CN105713936B - 微生物油的制备方法 - 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20 wt%。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
技术领域
本发明涉及一种微生物油的制备方法。
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
本发明的主要目的是提供一种制备上述微生物油的方法。
本发明的次要目的是提供一种具有良好包埋效果、表面油含量低的微胶囊。
为达到上述主要目的,本发明提供一种微生物油的制备方法,所述微生物油中,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20 wt %,所述制备方法包括以下步骤:(1) 利用产油微生物发酵得到富含多不饱和脂肪酸的生物油的发酵液;(2) 收集富含多不饱和脂肪酸微生物油的菌体,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,步骤(2)收集菌体之前,将发酵液通过离心或者压滤方式实现固液分离。
上述方案中,在步骤(3)之后对微生物油进行精制。
上述方案中,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%-30 wt%。
上述方案中,步骤(3)中,的纯化工艺包括分离水相和油相;过滤除去脂肪酶,蒸发除去溶剂;分子蒸馏设备除去游离脂肪酶。
本发明的微生物油的制备方法具有如下有益效果:
使用该方法制备的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62.0 wt %,TG含量为89.8 wt %,DG含量为6.3 wt %。
进一步测定该微生物精制油的部分理化指标:不皂化物1.1 wt%,水分0.01 wt%,不溶性杂质0.01 wt%,溶剂残留<1.0 mg/kg,酸价0.1 mgKOH/g,过氧化值0.03 meq/kg,反式脂肪酸0.06 wt%,黄曲霉毒素B1<5.0μg/kg,总砷(以As计)<0.1mg/kg,铅<0.1 mg/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37.0 wt %,TG含量为 89.2 wt %,DG含量为6.4 wt %。
进一步测定该微生物精制油的部分理化指标:不皂化物1.0 wt%,水分0.01 wt%,不溶性杂质0.01 wt%,溶剂残留<1.0 mg/kg,酸价0.1 mgKOH/g,过氧化值0.03 meq/kg,反式脂肪酸0.04 wt%,黄曲霉毒素B1<5.0μg/kg,总砷(以As计)<0.1mg/kg,铅<0.1 mg/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 | 3000m<sup>3</sup>/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3.8 wt %) | 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 | 3500m<sup>3</sup>/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 | 3500m<sup>3</sup>/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 | 3800m<sup>3</sup>/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4 wt %) | 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51.0 wt %。
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<0.1 mg/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 | 3000m<sup>3</sup>/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 | 3800m<sup>3</sup>/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<0.1 mg/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 | 3000m<sup>3</sup>/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 | 3800m<sup>3</sup>/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 |
Claims (2)
1.一种微生物油的制备方法,所述微生物油中,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%,所述制备方法包括以下步骤:
(1)利用产油微生物发酵得到富含多不饱和脂肪酸的生物油的发酵液;
(2)收集富含多不饱和脂肪酸微生物油的菌体,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;
步骤(2)收集菌体之前,将发酵液通过离心或者压滤方式实现固液分离;
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%。
2.根据权利要求1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。
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