CN102067977A - 脂肪酶水解乳脂肪制得的天然奶味香精基料及其生产方法 - Google Patents

脂肪酶水解乳脂肪制得的天然奶味香精基料及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用脂肪酶水解乳脂肪而得的天然奶味香精基料及其生产方法。该方法包括将脂肪酶加入乳脂肪体系中进行水解得水解产物，其特征在于，所述的乳脂肪体系由包括以下步骤的方法制备：将乳脂肪加入水或酶解缓冲液中混合，升温至70～90℃，保持15～40分钟后，降温到35～55℃，调整溶液的pH为4.5～7.5，然后进行机械乳化。本发明改良了以奶油为原料利用脂肪酶水解制得奶味香精基料的方法，通过改良反应条件获得奶味更加浓郁、饱满、回味悠长，香气更加自然、柔和，更为接近天然的奶味香精基料。与传统工艺制备的产品相比，能够增香100～200倍，对加香产品的内在质量有明显的改善和提高。且生产成本低、工艺简单、食用安全性高，生产过程“绿色清洁”。

Description

脂肪酶水解乳脂肪制得的天然奶味香精基料及其生产方法
技术领域
本发明属于生物化学领域，特别涉及一种采用脂肪酶水解乳脂肪而得的天然奶味香精基料及其生产方法。
背景技术
奶味香精是食品工业中应用最为广泛的香精之一，在烘烤食品、乳饮料、冰淇淋、雪糕、豆奶等食品中发挥着越来越重要的作用，直接影响着食品的品质。奶味香精主要有化学型和天然型两种，化学合成的奶味香精尚难以对乳脂香气进行精细的模拟；而天然奶味香精则在香气表现上优越的多，尤其在烘焙领域。化学香精食用安全性还存在着不确定性，化学合成的奶味香精与天然的奶味香精还存在着较大的差别，而且化学合成的过程还会对环境造成一定的污染。随着人们对奶味香精的香气及安全性提出了新的更高的要求，天然奶味香精的开发呈现出广阔的市场前景。因此，人们开始寻找一种新的方法来生产高质量的天然奶味香精。
研究发现，脂肪酶与乳脂肪作用能够释放出短链和中链脂肪酸，它们使产品具有一种独特强烈的奶香味。使用脂肪酶，不会增加由于蛋白酶过分水解产生的苦味。另外，由于脂肪酸参与到类似微生物反应的过程中，增加了一些新的风味物质，如β-酮酸、甲基酮类、风味脂类和乳脂类等进一步提高了酶解物的风味。开发获取天然奶味香精，也符合“回归自然，返朴归真”的饮食时尚。该方法以稀奶油或奶油为原料，通过脂肪酶水解作用得到奶油的酶解物，再以获得的酶解物为基料加以适当的修饰，根据需要调配成不同的奶味香精。采用该方法生产的奶味香精可以克服化学合成奶味香精口感单薄，安全性不确定的缺点。因此，有必要对脂肪酶水解乳脂肪进行深入研究。另外，由于企业处于技术保密的原因，对于酶解制备奶味香精的工艺也鲜有报道。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题就是针对脂肪酶水解乳脂肪所制备的天然奶味香精基料存在的奶香单薄的不足，提供一种改良的脂肪酶水解乳脂肪生产天然奶味香精基料的方法及其所制得的天然奶味香精基料，该天然奶味香精基料奶香浓郁、奶味饱满、回味悠长，更加接近天然奶香味。
本发明人经过广泛的研究和反复的试验，惊喜的发现，在脂肪酶水解反应前，对体系进行机械乳化，可以使制备而得的奶味香精基料具有意想不到的奶香效果，并且还能缩短酶解反应的时间，大大降低了生产成本。本发明人经过反复的试验，找到了最佳的机械乳化效果，从而完成了本发明。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之一是：一种采用脂肪酶水解乳脂肪生产天然奶味香精基料的方法，包括将脂肪酶加入乳脂肪体系中进行水解得水解产物，其中，所述的乳脂肪体系由包括以下步骤的方法制备：将乳脂肪加入水或酶解缓冲液中混合，升温至70～90℃，保持15～40分钟后，降温到35～55℃，调整溶液的pH为4.5～7.5，然后进行机械乳化。
其中，所述的乳脂肪为来源于牛、羊、马或骆驼等哺乳动物的一种乳脂肪或两种乳脂肪以上的混合物及相关产品，如黄油、奶油、稀奶油等。所述的酶解缓冲液可以是常规的脂肪酶适用的缓冲液，较佳的如磷酸缓冲液(PBS)等。乳脂肪和水或酶解缓冲液的用量比较佳的是10∶1～2∶1(w/w)。将体系升温至70～90℃，保持15～40分钟，既可以溶解乳脂肪，还可以对溶液体系进行杀菌，较佳的升温至85℃，保持30分钟。然后降温到35～55℃，调整溶液的pH为4.5～7.5，都是为了达到所用脂肪酶可以酶解乳脂肪的条件，最佳的是降温到脂肪酶的最适反应温度，调整溶液的pH到所用脂肪酶的最适pH。所述的机械乳化为8000～12000rpm，较佳的是10000rpm，时间为0.5～5分钟，较佳的为1～2分钟。机械乳化，可以大大促进水解反应的进行。机械乳化可采用高剪切、超声、高压均质、射流、涡混、搅拌等方法，其达到本发明所要的效果的机理可能是：将大颗粒的脂肪团破碎细化为微小粒子，大大增加了脂肪团的比表面积，促进脂肪酶接近脂肪，加快反应速度，使反应产物的风味取得意想不到的好效果。这就避免了因使用表面活性剂而导致反应体系的成本增加，产物分离提取过程变得复杂。更为重要的是表面活性将对环境造成污染，对产品的安全性不利。
本发明中，所述的将脂肪酶加入到乳脂肪体系中进行水解的方法可以是本领域常规技术。其中，水解的温度一般为35～60℃，优选为45～55℃。水解的时间一般为3～48小时，优选为4～16小时，更优选为4～8小时。酶解反应较佳的在转速为150转/分钟(r/min)恒温摇床。所述的脂肪酶是指来源于动物，植物或微生物中的脂肪酶的一种或两种以上的混合物。脂肪酶的用量为30～50IU/克乳脂肪。
本发明中，所得的水解产物可能包含微量水分，也可能仅含有大量的水分。对于只含微量水分的，水解产物即为本发明的奶味香精基料。对于含有大量水分的，还需要将水解产物进行油水相分离，收集油相即得本发明的奶味香精基料。所述的油水相分离为常规技术，可以采用自然沉降、离心分离或者减压蒸发浓缩进行。较佳的，以4000～8000转/分钟的速率离心30分钟，收集油相，获得奶味香精基料产品；或静置0.5～2天分出油相，获得奶味香精产品；或在减压蒸发装置中在35～50℃时将所得水解产物浓缩至原体积的1/3～1/6，获得奶味香精产品。
本发明中，所得的水解产物较佳的可以加入或者分离出油相后加入一种或多种有机溶剂或者其和水的混合物，补加脂肪酶进行再一次酶解反应。所述的有机溶剂较佳的为乙醇或丙酮。有机溶剂或其水溶液作为脂肪酶水解的溶剂可以使所得的奶味香精奶香更加浓郁、纯正。脂肪酶的用量较佳的为乳脂肪质量的0.3～1％。较佳的，有机溶剂或者其和水的混合物的用量是与所得的水解产物的质量比为0.03∶1～0.55∶1(w/w)，更佳的0.3∶1～0.4∶1。有机溶剂和水的比例较佳的为1∶15～1∶0。
本发明中，上述所得的任何水解产物较佳的进行加热灭酶。灭酶的方法是70～90℃，15～40分钟，较佳的如85℃，30分钟。
上述本发明的优选方案可以任意组合。
本发明的一较佳实施例为，一种生产天然奶味香精基料的方法，包括以下步骤：
1)将乳脂肪加入水或酶解缓冲液中，升温至70～90℃，保持15～40分钟后，降温到35～55℃，调整溶液的pH为4.5～7.5，然后进行机械乳化；
2)将脂肪酶加入到步骤1)所得的乳脂肪体系中进行水解，35～60℃水解3～48小时，85℃灭酶30分钟，获得水解产物；
3)回收水解产物中的脂类物质即为奶味香精基料。
本发明的另一较佳实施例为，一种生产天然奶味香精基料的方法，包括以下步骤：
1)将乳脂肪加入0.5～2倍质量的水或酶解缓冲液中，升温至70～90℃，保持15～40分钟后，降温到35～55℃，调整溶液的pH为4.5～7.5，然后进行机械乳化；
2)将脂肪酶加入到步骤1)所得的乳脂肪体系中进行水解，35～60℃水解3～48小时，85℃灭酶30分钟，获得水解产物；
3)水解产物加入或者分离出油相后加入醇类(如乙醇)、丙酮中的一种或多种或者它们和水的混合物，补加脂肪酶进行反应，得再一次酶解产物；
4)将得的再一次酶解产物85℃灭酶30分钟。
5)将反应产物进行油水相分离，收集油相，得奶味香精基料。
本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。
相比于现有技术，本发明的有益效果如下：本发明改良了以奶油为原料利用脂肪酶水解制得奶味香精基料的方法，通过改良反应条件获得奶味更加浓郁、饱满、回味悠长，香气更加自然、柔和，更为接近天然的奶味香精基料。本发明通过脂肪酶对乳脂肪的作用将奶油中的脂肪酸(饱和与不饱和的)甘油三脂、酮酸和羟酸的甘油三酯酶解成饱和及不饱和的脂肪酸、酮酸和羟酸。脂肪酸中偶数碳的香气贡献较大，羟酸进一步脱水环化生成不同碳数的丙、丁位内酯，尤其是偶数碳丁位内酯，其含量虽少，香气贡献却很大。酮酸进一步脱CO2，生成甲基酮类化合物起到增香作用。因此，正是这些物质共同作用才赋予了乳脂肪酶解物复杂的香气。本发明在酶解反应前将乳脂肪反应体系进行了机械乳化，使乳脂肪颗粒细小稳定，可以更加充分与脂肪酶进行反应。本发明生产成本低、工艺简单、食用安全性高，生产过程“绿色清洁”。本发明的奶味香精基料，与传统工艺制备的产品相比，能够增香100～200倍，对加香产品的内在质量有明显的改善和提高，是一种理想的天然食品添加剂。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
取1000g奶油于酶解反应器中，加入200g的水。升温至70℃并保持30min，然后降温到45℃。用0.1M氢氧化钠调整溶液的pH为7.0。然后将溶液体系进行机械乳化，10000rpm，2min。加入45000IU脂肪酶AY Amano30，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为40℃，水解时间为3h，获得水解产物。水解产物静置0.5天自然沉降油水相分离后，油相补加20g乙醇和200g水。再补加50000IU脂肪酶Palatase 20000L，控制反应温度为55℃，反应时间2h。85℃热处理30min。离心分离，收集油相。
实施例2
取1000g奶油于酶解反应器中，加入200g水。升温至80℃并保持30min，然后降温到45℃。用0.1M氢氧化钠调整溶液的pH为5.0。机械乳化，8000rpm，2min。加入50000IU脂肪酶Palatase 20000L，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为45℃，水解时间为16h，获得水解产物。水解产物静置2天自然沉降油水相分离后，油相补加30g乙醇。再补加45000IU脂肪酶AY Amano 30，控制反应温度为60℃，反应时间2h，85℃热处理30min。在减压蒸发装置中在35℃时将所得溶液浓缩至原体积的1/3，收集油相。
实施例3
取1000g奶油于酶解反应器中，加入300g水。升温至80℃并保持30min，然后降温到45℃。用酸或碱调整溶液的pH为7.0。机械乳化，12000rpm，1min。加入45000IU脂肪酶AYAmano 30，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为35℃，水解时间为10h，获得水解产物。水解产物不经过油水相分离，补加20g乙醇。再补加30000IU脂肪酶Novozyme435，控制反应温度为55℃，反应时间0.5h，85℃热处理30min。在减压蒸发装置中在50℃时将所得溶液浓缩至原体积的1/6，收集油相。
实施例4
取1000g奶油于酶解反应器中，加入500g磷酸缓冲液(PBS)。升温至75℃并保持30min，然后降温到45℃。用酸或碱调整溶液的pH为4.5。机械乳化，10000rpm，1min。加入30000IU脂肪酶Novozyme 435，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为45℃，水解时间为5h，获得水解产物。水解产物不经过油水相分离，补加50g乙醇。再补加45000IU脂肪酶AY Amano 30，控制反应温度为50℃，反应时间1h，85℃热处理30min。在减压蒸发装置中在40℃时将所得溶液浓缩至原体积的1/4，收集油相。
实施例5
取1000g奶油于酶解反应器中，加入300g水。升温至70℃并保持30min，然后降温到45℃。用酸或碱调整溶液的pH为7.0。溶液体系采用机械乳化，9000rpm，1.5min。加入45000IU脂肪酶AY Amano 30，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为40℃，水解时间为14h。水解产物不经过油水相分离，补加60g乙醇，利用水解反应残留的脂肪酶进行酯化反应，控制反应温度为50℃，反应时间3h，85℃热处理30min。在减压蒸发装置中在45℃时将所得溶液浓缩至原体积的1/5，收集油相。
实施例6
取1000g奶油于酶解反应器中，加入300g水。升温至90℃并保持30min，然后降温到45℃。用酸或碱调整溶液的pH为7.0。机械乳化，12000rpm，1.5min。加入45000IU脂肪酶Amano AY 30和50000IU脂肪酶Palatase20000L，在转速为150r/min的恒温摇床上进行水解反应，反应温度为45℃，水解时间为8h，4000r/min的速率离心30min，收集油相获得水解产物。补加50g乙醇，利用水解反应残留的脂肪酶进行酯化反应，控制反应温度为50℃，反应时间3h，85℃热处理30min。离心分离，收集油相。
实施例7
取1000g奶油于酶解反应器中，加入500g水。升温至80℃并保持30min，然后降温到45℃。用酸或碱调整溶液的pH为7.0。机械乳化，8000rpm，2min。加入45000IU脂肪酶Amano AY 30和50000IU脂肪酶Palatase 20000L，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为45℃，水解时间为15h，8000r/min的速率离心30min，收集油相获得水解产物。补加50g乙醇，再加入30000IU脂肪酶Novozyme 435进行酯化反应，控制反应温度为40℃，反应时间5h，85℃热处理30min。离心分离，收集油相。
实施例8
取1000g奶油于酶解反应器中，加入370g水。升温至90℃并保持15min，然后降温到45℃。用酸或碱调整溶液的pH为7.0。机械乳化，12000rpm，1min。加入45000IU脂肪酶Amano AY 3030g，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为40℃，水解时间为4h。水解产物不经过油水相分离，补加30g乙醇，再加入30000IU脂肪酶Novozyme 435进行酯化反应，控制反应温度为50℃，反应时间3h，85℃热处理30min。离心分离，收集油相。
实施例9
取1000g黄油于酶解反应器中，加入100g水。升温至90℃并保持15min，然后降温到55℃。用酸或碱调整溶液的pH为7.5。机械乳化，12000rpm，0.5min。加入45000IU脂肪酶Amano AY 3030g，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为60℃，水解时间为4h。水解产物不经过油水相分离，补加30g丙酮，再加入30000IU脂肪酶Novozyme 435进行酯化反应，控制反应温度为50℃，反应时间3h，90℃热处理15min。离心分离，收集油相。
实施例10
取1000g稀奶油于酶解反应器中，加入500g水。升温至80℃并保持40min，然后降温到35℃。用酸或碱调整溶液的pH为6.8。机械乳化，8000rpm，5min。加入45000IU脂肪酶Amano AY 30，和50000IU脂肪酶Palatase20000L，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为50℃，水解时间为15h，6000r/min的速率离心30min，收集油相获得水解产物。补加50g丙酮，再加入30000IU脂肪酶Novozyme 435进行酯化反应，控制反应温度为40℃，反应时间5h，70℃热处理40min。离心分离，收集油相。
对照例1
取1000g奶油于酶解反应器中，加入200g的水。升温至70℃并保持30min，然后降温到45℃。用0.1M氢氧化钠调整溶液的pH为7.0。加入45000IU脂肪酶AY Amano 30，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为40℃，水解时间为3h，获得水解产物。水解产物静置0.5天自然沉降油水相分离后，油相补加20g乙醇和200g水。再补加50000IU脂肪酶Palatase 20000L，控制反应温度为55℃，反应时间2h。85℃热处理30min。离心分离，收集油相。
对照例2
取1000g奶油于酶解反应器中，加入300g水。升温至80℃并保持30min，然后降温到45℃。用酸或碱调整溶液的pH为7.0。加入45000IU脂肪酶AY Amano 30，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为35℃，水解时间为10h，获得水解产物。水解产物不经过油水相分离，补加20g乙醇。再补加30000IU脂肪酶Novozyme 435，控制反应温度为55℃，反应时间0.5h，85℃热处理30min。在减压蒸发装置中在50℃时将所得溶液浓缩至原体积的1/6，收集油相。
对照例3
取1000g奶油于酶解反应器中，加入300g水。升温至90℃并保持30min，然后降温到45℃。用酸或碱调整溶液的pH为7.0。加入45000IU脂肪酶Amano AY 30和50000IU Palatase 20000L，在转速为150r/min的恒温摇床上进行水解反应，反应温度为45℃，水解时间为8h，离心分离，收集油相获得水解产物。补加50g乙醇，利用水解反应残留的脂肪酶进行酯化反应，控制反应温度为50℃，反应时间3h，85℃热处理30min。离心分离，收集油相。
对照例4
取1000g奶油于酶解反应器中，加入200g的水。升温至70℃并保持30min，然后降温到45℃。用0.1M氢氧化钠调整溶液的pH为7.0。然后将溶液体系进行机械乳化，12000rpm，2min。加入水3g，在转速为150r/min恒温摇床上进行水解反应，反应温度为40℃，水解时间为3h，获得水解产物。水解产物静置0.5天自然沉降油水相分离后，油相补加20g乙醇和200g水。再补加3g水，控制反应温度为55℃，反应时间2h。85℃热处理30min。离心分离，收集油相。
下面通过效果实施例来进一步说明本发明的有益效果。
效果实施例1香味物质的评价
将实施例1～8和对照例1～4收集的油相作为样品1～8和对照品1～4。酥油和蔗糖按3∶1的质量比例在不锈钢容器中搅打至膏状。加入鸡蛋和低筋面粉继续搅打20min。按1％(w/w)分别加入1～8号样品和1～4号对照品。用裱花袋将其裱成相似的圆形，置于刷有色拉油的烤盘中进行烘焙实验。品尝，描述风味特征。参照GB/T 14454.2-1993进行。按表1分别对酶解物的香气纯度及强度进行评分，评分结果为二者的和。
表1  香气评分标准
Figure B2009101991161D0000101
表2  烘焙实验感官评分表
  编号   平均分
  对照品1   54
  对照品2   57
  对照品3   52
  对照品4   42
  样品1   65
  样品2   60
  样品3   67
  样品4   62
  样品5   71
  样品6   73
  样品7   71
  样品8   72
  样品9   58
  样品10   59
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用脂肪酶水解乳脂肪生产天然奶味香精基料的方法，包括将脂肪酶加入乳脂肪体系中进行水解得水解产物，其特征在于，所述的乳脂肪体系由包括以下步骤的方法制备：将乳脂肪加入水或酶解缓冲液中混合，升温至70～90℃，保持15～40分钟后，降温到35～55℃，调整溶液的pH为4.5～7.5，然后进行机械乳化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的机械乳化为8000～12000rpm，0.5～5分钟。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于乳脂肪和水或酶解缓冲液的用量比是10∶1～2∶1(w/w)，脂肪酶的用量为30～50IU/克乳脂肪，水解的温度为35～60℃，水解的时间为4～16小时。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的乳脂肪为黄油、奶油、稀奶油或它们的混合物；所述的酶解缓冲液是磷酸缓冲液；所述的脂肪酶是指来源于动物，植物或微生物中的脂肪酶的一种或两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述的水解产物进行油水相分离，收集油相即得奶味香精基料，所述的油水相分离采用自然沉降、离心分离或者减压蒸发浓缩进行。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述的水解产物以4000～8000转/分钟的速率离心30分钟，收集油相；或静置0.5～2天分出油相；或在减压蒸发装置中在35～50℃时将所得水解产物浓缩至原体积的1/3～1/6，即获得奶味香精基料。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水解产物加入或者分离出油相后加入有机溶剂或者其和水的混合物，补加脂肪酶进行再一次酶解反应。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为乙醇或丙酮。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水解产物进行加热灭酶，灭酶的方法是70～90℃，15～40分钟。
10.如权利要求1～9任一项所述的方法制备而得的天然奶味香精基料。
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