一种高强度奶酪风味增强剂及其制备方法与用途

摘要

本发明涉及利用复合生物酶酶解制备所述高强度奶酪风味增强剂的方法以及它们的用途。本发明以天然奶油和乳清蛋白为底物，使用高效脂肪酶和蛋白酶在选择生物转化条件下制备得到本发明的高强度奶酪风味增强剂。与奶酪香精和其他奶酪风味剂相比，该高强度奶酪风味增强剂在滋香和滋味方面效果非常明显，其气息更加强烈饱满，口感更加圆润，更加丰富。

说明书

【技术领域】

本发明属于生物香料制备技术领域。更具体地，本发明涉及高强度奶酪风味增强剂，还涉及利用复合生物酶酶解制备所述高强度奶酪风味增强剂的方法以及它们的用途。

【背景技术】

奶酪香精是食品工业中应用比较广泛的香精之一，主要用于焙烤、冷饮、糖果、饮料等。今年来随着我国乳品市场发展迅速以及西方饮食文化的不断深入，奶酪已成为业界人士普遍看好的乳制品，目前奶酪在我国的主要消费方式是作为西餐配料或再制奶酪而被消费者所接受。由于奶酪的成熟期比较长，而成熟期短的奶酪存在风味不足或强度不够高的缺点，为了解决这些问题，通常采用添加奶酪风味剂的方法增强奶酪或奶酪制品的气息和风味。国内目前使用的奶酪风味剂或者是由单体原料调配而成，或者使用进口产品。

酶法水解制备奶味香精是以奶油或稀奶油为原料，利用生物酶解技术将其在一定条件下进行酶解增香，产生具有奶香特征的化合物。由于它是天然的食品添加剂，所以其香气自然、柔和，对加香产品的质量和气息有明显的改善和提高，这是由单体香料调配而成的同类奶味香精所达不到的。

利用生物酶解制得的奶酪风味增强剂由于强度和丰满度高，保质期长，使用方便的优点，可应用于制作各类烘焙制品、膨化休闲食品等产品的调香调味。随着西餐及西方饮食习惯的不断渗入，我国奶酪市场不断增长，高强度奶酪风味增强剂肯定会产生较强的经济效益和社会效益。因此，本发明人结果大量试验研究，终于作出了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种利用复合生物酶酶解制备高强度奶酪风味增强剂的方法。

本发明的另一个目的是提供所述高强度奶酪风味增强剂。

本发明的另一个目的是提供所述高强度奶酪风味增强剂的用途。

[技术方案]

由于奶酪的成熟期比较长，而成熟期短的奶酪存在风味不足或强度不够高的缺点，为了解决这个问题，通常采用外加合成香料或通过酶解的方法来增强奶酪的气息和风味。而奶酪的风味物质主要分为两大类：非挥发性风味物质和挥发性物质。非挥发性风味物质主要包括游离氨基酸、多肽、部分脂肪酸、有机酸等，这些物质主要在滋味方面做出贡献；挥发性物质主要有游离的脂肪酸等，尤其是短链脂肪酸，它们是奶酪气息的重要组成部分。由于外加合成香料主要的作用在于提高或增强奶酪特征气息，而通过酶解的方法不仅可以在滋香方面发挥作用，而且在滋味方面也有重要的贡献。

本发明人以天然奶油和乳清蛋白为底物，经过初选、复选，最终从大量商品化的脂肪酶和蛋白酶中获得了本发明使用的高效脂肪酶和蛋白酶。然后，通过对包括生物转化底物适宜浓度，酶用量，缓冲液种类，缓冲液添加量，生物转化温度，转化时间等在内的诸多条件进行优化选择，最终完成了本发明。

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种利用复合生物酶酶解制备高强度奶酪风味增强剂的方法。该方法包括下述步骤：

(1)天然奶油在65-80℃水浴中加热溶化后加到生物反应器中，再加水搅拌成均匀的体系，待所述体系的温度降至45-50℃时，然后按照天然奶油与脱脂奶粉重量比10∶1至15∶1的比例加入脱脂奶粉，同时保持这个温度，在搅拌均匀后加入以天然奶油重量计0.05-0.1重量％脂肪酶，和以脱脂奶粉重量计0.05-0.1重量％蛋白酶，在进行酶解反应20-30分钟时，按照天然奶油与缓冲液重量比10∶1至15∶1加入缓冲液，再酶解40-48小时，然后加热灭酶，让所述的体系静止分层，分离得到酶解奶油油相与酶解奶油水相；

(2)往另外的生物反应器中加入去离子水，在搅拌下让其温度升高至43-47℃时，再按照去离子水与乳清蛋白的重量比5∶1至10∶1加入乳清蛋白，在搅拌均匀后让所述乳清蛋白溶液的温度保持在43-47℃；然后在搅拌下以乳清蛋白重量计加入0.05-0.1重量％蛋白酶，再酶解40-48小时，然后加热灭酶，得到乳清酶解液；

(3)将步骤(1)得到的酶解奶油水相与步骤(2)得到的乳清酶解液混合，搅拌均匀，进行均质，然后送入喷粉干燥塔进行喷粉，得到一种粉末；

(4)把步骤(3)得到的粉末、拌粉载体与步骤(1)得到的酶解奶油油相加入到拌粉缸中，混合搅拌均匀后得到所述的奶酪风味增强剂。

根据本发明的一种优选实施方式，所述的脂肪酶是一种或多种选自诺维信生产的Lipopan 50BG脂肪酶或杰能科生产的胰脂肪酶；所述的蛋白酶是一种或多种选自诺维信生产的胃蛋白酶或杰能科生产的木瓜蛋白酶。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的缓冲液是重量百分浓度为10％-15％的磷酸氢二钠或柠檬酸三钠水溶液。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的拌粉载体是麦芽糊精或变性淀粉和二氧化硅。

在本发明中，在步骤(1)中天然奶油酶解时的灭酶温度为80-85℃，升温速率为10-15℃/分钟，灭酶时间为15-20分钟。

在本发明中，在步骤(2)中乳清蛋白酶解时的灭酶温度为60-65℃，升温速率为5-10℃/分钟，灭酶时间为30-35分钟。

在本发明中，在步骤(1)和(2)中酶解反应时搅拌器的搅拌速率为150-300转/分钟，酶解时间为40-48小时。

在本发明中，在步骤(3)中均质时均质压力为15-20Mpa，喷粉干燥时进风温度为180-190℃，出风温度为85-95℃。

本发明还涉及采用本发明方法所得到的高强度奶酪风味增强剂。该产品经过固相微萃取/气质联用检测确定含有丁酸、戊酸、苯甲醛、2-庚酮、己酸、2-壬酮、庚酸、辛酸、甘油-丁酸酯、壬酸、丁酸-2-甲基丙酯、癸酸、2-十一酮、2-十三酮、十二酸、十二醛、2-十五酮和十四酸这些挥发性成分，还含有天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、组氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、亮氨酸和脯氨酸。

本发明还涉及所述的高强度奶酪风味增强剂在生产奶酪或奶酪制品中的用途。

下面将更详细地描述本发明。

本发明采用复合生物酶酶解制备高强度奶酪风味增强剂的方法。该方法包括下述步骤：

(1)天然奶油在65-80℃水浴中加热溶化后加到生物反应器中，再加水搅拌成均匀的体系，待所述体系的温度降至45-50℃时，然后按照天然奶油与脱脂奶粉重量比10∶1至15∶1的比例加入脱脂奶粉，同时保持这个温度，在搅拌均匀后加入以天然奶油重量计0.05-0.1重量％脂肪酶，和以脱脂奶粉重量计0.05-0.1重量％蛋白酶，在进行酶解反应20-30分钟时，按照天然奶油与缓冲液重量比10∶1至15∶1加入缓冲液，再酶解40-48小时，然后加热灭酶，让所述的体系静止分层，分离得到酶解奶油油相与酶解奶油水相。

酶是一种活性蛋白质，因此，一切对蛋白质活性有影响的因素都影响酶的活性，酶与底物作用的活性，受温度、pH值、酶液浓度、底物浓度、酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响。

脂肪酶，即三酰基甘油酰基水解酶，它催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。不同来源的脂肪酶具有不同的催化特点和催化活力。在本发明中，所述的脂肪酶是一种或多种选自Lipopan 50BG脂肪酶或杰能科生产的胰脂肪酶。当然，人们应该知道能够实现本发明所述脂肪酶功能并达到其效果的任何脂肪酶都是可以使用的，因此，这些脂肪酶也都是在本发明的保护范围内。

蛋白酶是水解蛋白质肽键的一类酶的总称。催化蛋白质水解的酶的种类很多，其中有胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶等。蛋白酶对所作用的反应底物有严格的选择性，一种蛋白酶仅能作用于蛋白质分子中一定的肽键。在工业上主要利用枯草杆菌、栖土曲霉等微生物发酵制备蛋白酶制剂。在本发明中，所述的蛋白酶是一种或多种选自诺维信生产的胃蛋白酶或杰能科生产的木瓜蛋白酶。当然，人们应该知道能够实现本发明所述蛋白酶功能并达到其效果的任何蛋白酶都是可以使用的，因此，这些蛋白酶也都是在本发明的保护范围内。

所述的缓冲液应该理解是一种能够保持其酶反应系统的pH稳定的溶液。在本发明中，所述的缓冲液是重量百分浓度为10％-15％的磷酸氢二钠或柠檬酸三钠水溶液。当然，能够保持其酶反应系统的pH稳定而又不影响其酶反应的任何缓冲液都是可以使用的，因此，这些缓冲液也都是在本发明的保护范围内。

所述的生物反应器是本技术领域的技术人员通常使用的生物反应器，例如由美国wave公司以商品名波浪带生物反应系统销售的生物反应器、由上海斯伯明仪器设备有限公司以商品名Bellco Glass生物反应器销售的生物反应器、由上海亚荣生化仪器厂公司以商品名RV-620真空反应器销售的生物反应器。

在本发明中，所述的天然奶油和脱脂奶粉是目前市场大量销售的各种品牌天然奶油和脱脂奶粉。

(2)往另外的生物反应器中加入去离子水，在搅拌下让其温度升高至43-47℃时，再按照去离子水与乳清蛋白的重量比5∶1至10∶1加入乳清蛋白，在搅拌均匀后让所述乳清蛋白溶液的温度保持在43-47℃；然后在搅拌下以乳清蛋白重量计加入0.05-0.1重量％蛋白酶，再酶解40-48小时，然后加热灭酶，得到乳清酶解液。

去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。使用自来水制备去离子水的方法是：先让自来水过滤除去粗颗粒杂质；再相继通过阴、阳离子交换柱除去离子；然后加压通过反渗透膜；最后一般还要经过紫外杀菌以除去水中的微生物；必要时可以再进行一次离子交换和反渗透过程。在本发明中，使用的去离子水是符合国家标准GB/T11446.1-1997的去离子水。

该步骤使用的生物反应器与步骤(1)使用的生物反应器相同。

在本发明中，使用的乳清蛋白是目前市场销售的产品。

(3)将步骤(1)得到的酶解奶油水相与步骤(2)得到的乳清酶解液混合，搅拌均匀，进行均质，然后送入喷粉干燥塔进行喷粉，得到一种粉末。

在本发明中，所述的喷粉干燥塔是例如由天津奔科科技有限公司以商品名DF/500型实验室用喷雾干燥塔销售的喷粉干燥塔、由山东奥诺能源科技有限公司以商品名WPG-220实验室系列喷雾干燥机销售的喷雾干燥机。

(4)把步骤(3)得到的粉末、拌粉载体与步骤(1)得到的酶解奶油油相加入到拌粉缸中，混合搅拌均匀后得到所述的奶酪风味增强剂。

在本发明的意义上，所述的拌粉载体应该理解是将步骤(3)得到的粉末与所述的拌粉载体混合时这种拌粉载体可以起到吸附作用的物质。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的拌粉载体是麦芽糊精或变性淀粉和二氧化硅。

麦芽糊精也称为水溶性糊精或酶法糊精。它是由各类淀粉原料，采用酶法水解转化，再经提纯、干燥而得到的产品。其原料可以是玉米、大米等，也可以是玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉等。它是各类食品的填充料和增调剂。

在本发明中，所述的麦芽糊精是在目前市场上可以获得的产品，例如由江西金碧源实业有限公司以商品名麦芽糖糊精销售的麦芽糊精、由诸城东晓生物科技有限公司以商品名麦芽糊精销售的麦芽糊精等。

变性淀粉可以是物理变性淀粉，例如预糊化(α-化)淀粉、机械研磨处理淀粉、湿热处理淀粉等；化学变性淀粉，例如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等分子量小的淀粉；或者例如交联淀粉、酯化淀粉等分子量高的淀粉；生物改性淀粉，例如α、β、γ-环状糊精等；复合变性淀粉，采用两种以上处理方法得到的变性淀粉，例如氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等。

在本发明中，适合于本发明实施的变性淀粉是例如由国民淀粉化学贸易(上海)有限公司以商品名1773型变性淀粉销售的变性淀粉、由国民淀粉化学贸易(上海)有限公司公司以商品名2000型变性淀粉销售的变性淀粉、由寿光金远东变性淀粉有限公司以商品名两性变性淀粉销售的变性淀粉等。

在本发明中，适合于本发明实施的二氧化硅例如由安徽山河药用辅料有限公司以商品名二氧化硅销售的二氧化硅、由广州华力森二氧化硅有限公司以商品名A150亲水型二氧化硅销售的二氧化硅、由广州华力森二氧化硅有限公司以商品名A200亲水型二氧化硅销售的二氧化硅等。

在本发明中，在上述步骤(1)中天然奶油酶解时的灭酶温度为80-85℃，升温速率为10-15℃/分钟，灭酶时间为15-20分钟。

在本发明中，在上述步骤(2)中乳清蛋白酶解时的灭酶温度为60-65℃，升温速率为5-10℃/分钟，灭酶时间为30-35分钟。

在本发明中，在步骤(1)和(2)中酶解反应时搅拌器的搅拌速率为150-300转/分钟，酶解时间为40-48小时。

在本发明中，在步骤(3)中均质时均质压力为15-20Mpa，喷粉干燥时进风温度为180-190℃，出风温度为85-95℃。

本发明还涉及采用本发明方法所得到的高强度奶酪风味增强剂。该产品经过固相微萃取/气质联用检测确定含有丁酸、戊酸、苯甲醛、2-庚酮、已酸、2-壬酮、庚酸、辛酸、甘油-丁酸酯、壬酸、丁酸-2-甲基丙酯、癸酸、2-十一酮、2-十三酮、十二酸、十二醛、2-十五酮和十四酸这些挥发性成分，还含有天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、组氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、亮氨酸和脯氨酸。

所述的固相微萃取是使用装有定量奶酪增香剂稀释溶液的密闭萃取瓶中插入固相萃取探头，同时在将萃取瓶在60℃水浴中加热，萃取时间为10-12小时。

所述的气质联用检测是使用LTQ液相色谱-质谱联用仪设备在液相条件下进行的：色谱柱：Zorbax Eclipse XDB-C8(4.6mm×150mm，5μm)；流动相为甲醇(pH3.6)，流速0.8ml/min；进样体积1μl。质谱条件：采用大气压电离化学源(APCI)正离子模式；干燥气为氦气，碰撞气为氩气；选择离子扫描(SIM)；检测离子为[M+H]⁺，氨基酸和标记物的检测离子分别为核质比(m/z)369和371；鞘气N₂为30arb，辅助气为10arb；毛细管温度350℃；APCI源温度400℃；毛细管电压20V；透镜电压60V。

本发明还涉及所述的高强度奶酪风味增强剂在生产奶酪或奶酪制品中的用途。

[有益效果]

本发明通过复合生物酶解技术，对天然奶油进行深度酶解得到大量的短链脂肪酸和中长链脂肪酸，同时也得到了部分酮类和醛类，这些都是奶酪风味物质的重要组成部分；对乳清蛋白进行深度酶解得到了丰富的氨基酸和多肽，这些物质对所加产品的滋味方面有着重要的贡献。通过在再制奶酪和饼干中的应用，与奶酪香精和其他奶酪风味剂比较，本产品在滋香和滋味方面效果非常明显，其气息更加强烈饱满，口感更加圆润，更加丰富。经过稳定性实验验证，本产品的保质期比较长，同时其水溶性也比较好。

【具体实施方式】

通过下面非限制性实施例将对本发明作更详细地说明，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。

实施例1：

制备本发明高强度奶酪风味增强剂：

(1)称取2000g天然奶油，在70℃水浴中加热融化后加到生物反应器中。加入450g去离子水，开启搅拌器，以200转/分钟的速度进行搅拌，待温度降至45-50℃时，缓慢加入200g脱脂奶粉，继续搅拌20分钟左右。保持温度在43-47℃之间，加入2g由诺维信公司以商品名Lipopan 50BG脂肪酶销售的脂肪酶和0.2g由诺维信公司以商品名胃蛋白酶销售的蛋白酶，搅拌速度控制在300转/分钟。反应30分钟，缓慢加入150g质量百分浓度为10％的磷酸氢二钠缓冲液，在同样温度下进行酶解45h到达终点。该酶解完成后，对这个反应体系进行加热灭酶，灭酶温度为80℃，时间20分钟，搅拌速度控制在200转/分钟。灭酶结束后，停止搅拌，任其静止分层，这样分离得到酶解奶油油相与酶解奶油水相。

(2)称取2500g去离子水加到美国wave公司销售的波浪带生物反应器中，开启搅拌器，以150转/分钟的速度进行搅拌。待温度加热至43-47℃时，加入500g乳清蛋白，继续搅拌15分钟。保持温度在43-47℃之间，加入0.5g由杰能科公司以商品名木瓜蛋白酶销售的蛋白酶，控制速度在200转/分钟。48h后反应到达终点，酶解完成。然后对这个反应体系进行加热灭酶，灭酶温度控制在65℃，时间30分钟。

(3)灭酶结束后，加入在步骤(1)得到的酶解奶油水相与步骤(2)得到的乳清酶解液，搅拌均匀后进行均质，均质压力控制在20Mpa，均质完成后送入喷粉塔进行喷粉，喷粉干燥进风温度为180-190℃，出风温度85℃-95℃。

(4)喷粉结束后将粉末放入拌粉缸中，加入1800g麦芽糊精和100g二氧化硅，搅拌均匀后，缓慢加入酶解奶油油相，边加边搅拌，至到混合均匀，得到所述的高强度奶酪风味增强剂。

该产品采用本说明书中说明的固相微萃取/气质联用检测方法确定它含有的挥发性成分和氨基酸及其含量如下：

挥发性成分含量

氨基酸含量

实施例2：

制备本发明高强度奶酪风味增强剂：

(1)称取2000g天然奶油，在70℃水浴中加热融化后置入生物反应器中。加入450g去离子水，开启搅拌器，以150转/分钟的速度进行搅拌，待温度降至45-50℃时，缓慢加入135g脱脂奶粉，继续搅拌20分钟左右。保持温度在43-47℃之间，加入1.5g杰能科公司生产的脂肪酶和0.1g杰能科公司生产的木瓜蛋白酶，搅拌速度控制在300转/分钟。反应大约25分钟左右，缓慢加入150g质量浓度为15％的缓冲液(溶质为柠檬酸三钠)，反应48h后到达终点，酶解完成。酶解完成后，对体系进行加热灭酶，灭酶温度在85℃左右，时间20分钟左右，搅拌速度控制在200转/分钟。灭酶结束后停止搅拌静止分层，分离得到酶解奶油油相和水相。

(2)称取2500g去离子水置于美国wave公司销售的波浪带生物反应器中，开启搅拌器，以150转/分钟的速度进行搅拌。待温度加热至43-47℃时，加入250g乳清蛋白，继续搅拌15分钟。保持温度在43-47℃之间，加入0.5g诺维信公司生产的胃蛋白酶，控制速度在200转/分钟。反应48后到达终点，酶解完成。酶解完成后，对体系进行加热灭酶，灭酶温度控制在65℃左右，时间30分钟左右。

(3)灭酶结束后，加入酶解奶油水相和酶解奶油水相2.5倍的去离子水。搅拌均匀后进行均质，均质压力控制在20Mpa，均质完成后送入喷粉塔进行喷粉，喷粉干燥进风温度为180-190℃，出风温度85℃-95℃。

(4)喷粉结束后将粉末放入拌粉缸中，加入1800g麦芽糊精，100g二氧化硅，搅拌均匀后，缓慢加入酶解奶油油相，边加边搅拌，至到混合均匀，得到所述的高强度奶酪风味增强剂。

实施例3：

制备本发明高强度奶酪风味增强剂：

(1)称取2000g天然奶油，在70℃水浴中加热融化后置入生物反应器中。加入450g去离子水，开启搅拌器，以200转/分钟的速度进行搅拌，待温度降至45-50℃时，缓慢加入150g脱脂奶粉，继续搅拌20分钟左右。保持温度在43-47℃之间，加入1.5g诺维信公司生产的Lipopan 50BG脂肪酶和0.1g诺维信公司生产的胃蛋白酶，搅拌速度控制在300转/分钟。反应30分钟左右，缓慢加入150g质量浓度为15％的缓冲液(溶质为柠檬酸三钠)，酶解47h后到达终点。酶解完成后，对体系进行加热灭酶，灭酶温度在80℃左右，时间20分钟左右，搅拌速度控制在200转/分钟。灭酶结束后停止搅拌静止分层，分离得到酶解奶油油相和水相。

(2)称取2500g去离子水置于美国wave公司销售的波浪带生物反应器中，开启搅拌器，以200转/分钟的速度进行搅拌。待温度加热至43-47℃时，加入400g乳清蛋白，继续搅拌15分钟左右。保持温度在43-47℃之间，加入0.4g杰能科公司生产的木瓜蛋白酶，控制速度在200转/分钟。反应48h到达终点，酶解完成。酶解完成后，对体系进行加热灭酶，灭酶温度控制在65℃左右，时间30分钟左右。

(3)灭酶结束后，加入酶解奶油水相和酶解奶油水相2.5倍的去离子水。搅拌均匀后进行均质，均质压力控制在18Mpa，均质完成后送入喷粉塔进行喷粉，喷粉干燥进风温度为180-190℃，出风温度85℃-95℃。

(4)喷粉结束后将粉末放入拌粉缸中，加入1800g变性淀粉，100g二氧化硅，搅拌均匀后，缓慢加入酶解奶油油相，边加边搅拌，直到混合均匀，得到高强度奶酪风味增强剂。