Область техники
Настоящее изобретение относится к области получения масла, служащего в качестве ингредиента, являющегося источником длинноцепочечных полиненасыщенных незаменимых жирных кислот (LC-PUFA) в пищевом продукте, в пищевой добавке, в косметической или фармацевтической композиции.
Уровень техники
Масло, содержащее LC-PUFA, такие, например, как арахидоновая кислота (ARA), докозагексаеновая кислота (DHA) или дигомогаммалиноленовая кислота (DHGLA), можно получить из ферментационного бульона с биомассой. Для того чтобы получить масло из биомассы, используют методы экстракции органическим растворителем, например гексаном, или жидкостью в сверхкритическом состоянии. Как правило, масло получают из биомассы путем перколяции высушенной биомассы гексаном.
Такой способ экстракции органическим(и) растворителем(ями) описывается, например, в WO 9737032, в WO 943362 или в публикации в Journal of Dispersion Science and Technology, 10, 561-579, 1989, "Biotechnological processes for the production of PUFAs".
Такой метод имеет различные недостатки.
- На стадиях экстракции горячим растворителем или отгонки растворителя LC-PUFA могут претерпевать разложение при контакте
с кислородом.
- Полное удаление растворителя, содержащегося в масле или в остаточной биомассе, требует горячей обработки при высокой температуре.
- Кроме того, растворитель, такой как гексан, способен растворять нетриацилглицериновые составляющие биомассы, фактически составляющие примеси.
Сырое масло, полученное после выпаривания растворителя, следует затем подвергнуть нескольким стадиям очистки, включая рафинирование путем гидратации, нейтрализацию щелочью, обесцвечивание, депарафинизацию и дезодорацию, с целью по меньшей мере частичного удаления примесей. Это означает, что высоконенасыщенное масло подвергается воздействию условий, стимулирующих физико-химические реакции, что влияет на его качество. Например, дезодорирующие средства создают систему сопряженных двойных связей и образуют продукты разложения при химическом взаимодействии с окисленными глицеридами.
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы избежать недостатков известного уровня техники, получив стойкое масло, содержащее одну или несколько полиненасыщенных жирных кислот, полученных из биомассы, в форме триацилглицеринов, в очищенном состоянии, и которое претерпело минимальное разложение.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к стойкому маслу, содержащему LC-PUFA в форме триацилглицеринов, в частности, арахидоновую кислоту (ARA), дигомогаммалиноленовую кислоту (DHGLA), докозагексаеновую кислоту (DHA) или эйкозапентаеновую кислоту (ЕРА).
Изобретение также относится к способу получения такого масла путем приведения в контакт масла-носителя, входящего в состав пищевого продукта, с биомассой, полученной из культуры микроорганизма, в частности, гриба или микроводоросли, содержащей кислоты ARA, DHGLA, DHA или ЕРА.
Предпочтительно, масло не содержит более 10 мас.% полиненасыщенных жирных кислот. В результате масло является менее чувствительным к окислению в процессе его получения, что не иммет место в случае масел известного уровня техники, содержащих LC-PUFA.
Согласно главному аспекту изобретения его решающим качественным преимуществом является получение доступного нового масла, содержащего LC-PUFA в форме триацилглицеринов.
Согласно другому аспекту изобретение относится к пищевому продукту, косметическому или фармацевтическому продукту, пищевой добавке или корму для животных, содержащему указанное масло.
Согласно еще одному аспекту изобретение относится к корму для животных, в частности для домашних животных, содержащему остаток биомассы, полученный в способе.
Подробное описание изобретения
Конверсию осуществляют, приводя масло-носитель в контакт с биомассой, содержащей LC-PUFA. Масло является подходящим для применения в пищевых продуктах, в частности детских смесях, или для применения в качестве пищевой добавки. Его также можно использовать в косметических или фармацевтических продуктах. Кроме того, полученный остаток биомассы также является продуктом способа, который можно непосредственно использовать далее без дополнительной обработки, например, в качестве корма для животных, в частности для домашних животных.
Получение такого масла можно осуществить путем простого смешивания масла-носителя с высушенной биомассой и последующего отделения масла от нелипидных твердых веществ путем прессования.
Для того чтобы повысить выход получаемой LC-PUFA, предпочтительно уменьшить размер частиц сухой биомассы для того, чтобы разрушить стенки клеток микроорганизмов и посредством этого увеличить площадь поверхности контакта между маслом и биомассой. Это можно осуществить, соответственно, с использованием различных способов, например,
- биомассу можно измельчить в присутствии масла-носителя;
- биомассу можно расщепить на тонкие слои перед смешиванием ее с маслом-носителем;
биомассу можно обработать при высоком давлении в присутствии масла-носителя, и затем полученное масло можно отделить от биомассы путем прессования или конечного фильтрования;
биомассу можно обработать ферментами, способными разрушать стенки клеток.
Поскольку носитель является маслом, масло, полученное после контакта с биомассой, имеет минимальное содержание фосфора, составляющее менее 10%, фосфолипидов, свободных жирных кислот, пигментов, полимеров и других веществ, полученных или происходящих из биомассы, не являющихся триацилглицеринами. Это означает, что способ согласно изобретению представляет собой селективный способ получения стойкого очищенного масла, содержащего LC-PUFA. Нет необходимости очищать ненасыщенное масло, содержащее LC-PUFA, агрессивными и громоздкими способами, используемыми ранее до изобретения, такими как стадии рафинирования путем гидратации, нейтрализации, депарафинизации и обесцвечивания.
Согласно изобретению масло подвергают только стадии обесцвечивания, например, путем перегонки с водяным паром или молекулярной перегонки при относительно низкой температуре. Результатом является то, что масло содержит, в частности, небольшое количество транс-жирных кислот.
В способе не применяют органический растворитель, и, так как операцию осуществляют под слоем азота и в присутствии токоферолов, которые присутствуют естественно или добавлены к маслу-носителю, LC-PUFA защищены от окислительного разложения в течение всего процесса.
Кроме качества полученного масла, другое преимущество способа заключается в том, что остаток биомассы не загрязнен органическим растворителем и может, таким образом, непосредственно использоваться далее без последующей обработки, например, в корме для животных, в частности для домашних животных.
Подробное описание способа, следующее далее, относится к получению масла, содержащего ARA, и приводится в качестве примера, не являющегося ограничительным. Рабочие условия для переноса других LC-PUFA из соответствующих биомасс в масло-носитель, например, DHA или DHGLA, являются очень схожими.
Масло получают, смешивая масло-носитель с сухой биомассой и отделяя масло от твердых компонентов путем прессования. Для того чтобы повысить степень включения ARA, желательно разрушить стенки микроорганизмов путем обработки при высоком давлении, ферментативными способами или уменьшить размеры сухих частиц биомассы путем измельчения или расщепления на тонкие слои.
Используемая стадия измельчения может представлять собой один из методов, используемых в технике, например, биомассу можно расщепить на тонкие слои, предпочтительно, при низкой температуре и затем ее можно смешать с маслом-носителем. Как вариант, биомассу можно измельчить в присутствии масла-носителя. Для того чтобы повреждение ARA минимизировать, насколько это возможно, условия измельчения должны быть мягкими. В этом отношении предпочтительно измельчение биомассы в присутствии масла-носителя и в инертной атмосфере, например в токе азота.
Далее, масло, содержащее ARA, отделяют от биомассы путем фильтрования или прессования, предпочтительно, при высоком давлении, и затем осуществляют конечное фильтрование, с тем, чтобы удалить мелкие частицы биомассы.
Отмечается, что степень включения ARA повышается, когда размер частиц биомассы снижается; он составляет > 90%, когда, например, 90% всех частиц имеет размер < 250 мкм.
Например, возможно использование шаровой мельницы или коллоидной мельницы. Параметрами, принимаемыми во внимание, являются продолжительность измельчения, размер частиц биомассы, температура измельчения, соотношение между количествами биомассы и масла-носителя.
Продолжительность измельчения оказывает влияние на размер частиц, и на последнее также влияет температура измельчения. Следовательно, на практике предпочтительно указывать размер частиц как параметр, определяющий стадию измельчения. Так, желательно, чтобы 90% частиц имело размер < 500 мкм, предпочтительно, чтобы 90% частиц имело размер < 300 мкм, и еще предпочтительнее, чтобы 90% частиц имело размер < 200 мкм.
Температуру измельчения выбирают как величину, превышающую температуру плавления масла-носителя, и она, предпочтительно, составляет 20-80оС. Для того, чтобы получить оптимальный уровень включения, можно осуществить кратковременное измельчение при высокой температуре или продолжительное измельчение при низкой температуре.
Выбранное массовое соотношение между биомассой и маслом-носителем определяет содержание ARA в конечном масле. Так, например, для того чтобы получить содержание ARA в конвертированном масле по меньшей мере 4,5%, выбирают соотношение 30 частей биомассы на 70 частей масла-носителя.
Масло, используемое в качестве носителя, может представлять собой любое масло или смесь масел, которые можно потреблять как пищу для человека. Предпочтительно использовать масло или смесь, входящие в состав продукта, который нужно обогатить PUFA. Можно назвать, в частности, подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты для детских смесей (HOSFO), подсолнечное масло (SFO), соевое масло, пальмовый олеин и триацилглицерин с цепями средней длины (МСТ, содержащий, по существу, триацилглицерины насыщенных (С8-С10)-жирных кислот).
Следующая стадия способа состоит в отделении остатка использованной биомассы обычным способом, таким, например, как прессование, фильтрование или центрифугирование. С этой целью предпочтительно использовать пресс, работающий при высоком давлении.
Полученное масло следует освободить от мелких нерастворимых частиц тонкой фильтрацией. Такую операцию можно осуществить, в соответствующем случае, используя в качестве вспомогательного фильтрующего материала для масла минеральный адсорбент, например декалит.
Наконец, фильтрованное масло дезодорируют с тем, чтобы удалить летучие вещества. Это можно осуществить любым известным способом, при условии, что используются умеренные условия с тем, чтобы воздействие на ARA было мягким. Можно назвать, например, перегонку с водяным паром, предпочтительно, в вакууме, или молекулярную перегонку.
Полученное масло можно использовать в пищевых композициях для потребления человеком таким, какое оно есть, или в форме эмульсии, такой, например, как масла, заправки для салатов или майонез. Оно может входить в состав диетического молока для подростков или взрослых, детских смесей для недоношенных детей, для доношенных детей, не отлученных от груди, или молока для маленьких детей.
Его можно включать в состав питательной или пищевой добавки для перорального потребления.
Его можно включать в фармацевтическую композицию для перорального, энтерального или парентерального введения, или для местного, дерматологического или офтальмологического применения.
Оно может являться ингредиентом косметической, местной или пероральной композиции.
Наконец, оно может являться ингредиентом корма для домашних животных, например сухого или влажного корма, или молока.
Остаток биомассы после отделения масла можно выгодно использовать в корме для животных, в частности для домашних животных.
Примеры
Примеры, приведенные ниже, иллюстрируют изобретение. В примерах части и проценты являются массовыми, если не указано иное. Соотношение биомасса:масло-носитель составляет 3:7.
Примеры 1-6
В этих примерах исследуются параметры процесса и качество полученного масла перед конечной стадией дезодорации в сравнении с исходным маслом-носителем (образец для сравнения 1). Для измельчения используют шаровую мельницу. Результаты сведены в табл. 1, приведенной ниже.
ИЮПАК 2.201
AOCS Cd 8b-90
ИЮПАК 2.401
ИЮПАК 2.304
NI C12-1976-SSOG
* Масло-носитель представляет собой подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты TRISUNTM.
Теоретическая величина включения 100% ARA составляет 5,3% при соотношении биомасса: масло-носитель 3:7.
Чистоту сырого масла можно квалифицировать по показателям, приведенным ниже.
- Свободные жирные кислоты: 0,13-0,17% (масло-носитель TRISUN: 0,14%).
- Фосфор: 1-4 ч./млн (частей на миллион) (TRISUN: 6 ч./млн).
- Неомыляемые компоненты: 7,4-9,2 г/кг (TRISUN: 6,8 г/кг).
Выводы.
- Более 60% ARA из биомассы включено в масло-носитель.
- Содержание фосфора очень низкое - несколько ч./млн, приблизительно в 100 раз меньше, чем в случае сырого масла, экстрагированного гексаном, где оно составляет примерно 500 ч./млн.
Примеры 7-10
В этих примерах исследуются параметры процесса и качество полученного масла после конечной стадии дезодорации при использовании разных масел-носителей. В указанных примерах измельчение биомассы осуществляют с использованием шаровой мельницы.
Характеристики полученных масел сравнивают с сырым маслом, полученным путем экстракции гексаном без очистки (образец для сравнения 2), и сравнивают с маслом, полученным прямым прессованием, и следовательно, без масла-носителя (образец для сравнения 3). Результаты сведены в табл. 2, приведенной ниже.
* Масло-носитель представляет собой подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (HOSPO).
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:
- температура и время измельчения связаны: измельчение в течение 10 мин при 30оС дает такую же степень включения ARA, что и измельчение в течение 5 мин при 70оС;
- степень включения почти не зависит от типа масла-носителя, когда процедуру осуществляют при одних и тех же температуре/времени измельчения (подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (4,9% ARA при 70оС/5 мин), МСТ (5,0% ARA при 70оС/5 мин) и пальмовый олеин (5,0% ARA при 70оС/5 мин));
- получают очень малое количество фосфора по сравнению с количеством, полученным при экстракции гексаном, что указывает на чистоту конечного масла.
Примеры 11-14
Примеры, приведенные ниже, показывают получение масла, содержащего ARA в форме триацилглицеринов, способом, который является мягким в отношении качества ARA, за счет использования нескольких путей: без измельчения (пример 11) и с использованием различного оборудования для измельчения (примеры 12-14).
Используемые материалы
Биомасса, содержащая 36,6% масла на 39,5% арахидоновой кислоты (ARA).
Подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты.
Пальмовый олеин.
Масло МСТ.
Пример 11. Получение путем контактирования с подсолнечным маслом с высоким содержанием олеиновой кислоты
Оборудование
Стеклянный реактор с мешалкой на 1000 мл с двойной рубашкой, соединенный с термостатрируемой баней.
Пресс Carver c фильтрующим патроном 48х200 мм.
Термостатируемый фильтр в форме конуса MAVAG, 300 мл.
Лабораторный дезодоратор, согласно J. HEIDE-JENSEN (JOACS; Vol.40, 223-224; 1963), с 1000-мл круглодонной колбой.
Процедура
В реактор загружают 260 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты и 112 г биомассы. Реактор вакуумируют, и три раза заменяют воздух на азот для создания инертной атмосферы. Затем содержимое реактора перемешивают при 50оС в течение 2 час, и затем смесь извлекают в фильтрующем патроне. Масло отделяют от биомассы посредством прессования. Извлекают 260 г масла и 110 г остатка на фильтре.
Отжатое масло фильтруют при 50оС, и затем его дезодорируют при 180оС, давление 1 мбар, в течение 2,6 час. Окончательно получают 240 г прозрачного масла светло-желтого цвета с нейтральным запахом. Содержание ARA в масле определяют анализом методом газовой хроматографии (ГХ), и вычисляют степень включения ARA.
Пример 12. Получение путем измельчения с пальмовым олеином в шаровой мельнице
Оборудование
Шаровая мельница типа KDL, DYNO-MILL, с 0,3-л камерой для размалывания, двойной рубашкой, соединенной с термостатируемой баней
Пресс Carver c фильтрующим патроном 48х200 мм.
Термостатируемый фильтр в форме конуса MAVAG, 300 мл.
Лабораторный дезодоратор, согласно J. HEIDE-JENSEN (JOACS; Vol.40, 223-224; 1963), с 1000-мл круглодонной колбой.
Процедура
В камеру мельницы загружают 130 г пальмового олеина и 56 г биомассы. Реактор вакуумируют и три раза заменяют воздух на азот для создания инертной атмосферы. В камеру добавляют 220 мл стеклянных шариков диаметром 2 мм, и камеру нагревают до 65оС с помощью термостатированной бани. Затем смесь измельчают в течение 5 мин при температуре 65-75оС, и затем разгружают камеру. Шарики отделяют от смеси в результате фильтрования на сетке с диаметром отверстий 1 мм, смесь извлекают в фильтрующем патроне, и отбирают образец для измерения размера частиц. Масло отделяют от биомассы путем прессования. Процедуру повторяют несколько раз.
Извлекают 225 г масла и 75 г остатка на фильтре. Отжатое масло фильтруют при 50оС, и затем его дезодорируют при 180оС, давление 1 мбар, в течение 2,2 час. Окончательно получают 210 г прозрачного масла светло-желтого цвета с нейтральным запахом. Содержание ARA в масле определяют путем анализа методом ГХ и вычисляют степень включения ARA.
Пример 13. Получение путем измельчения с маслом МСТ в шаровой мельнице
Повторяют испытание, описанное в примере 12, с использованием масла МСТ вместо пальмового олеина. Окончательно извлекают 235 г масла и 65 г остатка на фильтре.
Отжатое масло фильтруют при 50оС и затем его дезодорируют при 180оС, давлении 1 мбар, в течение 2,3 час. Окончательно получают 220 г прозрачного масла светло-желтого цвета с нейтральным запахом. Содержание ARA в масле определяют путем анализа методом ГХ и вычисляют степень включения ARA.
Пример 14. Получение путем измельчения с подсолнечным маслом с высоким содержанием олеиновой кислоты в коллоидной мельнице
Оборудование
Коллоидная мельница FRYMA MZ 80.
Корзиночная центрифуга PADBERG.
Термостатируемый фильтр в форме конуса MAVAG, 300 мл.
Лабораторный дезодоратор согласно J. HEIDE-JENSEN (JOACS; Vol.40, 223-224; 1963) с 1000-мл круглодонной колбой.
Процедура
В камеру мельницы загружают 2800 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты и 1200 г биомассы. Измельчение осуществляют путем рециркуляции смеси в измельчителе в инертной атмосфере в течение 10 минут при температуре 40-70оС. Смесь извлекают и берут образец для измерения размера частиц. Масло отделяют от биомассы с помощью корзиночной центрифуги. Окончательно извлекают 2400 г масла и 1400 г остатка на фильтре.
Фильтруют 200 г отцентрифугированного масла при 50оС и затем его дезодорируют при 180оС, давлении 1 мбар, в течение 2 часов. Окончательно получают 190 г прозрачного масла светло-желтого цвета с нейтральным запахом. Содержание ARA в масле определяют анализом методом ГХ и вычисляют степень включения ARA. Результаты приводятся ниже в табл.3.
* "D, мкм (v, 0,9)" означает, что 90 об.% частиц имеют диаметр менее D.
Пример 15. Включение DHA в подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты
Оборудование
Коллоидная мельница FRYMA MZ 80.
Корзиночная центрифуга PADBERG.
Термостатируемый фильтр в форме конуса MAVAG, 300 мл.
Лабораторный дезодоратор, согласно J. HEIDE-JENSEN (JOACS; Vol.40, 223-224; 1963), с 1000-мл круглодонной колбой.
Процедура
Повторяют процедуру примера 14, обрабатывая 1200 г биомассы, содержащей 25% масла с содержанием DHA 40%. Извлекают 2500 г масла с содержанием DHA 3,5%, и это масло дезодорируют.
Примеры 16-21
16-17. Получают детскую смесь для недоношенных детей, обогащенную ARA, из масла, полученного по способу примеров 12 или 13, с добавлением в нее других масел, например, в пропорциях, указанных ниже в табл. 4, белков, гидролизованных в соответствующих случаях, углеводов и, в соответствующих случаях, витаминов и микроэлементов.
18-19. Получают детскую смесь для доношенных детей, не отлученных от груди, обогащенную ARA, из масла-носителя, полученного по способу примеров 13 или 14, с добавлением в нее других масел, например, в пропорциях, указанных ниже в табл.5, белков, гидролизованных в соответствующих случаях, углеводов и, в соответствующих случаях, витаминов и микроэлементов.
20-21. Получают молочную смесь для маленьких детей, обогащенную ARA, из масла-носителя, полученного по способу примера 12, или обогащенную DHA, из масла-носителя, полученного по способу примера 15, с добавлением в нее других масел, например, в пропорциях, указанных ниже в табл. 6, белков, гидролизованных в соответствующих случаях, углеводов и, в соответствующих случаях, витаминов и микроэлементов.
Пример 22
Получают жидкое молоко, обогащенное DHA в количестве 1% DHA в жировой фазе, как описано далее.
Цельное молоко, содержащее 3,92% жира и 8,58% твердых веществ, не относящихся к жирам, и молоко с пониженным содержанием жира, содержащее 0,05% жира и 9% твердых веществ, не относящихся к жирам, пастеризуют по отдельности, обрабатывая при 87оС в течение 12 с.
Затем смешивают 34,69 кг цельного молока и 160,26 кг молока с пониженным содержанием жира, охлажденные до 15оС, и затем в полученную смесь с помощью коллоидной мельницы вводят предварительно полученную смесь 1,08 кг масла, полученного согласно примеру 15 (подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты, содержащее 3,5% DHA), 1,08 кг соевого масла и 1 г витамина Е, нагретую до 50оС.
Стерилизованный продукт
После нагревания до 80оС в пластинчатом теплообменнике жидкость подвергают UHT-стерилизации при 148оС в течение 5 с. После охлаждения до 78оС ее гомогенизуруют в две стадии - при 200 бар и затем при 50 бар; жидкость охлаждают до 20оС и асептически упаковывают в упаковку типа картонной упаковки, предварительно стерилизованную, причем гомогенизацию, охлаждение и конечные стадии осуществляют в асептических условиях.
Пастеризованный продукт
Жидкость нагревают при 72оС в течение 15 с в пластинчатом теплообменнике; ее гомогенизуруют в две стадии - при 200 бар и затем при 50 бар; жидкость охлаждают до 4оС и упаковывают в упаковку типа картонной упаковки.
Пример 23
Как пищевую добавку, масло, полученное согласно примеру 12, 13 или 14, содержащее ARA, или масло, полученное согласно примеру 15, содержащее DHA, инкапсулируют в желатиновые капсулы в количестве 500 мг.
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к масложировой промышленности. Стойкое масло содержит одну или несколько длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот, полученных из биомассы, в форме триацилглицеринов, служащее в качестве среды для переноса указанных длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот из биомассы и в качестве носителя для указанных длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот. При этом, по меньшей мере 60 мас.% длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот, присутствующих в биомассе, теперь находятся в масле. А также менее 10% фосфора, присутствующего в биомассе, находится в масле. Способ получения масла предусматривает контакт масла-носителя с биомассой, полученной из культуры микроорганизма, содержащей одну или несколько длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот, с тем, чтобы перенести длинноцепочечную полиненасыщенную жирную кислоту в форме триацилглицеринов в указанный носитель. Затем масло, содержащее указанную жирную кислоту, отделяют от остатка биомассы путем прессования и фильтрования. Далее осуществляют дезодорацию в мягких условиях. Пищевой продукт или детская смесь, или питательная композиция, или косметическая композиция, или кормовой продукт, содержащие вышеуказанное масло. Кормовой продукт содержит остаток биомассы, полученный после отделения масла. Изобретение позволяет получить стойкое масло, которое претерпело минимальное разложение и может быть использовано в питании людей, животных и для косметических целей, без дополнительной обработки. 8 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 табл.
| Шнековый бур | 1977 |
|
SU726321A1 |
| Загрузочно-разгрузочное устройство стана | 1975 |
|
SU612725A1 |
| WO 9737032 А, 09.10.1997 | |||
| СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ НАТУРАЛЬНОГО ПРОДУКТА ИЗ БИОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА | 1994 |
|
RU2115700C1 |
