CN102687765A - 一种利用固定酶生物反应器连续制备奶油酸的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用固定酶生物反应器连续制备奶油酸的方法。属于食品风味化学和生物技术领域。本发明利用连续进出料的固定化酶反应器水解乳脂肪连续制备奶油酸，获得耐高温的天然牛奶风味物质，确定了最佳的生产工艺条件。主要过程为将固定化脂肪酶在缓冲溶液中浸泡过夜活化，然后把固定化酶填充到固定化酶反应器中，把夹套的温度加热到一定温度，取适量天然乳脂加热到一定温度，用恒流泵把液态的天然乳脂泵入固定化酶反应器中，水解物通过油浴进行灭酶，然后冷却至常温。对奶油酸产品进行风味评价并应用到烘焙食品中，用GC-MS分析奶油酸的风味成分，同时测量其酸值和水分含量。本发明很容易实现工业化生产，而且具有安全高效、绿色环保的特点。
Description
技术领域
本发明介绍了一种连续制备奶油酸的方法，属于食品风味化学和生物技术领域。通过固定化酶生物反应器连续生产的奶油酸，香气纯正、浓郁，可广泛应用于烘焙、乳品、糖果、饮品、饲料等行业。
背景技术
随着生活水平的提高，健康意识的增强，人们越来越向往健康天然食品。“回归自然，返朴归真”已成为当今人们饮食消费的一种时尚。乳制品市场广阔，天然香料的开发将是食品添加剂行业的必然发展趋势。
奶油酸是指以天然乳脂为底物，脂肪酶为催化剂，催化水解所得到的以乙酸、丁酸、己酸、辛酸、癸酸、十二酸和十四酸为主的混合脂肪酸总称。奶油酸是构成牛奶风味的主要成分，因此，低脂奶和脱脂奶需要不同程度加香才能满足消费者对风味的需求。
目前国内外对奶油酸的制备工艺研究以化学法、间歇式反应为主，以连续式反应的方法制备奶油脂肪酸还未见报道。化学法制备奶油酸为以浓硫酸为催化剂彻底将天然乳脂水解为奶油酸和甘油，再通过水洗、碱洗、分液和干燥的方法将奶油酸分离出来。化学法制备的奶油酸不仅包括中低碳链(C2-C14)奶油酸，还包括具有皂味的C16、C18脂肪酸，影响总体奶油酸风味。而且，化学法制备奶油酸操作工艺复杂，环保压力大。间歇式酶催化制备奶油酸避免了化学法的缺点，但由于间歇式反应的酶回收复杂，增加反应成本和人工成本。而连续式反应为将固定化酶装入酶柱，保持一定温度，通过恒流泵连续通入反应底物，即可得到产品。选择的固定化脂肪酶可特异酶解中低碳链脂肪酸，因此，极大减少了反应产物中C16和C18的含量，产物风味柔和、浓郁。连续式反应与化学法和间歇式反应相比，操作简单，反应可控，更适合于产业化。
附图说明
图1是固定化酶反应器示意图。根据酶催化反应的特点，设计图1中填充式酶生物反应器，可填充酶60-100g。附图1中反应器加工材料为316不锈钢，将固定化脂肪酶填入反应器的5区域，然后从3口通入恒温水保温，4为恒温水出口，用恒流泵将酶解底物从1口按一定速度恒速流过，酶解后产物从2口流出，再经过灭酶工序，即为产品。
发明内容
选取合适的天然乳脂和脂肪酶。脂肪酶通过包埋法做成固定化酶，包埋材料为氯化钙和海藻酸钠。分别从天然乳脂的物理性质和化学组成两个方面筛选出适合本发明的天然乳脂。分别以市售特异性酶解中小碳链脂肪酸的固定化脂肪酶为催化剂，对不同天然乳脂进行水解 反应，以不同产地乳脂为水解底物，分别以不同固定化脂肪酶为催化剂进行水解反应。
将固定化脂肪酶在pH5-7的缓冲溶液中浸泡10-15h过夜活化，装柱，装柱量为60-100g，固定化酶反应器夹套中通入45-55℃恒温水30min后，将45-55℃恒温的反应底物，用恒流泵通入固定化酶反应器中，流速为5-10mL/min，通过电位滴定仪监测流出液的酸值、GC-MS和卡尔费休水分仪检测奶油酸中各脂肪酸组成和流出液的水分含量。根据流出液的速度确定灭酶不锈钢夹层管的长度，确保流出液在80-100℃油浴夹层管中保持5-10min。
物料从B出口流出后，物料中会有少量游离酶残留，需进行高温灭酶，灭酶温度为80-100℃。根据物料的流速，需一段合适长度的夹层不锈钢套管连接B出口，夹层为80-100℃油浴。因此，需根据物料流速，设计合适长度的不锈钢夹套管。
本发明制备的奶油酸为天然食品添加剂，其风味柔和、浓郁，可广泛应用到烘焙、饮品、糖果、乳饮料等食品中。
具体实施方案
以下的实施例进一步阐述本发明：
实施例1
将固定化脂肪酶在pH5的缓冲溶液中浸泡10h过夜活化，把100g固定化酶填充到固定化酶反应器中，然后把夹套的温度加热到55℃。取2kg天然乳脂加热到55℃，向其中加入2％去离子水，高速乳化状态下，用恒流泵把液态的天然乳脂泵入固定化酶反应器中，流速为10mL/min，水解物通过直径为0.8cm，长度为100cm的不锈钢夹层管进行灭酶，夹层中油浴温度为100℃，然后冷却至常温，即为成品。
实施例2
将固定化脂肪酶在pH6的缓冲溶液中浸泡12h过夜活化，把70g固定化酶填充到固定化酶反应器中，然后把夹套的温度加热到50℃，取2kg天然乳脂加热到50℃，向其中加入2％去离子水，高速乳化状态下，用恒流泵把酶解底物泵入固定化酶反应器中，流速为8mL/min，水解物通过直径为1cm，长度为70m的不锈钢夹层管进行灭酶，夹层中油浴温度为90℃，然后冷却至常温，即为成品。
实施例3
将固定化脂肪酶在pH7的缓冲溶液中浸泡15h过夜活化，把50g固定化酶填充到固定化酶反应器中，然后把夹套的温度加热到45℃，取2kg天然乳脂加热到45℃，向其中加入2％去离子水，高速乳化状态下，用恒流泵把液态的天然乳脂泵入固定化酶反应器中，流速为5mL/min，水解物通过直径为0.8cm，长度为90cm的不锈钢夹层管进行灭酶，夹层中油浴温 度为85℃，然后冷却至常温，即为成品。
感官评价和理化指标如下表所示：
Claims (6)
1.一种连续制备奶油酸的方法。所用装置为固定化酶反应器，所选物料为天然乳脂肪，所选的酶为脂肪酶，物料通过恒流泵连续进入反应器，反应后进过灭酶、冷却即得到所需产品。该产品可用于烘焙、乳品、糖果、饮品、饲料等行业。
2.所用的固定化酶由包埋法制备而成，包埋材料为海藻酸钠和氯化钙。
3.将固定化脂肪酶在pH5-7的缓冲溶液中浸泡10-15h过夜活化，装柱，装柱量为60-100g。
4.一种产品的加工方法。固定化酶反应器的夹层温度为45-55℃。
5.一种产品的加工方法。物料流速为5-10mL/min。
6.一种产品的加工方法。酶解结束后用油浴对残余的脂肪酶进行灭活，灭酶温度为80-100℃，灭酶时间为5-10min。
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