CN103027133A

CN103027133A - 用于人造奶油和起酥油的零或低反式脂肪酸结构脂肪

Info

Publication number: CN103027133A
Application number: CN 201110305247
Authority: CN
Inventors: 王满意; 惠菊; 杨佳
Original assignee: Cofco Corp
Current assignee: Cofco Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明涉及生产用于人造奶油和起酥油的零或低反式脂肪酸结构脂肪的方法，具体的说，涉及采用脂肪酶催化酰基转移反应制备零或低反式脂肪酸的结构脂肪的方法，该方法不需要进行脱水脱气步骤就能够产生用于人造奶油和起酥油的零或低反式脂肪酸结构脂肪，成本低廉，步骤简单，所得脂肪具有良好的口味，适用于营养健康型食品专用油的基料油。

Description

用于人造奶油和起酥油的零或低反式脂肪酸结构脂肪

技术领域

本发明涉及油脂深加工领域，具体的说，涉及采用脂肪酶催化酰基转移反应制备零或低反式脂肪酸的结构脂肪，生产适用于营养健康型食品专用油的基料油。

技术背景

食品专用油作为食品加工中的原料之一，在现代食品工业中发挥着越来越重要的作用。目前人造奶油和起酥油等食品专用油大多数采用部分氢化植物油作为基料油，以获得相应的塑性、涂抹、打发以及口感等方面的性能。然而植物油在部分氢化过程中会产生反式脂肪酸，该物质已经证明会提高心脑血管疾病的风险。丹麦已经通过立法的手段要求从2003年6月1日起禁止销售反式脂肪酸含量超过2％的油脂产品，美国食品药品管理局规定，从2006年1月起每份食物中反式脂肪酸含量低于0.5g时，可以标识为零反式脂肪酸。因此，为了尽量降低食品专用油中的反式脂肪酸含量而同时又保持食品专用油特有的性能，研究者正在积极开发零或低反式脂肪酸食品专用油基料油。

食品专用油的性质和基料油在不同温度下的固体脂肪含量以及结晶性能有关，而这些性能直接决定于基料油中脂肪酸的组成以及甘油三酯结构，因此，采用酯交换的方法改变基料油中的脂肪酸组成和甘油三酯结构是获得良好性能食品专用油的有效途径之一。有大量文献报道(CN101730474A可塑性油脂组合物、CN101326941A一种低/零反式脂肪酸人造奶油/起酥油基料油的制备方法、CN1324395A油脂组合物及其制造方法、CN1937925A富含微量营养素的零反式起酥油的生产方法、CN101461423A酯交换法制备无颗粒晶体产生的起酥油或人造奶油的基料油的方法)使用甲醇钠作为催化剂进行化学法酯交换生产零或低反式脂肪酸人造奶油/起酥油的基料油。但是化学法酯交换是一个随机酯交换的过程，虽然能够控制各种脂肪酸的相对含量，但是难以控制甘油三酯的分子结构。脂肪酶作为一种生物催化剂，可以在无水或微水环境下催化甘油三酯之间进行酰基转移反应，且通过脂肪酶种类的选择，可以控制酰基转移反应只在sn1、3位上进行，在有效控制各种脂肪酸相对含量的同时，还可以控制甘油三酯的结构，因此是一种良好的酯交换方法。专利CN102026551A硬质脂肪、CN1691892A涂抹用油脂组合物以及CN101111155A降低反式酸含量的油脂组合物的制造方法和含有该油脂组合物的加工油脂产品报道了采用脂肪酶催化酯交换反应制备基料油，但是主要以含有C14以下脂肪酸的棕榈仁油作为原料，采用的是没有位置专一性的脂肪酶作为催化剂，由于短链脂肪酸的存在，基料油水解后容易产生“肥皂味”，影响产品品质。CN101842020 A报道了使用sn1、3位专一性脂肪酶催化催化长链脂肪酸甘油酯与低级醇酯酰基转移反应，采用大豆粉末造粒的脂肪酶作为催化剂，其所得产品适用于代可可脂。杨博等人(杨博，杨继国，李行方，林伟.棕榈油硬脂和大豆油酶法酯交换的研究.中国油脂.31(1)：27-29，2006)采用脂肪酶催化棕榈油硬脂与大豆油进行酯交换，但仅将结果与化学法酯交换产品进行对照，没有优化脂肪酶催化的工艺，也没有具体评价产品的品质以及应用性能。

因此，需要开发一种酶促酰基转移油酯交换反应以制备零或低反式脂肪酸含量的人造奶油或起酥油基料油的优化方法，以求以低廉的成本获得口味更佳且具有良好可塑性的零或低反式脂肪酸人造奶油或起酥油基料油。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零或低反式脂肪酸结构脂肪的生产方法，包括使用脂肪酶催化硬脂和植物油进行酶促酰基转移反应。该结构脂肪可以作为人造奶油或起酥油的基料油使用。具体的讲，本发明的方法包括以下步骤：

A、将脂肪酶置于硬脂和植物油混合物中，脂肪酶用量按重量计为0.5％-10％，

B、加热使反应温度达到50-90℃，进行反应1-24小时，

C、过滤除去固定化脂肪酶，获得零或低反式脂肪酸结构脂肪。

在一个具体的实施方案中，本发明提供了一种改进的零或低反式脂肪酸结构脂肪的生产方法，包括使用脂肪酶催化硬脂和植物油进行酶促酰基转移反应，反应中不需要进行真空脱水过程，就可以获得零或低反式脂肪酸结构脂肪，适用于作为人造奶油或起酥油的基油。

在另一个具体的实施方案中，本发明提供了一种改进的零或低反式脂肪酸结构脂肪的生产方法，包括使用脂肪酶催化硬脂和植物油进行酶促酰基转移反应，获得零或低反式脂肪酸结构脂肪，适用于作为人造奶油或起酥油的基料油。其中，脂肪酶的最佳用量为0.5-10wt％，优选0.5-4.8wt％，从而保证在较低的用量范围内实现理想的脂肪酶催化效果。

在依旧另一个具体的实施方案中，本发明提供了一种改进的零或低反式脂肪酸结构脂肪的生产方法，包括使用脂肪酶催化硬脂和植物油进行酶促酰基转移反应，其中，酶促反应最适合的温度条件为50℃-90℃，优选为50-70℃，从而在较低的温度条件下实现理想的脂肪酶催化效果，同时降低了加热成本。

以上各个实施方案中所涉及的技术特征并不被限定于特定的组合中，各个技术特征可以相互结合，组成本发明的技术方案。本发明的内容将结合以下具体实施方式和实施例进行进一步的描述，但是这些具体说明和实施例只起到解释作用，并不应以任何方式作为对本发明范围的限制。

具体实施方式

人造奶油的性质与基料油中甘三酯的分子结构紧密相关，根据脂肪酸的饱和程度，甘三酯结构可以划分成SSS、SUS、SUU以及UUU四种类型(S-饱和脂肪酸，U-不饱和脂肪酸)，其中SSS在人造奶油晶体网络中起到骨架作用，而SUS和SUU的熔点范围在1℃-42℃之间，对于保持人造奶油的晶体网络结构，维持人造奶油的塑性以及熔融特性起到重要作用，本发明采用脂肪酶催化酰基转移反应，通过调节底物中硬脂和植物油的比例，得到具有不同SUS以及SUU组成的结构脂肪，满足人造奶油和起酥油基料油的需要。

本发明中所用脂肪酶可以是非专一性脂肪酶和sn-1、3位专一性脂肪酶，例如，酵母脂肪酶、根霉脂肪酶、曲霉脂肪酶和青霉脂肪酶。优选的是sn-1、3位专一性脂肪酶。商业化的脂肪酶制剂如诺维信公司的Novo435，Lipozyme TL IM，Lipozyme RMIM。

本发明中所述硬脂为结构脂肪提供饱和脂肪酸，所述硬脂优选长链脂肪酸，包括棕榈酸、硬脂酸等，因此可选择原料为棕榈硬脂、氢化棕硬脂、极度氢化大豆油以及两种或两种以上的组合物，其中棕榈硬脂滑动熔点(SMP)大于52℃，碘值小于35gI/100g，氢化棕榈硬脂SMP大于58℃，碘值小于1.5gI/100g，反式脂肪酸含量小于0.2％；极度氢化大豆油SMP大于68℃，碘值小于1.5gI/100g，反式脂肪酸含量小于0.2％。

本发明中所述植物油为结构脂肪提供不饱和脂肪酸，因此可选择精炼大豆油、精炼菜籽油、精炼葵花籽油、精炼米糠油、精炼玉米油、精炼红花籽油、精炼棉籽油以上述任意两种或两种以上的组合物。植物油酸值小于0.1gKOH/g，过氧化值小于0.5mmol/g，以降低对脂肪酶活性的负面影响。

酶促酰基转移反应可以在批式搅拌反应器中进行，也可以在固定床反应器进行。

为了提高酶活，现有技术中的酶促酰基转移反应多在高温条件下反应，但由于原料油的熔点较低，高温条件在不经济的同时，还不利于保持脂肪酶的催化活性。本发明控制反应体系温度为50℃-90℃，优选为50-70℃，更优选为50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃。在此温度条件下，既能保证酶促反应的高效进行，又能保持油脂的流动性，降低反应成本。

适用于本发明方法的脂肪酶用量按重量计为0.5％-10％，优选0.5％-4.8％，更优选为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、21％、22％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％。从而在降低脂肪酶成本的同时保证了酶促反应效率。

在批式搅拌反应器中进行时需要通过夹套加热或盘管加热的方式控制反应体系温度为50-70℃。脂肪酶用量按重量计为0.5％-10％，优选0.5％-4.8％，反应时间为1-24小时，优选1-10小时，搅拌转速控制在100-600rpm，优选200-500rpm，更优选为200rpm、300rpm、400rpm、500rpm。

采用固定床反应器进行时，底物先预热到反应温度，再用恒流泵泵入固定床反应器，通过流速控制底物在固定床中的停留时间为1-24小时，优选1-10小时，更优选为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10小时，固定床反应器可通过外夹套加热保温，控制在50℃-90℃，优选为50-70℃。固定床反应器的其他条件与批式反应器相同。

本发明的脂肪酶催化生产零或低反式脂肪酸结构脂肪的生产方法无论是批式搅拌反应器还是固定床反应器中进行时，均不需要经过真空脱水脱气，这是由于市售硬脂或者植物油的含水量均小于0.05％，也就是原料中本身的含水量就很低。

结构脂肪的组成及作为人造奶油或起酥油基料油的性质由硬脂和植物油组成和比例来获得。底物中硬脂和植物油的质量比例为10∶90-90∶10，更具体的，底物中硬脂和植物油的质量比例为10∶90、15∶85、20∶80、25∶75、30∶70、35∶65、40∶60、45∶55、50∶50、55∶45、60∶40、65∶35、70∶30、75∶25、80∶20、85∶15、90∶10。

为了扩大可以作为本发明方法的原料油，即硬脂和植物油的范围，在对原料油进行酶促酰基转移反应之前，对原料油进行脱水。与进行脂肪酶催化反应之后再进行脱水的过程不同，在加入脂肪酶之前对原料油进行脱水所需要的环境更易实现，反应成本更低。示例性的脱水条件为在105℃、30KPa。在对原料油进行脱水之后再进行脂肪酶催化的酰基转移反应，避免在含有脂肪酶的体系中进行脱水，降低脂肪酶的活性损失，从而极大地降低了生产成本，更适用于工业应用。

本发明的益处和实施方案进一步通过以下的实施例阐述，但在实施例中所列举的原料、数量以及条件不应该被解释为对本发明的不适当限制。

实施例

实施例1

将精炼一级大豆油75g与氢化棕榈硬脂25g至于250ml反应器中，夹套加热至80℃形成均相，搅拌降温至60℃后，加入3gNovo435固定化脂肪酶，搅拌转速控制在200-300rpm，反应5h后，停止搅拌，在50℃左右用滤纸过滤除去固定化脂肪酶颗粒，得到结构脂肪。得到产品性质如下：

滑动熔点SMP＝28.0±0.5℃

固体脂肪含量SFC如下：

SMP(℃)	SFC N10	SFC N20	SFC N25	SFC N30	SFC N35	SFC N40
							28.0	23.4	18.3	15.1	10.0	8.7	6.3

该产品反式脂肪酸含量为0.10％，在较低的温度范围下仍然具有较低的固体脂肪含量，可以作为液态起酥油的原料使用。

实施例2

将精炼一级高油酸葵花籽油100g、一级精炼玉米油85g与极度氢化大豆油150g、棕榈硬脂80g至于1000ml反应器中，夹套加热至80℃形成均相，搅拌降温至65℃后，加入2.5g lipozyme TLIM固定化脂肪酶，搅拌转速控制在300-500rpm，反应10h后，停止搅拌，在65℃左右用滤纸过滤除去固定化脂肪酶颗粒，得到结构脂肪，得到产品性质如下：

滑动熔点SMP＝52.0±0.6℃

固体脂肪含量SFC如下：

SMP(℃)	SFC N10	SFC N20	SFC N25	SFC N30	SFC N35	SFC N40
							52.0	55.8	43.4	42.1	38.5	28.7	18.7

该产品反式脂肪酸含量为0.12％，较高的温度范围下仍然具有较高的固体脂肪含量，可以作为人造奶油的硬脂原料使用。

实施例3

将精炼一级米糠油66g、一级精炼大豆油48g与极度氢化大豆油33g、棕榈硬脂53g至于1000ml容器中，夹套加热至80℃形成均相，搅拌降温至60℃后，将2g lipozyme RM IM填充于带有夹套的固定床反应器中，固定化酶填充的床层体积为100ml，夹套中通上循环水，保持水温60℃±1℃，底物用蠕动泵以0.5ml/min的速度从底端泵入固定床反应器，底物的停留时间为3h，从顶端出来的经酶催化得到的结构脂肪产品性质如下：

滑动熔点SMP＝22.4±0.5℃

固体脂肪含量SFC如下：

SMP(℃)	SFC N10	SFC N20	SFC N25	SFC N30	SFC N35	SFC N40
							22.4	18.6	11.3	8.5	5.7	3.3	0.2

该产品反式脂肪酸含量为0.15％，在0-25℃时SFC含量较低，可以作为液态起酥油的基料油使用。

实施例4

将精炼一级棉籽油30g、一级精炼大豆油85g与氢化棕榈硬脂85g至于1000ml容器中，夹套加热至105℃形成均相、30KPa下干燥，将8g Lipozyme TL IM固定化脂肪酶填充于带有夹套的固定床反应器中，固定化酶填充的床层体积为50ml，夹套中通上循环水，保持水温55℃±1℃，底物用蠕动泵以0.1ml/min的速度从底端泵入固定床反应器，底物的停留时间为8h，从顶端出来的经酶催化得到的结构脂肪产品性质如下：

滑动熔点SMP＝43.7±0.7℃

固体脂肪含量SFC如下：

SMP(℃)	SFC N10	SFC N20	SFC N25	SFC N30	SFC N35	SFC N40
							43.7	41.1	30.8	22.4	16.7	12.2	5.1

该产品反式脂肪酸含量为0.08％，在0-25℃时SFC值适中，具有一定的塑性，口感好，没有短链脂肪酸带来的肥皂味，同时还可以保持良好的涂抹性能，因此可以作为餐桌涂抹用人造奶油基料油使用。

Claims

1.一种零或低反式结构脂肪的生产方法，包括使用脂肪酶催化硬脂和植物油进行酶促酰基转移反应，其特征在于，在酶促酰基转移反应过程中不需要进行脱水和脱气。

2.根据权利要求1中所述的方法，其采用的脂肪酶为sn-1、3位专一性脂肪酶或非专一性脂肪酶。

3.根据权利要求1或2中所述的方法，其中，所述脂肪酶为固定化脂肪酶，固定化酶颗粒粒径为0.01-10mm。

4.根据权利要求1或2中所述的方法，其中，所述脂肪酶用量为0.5％-10％。

5.根据权利要求1中所述的方法，其中，硬脂为棕榈油分提所得棕榈硬脂、氢化棕榈硬脂、极度氢化大豆油的任意一种或者一种以上的组合物。

6.根据权利要求1所述的方法，其中植物油为精炼大豆油、精炼菜籽油、精炼葵花籽油、精炼米糠油、精炼玉米油、精炼红花籽油、精炼棉籽油中的任意一种或者一种以上的组合物。

7.根据权利要求1所述的方法，其中酶促酰基转移反应在50℃-90℃条件下进行1-24小时。

8.根据权利要求1所述的方法，其中酶促酰基转移反应在反应器中进行，所述反应器是批式搅拌反应器或者固定床反应器。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，硬脂和植物油的质量比例为1∶9-9∶1。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在进行酶促酰基转移反应之前，对硬脂和植物油进行脱水的过程。