Эквиваленты какао-масла, полученные способом ферментативной внутримолекулярной переэтерификации, и способ их получения - RU2480993C2

Чертежи

Описание

Область техники

[1] Настоящее изобретение относится к эквивалентам какао-масла, полученным с помощью процесса ферментативной внутримолекулярной переэтерификации, и к способу их получения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к процессу получения твердого масла, имеющего высокое содержание SOS, посредством смешивания растительного масла для приготовления масла с жирной кислотой или сложным эфиром жирной кислоты с добавлением 1,3 региоспецифических ферментов к полученной смеси, чтобы выполнить внутримолекулярную переэтерификацию, к дистилляции полученных реагентов, чтобы удалить жирную кислоту, этиловый эфир и моноглицерид и диглицерид, образовавшиеся в результате реакции, и к фракционному экстрагированию полученных реагентов, чтобы отделить твердую фазу. Изобретение относится также к эквивалентам какао-масла, полученным при использовании твердого масла, и к процессу для получения таковых, при котором эквиваленты какао-масла могут заменить существующие импортные эквиваленты какао-масла в отношении 1:1 благодаря аналогичным химическим свойствам и не имеют никаких отличий от натурального какао-масла по вкусу и свойствам, а также имеют более низкое содержание транс-изомеров жирной кислоты.

Уровень техники

[2] Масло какао, которое представляет собой натуральный жировой компонент семян деревьев из рода Theobroma (Теоброма), содержится в Theobroma cacao в количестве от 50 до 55% и определяется Агентством FDA (Управление по контролю за продуктами и лекарствами) как пищевой жир, получаемый до или после обжарки вполне созревших плодов Теоброма какао. Масло какао очень ценится благодаря своему превосходному аромату и специфическим физическим свойствам, которые отсутствуют у других масел и жиров. Какао-масло представляет собой твердое вещество при температуре ниже комнатной и быстро расплавляется при температуре тела, обеспечивая свежую тонкую текстуру. В дополнение, благодаря его чрезвычайной устойчивости к окислению какао-масло может быть пригодным для использования в пищевом продукте, таком как шоколад, который сохраняется в течение долгого времени. Какао-масло имеет температуру плавления от 32 до 35°С. Какао-масло имеет различную твердость в зависимости от района произрастания деревьев, при этом какао-масло, имеющее происхождение из Малайзии, является наиболее твердым, из Бразилии наиболее мягким, и из Ганы и Берега слоновой кости имеет среднюю твердость.

[3] Какао-масло содержит 99% триглицерида, менее 1% моноглицерида и диглицерида, 0.2% стерола и от 150 до 250 миллионных долей токоферола. Какао-масло имеет число омыления от 188 до 195, йодное число от 34 до 41 и не омыляемых веществ от 0.3 до 0.8%.

[4] Главным образом, в отличие от других жиров и масел, какао-масло содержит более 80% трех основных жирных кислот, таких как пальмитиновая кислота, стеариновая кислота и олеиновая кислота и более 75% симметричной триглицеридной структуры. В этих структурах олеиновая кислота соединена в позиции 2 триглицерида, и пальмитиновая кислота и стеариновая кислота соединены в 1, 3 позициях триглицерида. Основное симметричное масло состоит из 34-39 мольных % пальмитиновой кислоты-олеиновой кислоты-стеариновой кислоты (POS), 23-30 мольных % стеариновой кислоты-олеиновой кислоты-стеариновой кислоты (SOS) и 14-17 мольных % пальмитиновой кислоты-олеиновой кислоты-пальмитиновой кислоты (POP), и, таким образом, более 80% олеиновой кислоты находится на позиции 2 триглицерида.

[5] Какао-масло применяется в производстве мороженого и кондитерских изделий, а также в производстве шоколада. Какао-масло, полученное механическим прессованием липида светло-желтого цвета, проявляя твердость при температуре 20°С, содержит около 80% твердого жира при комнатной температуре, размягчается при температуре от 30 до 32°С и плавится при температуре от 32 до 35°С. Как упоминалось выше, симметричная структура триглицерида в какао-масле является фактором, придающим шоколаду привлекательную точку плавления.

[6] Поскольку какао-масло состоит из одного триглицерида, оно проявляет характерный полиморфизм в затвердевании под действием охлаждения. Шоколад подразделяется на шесть типов кристаллической формы, таких как от типа I до типа VI, и точки плавления этих типов увеличиваются в порядке от 16°С до 36°С. Шоколад типа V (точка плавления: от 34 до 35°С), который устойчив как шоколад, получается с применением темперирования, а шоколад типа VI (точка плавления: 36°С), является основным компонентом выцветших кристаллов. Недавно сообщалось о двух типах из α, γ и β' или β кристаллической формы соответственно, которые являются общими для шести типов кристаллической формы. Типы V и VI представляют собой β кристаллы.

[7] Обычно шоколад состоит из менее чем 50% сахара, от около 30 до около 50% какао и около 30% предварительного содержания масложирового продукта. Шоколадное масло оказывает влияние главным образом на свойства плавления (свойство таяния во рту). Производство шоколада и связанный с ним продуктовый рынок непрерывно увеличиваются, однако натуральное масло какао является дорогим и имеет высокое колебание цен вследствие недостаточного снабжения. Поэтому в настоящее время проводятся различные разработки для замены масла в соответствии с использованием какао-масла.

[8] Вследствие высокой цены какао-масло используется только в небольшом количестве в общем количестве масла, необходимого для производства шоколада. Изготавливается другое растительное масло как заменитель какао-масла, которое квалифицируется как твердое масло. В соответствии с этим качество масла-заменителя какао-масла, влияет на качество шоколада, и такой маслозаменитель какао-масла может заменить натуральное какао-масло в отношении 1:1 по свойствам и химическому составу.

[9] Масло, заменитель какао-масла, может подразделяться главным образом на Эквивалент Какао-Масла (СВЕ), Заменитель Какао-Масла (CBR) и Заменитель Какао-Масла (CBS).

[10] Эквивалент Какао-Масла (СВЕ) имеет триглицеридную композицию, подобную натуральному какао-маслу, и является лучшим по совместимости, а также нуждается в темперировании. Под категорию СВЕ подходят средняя фракция пальмоядрового масла (PMF), жир иллипе, жир ши, садовый жир и жир кокума. Можно получить масло, подобное какао-маслу, путем смешивания PMF, которое более богато пальмитиновой кислотой, чем масло какао, и эквивалента какао-масла, который богат стеариновой кислотой. Эквивалент какао-масла может заменить натуральное какао-масло при получении шоколада без различий в отношении вкуса, свойств и других. То есть, эквивалент какао-масла по сравнению с натуральным какао-маслом не имеет никаких отличий в консистенции, аромате и вкусе. Такой вид масла потребляется в Европейском Союзе ежегодно в количестве 15 тысяч тонн и используется во всем мире вместо натурального какао-масла.

[11] Заменитель Какао-масла (CBR), который изготавливается путем дегидрогенизации масла соевых бобов, масла канолы и пальмоядрового масла, может заменить натуральное какао-масло до некоторой степени и не имеет необходимости темперирования. Транс-изомеры жирной кислоты, которые в значительных количествах образуются в процессе дегидрогенизации, имеют высокую температуру плавления и увеличенное содержание твердых жиров, и таким образом градиент его кривой SFC (сверхкритическая флюидная хроматография) увеличен. Окислительная стабильность заменителя также увеличена, так что он подобен натуральному какао-маслу, однако дает ощущение мягкости при жевании, и нет никакого ощущения твердости шоколада. При получении шоколада заменитель Какао-масла (CBR) может использоваться в количестве около 15% вместо натурального какао-масла.

[12] Заменитель Какао-масла (CBS), который представляет собой дегидрогенизированное лауриновое масло, несовместим с натуральным какао-маслом и не имеет необходимости в темперировании. Заменитель Какао-масла (CBS) подходит для покрытия кондитерских изделий. Он обычно используется с дегидрогенизированным пальмоядровым нуклеиновым маслом и пальмоядровым маслом или при переэтерификации и иногда смешивается с другим гидрогенизированным растительным маслом.

[13] Среди способов получения масла-заменителя какао-масла имеется способ получения посредством смешивания растительных масел, которые представляют собой масла, полученные посредством фракционной перегонки пальмоядрового масла, жира иллипе и ши, и способ получения путем реакции переэтерификации с катализатором.

[14] Реакция переэтерификации состоит в том, что заново образованный сложный эфир получается путем реакции сложного эфира со спиртом, кислотой или другим глицеридом. Эта реакция подразделяется на внутримолекулярную переэтерификацию, которая представляет собой реакцию того же вида, и межмолекулярную переэтерификацию, которая представляет собой реакцию другого вида. При таких реакциях используется химический или биологический катализатор, фермент, чтобы взаимозаменяемым образом перегруппировать глицерид и ацильную группу, и таким образом глицеридная композиция, то есть химическая композиция глицерида, изменяется, а также изменяются физические свойства, такие как температура плавления, и содержание твердого жира.

[15] Реакция переэтерификации непосредственно связана с характеристиками пищевого масла, такими как вкус, теплостойкость и питательная ценность. Особенно наиболее важным является то, что она может улучшить масло таким образом, что оно будет обладать свойствами, подходящими для поставленной задачи.

[16] Внутримолекулярная переэтерификация подразделяется на Химическую внутримолекулярную переэтерификацию (CIE) и Ферментативную внутримолекулярную переэтерификацию (EIE) в зависимости от используемого катализатора. Поскольку нет необходимости добавлять какие-либо химические реагенты и не образуются никакие вредные побочные продукты, EIE, которая не нуждается в добавлении каких-либо химических реагентов и не образует никаких вредных побочных продуктов, представляет собой процесс преобразования, который экологически дружелюбно образует изгиб на кривой плавления. Масло, полученное посредством EIE, имеет высокое содержание триглицерида, и таким образом оно может использоваться в кулинарии. Вместе с тем, CIE, при которой используется химический катализатор, вызывает потерю масла в процессе удаления остатка натриевого мыла и нуждается во введении последующей процедуры очистки из-за изменения цвета масла и остаточных диацилглицеролов (DAG), которые появляются в соответствии с параметрами процесса. Кроме того, EIE осуществляется при низкой температуре и имеет более высокую реакционную специфичность по сравнению с CIE. Поэтому она имеет преимущество, которое состоит в том, что не только естественные антиоксиданты, содержащиеся в масле, такие как токоферол, удерживаются на высоком уровне, но и изменение структуры жирной кислоты может быть достигнуто через выражение специфичности в EIE, которое не осуществляется при CIE.

[17] Поэтому во всем мире используется улучшенный способ "ферментативной внутримолекулярной переэтерификации", который представляет собой экологически дружественный биоспособ для производства масляной продукции с более высокой добавленной стоимостью и продукции, имеющей разнообразное использование, включая использование в кулинарии.

[18] В течение нескольких лет многие исследователи отмечали, что "доказано, что способ ферментативной внутримолекулярной переэтерификации" влияет на регулирование количества твердых жиров масла. Однако до недавнего времени такой способ не применялся, кроме как только для дорогих продуктов, из-за чрезмерного повышения цены фермента, произошедшей вследствие повышения стоимости фиксации. Однако способ ферментативной внутримолекулярной переэтерификации может быть использован для производства промышленных объемов масла, такого как маргарин, по мере кардинального улучшения способа фиксации. Способом ферментативной внутримолекулярной переэтерификациии можно получать наиболее подходящий продукт с точки зрения функциональности и ориентации на здоровье.

[19] Важным преимуществом способа ферментативной внутримолекулярной переэтерификации является то, что, во-первых, процесс является простым и легко контролируемым и, во-вторых, могут быть внесены различные модификации в продукт, в-третьих, не образуются транс-изомеры жирной кислоты и, в-четвертых, может быть получен более натуральный продукт.

[20] В настоящее время семь государств в Европейском Союзе, включая Англию, постановили, что можно добавлять растительное масло, другое, чем какао-масло, к шоколаду в количестве вплоть до 5% в качестве компонента шоколада. Япония и Корея подписали правила конкуренции на равных условиях в производстве шоколада о том, что в шоколаде должно содержаться более 35% компонентов какао и более 18% какао-масла. В соответствии с этим растительное масло, которое может заменить какао-масло, может быть использовано в пределах этих правил.

[21] Эквивалент Какао-масла (СВЕ), один из заменителей какао-масла, может полностью заменить натуральное какао-масло, и таким образом даже эксперт не сможет понять разницы между конечными продуктами. Поэтому можно изготовить шоколад путем смешивания дорогого натурального какао-масла и эквивалента какао-масла (СВЕ). Как мировая тенденция потребность в эквиваленте какао-масла выросла, поскольку продукт, который изготавливается путем смешивания эквивалента какао-масла в количестве до 5% с натуральным маслом какао, легально признается как шоколад. Однако, поскольку все количество эквивалента какао-масла (СВЕ), которое в настоящее время размещается в Корее, зависит от импорта, возникает насущный вопрос о разработке эквивалента какао-масла (СВЕ).

[22] На известном уровне техники Seng-Heon Yoon и др. в "Studies of the development of cocoa butter equivalent fat by reverse-micelle enzyme reaction system" (Korean J. Food Sci. Technol. Vol.24, №2, p.111-116, 1992) они изучали получение жира, эквивалента какао-масла, из пальмоядрового масла и стеариновой кислоты путем внутримолекулярной переэтерификации с липазой из Rhizopus arrhizus в реакционной системе обратных мицелл и выполняли качественный и количественный анализы триглицерида с помощью ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографии). И таким образом они нашли, что, когда молярное отношение вода/Аэрозоль ОТ (АОТ) в модельной реакции триолеина и стеариновой кислоты изменялось до 10, то есть когда к 30 мМ триолеина добавляли в три раза большее количество стеариновой кислоты, то обнаруживалась максимальная скорость конверсии. Также максимальная скорость конверсии обнаруживалась при рН 7.5 и 50°С. Когда использовали пальмоядровое масло и стеариновую кислоту в качестве субстрата, обнаруживалась тенденция к снижению количества POP (олеодипалтмитина), РОО (пальмитодиолеина) и SOO (диолеостеарина) и к образованию и увеличению количества POS (олеопальмитостеарина) и SOS (олеодистеарина), с другой стороны. Они отмечали, что триглицеридная композиция, такая как POP, POS, SOS и др. в полученном жире-эквиваленте какао-масла, была подобна композиции натурального какао-масла при сравнении с жиром, заменителем какао-масла.

[23] Корейская заявка на патент №10-1992-0013238, которая озаглавлена "Способ получения жира, эквивалента какао-масла", раскрывает способ получения жира, эквивалента какао-масла, путем растворения от 1.5 до 2.5 масс.% АОТ в гексане, для получения раствора, и добавления от 0.9 до 6 масс.% пищевого масла и от 0.1 до 6 масс.% жирной кислоты к раствору и последующего добавления раствора 1,3 региоспецифической липазы к раствору для образования обратных мицелл и выполнения внутримолекулярной переэтерификации.

[24] Опубликованный Корейский патент №10-1996-0001494, который озаглавлен "Способ получения жира, эквивалента какао-масла", раскрывает способ получения жира, эквивалента какао-масла, содержащий этапы: (а) получение химически связанной липазы путем прямого ковалентного соединения липазы с гидрофобным носителем или путем ковалентного соединения с гидрофобным спейсером, чтобы соединить липазу с гидрофобным носителем ковалентной связью; (b) растворение смеси стеариновой кислоты и триолеина или смеси стеариновой кислоты и пальмоядрового масла в гексане; (с) реагирование химически связанной липазы (а) с субстратным раствором (b).

[25] Корейский патент №10-0773195, который озаглавлен "Композиция масла и жира и способ получения CBR, имеющего более низкое содержание транс-изомеров жирной кислоты", раскрывает масляную композицию и способ получения заменителя какао-масла, имеющего более низкое содержание транс-изомеров жирной кислоты. Используя этот способ, производят смешивание двух видов масла, имеющих подходящий состав жирных кислот, и выполняют внутримолекулярную переэтерификацию или селективную гидрогенизацию для получения заменителя какао-масла, имеющего более низкое содержание транс-изомеров жирной кислоты. И таким образом изготавливают шоколад или шоколадный продукт, содержащий заменитель какао-масла, имеющий хороший вкус и теплостойкость, а также превосходные характеристики процесса, с более чем 20% совместимостью с какао маслом и с пониженной стимуляцией потенциальной возможности сердечно-сосудистых заболеваний.

[26] В настоящем изобретении мы применили непрерывный процесс, который имеет преимущество по выработке продукции и чистоте технологической операции без использования химического органического растворителя, включая гексан, и использовали температуру от 40 до 45°С и жирно-кислотные материалы сложноэфирного типа, имеющие хорошую реакционную способность. Мы также изготовили твердое масло SOS с высокой степенью чистоты посредством более подходящих процессов, чем на известном уровне техники, с повторным использованием побочного продукта в процессе экстрагирования. При этом мы исследовали эквивалент какао-масла, имеющий более низкое содержание трансизомеров жирной кислоты, полученный посредством ферментативной внутримолекулярной переэтерификации, и также способ его получения, при котором эквиваленты какао-масла могут заменить существующие импортные эквиваленты какао-масла в отношении 1:1 благодаря их равноценным химическим свойствам и отсутствию каких-либо отличий во вкусе и свойствах от натурального какао-масла, а также благодаря более низкому содержанию транс-изомеров жирной кислоты.

Сущность изобретения

Техническая проблема

[27] Задачей настоящего изобретения является обеспечение твердого масла, имеющего более низкое содержание жирной кислоты и более 85% содержания SOS в триглицеридной структуре, полученного посредством внутримолекулярной переэтерификации, и способ получения такового.

[28] Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение эквивалента какао-масла, полученного с твердым маслом, и способ получения такового.

Техническое решение

[29] В одном варианте выполнения настоящее изобретение относится к способу получения эквивалентов какао-масла, имеющих более низкое содержание транс-изомеров жирной кислоты, посредством процесса внутримолекулярной переэтерификации.

[30] В особенности, настоящее изобретение относится к способу получения твердого масла, содержащего более 85% SOS, включающему этапы:

[31] (а) смешивание растительных масел для приготовления твердого масла с жирной кислотой или сложным эфиром жирной кислоты;

[32] (b) добавление 1,3 региоспецифических ферментов к смеси, полученной на этапе (а) для выполнения реакции внутримолекулярной переэтерификации;

[33] (с) дистилляция реагентов, полученных на этапе (b), для удаления жирной кислоты, сложного этилового эфира и моноглицерида и диглицерида, образованных после реакции; и

[34] (d) фракционное экстрагирование реагентов, полученных на этапе (b), для отделения твердой фазы.

[35] В способе получения твердого масла по настоящему изобретению для получения твердого масла могут быть использованы любой твердый жир, твердое масло или жидкое масло, хорошо известные в данной области. Предпочтительным являются масло или комбинация двух или более масел, выбранных из группы, состоящей из полностью гидрогенизированого масла соевых бобов, полностью гидрогенизированого почечного нутряного сала, пальмоядрового масла, пальмоядрового стеаринового масла, пальмоядрового олеинового масла, пальмоядрового нуклеинового масла, пальмоядрового нуклеин олеинового масла, гидрогенизированного кокосового масла, кокосового масла, садового жира, садового стеаринового масла, жира кокума, масла ши, ши стеаринового масла, хлопкового стеаринового масла, соевого масла, кукурузного масла, хлопкового масла, рапсового масла, масла канолы, подсолнечного масла, сафлорового масла, масла из виноградных косточек или оливкового масла. Более предпочтительно может быть использовано одно или более масло, выбранное из группы, состоящей из масел подсолнечного, канолового, соевого, кукурузного или сафлорового, имеющих высокое содержание олеиновой кислоты.

[36] Масло для получения твердого масла и жирная кислота или жирно-кислотный сложный эфир стеариновой кислоты могут быть смешаны в отношении от 1:2 до 1:6, и предпочтительно это масло имеет содержание воды менее 0.02%.

[37] В способе получения твердого масла по настоящему изобретению внутримолекулярная переэтерификация на этапе (b) выполняется как непрерывный однократный процесс. Это представляет собой преимущество, так как этот процесс может обеспечить удобство в процессе реакции по сравнению с обычным процессом периодического действия, поскольку выполняется как непрерывный процесс, при этом можно поддерживать хорошую производительность и осуществлять реакцию с высоким выходом масла, поскольку нет перегруженности по отношению к ферменту. Предпочтительно использовать липазу из muhigh как 1,3 региоспецифический фермент, который используется в реакции внутримолекулярной переэтерификации. На данном этапе предпочтительно выполнять непрерывный процесс при температуре от 40 до 50°С.

[38] В способе получения твердого масла по настоящему изобретению этап (с) представляет собой процесс дистилляции, когда масло, полученное в результате реакции внутримолекулярной переэтерификации, перегоняется на молекулярном дистилляторе. С помощью этого процесса могут быть удалены жирная кислота, сложный этиловый эфир и моноглицерид и диглицерид, образовавшиеся в результате реакции. После процесса дистилляции можно получить содержание моноглицерида и диглицерида ниже 1%. Отделенные жирная кислота и сложный этиловый эфир могут быть возвращены в повторный цикл реакции ферментативной внутримолекулярной переэтерификации после дегидрогенизации.

[39] В способе получения твердого масла по настоящему изобретению на этапе (d) может быть получено масло, содержащее более 85% SOS в триглицеридной структуре, путем отделения твердой фазы посредством фракционного экстрагирования после реакции ферментативной внутримолекулярной переэтерификации (этапа b) и дистилляции (этапа с). А также жидкая фаза после фракционного экстрагирования может быть отделена и возвращена в процесс реакции ферментативной внутримолекулярной переэтерификации. В это время необходимо регулировать триглицеридную композицию, чтобы корректировать реакционный режим синтеза. Ацетон относится к растворителю, который может быть использован во влажной фракционной экстракции вышеупомянутого этапа.

[40] Посредством этапа экстрагирования можно получить твердое масло, имеющее высокое процентное содержащее триглицерида POP, и триглицерида, имеющего содержание SOS более 85%.

[41] Твердое масло, полученное способом по настоящему изобретению, имеет преимущество, состоящее в том, что процесс является удобным и масло может быть получено с высоким выходом посредством реакции ферментативной внутримолекулярной переэтерификации с единственным этапом, а не более чем с двумя этапами. В дополнение, содержание моноглицерида и диглицерида может быть отрегулировано до количества менее 1% благодаря этапу дистилляции, а твердое масло, содержащее более 85% SOS, может быть получено благодаря этапу экстрагирования. И также весь побочный продукт, полученный на этапах фракционного экстрагирования и дистилляции, может быть возвращен в непрерывный процесс реакции ферментативной внутримолекулярной переэтерификации, и это способствует улучшению выхода и чистоты.

[42] В другом варианте выполнения настоящее изобретение представляет получение эквивалентов какао-масла путем смешивания твердого масла, полученного упомянутым выше способом, и натурального масла, содержащего более 80% POP, в соответствующем отношении, чтобы иметь свойства, подходящие для применения.

[43] В предпочтительном варианте выполнения, как описано выше, эквиваленты какао-масла, полученные способом ферментативной внутримолекулярной переэтерификации по настоящему изобретению, имеют содержание твердого жира от 82 до 90% при 10°С, от 40 до 45% при 20°С, от 9 до 14% при 25°С, от 1 до 4% при 30°С и от 0 до 0.50% при 35°С соответственно.

[44] В дополнение, поскольку при ферментативной внутримолекулярной переэтерификации не образуются транс-изомеры жирной кислоты, эквивалент какао масла, полученный путем упомянутого выше процесса, содержит менее 0.1% трансизомеров жирной кислоты.

[45] Эквиваленты какао-масла, полученные способом по настоящему изобретению, содержат более 99% триглицерида и менее 1% моноглицерида и менее чем 0.1% низшей жирной лауриновой кислоты.

[46] Поскольку эквиваленты какао-масла, полученные способом по настоящему изобретению, представляют собой эквивалент импортного эквивалента какао-масла и натурального какао-масла по химическому составу и свойствам, они могут заменить их в отношении 1:1, а также могут быть использованы при получении шоколада вместо натурального какао-масла, ничем не отличаясь по вкусу, свойствам и др. от натурального какао-масла.

Полезный эффект

[47] Способ получения эквивалентов какао-масла по настоящему изобретению, в котором применяется непрерывная ферментативная внутримолекулярная переэтерификация для получения масла, богатого SOS, более удобен в отношении реакционного процесса, чем общепринятый процесс периодического действия. Способ позволяет увеличить выход и чистоту реакции и упростить технологичность за счет отделения триглицерида путем молекулярной дистилляции. Он также может обеспечить получение твердого масла, содержащего триглицерид желаемой структуры, с высокой чистотой и выходом путем селективного экстрагирования, используя растворитель и др. Эквиваленты какао-масла, имеющие глицеридный состав, подобный натуральному какао-маслу, изготавливаются посредством смешивания твердого масла, полученного данным способом, и другого масла. Поскольку эквиваленты какао-масла, полученные способом по настоящему изобретению, являются эквивалентом импортного эквивалента какао-масла и натурального какао-масла по химическому составу и свойствам, они могут заменить их в отношении 1:1 и также могут быть использованы при получении шоколада вместо натурального какао-масла, ничем не отличаясь по вкусу, свойствам и др.

Краткое описание чертежей

[48] На Фиг.1 показан результат ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографии) анализа триглицерида в твердом масле, которое произведено дистилляцией и фракционной дистилляцией после ферментативной внутримолекулярной переэтерификации. Содержание SOS на Фиг.1 составляет выше 85%.

[49] На Фиг.2 показан результат ВЭЖХ анализа триглицерида в эквиваленте какао-масла, полученном смешиванием твердого масла по настоящему изобретению и натурального твердого масла и др. Главный пик на Фиг.2 представлен POP, POS и SOS, которые представляют собой симметричные триглицериды.

[50] На Фиг.3 показан результат анализа DSC (Дифференциальной сканирующей калориметрии) эквивалента какао-масла настоящего изобретения и общепринятого эквивалента какао-масла.

[51] На Фиг.4 показана кривая изменения содержания твердого жира в эквиваленте какао-масла настоящего изобретения и в общепринятом эквиваленте какао-масла в зависимости от температуры.

Лучший вариант выполнения изобретения

[52] В следующих примерах настоящее изобретение объясняется более подробно. Однако примеры должны только объяснить настоящее изобретение, объем настоящего изобретения не ограничивается ими.

[53]

[54] Пример 1: Выбор фермента

[55] Липозим TLIM (Novozymes, Дания), который представляет собой липазу из Termomyces Lanuginosus, закрепляется в гранулах пористого кремния и нерастворим в масле.

[56] В настоящем примере TLIM и Lipozyme RMIM (Novozymes, Дания), хорошо известные в данной области техники, анализировали путем реакции с одним и тем же субстратом для того, чтобы сравнить их свойства.

[58]

[59] DG: Диглицерид, S: Стеариновая кислота, О: Олеиновая кислота.

[60] Согласно данным реакции активность RMIM была ниже, чем активность TLIM. Как показано в Табл.1, в случае RMIM после реакции в продолжение 24 часов в композиции триглицерида реагенты содержали больше диглицерида, чем в случае TLIM. Исходя из этого можно заключить, что TLIM является более стабильным и эффективным, чем RMIM, в отношении экономической эффективности и условий для ферментативной внутримолекулярной переэтерификациии.

[61]

[62] Пример 2: Исследование возможности внутримолекулярной переэтерификациии под влиянием выбранного фермента

[63] В настоящем примере выполняли периодическую реакцию со смешанным жиром, составленным из растительного масла типа hioleic и стеариновой кислоты в молярном отношении от 1:2 до 1:6, с целью исследования возможности внутримолекулярной переэтерификациии с помощью выбранного фермента Lipozyme TLIM из Примера 1. Температура реакции составляла от 45 до 50°С.

[64] Чтобы проверить влияние на реакционную способность растворителя гексана, анализировали температуру плавления в зависимости от времени реакции и структуры триглицерида в масле с добавлением и без добавления растворителя. А также определяли температуру плавления до и после внутримолекулярной переэтерификациии с ферментом, используя устройство для определения температуры плавления. Количество триглицерида структуры SOS в масле измеряли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с обращенными фазами - испарительным детектором светорассеяния. Температура плавления технологического масла до реакции составляла от 25 до 28°С, и температура плавления после реакции составляла от 29 до 32°С. Результат анализа после 9 часов реакционного времени показал, что триглицеридная структура содержала от 30 до 35% SOS (Табл.2). Кроме того, не было никаких отличий в реакционной активности при добавлении и без добавления растворителя гексана. Триглицерид: стеариновая кислота-стеариновая кислота-стеариновая кислота (SSS), который мигрировал в продолжение реакции, должен был составлять менее 1%.

[66]

[67] Пример 3: Удаление жирной кислоты, моноглицерида и диглицерида путем дистилляции

[68] В настоящем примере непрореагировавшую жирную кислоту, сложный эфир и моноглицерид и диглицерид, образованные в результате реакции, удаляли из реакционного масла, полученного путем ферментативной внутримолекулярной переэтерификациии, с помощью молекулярного дистиллятора. Реакцию выполняли при давлении 1×10^-3 мбар и температуре 200°С. Количества моноглицерида и диглицерида в реакционном масле после дистилляции должны составлять менее 1%. При этом выделенные жирная кислота, сложный эфир и др. могли быть повторно использованы в процессе ферментативной внутримолекулярной переэтерификациии через посредство процесса дегидрогенизации.

[69]

[70] Пример 4: Экстракция путем фракционной дистилляции

[71] В настоящем примере получали маслосодержащую структуру с содержанием более 85% SOS в триглицериде с использованием влажной фракционной дистилляции и сухой фракционной дистилляции с отдельным растворителем, ацетоном.

[72] В случае процесса фракционной дистилляции масло экстрагировали с получением твердой и жидкой фазы. В этот момент содержание SOS в твердой фазе триглицерида составляло более 85%, что было проанализировано методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с обращенными фазами - испарительным детектором светорассеяния.

[73] Как результат анализа твердой фазы триглицеридной структуры, отделенной путем экстракции, содержание SOS, необходимое для настоящего изобретения, составило более 85%. Как результат анализа жидкой фазы триглицеридной структуры, более 80% триглицерида составляли непрореагировавшие структуры стеариновая кислота-олеиновая кислота-олеиновая кислота (SOO) и олеиновая кислота-олеиновая кислота-олеиновая кислота (OOO). Непрореагировавший триглицерид можно было выделить и повторно использовать в процессе ферментативной внутримолекулярной переэтерификациии. Такой процесс способствует увеличению чистоты и выходу реакции.

[74]

[75] Пример 5: Получение эквивалентов какао-масла (СВЕ) с синтетическим маслом SOS

[76] В настоящем примере эквиваленты какао-масла изготавливали посредством смешивания реакционного масла, имеющего более 80% триглицерида структуры SOS, полученного в результате реакции ферментативной внутримолекулярной переэтерификации, и твердого масла, имеющего высокое содержание триглицерида (POP) пальмитиновая кислота-олеиновая кислота-пальмитиновая кислота. Эквиваленты какао-масла должны иметь более 85% триглицерида SUS (S: насыщенные, U: ненасыщенные) симметричной структуры. Это влияет на физические и химические свойства масла, а также на структурный эффект внешнего вида, который является характерной чертой какао-масла и эквивалентов какао-масла.

[77] Экспериментальное исследование твердого масла, полученного согласно примерам 1-5, проводилось следующим образом:

[78]

[79] Экспериментальный пример 1: Анализ физических свойств при помощи Дифференциальной Сканирующей Калориметрии (DSC)

[80] В настоящем экспериментальном примере профиль плавления определяли посредством дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) после и до реакции, когда может быть достигнута возможность реакции. Условия эксперимента показаны в Табл.3.

[81]

[83]

[84] В эксперименте DSC полный фазовый переход может быть архивирован при температуре от -60 до 80°С. Как результат, данные по настоящему изобретению находились в соответствии с данными обычно применяемых эквивалентов какао-масла. Результаты эксперимента показаны на Фиг.3.

[85]

[86] Экспериментальный пример 2: Анализ содержания твердого жира при помощи Ядерного Магнитного Резонанса (NMR).

[87] В настоящем экспериментальном примере содержание твердого жира анализировали с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR). Условия анализа показаны в Табл.4. Ядерный Магнитный Резонанс (NMR) использовали для анализа содержания твердого жира и Параллельный Метод использовали как экспериментальный метод. Изготавливали шесть образцов, которые проходили через ферментативную внутримолекулярную переэтерификацию и которые подвергали предварительному плавлению при температуре 100°С, и затем их оставляли на 5 минут при температуре 60°С и на 60 минут при температуре 0°С. Предварительная обработка продолжалась в течение около 80 минут. Образцы измеряли после оставления на 30 минут в металлическом блоке термостата Celsius, предварительно настроенном на температуру 10.0°С, 20.0°С, 25.0°С, 30.0°С и 35.0°С соответственно. Замеры выполняли в течение около 6 секунд.

[88]

[90]

[91] Результаты по содержанию твердых жиров (SFC) для натурального жира, известного как эквиваленты какао-масла, для эквивалентов какао-масла, широко используемых, как обычно, для твердого масла и для эквивалентов какао-масла, синтезированных по настоящему изобретению, показаны в Табл.5.

[93]

[94] По результатам Табл.5 можно видеть, что твердое масло по настоящему изобретению имеет свойства, подобные свойствам садового масла со стеариновой фракцией. Масло иллипе, саловое масло и масло ши из Табл.5 известны как эквиваленты натурального какао-масла. Эти натуральные эквиваленты какао-масла неэкономичны, поскольку их годичный урожай нерегулярен, и требуют больших затрат. В настоящем изобретении мы изготовили твердое масло, имеющее свойства, подобные свойствам эквивалентов натурального какао-масла, посредством ферментативной внутримолекулярной переэтерификации, и изготовили эквиваленты какао-масла, используя ту же реакцию, и также смогли подтвердить, что они могут заменить общепринятый эквивалент какао-масла в отношении 1:1.

[95]

[96] Экспериментальный пример 3: Анализ для определения температуры плавления

[97] В настоящем экспериментальном примере анализ для определения температуры плавления выполняли в соответствии с условиями, перечисленными в Табл.6. Анализ для определения температуры плавления выполняли как способ, который дает возможность быстро определить степень реакции и физические свойства после смешивания с субстратом. Определение температуры плавления выполняли на измерительном приборе ЕХ-871 с автоматическим увеличением температуры плавления. Как пример для определения, капиллярную трубку наполняли полностью расплавленным жиром на глубину около 1 см и эту капиллярную трубку ставили в держатель и помещали в холодильник на 10 минут. Дистиллированную воду, которую готовили заранее с температурой 10°С, наливали в водяную баню измерительного прибора и подготовленный образец помещали в детектор для определения его температуры плавления. Температуру увеличивали со скоростью 2°С/мин между 10 и 25°С и со скоростью 0.5°С/мин при температуре выше 25°С соответственно.

[99]

[100] Температура плавления тесно связана с таким свойством масла, как прекрасный внешний вид. В особенности, масло для шоколада должно быть стабильным в ходе транспортировки товаров при обычной температуре и иметь точку плавления, обеспечивающую плавление во рту в момент еды. Таким образом, температура плавления является важным фактором среди физических свойств масла наряду с содержанием твердого жира из Экспериментального примера 2. Температура плавления обычно используемых эквивалентов какао-масла составляет, как правило, 34°С. Твердое масло, полученное посредством синтеза по настоящему изобретению, имеет температуру плавления от 39 до 40°С, и эквиваленты какао-масла, полученные путем смешивания с PMF, в результате имели температуру плавления 35°С. Результаты измерения температуры плавления показаны в Табл.7.

[102] [103]

[104] Экспериментальный пример 4: Анализ на содержание жирной кислоты методом газовой хроматографии GC

[105] В настоящем экспериментальном примере анализ на содержание жирной кислоты выполняли методом газовой хроматографии в соответствии с условиями, перечисленными в Табл.8. Композицию транс-изомера жирной кислоты и жирной кислоты анализировали при следующих условиях. В качестве стандарта использовали Lipid Standard от SIGMA, и все реагенты для анализа были особого качества. В целях метилирования каждый из образцов проходил через ферментативную внутримолекулярную переэтерификацию. К 0.025 мг каждого образца добавляли 1.5 мл 0.5 N раствора NaOH в метаноле и нагревали около 5 минут на нагревательном устройстве и охлаждали при температуре от 30 до 40°С в термостате. Затем добавляли 2 мл раствора BF₃ в метаноле и нагревали в течение 30 минут на нагревательном устройстве и затем охлаждали при температуре от 30 до 40°С в термостате. Добавляли от 1 до 2 мл изооктана и насыщенного раствора NaCl и смешивали и оставляли их. Супернатант отделяли и дегидратировали обезвоженным сульфатом натрия, чтобы использовать как образец для анализа.

[107]

[108] Содержание жирной кислоты в твердом масле и эквиваленте какао-масла, полученных методом ферментативной внутримолекулярной переэтерификации по настоящему изобретению, в эквивалентах натурального какао-масла и в общепринятых эквивалентах какао-масла анализировали методом газовой хроматографии. Результат анализа показан в Табл.9. Согласно результатам анализа не было обнаружено никакой более низкой жирной кислоты, и, таким образом, можно видеть, что все транс-изомеры жирной кислоты оцениваются количеством менее чем 0.1%. В соответствии с этим можно видеть, что во время ферментативной внутримолекулярной переэтерификации по настоящему изобретению не происходит никакого образования транс-изомеров жирной кислоты.

[110]

[111]

[112] Экспериментальный пример 5: Анализ структуры триглицерида

[113] В настоящем экспериментальном примере анализировали структуру триглицерида в соответствии с условиями Табл.10. Структуру триглицерида в жире анализировали посредством следующего эксперимента. Триглицеридную структуру эквивалента какао-масла анализировали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с обращенными фазами - испарительным детектором светорассеяния. Добавляли 30 µл образца и 10 мл гексана и фильтровали через шприцевой фильтр PEFE (25 мм, 0.2 µм) и затем помещали в 2 мм виалу, и 100 µл образца инжектировали автодозатором. В качестве растворителя использовали ацетонитрил (растворитель А) и гексан/изопропановый спирт (растворитель В). Скорость потока составляла 1 мл/мин. Из общих 70 минут, процесс градиентного элюирования (А:В, v:v) растворителем поддерживали с 80:20 в течение 45 минут и изменяли до 54:46 к 60 минутам и затем поддерживали с 80:20 между 60 и 70 минутами.

[115]

[116] В настоящем изобретении анализ на триглицеридную структуру является очень важным. Положение триглицерида в жирной кислоте изменяется посредством ферментативной внутримолекулярной переэтерификации, в которой триглицеридная структура определяет физические и химические свойства жира. В особенности, какао-масло или эквивалент какао-масла отличается тем, что содержит более 90% триглицеридной SUS (S: насыщенная, U: ненасыщенная) симметричной структуры.

[117] В соответствии с этим эксперимент для анализа триглицеридной структуры должен быть выполнен после процесса синтеза, разделения и экстракции.

[119]

[120]

[121] Экспериментальный пример 6: Анализ методом TLC-FID

[122] В настоящем экспериментальном примере выполняли анализ методом TLC-FID (аналитическая система для тонкослойной хроматографии с пламенно-ионизационным детектором) в соответствии с условиями, показанными в Табл.12, чтобы определить содержание диглицерида, триглицерида и др.

[123] С помощью метода TLC-FID можно определить содержание диглицерида, моноглицерида и триглицерида. Система TLC-FID позволяет выполнять количественный и качественный анализ органических смесей, разделенных на TLC. В качестве растворителя для анализа использовали специальный реагент от SIGMA. Образец растворяли в растворителе и около 1 µл наносили на Chromarod (кварцевый стержень, покрытый тонким слоем кремния или алюминия для разделения и обнаружения образца), специально разработанный для TLC-FID. Образец идентифицировали в проявляющей ванночке, содержащей проявляющий растворитель, в течение 20 минут, полностью высушивали в сушилке и затем анализировали методом TLC-FID.

[125]

[126] Глицеридную композицию анализировали в зависимости от содержания воды в смешанном масле, используя разницу между содержанием триглицерида и содержанием диглицерида и моноглицерида после ферментативной внутримолекулярной переэтерификации в соответствии с содержанием воды в жире. Результаты анализа показаны в Табл.13. Как показывают результаты, когда содержание воды в жире до ферментативной внутримолекулярной переэтерификации составляло менее 0.02%, можно было получить твердое масло, содержащее более 99% триглицерида и менее 1% диглицерида и моноглицерида.

[128]

[129]

[130] Результаты анализа на содержание триглицерида, диглицерида и моноглицерида в твердом масле и эквиваленте какао-масла, которые были синтезированы по настоящему изобретению, показаны в Табл.14.

[132]

Промышленная применимость

[133] Способ получения эквивалентов какао-масла по настоящему изобретению использует непрерывную ферментативную внутримолекулярную переэтерификацию для получения масла, богатого SOS, которая удобна с точки зрения реакционного процесса в отличие от общепринятого периодического процесса. При этом способе можно увеличить производительность и чистоту реакции и упростить технологичность путем отделения триглицерида посредством молекулярной дистилляции. При этом можно получить твердое масло, содержащее триглицерид желаемой структуры, с высокой чистотой и произвести готовую продукцию посредством селективной экстракции, используя растворитель, и др. Эквиваленты какао-масла, имеющие состав, подобный триглицеридной композиции натурального какао-масла, изготавливаются путем смешивания твердого масла, полученного этим процессом, с различными видами растительного масла. Поскольку эквиваленты какао-масла, полученные по способу настоящего изобретения, равноценны импортному эквиваленту какао-масла и натуральному какао-маслу по химическому составу и свойствам, они могут заменить их в отношении 1:1. Также они могут быть использованы при получении шоколада вместо натурального какао-масла без различий во вкусе, свойствах и др.

Реферат

Изобретение относится к эквивалентам какао-масла, полученным с помощью процесса ферментативной внутримолекулярной переэтерификации, и к способу их получения. Способ касается получения твердого масла, имеющего высокое содержание SOS, посредством смешивания растительного масла для приготовления масла с жирной кислотой или сложным эфиром жирной кислоты с добавлением 1,3 специфических липаз к полученной смеси для выполнения непрерывной внутримолекулярной переэтерификации, к дистилляции полученных реагентов для удаления жирной кислоты, этилового эфира и моноглицерида и диглицерида, образовавшихся в результате реакции, и к фракционному экстрагированию полученных реагентов для отделения твердой фазы. Эквиваленты какао-масла могут заменить существующие импортные эквиваленты какао-масла в отношении 1:1 благодаря равноценным химическим свойствам и не имеют никаких отличий от натурального какао-масла по вкусу и свойствам, а также имеют более низкое содержание транс-изомеров жирной кислоты. Твердое масло по настоящему изобретению может образовывать желаемую триглицеридную структуру в масле, базирующуюся на условиях реакции. Изобретение обеспечивает улучшенную чистоту и эффективность всего процесса за счет повторного использования всех побочных продуктов, других, чем основной продукт, в процессах дистилляции и фракционной дистилляции и является экологически дружественным благодаря использованию реакции ферментативной внутримолекулярной переэтерификации. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил., 14 табл., 5 пр.

Формула