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生物技术制备天然牛奶香精的研究

   1 ·前言
    乳是人类及其他哺乳动物最初赖以生存的食物，它营养丰富，美味适口，是自然界赐给人类最完美的食品。西方人称牛奶是“人类的保姆”。除膳食纤维外，牛乳含有人体所需要的全部营养物质，是惟一的全营养食物，其营养价值之高，是其他食物无法比拟的。随着人们生活水平的提高，健康意识的不断增强，乳制品的消费不断增加，乳制品在整个食品结构中的份额越来越大。
    奶味香精是食品工业中应用最为广泛的香精之一［1］，主要用于乳制品、冷食、糖果等的增香。含乳制品在贮存、加工过程中，在热、光、氧气、酶以及微生物等共同作用下，牛奶中呈香成分的数量和含量均发生一定变化，牛奶的香味也会相应削弱。如何通过香精弥补牛奶香气的缺陷［2］，使人们在享受牛奶高营养的同时，也满足对牛奶的香气品质的要求，是乳品加工和食品香精企业共同的研究课题。而优质牛奶香精的合理添加，不仅能够赋予产品牛奶说特有的嗅觉和味觉，而且能够有效提高产品的质量。
    牛奶香精还可用于饲料的加香，可以显著改善饲料的适口性，提高动物采食，在饲料行业具有很好的推广应用前景［3］。因此，奶味香精系列产品的开发具有广阔的市场前景。牛奶香精的生产技术主要有以下几种方法: 调香法、酶法和调香相结合的方法、发酵法和调香相结合的方法。调香法制成的香精是由一些化学合成单体物质、溶剂( 以乙醇、丙二醇为主) 或载体以及某些食品添加剂所组成的具有一定香型的混合物。后两种方法分别利用酶解物、发酵物，经调香修饰加工而成的香精。比较而言，后两种方法主要采用的是天然物质，因而较采用合成物质的前种方法，香气更加自然逼真。
    2· 常见生物技术制备方法
    目前酶法是生产天然奶味香精的常用方法，酶法制备奶味香精是指以稀奶油、牛奶等为主要原料，通过脂肪酶的作用将乳脂肪分解，从而得到增强150 200 倍的乳香原料。以此为基础配制的奶味香精，香气柔和，是奶香加香的理想选择。这种方法的优点是由于酶对底物具有专一的识别性，改变反应条件就可能生成带有不同香味的产物，使产品风格富有变化，产品香气柔和，醇厚浓郁［4 － 8］。
    利用微生物发酵法生产食品香料近几年发展较快，微生物代谢过程中发生一系列复杂的反应，产生的香气柔和更宜被大众接受，但风味物质发酵产率较低［9］，香气强度不够，很难得到广泛应用。姜兴涛等［10］利用乳酸菌对鲜牛奶或奶粉还原奶进行发酵处理，然后再发酵产物中添加奶油，在利用生物酶制剂进行酶解处理，经过加热，浓缩，乳化均质获得具有鲜奶、炼奶、奶油等不同香气的奶味香料。
    华南理工大学的王永华等［11］采用两步酶解法制备奶味香精。第一步，利用来自动物或微生物的脂肪酶，在35 45℃的条件下水解乳脂肪，并控制水解产物的酸价在60～80 之间; 第二步，向分离得到的水解产物的油相中，添加为油脂重量3% 8% 的醇类和适当的脂肪酶，在45℃60℃，进行第二次水解，可是产物进一步提高香气，改善香型，降低酸值。
    采用来源于酵母的脂肪酶来水解奶油和稀奶油，发现当乳脂肪的水解率过高( ＞ 76%) 时，说产生的香气会又酸又臭，刺激性强，且口感似干酪，不太适合我国的消费习惯，而当奶油酶解率为55% 60%，酶解时间控制在3h 4h 时，则可产生较原物质提高150 200 被的酶解产物。
    经过不断的实验，本文用天然奶油发酵后作为主体原料，结合酶法对底料进行香气修饰，最后加入天然香兰素、丁位癸内酯及丁位十二内酯等纯天然原料来配制牛奶香精，制得的牛奶香精香气更加柔和优美、醇厚自然，更加符合消费者回归自然的消费理念，具有良好的市场前景。
    3 ·材料与方法
    3. 1 材料
    保加利亚乳杆菌，科汉森( 中国) 有限公司、干酪乳杆菌( GIM 1. 190) 、乳酸链球菌( GIM1. 156) 均购自广东省微生物研究所; 脂肪酶，江苏一鸣生物制品有限公司; 脱脂奶粉，新西兰恒天然乳品公司; 乳清粉，广州日康营养科技有限公司; 无盐奶油，上海光明乳业股份有限公司。
    3. 2 设备与仪器
    生化培养箱DNP － 9082，上海精宏科学仪器有限公司; 单人超净工作台SW － CJ － 1D，苏州净化实验仪器厂; 旋转式恒温振荡器DSHZ －300A，上海亚荣生化仪器厂; 雷磁数显pH 计PHS － 3C，上海精密仪器有限公司; SDE 萃取装置，天长市优信电器设备有限公司; 高速分散均质机T65D，广州仪科实验室技术有限公司。
    3. 3 方法
    3. 3. 1 发酵底物的制备
    3. 3. 1. 1 菌种活化供试乳酸菌加入含10% 脱脂奶粉的溶液中，于37℃活化后备用。
    3. 3. 1. 2 乳清液的配制将一定量的乳清粉溶解于适量的蒸馏水中即可。
    3. 3. 1. 3 发酵方法在无水奶油中添加适量已配制好的乳清液于85℃水浴中巴氏灭菌15min，降至室温后，接入适量活化好的乳酸菌，于37℃发酵20h，然后在85℃下巴氏灭菌15min。
    3. 3. 2 酶解底物修饰
    以3. 3. 1 中发酵所得底物为原料，均质后，加入脂肪酶，通过正交试验确定最佳反应条件，制得的反应物在80℃下灭酶30min，得到天然奶味香基。
    3. 3. 3 天然原料调配
    在得到的天然奶味香基基料中添加适量的天然香兰素、丁位癸内酯及丁位十二内酯制得天然奶香香精。
    4· 结果与分析
    4. 1 感官评价标准
    由10 位感官评价成员组成小组，根据各自的喜好对各阶段制备所得产品的香气进行特征香气、香气强度、留香时间3 个方面的评价，具体的评分标准( 百分制) 见表1。
              
    4. 2 不同乳酸菌对发酵制备牛奶香精底物的影响
    将3 株供试乳酸菌以10% 的奶油为底物，接种量为5%，在37℃下发酵24h，制备牛奶香精底料。以这3 株乳酸菌作为发酵剂时，均可产生奶香，但是所产奶香的特征香强度以及香气协调性存在较大差异，结果见表2。其中，保加利亚乳杆菌所产香气奶香浓郁，醇厚自然，香气的稳定性和协调性最好，因此选择保加利亚乳杆菌为最适菌种进行后续研究。
 
    4. 3 发酵底物的酶解修饰
    经保加利亚乳杆菌发酵后的奶香精底物奶香纯正，但强度及饱满度稍弱，因此利用脂肪酶进行酶解修饰，酶添加量、反应温度及反应时间是影响酶解反应结果的重要因素，因此研究中采用不同脂肪酶添加量、反应温度及反应时间进行L9( 33 ) 正交试验，确定最佳酶解反应条件制备香精基料( 评价标准同表1) ，见表3、表4。
             
             
    由表3、表4 可知，各因素对酶解效果影响的主次顺序依次为: A ＞ C ＞ B，综合以上确定酶解的最佳工艺组合为A2B2C3，即脂肪酶添加量为1%、酶解反应温度50℃、反应时间3h，此条件下制得的基料奶香气自然纯正、醇厚饱满。
    4. 4 天然牛奶香精配方的确定
    为了使制得的牛奶香精品质更加饱满、稳定，因此挑选精选的天然香原料加入制备所得的香精底料进行最后的调配。采用不同天然香兰素添加量、天然丙位癸内酯添加量及天然丁位十二内酯添加量进行L9( 33 ) 正交试验，确定最终天然牛奶香精的配方。见表5、表6。
            
             
    比较表6 中Ｒ 值大小可知，天然香兰素与丁位癸内酯、丁位十二内酯的添加量对牛奶香精的感官状态有不同程度的影响，由极差分析得出ＲC ＞ ＲA ＞ ＲB，，说明各因素对牛奶香精的感官质量影响主次顺序为C ＞ A ＞ B，综合以上确定各香原料的最佳配比组合为A2B3C1，即香兰素添加量为2%、丁位癸内酯添加量为1. 5%、丁位十二内酯添加量为1%，此条件下制得的牛奶香精香气更加纯正饱满，自然圆润。
    5· 结论与展望
    随着人们健康意识的加强，对天然食品的关注度不断加大，对食品口感和香味的要求不断提高，对食品安全的关切度逐渐提高，用生物技术制备天然香精香料显然符合这一消费潮流［12］。采用微生物发酵与酶法结合，并通过调配手段制备天然牛奶香精，制得的天然香精香气成分非常丰富，香味醇厚饱满、纯正自然，留香时间长，可直接添加到食品中，也可以作为生产食品香精和食品配料的原料，而且还可以通过尝试更多微生物菌种、酶及反应条件，开发多种风味的天然奶味香精［13］。在一次又一次的食品安全事件后，生物技术制备天然原料必将为食品添加剂行业的未来发展开辟一条阳关大道，对同类天然产品的开发具有重要的指导意义。

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