一种白酒酶法快速催陈及风味酯的制备方法

本发明属于白酒和风味酯深加工领域，具体涉及一种白酒酶法快速催陈及风味酯的制备方法。

背景技术：

1、风味物质是香精香料的主要成分，常被作为食品添加剂，抗氧化剂及表面活性剂等从而广泛应用于食品、化妆品和医药等工业领域。目前，由于植物中风味物质含量较少，从天然来源提取风味酯的方法无法满足人们的需求，而且产率很低，成本效益不高。目前，普遍使用以强酸或强碱作为催化剂和在高温高压条件下进行的化学合成可以提高生产效率，但它不属于天然产物和制造的需求，具有产品纯度较低、原料不易回收、副反应多、对环境污染严重等缺点。相比之下，酶法合成因其反应条件温和、选择性高、副产物少而备受关注。

2、一般来说，游离脂肪酶活性低，生物催化过程中分离的酶在操作条件下缺乏长期稳定性，难以重复使用。固定化脂肪酶因表现出更好的稳定性和催化活性而被广泛使用，目前常用于催化的固定化脂肪酶为商品化酶，如novozym 435、lipase rm im、lipase tl im等，但这些酶价格昂贵，且树脂载体在有机溶剂中易溶胀，限制酶的重复使用。

3、白酒的陈化过程是其风味和口感形成的关键步骤，传统的人工加速陈化方法，如高温陈化、高湿陈化等，虽然可以缩短陈化周期，但往往导致白酒风味的复杂性降低，且可能引入不良风味。酶法催陈可以在较短的时间内实现陈化效果，提高生产效率，可以通过控制酶的种类、浓度、作用条件等参数，实现陈化过程的精确控制，有助于保持白酒原有的风味特性，减少不良风味的产生。然而，陈化过程中酶的稳定性受ph值、温度、酒精浓度等多种因素影响，对于白酒陈化特定的酶种类和作用机制研究还不够深入。

4、风味酯是白酒中重要的风味物质，它们的合成和纯化是白酒品质提升的关键。传统的酯类合成方法主要依赖化学合成，包括酯化反应等，但往往难以实现高纯度的酯类化合物，且合成效率较低；化学合成过程中可能产生有害副产物，对环境造成污染；可能涉及高成本的化学品和催化剂，且部分化学物质可能对人体健康有害。目前，尚未有将酶法催陈与风味酯的制备相结合的技术，无法实现白酒中原位催陈和风味酯的高效制备。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种白酒酶法快速催陈及风味酯酶法制备的方法，采用有机-无机杂化介孔载体固定脂肪酶，能够实现白酒中原位催陈，提高白酒的品质。

2、为实现上述目的，本发明所采取的方法技术如下：

3、一种白酒酶法快速催陈的方法，包括以下步骤：

4、(1)固定化脂肪酶的制备：将脂肪酶溶解于磷酸缓冲溶液中配制一定浓度的酶液，加入适量有机-无机杂化介孔载体，通过摇床震荡使游离的脂肪酶固定在载体上，沉淀收集后用磷酸盐缓冲液清洗，然后冷冻干燥，得到固定化脂肪酶；

5、(2)白酒的酶法快速催陈：将白酒加入至反应瓶中，再加入脂肪酸和步骤(1)所得固定化脂肪酶，然后采用均质机剧烈剪切，所得混合物置于一定温度搅拌反应或连续流反应，得到含有风味酯的白酒。

6、本发明还提供一种风味酯的制备方法，包括以下步骤：

7、1)固定化脂肪酶的制备：将脂肪酶溶解于磷酸缓冲溶液中配制一定浓度的酶液，加入适量有机-无机杂化介孔载体，通过摇床震荡使游离的脂肪酶固定在载体上，沉淀收集后用磷酸盐缓冲液清洗，然后冷冻干燥，得到固定化脂肪酶；

8、2)风味酯的制备：将脂肪酸和无水乙醇加入至反应瓶中，再加入去离子水和步骤1)所得固定化脂肪酶，然后采用均质机剧烈剪切，所得混合物置于一定温度的水浴锅中反应，得到风味酯溶液；进一步蒸馏除去水和乙醇，得到风味酯纯品，转化率不低于80％，优选转化率不低于90％。

9、按上述方案，所述含有风味酯的白酒中，风味酯的含量介于0.1～20％，有机酸含量小于1％，风味酯种类包括己酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、壬酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯等中的一种或多种。

10、按上述方案，风味酯的制备步骤中，所述风味酯均指的是己酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、壬酸乙酯、癸酸乙酯和月桂酸乙酯等中的一种或几种按任意比例的混合物。

11、按上述方案，固定化脂肪酶的制备步骤中，磷酸缓冲溶液的ph为6.0～8.0(该ph为浓度50mm时的ph)，酶的固定化温度为20～40℃，时间为10～60min，酶液的蛋白含量为1～5mg/ml，酶液的添加量为每1g载体添加30～150ml酶液。

12、按上述方案，固定化脂肪酶的制备步骤中，游离酶均为皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶(calb)、ns40086脂肪酶、疏棉状嗜热丝孢菌(tll)、解脂假丝酵母脂肪酶等中的一种或几种按任意比例的混合物；固载量介于180～285mg/g，催化效率为940～1300μmol/g·min。

13、按上述方案，白酒的酶法快速催陈步骤和风味酯的制备步骤中，脂肪酸均优选为正戊酸、正己酸、正庚酸、正辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸等中的一种或几种按任意比例的混合物。

14、按上述方案，白酒的酶法快速催陈步骤中，在酒精含量为28°～68°的白酒中，加入脂肪酸0～9％(直接利用新酒中内源性脂肪酸，无需外加脂肪酸；或者加入白酒质量0.1％～9％的脂肪酸)，固定化酶添加量为底物总质量的1％～5％，搅拌反应或者连续流反应的温度为25℃～55℃，反应时间为60～150分钟。

15、按上述方案，风味酯的制备步骤中，脂肪酸与无水乙醇的摩尔比为1：1～1：5，固定化酶添加量为底物总质量的1％～5％，去离子水的添加量为底物总质量的0～53.8％，反应温度为25℃～55℃，反应时间为60～150分钟。

16、本发明中，风味酯或者含有风味酯的白酒制备完成后，固定化脂肪酶可以回收并重复利用，将固定化脂肪酶离心或者过滤分离出来后，经过溶剂清洗以及冷冻干燥，可以再次用于下一批次的反应，可重复使用20次以上。

17、本发明中，有机-无机杂化介孔载体的制备方法，具体过程如下：将聚甲基含氢硅氧烷加入无水乙醇中，然后加入naoh，剧烈搅拌24h，接着加入适量的去离子水搅拌1h，再滴加硅酸四乙酯teos，剧烈搅拌3h，最后静置老化得到凝胶；将凝胶在烘箱中干燥一段时间后，除去体系中的乙醇，得到块状白色透明固体，研磨成粉，即为有机-无机杂化介孔载体。其中，无水乙醇的添加量为50～100ml，聚甲基含氢硅氧烷的添加量为0.24～4.7ml，naoh的添加量为30～100mg，去离子水的添加量为1～10ml，聚甲基含氢硅氧烷与硅酸四乙酯的质量比范围在1：1～1：15；静置老化的时间为2～5d，烘干时间为12～36h，烘箱温度在55～65℃。

18、按上述方案，所述有机-无机杂化介孔载体的比表面积为300～450m2/g，介孔孔径为7～15nm，接触角介于89°～127°。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1.本发明创建了广适、高效的白酒原位快速催陈的新方法。通过精确控制脂肪酸含量、酶的种类、浓度等条件，能够原位酶法酯化生成白酒中主要的风味酯，显著提高了白酒风味和品质。这一技术简化了白酒陈化过程，大幅缩短了陈化周期(2-3年)，为白酒高效生产提供了新途径。

21、2.本发明采用有机-无机杂化介孔载体固定化酶制备风味酯。该方法不仅提高了合成效率，实现了高纯度风味酯的制备，而且避免了传统化学合成方法中的环境污染问题。通过酶法合成风味酯，本发明为食品工业提供了一种绿色、广适、高效的风味酯酶法定向制备技术，有助于推动风味食品工业的可持续发展。

22、3.本发明开发了一种新型有机-无机杂化介孔载体用于固定化脂肪酶。这种载体不仅提高了酶的稳定性、实现了酶的重复使用、显著降低了固定化酶的成本，而且免除了传统载体疏水修饰的工序，解决了传统固定化酶在有机溶剂中易溶胀的问题。这一创新为酶的固定化技术提供了新的思路，有助于推动其在食品、医药、化工等领域的应用。