一种光催化去除奶品中乳糖的方法技术

本发明专利技术属于工业催化技术领域，具体涉及一种光催化复合材料及去除奶品中乳糖的方法。首先是制备光催化材料，直接用纳米级TiO2和食品级活性炭(简称AC)研磨，或者使用TiCl4、乙二醇、食品级活性炭水热法合成TiO2/活性炭复合材料，将该复合材料涂抹至钛板或石墨板等食品级无污染导电基板，将涂层基板与同等面积的钛板装入反应器，投入待处理液体奶，在搅拌条件下，施加强日光或者较微弱的紫外光，同时对两块板施加低电压，在此条件下，液体奶中的乳糖与葡萄糖被反应生成可被人体吸收的赤藓糖等糖类。该方法不改变奶品风味，保留奶品的营养成分，工艺简单，具有很好的应用前景及经济价值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化去除奶品中乳糖的方法


[0001]本专利技术属于工业催化
，具体涉及一种光催化复合材料及去除奶品中乳糖的方法。

技术介绍

[0002]牛奶、羊年、驼奶等动物源奶品以及奶制品含有丰富的营养，以牛奶为例，每100克牛奶大约含有能量54千卡、蛋白质3克、脂肪3.2克、糖类3.4克、胆固醇15毫克、维生素A24微克、硫胺素0.03毫克、核黄素0.14毫克、烟酸0.1毫克、维生素C1毫克、维生素E0.21毫克、钙104毫克、磷73毫克、钾109毫克、钠37.2毫克、镁11毫克、铁0.3毫克、锌0.42毫克、硒1.94微克、铜0.02毫克、锰0.03毫克。尽管奶品营养丰富，但有较大人群对奶品中的乳糖有不良反应，被称为乳糖不耐受症，又称乳糖消化不良或乳糖吸收不良，主要原因是人体内不产生分解乳糖的乳糖酶，奶品中的乳糖不能被消化吸收，乳糖就会在肠道中由细菌分解变成乳酸，从而破坏肠道的碱性环境，而使肠道分泌出大量的碱性消化液来中和乳酸，容易发生轻度腹泻。
[0003]乳糖是人类和哺乳动物乳汁中特有的碳水化合物，是由葡萄糖和半乳糖组成的双糖，分子式为C
12
H
22
O
11
，在自然界中乳糖仅存在于哺乳动物的乳中，牛乳中乳糖的含量一般为4.5
‑
5.0％。乳糖为D
‑
葡萄糖与D
‑
半乳糖以β
‑
1,4键结合的二糖，又称为1,4
‑
半乳糖苷葡萄糖，属还原糖。乳糖有α
‑
乳糖和β
‑
乳糖两种异构体。α
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乳糖很易与一分子结晶水结合，变为α
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乳糖水合物(α
‑
LactoseMonohydrate)，所以乳糖实际上共有三种构型。即α
‑
乳糖水合物、α
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乳糖无水物和β
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乳糖。
[0004]乳糖不耐受尚未良好的药物等医疗处理手段，目前膳食调节成为当前解决乳糖不耐症问题的最佳方法。水解度达到70％
‑
90％的乳糖水解乳，也被称为低乳糖奶，是能保证牛奶的营养价值的同时又可以被乳糖不耐受人群健康引用的选择，目前市场上销售的低乳糖奶主要理化指标为：乳脂肪≥3.1％、蛋白质≥2.9％、非脂乳固体>8.1％、水解率≥70％、比重≥1.028、乳糖≤1.2％、酸度≤18
°
T，也就是说乳糖的去除问题仍然存在，很多企业由于技术等原因无法解决从奶品中去除乳糖，因而市场上低乳糖奶也刚刚起步。根据牛奶中乳糖水解机理，低乳糖奶可以有四种生产方法:即物理去除法、化学酸水解法、酶水解法和基因工程技术方法。物理法主要是通过过滤形式将乳糖大部分去除，用多级膜分离和离心工艺去除乳糖，使得总糖水平在0.5％以下，产品基本上保留住牛乳原有营养精华和口感风味。但是物理方法把人体十分重要的维生素和矿物质也随乳糖一起除去，如果后期再将其添加进去，大大的增加了生产成本，也造成营养物质的浪费；酸水解法利用强酸和高温对乳糖进行水解(pH1
‑
3，温度100
‑
150℃)，该方法极易造成原料奶变质，目前尚无法应用；酶水解法即通过添加外源性的β
‑
半乳糖苷酶将乳糖水解为易被人体吸收利用的单糖。该法水解条件温和，产物简单，口感好，不会破坏乳中的其它营养成分，是迄今为止最安全有效的低乳糖奶生产方法。但会使牛奶中掺入外源蛋白，且生产成本较高，酶作用时很容易受到微生物污染，且作用时间较难控制。同时由于乳糖水解为单糖，会使其的甜度增加3
‑
4倍，加之灭
菌处理时易发生美拉德反应导致褐变，从而影响产品的感官质量，酶水解法在工业上生产低乳糖奶投资高、技术难度大。最后更直接的方法是将生乳发酵成酸奶食用，乳糖分解为一分子的半乳糖和葡萄糖，可以直接被吸收利用。
[0005]现有的专利技术专利显示对乳糖的去除研究较少。如公开的专利技术专利(CN202011396680.5、CN202011396984.1、CN202011396982.2)是提出了半乳糖和乳糖的衍生物的合成方法，并未提及乳糖的去除。公开的中国专利技术专利(CN202011396680.5)，该专利技术提出了半乳糖衍生物的合成方法以及其在寡糖制备中的应用。公开的专利技术专利(CN202210558827.9)，是提出了一种涉及奶制品的无乳糖奶制品用加工设备,并未在乳糖去除工艺上有创新和突破。授权中国专利技术专利“从溶液去除乳糖的方法”(CN201580006107.X)，该专利技术提供了蛋白质功能化的磁性纳米颗粒,其包含已经固定了结合乳糖的蛋白质或酶的磁性纳米颗粒(MNP)。该蛋白质功能化的磁性纳米颗粒尤其适合从包含乳糖的溶液,例如牛奶、奶酪、酸奶、风味乳等分离乳糖。可将该蛋白质功能化的MNP添加至包含乳糖的溶液并结合溶液中的乳糖。然后,可通过例如施加外部磁场,从溶液磁力去除结合了乳糖的MNP。该方法的MNP需要被保护，采用了两种方式：第一种方法是用有机外壳，比如表面活性剂、聚合物和生物分子来包被MNP。另一种方法是用无机层，比如二氧化硅和金属来包被MNP，最终还要与乳糖酶结合来获得低乳糖制品，其磁性纳米颗粒的分离问题也未详述，整体上工业化困难较大，该专利也于2021年失效。授权中国专利技术专利“一种低乳糖奶的制备方法”(CN200710000802.2)提供了一种低乳糖奶的制备方法。该方法的步骤包括净化、杀菌、冷却、配置组合物(稳定剂)、添加乳糖酶以及灌装等步骤，采用用的是酶水解法，该方法整体上效果良好，尽管不能完全去除乳糖，而且蛋白含量略有降低，但本在配方中还添加了膳食纤维，基本保持了奶品的风味。以上的方法可以说制备的是低乳糖奶，无法完全去除乳糖，并且会使奶品品位有所降低，同时也未把乳糖转换成可使用的高价值高营养的成分被人体吸收。
[0006]本专利技术是提出一种利用光催化原理制备低乳糖奶品的方法。首先是制备光催化材料，直接用纳米级TiO2和食品级活性炭(简称AC)研磨，或者使用TiCl4、乙二醇、食品级活性炭水热法合成TiO2/活性炭复合材料，将该复合材料涂抹至钛板或石墨板等食品级无污染导电基板，将涂层基板与同等面积的钛板装入反应器，投入待处理液体奶，在搅拌条件下，施加强日光或者较微弱的紫外光，同时对两块板施加低电压，在此条件下，液体奶中的乳糖与葡萄糖被反应生成可被人体吸收的赤藓糖等糖类。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种去除液体奶中乳糖的工艺方法，利用光催化的方法，在外加电场条件下，达到奶品乳糖去除的效果。
[0008]为实现上述目的，工艺步骤如下：
[0009](1)直接用纳米级TiO2和食品级活性炭混合研磨，或者用水热法合成制备出TiO2/AC复合材料；
[0010](2)将步骤(1)中制得的TiO2/AC复合材料，与聚偏二氟乙烯按照一定质量比在乙醇溶液中制备成糊状，并均匀粘结在导电基板上，晾干备用，称本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化去除液体奶中乳糖的方法，其特征在于步骤如下：(1)直接用纳米级TiO2和食品级活性炭混合研磨，或者用水热法合成制备出TiO2/AC复合材料；(2)将步骤(1)中制得的TiO2/AC复合材料，与聚偏二氟乙烯按照一定质量比在乙醇溶液中制备成糊状，并均匀粘结在导电基板上，晾干备用，称为电板A；同时准备大小相同的钛制导电板称为电板B；(3)在具有冷却、搅拌、光源的电解池中，装入所述的电板A和所述的电板B，所述的电板A的涂层面与所述的电板B相对；投入未脱乳糖液体奶A并浸没电板，开动搅拌，同时打开冷却及光照控制开关，并在两块电板上施加相对的电压或者电流，反应一定时间后得到液体奶B备用；(4)步骤(3)中所述的液体奶B转入在控制一定温度条件下过滤除杂，然后采用杀菌消毒得到液体奶C。2.如权利要求1所述的一种光催化去除液体奶中乳糖的方法，其特征在于：步骤(1)所述的TiO2/AC复合材料，制备方法是用纳米级TiO2和食品级活性炭，直接在洁净无污染的研磨条件下采用湿法球磨或干法球磨，球磨后干燥，再筛分得到。3.如权利要求1所述的一种光催化去除液体奶中乳糖的方法，其特征在于：步骤(1)所述的TiO2/AC复合材料，用水热法制备的步骤如下：
①
取四氯化钛、乙二醇、比表面积大于1000m2/g的食品级活性炭、去离子水，未脱乳糖液体奶称为液体奶A，以上备用；
②
将乙二醇投入有搅拌的，具备气氛保护的反应器中，开动搅拌，在惰性气氛保护下滴入四氯化钛，持续搅拌，直至溶液均匀；
③
将溶液转移至具有惰性气氛保护的耐腐蚀的水热釜中，投入活性炭和去离子水，密闭并用惰性气氛置换；
④
将步骤
③
的反应器在反应温度100～200℃，反应时间2～30小...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇刚，李欣诚，
申请(专利权)人：百色学院，
类型：发明
国别省市：