專利名稱：一種利用固定酶生物反應器連續(xù)制備奶油酸的方法
技術領域：
本發(fā)明介紹了一種連續(xù)制備奶油酸的方法，屬于食品風味化學和生物技術領域。通過固定化酶生物反應器連續(xù)生產的奶油酸，香氣純正、濃郁，可廣泛應用于烘焙、乳品、糖果、飲品、飼料等行業(yè)。
背景技術：
隨著生活水平的提高，健康意識的增強，人們越來越向往健康天然食品?！盎貧w自然，返樸歸真”已成為當今人們飲食消費的一種時尚。乳制品市場廣闊，天然香料的開發(fā)將是食品添加劑行業(yè)的必然發(fā)展趨勢。奶油酸是指以天然乳脂為底物，脂肪酶為催化劑，催化水解所得到的以乙酸、丁酸、己酸、辛酸、癸酸、十二酸和十四酸為主的混合脂肪酸總稱。奶油酸是構成牛奶風味的主要成分，因此，低脂奶和脫脂奶需要不同程度加香才能滿足消費者對風味的需求。目前國內外對奶油酸的制備工藝研究以化學法、間歇式反應為主，以連續(xù)式反應的方法制備奶油脂肪酸還未見報道?；瘜W法制備奶油酸為以濃硫酸為催化劑徹底將天然乳脂水解為奶油酸和甘油，再通過水洗、堿洗、分液和干燥的方法將奶油酸分離出來?；瘜W法制備的奶油酸不僅包括中低碳鏈(C2-C14)奶油酸，還包括具有皂味的C16、C18脂肪酸，影響總體奶油酸風味。而且，化學法制備奶油酸操作工藝復雜，環(huán)保壓力大。間歇式酶催化制備奶油酸避免了化學法的缺點，但由于間歇式反應的酶回收復雜，增加反應成本和人工成本。而連續(xù)式反應為將固定化酶裝入酶柱，保持一定溫度，通過恒流泵連續(xù)通入反應底物，即可得到產品。選擇的固定化脂肪酶可特異酶解中低碳鏈脂肪酸，因此，極大減少了反應產物中C16和C18的含量，產物風味柔和、濃郁。連續(xù)式反應與化學法和間歇式反應相比，操作簡單，反應可控，更適合于產業(yè)化。


圖I是固定化酶反應器示意圖。根據酶催化反應的特點，設計圖I中填充式酶生物反應器，可填充酶60-100g。附圖I中反應器加工材料為316不銹鋼，將固定化脂肪酶填入反應器的5區(qū)域，然后從3 口通入恒溫水保溫，4為恒溫水出口，用恒流泵將酶解底物從I口按一定速度恒速流過，酶解后產物從2 口流出，再經過滅酶工序，即為產品。

發(fā)明內容
選取合適的天然乳脂和脂肪酶。脂肪酶通過包埋法做成固定化酶，包埋材料為氯化鈣和海藻酸鈉。分別從天然乳脂的物理性質和化學組成兩個方面篩選出適合本發(fā)明的天然乳脂。分別以市售特異性酶解中小碳鏈脂肪酸的固定化脂肪酶為催化劑，對不同天然乳脂進行水解反應，以不同產地乳脂為水解底物，分別以不同固定化脂肪酶為催化劑進行水解反應。將固定化脂肪酶在pH5-7的緩沖溶液中浸泡10_15h過夜活化，裝柱，裝柱量為60-100g,固定化酶反應器夾套中通入45-55°C恒溫水30min后，將45_55°C恒溫的反應底物，用恒流泵通入固定化酶反應器中，流速為5-10mL/min，通過電位滴定儀監(jiān)測流出液的酸值、GC-MS和卡爾費休水分儀檢測奶油酸中各脂肪酸組成和流出液的水分含量。根據流出液的速度確定滅酶不銹鋼夾層管的長度，確保流出液在80-100°C油浴夾層管中保持5-10min。物料從B出口流出后，物料中會有少量游離酶殘留，需進行高溫滅酶，滅酶溫度為80-100°C。根據物料的流速，需一段合適長度的夾層不銹鋼套管連接B出口，夾層為80-100°C油浴。因此，需根據物料流速，設計合適長度的不銹鋼夾套管。本發(fā)明制備的奶油酸為天然食品添加劑，其風味柔和、濃郁，可廣泛應用到烘焙、飲品、糖果、乳飲料等食品中。
具體實施方案以下的實施例進一步闡述本發(fā)明實施例I將固定化脂肪酶在PH5的緩沖溶液中浸泡IOh過夜活化，把IOOg固定化酶填充到固定化酶反應器中，然后把夾套的溫度加熱到55°C。取2kg天然乳脂加熱到55°C，向其中加入2%去離子水，高速乳化狀態(tài)下，用恒流泵把液態(tài)的天然乳脂泵入固定化酶反應器中，流速為10mL/min,水解物通過直徑為O. 8cm,長度為IOOcm的不銹鋼夾層管進行滅酶,夾層中油浴溫度為100°C，然后冷卻至常溫，即為成品。實施例2將固定化脂肪酶在pH6的緩沖溶液中浸泡12h過夜活化，把70g固定化酶填充到固定化酶反應器中，然后把夾套的溫度加熱到50°C，取2kg天然乳脂加熱到50°C，向其中加入2%去離子水，高速乳化狀態(tài)下，用恒流泵把酶解底物泵入固定化酶反應器中，流速為8mL/min，水解物通過直徑為1cm，長度為70m的不銹鋼夾層管進行滅酶，夾層中油浴溫度為90°C，然后冷卻至常溫，即為成品。實施例3將固定化脂肪酶在pH7的緩沖溶液中浸泡15h過夜活化，把50g固定化酶填充到固定化酶反應器中，然后把夾套的溫度加熱到45°C，取2kg天然乳脂加熱到45°C，向其中加入2%去離子水，高速乳化狀態(tài)下，用恒流泵把液態(tài)的天然乳脂泵入固定化酶反應器中，流速為5mL/min,水解物通過直徑為O. 8cm,長度為90cm的不銹鋼夾層管進行滅酶,夾層中油浴溫度為85°C，然后冷卻至常溫，即為成品。感官評價和理化指標如下表所示
^ 200°C高溫烘烤后香氣殘留量 11分含量％ 感官評價描述
mg KOH/kg
實施例I高于市售牛奶香精16Γ6iO 顯著的牛奶香味
實施例2高于市售牛奶香精17.4當O. I 顯著的牛奶香味
實施例3高于市售牛奶香精19.5當O. I 濃郁的牛奶香味
權利要求
1.一種連續(xù)制備奶油酸的方法。所用裝置為固定化酶反應器，所選物料為天然乳脂肪，所選的酶為脂肪酶，物料通過恒流泵連續(xù)進入反應器，反應后進過滅酶、冷卻即得到所需產品。該產品可用于烘焙、乳品、糖果、飲品、飼料等行業(yè)。
2.所用的固定化酶由包埋法制備而成，包埋材料為海藻酸鈉和氯化鈣。
3.將固定化脂肪酶在PH5-7的緩沖溶液中浸泡10-15h過夜活化，裝柱，裝柱量為60_100g。
4.一種產品的加工方法。固定化酶反應器的夾層溫度為45-55°C。
5.一種產品的加工方法。物料流速為5-10mL/min。
6.一種產品的加工方法。酶解結束后用油浴對殘余的脂肪酶進行滅活，滅酶溫度為80-100°C，滅酶時間為 5-10min。
全文摘要
一種利用固定酶生物反應器連續(xù)制備奶油酸的方法。屬于食品風味化學和生物技術領域。本發(fā)明利用連續(xù)進出料的固定化酶反應器水解乳脂肪連續(xù)制備奶油酸，獲得耐高溫的天然牛奶風味物質，確定了最佳的生產工藝條件。主要過程為將固定化脂肪酶在緩沖溶液中浸泡過夜活化，然后把固定化酶填充到固定化酶反應器中，把夾套的溫度加熱到一定溫度，取適量天然乳脂加熱到一定溫度，用恒流泵把液態(tài)的天然乳脂泵入固定化酶反應器中，水解物通過油浴進行滅酶，然后冷卻至常溫。對奶油酸產品進行風味評價并應用到烘焙食品中，用GC-MS分析奶油酸的風味成分，同時測量其酸值和水分含量。本發(fā)明很容易實現工業(yè)化生產，而且具有安全高效、綠色環(huán)保的特點。
文檔編號A23D7/04GK102687765SQ20111006795
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權日2011年3月21日
發(fā)明者李香莉, 楊偉權, 楊梅妹, 楊珍, 魯玉俠 申請人:廣州市名花香料有限公司