脂肪酶酶解奶油制备天然香原料香精香料被广泛用于食品添加剂、化妆品、饲料等方面，其需求量也逐年呈大幅度 增加趋势根据BBC Research公司发布的全球香精香料市场报告预测，2011年将达78 亿美元世界各国所用的香精香料也有差距，美国的食用香料种类约为2000余种，欧盟 的食用香料大约有3000余种，中国批准使用的食用香料大约有1500多种随着人们生 活质量的提高，消费者要求天然香料的愿望日益增加，并希望获得品质和性能更好的香料 产品奶味香精是食品工业中应用最广泛的香精之一，酶解乳脂是食品工业中重要的一种 原料，目前应用广泛且具有很大的应用潜力，如作为添加剂应用于焙烤 食品（面包、 蛋糕、曲奇等）、谷物食品（薄饼）、糖果（巧克力产品、太妃糖）、乳制品 （咖啡伴侣、糖霜、干酪、黄油）以及其他一些产品（调味品和点心）、乳制品（发酵 酸奶、调味奶）等1天然香料根据美国联邦法典规定，天然香料指“来源于天然物质的芳香油类、浸提香 精油、香料或净油、蛋白水解物、馏出液以及食品通过烘焙、加热或酶作用而产生的含 有香料的物质，其在食品中的主要功能是调香而非营养作用这些天然物质指香辛料、 果汁、蔬菜或菜汁、食用酵母、草药、树木的根、茎、叶、芽或类似的植物材料、肉类、 海产类、禽蓄、蛋类、奶制品或发酵产品”。
生物转化法生产香料正好可以满足这些要求，这些制备香精香料的生物方法大致可 分为以下三类：一、生物催化法合成；二、借助微生物细胞发酵；三、通过植物细胞或 者组织提取生物催化法是指采用生物催化剂，即酶作用于天然物质，通过合成或分解反应而获 得天然香料的方法生物催化法有许多优点首先，该法生产的香料是全天然的；其 次，采用的催化剂酶可在温和的反应条件常温、常压和正常值范围下进行，且催化效率 相当高，具有很强的立体专一性和区域、对应体选择性；第 三，香料生成过程中的副产 物少，易于分离纯化，而且，即使有副产物，也是天然无害的；第四，生物催化法能生 产品种多样的香料，几乎所有的细胞成分都能通过分解和合成反应产生香料物质生物 催化技术在香精香料应用方面，其中脂 肪酶（Lipase）占很大比例2脂肪酶的催化特性脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，其主要来源是微生物、哺乳动物、植物脂 肪酶可催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆 向合成反应，除此之外还表现出其他一些酶的活性作为一种 被广泛应用的生物催化 剂，其在生物、化学、制药、食品、香料等各行业都有重要应用在香精香料行业中， 生物催化由于具有反应条件温和、高度选择性、产物纯度高等优点，可以完成很多化学反 应不能达到的效果而被广泛使用。
不同来源的脂肪酶可催化同一反应，但在相同反应条件下，催化效率不同从巳知 结构的几种脂肪酶来看，分子量在20000〜60000之间的脂肪酶作用在体系的亲水-疏 水界面层，这是区别于酯酶的一个特征脂肪酶的催化部位含有亲核催化三联体（Ser - His - Asp）或（Ser- His - Glu）催化部位被埋在分子中，表面被相对疏水的氨 基酸残基形成的a螺旋盖状结构覆盖，对三联体催化部位起保护作用界面活化现象 可提高催化部位附近的疏水性，导致a螺旋再定向，从而暴露出催化部位；界面的存 在，还可以使酶形成不完全的水化层，这有利于疏水性底物的脂肪族侧链折叠到酶分子 表面，使酶催化易于进行3酶解机理乳脂肪的主要成分和脂肪酸甘油三醋（约占55%左右）、不饱和脂肪酸甘油三醋（约占43%左右）、酮酸甘油三酯（约占1%左右）、羟酸甘油三醋（约占1%左右），这 些脂肪酸甘油三醋在脂肪酶的作用下水解成各种饱和及不饱和脂肪酸，其中C4、C6、 C8、C10、C12、C14含量较丰富，它们具有较高的香气贡献度，是构成乳香的主要因素 通常短链脂肪酸会产生干酪和奶油的香气，而长链脂肪酸对风味也起着重要的作用短 链脂肪酸与长链脂肪酸的比例也是影响酶解乳脂风 味的重要因素，同时它也能够反映出 酶解程度，即酶的利用率。
B-酮酸在进一步反应中又生成各种甲基酮类，主要有甲基 戌酮、甲基庚酮、甲基壬酮、甲基十一酮等等羟酸生成各种5 -内酯、Y -内酯， 其中有5 -辛内酯、5 -内酯类、5 -十二内酯等偶碳内酯虽然这些甲基酮类和 5、Y -内酯含量不高，但对形成奶香的贡献却很大其反应式为：4奶味香原料的制备工艺流程:5影响因素5.1脂肪酶的筛选脂肪酶简称脂酶，它分别来源于动物胰脏与微生物用微生物的脂肪酶比较 经济其中有根霉(Rhigopus)、酵母菌(Yeast)、细菌(Bacteria)及放线菌(Actinomyces)产生的脂肪酶对奶香贡献较大的为C4〜C12的脂肪酸，C16以上 的饱 和脂肪酸会带来皂臭味等不良气味从而影响最终的香气质量，应尽量减少其生成不同微 生物来源的脂肪酶由于酶活中心结构的差异，水解相同的甘油三酯 所表现出的脂肪酸特异 性不同选择出对中短链脂肪酸具有较强水解能力的脂肪酶，是制备纯正、浓郁奶味香基 的前提5.2温度12「7 * * 140 45 50 55 60 65温度(七)图1温度对酶解反应的影响酶类对温度比较敏感，温度过高 会使脂肪酶钝化；温度过低会抑制酶的活性，同时也会影响底物的黏度，从而影响传质 速度。
从图1来看，在45〜50P范围内，温度的升高有利于反应的进行，酶促反应后 风味也随之增强；在50P下，酶促反 应的风味最佳但过高的温度对风味的生成也不 利这可能是由于随着温度的升高，脂肪酶变性失活的速度也迅速增加，在超过酶的适 宜温度范围时，酶失活速 度比反应速度大得多，从而使酶促反应速度急剧下降5.3催化时间用脂肪酶催化生成奶味香原料时，酶的作用时间对风味的形成也有较大的影响从 理论上来说，酶促时间越长，脂肪酶酶解越彻底实际上，由于脂肪酶解 过程比较复杂， 过长的反应时间，可能会造成不良风味物质的生成增多，影响香精的整体风味，所以不 一定是时间越长越好，且浪费时间，增加成本但如果作用时间过短，使得反应程度不 足，风味物质生成太少，风味没有充分形成所以 要达到理想的风味，反应时间应控制好图2时间对酶解反应的影响5.4 pH 值图3 pH对酶解反应的影响研究表明，有机相中酶最适pH与水相中酶催化的最适pH是一致的这样在有 机溶 剂中酶分子表面的必需水，在特定的pH和离子强度下，酶分子活性中心周围的基团处 于最佳的离子化状态，有利于酶活性的表现酶在有机溶剂中能保持其制备的pH不 变，可记忆其制备时的pH。
在用脂肪酶来催化生成奶味香原料时，体系的pH对风味物 质的生成有很大的影响油脂的水解产物主要是脂肪酸，如果pH过高，脂肪酸会与OH- 反应生成脂肪盐在酸性条件下酶解和碱性条件下酶解，自然会有不同的结果5.5水如果底物在水中溶解性很差，或水是反应的一种产物，那么反应生成产物在含水体 系中产率一般很低Iwai等用各种脂肪酸和萜醇在水体系中酯化的研究表明，大多数脂 肪酶没有活性或活性很低水含量对脂肪酶的影响可以从两个方面加以分析一方面，酶 需要少量的水以保持活性的三维结构状态，水可以保持催化部位的整体性、催化部位的极 化、蛋白质的稳定另一方面，水的存在限制了疏水性底物在酶分子附近的溶解性；在 酯化或水解反应中，水含量会影响反应的平衡点及产物在介质中的扩散，过量水会导致 酶的热力学失活脂肪酶适宜的含水量--必需水随酶源不同会有明显变 化大量研究结果表明，有机介质中酶催化反应具有酶在水中所具备的优点外，还具有如 下的特点：①提高了非极性底物的溶解度；②热力学平衡向合成方向移动；③抑制了有 水参与的副反应；④酶易回收再利用；⑤容易从低沸点的有机溶剂中分离纯化产物；⑥ 热稳定性显著提高，pH的适应性扩大；⑦无微生物的污染。
所谓非水介质并不是绝对无水，酶维持活性有赖于其活性构象的维持，而酶的活性 构象的形成是依赖于各种氢键、疏水键等非共价相互作用水参与了氢键的形成，而疏 水相互作用也只有在有水参与时才能形成因此，水分子与酶分子的活性构象形成有关 其实与酶分子起作用的只是与酶分子紧密接触的一层束缚水，只要保证这些基本必需的水 分子固定在酶分子表面，而水溶液中其他大部分的自由水尽可以被有机溶剂所代替5.6酶添加量J3 F;_/ ,__.__.0-4 0,6 0.8 1 1.2 L4南量(％)图4酶量对酶解反应的影响脂肪酶催化生成奶味香原料 时，其用量对风味有较大影响脂肪酶用量少时，风味物质生成量少，奶味较淡；用量 过多，虽然可以生成大量的风味物质，但会引起其他不良现象的产生，如产生不良的风 味；再者，由于酶用量过多，也会增加生产成本5.7酶载体由于脂肪酶价格昂贵，因此，酶再生与再利用是必须解决的问题固定化脂 肪酶 在一定程度上可减少溶剂导致的酶失活，可以使酶在反应介质中均匀存在，存在的主要问 题是由于酶的失活及解吸，酶活性随循环次数而下降载体材料一般要求有较高的机械强度；由于有机溶剂的存在，要求有较高的化学隋 性；载体材料应易于酶活性再生；载体材料影响酶附近的水含量，材料上吸附适当的水 对保持酶活性有益；载体材料还会影响反应物和产物的分配。
6当前研究进展6.1超临界流体状态下的酶反应超临界流体状态下的酶反应是近几年来生物工程新开拓的 领域超临界流体具有类似液体的密度，类似气体的扩散性和粘度，因此显示出较大的 溶解能力和较高的传递特性，从而大大降低酶反应过程的传质阻力，提高酶反应速率； 反应底物的溶解性对超临界的操作条件（如温度、压力）特别敏感，通过简单改变操作条 件或附加其它设备就可达到反应产物和底物、副产物分离的目的在酶催化领域，通过 采用超临界CO2作溶剂，它具有无毒、不可燃、化学惰性、易与反应底物分离、价格便 宜等特点，可克服有机溶剂的毒性及价格高的缺点，且高压连续式的反应操作更是有利 于工业化的生产Hammard等率先提出了超临界CO2可作为酶法酯交换反应介质，接着Nakamura报道 了脂肪酶催化甘油三酯酶交换反应的研究结果越来越多的研究显示了超临界CO2下脂 酶催化的反应具有广阔应用前景6.2微生物发酵与酶法结合目前酶法是生产天然奶味香原料的常用方法，但酶法制备的奶味香原料多以中短链 游离脂肪酸为主要香气成分，香气强度大，但香型单调，容易出现油味及 酸败味利用 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，香气强度不够。
因此将微 生物发酵与酶法相结合是制备高质量天然奶味香原料的重要途径奶味香气的特征香气化 合物以丁二酮、3羟基丁酮（乙偶姻）为主，丁二酮可通过乳酸菌发酵产生目前国内外的研究主要集中在如何提高发酵乳中丁二酮含量方面，而较少将 微生物 发酵合成丁二酮的方法应用到天然香精香料的研制中有学者研究选用具有合成丁二酮能 力的乳酸菌株为发酵菌株，以全脂乳为发酵原料并进一步利用脂肪酶对发酵液进行修饰， 制备奶香纯正、浓郁的天然奶味香基6.3酶水解与氧化热裂解的组合脂肪酶在水解脂肪酸的过程中，仍然存在一些缺陷，通常是需要通过添加香原料对 酶解物进行调配来补充完善其香气有学者将用于热裂解制备香料化合物的方式引入到奶 味香原料的酶解制备中，通过氧化热裂解来弥补酶水解技术的缺陷，制备一些在脂肪酶水 解产物中没有发现的奶香味成分，这样组合制备的天然奶香料就具有明显提高酶水解奶。