Имитирующая жир композиция, пищевая композиция с пониженной калорийностью, содержащая её, и способ получения композиции этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола - RU2258382C2

Описание

Область техники

Настоящее изобретение касается обладающих пониженной калорийностью имитаторов жира, основанных на алкоксилированных сложных эфирах глицерина с низкой молекулярной массой. Более конкретно, изобретение касается имитаторов жира, включающих глицерин, который алкоксилирован таким образом, что среднее количество алкоксиленовых групп на молекулу составляет не более 5, а количество первичных гидроксильных групп, преобразованных во вторичные или третичные гидроксильные группы, составляет между 61 процентом и 95 процентами от общего количества гидроксильных групп на молекулу, таким образом, количество первичных гидроксильных групп на молекулу составляет между 5 процентами и 39 процентами от общего количества гидроксильных групп.

Уровень техники

В настоящее время одним из вопросов, которые более всего беспокоят людей, является количество ежедневно потребляемого ими жира. Установлено, что на жир приходится около 40% от общего количества калорий в принятых на западе рационах питания. Жиры потребляются, например, в составе различных видов мяса, шоколадных изделий, сладких хлебобулочных изделий, растительных масел и жареных закусок. На обычные жиры, используемые для приготовления пищевых изделий, как правило, приходится от около 9 калорий на грамм до общего количества калорий пищевого изделия. Таким образом, имеется огромный потенциал для использования заменителей или имитаторов жира, обладающих желаемыми свойствами жиров, но калорийность которых не превышает величины около 9 калорий на грамм, приходящихся на жир.

Несмотря на то, что проведено значительное количество исследований в области синтетических заменителей жира, понимание точной связи между химической структурой имитаторов жира и переваримостью остается недостаточным, и данная область техники является в высокой степени неопределенной и непредсказуемой. Техническая литература, касающаяся заменителей жира (то есть имитаторов жира), включает противоречащие друг другу наблюдения, а также результаты, которые не поддаются легкому согласованию и объяснению. Таким образом, в области техники, связанной с заменителями жира, не имеется единой модели или теории, которые были бы применимы для переваримости и органолептически приятных свойств заменителей жира.

Известен ряд заменителей жира, которые не подвергаются гидролизу и таким образом проходят через пищеварительный тракт человека, не адсорбируясь. Одним из примеров таких заменителей жира является полиэфир полиола и жирной кислоты (РРЕ), как показано в патентах США №№3251827, 3600186 и 3963699. РРЕ получают посредством реакции моносахарида, дисахарида или сахарного спирта, имеющего минимум четыре гидроксильные группы, с жирными кислотами, имеющими от 8 до 22 атомов углерода. Известен ряд способов получения РРЕ, которые в основном включают переэтерификацию сложных эфиров жирной кислоты и метила в полиол. Получение РРЕ требует длительного времени реакции с чередующимися добавками свежего катализатора переэтерификации и избыточного количества сложного эфира жирной кислоты сои и метила. В патенте США №3251827 описывается способ получения РРЕ, в котором используют переэтерификацию без Q-растворителя, с применением сложных эфиров фенила. В патенте США №3963699 описывается переэтерификация без растворителя для получения РРЕ.

Другим примером является патент США №4861613, выданный Уайту (White) и др. (далее сокращенно называемый "White" и включенный в настоящее описание в качестве ссылки во всей его полноте). Согласно White, следует провести реакцию (эпоксилировать) полиола, такого, как глицерин, с таким количеством С₃-С₆-эпоксида, которое достаточно для преобразования более 95 процентов первичных гидроксильных групп полиола во вторичные или третичные гидроксильные группы, перед этерификацией жирными кислотами, чтобы получить непереваримые заменители жира. White предлагает использовать в качестве непереваримого заменителя жира этерифицированный полиол, удлиненный эпоксидом (ЕЕЕР), в котором присутствуют большие количества вторичных и третичных связей. Для способа по White требуется наличие менее 5 процентов первичных гидроксильных групп, для обеспечения устойчивости к гидролизу липазой поджелудочной железы.

Соединения РРЕ и ЕЕЕР обладают физическими и органолептическими свойствами обычных триглицеридных липидов, однако они содержат значительно меньше доступных калорий, благодаря их выраженной устойчивости к гидролизу, катализируемому липазой поджелудочной железы. К сожалению, вследствие их гидролитической стабильности, низкой переваримости и липофильного характера соединения РРЕ и ЕЕЕР, которые при температуре тела являются жидкими, могут обладать нежелательными побочными действиями на желудочно-кишечный тракт, если их потребляют в больших количествах, при высоком содержании их в рационе питания. Эти нежелательные побочные действия на желудочно-кишечный тракт включают анальное протекание, т.е. протекание заменителя жира через анальный сфинктор, а также отделение заменителя жира от выделенного кала.

В патенте США №5512313, выданном Куперу (Cooper), описываются этерифицированные пропоксилированные полиолы, содержащие по меньшей мере 40 процентов первичных сложноэфирных связей и имеющие скорости нормализованного гидролиза, составляющие не менее 20 процентов, в расчете на стандарт - оливковое масло. Эти соединения получают с использованием катализатора для размыкания кольца 1,2-алкилоксида таким образом, чтобы по меньшей мере 40 процентов гидроксильных групп алкоксилированных полиолов были первичными. Для того, чтобы получить по меньшей мере 40 процентов первичных гидроксильных групп, необходим катионный катализатор полимеризации с размыканием кольца, и реакции следует тщательно контролировать, чтобы не допустить получения нежелательных пробочных продуктов, таких, как циклические олигомеры.

В патенте США №4849242, выданном Кершнеру (Kershner), описывается получение пищевых композиций с уменьшенной калорийностью, содержащих маслоподобные сложные эфиры полимеров и жирных кислот, обладающие свойством подвергаться существенному гидролизу во время пищеварительного процесса, превращаясь в смесь жирных кислот и некалорийных водорастворимых или вододиспергируемых полимерных спиртов. В патентах США №№5059443 и 5077073, выданных Эннису (Ennis), описывается использование этерифицированных алкоксилированных алкилгликозидов, а также этерифицированных алкоксилированных Сахаров и сахарных спиртов, в качестве низкокалорийных заменителей жира. Эти патенты не рассматривают, среди прочего, использования этерифицированных пропоксилированных соединений глицерина в качестве заменителей жира, различий между первичными и вторичными или третичными сложноэфирными связями с точки зрения их влияния на переваримость заменителей жира, а также влияния частичной переваримости на нежелательные побочные действия на желудочно-кишечный тракт, которые могут иметь место для некоторых заменителей жира.

Патент США №5597605, выданный Мазуреку (Mazurek), касается низкокалорийных жировых компонентов продуктов питания, которые состоят из этерифицированных пропоксилированных соединений глицерина и частично переваримого сжижающего агента с конкретными профилями индекса твердого жира (SFI). Сообщается, что эти низкокалорийные жировые компоненты не имеют нежелательных побочных действий на желудочно-кишечный тракт в результате высокого содержания твердого вещества в EPG и в то же время сохраняют удовлетворительные органолептические свойства, частично благодаря сжижающему агенту. В патенте США №5376398, выданном Куперу (Cooper), описывается использование этерифицированных жирными кислотами гликолей политетраметиленового эфира со съедобными триглицеридами.

Разработки автора данного изобретения, включающие замену обычного жира в продуктах питания композициями этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина, в настоящее время продолжают изучаться. Эти разработки включают использование композиций этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина в молочных продуктах, публикация Reduced Calorie Reconstituted Milk and Milk Products, Serial No. 08/572277, зарегистрированная 13 декабря 1995; в жареных закусочных изделиях, публикация Reduced Calorie Fried Snacks, Serial No. 08/575711 и Reduced Calorie Fried Snacks, Having a Cooling Sensation When Placed in the Mouth, Serial No. 08/575373, обе зарегистрированы 20 декабря 1995; и в соусах сметанообразной консистенции, публикация Freezable Low Calorie Spoonable Dressings and Method for Their Production, Serial No. 09/262221, зарегистрированная 4 марта 1999.

В настоящее время установлено, что путем ограничения степени пропоксилирования полиолов и количества первичных гидроксильных групп, преобразуемых во вторичные или третичные гидроксильные группы, можно избежать появления нежелательного побочного действия, такого, как анальное протекание. Сейчас открыт новый класс имитаторов жира, обладающих уменьшенной калорийностью, в которых глицерин частично алкоксилирован таким образом, что среднее количество оксиалкиленовых групп на молекулу составляет не более 5, а более конкретно - между 2 и 5, а затем этерифицирован жирными кислотами. Этот уровень алкоксилирования ограничивает количество первичных гидроксильных групп, преобразуемых во вторичные или третичные гидроксильные группы, до величины между около 61 процента и 95 процентами. Когда общее количество первичных гидроксильных групп на молекулу составляет между 5 процентами и 39 процентами, появляются нежелательные побочные действия на пищеварительный тракт. Поскольку сложные эфиры первичного гидроксила значительно более чувствительны к действию липаз, чем сложные эфиры вторичного/третичного гидроксила, то эти соединения гидролизуются in vivo в большей степени, чем, например, соединения ЕЕЕР по White. Композиции имитаторов жира по настоящему изобретению частично перевариваются in vivo и гидролиз повышает гидрофильность этих соединений. В результате непереносимость масел и анальные протекания уменьшаются и/или устраняются за счет частичной переваримости имитаторов жира, что делает эти соединения более полярными и менее похожими на масла. Этот признак данного изобретения, то есть число пропоксилирования, составляющее не более 5, и количество первичных гидроксильных групп, преобразуемых во вторичные или третичные гидроксильные группы, составляющее между 61 процентом и 95 процентами, так что количество первичных гидроксильных групп составляет между 5 процентами и 39 процентами, позволяет образовываться эмульсии в нижнем отделе кишечника во время пищеварения, что способствует уменьшению и/или предотвращению анального протекания.

В настоящем описании и формуле изобретения все части и проценты являются весовыми (по массе), кроме особо оговоренных случаев.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение касается заменителей жира, включающих этерифицированные алкоксилированные полиолы, в частности этерифицированный пропоксилированный глицерин, который подвержен гидролизу во время пищеварения, и таким образом является частично переваримым. Это происходит за счет только частичного пропоксилирования основной цепи полиола таким образом, что количество оксипропиленовых (оксиалкиленовых) групп на молекулу составляет не более 5, а предпочтительно - между 2 и 5, и путем последующей этерификации жирными кислотами. При этом уровне пропоксилирования количество первичных гидроксильных групп, которые преобразуются во вторичные или третичные гидроксильные группы, может быть ограничено до величины, составляющей между около 61 процента и 95 процентами от общего количества гидроксильных групп на молекулу, так что количество первичных гидроксильных групп на молекулу составляет между 5 процентами и 39 процентами от общего количества гидроксильных групп. Композиции по настоящему изобретению имеют индекс гидролиза липазой поджелудочной железы свиней, составляющий менее 15, в расчете на стандарт - оливковое масло, показатель которого принят за 100.

Получают этерифицировнные алкоксилированные полиолы, предпочтительно композиции этерифицированного пропоксилированного глицерина, в которых пропоксилирование полиола тщательно контролируют, чтобы обеспечить среднее количество оксипропиленовых групп на молекулу, составляющее не более 5. После этого пропоксилированный полиол этерифицируют жирными кислотами. Путем тщательного контролирования пропоксилирования полиола, включая композиции этерифицированного пропоксилированного глицерина, количество первичных гидроксильных групп, которые преобразуются во вторичные или третичные гидроксильные группы, можно ограничить до величины, составляющей от 61 процента до около 95 процентов. Первичные сложные эфиры гидроксила значительно более чувствительны к действию липазы, чем вторичные и/или третичные сложные эфиры и, таким образом, более подвержены гидролизу in vivo. Повышение степени гидролиза этерифицированного алкоксилированного полиола ведет к повышению гидрофильности соединения. Соответственно, путем только частичного алкоксилирования основной цепи полиола преобразование первичных сложных эфиров гидроксила во вторичные сложные эфиры гидроксила и/или в третичные сложные эфиры гидроксила ограничивается, что приводит к повышению чувствительности к гидролизу in vivo и уменьшению и/или устранению нежелательных побочных действий на пищеварительный тракт, таких, как непереносимость масла и анальное протекание.

Заменяющие жир композиции по настоящему изобретению могут включать одну либо смесь двух или более композиций этерифицированных жирными кислотами алкоксилированных полиолов, включая композиции этерифицированного алкоксилированного глицерина и композиции этерифицированного пропоксилированного глицерина, которые можно использовать для замены всего количества или части натуральных или искусственно полученных жиров в различных пищевых продуктах.

Композиции этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола можно получить путем включения групп оксида алкилена в обычные глицеридные жиры, как описано в White. Среднее количество групп оксида алкилена, которые включают в соединение, называют числом алкоксилирования. Точку плавления, профиль плавления и другие характеристики композиции можно модифицировать путем корректировки числа алкоксилирования, длины цепи жирной кислоты и уровня ненасьпценности. Подобным же образом можно использовать две или более различных композиций этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола (т.е. имеющих разные числа алкоксилирования) с одной и той же жирной кислотой, две или более композиций этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола с разными жирными кислотами, имеющие одинаковые или разные числа алкоксилирования, и любые их комбинации, обеспечивающие желаемые характеристики заместителя жира.

Наиболее подходящая композиция этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола или комбинация композиций этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола могут быть различными, в зависимости от типа жира, заменяемого в конкретном пищевом продукте. Выбор наиболее подходящих композиций этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола или комбинации композиций этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола по настоящему изобретению основывается на конкретном применении пищевого продукта, что очевидно для специалистов в данной области техники.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Заменяющие жир композиции по настоящему изобретению предпочтительно включают композиции этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина (иногда сокращенно называемые здесь "EPG" в единственном числе и "EPGs" во множественном числе). EPG получают путем включения групп оксида пропилена (иногда сокращенно называемого здесь "оксипропилен" или "РО"), количество которых для целей настоящего изобретения должно составлять не более 5 групп РО, включая количество между 2 и 5 группами РО, в типичный триглицеридный жир, как описано в White, такой, как соевое масло, оливковое масло, хлопковое масло, кукурузное мало, твердый животный жир (сало), лярд и их смеси. Среднее количество групп РО, которые включены в соединение, называется числом пропоксилирования. Заменяющие жир композиции могут включать один EPG, смесь двух или более различных EPG (т.е. имеющих разные числа пропоксилирования) одной и той же жирной кислоты, смесь двух или более разных EPG, имеющих одинаковые или разные числа пропоксилирования, и любые их комбинации, позволяющие получать желаемые характеристики профиля плавления, а количество сложных эфиров первичного гидроксила, которые преобразуются в сложные эфиры вторичных и/или третичных гидроксилов, ограничено величиной, составляющей от 61 процента до 95 процентов, при этом число пропоксилирования составляет не более 5.

Композиции EPG по настоящему изобретению могут эффективно функционировать в качестве заменяющих жир композиций с уменьшенной калорийностью в ряде пищевых продуктов и пищевых применений. Вследствие низкого числа пропоксилирования EPG по настоящему изобретению EPG является частично переваримым, что уменьшает или исключает побочное действие на пищеварительный тракт, такое, как непереносимость масла и анальное протекание.

Композиции этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина по настоящему изобретению содержат глицерильные остатки, единицы оксипропилена, а также ацильные группы С₁₂-C₂₄-жирных кислот. Как правило, композиции представляют собой смеси отдельных соединений этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина, которые могут отличаться друг от друга степенью пропоксилирования и составом ацильной группы. Глицерильный остаток может иметь общую структуру

или из эквивалента глицерина. Единицы оксипропилена, как правило, разбросаны между глицерильными остатками и ацильными группами жирных кислот и имеют структуру

Как правило, более одной единицы оксипропилена может присутствовать между атомом кислорода отдельного глицерильного остатка и ацильной группой, так что образуется единица полиоксипропилена. Однако одна "ветка" или "плечо" этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина могут содержать только одну единицу оксипропилена. Некоторые из ацильных групп могут быть присоединены непосредственно к глицерильному остатку, без какого-либо посредства единиц оксипропилена. Не более 5 единиц оксипропилена на глицерильный остаток, а предпочтительно между около 2 и 5 единиц оксипропилена на глицерильный остаток, должны присутствовать в суммарной композиции, и только между 61 процентом и около 95 процентов первичных гидроксильных групп преобразуются во вторичные или третичные гидроксильные группы, так что EPG имеет от 5 процентов до 39 процентов первичных гидроксильных групп, для того, чтобы минимизировать или устранить непереносимость масла, анальное протекание и другие нежелательные воздействия на пищеварительный тракт.

Количество единиц оксипропилена, составляющее не более 5, имеет решающее значение, поскольку это позволяет ограничить преобразование сложных эфиров первичного гидроксила, что приводит к повышению склонности к гидролизу in vivo и тем самым делает EPG по настоящему изобретению частично переваримыми, что уменьшает или исключает нежелательные побочные действия на систему пищеварения, такие, как непереносимость масла или анальная протечка. Однако присутствие единиц оксипропилена является важным, поскольку единицы оксипропилена помогают понизить точку плавления композиций, тем самым улучшая характеристики, связанные с ощущениями во рту, и характеристики плавления, по сравнению с аналогичными композициями, не содержащими единиц оксипропилена.

Желательно, чтобы композиция этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина была существенно этерифицирована, так, чтобы она имела в среднем по меньшей мере около 2,5 (более предпочтительно, по меньшей мере около 2,9) жирнокислотных ацильных групп на эквивалент глицерина. Степень этерификации можно легко определить с помощью обычных аналитических методов, таких, как метод гидроксильного числа.

Структура композиции EPG предпочтительно такова, что композиция имеет индекс гидролиза липазой поджелудочной железы свиней, составляющий менее чем около 15, в расчете на стандарт - оливковое масло, показатель которого принят за 100, т.е. величина гидролиза композиции EPG составляет 15 процентов от этого показателя для оливкового масла, гидролизованного таким же самым количеством липазы поджелудочной железы свиней, в тех же самых условиях. Способы измерения скорости гидролиза липазой поджелудочной железы свиней описаны в White.

В таблице I показаны скорости гидролиза различных композиций EPG, т.е. композиций EPG с числами пропоксилирования 2,3,4,5,8 и 14, и стандарта - оливкового масла. Конкретно, в таблице I показаны данные, касающиеся показателей скорости гидролиза, основанных на склонности к гидролизу in vitro композиций EPG, присутствующих в концентрациях, которые не ограничивают реакцию на липазу поджелудочной железы свиней. Данные включают нормализованную гидролизуемость композиций EPG. Нормализованная гидролизуемость сравнивает скорости гидролиза на равной молярной основе. Это важно, поскольку композиции EPG имеют меньше сложноэфирных связей на объемный эквивалент, по сравнению с обычными триглицеридами. Из данных таблицы I видно, что композиции EPG с числами пропоксилирования, составляющими не более 5, подвергаются частичному гидролизу in vitro, рассчитанному по сравнению с принятым за стандарт оливковым маслом, и сравниваемому с композициями EPG с числами пропоксилирования, составляющими более 5.

В таблице II показано количество жирных кислот, гидролизированных для различных композиций EPG, т.е. для композиций EPG с числами пропоксилирования 2, 3, 4, 5, 8 и 14, и для стандарта - оливкового масла. Конкретно, в таблице II показан процент гидролизированных жирных кислот, на основе склонности к гидролизу in vitro композиций EPG, когда субстрат присутствует в концентрациях, которые ограничивают скорость гидролиза липазой поджелудочной железы свиней. Из данных таблицы II следует, что композиции EPG с более низкими числами пропоксилирования и, в частности, с числами пропоксилирования между около 2 и около 4, имеют больший процент жирных кислот, гидролизированных in vitro, чем композиции EPG с более высокими числами пропоксилирования, такими, как более 5.

Среднее количество единиц оксипропилена в композициях EPG по настоящему изобретению должно составлять не более 5, но оно не должно быть настолько низким, чтобы привести к высокой пропорции ацильных групп, присоединенных напрямую к глицерильным остаткам, поскольку такие присоединенные напрямую ацильные группы почти также склонны к ферментативному расщеплению, как ацильные группы в обычном полностью переваримом триглицериде, что уменьшает полезность композиции в качестве низкокалорийного заменителя жира. Среднее количество единиц оксипропилена в композициях EPG по настоящему изобретению должно быть не более 5 и может составлять по меньшей мере около 2, но не более 5.

Характеристики плавления для данных EPG можно откорректировать до необходимых значений путем варьирования среднего количества единиц оксипропилена (числа пропоксилирования) глицерина, присутствующего в композиции. При постоянном содержании жирнокислотных ацильных групп (т.е. когда относительное содержание различных присутствующих ацильных групп является постоянным) индекс твердого жира при данной температуре увеличивается при уменьшении числа пропоксилирования и уменьшается при увеличении числа пропоксилирования. Когда среднее количество атомов углерода жирнокислотной ацильной группы на эквивалент глицерина уменьшается или когда йодное число композиции увеличивается (в результате увеличения пропорционального содержания присутствующих ацильных групп ненасыщенных жирных кислот), среднее количество единиц оксипропилена на глицерин необходимо уменьшить, чтобы поддерживать индекс твердого жира при данной температуре выше заданного значения. Если конкретная композиция этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина имеет нежелательно высокий индекс твердого жира при данной температуре, этот индекс можно понизить до значения ниже заданного путем увеличения числа пропоксилирования. Путем такой корректировки среднего количества единиц оксипропилена на эквивалент глицерина можно контролировать характеристики плавления каждого EPG, и для получения композиции заменителей жира с характеристиками, наиболее подходящими для того типа жира, который необходимо заменить при конкретном применении, можно использовать одно соединение EPG или смесь двух или более соединений EPG. Однако в любом случае для композиций EPG по настоящему изобретению среднее количество единиц оксипропилена, т.е. число пропоксилирования, должно составлять не более 5, а предпочтительно между 2 и 5.

Если число пропоксилирования ограничено, то количество первичных гидроксильных групп на молекулу также соответственно ограничено до значения между 5 процентами и 39 процентами. Выяснилось, что ограничение числа пропоксилирования ограничивает преобразование первичных гидроксильных групп во вторичные и третичные гидроксильные группы, и таким образом получают заменяющие жир композиции, которые не оказывают нежелательных побочных действий на желудочно-кишечный тракт. Это важно, поскольку новые композиции EPG, имеющие между 5 процентами и 39 процентами первичных гидроксильных групп, не вызывающие желудочно-кишечной непереносимости или анального протекания, можно получить с помощью способов, не требующих применения никаких специальных процедур, стадий или дополнительных материалов, что обеспечивает получение заменяющей жир композиции, не сопровождающееся образованием побочных продуктов, и эта композиция не требует дальнейшей технологической доработки и не имеет реакционных ограничений, направленных на предотвращение образования побочных продуктов.

Подходящие EPG можно получить с помощью любых жирных кислот или производных жирных кислот, таких, как сложные эфиры жирных кислот, галогениды жирных кислот или ангидриды жирных кислот. Вообще говоря, C₁₂-C₂₄-жирные кислоты, как насыщенные, так и ненасыщенные, и их производные можно использовать в качестве исходного материала для получения EPG по настоящему изобретению. Конкретные иллюстративные примеры жирных кислот, подходящих для использования в качестве этого компонента композиций этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина, включают нижеследующее, но не ограничиваются этим: лауриновая кислота, миристолеиновая кислота, миристиновая кислота, пальмитолеиновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, линоленовая кислота, элаидиновая кислота, арахидоновая кислота, эруковая кислота, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота, цетолеиновая кислота, гадолеиновая кислота, рицинолеиновая кислота, элеостеариновая кислота, эйкозановая (арахиновая) кислота, генэйкозановая кислота, докозановая (бегеновая) кислота, трикозановая кислота и тетракозановая (лигноцеровая) кислота. Смеси этих кислот также можно успешно использовать.

Хотя все ацильные группы в композициях этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина могут происходить из С₁₂-С₂₄-жирных кислот, эти композиции могут также содержать небольшие количества ацильных групп, происходящих из других, а именно С₂-С₁₀-жирных кислот. Предпочтительно, пропорциональное содержание таких других ацильных групп составляет менее 40%. Как правило, включение ацильных групп, имеющих относительно короткую длину (С₂-С₁₀), ненасыщенных и/или разветвленных, ведет к понижению точки плавления получаемых при этом EPG.

Жирные кислоты, которые необязательно можно использовать с требуемыми C₁₂-C₂₄-жирными кислотами, могут представлять собой любые из известных С₂- до С₁₀-жирных кислот, такие, как уксусная кислота, пропионовая кислота, масляная кислота, валериановая кислота, капроновая кислота, каприловая кислота, пеларгоновая кислота, каприновая кислота или смеси этих кислот. Предпочтительно, применяют неразветвленные монокарбоновые кислоты, содержащие от 0 до 5 двойных связей.

Пропорциональное содержание и химические структуры жирнокислотных ацильных групп в заменяющих жир композициях по настоящему изобретению следует выбирать так, чтобы показатели, характеризующие ощущения во рту, были бы подобными аналогичным показателям заменяемого жира. Увеличение отношения среднего количества атомов углерода жирнокислотных ацильных групп на эквивалент глицерина сдвигает диапазон температур плавления EPG в сторону более высокой средней температуры, а уменьшение этого отношения сдвигает диапазон температур плавления в сторону более низкой средней температуры.

Среднее количество атомов углерода жирнокислотных ацильных групп на эквивалент глицерина в композициях этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина по настоящему изобретению (N_a) можно легко рассчитать, зная содержание жирнокислотных ацильных групп (т.е. химические структуры и относительные пропорции жирных кислот, использованных для получения композиций). Нижеследующую формулу можно использовать для расчета этого среднего количества (N_a) для композиций этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина, полученных с помощью жирных кислот А и В:

Например, композиция, полученная путем проведения реакции смеси 1,5 молей стеариновой кислоты (C₁₈-жирной кислоты) и 1,5 молей эйкозановой кислоты (С₂₀-жирной кислоты) с 1 молем пропоксилированного глицерина, содержащего в среднем 3 единицы оксипропилена на глицерин, имеет в среднем 57 атомов углерода жирнокислотной ацильной группы на эквивалент глицерина.

Для того, чтобы свести к минимуму количество поглощенной in vivo через кишечные стенки композиции EPG, и, таким образом, свести к минимуму содержание доступных калорий замещающей жир композиции этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина по настоящему изобретению, химический состав следует выбирать таким образом, чтобы средняя молекулярная масса составляла по меньшей мере около 800. Более предпочтительно, минимальная молекулярная масса должна составлять около 1000. Для того, чтобы композиция этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина функционировала в качестве подходящей замены для натурального жира во многих пищевых продуктах, желательно также, чтобы средняя молекулярная масса не превышала величину около 1500. Предпочтительно, молекулярная масса составляет ниже, чем около 1300.

Предпочтительные EPG по настоящему изобретению могут быть разными для разных видов пищевых применений. Однако композиции EPG по настоящему изобретению должны иметь число пропоксилирования не более 5, и предпочтительно - между 2 и 5. В результате эти комбинации имеют между 5 процентами и 39 процентами сложноэфирных связей в виде первичных, и между 61 процентом и 95 процентами сложноэфирных связей могут присутствовать в виде вторичных или третичных сложных эфиров или их смесей.

Любой тип комбинаций EPG полезен для настоящего изобретения, при условии, что количество единиц оксипропилена на единицу глицерина не более 5, а количество первичных гидроксильных групп, преобразованных во вторичные и/или третичные гидроксильные группы, составляет между 61 и 95 процентами, так, что количество между 5 процентами и 39 процентами гироксильных групп являются первичными. Жирные кислоты, используемые для композиций EPG, могут происходить из подходящих натуральных или искусственно синтезированных жирных кислот и могут быть насыщенными или ненасыщенными, включая позиционные и геометрические изомеры, в зависимости от желаемых физических свойств полученного имитатора жира.

Источником жирнокислотного компонента данного соединения могут служить натуральные жиры и масла. Например, рапсовое масло является хорошим источником С₂₂-жирной кислоты. C₁₆-C₁₈-жирные кислоты можно получить из твердого животного жира (сала), соевого масла или хлопкового масла. Жирные кислоты с более короткой цепью можно получить из кокосового масла, пальмоядрового масла и масла из семян бразильского ореха бабассу. Кукурузное масло, лярд, оливковое масло, пальмовое масло, арахисовое масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, подсолнечное масло и жир рыбы менхэден являются примерами других натуральных жиров и масел, которые могут служить источником жирнокислотного компонента.

В одном из вариантов осуществления данного изобретения в качестве заменяющей жир композиции используется смесь композиции этерифицированного стеариновой кислотой пропоксилированного глицерина, имеющего среднее количество единиц оксипропилена на эквивалент глицерина (число пропоксилирования), составляющее не более 5, йодное число, составляющее менее, чем около 10, среднее количество атомов углерода жирнокислотных ацильных групп на эквивалент глицерина, составляющее от около 51 до около 57, и профиль плавления, подобный профилю плавления заменяемого жира. Для этого варианта осуществления изобретения наиболее предпочтительно использовать жирные кислоты, с преобладанием стеариновой кислоты, которые имеют по меньшей мере около 75 процентов, а предпочтительно - по меньшей мере около 80 процентов по массе C₁₈ -жирной кислоты. Например, гидрогенизированная жирная кислота сои представляет собой преимущественно стеариновую кислоту, как правило, составляющую от около 83 процентов до 93 процентов по массе. Другие источники жирных кислот, имеющие более 75 процентов стеариновой кислоты после гидрогенизации, включают кукурузное масло, хлопковое масло, оливковое масло, арахисовое масло, каноловое масло (масло из семян рапса с низким содержанием эруковой кислоты), сафлоровое масло, кунжутное масло, подсолнечное масло и их смеси.

Для некоторых применений используют жирнокислотные композиции, содержащие бегеновую (т.е. С₂₂) кислоту. Подходящими являются жирнокислотные композиции с относительно высоким содержанием бегеновой кислоты, содержащие, по меньшей мере, от 30 до 50 процентов по массе, предпочтительно, по меньшей мере, от 35 до 50 процентов по массе С₂₂-жирной кислоты. Бегеновая кислота может происходить из рапсового масла, и такие жирные кислоты, происходящие из рапсового масла, содержат относительно высокие пропорции (как правило, от около 30 до около 50 процентов по массе) С₂₂-жирных кислот. Присутствующую эруковую кислоту можно легко преобразовать путем гидрогенирования до бегеновой кислоты либо до, либо после включения ее в композицию этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина.

Известен ряд растительных масел, которые содержат высокие пропорции (как правило, от около 70 до около 95 процентов по массе) С₁₈-жирных кислот. Присутствующие ненасыщенные C₁₈ -жирные кислоты можно гидрогенизировать до или после включения их в композицию этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина. Иллюстративные примеры растительных масел этого типа включают, не ограничиваясь нижеперечисленным, соевое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, оливковое масло, арахисовое масло, каноловое масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, подсолнечное масло и тому подобные. Можно также успешно использовать жирные кислоты, происходящие из смесей таких масел.

Одним из конкретных типов EPG, подходящих для использования по настоящему изобретению, является композиция этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина, имеющая среднее количество единиц оксипропилена не более 5, а йодное число - менее или равное около 10, причем жирные кислоты включают от около 35 процентов до около 45 процентов по массе бегеновой кислоты и от около 35 процентов до около 45 процентов по массе стеариновой кислоты (а остальное количество жирных кислот представляют собой любые из других известных жирных кислот).

В другом желательном варианте осуществления данного изобретения композиция этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина имеет йодное число менее или равное около 10 (т.е. от 0 до около 10), и ее получают путем этерификации пропоксилированного глицерина, имеющего среднее количество единиц оксипропилена, составляющее не более 5, со смесью жирных кислот, в которой от около 80 процентов до около 95 процентов от массы смеси жирных кислот происходят из рапсового масла, а остальное количество жирных кислот происходит из растительного масла, выбранного из группы, состоящей из соевого масла, кукурузного масла, хлопкового масла, оливкового масла, арахисового масла, канолового масла, сафлорового масла, кунжутного масла, подсолнечного масла и их смесей.

Особо подходящее соединение EPG по данному изобретению получают путем приготовления смеси, состоящей из около 90 процентов по массе гидрогенизированной жирной кислоты из семян рапса и около 10 процентов по массе жирной кислоты сои, и этерификации этой смеси с пропоксилированным глицерином, в результате чего синтезируют сырой EPG. Этот продукт представляет собой композицию этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина, имеющую среднее количество единиц оксипропилена на эквивалент глицерина (число пропоксилирования), составляющее не более 5, йодное число менее чем около 10, среднее количество атомов углерода жирнокислотных ацильных групп на эквивалент глицерина, составляющее от около 54 до около 60, и температуру каплепадения (измеряемую методом температуры каплепадения по Меттлеру, официальный метод AOCS Сс 18-80(93), составляющую от около 38,9°С до около 43,3°С.

Заменяющие жир композиции этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина по настоящему изобретению можно получить с помощью любого подходящего способа. Как правило, описанные в патентах США №4861613 (цитированный выше патент White) и №4983329, а также в Европейской патентной публикации №353928, описания которых включены в настоящее описание в качестве ссылок во всей их полноте, способы синтеза других композиций этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина подходят для использования, при условии, что на стадии этерификации применяют необходимые С₁₂-С₂₄-жирные кислоты или производные жирных кислот, а также при условии, что число пропоксилирования сохраняют на уровне не выше 5, а предпочтительно - между 2 и 5, и количество первичных гидроксильных групп ограничено величиной от около 5 процентов до около 39 процентов от общего количества сложных эфиров гидроксила. Таким образом, количество первичных сложноэфирных связей, преобразуемых во вторичные или третичные сложные эфиры или их смеси, ограничено величиной от 61 процента до 95 процентов. Как более подробно описано в вышеупомянутых публикациях, для этерификации фактически можно использовать либо жирные кислоты, либо эквиваленты жирных кислот, такие сложные эфиры жирных кислот, галогениды жирных кислот или ангидриды жирных кислот. Если используют ацильные группы насыщенных линейных жирных кислот, то ацильные группы С₁₂-С₂₄-насыщенных линейных жирных кислот можно также вводить путем использования С₁₂-С₂₄-ненасыщенных жирных кислот на стадии этерификации, с последующей гидрогенизацией композиции этерифицированного пропоксилированного глицерина для увеличения пропорционального содержания ацильных групп С₁₂-С₂₄-насыщенных линейных жирных кислот до желаемого уровня. Любые остаточные свободные жирные кислоты, остающиеся в композиции после этерификации, предпочтительно следует удалить или, насколько это возможно, уменьшить их количество, чтобы свести к минимуму проблемы с посторонним вкусом, посторонним запахом или стабильностью при хранении.

Композиции этерифицированного жирными кислотами пропоксилированного глицерина по настоящему изобретению могут полностью или частично, например, в количестве 50-100% заменять жировой компонент (то есть натуральные жиры или другие заменители жира) в ряде пищевых продуктов. Таким образом, можно получить пищевые композиции, в которых весь обычный жир или его часть в пищевом продукте заменены композициями EPG, описанными здесь, то есть композициями EPG с числами пропоксилирования, составляющими не более 5, и предпочтительно между около 2 и 5, причем количество первичных гидроксильных групп, преобразуемых во вторичные и/или третичные гидроксильные группы, ограничено до величины между 61 процентом и 95 процентами от общего количества гидроксильных групп на молекулу, тем, что количество первичных гидроксильных групп на молекулу EPG составляет от 5 процентов до 39 процентов от общего количества гидроксильных групп. Пищевые композиции можно составить с соединениями EPG, полученными любым из описанных здесь способов. Если EPG по настоящему изобретению используют для частичной замены, то остальная часть жирового компонента может представлять собой натуральный жир или другой заменитель жира, эквивалентный или имитирующий. Количество заменяющей жир композиции по настоящему изобретению может, по желанию, составлять до 100%; и оно может составлять от около 50 до 100% от общего количества жира в пищевом продукте. Пищевые композиции, включающие соединения EPG по настоящему изобретению, не оказывают нежелательных побочных действий на желудочно-кишечный тракт, связанных с пищевыми композициями, полученными на основе других заменителей жира, включая непереносимость масла, протекание заменителя жира через анальный сфинктор и отделение заменителя жира от выделенного кала.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Пропоксилированные глицерины со средним количеством оксиалкиленовых групп на молекулу глицерина (числом пропоксилирования), составляющим от 1 до 5, синтезировали в соответствии со способом, описанным White. Затем каждое соединение пропоксилированного глицерина подвергали спектроскопии методом протонного ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), чтобы установить содержание первичных гидроксильных групп в соединениях EPG. Путем сравнения данных ЯМР-спектроскопии для композиций по настоящему изобретению с данными контроля определяли процент первичных гидроксильных групп в каждой из композиций с числами пропоксилирования в интервале от 1 до 5. В таблице III показан процент первичных гидроксильных групп, присутствующих в каждой из композиций EPG.

Пример 2

Пропоксилированные глицерины с низкой молекулярной массой этерифицировали жирными кислотами соевого масла, получив композиции EPG с числами пропоксилирования 2, 3 и 5. Эти композиции EPG подвергали исследованиям in vitro на воздействие липазы, чтобы определить относительную скорость гидролиза по сравнению со стандартом - оливковым маслом. Приготовили различные испытуемые образцы EPG в форме эмульсий, с типами EPG, представленными в таблице IV. Катализируемый ферментом гидролиз осуществляли в химическом стакане с водяной рубашкой. Постоянно отслеживали рН эмульсии и поддерживали этот показатель с помощью О,IN NaOH, при этом использовали записывающую систему титрования Radiometer Copenhagen RTS 822, оснащенную рН-метром РНМ 84, и установку для получения производных REA 270. В химическом стакане поддерживали температуру 37°С с помощью циркуляции воды из водяной бани EXACAL ЕХ-200, имеющейся в продаже в фирме Neslab. Во время реакции эмульсию постоянно перемешивали и поддерживали в атмосфере азота путем прямого введения сжатого азота в вышерасположенное газовое пространство.

Каждый образец по отдельности подвергали ферментативному гидролизу очищенной липазой типа VI из поджелудочной железы свиней, полученной от Sigma Chemical Company, St. Louis, Missouri (номер по каталогу - L-2253). В каждом случае гидролиз проводили путем добавления в реакционный химический стакан по 10 мл каждого из эмульгированных образцов, вместе с 10 мл деоксихолата (1,6% деоксихолат натрия; 32 мМ NaCl) и 10 мл деионизированной воды. Корректировали рН, и эмульсию перемешивали в течение по меньшей мере 5 минут, для достижения термического равновесия при 37°С. Затем добавляли аликвоту раствора фермента (10-300 мкл). Скорость добавления раствора NaOH, которая требовалась для поддержания желаемого значения рН, постоянно отслеживали с помощью устройства RTS 822.

В таблице IV представлены относительные скорости гидролиза, определенные описанным выше способом, для композиций EPG с числами пропоксилирования 2, 3 и 5, а также для оливкового масла, и из этой таблицы видно, что соединения EPG, имеющие числа пропоксилирования не выше 5, проходят частичный гидролиз, по сравнению с оливковым маслом. Цифры в скобках для образцов, обозначенных EPG-02 и EPG-03, приведены для того, чтобы относительные скорости гидролиза можно было сравнить на равной молярной основе. Числа в скобках рассчитаны путем деления скорости гидролиза на количество миллимолей испытуемого соединения, в результате чего получали молярную скорость гидролиза, а затем умножали молярную скорость гидролиза на количество миллимолей оливкового масла, содержащихся в том же объеме.

Пример 3

Приготовили 4 варианта жидких композиций EPG, происходящих из соевого масла, с числами пропоксилирования 14, 8, 5 и 2, и испытывали их на молодых крысах, ограничиваемых в питании. Композиции EPG, использованные в этом исследовании, представлены в таблице V.

Четыре варианта соединений EPG, представленные в таблице V, испытывали в отдельных группах крыс путем введения композиций EPG в ежедневный рацион каждой группы в трех разных концентрациях. Соединения EPG вводили в нормальный суточный рацион крысы, составляющий 7 граммов пищи, в количествах около 5% (около 0,35 граммов), около 9% (около 0,63 граммов) или около 12% (около 0,84 грамма) в день. Периодически измеряли массу тела каждой крысы в каждой группе, в течение 30-дневного испытательного периода.

В группах крыс проводили наблюдения за анальным протеканием и результаты наблюдений записывали следующим образом: 1) ни у одной из крыс не наблюдалось анального протекания (N); 2) у некоторых крыс наблюдалось анальное протекание (S); 3) у всех крыс в каждой группе наблюдалось анальное протекание (А). Данные, представленные в таблице VI, показывают, что у крыс, которых кормили рационом, включавшим жидкий EPG-02 soyate (образец 4 в таблице V) с числом пропоксилирования 2, не наблюдалось анального протекания, а у крыс, которых кормили рационом, включавшим жидкий EPG-05 soyate (образец 3 в таблице V) с числом пропоксилирования 5, анальное протекание наблюдалось только в тех случаях, когда рацион включал 9 и 12 процентов EPG. В противоположность этому, у крыс, которых кормили рационом, включавшим жидкие композиции EPG с числами пропоксилирования 14 и 8 (образцы 1 и 2 в таблице V), наблюдалось анальное протекание, когда композиции EPG скармливали в количестве 6% от ежедневного рациона.

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности. Имитирующая жир композиция включает по меньшей мере одну композицию этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола, имеющего среднее число оксиалкиленовых групп на молекулу, составляющее не более 5, и от 5 до 39% первичных гидроксильных групп в расчете на общее число гидроксильных групп в молекуле. При этом имитирующая жир композиция склонна к частичному гидролизу. Пищевая композиция с уменьшенной калорийностью содержит 50-100% имитирующей жир композиции. Способ получения композиции этерифицированного жирными кислотами алкоксилированного полиола, включающий стадии введения не более 5 пропиленоксидных групп на полиол, что ограничивает преобразование первичных гидроксильных групп во вторичные и третичные гидроксильные группы или в их смеси, до величины от 61 до 95% от общего числа гидроксильных групп, с последующей этерификацией жирными кислотами. Изобретение позволяет получить имитаторы жира, обладающие пониженной калорийностью, которые имитировали свойства натуральности жиров, заменяемых в пищевых продуктах, а также избежать неблагоприятные воздействия на желудочно-кишечный тракт. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 табл.

Формула