的研究应用甚少,而对乳清发酵液的研究大多停留在饮料产品的开发上。

徐睿庸6)和张和平等人7)将酶解后的乳清以乳酸菌发酵得到风味乳清发酵液,并将其应用在发酵炼乳饮料中或添加些果汁制得一款风味良好的货架期较长的果汁乳清饮料。

近年,发酵乳清中所含生物活性物质的开发引起人们的重视,其中,抗氧化肽能有效地清除体内过剩的活性氧自由基,保护细胞和线粒体的正常结构和功能,防止脂质氧化的发生,而氧化往往与人类及其他动物的诸多疾病(癌症、老化、动脉硬化等)的发病机制有关8-17)

心脑血管疾病(高血压、高血脂、冠心病、心肌梗塞等)在现代人群中普遍存在,为此死亡人数也不断增加18-20)。研究表明,降低血脂中胆固醇含量可有效避免心脑血管疾病在高血脂人群中频繁发生21),益生菌发酵产物(如发酵乳清)有降低血清中胆固醇含量的生物学特性22),对人类健康有积极的促进作用,通过降低体内胆固醇含量来预防或防治心脑血管疾病便成为一种新趋向。

有研究发现,将乳清进行乳酸发酵后将其适量饮用,不仅能调节肠道菌群平衡23),而且可降低体内胆固醇含量24);于志会等25) 和韦云路等26)研究发现植物乳杆菌发酵物灌胃高血脂小鼠可减少其血清中甘油三酯和对高血脂饮食大鼠血清中胆固醇有调节作用。也有研究表明,适量饮用乳酸菌和酵母菌共同发酵的酸马乳,不仅能促进食物消化吸收,而且能有效降低血液中胆固醇的含量,避免高血压、高血脂疾病的发生27-30)

免疫调节是机体中免疫器官、免疫细胞、免疫分子以及其他系统间的相互作用。机体受到抗原刺激时,会依靠免疫系统来实现一系列的免疫调节,以达到维持自身生理动态的平衡与相对稳定。

Maloof H等人31)发现发酵乳制品具有一定的抗癌作用,其可通过促进机体淋巴细胞的增殖分化来加强了小鼠的免疫调节,进而抑制肿瘤疾病的进一步恶化。Aragón F等人32)通过给乳腺癌小鼠模型灌胃发酵乳后,发现发酵乳不仅可以在一定程度上抑制肿瘤细胞的扩散与转移,还可通过影响IL-6IL-10TNF-α等细胞因子和CD4+、CD8T细胞等免疫细胞来延缓甚至阻止癌症疾病的发生。

乳酸菌酵母等发酵的发酵乳也可以通过增加机体过氧化物酶体增殖物激活受体的表达,促进脂代谢与免疫细胞的增殖分化,加强机体的免疫调节33)

陈玉洁等和红纲等34,35)还发现了酸马奶中分离得到的马克思克鲁维酵母菌代谢产物也具有免疫调节活性,其可提高被致病性大肠杆菌感染小鼠的免疫机能,影响盲肠菌群,减少致病性大肠杆菌与肠球菌的数量;也可通过加强机体免疫机能,高效阻止或杀死结核分枝杆菌,起到治疗肺结核的作用。

本项目

1)利用发酵乳清,以发酵产物对DPPH自由基的清除率为指标,探寻发酵乳清抗氧化生理功能的同时精制鉴定抗氧化活性物质;

2)通过对无特定病原体大鼠灌胃发酵乳清进行动物实验后对其脾脏指数、TB淋巴细胞转化率、血清IgGIgA质量浓度以及CD3CD4CD8CD4CD25T淋巴细胞百分比含量进行检测,并计算CD4/CD8比值、CD4CD25调节性T细胞占CD4T细胞的比例,从而初步评价发酵乳清对大鼠免疫调节作用的影响;

3)利用高血脂,高胆固醇大鼠,灌胃发酵乳清后检测血清总胆固醇、甘油三酯含量以及肝脏的各项指标,评价发酵乳清的调节胆固醇的影响。本项目力争生产出更适于中国人消费口味的功能性发酵乳清产品,也为了下一步大力宣传本公司产品以及大规模生产提供理论和实验依据。

二、研发内容

研究内容

       本项目所用的乳清是当地某乳制品厂每天可提供5吨质量稳定的新鲜乳清。

发酵乳清的制备:利用前期项目中乳酸菌和酵母菌共同发酵(30、15天)新鲜乳清后通过巴氏杀菌→自然沉淀→高速离心取上清液后以旋转蒸发器(48℃)完全除去乙醇后的液体在-80℃冷冻保存备用。

非发酵乳清的制备:将新鲜乳清巴氏杀菌→自然沉淀→高速离心取上清液后以旋转蒸发器完全除去乙醇将其以旋转蒸发器(48℃)完全除去乙醇后的液体-80℃冷冻保存备用。

 

在以上工作的基础上进行以下研究:

1.发酵乳清的抗氧化作用:利用发酵乳清,以发酵产物对DPPH自由基的清除率和羟自由基清除为指标,探寻发酵乳清的抗氧化生理功能的同时精制鉴定抗氧化活性物质。

2.发酵乳清对Wistar大鼠免疫调节作用的影响:利用无特定病原Wistar大鼠24只(雌雄各半),随机分为空白对照组(生理盐水组)、对照组(非发酵乳清组)实验组(发酵乳清组),每组8 只,自由采食。并每天8∶00及17∶00分别灌胃3 mL/次灭菌生理盐水、非发酵乳清、发酵乳清,持续28天(4周),之后颈椎脱臼致死。对其脾脏指数、TB淋巴细胞转化率、血清IgG、IgA质量浓度以及CD3CD4CD8CD4CD25T淋巴细胞百分比含量进行检测,并计算CD4/CD8比值、CD4CD25调节性T细胞占CD4T细胞的比例,从而评价发酵乳清对大鼠免疫调节作用的影响。

3.发酵乳清的降胆固醇作用及动物实验验证试验:将试验用大鼠提前饲喂7天(一周)(可允许其自由饮食饮水)后将共24只大鼠(雌雄各一半)按照随机8只分为一组,共分为三组分别编号为A(空白对照组-生理盐水组)、B(对照组-非发酵乳清组)、C(实验组-发酵乳请组)。把每组小鼠均进行尾静脉取血,分别测定其血清胆固醇的总含量,各组大鼠初始血清胆固醇含量差异不显著(p>0.05)。ABC三组食用相同的基础饲料28天(四周),在此试验阶段对A组进行灌胃300mL/kg生理盐水;B组大鼠灌胃3mL/只的非发酵乳清;C组大鼠灌胃3mL/只的发酵乳清。28天后将大鼠断头进行取血,并选用相应的试剂盒对大鼠血液中胆固醇指标、血清总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇的水平及肝脏指标进行检测。

三、研究方法和技术路线




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四、创新点

本项目通过对发酵乳清的部分生理功能探究及进行动物验证实验,挖掘发酵乳清的健康功能性,为进一步打造低醇功能性品牌,迎合酒水市场的年轻化,为满足9095后主力军消费者的低醇、高品质、健康趋向而奠定理论和应用基础。

五、先进性

先进性,该发酵乳清工艺独特,有一定技术难度。新颖性,国内外均无发酵乳清低醇功能性酒精饮料产品。发酵乳清有着外观微黄透明、均匀、稳定、发酵风味浓郁、酸甜适中、清匀爽口、保健功效等特征。能够解决乳制品废液(乳清)的有效利用,对减少环境污染有一定的贡献。

六、申报单位、参与单位科研条件支撑状况

申报单位巴林左旗鑫潼酒业有限公司是具有食品生产许可证、酒类生产许可证的由法人独资注册的公司。公司汇聚了一批酿酒高级工程师、高级生物技术人员、乳品工艺专业人才,组成一支实力雄厚的奶酒酿造、发酵工艺的科研队伍。

2021年,公司与赤峰学院共同申请成功题目为“乳清酒加工工艺及其发酵剂优化研究与应用”的《科技支撑东北振兴-2022YFDZ0012》项目。目前已分离出保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、嗜热链球菌等100多株乳酸菌,马克斯克鲁维酵母、酿酒酵母、乳酸克鲁维酵母等40多株酵母菌;该项目也发现发酵乳清具有体外降低胆固醇、抗氧化和抗有害菌活性。已取得初步成效。利用该成果制作发酵乳清,采用生产车间全过程管理和工序管理,严格按标准文件要求生产出合格的产品,最大限度地减少交叉污染和混淆差错,使整个生产处于受控状态。

合作单位赤峰学院的发酵及微生物实验室具备动物实验设备、微生物分离鉴定、分析检验所需仪器设备和实验条件,实验仪器有严密的无菌操作台、PCR光谱仪、电泳仪、各种温度的调试培养箱、二元梯度搞笑液相色谱仪、红外光谱仪、荧光分析仪、紫外-可见分光光度计、电子天平、自动点位滴定仪、熔点仪、旋转蒸发仪等仪器。赤峰学院的软硬件支持和团队的技术能够满足完成该项目所需的所有技术要求。

七、负责人及研究团队的科研水平及前期研究基础

项目负责人乌力吉德力根,副教授,毕业于日本冈山大学,农学博士。

负责在研项目:2022年度《内蒙古自治区科技支撑东北振兴》-2022YFDZ0012

多年从事于发酵乳制品方面的研究工作,尤其是食品微生物应用方面有着丰富的经验和知识。曾在日本学习期间担任过日本国农林水省项目“夏洛莱牛奶干酪发酵剂研发及其乳清酒发酵过程控制研究”-ID17934400。在《日本机能性食品开发研究所》担任发酵技术终身顾问至今,研发的新型“发酵酵素”销往亚欧多国,受到高度评价的同时带来丰厚的经济效益。国内外发表多项论文。

项目参与人韩文静毕业于内蒙古农业大学,农学博士。本项目中担任执行“发酵乳清的降胆固醇作用及动物实验验证试验”及联络外部的有关事宜。

成果:1、参与“优质肉羊种质特性及创新技术集成”,获得河南省教育厅科技成果二等奖。获得河南省科技进步三等奖;2、参与申请专利”一种科农肉羊新品系的杂交培育方法”、“一种农本羊的杂交培育方法”、“ 一种山羊速激肽TAC1 基因多态性检测试剂盒及检测方法”等。

项目参与人孔凡军,毕业于内蒙古农业大学,农学学士。本项目中担任执行“发酵乳清制备”、“非发酵乳清制备”以及各类制备仪器设备的管理工作。

参与项目:2022年度《内蒙古自治区科技支撑东北振兴》-2022YFDZ0012

项目参与人乌兰图雅,毕业于日本东北大学,农学博士。本项目中担任执行“发酵乳清制备”和“非发酵乳清制备”工作。

主持在研项目:1、赤峰学院2021年度应用型示范课程建设项目:中学生物学教学设计-SFK20211105;2、赤峰学院教育教学研究项目:“互联网+翻转课堂”教学模式在生物微格教学训练课程中的应用研究-jyxmy202108;3、赤峰学院教育硕士课程建设项目-教育硕士专业必修课课程建设研究以《中学生物教学设计与实施》课程为例-cfxyjyss12017

4、赤峰学院服务赤峰市经济社会发展应用项目:新型乳酸菌复合微生态制剂的研发及其应用-cfxyfc201852

主持结项:赤峰学院青年基金项目-5种不同林型下外生菌根真菌多样性对比调查研究-cfxyqn201914

发表论文:1Wulantuya, Masaka K, Bayandala, Fukasawa Y, Matsukura K, Seiwa K. 2020. Gap creation alters the mode of conspecific distancedependent seedling establishment via changes in the relative influence of pathogens and mycorrhizae. Oecologia192: 449–462. (SCI2);2、乌兰图雅,张梦竹.核心素养视角下的生物学教学测略研究.中学生物教学.2022,(2):83(核心期刊);3、乌兰图雅.微课及微课程在初中生物学教学中的应用.发展教育学.2021,(10):8-9;4、乌兰图雅.屎肠球菌在饲用微生态制剂中的应用.创意与创新.2021,(9):52-53.

项目参与人韩立伟,毕业于内蒙古财经大学,会计学研究生,副教授、高级会计师,赤峰学院计划财务处副处长。本项目担任经费合理化监管工作。为了本项目能够合理利用经费、顺利进行和完成项目而经费管理监督工作非常重要。

校级课题主持结项:赤峰学院综合预算改革研究(2019年)

发表论文:1、基于高校全面预算绩效管理的项目管理体系研究《商业会计》2021年2月;2、基于校院两级管理的地方高校预算管理体系研究《赤峰学院学报》2020年10月;3、地方高校预算绩效管理《赤峰学院学报》2018年11月。

项目参与人马新秀,大连工业大食品科学博士,讲师。本项目中担任执行实验“发酵乳清的抗氧化作用”工作、“发酵乳清对Wistar大鼠免疫调节作用的影响”及整个项目中实验数据管理。

荣誉:大连工业大学优秀研究生、大连市优秀毕业生、大连工业大学实践标兵荣誉称号、大连工业大学最具责任荣誉称号。成果:1Ma, X., Bi, J., Li, X., Zhang, G., Hao, H., & Hou, H. (2021). Contribution of Microorganisms to Biogenic Amine Accumulation during Fish Sauce Fermentation and Screening of Novel Starters. Foods, 10 (11)(中科院分区:1区);2Ma, X., Zhang, Y., Li, X., Bi, J., Zhang, G., Hao, H., & Hou, H. (2021). Impacts of salt-tolerant Staphylococcus nepalensis 5-5 on bacterial composition and biogenic amines accumulation in fish sauce fermentation. Int J Food Microbiol, 361, 109464(中科院分区:1区);3、马新秀, 胡文忠, 冯可,等. 多糖类可食性膜在鲜切果蔬包装中的应用[J]. 包装工程, 2017, 38(17):5;4、马新秀, 胡文忠, 冯可,等. 生物芯片在微生物检测中的应用[J]. 食品与发酵工业, 2018, 044(002):273-277.

项目参与人郭成,教授,毕业于东北师范大学,硕士学位。现任赤峰学院生命科学学院院长。负责整个项目中实验动物饲养管理指导、实验设备管理指导等工作。

先后主讲过的基础课和专业课有植物生理学、植物病理学、农业昆虫学、农业基础、烹饪生物学、普通动物学、资源昆虫学和园艺植物虫害防治等课程及实验课教学。获得自治区优秀教学成果一等奖1项。参加并完成国家级项目1项;主持并完成省部级项目1项,参与完成省部级项目2项。参编教材1部;发表专著1部;发表论文20余篇。

项目参与人赵岩,毕业于东北师范大学,生物教育,理学学士。负责整个项目中实验数据处理指导以及实验试剂耗材使用指导及管理工作。

所讲授课程为微生学、食品微生物学和农业微生物学。国内外发表多篇微生物相关论文。曾主持赤峰学院服务地方项目一项,参与国自然项目一项。

 

参考文献

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