CN103882071A - 一种微生物油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微生物油及其制备方法,其多不饱和脂肪酸的含量大于30wt%,甘油三酯含量小于90wt%,甘油二酯含量不低于5wt%且不高于20wt%。其制备包括以下步骤:利用产油微生物发酵得到富含PUFA微生物油的发酵液;收集富含PUFA微生物油的菌体,萃取过滤后得到混合油;在混合油中加入脂肪酶和水进行酶解,纯化后得到微生物油,或向混合油中添加含有甘油二酯的混合物,混合均匀后去除溶剂得到微生物油。其含有适量的甘油二酯,有利于微生物油形成稳定的乳化液。在制备微胶囊的过程中,能使微生物油更好地被包埋,进而可降低微胶囊的表面油含量,提高微胶囊的抗氧化能力,并可适度延长微胶囊的货架期,有利于后续进一步的生产及利用。

Description

一种微生物油及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种微生物油及其制备方法。
背景技术
多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)是指含有两个或两个以上双键的脂肪酸,一般含18~22个碳原子。工业化的PUFA大多由真菌、藻类等单细胞微生物产生,故也称为微生物油。
多不饱和脂肪酸因其结构特点主要分为ω-3及ω-6两个系列。ω-3系列包括十八碳三烯酸(俗称α-亚麻酸,ALA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)。ω-6系列包括十八碳二烯酸(俗称亚油酸,LA)、十八碳三烯酸(俗称γ-亚麻酸,GLA)、二十碳四烯酸(俗称花生四烯酸)。多不饱和脂肪酸是人体细胞膜磷脂的主要成分,对细胞膜功能有决定性影响。一些特定的多不饱和脂肪酸如花生四烯酸和DHA是脑和视网膜中两种主要的多不饱和脂肪酸,特别对于胎儿和婴幼儿影响显著,摄入不足可能导致脑功能和视神经发育障碍。
工业化生产得到的微生物油主要是以甘油酯的形式存在。甘油酯是甘油与脂肪酸酯化而成的化合物,根据反应程度的不同,分为甘油一酯(单甘酯、MG)、甘油二酯(双甘酯、DG)、甘油三酯(甘三酯、TG)。其中,甘油三酯(TG)由3分子脂肪酸和1分子甘油酯化而成,是体内能量的主要来源,也是自然界各类生物体内油脂储存的主要形式。甘油二酯(DG)是由2分子脂肪酸与1分子甘油酯化得到的产物,是油脂的天然成分,也是油脂在人体内代谢的中间产物。同时,甘油二酯还是细胞内肌醇磷脂信号传递途径的中间物质。
工业化生产得到的微生物油很多都是功能性或针对性很强的油脂,一般用于大众消费品如乳制品的添加剂或营养强化剂,很少直接食用。由于其富含多不饱和脂肪酸,很容易被氧化而导致风味恶化,因此其在用作食品添加剂或营养强化剂时,通常需要先进行微胶囊包埋处理。微胶囊包埋主要是将微生物油芯材与适当材料及水混合、剪切、均质、乳化后,在喷雾干燥的同时加入壁材(例如麦芽糊精等)进行包埋,使油脂被紧密包裹于壁材中。这样的微胶囊产品既可以防止油脂被氧化,又能改善产品的风味和口感。通常情况下,油脂的乳化性能越强,则包埋效果越好,所生产出来的微胶囊风味和稳定性也越好。
公开号为CN1662642A的专利申请公开了一种含有至少40%多不饱和脂肪酸的微生物油,该微生物油中的甘油三酯含量大于90%。该微生物油存在以下缺陷:由于甘油三酯无亲水基团,无乳化性能,因此,该微生物油的乳化性能较差。在后续微胶囊生产的过程中,微生物油不能形成良好的包埋,最终得到的微胶囊产品,其表面油含量较高,不利于后续进一步的生产及应用。
因此,提供一种改进的微生物油实为必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种具有良好乳化性能、利于包埋的微生物油。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种制备上述微生物油的方法。
本发明所要解决的技术问题之三在于提供一种具有良好包埋效果、表面油含量低的微胶囊。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
提供一种微生物油,其特征在于:其多不饱和脂肪酸的含量大于30wt%,甘油三酯含量小于90wt%,甘油二酯含量不低于5wt%且不高于20wt%。
上述方案中,所述微生物油中甘油二酯的含量不低于10wt%,所述甘油三酯的含量不低于75wt%。
上述方案中,所述多不饱和脂肪酸为花生四烯酸、二十二碳六烯酸或者二十碳五烯酸。
上述方案中,所述微生物油为粗油。
提供一种微生物油的制备方法,包括以下步骤:
(1)利用产油微生物发酵得到富含PUFA微生物油的发酵液;
(2)收集富含PUFA微生物油的菌体,萃取过滤后,得到混合油;
(3)在混合油中加入脂肪酶和水进行酶解,纯化后得到微生物油。
上述方案中,所述步骤(3)中,酶解参数包括:在脂肪酶最适温度下搅拌反应0.5~2小时,脂肪酶用量为混合油质量的0.25wt%~2wt%,水用量为混合油质量的15wt%-30wt%。
上述方案中,所述步骤(3)中纯化的具体步骤包括:将混合油静置,待油相与水相分层后,除去水层,过滤除去脂肪酶,蒸发脱除溶剂,通过分子蒸馏设备除去游离脂肪酸,得到微生物粗油。
上述方案中,所述微生物油的制备方法还包括在步骤(3)之后对微生物油进行精制。
提供另外一种微生物油的制备方法,包括以下步骤:
(1)利用产油微生物发酵得到富含PUFA微生物油的发酵液;
(2)收集富含PUFA微生物油的菌体,萃取过滤后得到混合油;
(3)向混合油中添加含有甘油二酯的混合物,混合均匀后去除溶剂得到微生物油。
上述方案中,所述微生物油的制备方法包括在步骤(3)之后对微生物油进行精制。
提供一种微胶囊,其特征在于:该微胶囊包括作为芯材的上述微生物油及包裹所述微生物油的壁材。
本发明的微生物油具有如下有益效果:
微生物油中含有适量的甘油二酯,由于甘油二脂具有较好的乳化性能,其有利于微生物油形成稳定的乳化液。在制备微胶囊的过程中,能使微生物油更好地被包埋,进而可降低微胶囊的表面油含量,提高微胶囊的抗氧化能力,并可适度延长微胶囊的货架期,有利于后续进一步的生产及利用。
具体实施方式
以下实施例更详细的说明本发明的微生物油生产及应用方法。
实施例一
以高山被孢霉为出发菌种,详细描述本发明含有花生四烯酸的微生物油的生产及应用。
1.发酵
配制葡萄糖含量为0.03g/mL、酵母粉含量为0.02g/mL的培养基溶液于500ml摇瓶中,可配制多瓶,灭菌后接入适量高山被孢霉菌丝及孢子,置于28℃恒温摇床,150rpm,2天后合并摇瓶,移入已灭菌的、盛放有葡萄糖含量为0.03g/mL、酵母粉含量为0.02g/mL的培养基溶液的1m3发酵罐(一级种子罐)中,持续通入无菌空气,保持培养温度28±2℃。一级种子罐培养2天后,将全部培养液移入已灭菌的、盛放有葡萄糖含量为0.03g/mL、酵母粉含量为0.02g/mL的培养基溶液的10m3发酵罐(二级种子罐)中,持续通入无菌空气,保持培养温度28±2℃。二级种子罐培养1天后,将全部培养液移入已灭菌的、盛放有葡萄糖含量为0.05g/mL、酵母粉含量为0.02g/mL的培养基溶液的45m3发酵罐中,持续通入无菌空气,保持培养温度28±2℃,根据葡萄糖消耗速度分批补加总量约0.02~0.05g/mL培养基溶液的灭菌葡萄糖溶液,再培养7天后可获得发酵产物,其中生物质含量32g/L、菌体干基中总油含量51.9wt%、总油中花生四烯酸含量50.4wt%。
2.制备富含花生四烯酸的微生物油
可采用以下不同的工艺手段制备本发明的微生物油。
手段一
将发酵产物通过离心或压滤方式实现固液分离,收集湿菌体,利用粉碎机破碎,再通过沸腾干燥塔烘干,得到干菌体。将干菌体与有机溶剂如丁烷或己烷混合浸泡萃取,过滤后得到混合油。
向混合油中加入市售脂肪酶和水进行酶解处理,该市售脂肪酶具有将甘油酯水解的功能,下述实施例均与此相同。所述的酶解处理参数包括:脂肪酶用量为微生物混合油重量的0.25wt%;水用量为微生物混合油重量的15wt%,反应温度约37℃,搅拌反应时间0.5h。酶解反应结束后对混合油进行纯化,纯化的具体步骤包括:将混合油静置,待油相与水相分层后,除去水层,过滤除去酶,蒸发脱除溶剂,通过分子蒸馏设备除去游离脂肪酸,得到微生物粗油。测得该粗油具有如下指标:多不饱和脂肪酸含量61.5wt%,TG含量88.7wt%,DG含量5.5wt%。
更进一步的,对上述微生物粗油进行精制,精制的步骤包括:将该微生物粗油经2.5wt%柠檬酸和5wt%热水脱胶、过量氢氧化钠溶液脱酸,沉降分离,过滤后再用5wt%二氧化硅及3wt%活性炭脱色,再次过滤后,在200℃的条件下直接蒸汽脱臭,添加Vc棕榈酸酯和Ve作为抗氧化剂,得到含有花生四烯酸的微生物精制油。经测定,该精制油中多不饱和脂肪酸总含量62.0wt%,TG含量为89.8wt%,DG含量为6.3wt%。
进一步测定该微生物精制油的部分理化指标:不皂化物1.1wt%,水分0.01wt%,不溶性杂质0.01wt%,溶剂残留<1.0mg/kg,酸价0.1mgKOH/g,过氧化值0.03meq/kg,反式脂肪酸0.06wt%,黄曲霉毒素B1<5.0μg/kg,总砷(以As计)<0.1mg/kg,铅<0.1mg/kg。
手段二
该工艺手段与手段一基本相同,不同之处在于酶解处理工艺参数:脂肪酶用量为微生物混合油重量的0.5wt%,水量为微生物混合油重量的20wt%,反应时间为1h。得到的微生物粗油中,多不饱和脂肪酸含量61.7wt%,TG含量87.0wt%,DG含量7.2wt%。
使用与手段一中相同的精制工艺对本微生物粗油进行精制,得到的微生物精制油中,多不饱和脂肪酸总含量61.5wt%,TG含量88.4wt%,DG含量8.8wt%,其他理化指标与手段一获得的理化指标接近。
手段三
该工艺手段与手段一基本相同,不同之处在于酶解处理工艺参数:脂肪酶用量为微生物混合油重的1wt%,水量为微生物混合油重的20wt%,反应时间为1.5h。得到的微生物粗油中,多不饱和脂肪酸含量60.0wt%,TG含量84.0wt%,DG含量10.5wt%。
使用与手段一中相同的精制工艺对本微生物粗油进行精制,得到的微生物精制油中,多不饱和脂肪酸总含量61wt%,TG含量为85.3wt%,DG含量为11.4wt%,其他理化指标与手段一获得的理化指标接近。
手段四
该工艺手段与手段一基本相同,不同之处在于酶解处理工艺参数:脂肪酶用量为微生物混合油重的1wt%,水量为微生物混合油重的25wt%,反应时间为2h。得到的微生物粗油中,多不饱和脂肪酸含量65.0wt%,TG含量78.4wt%,DG含量13.7wt%。
使用与手段一中相同的精制工艺对本微生物粗油进行精制,得到的微生物精制油中,多不饱和脂肪酸总含量为63.8wt%,TG含量为80.9wt%,DG含量为15.1wt%,其他理化指标与手段一获得的理化指标接近。
手段五
该工艺手段与手段一基本相同,不同之处在于酶解处理工艺参数:脂肪酶用量为微生物混合油重的2wt%,水量为微生物混合油重的30wt%,反应时间为2h。得到的微生物粗油中,多不饱和脂肪酸含量57.9wt%,TG含量75.3wt%,DG含量17.8wt%。
使用与手段一中相同的精制工艺对本微生物粗油进行精制,得到的微生物精制油中,多不饱和脂肪酸总含量60wt%,TG含量为77.2wt%,DG含量为19.1wt%,其他理化指标与手段一获得的理化指标接近。
手段六
将发酵产物通过离心或压滤方式实现固液分离,收集湿菌体,利用粉碎机破碎,再通过沸腾干燥塔烘干,得到干菌体。将干菌体与有机溶剂如丁烷或己烷混合浸泡萃取,过滤后得到混合油。
向混合油中添加含甘油二酯的混合物,例如脂肪酸单双甘酯或其类似物,该混合物中甘油二酯含量为31.4wt%,添加混合物的比重为总混合油的11.5wt%。对混合油脱溶,混合均匀后得到微生物粗油。该微生物粗油具有如下指标特征:多不饱和脂肪酸含量38.0wt%,TG含量86.7wt%,DG含量5.1wt%。
更进一步的,对上述微生物粗油进行精制,精制的步骤包括:将该微生物粗油经2.5wt%柠檬酸和5wt%热水脱胶、过量氢氧化钠溶液脱酸,沉降分离,过滤后再用5wt%二氧化硅及3wt%活性炭脱色,过滤后,在200℃的条件下直接蒸汽脱臭,添加Vc棕榈酸酯和Ve作为抗氧化剂,得到含有花生四烯酸的微生物精制油。经测定,该精制油中多不饱和脂肪酸总含量达37.0wt%,TG含量为89.2wt%,DG含量为6.4wt%。
进一步测定该微生物精制油的部分理化指标:不皂化物1.0wt%,水分0.01wt%,不溶性杂质0.01wt%,溶剂残留<1.0mg/kg,酸价0.1mgKOH/g,过氧化值0.03meq/kg,反式脂肪酸0.04wt%,黄曲霉毒素B1<5.0μg/kg,总砷(以As计)<0.1mg/kg,铅<0.1mg/kg。
手段七
该工艺手段与手段六基本相同,不同之处在于:含甘油二酯混合物中,甘油二酯含量为50.8wt%,添加的混合物的比重为总混合油的17.5wt%。得到的微生物粗油中,多不饱和脂肪酸含量41.4wt%,TG含量81.2wt%,DG含量10.4wt%。
更进一步的,使用与手段六相同的精制工艺对本微生物粗油进行精制,得到的微生物精制油中,多不饱和脂肪酸总含量40.4wt%,TG含量为83.6wt%,DG含量为12.2wt%,其他理化指标与手段六获得的理化指标接近。
手段八
该工艺手段与手段六基本相同,不同之处在于:含甘油二酯混合物中,甘油二酯含量为72.2wt%,添加比例为占总混合油的22.6wt%。得到的微生物粗油中,多不饱和脂肪酸含量55.7wt%,TG含量75.6wt%,DG含量17.8wt%。
更进一步的,使用与手段六相同的精制工艺对本微生物粗油进行精制,得到的微生物精制油中,多不饱和脂肪酸总含量55.9wt%,TG含量为77.0wt%,DG含量为19.0wt%,其他理化指标与手段六获得的理化指标接近。
上述含有花生四烯酸的微生物油制备微胶囊
分别使用市售的花生四烯酸油、上述手段一、手段二、手段三制得的花生四烯酸精制油,按照如下配料表进行配料:
名称 在料液中的比例(wt%)
花生四烯酸油脂 12.5
麦芽糊精 32.5
酪蛋白酸钠 4
抗坏血酸钠 1
纯水 50
将上述料液在8000rpm的转速下剪切10min后,在40MPa下进行均质,得到乳化液。将乳化液进行压力式喷雾干燥,喷雾干燥参数如下:
进风温度 出风温度 进料速度 进风风量 喷雾压力
220℃ 90℃ 300g/min 3000m3/h 20Mpa
测得各微胶囊产品的表面油含量结果如下:
所使用的花生四烯酸油脂 表面油含量(wt%)
市售花生四烯酸油(甘油二酯含量3.8wt%) 0.35
手段一制得的花生四烯酸精制油 0.20
手段二制得的花生四烯酸精制油 0.19
手段三制得的花生四烯酸精制油 0.17
分别使用市售花生四烯酸油、上述手段四、手段五制得的花生四烯酸精制油,按照如下配料表进行配料:
名称 在料液中的比例(wt%)
花生四烯酸油脂 11
麦芽糊精 14.5
变性淀粉 28
抗坏血酸钠 1.5
纯水 45
将上述料液在9000rpm的转速下剪切15min后,在45MPa下进行均质,得到乳化液。将此乳化液进行离心式喷雾干燥,喷雾干燥参数如下:
进风温度 出风温度 进料速度 进风风量 转盘速度
200℃ 80℃ 330g/min 3500m3/h 3500rpm
测得微胶囊的表面油含量结果如下:
所使用的花生四烯酸油脂 表面油含量(wt%)
市售花生四烯酸油脂(甘油二酯含量4wt%) 0.45
手段四制得的花生四烯酸精制油 0.29
手段五制得的花生四烯酸精制油 0.27
分别使用市售花生四烯酸油、上述手段六、手段七、手段八制得的花生四烯酸精制油,按照如下配料表进行配料:
名称 在料液中的比例(wt%)
花生四烯酸油脂 13
麦芽糊精 25
酪蛋白酸钠 4
抗坏血酸钠 3
纯水 55
将上述料液在10000rpm的转速下剪切15min后,在50MPa下进行均质,得到乳化液。将此乳化液进行喷雾造粒干燥,首先需要投入15kg麦芽糊精做底料,喷雾干燥参数如下:
进风温度 出风温度 进料速度 进风风量 转盘速度
200℃ 80℃ 330g/min 3500m3/h 3500rpm
测得微胶囊的表面油含量结果如下:
所使用的花生四烯酸油脂 表面油含量(wt%)
市售花生四烯酸油脂(甘油二酯含量3.5wt%) 0.31
手段六制得的花生四烯酸精制油 0.19
手段七制得的花生四烯酸精制油 0.16
手段八制得的花生四烯酸精制油 0.12
上述含有花生四烯酸的微生物油制备奶粉
分别使用市售花生四烯酸油、上述手段一至八制得的花生四烯酸精制油,按照如下配料表进行配料:
名称 在料液中的比例(wt%)
花生四烯酸油脂 0.2
鲜奶 80
乳清粉 13
乳糖 1
植物油 5.8
按照上述配方比例投料后,在5000rpm的转速下剪切10min后,在20MPa下进行均质,得到乳化液。然后经过三级降膜式真空浓缩器将此乳化液浓缩至水分含量50%,最后进行压力式喷雾干燥,喷雾干燥参数如下:
进风温度 出风温度 进料速度 进风风量 喷雾压力
190℃ 75℃ 400g/min 3800m3/h 15MPa
测得奶粉的表面油含量结果如下:
所使用的花生四烯酸油脂 表面油含量(wt%)
市售花生四烯酸油脂(甘油二脂含量4wt%) 0.62
手段一制得的花生四烯酸精制油 0.44
手段二制得的花生四烯酸精制油 0.42
手段三制得的花生四烯酸精制油 0.39
手段四制得的花生四烯酸精制油 0.37
手段五制得的花生四烯酸精制油 0.35
手段六制得的花生四烯酸精制油 0.45
手段七制得的花生四烯酸精制油 0.43
手段八制得的花生四烯酸精制油 0.31
微胶囊的表面油含量是表征微胶囊质量的一项重要指标,其表示未被包埋的油脂在微胶囊表面的比例。微胶囊的表面油含量越高,表明越多表面油脂会被氧化,则产品的质量就越差。通过以上数据对比可以看出,在同等工艺条件下,由本发明的含有花生四烯酸的微生物油所制得的微胶囊及奶粉,其表面油含量更低。这主要是因为:本发明的微生物油含有较多的甘油二酯,它可以帮助微生物油形成更稳定的乳化液,使微生物油脂更好地被包埋,从而降低微胶囊及奶粉的表面油含量,提高微胶囊及奶粉的抗氧化能力,延长微胶囊及奶粉的货架期。
实施例二
以裂殖壶菌为出发菌种,详细描述本发明含有二十二碳六烯酸的微生物油的生产及应用。
1.发酵
配制葡萄糖含量0.04g/mL、酵母浸膏含量0.02g/mL的培养基溶液于1000ml摇瓶中,可配制多瓶,灭菌后接入适量冷藏裂殖壶菌液,置于28℃恒温摇床,180rpm进行活化。2天后接入二级扩大摇瓶进行培养,2天后合并摇瓶,移入已灭菌的、含5wt%葡萄糖及2wt%酵母浸膏的1m3发酵罐(一级种子罐)中,持续通入无菌空气,保持培养温度29±1℃。一级种子罐培养2天后,将全部培养液移入已灭菌的、含葡萄糖含量为0.03g/mL及酵母浸膏含量0.02g/mL的10m3发酵罐(二级种子罐)中,持续通入无菌空气,保持培养温度29±1℃。二级种子罐培养1天后,移全部培养液入已灭菌的、含葡萄糖含量0.05g/mL及酵母浸膏含量0.02g/mL的45m3发酵罐中,持续通入无菌空气,保持培养温度29±1℃,根据葡萄糖消耗速度批次补加总约0.02~0.04g/mL的灭菌葡萄糖溶液,再培养5天后可获得发酵产物,其中生物量89.7g/L、总油含量38.5g/L、总油中二十二碳六烯酸含量51.0wt%。
2.制备富含二十二碳六烯酸的微生物油
手段一
将发酵产物通过离心或压滤方式实现固液分离,收集湿菌体,利用粉碎机破碎,再通过沸腾干燥塔烘干,得到干菌体。将干菌体与有机溶剂如丁烷或己烷混合浸泡萃取,过滤后得到混合油。
向混合油中加入市售脂肪酶和水进行酶解处理,该市售脂肪酶具有将甘油酯水解的功能。所述的酶解处理参数包括:脂肪酶用量为微生物混合油重量的0.25wt%;水用量为微生物混合油重量的30wt%,反应温度约37℃,搅拌反应时间0.5h。酶解反应结束后对混合油进行纯化,纯化的具体步骤包括:将混合油静置,待油相与水相分层后,除去水层,过滤除去酶,蒸发脱除溶剂,通过分子蒸馏设备除去游离脂肪酸,得到微生物粗油。测得该粗油具有如下指标:多不饱和脂肪酸含量64.0wt%,TG含量86.0wt%,DG含量9.8wt%。
更进一步的,对上述微生物粗油进行精制,精制的步骤包括:将该微生物粗油经2.5wt%柠檬酸和5wt%热水脱胶、过量氢氧化钠溶液脱酸,沉降分离,过滤后再用5wt%二氧化硅及3wt%活性炭脱色,再次过滤后,在200℃的条件下直接蒸汽脱臭,添加Vc棕榈酸酯和Ve作为抗氧化剂,得到含有二十二碳六烯酸的微生物精制油。经测定,该精制油中多不饱和脂肪酸总含量达64.0wt%,TG含量为88.7wt%,DG含量为11.5wt%。
进一步测定该微生物精制油的部分理化指标:不皂化物1.0wt%,水分0.01wt%,不溶性杂质0.01wt%,溶剂残留<1.0mg/kg,酸价0.1mgKOH/g,过氧化值0.03meq/kg,反式脂肪酸0.06wt%,黄曲霉毒素B1<5.0μg/kg,总砷(以As计)<0.1mg/kg,铅<0.1mg/kg。
手段二
将发酵产物通过离心或压滤方式实现固液分离,收集湿菌体,利用粉碎机破碎,再通过沸腾干燥塔烘干,得到干菌体。将干菌体与有机溶剂如丁烷或己烷混合浸泡萃取,过滤后得到混合油。
向混合油中添加含甘油二酯的混合物,例如脂肪酸单双甘酯或其类似物,该混合物中甘油二酯含量为54.9wt%,添加混合物的比重为总混合油的16.2wt%。对混合油脱溶,混合均匀后得到微生物粗油。该微生物粗油具有如下指标特征:多不饱和脂肪酸含量47.2wt%,TG含量82.1wt%,DG含量10.4wt%。
更进一步的,对上述微生物粗油进行精制,精制的步骤包括:将该微生物粗油经2.5wt%柠檬酸和5wt%热水脱胶、过量氢氧化钠溶液脱酸,沉降分离,过滤后再用5wt%二氧化硅及3wt%活性炭脱色,再次过滤后,在200℃的条件下直接蒸汽脱臭,添加Vc棕榈酸酯和Ve作为抗氧化剂,得到含有二十二碳六烯酸的微生物精制油。经测定,该精制油中多不饱和脂肪酸总含量达48.1wt%,TG含量为84.8wt%,DG含量为12.0wt%。其他理化指标与手段一获得的理化指标接近。
3.应用
上述含有二十二碳六烯酸的微生物油制备微胶囊
使用市售的二十二碳六烯酸油、上述手段一、手段二制得的二十二碳六烯酸油,按照如下配料表进行配料:
名称 在固形物中的比例(wt%)
二十二碳六烯酸油脂 12.5
麦芽糊精 20
变性淀粉 15
抗坏血酸钠 2.5
纯水 50
将上述料液在8000rpm的转速下剪切10min后,在40MPa下进行均质,得到乳化液。将此乳化液进行压力式喷雾干燥,喷雾干燥参数如下:
进风温度 出风温度 进料速度 进风风量 喷雾压力
220℃ 90℃ 300g/min 3000m3/h 20Mpa
测得微胶囊的表面油含量结果如下:
所使用的二十二碳六烯酸油脂 表面油含量(wt%)
市售二十二碳六烯酸油脂(甘油二酯含量4wt%) 0.85
手段一制得的二十二碳六烯酸油脂 0.52
手段二制得的二十二碳六烯酸油脂 0.50
上述含有二十二碳六烯酸的微生物油制备奶粉
使用市售的二十二碳六烯酸油、上述手段一、手段二制得的二十二碳六烯酸油,按照如下配料表进行配料:
名称 在料液中的比例(wt%)
二十二碳六烯酸油脂 0.2
鲜奶 80
乳清粉 11
乳糖 3
植物油 5.8
按照上述配方比例投料后,在5000rpm的转速下剪切10min后,在20MPa下进行均质,得到乳化液。然后经过三级降膜式真空浓缩器将此乳化液浓缩至水分含量50%,最后进行压力式喷雾干燥,喷雾干燥参数如下:
进风温度 出风温度 进料速度 进风风量 喷雾压力
190℃ 75℃ 400g/min 3800m3/h 15Mpa
测得奶粉的表面油含量结果如下:
所使用的二十二碳六烯酸油脂 表面油含量(wt%)
市售二十二碳六烯酸油脂(甘油二脂含量4wt%) 0.68
手段一制得的二十二碳六烯酸油脂 0.42
手段二制得的二十二碳六烯酸油脂 0.39
通过以上实验数据可以看出,在同等工艺条件下,由本发明的含有二十二碳六烯酸的微生物油所制得的微胶囊及奶粉,其表面油含量更低。这主要是因为:本发明的微生物油含有较多的甘油二酯,它可以帮助微生物油形成更稳定的乳化液,使微生物油脂更好地被包埋,从而降低微胶囊及奶粉的表面油含量,提高微胶囊及奶粉的抗氧化能力,延长微胶囊及奶粉的货架期。
实施例三
以终极腐霉为出发菌种,详细描述含有二十碳五烯酸的微生物油的生产及应用。
1.发酵
配制蔗糖含量为0.05g/mL及酵母粉含量为0.005g/mL的培养基溶液于1000ml摇瓶中,可配制多瓶,灭菌后接入适量终极腐霉,置于28℃恒温摇床,180rpm进行活化。2天后接入二级扩大摇瓶进行培养,2天后合并摇瓶,移入已灭菌的、蔗糖含量为0.05g/mL及酵母粉含量为0.005g/mL的1m3发酵罐(一级种子罐)中,持续通入无菌空气,保持培养温度28±1℃。一级种子罐培养2天后,移全部培养液入已灭菌的、蔗糖含量为0.05g/mL及酵母粉含量为0.005g/mL的10m3发酵罐(二级种子罐)中,持续通入无菌空气,保持培养温度28±1℃。二级种子罐培养1天后,移全部培养液入已灭菌的、蔗糖含量为0.05g/mL及酵母粉含量为0.005g/mL的45m3发酵罐中,持续通入无菌空气,保持培养温度28±1℃,根据蔗糖消耗速度批次补加总约0.02~0.04g/mL的灭菌蔗糖溶液,再培养5天后可获得发酵产物,其中二十碳五烯酸含量207.8mg/L。
2.制备富含二十碳五烯酸的微生物油
手段一
将发酵产物通过离心或压滤方式实现固液分离,收集湿菌体,利用粉碎机破碎,再通过沸腾干燥塔烘干,得到干菌体。将干菌体与有机溶剂如丁烷或己烷混合浸泡萃取,过滤后得到混合油。
向混合油中加入市售脂肪酶和水进行酶解处理,该市售脂肪酶具有将甘油酯水解的功能。所述的酶解处理参数包括:脂肪酶用量为微生物混合油重量的0.25wt%;水用量为微生物混合油重量的30wt%,反应温度约37℃,搅拌反应时间0.5h。酶解反应结束后对混合油进行纯化,纯化的具体步骤包括:将混合油静置,待油相与水相分层后,除去水层,过滤除去酶,蒸发脱除溶剂,通过分子蒸馏设备除去游离脂肪酸,得到微生物粗油。该粗油具有如下指标特征:多不饱和脂肪酸含量59.8wt%,TG含量85.1wt%,DG含量8.5wt%。
更进一步的,对上述微生物粗油进行精制,精制的步骤包括:将该微生物粗油经2.5wt%柠檬酸和5wt%热水脱胶、过量氢氧化钠溶液脱酸,沉降分离,过滤后再用5wt%二氧化硅及3wt%活性炭脱色,再次过滤后,在200℃的条件下直接蒸汽脱臭,添加Vc棕榈酸酯和Ve作为抗氧化剂,得到含有二十碳五烯酸的微生物精制油。经测定,该精制油中多不饱和脂肪酸总含量达59.4wt%,TG含量为87.5wt%,DG含量为10.4wt%。
进一步测定该微生物精制油的部分理化指标:不皂化物0.8wt%,水分0.01wt%,不溶性杂质0.01wt%,溶剂残留<1.0mg/kg,酸价0.1mgKOH/g,过氧化值0.03meq/kg,反式脂肪酸0.06wt%,黄曲霉毒素B1<5.0μg/kg,总砷(以As计)<0.1mg/kg,铅<0.1mg/kg。
手段二
将发酵产物通过离心或压滤方式实现固液分离,收集湿菌体,利用粉碎机破碎,再通过沸腾干燥塔烘干,得到干菌体。将干菌体与有机溶剂如丁烷或己烷混合浸泡萃取,过滤后得到混合油。
向混合油中添加含甘油二酯的混合物,例如脂肪酸单双甘酯或其类似物,该混合物中甘油二酯含量为56.1wt%,添加的混合物的比重为总混合油的15.0wt%。对混合油脱溶,混合均匀后得到微生物粗油。该粗油具有如下指标特征:多不饱和脂肪酸含量45.0wt%,TG含量82.0wt%,DG含量9.9wt%。
更进一步的,对上述微生物粗油进行精制,精制的步骤包括:将该微生物粗油经2.5wt%柠檬酸和5wt%热水脱胶、过量氢氧化钠溶液脱酸,沉降分离,过滤后再用5wt%二氧化硅及3wt%活性炭脱色,再次过滤后,在200℃的条件下直接蒸汽脱臭,添加Vc棕榈酸酯和Ve作为抗氧化剂,得到含有二十碳五烯酸的微生物精制油。经测定,该精制油中多不饱和脂肪酸总含量达44.9wt%,TG含量为84.3wt%,DG含量为11.9wt%。其他理化指标与手段一获得的理化指标接近。
3.应用
上述含有二十碳五烯酸的微生物油制备微胶囊
使用市售的二十碳五烯酸油、上述手段一、手段二制得的二十碳五烯酸油,按照如下配料表进行配料:
名称 在固形物中的比例(wt%)
二十碳五烯酸油脂 14
麦芽糊精 32
酪蛋白酸钠 2.5
抗坏血酸钠 1.5
纯水 50
将上述料液在8000rpm的转速下剪切10min后,在40MPa下进行均质,得到乳化液。将此乳化液进行喷雾干燥,喷雾干燥参数如下:
进风温度 出风温度 进料速度 进风风量 喷雾压力
220℃ 90℃ 300g/min 3000m3/h 20Mpa
测得微胶囊的表面油含量结果如下:
所使用的二十碳五烯酸油脂 表面油含量(wt%)
市售二十碳五烯酸油脂(甘油二酯含量4wt%) 0.79
手段一制得的二十碳五烯酸油脂 0.51
手段二制得的二十碳五烯酸油脂 0.47
上述含有二十碳五烯酸的微生物油制备奶粉
使用市售的二十碳五烯酸油、上述手段一、手段二制得的二十碳五烯酸油,按照如下配料表进行配料:
名称 在料液中的比例(wt%)
二十碳五烯酸油脂 0.1
鲜奶 80
乳清粉 12
乳糖 2
植物油 5.9
按照上述配方比例投料后,在5000rpm的转速下剪切10min后,在20MPa下进行均质,得到乳化液。然后经过三级降膜式真空浓缩器将此乳化液浓缩至水分含量50%,最后进行压力式喷雾干燥,喷雾干燥参数如下:
进风温度 出风温度 进料速度 进风风量 喷雾压力
190℃ 75℃ 400g/min 3800m3/h 15Mpa
测得奶粉的表面油含量结果如下:
所使用的二十碳五烯酸油脂 表面油含量(wt%)
市售二十碳五烯酸油脂(甘油二脂含量4wt%) 0.72
手段一制得的二十碳五烯酸油脂 0.48
手段二制得的二十碳五烯酸油脂 0.44
通过以上实例及实验数据可以看出,在同等工艺条件下,由本发明的二十碳五烯酸
微生物油所制得的微胶囊及奶粉,其表面油含量更低。这主要是因为:本发明的微生物油含有较多的甘油二酯,它可以帮助微生物油形成更稳定的乳化液,使微生物油脂更好地被包埋,从而降低微胶囊及奶粉的表面油含量,提高微胶囊及奶粉的抗氧化能力,延长微胶囊及奶粉的货架期。

Claims (10)

1.一种微生物油,其特征在于:其多不饱和脂肪酸的含量大于30wt%,甘油三酯含量小于90wt%,甘油二酯含量不低于5wt%且不高于20wt%。
2.根据权利要求1所述的微生物油,其特征在于:所述甘油二酯的含量不低于10wt%,所述甘油三酯的含量不低于75wt%。
3.根据权利要求1或2所述的微生物油,其特征在于:所述多不饱和脂肪酸为花生四烯酸、二十二碳六烯酸或者二十碳五烯酸。
4.根据权利要求1或2所述的微生物油,其特征在于:所述微生物油为粗油。
5.权利要求1所述的微生物油的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)利用产油微生物发酵得到富含PUFA微生物油的发酵液;
(2)收集富含PUFA微生物油的菌体,萃取过滤后得到混合油;
(3)在混合油中加入脂肪酶和水进行酶解,纯化后得到微生物油。
6.根据权利要求5所述的微生物油的制备方法,其特征在于:在步骤(3)之后对微生物油进行精制。
7.根据权利要求5或6所述的微生物油的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,酶解参数包括:在脂肪酶最适温度下搅拌反应0.5~2小时,脂肪酶用量为混合油质量的0.25wt%~2wt%,水用量为混合油质量的15wt%-30wt%。
8.权利要求1所述的微生物油的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)利用产油微生物发酵得到富含PUFA微生物油的发酵液;
(2)收集富含PUFA微生物油的菌体,萃取过滤后得到混合油;
(3)向混合油中添加含有甘油二酯的混合物,混合均匀后去除溶剂得到微生物油。
9.根据权利要求8所述的微生物油的制备方法,其特征在于:在步骤(3)之后对微生物油进行精制。
10.一种微胶囊,其特征在于:该微胶囊包括上述权利要求1-4中任一项权利要求所述的微生物油芯材及包裹所述微生物油的壁材。
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