CN1886491A - 制备调味油的酶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了从新鲜或干燥的调味品中有效提取调味油的方法，其采用酶制剂通过酶弱化细胞壁导致油的最优化提取，该酶制剂包含得自真菌或细菌培养物的诸如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等等降解细胞壁的酶，该酶制剂有效地适用于此目的。

Description

制备调味油的酶方法
发明领域
本发明涉及用于制备调味油(spice oil)的酶方法。本发明的主要用途在于用酶的混合物来协助最优化提取以从诸如姜、丁香和大蒜的调味品中回收挥发油。
发明背景
参考通常沿用的用于调味品提取的方法，其中将调味品进行机械粉碎，并用蒸汽或水进行蒸馏来收集挥发性调味油。在干法中，将诸如姜的新鲜调味品切片，在60℃时干燥10小时并在搅拌机中制成粉末。干躁粉末以100g∶2升的比例与水混合，并蒸馏5小时，收集油。该方法的缺点在于(a)即使新鲜的调味品用于处理时，仍未减少蒸馏时间；(b)调味油的收率没有增加；(c)因为所用植物材料的强韧的细胞壁和细胞基质提供了屏障，因此通过常规蒸馏来进行油的提取速度较慢且效率低。参见Bartley，J.P.和Foley，P(1994)，Supercritical fluidextraction of Australian grown ginger(Zingiber officinale).(澳大利亚产的姜(Zingiber officinale)的超临界流体提取)J.of the Sci.of Food andAgri.66(3)，365-371，其中通过超临界流体提取方法来提取姜油。该方法的缺点在于所述过程复杂，其涉及高技术，并且不适用于所有的植物材料。还可参见低成本的油提取装置：M.Somashekar，RRL，Trivandrum，其中在蒸馏前引入新脱水步骤以保留所需要的新鲜香味，所要正视的缺点在于提取的油没有量的增加。
发明目的
本发明的主要目的在于提供了用于制备调味油的酶方法，该方法回避了上述的某些缺点。
发明概述
因此，本发明提供了用于制备调味油的酶方法，该方法包括：
(a)用水性介质制备含有纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和木聚糖酶的酶复合物，
(b)在该酶复合物溶液中将选自姜、大蒜和丁香的调味品均匀化并孵育，
(c)将均匀化的调味品酶溶液过滤以获得澄清的液体溶液，
(d)蒸馏该液体溶液，以及
(e)收集调味油。
在本发明一实施方案中，以0.35单位/ml至500单位/ml的量使用所述酶，且酶对水性介质的比为1∶16。
在本发明另一实施方案中，所述调味品的粒度为300至700微米且调味品对酶复合物溶液的比为1∶1至2∶1。
在本发明另一实施方案中，所述孵育是在30℃至50℃的温度中，进行2至3小时。
在本发明另一实施方案中，所述蒸馏是在95℃至100℃的温度中，进行2至3小时。
在本发明另一实施方案中，所述调味油的收率为相对于100g干重的姜为0.86至1.9ml调味油，相对于100g干重的大蒜为1.69至2.53ml调味油，相对于100g干重的丁香为10至15ml调味油。
在本发明另一实施方案中，所述调味油，在姜油中含有最多73％的姜倍半萜、姜黄烯和倍半萜烯醇，在蒜油中含有最多76％的二烯丙基三硫化物、烯丙基甲基三硫化物和二烯丙基二硫化物，以及在丁香油中含有最多80％丁子香酚。
在本发明另一实施方案中，纤维素酶以0.35至4.6单位/ml的量使用，果胶酶以80至500单位/ml的量使用，蛋白酶以30至150单位/ml的量使用以及木聚糖酶以17.5至125单位/ml的量使用。
发明的详细说明
本发明提供了用于制备调味油的酶方法，该方法包括以1∶16的比例，利用水性介质制备含量为0.35单位/ml至500单位/ml的含有纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和木聚糖酶的酶复合物。将300至700微米粒度的姜、大蒜和丁香以1∶1至2∶1的比例在该酶复合物溶液中均匀化，并在30℃至50℃的温度中，孵育2至3小时。将均匀化的调味品酶溶液过滤以获得澄清的液体溶液，随后在95至100℃的温度下蒸馏2至3小时，获得调味油，其收率为相对于100g干重的姜为0.86-1.9ml调味油，比未处理的姜多生产了30％，相对于100g干重的大蒜为1.69-2.53ml调味油，比未处理的大蒜多生产了50％，相对于100g干重的丁香为10-15ml调味油，比未处理的丁香多生产了50％。在上述所得油中主要成分的总浓度为在姜油中含有最多73％的姜倍半萜、姜黄烯和倍半萜烯醇，在蒜油中含有最多76％的二烯丙基三硫化物、烯丙基甲基三硫化物和二烯丙基二硫化物，以及在丁香油中含有最多80％丁子香酚。
所述纤维素酶以0.35-4.6单位/ml的水平使用，果胶酶为80-500单位/ml，蛋白酶为30-150单位/ml和木聚糖酶为17.5-125单位/ml。含有上述酶复合物的真菌酶可用于提取调味油。将新鲜的诸如姜或大蒜的调味品材料洗净并以1∶1至2∶1的比例与酶溶液混合，然后在warring搅拌机中均匀化为300-700微米大小，并于30-50℃最多水解3小时。将诸如丁香的干调味品磨成300-700微米大小的粉末，并混悬于酶溶液中，水解。随后将水解产物经过水压机并收集滤液。将该滤液于10-25℃静置2-3小时以沉积淀粉材料，将上层清夜水蒸馏以获得挥发性调味油。本发明的新颖性在于所述方法提供了通过所述酶弱化细胞壁来从新鲜的或干燥的调味品中有效地提取调味油的途径，导致油的最优化提取。含有得自于真菌或细菌培养物的诸如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等降解细胞壁的酶的酶制剂可有效地适用于此目的。
以下实施例示例性地描述了本发明，因此不应理解为对本发明范围的限制。
实施例1
在新鲜的姜和干燥的姜粉末之间，比较了挥发油的回收效率。沿用常规的提取方法用于干姜粉末的提取，其中将100g材料混悬于2升水中，蒸馏5小时，收集挥发油并测定。将干净的新鲜姜(625g，相当于基于干重100g)与水(2∶1)混合，并在warring搅拌机中均匀化为300-700粒度。在水压机中提取均匀化的材料。在低温中将滤液静置以便沉降(10℃静置2-3小时)。倾出上清夜并经水蒸馏，收集挥发油并测定。与用干姜获得了1.3ml油相比，用新鲜姜获得1.44ml容积的油。
所述结果表明与干燥材料的制备和提取相比，新鲜材料的挥发油回收率和处理方法是有效的以及更容易。
实施例2
从在Mysore，C.F.T.R.I.的食品微生物学系的培养物采集品中获得用于制备所述酶复合物的真菌焦曲霉(Aspergillus ustus)(登记号为1134)。将该真菌维持在马铃薯葡萄糖琼脂斜面(Hi-Media，Mumbai，印度)中。生长在马铃薯葡萄糖琼脂上的焦曲霉的培养特征为：具有大量孢子形成的淡棕色菌落，光滑的分生孢子及不规则形状的头。用于酶产生的麸皮取自当地市场。该培养基中所用的其它化学药品和试剂为分析级的并得自标准的印度公司。
将用于培养焦曲霉的麸皮与1％(w/w)的脱脂研磨坚果粗粉(nutmeal)混合，并用pH为4.5的、含有MgSO4·7H2O，0.05；KCl，0.05；K2HPO4，0.1；和FeSO4·7H2O，0.0001的培养基湿润至60％。
在500ml烧瓶中进行培养，该烧瓶含有50g具有60％含水量的麸皮(湿重)并在15lbs中灭菌45分钟。将来自7天龄的培养物的孢子接种在这些烧瓶中，充分混合，并在环境温度(26-30℃)中生长96小时。通过用水萃取(1∶4)来从麸曲中挤压出所述酶，且如下评价各种酶活性：
纤维素酶：将0.5ml酶溶液和1ml枸橼酸盐缓冲液(0.1M，pH 4.8)放在含有卷曲滤纸条(华特门(Whatman)1号，1×6cm条，50mg)的18mm试管中。样品在50℃时孵育1小时，并加入3ml二硝基水杨酸试剂，将该试管放在沸水浴中5分钟并冷却。用煮沸的酶溶液作空白样，并做平行试验。通过在分光光度计中，在540nm处测定该样品的颜色来评估释放的葡萄糖(mg)。以释放的葡萄糖(微摩尔)/酶(ml)/分钟来计算活性。
木聚糖酶：将含有1ml落叶松木材木聚糖溶液(Sigma化学公司，美国，1％溶液)、0.5ml醋酸盐缓冲液(0.05M pH 5.5)和0.5ml稀释的酶溶液的反应混合物在55℃时孵育30分钟。用上述的二硝基水杨酸试剂评估所释放的还原基，并用释放的木糖(微摩尔)/酶(ml)/分钟来表示活性。
果胶酶：将在特定条件下，1％果胶溶液的粘度减少的百分比考虑为果胶酶的活性。向20ml的1％纯化的果胶溶液(在0.1M枸橼酸盐缓冲液中制备，pH为4)中加入2ml酶溶液，并在40℃时孵育30分钟。将煮沸的酶溶液用作对照。通过使用奥氏粘度计(Ostwald viscometer)来以分钟确定该反应混合物的流动时间和对照的流动时间。通过比较对照和该样品的流动时间差异来计算粘度减少的百分比。
蛋白酶：向1ml的pH为7的1％酪蛋白溶液中加入1m稀释的酶，并在37℃时孵育20分钟。向此加入3ml 5％三氯乙酸溶液并在室温静置30分钟。将所述样品经华特门1号圆形滤纸过滤。向1ml滤液中加入2ml 0.2N NaOH和0.6ml福林试剂(Folin reagent)，并在20分钟后，在620nm处测定产生的颜色。将上述简单处理的煮沸的酶溶液用作空白试剂。酪氨酸用作标准品。以1ml酶溶液释放的产品(mg)来计算活性。由真菌产生的不同的酶活性显示于表1中。
表1：在焦曲霉酶复合物中评估的酶活性
  酶   活性(u/ml)
  纤维素酶   0.35
  木聚糖酶   17.5
  蛋白酶   30
  果胶酶   80
将一批625g干净的及新鲜的姜(100g干重)混悬在312ml酶溶液中，并均匀化为300-700微米的粒度。该酶混悬液中包含142ml上述酶溶液和170ml水。仅含水的用作对照。然后将均匀化的姜在450℃时孵育2.5小时并在水压机中提取。如实施例1中将该滤液进行处理并水蒸馏。油的收率为酶处理的样品为1.9ml油，以及对照品为1.4ml油。
实施例3
商品化的酶复合物(Ex.Trizyme 50))也可用于水解姜来释放挥发油。该酶包含4.6单位/ml纤维素酶、125单位/ml木聚糖酶、150单位/ml蛋白酶和500单位/ml果胶酶。在此实施例中，鉴于500-3500木聚糖酶单位活性/100g干重的所述材料，所述底物对酶溶液的比保持在2∶1，用多种容积的酶溶液水解625g的新鲜姜部分(100g干重)。通过在308-284ml水中混合4-28ml酶来制备酶溶液，将姜均匀化在该酶溶液中，并在40℃时孵育2.5小时。获得提取液并如实施例1所述，通过水蒸馏回收油。油的回收率随酶浓度的增加而增加，直至酶浓度为2500木聚糖酶单位/100g姜(干重)，此后收率不再增加(表2)。
     表2：酶浓度对油的回收率的作用
  木聚糖酶单位/100g干重   油(ml)/100g干重
  对照   1.40
  500   1.50
  1000   1.65
  1500   1.75
  2000   1.80
  2500   1.90
  3000   1.80
实施例4
在30℃至50℃的不同的孵育温度下，如实施例3所述，用含2500单位木聚糖酶的酶溶液对一批625g新鲜的及干净的姜(基于干重100g)进行处理2.5小时。如实施例1所详述，回收所述油。油的回收率随温度的增加而增加，直至温度为40℃，此后回收率降低(表3)。这可能因为所述挥发油随孵育温度的增加而蒸发，也可能因为在较高温度时酶部分变性，因此对细胞壁的降解变得无效。由于油的挥发性，在低温时进行处理的方法是合适的。
     表3：温度对油的回收率的作用
  温度(℃)   油(ml)/100g干重的姜
  30   1.65
  40   1.90
  50   1.50
实施例5
将一批5kg新鲜的及干净的姜(800g干重)与酶溶液混合以包含2500单位木聚糖酶/100g干重的姜。将160ml实施例3所述的商品化的酶与2.34升水混合来制备酶溶液。随后将该混合物均匀化并在40℃时孵育2.5小时。获得提取液并如实施例1所阐明的进行蒸馏。与酶处理的姜中获得15ml挥发性油相比，对照样品(未经酶处理)产生11.5ml挥发性油。用以下条件进行气相色谱：SE 30柱(10％dia固体L，60-80筛目)；注射温度为200℃；检测器温度为235℃；氮气流速为40ml/min。表4所示的油的主要组分的气液色谱特征谱显示主要的峰面积为姜倍半萜、姜黄烯和倍半萜烯醇，总计约65％的对照姜(干)提取。这些物质的回收率从对照品的8.72ml(来自11.5ml油)增加至酶处理的11.0ml(来自15ml)。
                   表4：经气相色谱评估的姜的挥发油浓度
  化合物          对照(干姜*萃取)          对照(新鲜姜萃取)           酶(新鲜姜萃取)
  a   b   a   b   a   b
  1，2和3   65.42   0.85   75.51   1.08   73.20   1.37
  4   34.58   0.49   24.49   0.34   26.80   0.46
1、2和3＝姜倍半萜、姜黄烯和倍半萜烯醇，4＝其它物质
*常规方法
a＝GC中峰面积％
b＝对于100g姜(基于干重质)的组分(ml)
实施例6
如实施例5所述的方法，一批260g新鲜大蒜(100g干重)也进行酶水解，回收油并进行分析。与对照品(1.69ml)比较，在酶处理的样品中，所获得的油的收率较高(对于100g干重为2.35ml)。由此所得到的油的主要成分包含最多76％的二烯丙基三硫化物、烯丙基甲基三硫化物和二烯丙基二硫化物。
实施例7
重复实施例5所述的步骤以获得来自丁香的油。将该调味品研磨成300-700微米粒度，用如实施例5所述的酶复合物进行处理，获得油。所得到的油收率为相对于对照为10ml(对100g干重)，相对于酶处理的样品为15ml。得到的主要成分为丁子香酚，总计为最多80％。
本发明的主要优点在于：
2.与传统方法相比，挥发性调味油的收率增加了约30-50％。
3.因为所述酶复合物水解了由新鲜的或干燥的调味品材料的细胞壁提供的屏障，所以与传统方法相比，该提取更有效地释放更多的油。

Claims (9)

1.一种用于制备调味油的酶方法，其包括：
(a)用水性介质制备含有纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和木聚糖酶的酶复合物，
(b)在所述酶复合物溶液中将选自姜、大蒜和丁香的调味品均匀化并孵育，
(c)将均匀化的调味品酶溶液过滤以获得澄清的液体溶液，
(d)蒸馏所述液体溶液，以及
(e)收集调味油。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述酶是以0.35单位/ml至500单位/ml的量来使用，且酶对水性介质的比为1∶16。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述调味品具有300至700微米的粒度，且调味品对酶复合物溶液的比为1∶1至2∶1。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述孵育是在30℃至50℃的温度下，进行2至3小时。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述蒸馏是在95℃至100℃的温度中，进行2至3小时。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述调味油的收率为相对于100g干重的姜为0.86至1.9ml调味油，相对于100g干重的大蒜为1.69至2.53ml调味油，相对于100g干重的丁香为10至15ml调味油。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述调味油包含在姜油中含有最多73％的姜倍半萜、姜黄烯和倍半萜醇，在蒜油中含有最多76％的二烯丙基三硫化物、烯丙基甲基三硫化物和二烯丙基二硫化物，以及在丁香油中含有最多80％丁子香酚。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述纤维素酶以0.35至4.6单位/ml的量使用，果胶酶以80至500单位/ml的量使用，蛋白酶以30至150单位/ml的量使用以及木聚糖酶以17.5至126单位/ml的量使用。
9.如权利要求1所述的方法，其中经水压机来实现所述均匀化和水解的调味品混悬液的过滤。
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