СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО МАСЛА
METHOD FOR PRODUCTION OF SOLID BUTTER

Область техники
MS
MS
MS
MS
Настоящее изобретение относится к способу получения триглицеридов (FOF), имеющих остатки насыщенных С16-22 кислот в 1,3-положениях и олеоильную группу во 2-положении и, в частности, относится к способу получения твердого масла, которое отличается тем, что оно может служить равноценным заменителем масла какао (CBE). Настоящее изобретение относится также к способу получения триглицеридов (FLF), имеющих остатки насыщенных С16-22 кислот в 1,3-положениях и линолеоильную группу (остаток линолевой кислоты) во 2-положении и, в частности, относится к способу получения твердого масла, которое отличается тем, что оно может использоваться в качестве модификатора твердости шоколада.
Уровень техники
MS
MS
Твердое масло, включая масло какао, находит широкое применение в пищевых продуктах при производстве кондитерских изделий и выпечке хлеба, которые в первую очередь включают шоколад, а также при производстве фармацевтических, косметических и т.п. средств. Подобное твердое масло в качестве основного компонента включает триглицериды (FOF), содержащие одну ненасыщенную связь в молекуле, такие как 1,3-дипальмитоил-2-олеоилглицерин (POP), триглицерид, содержащий олеоильную группу во 2-положении и по одной пальмитоильной группе и стеароильной группе (POS), и 1,3-дистеароил-2-олеоилглицерин (SOS). Известны также триглицериды, содержащие две ненасыщенные связи в молекуле, такие как 1,3-дистеароил-2-линолеоилглицерин (SLS), отличающийся тем, что он может использоваться в качестве модификатора твердости шоколада.
В общем случае вышеуказанные триглицериды доступны в виде натуральных жиров и масел, содержащих указанные триглицериды, например, в виде пальмового масла, масла семян масличного дерева, масла шореи кистевой, масла из орехов бассия и т.п. или же в виде масел, полученных фракционированием указанных веществ. Среди них пальмовое масло используют как POP-обогащенные жир и масло, масло из орехов бассия используют как POS-обогащенные жир и масло, а масло семян масличного дерева, масло шореи кистевой и т.п. используют как SOS-обогащенные жир и масло. Для приготовления твердого масла, такого как равноценный заменитель масла какао, указанные жиры и масла либо используют непосредственно, либо составляют из них соответствующие смеси. Однако поскольку масло семян масличного дерева, масло шореи кистевой, масло из орехов бассия и т.п. получают из дикорастущих растений, то их выход и цена значительно варьируют в зависимости от таких факторов, как погода. В худшем случае возникает проблема, связанная с тем, что не обеспечивается требуемое количество подобных жиров и масел.
Rhizopus
Aspergillus
Mucor
Так, вместо получения вышеуказанных триглицеридов в виде масел, приготовленных фракционированием таких жиров и масел, как пальмовое масло, масло семян масличного дерева, масло шореи кистевой, масло из орехов бассия, был предложен способ получения вышеуказанных триглицеридов (патентная литература 1-5), в котором используют процесс переэтерификации под действием 1,3-селективной липазы. В приведенной патентной литературе указывается, что в качестве 1,3-селективной липазы используют липазы, полученные из видов sp.,  sp. и  sp., панкреатическую липазу и липазу рисовых отрубей.
В случае подобной переэтерификации жирную кислоту после проведения переэтерификации обычно извлекают и гидрируют для повторного использования. В этом случае, если в качестве исходного сырья используют несколько видов жирных кислот, для получения такого триглицерида, как POS, в котором остатки в 1,3-положении отличны друг от друга, необходимо провести дополнительные стадии с тем, чтобы восстановить баланс композиции исходных жирных кислот, путем анализа извлеченных жирных кислот и добавления к исходному сырью отсутствующей(их) жирной(ых) кислоты(кислот).
Таким образом, необходимо разработать более эффективный и более технологичный способ получения твердого масла в качестве равноценной замены масла какао.
Патентная литература 1: JP-A-55-071797
Патентная литература 2: JP-B 03-069516
Патентная литература 3: JP-B 06-009465
Патентная литература 4: WO 96/10643
Патентная литература 5: WO 03/000832
Описание изобретения
Объектом настоящего изобретения является пригодный для промышленного использования способ получения твердого масла, которое обладает великолепными свойствами в качестве равноценного заменителя масла какао.
Другим объектом настоящего изобретения является улучшение селективности реакции и продуктивности реакции в пригодном для промышленного использования способе получения твердого масла, которое обладает великолепными свойствами в качестве равноценного заменителя масла какао.
Еще одним объектом настоящего изобретения является пригодный для промышленного использования способ получения твердого масла, которое обладает великолепными свойствами в качестве равноценного заменителя масла какао, при этом указанный способ прост и не требует восстановления баланса жирных кислот в исходном сырье.
Указанная выше проблема может быть решена за счет осуществления реакции переэтерификации, которую проводят путем обработки одного или нескольких соединений, выбранных из группы, включающей насыщенные С16-22 жирные кислоты с прямой цепью и их сложные эфиры с низшими спиртами и триглицерид, содержащий олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении, гранулированным порошком липазы, который получают гранулированием конкретной липазы вместе с конкретным веществом, содержащим белок. Настоящее изобретение осуществлено на основании указанного открытия.
В частности, в настоящем изобретении предлагается способ получения твердого масла, включающий проведение реакции переэтерификации, которую осуществляют путем обработки одного или нескольких соединений, выбранных из группы, содержащей насыщенные С16-22 жирные кислоты с прямой цепью и их сложные эфиры с низшими спиртами и триглицерид, содержащий олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении, гранулированным порошком липазы, которая представляет собой липазу, выделенную из Rhizopus oryzae и/или Rhizopus delemar, и порошок сои, и удаление гранулированного порошка липазы после переэтерификации.
В настоящем изобретении предлагается также способ получения триглицерида, содержащего остаток жирной кислоты с прямой цепью в 1-положении, который отличен от остатка жирной кислоты с прямой цепью в 3-положении. Кроме того, в настоящем изобретении предлагается способ, где разности между каждым массовым процентом жирных кислот С16, С18, С20 и С22 в насыщенных жирных кислотах с прямой цепью и их сложных эфирах с низшими спиртами и каждым массовым процентом остатков жирных кислот С16, С18, С20 и С22 в 1-положении и 3-положении триглицерида, содержащего олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении, составляют в пределах 10%, при этом указанный способ не требует восстановления баланса жирной кислоты и ее сложного эфира с низшим спиртом, используемых в качестве исходного соединения, которое предполагается извлекать и применять повторно.
В соответствии с настоящим изобретением, используя стеариновую кислоту или ее сложный(ые) эфир(ы) с низшими спиртами, можно просто и эффективно получать SOS-обогащенные и/или SLS-обогащенные жир и масло. Используя бегеновую кислоту или ее сложный(ые) - эфир(ы) с низшими спиртами, можно получить жир и масло, - обогащенные ди-1,3-бегенил-2-олеоилглицерином (ВОВ) и/или ди-1,3-бегенил-2-линолеоилглицерином (BLB). Аналогично, используя смесь стеариновой кислоты и пальмитиновой кислоты или смесь сложного эфира стеариновой кислоты с низшим спиртом и сложного эфира пальмитиновой кислоты с низшим спиртом, можно получить сложные в приготовлении POS-обогащенные или PLS-обогащенные жир и масло. Используя каждые из приведенных выше SOS-, BOB-, POS-, POP-, SLS-, BLB-, PLS- или PLP-обогащенных жиров и масел независимо или, смешивая их в заданной пропорции, можно получить твердые масла в виде равноценных заменителей масла какао, которые обладают свойствами, аналогичными маслу какао, или обладают новыми свойствами, отличными от свойств масел какао. Из указанных твердых масел могут быть приготовлены превосходные шоколадные изделия, особенно если сочетать их с маслом какао и подсластителем(ями).
В соответствии с настоящим изобретением, в том случае, когда триглицерид содержит в 1-положении остаток жирной кислоты с прямой цепью, который отличен от остатка жирной кислоты с прямой цепью в 3-положении, то в способе по настоящему изобретению не требуется восстанавливать баланс жирной кислоты и ее сложного эфира с низшим спиртом, используемых в качестве исходного соединения, которое извлекают и используют повторно, и тем самым указанный способ может быть упрощен. Кроме того, поскольку конкретная кислота не находится в избытке в извлеченной жирной кислоте и ее сложном эфире с низшим спиртом, то извлеченную жирную кислоту и ее сложный эфир с низшим спиртом можно использовать, не отбрасывая часть указанных веществ. Таким образом, может быть разработан способ, обеспечивающий эффективное использование исходных веществ.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения
Предпочтительные примеры жиров и масел, используемых в способе получения твердого масла по настоящему изобретению, включают жиры и масла, обогащенные триглицеридами, содержащими олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении. В частности, предпочтительными являются жир и масло, включающие постоянное количество (предпочтительно, 1-70 мас.%) триглицерида, заранее содержащего остаток насыщенной жирной кислоты, который необходимо ввести либо в 1-положение, либо в 3-положение, такой как SOO и POO, поскольку использование подобных жиров и масел может снизить необходимое количество насыщенной жирной кислоты или ее сложного эфира с низшим спиртом, указанных ниже. В частности, примеры триглицерида или жира и масла, имеющих олеоильную группу во 2-положении, включают 1,3-дилауроил-2-олеоилглицерин, 1,3-димиристоил-2-олеоилглицерин, триолеоилглицерин, низкоплавкую фракцию масла семян масличного дерева (например, с йодным числом 70-80), подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты, сафлоровое масло с высоким содержанием олеиновой кислоты, рапсовое масло с высоким содержанием олеиновой кислоты и низким содержанием линоленовой кислоты, пальмовое масло, фракционированное пальмовое масло и их смеси. Примеры жира и масла, имеющих линолеоильную группу во 2-положении, включают сафлоровое масло с высоким содержанием линолевой кислоты, соевое масло, масло виноградных зерен и т.п.
Среди указанных соединений предпочтительными являются указанные выше низкоплавкая фракция масла семян масличного дерева, подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты, рапсовое масло с высоким содержанием олеиновой кислоты и низким содержанием линоленовой кислоты, пальмовое масло и фракционированное пальмовое масло. Для приготовления SOS-обогащенного твердого масла, преимущественно, используют низкоплавкую фракцию масла семян масличного дерева или подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты. Для приготовления POS-обогащенного твердого масла, преимущественно, используют фракционированное пальмовое масло, в частности, фракционированное пальмовое масло, которое получают двойным фракционированием пальмового масла и которое содержит 40 мас.% или больше (предпочтительно, 95 мас.% или меньше) общего количества POP и POO. Для приготовления PLP-обогащенного или SLS-обогащенного твердого масла предпочтительным является сафлоровое масло с высоким содержанием линолевой кислоты.
В качестве насыщенных С16-С22 жирных кислот предпочтительными являются стеариновая кислота, пальмитиновая кислота и бегеновая кислота.
Низшим спиртом в сложных эфирах С16-С22 жирных кислот с низшими спиртами, предпочтительно, является С1-6 спирт и, в частности, метанол, этанол или изопропиловый спирт. Среди них наиболее предпочтительным является этанол.
Предпочтительно, используют отношение (молярное отношение) триглицерида, содержащего олеоильную группу во 2-положении, к насыщенной С16-С22 жирной кислоте и/или ее сложному эфиру с низшим спиртом, равное 1/2 или меньше, в частности, от 1/2 до 1/30.
В настоящем изобретении для получения твердого масла, обогащенного 1,3-дистеароил-2-олеоилглицерином (SOS) и/или 1,3-дистеароил-2-линолеоилглицерином (SLS), в качестве одного или нескольких соединений, выбранных из группы, которая включает насыщенные C16-22 жирные кислоты с прямой цепью и их сложные эфиры с низшими спиртами, предпочтительно, используют стеариновую кислоту и/или ее сложный эфир с низшим спиртом. В качестве альтернативы, для получения твердого масла, обогащенного 1,3-дипальмитоил-2-олеоилглицерином (POP) и/или 1,3-дипальмитоил-2-линолеоилглицерином (PLP), вместо стеариновой кислоты и/или ее сложного эфира с низшим спиртом, предпочтительно, используют пальмитиновую кислоту или ее сложный эфир с низшим спиртом. Для получения твердого масла, обогащенного 1,3-дибегенил-2-олеоилглицерином (BOB) и/или 1,3-дибегенил-2-линолеоилглицерином (BLB), предпочтительно, также используют бегеновую кислоту или ее сложный эфир с низшим спиртом.
Кроме того, в настоящем изобретении для получения твердого масла, обогащенного триглицеридом, содержащим олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении и каждую из пальмитоильной группы и стеароильной группы (POS и/или PLS), в качестве одного или нескольких соединений, выбранных из группы, которая включает насыщенные C16-22 жирные кислоты с прямой цепью и их сложные эфиры с низшими спиртами, предпочтительно, используют смесь пальмитиновой кислоты или ее сложного эфира с низшим спиртом и стеариновой кислоты или ее сложного эфира с низшим спиртом.
Аналогично, в настоящем изобретении для получения твердого масла, обогащенного триглицеридом, содержащим олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении и каждую из бегенильной группы и пальмитоильной группы (BOP и/или BLP), в качестве одного или нескольких соединений, выбранных из группы, которая включает насыщенные C16-22 жирные кислоты с прямой цепью и их сложные эфиры с низшими спиртами, предпочтительно, используют смесь бегеновой кислоты или ее сложного эфира с низшим спиртом и пальмитиновой кислоты или ее сложного эфира с низшим спиртом.
В качестве альтернативы, для получения твердого масла, обогащенного триглицеридом, содержащим олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении и каждую из бегенильной группы и стеароильной группы (BOS и/или BLS), в качестве одного или нескольких соединений, выбранных из группы, которая включает насыщенные C16-22 жирные кислоты с прямой цепью и их сложные эфиры с низшими спиртами, предпочтительно, используют смесь бегеновой кислоты или ее сложного эфира с низшим спиртом и стеариновой кислоты или ее сложного эфира с низшим спиртом.
В настоящем описании фраза “SOS-обогащенное или SLS-обогащенное твердое масло” означает, что 1,3-дистеароил-2-олеоилглицерин и/или 1,3-дистеароил-2-линолеоилглицерин составляет 10 мас.% или больше от общего количества триглицеридов, присутствующих в твердом масле, преимущественно, SOS и/или SLS составляют большую часть триглицерида. Преимущественно, верхний предел количества SOS и/или SLS составляет 90 мас.%. В настоящем описании фраза “POS-обогащенное или PLS-обогащенное твердое масло” означает, что POS и/или PLS составляет 10 мас.% или больше от общего количества триглицеридов, присутствующих в твердом масле, преимущественно, POS и/или PLS составляют большую часть триглицерида. Преимущественно, верхний предел количества POS и/или PLS составляет 90 мас.%.
В соответствии с настоящим изобретением, при проведении переэтерификации с использованием двух или большего количества жирных кислот, имеющих различное количество атомов углерода, в качестве насыщенных жирных кислот C16-22 с прямой цепью и их сложных эфиров с низшими спиртами, изменение соотношения жирных кислот может изменить отношение симметричного триглицерида, имеющего олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении, такого как POP и/или PLP, к несимметричному триглицериду, имеющему олеоильную группу и/или линолеоильную группу во 2-положении, такому как POS и/или PLS. Кроме того, в настоящем изобретении, жирные кислоты и их сложные эфиры с низшими спиртами, оставшиеся в реакционной системе после переэтерификации, могут быть, если необходимо, гидрированы, чтобы их можно было использовать повторно.
В случае повторного использования, когда состав жирных кислот, включающих жирную кислоту и ее сложный эфир с низшим спиртом, которые предполагается повторно использовать, такой же, что и в триглицериде, имеющем олеоильную группу во 2-положении, достигается преимущество, заключающееся в том, что нет необходимости восстанавливать баланс жирных кислот. Предпочтительно, разности между каждым из массовых процентов C16, C18, C20 и C22 жирных кислот в насыщенных жирных кислотах с прямой цепью и их сложных эфирах с низшими спиртами и каждым из массовых процентов остатков C16, C18, C20 и C22 жирных кислот в 1-положении и 3-положении триглицерида, имеющего олеоильную группу во 2-положении, составляют в пределах 10%. Разница, более предпочтительно, составляет в пределах 5% и, наиболее предпочтительно, составляет в пределах 3%. Например, когда фракционированное пальмовое масло, в котором все остатки жирной кислоты в 1-положении и 3-положении заняты C16 жирными кислотами с содержанием 50 мас.% и C18 жирными кислотами с содержанием 50 мас.%, подвергают переэтерификации смесью этилпальмитата и этилстеарата, то, предпочтительно, используют смесь этилпальмитата с содержанием от 35 до 65 мас.% и этилстеарата с содержанием от 65 до 35 мас.%.
Rhizopus delemar
Rhizopus oryzae
Rhizopus
Что касается липазы, используемой по настоящему изобретению, то может применяться  и , относящиеся к виду , и предпочтительной является 1,3-селективная липаза.
Rhizopus oryzae
Rhizopus delemar
Подобная липаза включает Picantase R8000 (изготовитель - Robin), Lipase F-AP15 (изготовитель - Amano Enzyme Inc.) и т.п., однако наиболее подходящая липаза включает Lipase DF “Amano” 15-K (изготовитель - Amano Enzyme Inc., также обозначают, как Lipase D), выделенную из . Указанные вещества представляют собой порошкообразные липазы. Кроме того, Lipase DF “Amano” 15-K ранее описывали как липазу, выделенную из .
В качестве липазы, используемой по настоящему изобретению, может применяться липаза, полученная путем сушки содержащего липазу водного раствора, который включает компоненты культуры липаз, и т.п. В настоящем изобретении, преимущественно, используют порошки липаз, имеющие специфическую форму с содержанием воды 10 мас.% или меньше. В частности, предпочтительно, 90 мас.% или больше порошков липазы имеют размер частиц от 1 до 100 мкм. Кроме того, предпочтительны порошки липаз, полученные распылительной сушкой содержащего липазу водного раствора, рН которого доводят до значения в интервале 6-7,5.
В настоящем изобретении используют гранулированный порошок липазы, который гранулируют вместе с порошком сои с последующим измельчением (также называют “порошкообразной липазой”).
В настоящем изобретении в качестве порошка сои, предпочтительно, используют порошок сои, содержание жира в котором составляет 5 мас.% или больше. В подобном порошке сои содержание жира, предпочтительно, составляет 10 мас.% или больше и, более предпочтительно, составляет 15 мас.% или больше, хотя, преимущественно, содержание жира составляет 25 мас.% или меньше. В частности, предпочтительным является порошок сои, содержание жира в котором составляет от 18 до 23 мас.%.
В связи с этим примеры жира, содержащегося в порошке сои, включают триглицериды жирных кислот и их аналоги. Содержание жира в порошке сои легко можно определить таким способом, как экстракция по методу Сокслета.
В настоящем изобретении в качестве подобного порошка сои можно использовать цельную соевую муку. В качестве альтернативы в качестве порошка сои можно использовать соевое молоко. Соевую муку можно приготовить путем измельчения соевых бобов обычными способами. Порошок сои, преимущественно, имеет размер частиц от 0,1 до 600 мкм. Размер частиц можно определить по способам, аналогичным тем, которые используют для определения размера частиц порошкообразной липазы.
Количество используемого порошка липазы, предпочтительно, от 0,1 до 200 раз по массе, более предпочтительно, от 0,1 до 20 раз по массе и, наиболее предпочтительно, от 0,1 до 10 раз по массе превышает количество используемой липазы.
Преимущественно, порошок липазы, используемый по настоящему изобретению, содержит 10 мас.% воды или меньше, и, в частности, содержание воды, предпочтительно, составляет от 1 до 8 мас.%.
Размер частиц порошков липаз может быть любым по выбору. Тем не менее, 90 мас.% или больше частиц порошка липазы имеют размер от 1 до 100 мкм. Предпочтительно, средний размер частиц порошка липазы составляет от 10 до 80 мкм. Порошок липазы, предпочтительно, имеет сферическую форму.
Например, размер частиц порошка липазы можно определить с помощью анализатора гранулометрического состава Particle Size Distribution Analyzer (LA-500) компании Horiba Ltd.
Порошкообразную липазу, которую используют по настоящему изобретению, можно получить высушиванием водного раствора, в котором растворяют и диспергируют липазу и порошок сои, с помощью любого способа сушки, который выбран из группы, включающей распылительную сушку, сублимационную сушку и осаждение с помощью растворителя с последующей сушкой.
Водный раствор, в котором растворяют и диспергируют липазу и порошок сои, можно получить, растворяя и диспергируя липазу и порошок сои в воде, смешивая порошок липазы с водным раствором, в котором растворен и диспергирован порошок сои, или смешивая порошок сои с указанным ниже водным раствором, содержащим липазу.
На стадии сушки водного раствора, в котором растворяют и диспергируют липазу и порошок сои, частицы липазы и/или порошка сои склеиваются, а затем образуется гранулированное вещество, содержащее липазу и порошок сои. Гранулированное вещество может включать компоненты культуры липазы.
Порошкообразную липазу, полученную, как указано выше, можно непосредственно использовать при проведении переэтерификации.
Количество воды в водном растворе, в котором растворяют и диспергируют липазу и порошок сои, определяют, регулируя массу воды по отношению к общей массе липазы и порошка сои. В частности, масса воды, предпочтительно, от 0,5 до 1000 раз, более предпочтительно, от 1,0 до 500 раз и, наиболее предпочтительно, от 3,0 до 100 раз превышает общую массу липазы и порошка сои.
В частности, когда порошкообразную липазу получают распылительной сушкой, то вследствие конструктивных особенностей устройства для распылительной сушки масса воды, предпочтительно, от 2,0 до 1000 раз, более предпочтительно, от 2,0 до 500 раз и, наиболее предпочтительно, от 3,0 до 100 раз превышает общую массу липазы и порошка сои.
В том случае, когда в качестве источника липазы используют содержащий липазу водный раствор, то концентрацию липазы в содержащем липазу водном растворе, с целью рассчитать массу липазы, можно определить методом сублимационной сушки или другим способом сушки в вакууме содержащего липазу водного раствора.
В настоящем описании содержащий липазу водный раствор включает культуральный раствор липазы, из которого удалены клеточные тела, очищенный культуральный раствор липазы; раствор, в котором вновь растворена и диспергирована липаза, выделенная из указанных культуральных растворов; раствор, в котором растворена коммерчески доступная порошкообразная липаза; и коммерчески доступная жидкая липаза. С целью усиления активности липазы, из указанного раствора, более предпочтительно, удаляют низкомолекулярные компоненты, такие как соли. С целью улучшения свойств порошкообразного вещества, из указанного раствора, более предпочтительно, удаляют низкомолекулярные компоненты, такие как сахара.
2
4
4
2
4
4
2
2
4
4
2
4
4
2
Культуральный раствор липазы включает, например, водный раствор, который содержит соевую муку, пептон, кукурузный экстракт, KHPO, (NH)SO, MgSO·7HO и т.п. Концентрации указанных веществ следующие: соевая мука составляет от 0,1 до 20 мас.% и, предпочтительно, от 1,0 до 10 мас.%; пептон составляет от 0,1 до 30 мас.% и, предпочтительно, от 0,5 до 10 мас.%; кукурузный экстракт составляет от 0,1 до 30 мас.% и, предпочтительно, от 0,5 до 10 мас.%; KHPO составляет от 0,01 до 20 мас.% и, предпочтительно, от 0,1 до 5 мас.%; (NH)SO составляет от 0,01 до 20 мас.% и, предпочтительно, от 0,05 до 5 мас.%; а MgSO·7HO составляет от 0,01 до 20 мас.% и, предпочтительно, от 0,05 до 5 мас.%. Приведенные условия в культуре липазы должны контролироваться следующим образом: температура культуры от 10 до 40°C и, преимущественно, от 20 до 35°C; объем воздушного потока составляет от 0,1 до 2,0 VVM и, предпочтительно, от 0,1 до 1,5 VVM; скорость вращения при перемешивании составляет от 100 до 800 об/мин и, предпочтительно, от 200 до 400 об/мин; величина pH составляет от 3,0 до 10,0 и, предпочтительно, составляет от 4,0 до 9,5.
Отделение клеточных тел, предпочтительно, проводят центрифугированием, методом фильтрования с использованием мембранных фильтров и т.п. Удаление низкомолекулярных компонентов, таких как соли и сахара, можно осуществить с помощью плоских ультрафильтрационных мембран. В частности, после фильтрования через плоские ультрафильтрационные мембраны водный раствор, содержащий липазу, концентрируют до 1/2 от исходного объема, а затем добавляют фосфатный буфер в количестве, которое равно количеству концентрированного раствора. Повторяя указанную процедуру от одного до пяти раз, можно получить водный раствор липазы, из которого удалены низкомолекулярные компоненты.
2
Центрифугирование, преимущественно, проводят при ускорении от 200 до 20000×g. Давление, которое прикладывают к мембранному фильтру, преимущественно, контролируют плоскими микрофильтрационными мембранами, пресс-фильтром и т.п. таким образом, чтобы оно не превышало 3,0 кг/м. В случае фермента в клеточном теле, предпочтительно, разрушение клетки клеточного тела осуществляют с помощью гомогенизатора, гомогенизатора Уоринга, с помощью ультразвука, французского пресса, шаровой мельницы и т.п.; клеточные остатки удаляют центрифугированием, фильтрованием через плоские мембранные фильтры и т.п. Скорость вращения гомогенизатора при перемешивании составляет от 500 до 30000 об/мин и, предпочтительно, от 1000 до 15000 об/мин. Скорость вращения гомогенизатора Уоринга составляет от 500 до 10000 об/мин и, предпочтительно, от 1000 до 5000 об/мин. Время перемешивания составляет от 0,5 до 10 мин и, предпочтительно, от 1 до 5 мин. Разрушение ультразвуком, предпочтительно, осуществляют с частотой от 1 до 50 кГц, более предпочтительно, от 10 до 20 кГц. Диаметр стеклянных гранул шаровой мельницы, предпочтительно, составляет от 0,1 до 0,5 мм.
На одной из стадий перед процессом сушки содержащий липазу водный раствор может быть сконцентрирован. Методы концентрации специально не ограничиваются, и они включают использование испарителя, испарителя мгновенного вскипания, концентрирование методом ультрафильтрации, концентрирование методами микрофильтрации, высаливание с помощью неорганических солей, методы осаждения с использованием растворителей, методы поглощения с использованием ионообменной целлюлозы и т.п., и методы поглощения воды с помощью гигроскопичных гелей. Среди них предпочтительными являются концентрация методом ультрафильтрации и использование испарителя. Модуль для концентрирования методом ультрафильтрации, преимущественно, представляет собой плоскую мембрану или мембрану из полого волокна, которая отсекает молекулярную массу от 3000 до 100000 и, более предпочтительно, от 6000 до 50000. Материал, из которого изготовлена мембрана, предпочтительно, представляет собой полиакрилонитрил, полисульфон и т.п.
Далее описывается сушка распылением, сублимационная сушка и осаждение с использованием растворителя с последующей сушкой, являющиеся методами сушки водного раствора, в котором растворены и диспергированы липаза и порошок сои.
Сушку распылением, предпочтительно, проводят в установках распылительной сушки, таких как установки, имеющие форсунки с противотоком, диски с противотоком, форсунки с прямотоком и диски с прямотоком, при этом установки с дисками с прямотоком более предпочтительны. Сушку распылением, предпочтительно, контролируют следующим образом: скорость вращения распылителя составляет от 4000 до 20000 об/мин; а нагрев составляет от 100 до 200°C для температуры на входе и от 40 до 100°C для температуры на выходе. В частности, температуру водного раствора, содержащего липазу и порошок сои, предпочтительно регулируют в диапазоне от 20 до 40°C, а затем проводят распылительную сушку в сухой атмосфере при температуре от 70 до 130°C. Предпочтительно, величину рН водного раствора перед сушкой доводят до значения в интервале от 7,5 до 8,5.
Сублимационную сушку (лиофилизацию), предпочтительно, осуществляют, например, с использованием малопроизводительных лабораторных аппаратов сублимационной сушки или компактных лиофилизаторов. Кроме того, сублимационную сушку можно проводить путем сушки при пониженном давлении.
Осаждение с помощью растворителей с последующей сушкой проводят следующим образом: водный раствор, в котором растворены и диспергированы липаза и порошок сои, постепенно добавляют к растворителю, используемому для получения осадка, образовавшийся осадок отделяют центрифугированием с помощью центробежных сепараторов, а затем выделенный осадок сушат при пониженном давлении. Предпочтительно, проводят ряд подобных процедур при пониженной температуре, которая меньше, чем комнатная температура, с тем, чтобы предотвратить денатурацию и разложение порошкообразной липазы.
Растворитель, который используют для проведения осаждения с помощью растворителя, включает, например, водные растворители и гидрофильные растворители, такие как этанол, ацетон, метанол, изопропиловый спирт и гексан. Можно использовать смеси подобных растворителей. Среди них, преимущественно, применяют этанол и ацетон с тем, чтобы повысить активность порошкообразной липазы.
Количество растворителя, который используют для проведения осаждения с помощью растворителя, преимущественно, не ограничивается, хотя объем растворителя, предпочтительно, от 1 до 100 раз и более, более предпочтительно, от 2 до 100 раз превышает объем водного раствора, в котором растворены и диспергированы липаза и порошок сои.
После проведения осаждения с использованием растворителя, осадок можно получить, оставив раствор стоять для формирования осадка с последующей фильтрацией. Тем не менее осадок можно также получить осторожным центрифугированием с ускорением приблизительно от 1000 до 3000×g. Сушку полученного осадка можно осуществить, например, путем сушки при пониженном давлении.
В соответствии с настоящим изобретением, на стадии получения порошкообразной липазы можно также добавлять сложный(ые) эфир(ы) жирных кислот и/или жирную(ые) кислоту(ы). В частности, порошкообразную липазу можно получить при контактировании водного раствора, в котором растворены и диспергированы липаза и порошок сои, со сложным эфиром жирной кислоты и/или жирной кислотой с последующей сушкой.
Подобный контакт со сложным эфиром жирной кислоты и/или жирной кислотой может дополнительно улучшить активность и стабильность липазы.
Пригодный для использования сложный эфир жирной кислоты включает сложные эфиры жирных кислот с одноатомным спиртом или многоатомным спиртом. Эфир жирной кислоты с многоатомным спиртом может быть неполным сложным эфиром или полным сложным эфиром.
В данном случае одноатомный спирт включает стерины, такие как алкилзамещенный одноатомный спирт, фитостерин и т.п. Алкильный фрагмент, входящий в состав алкилзамещенного одноатомного спирта, преимущественно, представляет собой С6-12 алкил со средней длиной цепи или С13-22 алкил с длинной цепью и может быть насыщенным или ненасыщенным, а также может иметь прямую или разветвленную цепь. Из подобных фитостеринов предпочтительными являются, например, ситостерин, стигмастерин, кампестерин, фукостерин, спинастерин, брассикастерин и т.п. Примеры многоатомного спирта включают глицерин, продукты конденсации глицерина, такие как диглицерин и декаглицерин, гликоли, такие как пропиленгликоль, сорбит и т.п.
Составляющими жирными кислотами в сложных эфирах жирных кислот и в жирных кислотах, которые используют по настоящему изобретению, преимущественно, являются жирные кислоты, полученные из жиров и масел, однако они специально ими не ограничиваются. Например, сюда включены С6-12 жирные кислоты со средней длиной цепи, такие как гексановая кислота, октановая кислота, декановая кислота и ундекановая кислота, и ненасыщенные С12-22 жирные кислоты с длинной цепью, такие как олеиновая кислота, линолевая кислота, рицинолевая кислота и эруциновая кислота.
Включены также другие насыщенные жирные кислоты с длинной цепью, такие как тетрадекановая кислота, гексадекановая кислота, октадекановая кислота, эйкозановая кислота и докозановая кислота.
В качестве сложного эфира жирной кислоты, который используют по настоящему изобретению, предпочтительными являются сложные эфиры жирной кислоты, выбранные из жиров и масел, диглицеридов и моноглицеридов, которые в качестве своего структурного компонента содержат жирную(ые) кислоту(ы), полученную(ые) из жиров и масел. Можно также использовать смесь неполного сложного эфира и жирной кислоты, которые можно получить гидролизом части сложного(ых) эфира(ов) жирных кислот.
В связи с этим для использования в порошкообразной липазе, преимущественно, выбирают сложный эфир жирной кислоты и жирную кислоту, которые являются такими же, как и вещество, которое используют при переэтерификации или этерификации с порошкообразной липазой.
Масло и жир, которые используют в качестве сложного эфира жирной кислоты, специально не ограничиваются. Тем не менее, когда порошкообразную липазу получают путем гидролиза с последующей этерификацией, преимущественно, используют масло и жир, которые являются жидкими при температуре проведения реакции.
Подобные жиры и масла включают, например, одно вещество или смесь следующих веществ: растительные жиры и масла, такие как рапсовое масло, подсолнечное масло, оливковое масло, кукурузное масло, кокосовое масло, кунжутное масло, сафлоровое масло, соевое масло, его разновидности с высоким содержанием олеиновой кислоты, хлопковое масло, рисовое масло, льняное масло, пальмовое масло, фракционированное пальмовое масло, пальмоядровое масло, масло камелии, масло какао, масло семян масличного дерева, фракция масла семян масличного дерева, масло шореи кистевой, фракции масла шореи кистевой и масло из орехов бассия; триглицериды (синтетические жиры и масла), такие как триолеин (глицерид триолеиновой кислоты), трикаприлин (глицерид триоктановой кислоты), триацетин (глицерид триацетовой кислоты) и трибутирин (глицерид трибутановой кислоты); и животные жиры и масла, такие как рыбий жир, говяжий жир и свиной жир. Из них предпочтительными являются растительные жиры и масла.
Когда сложный эфир жирной кислоты или комбинацию сложного эфира жирной кислоты и жирной кислоты используют в качестве материала порошкообразной липазы, то порошкообразную липазу можно получить следующим образом: сложный эфир жирной кислоты или комбинацию сложного эфира жирной кислоты и жирной кислоты добавляют и вводят в контакт с водным раствором, в котором растворены и диспергированы липаза и порошок сои, и раствор перемешивают до однородности с помощью мешалки или трех мешалок, приводимых в движение одним двигателем, и т.п., с целью подвергнуть гидролизу и/или осуществить эмульгирование и диспергирование, а затем раствор высушивают, используя методы сушки, выбранные из сушки распылением, сублимационной сушки, или методы осаждения с помощью растворителя с последующей сушкой.
В настоящем изобретении сушку можно также осуществить путем обезвоживания, которое сопровождается переэтерификацией. А именно: проводят гидролиз и/или эмульгирование и диспергирование с последующей переэтерификацией, сопровождающейся обезвоживанием и, если необходимо, масло, включающее непрореагировавшие исходные соединения, отфильтровывают и получают порошкообразную липазу.
Дополнительное количество сложного эфира жирной кислоты и/или жирной кислоты, которые используют для получения порошкообразной липазы, предпочтительно, от 0,1 до 500 раз по массе, более предпочтительно, от 0,2 до 100 раз по массе и, наиболее предпочтительно, от 0,3 до 50 раз по массе превышает общую массу липазы и порошка сои.
Однако при получении порошкообразной липазы методом распылительной сушки дополнительное количество используемого сложного эфира жирной кислоты и/или жирной кислоты, предпочтительно, от 0,1 до 10 раз по массе, более предпочтительно, от 0,2 до 10 раз по массе и, наиболее предпочтительно, от 0,3 до 10 раз по массе превышает общую массу липазы и порошка сои.
В случае использования распылительной сушки указанное обстоятельство вызвано тем, что избыточное дополнительное количество сложного эфира жирной кислоты и/или жирной кислоты вызывает следующие проблемы: испарение влаги становится неполным; становится труднее собирать полученную порошкообразную липазу вследствие избытка сложного эфира жирной кислоты и/или жирной кислоты и т.п.
Совершенствование устройств для испарительной сушки или изменение способа выделения может повысить верхний предел для дополнительного количества используемого сложного эфира жирной кислоты и/или жирной кислоты; дополнительные стадии, такие как фильтрация, потребуются в том случае, если эфир жирной кислоты и/или жирная кислота содержатся в большем, чем необходимо, количестве.
В том случае, когда порошкообразную липазу, содержащую сложный эфир жирной кислоты и/или жирную кислоту, получают осаждением с использованием растворителя, то объем используемого растворителя, предпочтительно, от 1 до 100 раз по объему, более предпочтительно, от 2 до 10 раз по объему превышает общую массу сложного эфира жирной кислоты и/или жирной кислоты и водного раствора, в котором растворены и диспергированы липаза и порошок сои.
В том случае, когда перед проведением осаждения с использованием растворителя предварительно добавляют рассмотренный ниже вспомогательный фильтрующий материал, то растворитель используют с учетом массы указанного вспомогательного фильтрующего вещества, которую добавляют к общей массе.
Стадия получения порошкообразной липазы может дополнительно включать стадию добавления вспомогательного фильтрующего вещества.
Пригодное для использования вспомогательное фильтрующее вещество включает силикагель, церит, целлюлозу, крахмал, декстрин, активированный уголь, активированную глину, каолин, бентонит, тальк, песок и т.п. Среди них предпочтительными являются силикагель, церит или целлюлоза. Размер частиц вспомогательного фильтрующего вещества может быть любым по выбору, однако предпочтительными являются частицы с размером от 1 до 100 мкм и наиболее предпочтительны частицы с размером от 5 до 50 мкм.
Вспомогательное фильтрующее вещество, которое используют перед переэтерификацией, после или в процессе переэтерификации, предпочтительно, добавляют в количестве, составляющем от 1 до 500% по массе и более предпочтительно от 10 до 200% по массе от общей массы липазы и порошка сои. Указанное обстоятельство объясняется тем, что количество, попадающее в указанные границы, делает навеску меньше во время проведения фильтрования, и не требуется использовать громоздкое оборудование и проводить дополнительные обработки перед фильтрованием, такие как центрифугирование с большим ускорением.
Вспомогательное фильтрующее вещество может также содержаться в порошкообразной липазе. В том случае, когда для получения порошкообразной липазы используют испарительную сушку или сублимационную сушку, то вспомогательное фильтрующее вещество можно добавлять либо до сушки, либо после сушки.
В том случае, когда сушку осуществляют путем осаждения с использованием растворителя с последующей сушкой, то, предпочтительно, вспомогательное фильтрующее вещество добавляют к порошкообразной липазе, полученной путем сушки.
Количество вспомогательного фильтрующего вещества, содержащегося в полученной порошкообразной липазе, может составлять от 1 до 500 мас.% и, более предпочтительно, от 10 до 200 мас.% от общей массы липазы и порошка сои.
В настоящем изобретении вышеуказанную порошкообразную липазу добавляют к веществу, которое включает триглицерид, имеющий олеоильную группу во 2-положении, и насыщенную C16-22 жирную кислоту и/или ее сложный эфир с низшим спиртом, с целью провести переэтерификацию обычными способами. В этом случае, преимущественно, от 0,01 до 10 массовых частей (предпочтительно, от 0,01 до 2 массовых частей, более предпочтительно, от 0,1 до 1,5 массовых частей) порошкообразной липазы добавляют к 100 массовым частям указанного вещества и проводят переэтерификацию в течение от 0,1 до 50 час (предпочтительно, от 0,5 до 30 час и, более предпочтительно, от 1 до 20 час) при температуре от 30 до 100°C (предпочтительно, от 35 до 80°C и, более предпочтительно, от 40 до 60°C). Реакцию, преимущественно, проводят в реакторе периодического действия. Температура реакции может быть любой температурой, при которой жир или масло, в качестве участвующего в реакции субстрата, может расплавиться, а фермент может быть активирован. Оптимальное время реакции варьирует в зависимости от количества добавленного кислорода, температуры реакции и т.п.
После проведения переэтерификации жирную кислоту и/или ее сложный эфир с низшим спиртом, предпочтительно, удаляют. Несмотря на то что может использоваться любой способ удаления, преимущественно, применяют дистилляцию.
После переэтерификации или, в качестве альтернативы, после удаления жирной кислоты и/или ее сложного эфира, проводят обычную стадию фракционирования. Фракционирование можно осуществить с использованием или без использования растворителя. Примеры растворителя, который используют для проведения фракционирования с растворителем, включают ацетон, гексан, этанол, водный этанол и т.п., при этом предпочтительными являются ацетон и гексан. В этом случае, предпочтительно, от 50 до 1000 массовых частей растворителя добавляют к 100 массовым частям продукта переэтерификации, который подвергают фракционированию.
Несмотря на то что твердое масло можно получить указанным способом, в случае необходимости, можно провести обычную очистку жира и масла, такую как удаление растворителя, удаление жирной кислоты, удаление сложного эфира жирной кислоты с низшим эфиром, обесцвечивание, дезодорирование и т.п.
Шоколадные изделия включают компонент в виде жира и масла и компонент в виде сахара, при этом компонент в виде жира и масла представляет собой смесь вышеуказанного твердого масла и масла какао. Вышеуказанное твердое масло, преимущественно, входит в компонент в виде жира и масла в количестве 10 мас.% или больше, предпочтительно, в количестве 20 мас.% или больше и, наиболее предпочтительно, в количестве 30 мас.% или больше. Что касается компонента в виде сахара, то могут добавляться любые сахара, которые используются в шоколадах, например, сахароза, фруктоза и их смесь. Могут также использоваться сахарные спирты, такие как сорбит. Кроме того, шоколадные изделия по настоящему изобретению могут включать другие необязательные компоненты, которые содержатся в обычных шоколадных изделиях. Примеры необязательных компонентов включают эмульгатор, который обычно представляет собой лецитин, отдушку, порошкообразное снятое молоко, порошкообразное цельное молоко и т.п.
Далее, настоящее изобретение подробно разъясняется в следующих примерах.
Пример получения 1 (Получение композиции 1 порошкообразной липазы)
Водный раствор дезодорированной 10%-ной непросеянной соевой муки, поставляемой на рынок под торговым названием “Alphaplus HS-600”, которую изготавливает компания Nisshin Cosmo Foods, Ltd., и содержащей 23 мас.% жира, предварительно стерилизуют в автоклаве в течение 15 мин при температуре 121°С и охлаждают до комнатной температуры. Тройное количество охлажденного раствора при перемешивании добавляют к раствору фермента Lipase DF “Amano” 15-K, изготавливаемого компанией Amano Enzyme Inc. и называемого также Lipase D (150000 ед./мл). Доводят рН полученного раствора до 7,8, добавляя 0,5N раствор NaOH, а затем сушат распылением с помощью распылительной сушилки (Tokyo Rikakikai Co., Ltd., SD-1000). В итоге получают композицию 1 порошкообразной липазы (90 мас.% частиц порошкообразной липазы имеет размер от 1 до 100 мкм).
Пример 1
Смешивают 10 г низкоплавкой фракции масла из семян масличного дерева (Lipex205: Aarhuskarlshamn AB) и 10 г этилового эфира стеариновой кислоты (этилстеарат: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.), затем добавляют 0,5 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 4 час при температуре 60°С. Полученный раствор отфильтровывают для удаления порошкообразного фермента и в результате получают 18,0 г продукта реакции 1.
Сравнительный пример 1
Mucor miehei
Смешивают 10 г низкоплавкой фракции масла из семян масличного дерева (Lipex205: Aarhuskarlshamn AB) и 10 г этилового эфира стеариновой кислоты (этилстеарат: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.), затем добавляют 15,0 мас.% фермента Lipozyme RM-IM, который представляет собой иммобилизованную липазу, выделенную из  (Novozymes A/S), и проводят реакцию при перемешивании в течение 4 час при температуре 60°С. Полученный раствор отфильтровывают для удаления порошкообразного фермента и в результате получают 18,0 г продукта реакции 2.
Композицию TAG продуктов реакции 1 и 2 анализируют методом ГЖХ (все последующие композиции TAG анализируют тем же самым методом). XOX/(XXO+OXX) анализируют методом ВЭЖХ с использованием связанных с колонкой ионообменных групп, включающих серебро. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1Композиция TAG
Состав TAG (%)
Низкоплавкая фракция масла из семян масличного дерева
Продукт реакции 2 (Сравнительный пример 1)
Продукт реакции 1(Пример 1)
PS<sub>2</sub>
следы
2,0
1,0
POS
4,4
6,4
6,5
PO<sub>2</sub>
6,9
1,4
1,4
S<sub>3</sub>
следы
3,3
2,3
S<sub>2</sub>O
2,1
38,0
39,0
SO<sub>2</sub>
54,3 (содержит SLS)
20,3
19,3
S<sub>2</sub>L
9,8
10,1
O<sub>3</sub>
9,8
2,1
2,0
SOL
9,3
7,2
7,1
Другие
13,2
9,5
11,3
XOX/(XXO+OXX)
98/2
97/3
98/2
Примечания:
Композиция TAG указывает содержание каждого триглицерида в общей массе триглицеридов.
XOX/(XXO+OXX) обозначает отношение триглицеридов, имеющих остатки насыщенной жирной кислоты в 1-положении и 3-положении, к глицеридам, имеющим остаток насыщенной жирной кислоты во 2-положении, среди триглицеридов, имеющих два остатка насыщенной жирной кислоты и одну олеоильную группу.
P: остаток пальмитиновой кислоты, S: остаток стеариновой кислоты, O: остаток олеиновой кислоты, L: остаток линолевой кислоты.
Полученные результаты показывают, что настоящее изобретение обеспечивает значение XOX/(XXO+OXX) не ниже, чем величина XOX/(XXO+OXX) для низкоплавкой фракции масла из семян масличного дерева, и что композиция 1 порошкообразной липазы улучшает селективность реакции и эффективность реакции, по сравнению с Lipozyme RM-IM, который представляет собой типичный иммобилизованный фермент (Сравнительный пример 1).
Пример 2
Смешивают 8 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты (Olein Rich: Showa Sangyo Co., Ltd.) и 12 г этилстеарата (Ethyl Stearate: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.), затем добавляют 0,5 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 7 час при температуре 40°С. Полученный раствор отфильтровывают, чтобы удалить порошкообразный фермент. В результате получают 19 г продукта реакции 3.
Сравнительный пример 2
Mucor miehei
Смешивают 8 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты (Olein Rich: Showa Sangyo Co., Ltd.) и 12 г этилстеарата (Ethyl Stearate: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.), затем добавляют 15,0 мас.% фермента Lipozyme RM-IM, который представляет собой иммобилизованную липазу, выделенную из  (Novozymes A/S), и проводят реакцию при перемешивании в течение 7 час при температуре 40°С. Полученный раствор отфильтровывают, чтобы удалить порошкообразный фермент. В результате получают 19 г продукта реакции 4.
Таблица 2Результаты для композиции TAG
Состав TAG (%)
Продукт реакции 3(Пример 2)
Продукт реакции 4(Сравнительный пример 2)
PS<sub>2</sub>
следы
0,2
POS
4,3
4,3
PO<sub>2</sub>
1,6
1,5
S<sub>3</sub>
следы
2,2
S<sub>2</sub>O
46,4
43,0
SO<sub>2 </sub>+S<sub>2</sub>L
37,3
36,5
O<sub>3</sub>
6,0
6,1
SOL
3,4
3,4
Другие
1,0
2,8
XOX/(XXO+OXX)
99/1
97/3
Примечания:
Композиция TAG указывает содержание каждого триглицерида в общей массе триглицеридов.
XOX/(XXO+OXX) обозначает отношение триглицеридов, имеющих остатки насыщенной жирной кислоты в 1-положении и 3-положении, к глицеридам, имеющим остаток насыщенной жирной кислоты во 2-положении, среди триглицеридов, имеющих два остатка насыщенной жирной кислоты и одну олеоильную группу.
P: остаток пальмитиновой кислоты, S: остаток стеариновой кислоты, O: остаток олеиновой кислоты, L: остаток линолевой кислоты.
Полученные результаты показывают, что настоящее изобретение улучшает селективность реакции и эффективность реакции с учетом величины XOX/(XXO+OXX) полученных продуктов, используемых количеств фермента и времени реакции.
Пример 3
Смешивают 1200 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты (Olein Rich: Showa Sangyo Co., Ltd.) и 1800 г этилстеарата (Ethyl Stearate: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.), затем добавляют 0,5 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 7 час при температуре 40°С. Полученный раствор отфильтровывают, чтобы удалить порошкообразный фермент. В итоге получают 2978 г продукта реакции 5. Полученный продукт реакции 5 (2978 г) подвергают перегонке в аппарате со стекающей пленкой жидкости и в результате из продукта реакции при температуре дистилляции 140°С получают фракцию 5 (1700 г) и дистилляционный остаток 5 (1270 г). Дистилляционный остаток 5 подвергают сухому фракционированию и в итоге получают твердую фазу 5 (600 г) и жидкую фазу 5 (600 г). Кроме того, фракцию 5 (1700 г) полностью гидрируют обычными способами и в результате получают 1600 г гидрированного продукта 5.
Первый цикл
Смешивают 600 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты (Olein Rich: Showa Sangyo Co., Ltd.) с жидкой фазой 5 (600 г) и гидрированным продуктом 5 (1200 г), который получают, как указано выше, затем добавляют 0,5 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 7 час при температуре 40°С. Полученный раствор отфильтровывают, чтобы удалить порошкообразный фермент. В результате получают 2376 г продукта реакции 6. Полученный продукт реакции 6 (2376 г) подвергают перегонке в аппарате со стекающей пленкой жидкости и в результате из продукта реакции при температуре дистилляции 140°С получают фракцию 6 (1150 г) и дистилляционный остаток 6 (1150 г). Дистилляционный остаток 6 подвергают сухому фракционированию и в итоге получают твердую фазу 6 (570 г) и жидкую фазу 6 (570 г). Кроме того, фракцию 6 (1150 г) полностью гидрируют обычными способами и в результате получают гидрированный продукт 6 (1100 г).
Второй цикл
Смешивают 550 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты (Olein Rich: Showa Sangyo Co., Ltd.) с жидкой фазой 6 (550 г) и гидрированным продуктом 6 (1100 г), который получают, как указано выше, затем добавляют 0,5 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 1 час при температуре 40°С. Полученный раствор отфильтровывают, чтобы удалить порошкообразный фермент. В результате получают продукт реакции 7 (2178 г). Полученный продукт реакции 7 (2178 г) подвергают перегонке в аппарате со стекающей пленкой жидкости и в результате из продукта реакции при температуре дистилляции 140°С получают фракцию 7 (1080 г) и дистилляционный остаток 7 (1080 г). Дистилляционный остаток 7 подвергают сухому фракционированию и в итоге получают твердую фазу 7 (535 г) и жидкую фазу 7 (535 г). Кроме того, фракцию 7 (1080 г) полностью гидрируют обычными способами и в результате получают гидрированный продукт 7 (1000 г).
Таблица 3
Результаты для композиции TAG
Состав TAG (%)
Продукт реакции 5
Продукт реакции 6
Продукт реакции 7
Дистилляционный остаток 5
Дистилляционныйостаток 6
Дистилляционный остаток 7
PS<sub>2</sub>
следы
следы
следы
следы
следы
следы
POS
4,3
3,9
3,7
4,3
3,9
3,8
РО<sub>2</sub>
1,6
1,7
1,7
1,6
2,0
1,7
S<sub>3</sub>
следы
следы
следы
следы
следы
следы
S<sub>2</sub>O
46,4
42,8
43,3
46,4
41,6
43,1
SO<sub>2</sub>+S<sub>2</sub>L
37,3
38,3
37,8
37,3
38,0
38,1
О<sub>3</sub>
6,0
7,3
6,9
6,0
7,7
6,9
SOL
3,4
4,6
4,7
3,4
4,6
4,7
Другие
1,0
1,4
1,9
1,0
2,2
1,7
XOX/(XXO+OXX)
99/1
99/1
99/1
99/1
99/1
99/1
Примечания:
Композиция TAG указывает содержание каждого триглицерида в общей массе триглицеридов.
XOX/(XXO+OXX) обозначает отношение триглицеридов, имеющих остатки насыщенной жирной кислоты в 1-положении и 3-положении, к глицеридам, имеющим остаток насыщенной жирной кислоты во 2-положении, среди триглицеридов, имеющих два остатка насыщенной жирной кислоты и одну олеоильную группу.
P: остаток пальмитиновой кислоты, S: остаток стеариновой кислоты, O: остаток олеиновой кислоты, L: остаток линолевой кислоты.
Пример 4
Смешивают 1200 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты (Olein Rich: Showa Sangyo Co., Ltd.) и 1800 г этилстеарата (Ethyl Stearate: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.), затем добавляют 0,5 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 7 час при температуре 40°С. Полученный раствор отфильтровывают, чтобы удалить порошкообразный фермент. В итоге получают продукт реакции 8 (2987 г). Полученный продукт реакции 8 (2900 г) подвергают перегонке в аппарате со стекающей пленкой жидкости для удаления этилового эфира жирной кислоты при температуре дистилляции 140°С и в результате получают дистилляционный остаток 8 (1100 г). Полученный дистилляционный остаток 8 (1100 г) растворяют, добавив к нему 2000 г гексана. Полученный раствор охлаждают до минус 10°С и образовавшуюся твердую фазу отфильтровывают. Затем из полученного продукта удаляют гексан и очищают его обычными способами; в итоге получают твердое масло (450 г).
Таблица 4Композиция TAG
Пример 4Твердое масло 1
PS<sub>2</sub>
следы
POS
5,6
PO<sub>2</sub>
следы
S<sub>3</sub>
следы
S<sub>2</sub>O
82,6
SO<sub>2</sub>
8,6
S<sub>2</sub>L
3,2
O<sub>3</sub>
следы
SOL
следы
Другие
XOX/(XXO+OXX)
99/1
Примечания:
Композиция TAG указывает содержание каждого триглицерида в общей массе триглицеридов.
XOX/(XXO+OXX) обозначает отношение триглицеридов, имеющих остатки насыщенной жирной кислоты в 1-положении и 3-положении, к глицеридам, имеющим остаток насыщенной жирной кислоты во 2-положении, среди триглицеридов, имеющих два остатка насыщенной жирной кислоты и одну олеоильную группу.
P: остаток пальмитиновой кислоты, S: остаток стеариновой кислоты, O: остаток олеиновой кислоты, L: остаток линолевой кислоты.
Пример 5
Исходное вещество 9 получают, смешивая 1200 г PL65 (Intercontinental Specialty Fats SDN BHD) с 1400 г сложного эфира стеариновой кислоты (Ethyl Stearate: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.) и 1400 г этилпальмитата (Ethyl Palmitate: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.), затем добавляют 0,3 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 16 час при температуре 40°C. Полученный раствор отфильтровывают, чтобы удалить порошкообразный фермент. В результате получают 3999 г продукта реакции 9. Полученный продукт реакции 9 (3993 г) подвергают перегонке в аппарате со стекающей пленкой жидкости, а этиловый эфир жирной кислоты отгоняют при температуре дистилляции 140°С. В результате получают 1316 г дистилляционного остатка 9 и 2656 г фракции 9.
Путем фракционирования с растворителем, используя 5-кратный избыток (масс./масс.) ацетона, из полученного дистилляционного остатка 9 при температуре охлаждения 20°С выделяют высоко плавкую фракцию, а при температуре охлаждения 10°С выделяют низкоплавкую фракцию. Затем полученное вещество очищают обычными способами и в итоге получают 391 г твердого масла (HB2).
Композиции TAG вещества PL65, дистилляционного остатка 9 и твердого масла 2 приведены в таблице 5. Составы жирных кислот PL65 (полностью жирные кислоты, жирные кислоты во 2-положении, жирные кислоты в 1,3-положениях) приведены в таблице 6. Составы этиловых эфиров жирных кислот исходного вещества 9, продукта реакции 9 и фракции 9 приведены в таблице 7. Композицию жирных кислот анализируют методом ГЖХ. Композицию жирных кислот для жирных кислот во 2-положении анализируют методом ГЖХ, используя реакцию гидролиза с 1,3-селективным ферментом. Композицию жирных кислот для жирных кислот в 1,3-положениях рассчитывают из результатов композиции полностью жирных кислот и композиции жирных кислот для жирных кислот во 2-положении.
Отношение этиловых эфиров С16 жирных кислот к этиловым эфирам С18 жирных кислот перед проведением и после проведения ферментативной реакции показывает небольшие изменения. В реакции с использованием этилового эфира жирной кислоты желательно повторно применять этиловый эфир жирной кислоты, поскольку этиловые эфиры жирных кислот являются весьма дорогостоящими. Поэтому желательно, чтобы отношение этиловых эфиров С16 жирных кислот к этиловым эфирам С18 жирных кислот не изменялось до и после проведения реакции. Что касается композиции жирных кислот для жирных кислот в 1,3-положениях в веществе PL65, то С16 жирные кислоты и С18 жирные кислоты содержатся практически в одинаковых количествах и желательно, чтобы указанная композиция жирных кислот была равноценна композиции этилового эфира жирных кислот в веществах, добавляемых в процессе реакции. Кроме того, олеиновую кислоту (18:1) и ее сложный эфир с низшим спиртом можно легко превратить в стеариновую кислоту (18:0) и ее сложный эфир с низшим спиртом с помощью реакции гидрирования.
Таблица 5Результаты анализа композиции TAG
Состав TAG(%)
Вещество 9
Продуктреакции 9
Дистилляционный остаток 9
Твердое масло 2
P<sub>3</sub>
3,4
3,4
1,4
P<sub>2</sub>S
4,9
4,9
0,6
P<sub>2</sub>O
18,3
20,1
20,1
22,4
P<sub>2</sub>L
11,7
7,4
7,4
2,5
PS<sub>2</sub>
2,2
2,2
POS
2,8
25,3
25,0
44,6
PO<sub>2</sub>
36,2
5,9
5,9
1,6
PSL
9,4
9,3
4,9
POL
13,9
3,3
3,3
0,7
S<sub>3</sub>
0,3
0,3
S<sub>2</sub>O
0,3
7,7
7,8
17,3
SO<sub>2</sub>
3,0
3,6
3,7
1,0
S<sub>2</sub>L
0,1
2,7
2,7
2,3
O<sub>3</sub>
4,3
0,3
0,3
0,4
Другие
9,4
3,5
3,7
0,3
Примечания:
Композиция TAG указывает содержание каждого триглицерида в общей массе триглицеридов.
P: остаток пальмитиновой кислоты, S: остаток стеариновой кислоты, O: остаток олеиновой кислоты, L: остаток линолевой кислоты.
Таблица 6Результаты анализа композиции жирных кислот в PL65
Состав полностью жирных кислот
Состав жирных кислот во 2-положении
Состав жирных кислотв 1,3-положениях
12:0
0,4
0,6
0,3
14:0
1,1
0,6
1,3
15:0
0,1
0,1
16:0
34,5
7,1
48,1
16:1
0,3
0,2
0,3
17:0
0,1
0,1
18:0
3,7
0,4
5,3
18:1
46,2
64,3
37,2
18:2
12,7
26,2
5,9
18:3
0,2
0,3
0,1
20:0
0,3
0,4
20:1
0,2
0,3
22:0
0,1
0,1
24:0
0,1
0,1
Другие
0,3
0,4
C16
34,8
7,3
48,4
C18
62,9
91,2
48,5
Таблица 7Результаты анализа композиции этиловых эфиров исходного вещества 9, продукта реакции 9 и фракции 9
Вещество 9
Продукт реакции 9
Фракция 9
16:0
50,1
49,5
49,4
18:0
49,9
40,2
40,3
18:1
10,3
10,3
C16
50,1
49,5
49,4
C18
49,9
50,5
50,6
Пример 6
2
Отвешивают 2600 г фракции 9, полученной в примере 5, добавляют к нему 7,8 г никелевого катализатора (SO-850: Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) и проводят реакцию в течение 3 час при 180°С и давлении 3 кг/см в автоклаве, подавая газообразный водород. Катализатор удаляют фильтрованием и в итоге получают 2525 г гидрированного этилового эфира жирной кислоты (гидрированный продукт 9). Состав приведен в таблице 8.
Таблица 8Результаты анализа композиции этиловых эфиров жирных кислот в гидрированном этиловом эфире жирной кислоты (гидрированный продукт 9)
Перед гидрированием
После гидрирования
16:0
49,4
49,5
18:0
40,3
50,5
18:1
10,3
-
C16
49,4
49,5
C18
50,6
50,5
Пример 7
2100 г гидрированного этилового эфира жирной кислоты 9, полученного в примере 6, добавляют к 900 г PL65 (Intercontinental Specialty Fats SDN BHD) и смешивают, чтобы получить вещество 10. К полученному веществу 10 добавляют 0,3 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 16 час при температуре 140°С. Порошкообразный фермент удаляют фильтрованием и в итоге получают 2968 г продукта реакции 10.
Композиции TAG вещества PL65 и продукта реакции 10 приведены в таблице 9. Составы этиловых эфиров жирных кислот исходного масла (PL65) и полученного после реакции масла (продукт реакции 10) приведены в таблице 10.
Реакция с использованием этиловых эфиров жирных кислот 9 протекает также успешно, как и реакция с использованием пальмитиновой кислоты и стеариновой кислоты. Кроме того, отношение этиловых эфиров жирных кислот С16 к этиловым эфирам жирных кислот С18 незначительно меняется до и после проведения реакции. На основании приведенных выше результатов показано, что этиловые эфиры жирных кислот можно использовать повторно путем дистилляции и гидрирования.
Таблица 9Результаты анализа композиции TAG
Состав TAG (%)
PL65
Продукт реакции 10
P<sub>3</sub>
3,1
P<sub>2</sub>S
4,0
P<sub>2</sub>O
18,3
21,8
P<sub>2</sub>L
11,7
7,7
PS<sub>2</sub>
1,5
POS
2,8
26,0
PO<sub>2</sub>
36,2
5,8
PSL
10,8
POL
13,9
3,3
S<sub>3</sub>
0,2
S<sub>2</sub>O
0,3
7,2
SO<sub>2</sub>
3,0
3,3
S<sub>2</sub>L
0,1
2,9
O<sub>3</sub>
4,3
1,5
Другие
9,4
0,9
Примечания:
Композиция TAG указывает содержание каждого триглицерида в общей массе триглицеридов.
P: остаток пальмитиновой кислоты, S: остаток стеариновой кислоты, O: остаток олеиновой кислоты, L: остаток линолевой кислоты.
Таблица 10Результаты для композиций сложных эфиров жирных кислот исходного масла (исходное вещество 10) и масла после реакции (продукт реакции 10)
Вещество 10
Продукт реакции 10
16:0
49,5
49,5
18:0
50,5
40,2
18:1
-
10,3
C16
49,5
49,5
C18
50,5
50,5
Пример 8
Готовили и оценивали экспериментальную партию шоколада, используя вышеуказанное твердое масло (твердое масло 1, полученное в примере 4), по формуле, приведенной в таблице 11. Никаких проблем с вязкостью шоколада и его выгрузкой из формы после приготовления не наблюдалось. Приготовленный шоколад оценивали по его разлому, глянцу и способности таять во рту после хранения в течение недели при температуре 20°С. В итоге шоколад 1, в котором использовали твердое масло 1, хорошо плавился во рту, великолепно разламывался и соответствовал качеству взятого для сравнения шоколада, в котором не применяли равноценный заменитель.
Таблица 11Формула шоколада (мас.%)
Шоколад сравнения 1
Шоколад 1
Сахар
43,45
43,45
Какао масса
40,0
40,0
*(Содержание масла какао)
(22,0)
(22,0)
Масло какао
16,0
1,0
Фракция пальмового масла с промежуточной температурой плавления
-
7,5
Твердое масло 1 по примеру 4
-
7,5
Лецитин
0,5
0,5
Ароматизатор
0,05
0,05
Оценка результатов для шоколада
Партии шоколада, полученного, как указано выше, оценивали по их способности извлекаться из формы, способности разламываться, глянцу и способности таять во рту. Результаты оценки приведены в таблице 12.
Таблица 12Результаты оценки батончиков шоколада
Шоколад сравнения 1
Шоколад 1
Способность к разламыванию
○
○
Способность таять во рту
○
○
Свойства при выгрузке из формы
●
●
Блеск
●
●
Шоколад по методу сенсорной пробы оценивала комиссия по оценке качества пищевых продуктов в составе десяти членов. Критерии оценки приведены ниже.
<b>Критерии оценки</b>
Способность разламываться
●: очень хорошая способность разламываться
○: хорошая способность разламываться
∆: несколько худшая способность разламываться
Способность таять во рту
●: очень хорошая способность таять во рту
○: хорошая способность таять во рту
∆: плохая способность таять во рту
Блеск
●: очень хороший
○: хороший, но местами заметно потускнение
∆: тусклый
Свойства при выгрузке из формы
●: можно повторно формовать после охлаждения в течение 15 мин
○: можно повторно формовать после охлаждения в течение 20 мин
∆: нельзя повторно формовать
Пример 9
Смешивают 1400 г этилстеарата (Ethyl Stearate: Inoue Perfumery MFG. Co., Ltd.) и 1600 г сафлорового масла с большим содержанием линолевой кислоты (Nisshin OilliO Group, Ltd.), затем добавляют 0,3 мас.% композиции 1 порошкообразной липазы и проводят реакцию при перемешивании в течение 20 час при температуре 40°С. Порошкообразный фермент удаляют фильтрованием и получают 3920 г продукта реакции 11. Полученный продукт реакции 11 подвергают перегонке в аппарате со стекающей пленкой жидкости и этиловый эфир жирной кислоты удаляют из продукта реакции 11 при температуре дистилляции 140°С. В результате получают 1555 г дистилляционного остатка 11, содержащего 3,7 мас.% этилового эфира жирной кислоты (таблица 13).
Таблица 13Результат анализа композиции
Композиция TAG (%)
Продукт реакции 11
P<sub>2</sub>L
0,3
PS<sub>2</sub>
0,3
POS
1,2
PLS
5,8
PLO
0,7
PL<sub>2</sub>
1,6
S<sub>3</sub>
0,7
S<sub>2</sub>O
7,8
S<sub>2</sub>L
39,9
SLO
10,5
SL<sub>2</sub>
24,8
OL<sub>2</sub>
2,3
L<sub>3</sub>
3,9
Другие
0,2
Примечания:
Композиция TAG указывает содержание каждого триглицерида в общей массе триглицеридов.
XOX/(XXO+OXX) обозначает отношение триглицеридов, имеющих остатки насыщенной жирной кислоты в 1-положении и 3-положении, к глицеридам, имеющим остаток насыщенной жирной кислоты во 2-положении, среди триглицеридов, имеющих два остатка насыщенной жирной кислоты и одну олеоильную группу.
P: остаток пальмитиновой кислоты, S: остаток стеариновой кислоты, O: остаток олеиновой кислоты, L: остаток линолевой кислоты.