ЦЕННЫЙ ПРОДУКТ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФАЗЫ ЦЕННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2021 года по МПК A23K10/37 A23L11/30 C12N9/02 

Настоящее изобретение относится к ценному продукту в виде содержащей флавоноид фенольной смеси, имеющей интенсивную красную окраску, и к способу получения фазы ценного вещества, в частности фазы красного цвета, из смеси природных веществ.

Известно получение белковой фазы в виде фазы ценного вещества из семян, имеющих твердую разрушаемую оболочку, в частности из плодов рапса.

Распространенный подход к получению белковых концентратов включает промывание муки грубого помола (сильно обезжиренной) до истощения растворимых экстрагируемых веществ. Ценность обезжиренных промежуточных продуктов в основном зависит от концентрации сопутствующих веществ, таких как волокна, сахара и вторичные растительные вещества (Menner, М. et al. "Fraktionierung pflanzlicher Rohstoffe zur simultanen Erzeugung von Lebensmitteln, technischen Rohstoffen und Energietrdgern" [Fractionation of raw plant materials for the simultaneous generation of foodstuffs, raw technical materials and energy carriers], Chemie Ingenieur Technik, том 81, номер 11, с. 1743-1756, ноябрь 2009). Упомянутые сопутствующие вещества также включают полифенолы, такие как синапин. Полифенольная кислота, такая как "синапиновая кислота" встречается в частности в семенах рапса (где содержание синапина составляет приблизительно 640 мг на 100 г рапса). Для отделения сопутствующих веществ, таких как синапин, выбирают большие разведения, также денатурируют белки (температура, спирт), ферментативно расщепляют целлюлозу с выходом короткоцепочечных углеводородов; данные способы выбирают с целью лучшей экстракции веществ.

С учетом этого, целью данного изобретения является получение ценного продукта с интенсивной красной окраской и дальнейшая оптимизация получения ценных продуктов из смеси природных веществ, и которое предназначено, в частности, для того, чтобы сделать возможным получение фазы ценного вещества с интенсивной красной окраской из смеси природных веществ относительно простым способом.

Изобретение достигает данной цели посредством обеспечения ценного продукта, обладающего свойствами по п. 1, и посредством способа, обладающего свойствами по п. 10.

Ценный продукт по изобретению представляет собой содержащую флавоноид фенольную смесь.

Указанная содержащая флавоноид фенольная смесь содержит продукт реакции. Он предпочтительно представляет собой фенольное соединение. В частности, предпочтительно фенольное соединение может представлять собой флавоноид. Продукт реакции получают посредством добавления лакказы к содержащей синапиновую кислоту водной и/или спиртовой фазе. Согласно изобретению эту спиртовую или водную фазу получают из растений и/или частей растений, предпочтительно из семян и/или фруктов семейства капустных (Brassicaceae), в частности из плодов рапса или ложного льна. Продукт реакции получают в присутствии кислорода.

В контексте настоящего изобретения "содержащий синапиновую кислоту" также следует понимать как производные синапиновой кислоты, например, сложные эфиры синапиновой кислоты.

По существу известна димеризация синапиновой кислоты при помощи лакказы в присутствии кислорода с получением красного красителя. Однако неожиданно было показано, что красная окраска при применении содержащей синапиновую кислоту фазы, полученной из растений и/или частей растений, является явно более интенсивной, чем окраска продукта реакции лакказа/синапиновая кислота. Это вероятно связано с присутствием дополнительных участников реакции в спиртовой/водной фазе, которые отсутствуют в случае реакции двух чистых или изолированных участников реакции.

Предпочтительные воплощения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Продукт реакции предпочтительно может присутствовать в водном и/или спиртовом растворе и/или дисперсии. Раствор и/или дисперсия в данном случае представляют собой ценный продукт. Продукт реакции предпочтительно представляет собой фенольное соединение и, в частности, предпочтительно флавоноид.

Ценный продукт, т.е. фенольная смесь, содержащая флавоноид, имеет содержание сухого вещества более 55%. Так, повышенное содержание сухого вещества увеличивает стабильность раствора, что означает, что продукт реакции разлагается более медленно или вовсе не разлагается.

В контексте настоящего изобретения водный раствор также означает смесь воды и органического водорастворимого растворителя. Упомянутый органический водорастворимый растворитель может представлять собой спирт, в частности спирт, содержащий три или менее атомов углерода и, в частности, предпочтительно этанол.

В отличие от этого спиртовой раствор содержит только спирт, в частности спирт, содержащий три или менее атомов углерода, и в частности предпочтительно этанол.

Содержащую синапиновую кислоту водную и/или спиртовую фазу в качестве исходного материала предпочтительно получают из семян и/или плодов, подвергшихся холодному отжиму.

рН водной и/или спиртовой фазы составляет предпочтительно 7 или менее.

Водная и/или спиртовая фаза предпочтительно имеет содержание сухого вещества до добавления лакказы менее 3%, предпочтительно менее 1%.

Способ по изобретению для получения фазы ценного вещества, в частности ценного продукта по изобретению, из смеси естественных веществ, включает следующие стадии:

- стадия А: обеспечение смеси природных веществ, состоящей из семян семейства капустных (Brassicaceae), часть из которых имеет твердые разрушаемые оболочки или в очищенной форме, в частности семена рапса, в качестве смеси веществ, состоящей из цельных семян или состоящей из уже (частично) обезжиренных семян, в частности в виде жмыха, оставшегося в качестве остатка после экстракции масла при отжиме масла, в частности при помощи пресса;

- стадия В: в случае, когда смесь веществ, полученная на стадии А еще не измельчена: измельчение смеси веществ для разрушения оболочек при необходимости;

- стадия С: диспергирование измельченной смеси веществ стадии А) или В) с водой, с добавлением предпочтительно не более 8, в частности не более 6, и в частности не более 5 частей воды к одной части измельченной смеси веществ, и с перемешиванием воды и измельченной смеси веществ с получением жидкотекучей массы или дисперсии;

- стадия D): доведение рН массы, полученная на стадии С) до щелочного диапазона рН более 9,5;

- стадия Е): добавление водорастворимого органического растворителя, предпочтительно этанола, более предпочтительно в разбавленной водой форме, к суспензии, полученной на стадии D), после доведения рН массы, полученной на стадии D); в частности таким образом, чтобы достигнуть концентрации спирта менее 30% для отделения оболочек от эндосперма семян/плодов;

- стадия F): отделение твердой фазы, содержащей значительную часть любых еще присутствующих оболочек, предпочтительно посредством центрифугирования в центрифуге;

- стадия G): сдвиг рН суспензии, очищенной от твердой фазы на стадии F), в диапазон рН от 4,5 до 7,2; и

- стадия Н): разделение свободной от оболочек суспензии, рН которой смещен в кислый диапазон на стадии G), предпочтительно в центрифуге, более предпочтительно в по меньшей мере одном декантаторе или одном сепараторе, на множество фаз, где по меньшей одна из упомянутых фаз представляет собой полифенол/альбуминовую жидкую фазу;

- стадия I): добавление лакказы к полифенол/альбуминовой жидкой фазе, полученной на стадии Н), немедленно или после проведения дополнительных промежуточных стадий.

Полифенол/альбуминовая жидкая фаза соответствует вышеупомянутой водной и/или спиртовой фазе, содержащей синапиновую кислоту, полифенол представляет собой синапиновую кислоту или производное синапиновой кислоты.

Способ по данному изобретению представляет собой получение вышеупомянутого ценного продукта, имеющего интенсивную красную окраску, в частности экономным образом.

Предпочтительные воплощения способа представляют собой сущность зависимых пунктов формулы изобретения.

Полифенол/альбуминовая жидкая фаза, полученная на стадии I), к которой добавляют лакказу, приобретает красную окраску после не более чем 30 мин протекания реакции.

Предпочтительно лакказу добавляют на стадии I) в присутствии кислорода к полифенол/альбуминовой фазе стадии, полученной на стадии Н), в следующем количестве: по меньшей мере 0,1 г/л, предпочтительно от 0,15 до 0,25 г/л лакказы на основании ферментативной активности 0,28 килоединиц. Это включает образование продукта реакции по изобретению.

Последующее разделение фаз предпочтительно имеет место на стадии Н) за одну или две стадии, предпочтительно в центрифуге, более предпочтительно в декантаторе или сепараторе:

- масляная фаза, включающая триглицерид;

- водная фаза, включающая альбумин и синапиновую кислоту; и возможно, третья фаза, содержащая дополнительный ценный продукт.

Более того, предпочтительно на стадии Н) может иметь место последующее разделение фаз, за один или два этапа, предпочтительно в центрифуге, в частности в декантаторе или сепараторе, на две фазы ценного вещества, с по меньшей мере одной водной фазой, содержащей альбумин, синапиновую кислоту и остаточное масло.

В качестве смеси веществ/исходного материала возможна обработка "недавно полученного промежуточного продукта", т.е., через не более чем 31 день после предварительной стадии.

В качестве смеси веществ/исх одного материала возможна обработка "свежего промежуточного продукта", т.е. через не более чем 3 дня после предварительного этапа, предпочтительно менее чем через 48 часов, более предпочтительно менее чем через 24 часа.

Смесь веществ, которая может быть применена на стадии А, представляет собой материал, подвергшийся холодному отжиму, в частности жмых рапса, полученный холодным прессованием, который прессовали при температуре менее 70°С, в частности, предпочтительно даже менее 60°С.

Одна или более стадий разделения может предпочтительно быть проведена в трехфазном декантаторе или по меньшей мере в две стадии в двухфазных декантаторах.

Одна или более стадий разделения может быть предпочтительно проведена в форсуночном сепараторе.

Водорастворимый органический растворитель может предпочтительно представлять собой линейный алифатический спирт.

Содержание водорастворимого органического растворителя в водной части суспензии (I) после добавления водорастворимого органического растворителя может предпочтительно составлять менее 45 об. %, предпочтительно менее 30 об. % и более предпочтительно менее 15 об. %.

Температура предпочтительно может составлять менее 60°С на всех стадиях способа, не считая прессования для получения жмыха.

Температура предпочтительно может быть менее 50°С на всех стадиях способа, не включающих прессование для получения жмыха в качестве исходного материала, который предшествует способу.

В частности, предпочтительно на стадиях А) - I) и в течение всего способа не добавляют дополнительные ферменты кроме лакказы или другие химические вещества (исключая вещества для доведения рН).

Изобретение дополнительно предлагает продукт, полученный способом по изобретению.

Сущность данного изобретения будет более конкретно объяснена ниже на основании примеров воплощения и при помощи ссылок на сопутствующие фигуры, где:

На фиг. 1 показана блок-схема примера воплощения для осуществления способа по изобретению для получения ценного продукта по изобретению.

На фиг. 1 схематично изображен пример технологии для получения ценного продукта, имеющего интенсивную красную окраску. Упомянутая красная окраска хорошо сохраняется даже при относительно длительном периоде хранения при комнатной температуре.

Добавление лакказы 130 предпочтительно может быть выполнено в обеих точках.

Способ по изобретению предпочтительно содержит следующие стадии: Стадия А)

То, что предложено в качестве исходного материала представляет собой смесь природных веществ, состоящую из семян, имеющих твердые разрушимые оболочки, в частности состоящую из:

- семян/плодов семейства капустных (Brassicaceae), в частности из плодов рапса или ложного льна, таких, как, например, рыжик посевной.

Смесь веществ в контексте данной заявки может состоять из целых, но раздробленных семян. Они могут быть неочищенными, частично очищенными или полностью очищенными.

Альтернативно смесь веществ также состоит из уже обезжиренного продукта, в частности, "промежуточного продукта", т.е. жмыха 10, оставшегося после "предварительной стадии", например, отжима масла, особенно при помощи пресса (например, винтового пресса), в виде остатка после экстракции масла.

Особо предпочтительно в качестве исходного материала обрабатывают "недавно полученный промежуточный продукт", т.е. спустя не более 31 дня после предварительного этапа.

Семя может быть свежесобранным или собранным в течение суток, недель или месяцев; промежуточная стадия (прессование) должна иметь место незадолго перед или даже непосредственно перед дальнейшей обработкой, так что данный материал (семя) не слишком изменяется после экстракции масла.

Особо предпочтительно в качестве исходного материала обрабатывают "свежий материал", т.е. спустя не более 3 дней после предварительной стадии или предварительной обработки (экстракции масла), предпочтительно даже менее чем через 48 ч, или 24 ч, или 12 ч, или менее чем через 1 ч.

В отношении выхода и чистоты ценных продуктов, получены хорошие результаты при использовании материала, взятого сразу после предварительной стадии, и/или даже лучшие результаты получены при использовании свежего материала.

Жмых 10 может содержать даже 20% или более остаточного масла. Несмотря на высокое содержание остаточного масла этого типа, получение белковой фазы также легко реализуется при помощи изобретения. Однако в этой связи, получение белка необязательно. Синапиновая кислота и/или соль синапиновой кислоты в качестве возможного производного синапиновой кислоты, может таким образом быть получена в качестве единственного ценного продукта смеси веществ или быть получена в качестве дополнительного ценного продукта при получении белка.

Стадия В)

Если она не измельчена: измельчение смеси веществ, полученной на стадии А), для разрушения оболочек. При использовании жмыха, его разрушают пока он еще теплый, в идеале непосредственно после прессования. Это дает измельченный материал, тип гранулированного материала, из жмыха. Смесь веществ заранее (частично) обезжиренную посредством прессования обычно только измельчают, например, крошат или гранулируют или разрушают оболочки каким-либо способом.

Стадия С)

Обеспеченную и измельченную смесь веществ со стадии А) или В) диспергируют при помощи смешивания 20 с водой 40 и/или водным раствором (например, солевым раствором). Предпочтительно добавляют не более 8, предпочтительно не более 5 частей (пропорция по массе) воды к одной части "измельченного продукта". Воду и измельченный продукт затем перемешивают, с образованием жидкотекучей суспензии или дисперсии. Перемешивание выполняют предпочтительно в течение более чем 30 мин, более предпочтительно более чем 1 ч.

Стадия D)

Следующие действия представляют собой доведение рН суспензии (I) со стадии С) до щелочного диапазона; предпочтительно рН суспензии или дисперсии доводят до рН 10-11 при помощи щелочного раствора 50. В тоже время продолжают перемешивание (аккуратно). Время перемешивания предпочтительно составляет более 30 мин, предпочтительно 1 ч или выше.

Стадия Е)

На данном этапе дополнительно добавляют по меньшей мере один водорастворимый органический растворитель, предпочтительно спирт 30, более предпочтительно в разбавленной водой форме, после доведения рН суспензии на стадии D. Предпочтительно этанол или EtOH (предпочтительно 30-60 об. %) применяют для получения дисперсии, рН которой доводят до щелочного диапазона, до концентрации спирта 20-15 об. % или менее, в частности концентрации EtOH 12%. В соответствии с количеством воды в используемом спирте возможно снизить количество воды на стадии С) за счет воды, присутствующей в спирте, в частности в 30-60% EtOH. Таким образом, оболочки отделяются от эндосперма (семядоли) с остаточным маслом и могут быть отделены, в частности при помощи центрифугирования.

В качестве менее предпочтительной альтернативы этанолу возможно использование других спиртов, например, изопропанола.

Стадии С-Е могут быть выполнены вместе, например, одновременно. Например, возможно доведение сильно разбавленного раствора этанола при помощи щелочного раствора до приблизительно основного рН и добавление этого раствора к измельченной смеси веществ.

Стадия F)

На этапе F), который таким образом имеет место при первом разделении 60, при котором твердую фазу, содержащую значительную часть, предпочтительно более 80 мас. % оболочек 70, отделяют от суспензии, предпочтительно при помощи центрифугирования в центрифуге, или который имеет место при очищении суспензии от твердых веществ оболочек, в частности в декантаторе.

На указанном этапе оболочки отделяют от остальной части суспензии при помощи декантатора.

Более легкую фазу на этапе центрифужного разделения фаз в дальнейшем в этом документе также иногда рассматривают в качестве верхнего слоя, и твердую фазу в качестве тяжелой фазы. Средняя фаза соответственно будет между ними в соответствии с ее плотностью.

Стадия G)

Суспензию с этапа F), свободную от оболочек до максимально возможной степени, в любом случае в дальнейшем обрабатывают. В данной связи предпочтительно проводить осаждение растворенного белкового содержимого из свободной от оболочек суспензии, которая вместе с нерастворенной или частично растворенной белковой частью формирует фракцию, кварк. В этой связи рН в дальнейшем снова смещается в кислый диапазон, более конкретно в диапазон рН 4,5-7. В конце данного этапа может быть добавлена соляная кислота 80, предпочтительно в разбавленной форме.

Стадия Н)

Затем свободную от оболочек суспензию, рН которой снова смещен в кислый диапазон, разделяют при помощи второго разделения 90, предпочтительно в центрифуге, более предпочтительно в по меньшей мере одном декантаторе или в сепараторе, в одну или две стадии на фазы ценного вещества, из которой одна фаза представляет собой фазу концентрированного белка и одна из этих фаз представляет собой жидкую фазу, содержащую синапиновую кислоту;

Особо предпочтительно, что имеет место разделение на следующие две или три фазы:

- масляная фаза 190, которая обозначена как необязательная фаза разделения при помощи пунктирных стрелок;

- водная фаза (содержащая синапиновую кислоту) 110;

- фаза концентрированного белка (далее в данном документе также называемая "белковый кварк") 100

или

- водная фаза, содержащая синапиновую кислоту, с остаточным содержанием масла 110; и

- фаза концентрированного белка (белковый кварк) 100.

В водной фазе могут присутствовать дополнительные растворенные растительные компоненты. Эти компоненты среди прочего представляют собой один или более альбуминов, и/или полифенолов, и/или дополнительных растительных компонентов, которые присутствуют в вышеупомянутых растениях и которые не отделяются в виде твердых веществ при вышеупомянутых условиях.

Двухфазное разделение проводят в случае, когда исходный материал относительно существенно обезжирен и/или присутствует в связанной с твердым веществом форме, или в случае, когда не применяют интенсивное разрезание. Также на подстадиях может быть выполнено добавление воды, или спирта, или щелочного раствора и т.п. Масло в качестве более легкой фазы содержит триглецириды и является одним из получаемых ценных веществ.

Стадия I) добавление лакказы 130 к жидкой фазе, полученной на стадии Н), содержащей синапиновую кислоту, с или без содержания остаточного масла, немедленно или после прохождения через дополнительные промежуточные стадии. Содержащая синапиновую кислоту жидкая фаза 110, полученная на стадии I),, к которой добавляют лакказу 130, приобретает красную окраску после протекания реакции, предпочтительно менее чем через 30 мин.

Упомянутое по большей части далее в данном документе представляет собой синапиновую кислоту, и фазы, содержащие синапиновую кислоту, и смеси веществ. Однако следует понимать, что в зависимости от рН синапиновая кислота также может присутствовать в виде производного синапиновой кислоты, например, может быть этерифицирована холином. Таким образом, синапиновая кислота также будет присутствовать в виде производного синапиновой кислоты в соответствующей фазе. Эти соединения также охвачены терминами "синапиновая кислота" или "содержащие синапиновую кислоту".

Предпочтительно температура в течение всех этапов способа составляет менее 60°С, более предпочтительно менее 50°С, предпочтительно от 40 до 50°С, что делает возможным получение особо ценных продуктов.

Денатурация белков является температуро- и времязависимым процессом. Другим фактором являются условия в спиртовой среде. Чем выше температура, тем быстрее проходит денатурация. Однако в водной среде необратимой денатурации белка не происходит даже при нагревании при 45-50°С. Однако это изменяется с концентрацией спирта. Всего лишь при комнатной температуре можно наблюдать белковый осадок при наличии высококонцентрированного спирта.

При этом чем ниже концентрация спирта, тем более высокая температура необходима для денатурации белков. Или наоборот: чем больше содержание воды в спирте, тем более высокая температура обработки может быть использована без необратимого повреждения белков.

Таким образом будет выбрана (для чистой воды) наиболее высокая возможная температура, т.е. в идеале достигающая 60°С, с целью перевести в раствор как можно больше веществ, таких как белки, лецитины, гликолипиды и т.д. Однако следует следить затем, чтобы температура оставалась достаточно низкой наряду с параметрами времени и концентрации спирта (необязательно давлением).

Осажденные белки стадии Н) присутствуют в виде белкового кварка (тяжелая фаза). Они формируют дополнительное ценное вещество получаемых ценных веществ. Данная фаза может быть совершенно высушена с образованием порошка.

После стадии I), после достаточного времени реакции получают жидкость красного цвета, которая оптически привлекательна и поэтому в дальнейшем легко применима. Жидкость имеет окраску похожую на цвет столовой свеклы. Стандартизированные цвета рассматривают в качестве цветов шкалы RAL (RAL GmbH, входящий в институт RAL). Каждому цвету присваивают четырехзначный номер цвета. Теоретически любой жмых может быть применен для данного способа.

Предпочтительная указанная температура для стадий способа А-Н не распространяется на температуру прессования в случае получения жмыха при получении масла. Чем выше температура на предшествующих стадиях, тем более коричневая белковая фаза или фракция кварка. Это происходит, во-первых, из-за реакции Майяра между сахарами и белками и, во-вторых, из-за окисления фенола. По сравнению с DE 102011050905 А1 при использовании оптимально выбранного исходного материала (предпочтительно жмыха рапса, полученного холодным прессованием, предпочтительно очень свежего) в частности получают продукт, который является особенно привлекательным и особенно просто используемым в дальнейшем применении.

Особо предпочтительно в качестве исходного материала или в качестве предложенной смеси веществ применение материала, полученного холодным прессованием, в частности жмыха рапса, полученного холодным прессованием (температура прессования предпочтительно менее 70°С, в частности предпочтительно даже менее 60°С). Материал после теплого прессования подвергают в течение прессования заметно более высоким температурам (до 100°С). За счет применения полученного холодным прессованием материала в качестве исходного материала в способе по изобретению возможно получение белковой фазы или "фазы белка или кварка", имеющей определенно лучшие свойства (заметно светлее особенно в отношении цвета и поэтому более удобной для обработки) и имеющей определенно лучший выход, чем при исходном материале, полученном теплым или горячим прессованием. До настоящего времени это не было известно в предшествующем уровне техники. Это обусловлено тем, что целью распространенных способов прессования рапса является высокий выход масла, и поэтому более высокие температуры легко применяют для прессования. В качестве побочного эффекта установлено, что синапин (полифенол) деградирует, что по существу предпочтительно для белковой фракции. Однако в способе по данному изобретению, исходное, т.е. несниженное содержание синапина в полученного холодным прессованием фильтр-прессном осадке все же не является проблемой для конечного продукта, поскольку полифенольные соединения практически не обнаруживаются в фазе кварка, так как они переходят в водную фазу.

В жидкой фазе или "водной фазе" стадии Н), дополнительно присутствуют ценные ингредиенты; в частности, упомянутая фаза в относительно высокой степени содержит альбумин и/или синапиновую кислоту. Кроме того, жидкая фаза обогащена синапином, синапиновой кислотой и/или производными синапиновой кислоты. В данном отношении получение жидкости с красной окраской посредством изобретения полезно и предпочтительно.

Следующая стадия I), который имеет место на стадии K) представляет собой удаление летучих веществ 120 для частичного удаления воды и/или этанола, предпочтительно при небольших температурах. Особенно предпочтительно стадия может быть выполнена при помощи вакуума или отрицательного давления. Особенно предпочтительно более высокое содержание этанола в водной фазе.

И наконец, на стадии L) фазу остаточного белка 150 необязательно отделяют при помощи третьего разделения 140. Фаза остаточного белка 150 содержит, в частности, альбумины и/или напины, которые могут быть отделены в качестве твердых веществ при помощи сепаратора, в частности при помощи декантатора. Это необязательно может быть сделано при добавлении добавок, таких как, например, ферменты; комплексообразующие агенты и/или осадители, такие как, например, сульфат аммония.

Лакказа на стадии I) может быть добавлена или до или после дополнительных стадий K и/или L. На стадии I), имеет место реакция синапиновой кислоты и/или производного синапиновой кислоты с лакказой, в частности предпочтительно в присутствии кислорода. Предпочтительно, возможно дополнительное введение кислорода, например, за счет рециркуляции в течение реакции.

Синапиновая кислота или производное синапиновой кислоты и лакказа вовлечена в реакцию. Однако также дополнительно возможно включение одного или более дополнительных веществ, которые в растворенной форме оказались в водной/спиртовой фазе в течение предшествующих стадий А-Н, и предпочтительно также дополнительных стадий K и L.

Продукт реакции, получаемый из синапиновой кислоты, лакказы и возможно дополнительные продукты реакции присутствуют в водном/спиртовом растворе 160 с содержанием сухого вещества 3-8%.

Неожиданно было обнаружено, что красная окраска в случае добавления лакказы к фазе, содержащей синапиновую кислоту, которая образуется при обработке растений, более предпочтительно Brassicaceae, оказывается заметно более интенсивной, чем красная окраска, образующаяся в случае реакции выделенной или чистой синапиновой кислоты с лакказой, как описано, например, в статье "Transformation of 3,5-Dimethoxy 4-hydroxy Cinnamic Acid by Polyphenol Oxidase from Fungus Trametes versicolor" (Lacki and Duvnjak, Biotechnology and Bioengineering, Vol. 57, No. 6, pp. 694-703).

На следующей стадии M, которую проводят в последнюю очередь, происходит стабилизация продукта реакции, имеющего интенсивную красную окраску. Этого достигают за счет концентрации продукта реакции посредством удаления воды и спирта 170, например, посредством удаления летучих веществ при отрицательном давлении или вакууме. Концентрация может иметь место или еще на стадии 120 перед отделением альбуминов, или только на стадии 170, или же первая концентрация на стадии 120 и вторая концентрация на стадии 170. В результате образуется красный сироп в виде ценного продукта 180, имеющего массу сухого вещества по меньшей мере 20 процентов, предпочтительно 30-35 процентов. Однако в тоже время часть сиропа предпочтительно все еще представляет собой воду и/или этанол. Более того, ценный продукт, т.е. сироп, может содержать остаточные количества синапиновой кислоты, которые однако составляют менее 500 м.д., предпочтительно менее 400 м.д. Ценный продукт таким образом непосредственно может быть применен в пищевой промышленности, например, в качестве красителя для окрашивания продуктов питания.

Вышеупомянутый ценный продукт предпочтительно представляет собой содержащую флавоноид фенольную смесь. В данной связи продукт реакции, имеющий красную окраску, представляет собой фенольное соединение, в частности флавоноид.

В данной связи большая часть синапиновой кислоты предпочтительно преобразовывается в форму продукта реакции в результате добавления лакказы. Таким образом, сироп содержит меньше синапиновой кислоты, чем продукт реакции в мол. %. Особенно предпочтительно доля количества вещества синапиновой кислоты относительно продукта реакции может составлять менее 50%. Это означает, что преобразуется предпочтительно две трети синапиновой кислоты.

В зависимости от диапазона концентрации и рН, может происходить стабилизация, медленное разложение или быстрое разложение красителя или продукта реакции. Таким образом, существуют различные применения красного продукта реакции.

Раствор, имеющий концентрацию продукта реакции более 20%, может храниться или при обычной комнатной температуре 20-35°С или при пониженной температуре.

Разложение продукта реакции помимо прочего является рН-зависимым. Таким образом, возможно применение продукта реакции в качестве цветного индикатора для индикации холодовой цепи в пищевой промышленности с разложением продукта реакции, происходящим в случае нарушения холодовой цепи, что ассоциировано с изменением цвета индикатора с интенсивного красного на коричневый.

Более того, продукт реакции также может быть применен в качестве стабильного пищевого красителя, например, красителя для мороженого.

Особо предпочтительный вариант способа будет объяснен на основании следующего примера.

Стадия А) В данном примере предложенный исходный материал представляет собой жмых рапса, в идеале бережно прессованный при пониженной температуре, обладающий обычным содержанием остаточного масла 20%; и даже более не является проблемой.

Стадия В) Жмых разрушают в идеале непосредственно после прессования пока он еще теплый.

Стадия С) Материал гранулированного жмыха диспергируют при помощи воды (1 часть жмыха и не более 6 частей воды) и обязательно осторожно перемешивают (1 ч).

Стадия D) рН этой дисперсии доводят до 10-11 при помощи щелочного раствора и осторожно перемешивают, обычно в течение 1 ч.

Стадия Е) дисперсия с этапа D должна быть приведена к концентрации EtOH 12 об. % при помощи EtOH (предпочтительно 30-60 об. %); количество воды в точке С таким образом снижено за счет присутствия воды в 30-60% EtOH.

Стадия F) Таким образом, от эндосперма (семядоли) открепляют оболочки с остаточным маслом, и они могут быть отделены при помощи центрифугирования. В результате образуется верхний слой и фракция оболочек.

Стадия G) Осаждение белка за счет подкисления, предпочтительно до рН от 4,5 до 7,2, из верхнего слоя (верхний слой: легкая фаза разделения после этапа F), имеющего рН предпочтительно от 9,7 до 10,5) с целью разделения: масло-водная содержащая синапиновую кислоту фаза - фаза концентрированного белка (белковый кварк) или разделение на содержащую синапиновую кислоту масляную/водную фазу и фазу концентрированного белка; данный этап может быть поддержан интенсивной фрагментацией для усиления выхода масла.

Стадия Н) Отделение осажденных белков в виде кварка (тяжелая фаза (обычно твердая фаза или в данном случае фаза кварка)) и возможно триглицеридов (в виде легкого масла) из верхнего слоя (легкая фаза и/или спиртовая/водная фаза), в частности при помощи центрифугирования.

Стадия K) Удаление летучих веществ из легкой спиртовой/водной фазы.

Стадия L) При желании отделение остаточной белковой фазы от содержащей синапиновую кислоту спиртовой/водной фазы.

Стадия I) Добавление лакказы к содержащей синапиновую кислоту спиртовой/водной фазе после стадий Н), K) и/или L) с или без содержания остаточного масла и выжидание времени реакции до появления красной окраски.

Стадия М) Стабилизация спиртовой/водной фазы за счет удаления спирта или воды с доведением содержания сухого вещества больше чем 20%, предпочтительно от 30 до 35%.

Для лучшей иллюстрации разделение будет объяснено ниже на основании нескольких примеров.

Пример:

B1) Содержащий белок жмых, полученный холодным прессованием, который обрабатывают до стадии F имеет, после его обработки, следующие фазы: 17% тяжелой фазы в виде оболочек из загрузки, содержащей 20% белков жмыха, и 83% верхнего слоя в качестве фазы белок/полифенол/масло/фосфатид, содержащей белки жмыха.

B2) Жмых, полученный теплым прессованием, который обрабатывают до стадии F, имеет после его обработки следующие фазы: 26% тяжелой фазы в виде оболочек из загрузки, содержащей 30% белков жмыха, и 74% верхнего слоя в виде фазы белок/полифенол/масло/фосфатид, содержащая 70% белков жмыха.

В3) Жмых, полученный горячим прессованием, который обрабатывают на стадии F, имеет после его обработки следующие фазы: 30% тяжелой фазы в виде оболочек из загрузки, содержащей 50% белков жмыха, и 70% верхнего слоя в виде фазы белок/полифенол/масло/фосфатид, содержащей 50% белков жмыха.

Относительно стадии G) - осаждения белка

Из верхнего слоя (верхний слой тождественен легкой фазе) в результате разделения на предшествующих стадиях белки осаждают посредством сдвига рН до диапазона от 4,5 до приблизительно 7. Однако нерастворимые в воде белки, которые поддаются набуханию в водном растворе, образуют вместе с осажденными глобулинами, белковую фракцию "белкового кварка". Жидкость в данной фракции обладает таким же составом, что и жидкость средней фазы (верхний слой без триглицеридов). Однако, поскольку фаза кварка приходится только на 10-30 мас. % загрузки (с относительно высоким содержанием массы сухого вещества, 15-25 мас. % сухого вещества), существенно меньшее количество полифенолов также может быть количественно обнаружено в фазе кварка, чем в средней фазе даже если концентрация полифенолов, на основании воды, является такой же.

Таким образом, доступна белковая фаза, состоящая из нерастворимых в воде, но набухающих белков с глобулинами, которая обеднена фенолом. Данная комбинация, состоящая из щелочной/этанольной среды на стадиях A-F с последующей кислой/спиртовой средой для осаждения белков, представляет собой очень хорошие условия для полифенольной экстракции. Неожиданно результаты, полученные здесь в отношении рапса (синапин и производные) были подтверждены и для других полифенолов (тирозол и производные и другие) из других областей, таких как обработка маслин, даже если несомненно больше реакционно-активных веществ, таких как белки и сахара присутствует в суспензии.

Это означает, что разведения, как описано в литературе, не актуальны для достижения эквивалентных степеней полифенольной водной экстракции (например, Kroll et al., "Rapssamenproteine - Struktur, Eigenschaften, Gewinnung und Modifizierung" [Rapeseed proteins - structure, properties, extraction and modification], Deutsche Lebensmittel-Rundschau, No. 3, 2007, p. 109).

Поскольку чистый триглицерид вытеснен из жидкости в виде легкой фазы, остаточное содержание масла в конечном белковом продукте может быть понижено до менее 15 мас. %, даже менее 13 мас. % относительно сухого вещества.

Поскольку температуры на протяжении всего способа меньше или равны 50°С, нативный конечный продукт также может быть упомянут.

Предпочтительно разрезать суспензию, подлежащую дальнейшей обработке, перед разделением фаз на стадии Н (до отделения масла) и после стадии F) или G) по п. 1 для улучшения экстракции. Упомянутое разрезание может быть выполнено при помощи режущего устройства, такого как, например, смеситель-гомогенизатор или высокопроизводительная мешалка, для получения еще большего количества масла.

Разрезание при помощи режущего устройства может быть выполнено при непрерывном способе. В целом для реализации предпочтителен непрерывный способ.

В дальнейших экспериментах стало очевидно, что в случае предварительной обработки на стадиях С), D) и Е), синапиновая кислота обогащена "водной фазой". Это является предпочтительным для настоящего способа. Таким образом, выбор исходного материала оказывает влияние на количество синапиновой кислоты, доступной для реакции.

В отдельных экспериментах были выбраны различные серии, состоящие из различного сырого материала или исходного материала плюс вода; хотя образцы имели разные количества, их нормализовали или соответствующим образом преобразовывали.

Было показано, что содержание полифенола в водной фазе может достигать более чем 4-кратного размера при использовании в качестве исходного материала "жмыха рапса, полученного холодным прессованием" вместо "жмыха рапса, полученного горячим прессованием". В данном отношении также предпочтительно использование свежего материала. Когда увеличивается содержание полифенола в водной фазе, оно снижается в фазе кварка. Таким образом, в случае жмыха, полученного горячим прессованием, часть 9,4% полифенолов (сухая масса "СМ" в сыром материале) снижена до 5,6 мас. % относительно сухой массы в белковом кварке или порошке кварка, и в случае жмыха, полученного холодным прессованием, она снижается с 18,6 мас. % по массе СМ до 10,1 мас. % по массе СМ в порошке кварка. Таким образом, концентрация полифенолов на основании массы сухого твердого вещества, составляет приблизительно только половину такового в исходном материале.

Таким образом, доступна белковая фаза, состоящая из нерастворимых в воде, но набухших белков с глобулинами, которая истощена в отношении содержания полифенолов. Оставшееся в водной фазе представляет собой приблизительно 55 мас. % полифенолов в следующих концентрациях:

В процессе следует учитывать следующие факторы, оказывающие влияние: в случае горячего прессования полифенолы (РР) деградируют. При измерении содержание РР в случае семян, подвергнутых холодному прессованию, составило 18 мг/г, но 8,8 мг/г в случае семян, подвергнутых горячему прессованию. Сходные значения известны из литературы (6,2 мг/г в Jeroch et al. 1999). Кроме снижения содержания полифенолов в исходном материале, происходит деэтерификация синапина с образованием синапиновой кислоты.

Полученный холодным прессованием означает, что согласно вышеописанному способу перенос полифенолов в водную фазу или более точно "полифенол/альбуминовую фазу" со стадии Н) количественно намного выше в случае холодного прессования. В результате щелочной обработки (плюс температура и EtOH), они в основном присутствуют в виде синапиновой кислоты или солей синапиновой кислоты, а в виде синапина и еще не в виде канолола.

Затем предпочтительно добавить фермент, в частности лакказу, к "полифенол/альбуминовой фазе" со стадии Н. Особо предпочтителен фермент "лакказа С" от ABA Spezialsysteme GmbH, Вольфенбюттель, Германия. Указанный фермент предпочтительно добавляют в количестве по меньшей мере 0,1 г/л, предпочтительно от 0,15 до 0,25 г/л лакказы на основании ферментативной активности 0,28 килоединиц.

Предпочтительно по меньшей мере 30 мас. %, предпочтительно свыше 50 мас. % сухого вещества ценного продукта содержит продукт реакции, полученный из лакказы и вышеуказанной полученной естественных условиях синапиновой кислоты.

В данной связи было обнаружено, что очищенный однократно или дважды обезжиренный жмых рапса особо предпочтителен для переработки. В случае жмыха рапса, полученного холодным прессованием, суммарное содержание синапина и синапиновой кислоты является большим, чем в случае жмыха рапса, полученного теплым прессованием. Более того, предпочтительно, когда часть синапиновой кислоты в смеси синапин/синапиновая кислота настолько велика, насколько возможно.

Предпочтительно выбрать условия стадий С) - F) такие, чтобы образовывалось как можно больше синапиновой кислоты. Поэтому предпочтительно, когда рН на стадии D) составляет более 10, время обработки t составляет по меньшей мере 30 мин или более, и температура представляет собой по меньшей мере Т равное 20°С. Также в случае этапов Е) - Н), температура предпочтительно составляет по меньшей мере 20°С.

Отделение холиновой группы от синапина с образованием синапиновой кислоты более эффективно в щелочной среде и при слабо повышенных температурах.

Красную жидкость получают из верхнего слоя со стадии Н) полифенол/альбуминовой фазы, имеющей содержание синапина/синапиновой кислоты, коричневой жидкости, содержащей по меньшей мере приблизительно 8% СМ, из которой 2% белка (85% которого в свою очередь представляет собой водорастворимый напин) и приблизительно 6-7% сахаров и некоторые маслянистые вещества.

Впоследствии фермент лакказу добавляют к верхнему слою (предпочтительно при комнатной температуре) в количестве 0,1 г раствора, содержащего 10000 единиц (количество 1 г), т.е., приблизительно 1000 единиц. После чего следует вентилирование в течение приблизительно по меньшей мере 30 мин, предпочтительно приблизительно 1 часа. 1 плюс 1 (1 килоединица) достаточно для достижения результата. После достаточного времени реакции Т верхний слой, к которому добавляют лакказу, становится красным. Результат представляет собой красную жидкость, окрашенную в соответствии с цветами RAL 3004, 3005 и/или 3006. Полученный цвет похож на цвет "плода свеклы". Полученная жидкость имеет множество применений, например, в качестве пищевой добавки для окрашивания цветом типа "свекла".

Ценный продукт может представлять собой ценный продукт, содержащий дополнительно остаточный белок (альбумин/напин) в дополнение к продукту реакции, или он может представлять собой ценный продукт, очищенный от упомянутого остаточного белка в максимально возможной степени при помощи дополнительного разделения 140.

Ссылки

10 Жмых рапса

20 Смешивание

30 Этанол

40 Вода

50 Щелочной раствор

60 Разделение

70 Шелушение

80 Раствор соляной кислоты

90 Разделение

100 Белковый кварк

110 Фаза, содержащая синапиновую кислоту

120 Удаление H₂O + EtOH

130 Лакказа

140 Разделение

150 Остаточный белок

160 Раствор и/или дисперсия

170 Удаление H₂O+ EtOH

180 Ценный продукт (более 30% СМ).

Изобретение относится к отрасли промышленности, в который применяются натуральные красящие продукты, в частности к пищевой, кормовой, а также химической отрасли. Красящий продукт в виде фенольной смеси, содержащей флавоноид, имеющий окрашивание в соответствии с цветами RAL 3004, 3005 или 3006, получают в результате реакции добавления лакказы к содержащей синапиновую кислоту водной и/или спиртовой фракции, полученной из растений и/или частей растений, предпочтительно из семян и/или плодов капустных растений (Brassicaceae), в присутствии кислорода. Предлагаемый красящий продукт обладает интенсивной окраской и является стабильным длительное время, при этом подходит для использования в пищевой и кормовой промышленности для окрашивания и обогащения продуктов фенольными вещества, а также для точных исследований в аналитической химии. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

1. Способ получения красящего продукта, представляющего собой фенольную смесь, содержащую флавоноид, включающий следующие стадии:

- стадия A: получение измельченной смеси природных веществ из семян семейства капустных (Brassicaceae), часть из которых имеет твердые разрушаемые оболочки, или очищенных целых семян, или обезжиренных или частично обезжиренных измельченных семян в виде жмыха;

- стадия С: смешивание и/или диспергирование смеси веществ, полученной на стадии А), с водой, с добавлением не более 8, или не более 6, или не более 5 частей воды к одной части смеси веществ и перемешивание с получением жидкотекучей суспензии;

- стадия D: доведение рН суспензии, полученной на стадии С), до щелочного уровня pH более 9,5;

- стадия E: добавление водорастворимого органического растворителя, более предпочтительно в разбавленной водой форме, к суспензии, полученной на стадии D), таким образом, чтобы достигнуть концентрации растворителя менее 30 об.% для отделения оболочек от эндосперма семян;

- стадия F: отделение твердой фракции, предпочтительно при помощи центрифугирования в центрифуге;

- стадия G: сдвиг рН суспензии, полученной на стадии F), в диапазон рН от 4,5 до 7,2;

- стадия H: разделение суспензии со стадии G), предпочтительно в центрифуге, более предпочтительно в по меньшей мере одном декантаторе или одном сепараторе, на несколько фракций, где по меньшей мере одна из упомянутых фракций представляет собой фракцию, содержащую синапиновую кислоту; и

- стадия I: добавление лакказы к содержащей синапиновую кислоту фракции, полученной на стадии H).

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что получение согласно стадии А) включает измельчение смеси веществ для разрушения оболочек.

3. Способ по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что содержащая синапиновую кислоту фракция, полученная на стадии I), представляет собой жидкую фракцию, к которой добавляют лакказу и которая приобретает красную окраску после не более чем 30 мин протекания реакции.

4. Способ по любому из пп. 1-3, характеризующийся тем, что лакказу добавляют в присутствии кислорода в количестве по меньшей мере 0,1 г/л, предпочтительно от 0,15 до 0,25 г/л лакказы на основе ферментативной активности 0,28 килоединиц.

5. Способ по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что на стадии Н) суспензию разделяют в одну или две стадии, предпочтительно в центрифуге, более предпочтительно в декантаторе или сепараторе, на:

- масляную фракцию, содержащую триглицерид;

- водную фракцию, содержащую альбумин и синапиновую кислоту; и

возможно дополнительную третью фракцию.

6. Способ по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что на стадии Н) суспензию разделяют в одну или две стадии, предпочтительно в центрифуге, более предпочтительно в декантаторе или сепараторе, на две фракции: водную фракцию, содержащую альбумин и синапиновую кислоту, и масляную фракцию - остаточное масло.

7. Способ по любому из пп. 1-6, характеризующийся тем, что смесь веществ со стадии А) обрабатывают через не более чем 31 день после стадии отжима масла.

8. Способ по любому из пп. 1-7, характеризующийся тем, что смесь веществ со стадии А) обрабатывают через не более чем 3 дня после стадии отжима масла, предпочтительно менее чем через 48 часов, более предпочтительно менее чем через 24 часа.

9. Способ по любому из пп. 1-8, характеризующийся тем, что смесь веществ со стадии А) представляет собой материал, полученный путем холодного отжима, в частности жмых рапса, который прессовали при температуре менее 70 °C, в частности предпочтительно менее 60 °C.

10. Способ по любому из пп. 1-9, характеризующийся тем, что одну или более стадию разделения проводят в трехфазном декантаторе или по меньшей мере в две стадии в двухфазных декантаторах.

11. Способ по любому из пп. 1-9, характеризующийся тем, что одну или более стадию разделения проводят в форсуночном сепараторе.

12. Способ по любому из пп. 1-11, характеризующийся тем, что водорастворимый органический растворитель представляет собой линейный алифатический спирт, такой как этанол.

13. Способ по любому из пп. 1-12, характеризующийся тем, что содержание водорастворимого органического растворителя в суспензии на стадии Е) после добавления водорастворимого органического растворителя составляет менее 30 об.% и предпочтительно менее 15 об.%.

14. Способ по любому из пп. 1-13, характеризующийся тем, что температура на всех стадиях способа составляет менее 60°C.

15. Способ по любому из пп. 1-14, характеризующийся тем, что температура на всех стадиях способа составляет менее 50°C.

16. Способ по любому из пп. 1-15, характеризующийся тем, что семена семейства капустных (Brassicaceae) представляют собой семена рапса.

17. Красящий продукт в виде фенольной смеси, содержащей флавоноид, полученный в результате реакции лакказы и синапиновой кислоты, имеющий окрашивание в соответствии с цветами RAL 3004, 3005 и/или 3006, полученный способом по любому из пп. 1-16.

18. Продукт по п. 17, характеризующийся тем, что присутствует в водном растворе и/или дисперсии в растворенной и/или диспергированной форме.

19. Продукт по п. 17 или 18, характеризующийся тем, что водный раствор и/или дисперсия имеет содержание сухого вещества более 30%, предпочтительно более 55%.

20. Продукт по любому из пп. 17-19, характеризующийся тем, что содержит менее 500 мг/кг, предпочтительно менее 400 мг/кг синапиновой кислоты.

21. Продукт по любому из пп. 17-20, характеризующийся тем, что содержит больше моль % продукта реакции, чем синапиновой кислоты.

22. Продукт по любому из пп. 17-21, характеризующийся тем, что содержащую синапиновую кислоту водную фракцию получают из семян семейства капустных (Brassicaceae), подвергшихся холодному отжиму.

23. Продукт по любому из пп. 17-22, характеризующийся тем, что рН водной фракции составляет 7 или менее.

24. Продукт по любому из пп. 17-23, характеризующийся тем, что водная фракция имеет содержание сухого вещества до добавления лакказы менее 3%, предпочтительно менее 1%.