КОМПОЗИЦИЯ ЖИРОВОЙ ОСНОВЫ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ), КОМПОЗИЦИЯ ЗАМЕНИТЕЛЯ ЖИРА ЖЕНСКОГО МОЛОКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ), СМЕСЬ ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ
COMPOSITION OF FAT BASE (VERSIONS) AND METHOD OF ITS PRODUCTION (VERSIONS), COMPOSITION OF BREAST MILK FAT SUBSTITUTE AND METHOD OF ITS PRODUCTION (VERSION), BABY FORMULA

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к заменителям жира женского молока, способам их приготовления, к их применению и к жировой смеси и смесям для детского питания, содержащим указанные заменители жира.
Предшествующий уровень техники
Все публикации, упомянутые в настоящем описании, включены в полном объеме в перечень ссылок, принятых во внимание при составлении настоящей заявки.
Липиды в большинстве случаев служат строительными блоками жизни. Они используются как строительные блоки мембран, клеток и тканей; как источники энергии либо для немедленного использования, либо для накапливания; как предшественники множества других биомолекул, а также как биохимические сигналы. Липиды играют важную роль во всех биохимических процессах.
Многие липиды и особенно триглицериды ежедневно потребляются человеком с пищей. В большинстве случаев эти липиды участвуют в процессах обмена веществ и используются для хранения энергии в организме, в качестве предшественников для биосинтеза других липидов или биомолекул. Каким бы ни было предназначение липидов в метаболических процессах, во время или после их употребления в пищу они взаимодействуют с другими нутриентами или продуктами их обмена.
С материнским молоком и большинством смесей для детского питания новорожденные получают около 50% калорий в виде жира. Свыше 98% этого молочного жира присутствует в форме триглицеридов, которые содержат насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, этерифицированные глицерином.
Жирные кислоты в жире женского молока отличаются высокоспецифичным распределением по положению в глицериновом каркасе. Известно, что такая специфичная конфигурация в значительной степени обусловливает эффективность абсорбции нутриентов.
Пальмитиновая кислота (С16:0) является превалирующей насыщенной жирной кислотой (НЖК), составляя от 20 до 25% общего содержания жирных кислот в зрелом женском молоке. От 70 до 75% этой жирной кислоты этерифицированы в sn-2 положении триглицеридов. В противоположность этому пальмитиновая кислота, присутствующая в растительных маслах, которые более других повсеместно используются в производстве смесей для детского питания, этерифицирована в sn-1 и sn-3 положениях, в то время как sn-2 положение преимущественно занято полиненасыщенными жирными кислотами.
Линолевая (С18:2) и линоленовая (С18:3) кислоты не способны синтезироваться в тканях животных и должны поступать в организм вместе с пищей, т.е. исключительно из растений. Вместе с тем организм испытывает абсолютную потребность в этих, так называемых "незаменимых жирных кислотах", необходимых для его роста, воспроизводства и хорошего здоровья. В триглицеридах женского молока от 5 до 20% общего количества С18:3 кислот и от 20 до 23% общего количества С18:2 кислот этерифицированы в sn-2 положении глицеринового каркаса [Lopez-Lopez A. (2002) European Journal of Clinical Nutrition, 56: 1242-54; Innis S.M. (1994) Lipids, 29: 541-5].
Переваривание триглицеридов младенцем
Процесс переваривания триглицеридов новорожденным крайне сложен. Он инициируется в желудочной фазе переваривания, катализируемый желудочной или лингвальной (язычной) липазой [Hamosh М. (1990) Nutrition, 6: 421-8]. Этот начальный липолиз обеспечивает максимальную активность панкреатической колипаза-зависимой липазы в процессе кишечной фазы переваривания. Система панкреатических липаз атакует триглицерид с высокой степенью специфичности по положению. Липолиз происходит преимущественно по sn-1 и sn-3 положениям с выходом двух свободных жирных кислот и 2-моноглицерида [Mattson F.H. & Beck L.H. (1956) J. Biol. Chem., 219: 735-740]. Моноглицериды абсорбируются хорошо, независимо от составляющей их жирной кислоты. В противоположность этому абсорбция свободных жирных кислот варьируется в значительной степени в зависимости от их химической структуры. Моно- и полиненасыщенные жирные кислоты абсорбируются хорошо, равно как и насыщенные жирные кислоты с длиной цепи из 12 углеродных атомов или менее. Коэффициент абсорбции свободных длинноцепочечных насыщенных жирных кислот, т.е. пальмитиновой кислоты, относительно низкий [Jensen С.et al. (1988) Am. J. Clin. Nutr., 43: 745-51], что частично объясняется температурой их плавления, превышающей температуру тела (~63°С), и склонностью этих жирных кислот к образованию гидратированных жирнокислотных мыл с минералами, такими как кальций или магний, при pH кишечника [Small D.M. (1991) Annu. Rev. Nutr., 11: 413-434].
В ряде исследований была продемонстрирована превалирующая абсорбция пальмитиновой кислоты в случае ее присутствия в sn-2 положении триглицерида [Lien E.L. et al. (1997) J. Ped. Gastr. Nutr., 52 (2): 167-174; Carnielli V.P. et al. (1995) Am. J. Clin. Nutr., 61: 1037-1042; Innis S.M. et al. (1993) Am. J. Clin. Nutr., 57: 382-390; Filer L.J. et al. (1969) J. Nutr., 99: 293-8]. Исследования по сравнительной оценке абсорбции пальмитиновой кислоты женского молока и смесей для детского питания позволили сделать вывод, что степень абсорбции пальмитиновой кислоты женского молока выше [Chappel J.E. et al. (1986) J. Pediatr., 108: 439-447; Hanna F.M. et al. (1970) Pediatr., 45: 216-224; Tommarelli R.M. et al. (1968) J. Nutr., 95: 583-90]. Повышенная абсорбция жира и кальция у младенцев, вскармливаемых материнским молоком, по сравнению с младенцами, вскармливаемых молочными смесями, приписывалась двум факторам: присутствию липолитического фермента (липазы, стимулируемой солями желчных кислот) в женском молоке и относительно высокой доле пальмитиновой кислоты в sn-2 положении триглицерида [Hernell О. et al. (1988) Perinatal Nutrition. New York: Academic Press; Wang C.S. et al. (1983) J. Biol. Chem., 258: 9197-9202]. Более высокая степень абсорбции пальмитиновой кислоты наблюдалась и в случае молочных смесей, богатых пальмитиновой кислотой, этерифицированной в sn-2 положении триглицеридов, по сравнению со смесями, содержащими пальмитиновую кислоту, этерифицированную преимущественно в sn-2 и sn-3 положениях [López-López A. et al. (2001) Early Hum. Dev., 65. S. 83-S.94].
Исследование, сравнивающее абсорбцию жира и кальция грудными детьми, вскармливаемьми молочной смесью, содержащей смесь пальмового олеина с соевым маслом (высокие уровни пальмитиновой кислоты в sn-1 и sn-3 положениях), и молочной смесью, содержащей смесь соевого масла с кокосовым маслом (низкие уровни пальмитиновой кислоты), показало, что смесь пальмового олеина с соевым маслом абсорбировалась хуже, хотя соотношение между пальмитиновой и олеиновой кислотами в ней было аналогичным соотношению этих кислот в жире женского молока [Nelson S.E. et al. (1996) Am. J. Clin. Nutr., 64: 291-296]. Другое исследование показало, что абсорбция жира у грудных детей, вскармливаемых молочной смесью, содержащей лярд, снижалась, когда высокая доля sn-2 пальмитина в лярде сокращалась до 33% путем химической рандомизации [Filer (1969) id ibid (там же)].
Состав моноглицеридов, абсорбированных из полости тонкой кишки, важен для распределения жирных кислот в циркулирующих липидах, поскольку около 70% жирных кислот, абсорбированных в форме sn-2 моноглицеридов, сохраняется в первоначальном положении в процессе переэтерификации с образованием триглицеридов в клетках кишечника [Small (1991) id ibid.].
Исследования на поросятах подтвердили, что пальмитиновая кислота, будучи абсорбированной из молока или смеси вместе с перегруппированными триглицеридами в форме sn-2 моноглицерида, сохранялась в процессе перестройки триглицеридов в энтероцитах и секреции в триглицеридах липопротеинов плазмы [Innis S.M. et al. (1995) J. Nutr., 125: 73-81]. Было показано также, что распределение насыщенных жирных кислот в женском молоке и смесях для детского питания служит определяющим фактором распределения жирных кислот в триглицеридах и фосфолипидах плазмы ребенка [Innis S.M. et al. (1994) Lipids., 29: 541-545].
В течение первого года жизни вес новорожденного утраивается, а рост увеличивается на 50%. Для того чтобы соответствовать требованиям быстро увеличивающейся скелетной массы, растущие грудные дети нуждаются в биодоступном источнике кальция. Если грудные дети вскармливаются молочными смесями, то доступность кальция зависит от состава этих смесей [Ostrom K.M. et al. (2002) J. Am. Coll. Nutr., 21(6): 564-569].
Как упоминалось выше, переваривание триглицеридов включает липолиз по sn-1 и sn-3 положениям и образование свободных жирных кислот и 2-моноглицеридов. Если пальмитиновая кислота занимает sn-1 и sn-3 положения, что имеет место в большинстве смесей для детского питания, то она высвобождается в виде свободной жирной кислоты, которая показывает тенденцию к образованию нерастворимого кальциевого мыла. В противоположность этому пальмитиновая кислота, этерифицированная по sn-2 положению, как в женском молоке, является недоступной для образования кальциевого мыла [Small (1991) id ibid.].
Ряд исследований показал наличие корреляции между смесями, содержащими высокие уровни пальмитиновой кислоты, расположенной в sn-1 и sn-3 положениях триглицерида, и снижением абсорбции кальция [Nelson S.E. et al. (1998) J. Amer. Coll. Nutr., 17: 327-332; Lucas A. et al. (1997) Arch. Dis. Child., 77: F178-F187; Carnielli V.P. et al., (1996) J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr., 23: 553-560; Ostrom (2002) id ibid.; Hanna (1970) id ibid.]. Дополнительно было показано, что триглицериды пищи, содержащие пальмитиновую кислоту преимущественно в sn-2 положении, как в женском молоке, оказывают значительное полезное воздействие на абсорбцию жира и кальция в кишечнике у здоровых, родившихся в срок младенцев, а также у недоношенных детей [Carnielli (1996) id ibid.; Carnielli (1995) id ibid.; Lucas (1997) id ibid.]. Грудные дети, вскармливаемые смесями, содержащими высокие уровни пальмитиновой кислоты в sn-1 и sn-3 положениях, показали более высокую экскрецию кальция с фекалиями и, следовательно, более низкий процент абсорбции кальция по сравнению с грудными детьми, вскармливаемыми смесями, содержащими низкие уровни пальмитиновой кислоты [Nelson (1996) id ibid.]. Экскреция кальция с фекалиями тесно связана с экскрецией жира с фекалиями. Указанное исследование показало также, что экскреция фосфора с мочой повышалась, а ретенция фосфора снижалась в том случае, когда грудные дети вскармливались смесью, содержащей высокие уровни пальмитиновой кислоты в sn-1 и sn-3 положениях. Эти результаты, по-видимому, отражают пониженную доступность кальция для отложения в костях.
Влияние образования мыла на абсорбцию кальция может быть значительным. Многие смеси для детского питания содержат достаточно насыщенных жирных кислот для образования мыла практически со всем доступным кальцием.
Другим важным результатом, который связан со вскармливанием смесями, является отсутствие стула (запор) как у родившихся в срок, так и у недоношенных детей, что у последних может приводить к угрожающим их жизни осложнениям. И, наоборот, запоры являются редкостью у родившихся в срок грудных детей, вскармливаемых материнским молоком. Исследование по сравнительной оценке степени твердости и состава кала у грудных детей, вскармливаемых материнским молоком и вскармливаемых смесями для детского питания, показало, что кальциевые мыла жирных кислот положительно коррелировали с твердостью кала. Кал грудных детей, вскармливаемых смесями, были значительно тверже, чем у грудных детей, вскармливаемых материнским молоком, что позволило предположить существование различий в переваривании насыщенных жирных кислот [Quinlan P.T. et al. (1995) J. Pediatr. Gastr. and Nutr., 20: 81-90].
Пытаясь улучшить пониженную абсорбцию кальция и устранить симптом твердого кала, изготовители молочных смесей для грудных детей стремятся изменить жирнокислотный профиль, заменяя пальмитиновую кислоту лауриновой кислотой, а в некоторых случаях повышая содержание полиненасыщенных жирных кислот. Исследования показали, что жирнокислотный состав рациона питания влияет на жирнокислотный состав развивающихся тканей младенца [Widdowson Е.М. (1975) Вг.Med. J., 1: 633-5; Carlson S.E. et al. (1986) Am. J. Clin. Nutr., 44: 798-804; Innis S.M. et al. (1990) Am. J. Clin. Nutr., 5: 994-1000; Koletzko В. et al. (1989) Eur. J. Pediatr., 148: 669-75], и поэтому липопротеиновый и липидный обмен протекает по-разному у вскармливаемых материнским молоком и вскармливаемых смесями грудных детей [Putnam J.C. et al. (1982) Am. J. Clin. Nutr., 36: 106-114; Innis S.M. et al. (1992) Am. Coll. Nutr., 11: 63S-8S; van Biervliet J.P. et al. (1981) Acta Paediatr. Scand., 70: 851-6].
Innis с сотр. [Innis (1993) id ibid.} при сравнительной оценке трех детских смесей, содержащих одинаковые количества насыщенных жирных кислот - С8-С14, С16 из пальмового масла (преимущественно в sn-1, sn-3 положениях) или С16 из синтезированного триглицерида (преимущественно в sn-2 положении) - показали, что длина цепи насыщенных жирных кислот в смесях для детского питания влияет на метаболизм пищевых олеиновой, линолевой и альфа-линоленовой кислот. Их исследование показало также, что sn-2 конфигурация С16 в триглицеридах женского молока обладает, по-видимому, уникальными свойствами, которые выходят за рамки абсорбции. Эти свойства включают способность влиять на концентрации липопротеинов высокой плотности (ЛВП) и холестерина и состав сложных эфиров холестерина и жирных кислот.
ЕР 0209327 описывает композицию заменителя жира женского молока, которая пригодна для применения в качестве заменителя жира в смесях для детского питания. В заявленной жировой композиции по меньшей мере 43,5% от общего количества остатков насыщенных жирных кислот связаны с sn-2 положением триглицеридов. В дополнение к этому, по меньшей мере 50% жирных кислот, занимающих sn-2 положение, являются насыщенными. Жировая композиция указанного патента изготавливается из масла или жира, характеризующегося высокими уровнями насыщенных жирных кислот, в частности пальмитиновой кислоты.
ЕР 0495456 также раскрывает композиции заменителей жира женского молока. Заявленные композиции включают по меньшей мере 40% насыщенных жирных кислот (от их общего количества), расположенных в sn-1 положении триглицеридов, содержащихся в этих композициях. Указанные жировые композиции характеризуются также тем, что они включают от 0,2 до 7% частей линоленовой кислоты (С18:3, ω-3), 70% которых связаны с sn-1 и sn-3 положениями глицериновых частей. Жировая композиция ЕР 0495456 также приготавливается путем переэтерификации триглицеридного источника, богатого насыщенными жирными кислотами, в частности пальмитиновой кислотой. Указанный источник, например легкая фракция пальмового масла, может содержать пальмитиновую кислоту на уровнях свыше 80% и даже 90%.
Патент США №5658768 раскрывает многостадийный способ приготовления триглицеридных композиций, в которых более 40% частей насыщенных жирных кислот расположены в sn-2 положении. Многие из стадий включают ферментативные модификации.
Заявитель в международной заявке WO 2004/036987 описывает жировую композицию, которая может использоваться для создания заменителей жира женского молока, имеющих большое сходство с жиром женского молока, и/или может использоваться на относительно низких уровнях с обеспечением таких заменителей жира женского молока. Указанная композиция изготавливается также, начиная с триглицеридных источников, богатых пальмитиновой кислотой.
В то время как описанные выше жировые композиции могут использоваться в приготовлении заменителей жира женского молока с высоким уровнем сходства с жиром женского молока (ЖЖМ), которые, в свою очередь, могут применяться при разработке смесей для детского питания на основе самых последних достижений науки и техники, получаемые заменители ЖЖМ могут быть чрезвычайно дорогостоящими, что делает их непрактичными для использования в промышленном производстве смесей для детского питания.
Авторы настоящего изобретения решают проблему снижения затрат путем производства уникальной жировой композиции, описанной в указанной международной заявке WO 2004/036987, предлагая вводить заменители ЖЖМ с довольно высоким уровнем сходства с ЖЖМ, что достигается за счет относительно низких уровней искусственной композиции жировой основы по настоящему изобретению, в общую жировую смесь, используемую в смесях для детского питания.
Другой подход к решению проблемы снижения затрат предусматривает обеспечение заменителей ЖЖМ, которые включают относительно высокую долю насыщенных жирных кислот (от их общего количества), занимающих sn-2 положение, дающих жировые композиции с более чем 40% (от их общего количества) насыщенных жирных кислот, занимающих sn-2 положение (но менее 50%). Такие заменители ЖЖМ получают за счет высокой степени разбавления композиций жировой основы, таких как описанные в ЕР 0209327 или ЕР 0495456, доступными и эффективными с точки зрения стоимости растительными маслами. Однако указанные смеси характеризуются более низким отношением sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты (~40-43%), чем ЖЖМ (70%). Тем не менее клинические исследования [Lien et al. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition 1997, 167-74] показали, что эти смеси обеспечивают более высокое поглощение кальция и жирных кислот, чем смеси для детского питания на основе только смесей растительных масел. Заменители, которые максимально приближены к жиру женского молока, описываются в указанной заявителем международной заявке WO 2004/036987 [в: Жир 1, Таблица 1]. Во всех случаях эти заменители ЖЖМ, характеризуются тем, что они содержат по меньшей мере 40% насыщенных жирных кислот, занимающих sn-2 положение, получают путем разведения жировых основ высокими уровнями sn-2 пальмитиновой кислоты, а также высоким отношением sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты, используя для этого различные растительные триглицериды, с получением смеси, в которой по меньшей мере 40% насыщенных жирных кислот связаны по sn-2 положению. Это отношение обычно составляет от 40 до 45%. Жировые основы, используемые для приготовления таких заменителей ЖЖМ, получают путем переэтерификации триглицеридов, богатых пальмитиновой кислотой, с избытком смеси свободных жирных кислот, богатой олеиновой кислотой.
Целью настоящего изобретения является обеспечение новых композиций жировой основы, которые обладают преимуществами оптимального имитирования ЖЖМ и являются к тому же эффективными в производстве с точки зрения затрат.
Другой целью изобретения является обеспечение новых способов производства с низкими затратами жировых основ, имитирующих ЖЖМ, и жировой смеси, пригодной для использования в различных смесях для детского питания.
Эти и другие цели изобретения станут очевидны из приведенного ниже описания.
Краткое изложение сущности изобретения
В первом аспекте настоящее изобретение относится к полученной ферментативным путем композиции жировой основы, включающей смесь триглицеридов растительного происхождения и характеризующейся тем, что менее 50% остатков жирных кислот, связанных в sn-2 положении, являются насыщенными; и/или количество остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении глицеринового каркаса, составляет менее примерно 43,5% от общего количества остатков насыщенных жирных кислот, в которой указанные жирнокислотные остатки являются остатками С12, С12, С16 или С16 кислот, необязательно других жирных кислот и их смеси, включающей по меньшей мере две кислоты.
В предпочтительном варианте практического воплощения композиции жировой основы согласно изобретению все, в основном, насыщенные жирные кислоты, связанные в sn-2 положении глицеринового каркаса, являются остатками пальмитиновой кислоты. В частности, по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, насыщенных жирных кислот в sn-2 положении глицеринового каркаса являются остатками пальмитиновой кислоты.
В конкретном варианте практического воплощения композиции жировой основы согласно изобретению по меньшей мере 40%, предпочтительно от 45 до 65%, частей ненасыщенных жирных кислот в sn-1 и sn-3 положениях являются частями олеиновой кислоты. В частности, по меньшей мере 45%, предпочтительно от 54 до 65%, частей ненасыщенных жирных кислот в sn-1 и sn-3 положениях являются частями олеиновой кислоты. В альтернативном варианте по меньшей мере 35%, предпочтительно от 40 до 52%, указанных частей ненасыщенных жирных кислот в sn-1- и sn-3-положениях являются частями олеиновой кислоты.
В дополнение к этому в композиции жировой основы согласно изобретению по меньшей мере 5%, предпочтительно от 7 до 15%, частей ненасыщенных жирных кислот в sn-1 и sn-3 положениях могут быть частями линолевой кислоты. В особом случае по меньшей мере 9%, предпочтительно от 10 до 20%, частей ненасыщенных жирных кислот в sn-1 и sn-3 положениях являются частями линолевой кислоты. Альтернативно по меньшей мере 4%, предпочтительно от 5 до 10%, частей ненасыщенных жирных кислот в sn-1 и sn-3 положениях являются частями линолевой кислоты.
В другом конкретном варианте воплощения композиции жировой основы согласно изобретению примерно от 0,2 до 15%, предпочтительно - примерно от 7% до 14%, более предпочтительно - примерно от 11% до 12,5%, от общего количества частей жирных кислот в sn-1 и sn-3 положениях являются частями лауриновой кислоты.
В следующем аспекте изобретение относится к композиции заменителя жира женского молока, включающей смесь из по меньшей мере 25% или по меньшей мере 30% композиции жировой основы согласно изобретению и до 75% или соответственно до 70% по меньшей мере одного растительного масла. Растительное масло может выбираться из группы, состоящей из соевого масла, пальмового масла, масла канолы, кокосового масла, пальмоядрового масла, подсолнечного масла, кукурузного масла и рапсового масла, но перечень масел не ограничивается только названными здесь маслами. Указанные масла могут подвергаться рандомизации перед смешиванием с композицией жировой основы, что подробно обсуждается ниже.
В конкретных вариантах практического воплощения композиции заменителя жира женского молока согласно изобретению примерно от 33% до 45%, предпочтительно - примерно от 36% до 43%, еще более предпочтительно - примерно 40%, от общего количества остатков пальмитиновой кислоты связаны в sn-2 положении глицеринового каркаса.
В еще одном аспекте изобретение относится к смеси для детского питания, включающей композицию жировой основы или композицию заменителя жира женского молока согласно изобретению, в частности, к смеси для детского питания, включающей по меньшей мере один белковый компонент и по меньшей мере один жировой компонент, в которой указанный жировой компонент является композицией жировой основы или композицией заменителя женского молока согласно изобретению, при этом смесь необязательно включает также витамины, минералы, нуклеотиды, аминокислоты и углеводы, и другие, полезные в питательном отношении, компоненты.
В следующем аспекте изобретение относится к первому способу приготовления композиции жировой основы согласно изобретению, определение которой дано выше, при этом способ включает стадии:
(а) реакции триглицеридной смеси, которая имеет, в основном, низкое содержание насыщенных жирных кислот, преимущественно пальмитиновой кислоты, предпочтительно ниже 60% от общего количества жирных кислот, более предпочтительно ниже 57%, наиболее предпочтительно ниже 53%, с источником свободных ненасыщенных жирных кислот, богатым олеиновой кислотой, в присутствии нерастворимого катализатора, в которой отношение указанных свободных жирных кислот к указанной глицеридной смеси составляет примерно от 1,5:1 до 1:1;
(б) удаления катализатора;
(в) дистилляции избытка свободных жирных кислот;
(г) необязательно отбеливания масла и
(д) необязательно дезодорирования продукта со стадии (г).
Необязательно триглицеридная смесь подвергается рандомизации перед реакцией для обогащения sn-2 положения насыщенными жирными кислотами (за счет увеличения доли насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении). Рандомизация может осуществляться химическим путем с применением щелочного или кислотного катализатора либо ферментативным путем с применением неселективной липазы.
Этот первый способ изобретения может необязательно включать также стадию фракционирования, предшествующую стадии дезодорирования (д).
Триглицеридная смесь, используемая в указанном способе изобретения, может предпочтительно содержать от 48 до 57% насыщенных жирных кислот, предпочтительно пальмитиновой кислоты.
Источник свободных жирных кислот, используемый в указанном способе изобретения, может предпочтительно содержать примерно от 2 до 5% С16:0, от 60 до 80% С18:1 и от 1 до 4% С18:0 жирных кислот.
В еще одном варианте воплощения изобретение относится к способу приготовления композиции заменителя жира женского молока согласно изобретению, определение которой дается выше, причем указанный способ включает смешивание композиции жировой основы согласно изобретению по меньшей мере с одним растительным маслом предпочтительно в соотношении примерно от 0,4:1 до 4:1 с получением смеси, в которой количество остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении глицеринового каркаса, составляет примерно от 33% до 43,5%, предпочтительно - примерно 43%, более предпочтительно - примерно 40%, от общего количества остатков насыщенных жирных кислот.
Альтернативно композиция жировой основы согласно изобретению смешивается с растительным маслом в соотношении примерно от 2,3:1 до 1:1 с получением смеси, в которой количество остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении глицеринового каркаса, составляет примерно от 33% до 40% от общего количества остатков насыщенных жирных кислот.
Примешиваемые растительные масла, используемые для приготовления заменителя жира женского молока, необязательно подвергаются рандомизации для обеспечения 33% остатков пальмитиновой кислоты, этерифицированных в sn-2 положении. Рандомизация позволяет значительно снизить количество жировой основы, требуемой для приготовления композиции заменителя жира женского молока для смесей для детского питания, которая характеризуется требуемым соотношением остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении, от общего количества остатков насыщенных жирных кислот. Этот вариант является особенно важным с финансовой точки зрения. Как упоминалось выше, рандомизация используемых для смешивания растительных масел может осуществляться химическим путем с применением щелочного или кислотного катализатора либо ферментативным путем с применением неселективной липазы.
В еще одном аспекте изобретение относится ко второму способу приготовления композиции жировой основы согласно изобретению, определение которой дается выше, при этом способ включает стадии:
(а) реакции триглицеридной смеси, которая имеет высокое содержание пальмитиновой кислоты, предпочтительно по меньшей мере 70% от общего содержания жирных кислот, более предпочтительно по меньшей мере 80%, с идентичным или меньшим по массе количеством источника свободных ненасыщенных жирных кислот, который богат олеиновой и насыщенными жирными кислотами с 14 атомами углерода или менее, предпочтительно лауриновой кислотой, в присутствии нерастворимого катализатора, в которой отношение указанной свободной кислоты к указанной глицеридной смеси составляет примерно от 1:1 до 2:1;
(б) удаления катализатора;
(в) дистилляции избытка свободных жирных кислот;
(г) необязательно отбеливания масла и
(д) необязательно дезодорирования продукта со стадии (г).
Как и в первом способе изобретения, триглицеридная смесь необязательно подвергается рандомизации перед реакцией для обогащения части количества насыщенных жирных кислот в sn-2 положении глицеринового каркаса. Рандомизация может осуществляться стандартным процессом переэтерификации либо химическим путем с применением кислотного или щелочного катализатора (например, метоксида натрия), либо ферментативным путем с применением неселективной липазы.
В этом втором способе изобретения указанный источник свободных ненасыщенных жирных кислот предпочтительно содержит примерно от 10 до 25% насыщенных жирных кислот с 14 или менее атомами углерода, преимущественно лауриновой кислоты.
Второй способ изобретения может необязательно включать также стадию фракционирования, предшествующую стадии дезодорирования (д).
В конкретных вариантах воплощения второго способа изобретения триглицеридная смесь может содержать по меньшей мере 75% пальмитиновой кислоты. Источник свободных жирных кислот может содержать примерно от 5 до 5% С12:0, от 0,05 до 2% С14:0, от 1 до 5% С16:0, от 55 до 75% С18:1 и от 1 до 5% С18:0 жирных кислот от общего количества жирных кислот.
В еще одном аспекте изобретение относится к способу приготовления композиции заменителя жира женского молока согласно изобретению, определение которого дается выше, причем указанный способ включает смешивание композиции жировой основы согласно изобретению по меньшей мере с одним растительным маслом предпочтительно в соотношении примерно от 0,4:1 до 4:1 с получением смеси, в которой количество остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении глицеринового каркаса, составляет примерно от 33% до 43,5%, предпочтительно - около 43%, более предпочтительно - около 40%, от общего количества остатков насыщенных жирных кислот.
Альтернативно композиция жировой основы согласно изобретению смешивается с растительным маслом в соотношении примерно от 2,3:1 до 1:1 с получением смеси, в которой количество остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении глицеринового каркаса, составляет примерно от 33% до 40% от общего количества остатков насыщенных жирных кислот.
Равным образом, в указанных вариантах воплощения используемые для смешивания растительные масла необязательно подвергаются рандомизации для обеспечения около 33% (от их общего количества) остатков пальмитиновой кислоты, этерифицированных в sn-2 положении. Рандомизация позволяет значительно снизить количество жировой основы, необходимое для обеспечения требуемого отношения остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении, к общему количеству остатков насыщенных жирных кислот в готовом препарате заменителя ЖЖМ. Рандомизация используемых для смешивания растительных масел может осуществляться химическим путем с применением щелочного или кислотного катализатора либо ферментативным путем с применением неселективной липазы.
В другом аспекте изобретение относится к способу приготовления имитирующей ЖЖМ композиции, который включает стадии:
(а) реакции триглицеридной смеси, которая имеет содержание пальмитиновой кислоты по меньшей мере 30% от общего содержания жирных кислот, предпочтительно по меньшей мере 40%, более предпочтительно - свыше 50%, наиболее предпочтительно - свыше 70%, с источником свободных жирных кислот, который содержит менее 10% пальмитиновой кислоты от общего содержания свободных жирных кислот, предпочтительно - менее 5%, в присутствии нерастворимого катализатора, при этом отношение указанной свободной жирной кислоты к указанной глицеридной смеси составляет примерно от 5:1 до 1:1;
(б) удаления катализатора;
(в) дистилляции избытка свободных жирных кислот;
(г) необязательно отбеливания масла и
(д) необязательно дезодорирования продукта со стадии (г).
Полученный продукт содержит от 0 до 20% С12:0 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно - от 10 до 15%; от 0 до 15% С14:0 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно - от 5 до 10%; от 8 до 30% С16:0 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно - от 20 до 25%; от 1 до 6% С18:0 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно - от 3 до 5%; от 20 до 50% С18:1 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно - от 30 до 40%; от 5 до 30% С18:2 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно - от 10 до 20%; от 0,2 до 4% С18:3 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно - от 1,5 до 3%; другие жирные кислоты присутствуют на уровнях ниже 10% от общего содержания жирных кислот, предпочтительно - ниже 5%. Основным преимуществом этого продукта является то, что он пригоден без дополнительного отбеливания для применения в качестве ингредиента в смесях для детского питания.
Необязательно триглицеридная смесь перед реакцией подвергается рандомизации либо химическим, либо ферментативным путем с целью увеличения количества остатков насыщенных жирных кислот в sn-2 положении.
Изобретение относится также к жировой композиции, которая сходна с ЖЖМ и может служить в качестве заменителя ЖЖМ, получаемого способом по изобретению. Такая композиция заменителя ЖЖМ может предпочтительно характеризоваться жирнокислотным профилем, пригодным для детского питания, предпочтительно имитирующим жирнокислотный профиль ЖЖМ, наиболее предпочтительно - минимизирующим потерю кальция в результате образования жирнокислотного мыла, в которой указанная композиция содержит по меньшей мере 33% sn-2 насыщенных жирных кислот от общего количества насыщенных жирных кислот, предпочтительно по меньшей мере 40%, более предпочтительно - свыше 45%, еще более предпочтительно - свыше 50%, наиболее предпочтительно - свыше 59%. Указанная композиция характеризуется отношением sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты по меньшей мере 40%, предпочтительно - свыше 43%, более предпочтительно - свыше 45%.
В следующем аспекте изобретение относится к применению композиции жировой основы согласно изобретению или приготовленной любым из способов по изобретению в производстве композиции заменителя жира женского молока для смесей для детского питания.
В еще одном аспекте изобретение относится к способу приготовления композиции заменителя ЖЖМ. Этот способ предусматривает смешивание соответствующей композиции жировой основы согласно изобретению по меньшей мере с одним растительным маслом, в котором растительное масло подвергается рандомизации перед смешиванием с композицией жировой основы. Пригодная для этой цели жировая основа представляет собой смесь структурированных липидов, полученных реакцией глицеридов со свободными жирными кислотами в присутствии стереоспецифичной селективной липазы. Эта жировая основа содержит от 0 до 20% С12:0 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно от 10 до 15%; от 0 до 15% С14:0 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно от 5 до 10%; от 20 до 55% С16:0 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, из которых свыше 38% этерифицированы в sn-2 положении; от 1 до 7% С18:0 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно от 3 до 5%; от 25 до 65% С18:1 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно от 30 до 40%; от 2 до 40% С18:2 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно от 10 до 20%; от 0 до 8% С18:3 жирных кислот от общего содержания жирных кислот, предпочтительно от 1,5 до 3%; другие жирные кислоты присутствуют на уровнях ниже 8% от общего содержания жирных кислот, предпочтительно ниже 5%.
Растительное масло может выбираться из группы, состоящей из соевого масла, пальмового масла, масла канолы, кокосового масла, пальмоядрового масла, подсолнечного масла, кукурузного масла и рапсового масла, но перечень масел не ограничивается только названными здесь маслами.
В указанном аспекте примешиваемые растительные масла, используемые для приготовления заменителя жира женского молока, подвергаются рандомизации. Рандомизация позволяет получить масло, содержащее 33% (от ее общего содержания) остатков пальмитиновой кислоты, этерифицированных в sn-2 положении глицеринового каркаса. Рандомизация позволяет значительно снизить количество жировой основы, необходимое для приготовления композиции заменителя жира женского молока для смесей для детского питания, которые характеризуются требуемым отношением остатков насыщенных жирных кислот в sn-2 положении к общему количеству остатков насыщенных жирных кислот. Такой вариант воплощения особенно важен с финансовой точки зрения. Как и в других вариантах, описанных выше, рандомизация примешиваемых растительных масел может осуществляться химическим путем с применением щелочного или кислотного катализатора либо ферментативным путем с применением неселективной липазы.
Рандомизация используемых для смешивания масел обеспечивает, inter alia (среди прочего), другой важный аспект, помимо эффективности в плане затрат. По сравнению с натуральными маслами рандомизированные масла, используемые для смешивания, могут способствовать распределению γ-линоленовой кислоты (С18:3) и линолевой кислоты (С18:2), максимально приближенному к их распределению в ЖЖМ.
Композиция жировой основы и масло/масла смешиваются в определенном соотношении, которое может определяться требуемым профилем готовой смеси. Например, композиция жировой основы и используемое для смешивания масло/масла могут смешиваться в соотношении примерно от 0,13:1 до 4:1 с получением смеси, в которой количество остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении глицеринового каркаса, составляет примерно от 33% до 43,5%, предпочтительно - около 43%, более предпочтительно - около 40%, от общего количества остатков насыщенных жирных кислот. Альтернативно количество остатков насыщенных жирных кислот, связанных в sn-2 положении глицеринового каркаса, составляет свыше 43,5%. Следовательно, соотношение ингредиентов может изменяться в целях получения смеси с требуемым или заданным жирнокислотным профилем.
В еще одном аспекте изобретение относится к способу приготовления композиции жировой основы, пригодной для использования в качестве ингредиента смеси для детского питания, включающему стадии (а) реакции рандомизированной триглицеридной смеси с подходящим профилем жирных кислот, которая содержит более примерно 35% пальмитиновой кислоты от общего содержания жирных кислот, с пригодным для этого источником свободных ненасыщенных жирных кислот, содержащим менее 10% пальмитиновой кислоты от общего содержания свободных жирных кислот, в присутствии нерастворимого катализатора, при этом отношение указанных свободных жирных кислот к указанной глицеридной смеси составляет примерно от 7:1 до 1:1; (б) удаления катализатора; (в) дистилляции избытка свободных жирных кислот; необязательно (г) отбеливания масла и необязательно (д) дезодорирования продукта со стадии (г). Рандомизация триглицеридной смеси может проводиться химическим путем с применением щелочного или кислотного катализатора либо ферментативным путем с применением неселективной липазы.
Ниже изобретение описывается более подробно на примере особенно предпочтительных вариантов его практического воплощения.
Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
В поисках полезных в питательном отношении и к тому же дешевых в производстве заменителей ЖЖМ авторы настоящего изобретения разработали новые композиции жировой основы, которые характеризуются тем, что менее 50% (от общего содержания жирных кислот) содержащихся в них жирных кислот в sn-2 положении являются насыщенными. Эти новые заменители ЖЖМ можно получать путем переэтерификации триглицеридов с относительно низким содержанием пальмитиновой кислоты. Композиции жировой основы могут применяться для приготовления жировых смесей (окончательных, готовых к использованию в качестве компонентов смесей для детского питания), которые характеризуются общим уровнем насыщенных (в частности, пальмитиновой кислоты) жирных кислот, аналогичным их уровню в ЖЖМ, и отношением насыщенных (преимущественно пальмитиновой) жирных кислот в sn-2 положении к общему количеству насыщенных (пальмитиновой) жирных кислот выше 33% и предпочтительно ниже 43,5%, более предпочтительно - ниже 40%. Эта композиция жировой основы, способ ее приготовления и различные области ее применения составляют первый аспект настоящего изобретения.
Таким образом, в первом варианте настоящее изобретение относится к производству жирового концентрата методом переэтерификации, в котором исходный материал не столь богат пальмитиновой кислотой, как описано в предшествующем уровне техники, а представляет собой комбинацию растительных масел в качестве исходного триглицеридного материала с содержанием пальмитиновой кислоты около 50% и общим содержанием насыщенных жирных кислот менее 60%. Состав двух показательных исходных триглицеридных материалов представлен в табл.1.
Таблица 1
Триглицериды
Пальмовый стеарин, % масс./масс. в смеси
Пальмовый стеарин, % масс./масс. в смеси
Пальмовое масло, % масс./масс. в смеси
Рапсовое масло, % масс./масс. в смеси
%С16 от общего количества жирных кислот
% насыщенных жирных кислот от общего количества жирных кислот
Йодное число 34
Йодное число 15
Пример 1
20
80
51
57,3
Пример 2
78
22
48,7
53,7
Это сырье может использоваться в качестве исходного материала для переэтерификации с применением подходящих специфичных 1,3-липаз для получения композиции жировой основы, которая, в свою очередь, может использоваться для производства описанных выше заменителей ЖЖМ. Указанные заменители обеспечивают ограниченное сходство с ЖЖМ, поскольку характеризуются отношением sn-2 пальмитиновой кислоты к общему содержанию пальмитиновой кислоты выше 33%, благодаря чему улучшается абсорбция грудным ребенком кальция и жирных кислот, используемых как источник энергии. Эти заменители ЖЖМ согласно настоящему изобретению показывают улучшенную абсорбцию кальция по сравнению с простыми смесями растительных масел, используемых в смесях для детского питания, характеризуются максимальным отношением sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты, составляющим предпочтительно 1:3 (33%), и изготавливаются при более низких затратах по сравнению с заменителями ЖЖМ, получаемыми из жировых основ предшествующего уровня техники, таких как основы с отношением sn-1 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты более 50%.
Описанные выше триглицериды с низким содержанием пальмитиновой кислоты в качестве исходного материала могут подвергаться рандомизации перед переэтерификацией (как описывается ниже) и последующей реакции со смесью свободных жирных кислот (СЖК), содержащей относительно высокие количества олеиновой кислоты, в соотношении 1,5:1 (СЖК: Триглицериды), как в примере 1, или даже более низком - 1:1, как в примере 2. Следует отметить, что в композициях предшествующего уровня техники указанное отношение (СЖК: жир) обычно составляет 5:1 или еще ниже 3:1. Жирнокислотный состав (ЖКС) жировых основ, полученных из триглицеридов примеров 1 и 2, приводится в таблице 2.
Таблица 2
Пример 1
Пример 2
Жирная кислота
% от общего количества жирных кислот
% в sn-2 положении от общего количества sn-2 жирных кислот
% в sn-2 положении от общего количества жирных кислот
% от общего количества жирных кислот
% sn-2 положении от общего количества sn-2 жирных кислот
% в sn-2 положении от общего количества жирных кислот
С12
0,8
0,4
16,7
0,2
0,2
33,3
С14
0,7
0,9
42,9
0,6
0,9
50,0
С16
28,4
40,8
47,9
28,1
40,4
47,9
С18
3,6
3,9
36,1
3,6
3,8
35,2
С18:1
51,3
42,1
27,4
54,5
42,2
25,8
С18:2
12,3
10,4
28,2
10,8
10
30,9
С18:3
1,6
0,6
12,5
1,1
1,5
45,5
С20:0
0,3
0,3
33,3
0,3
0,3
33,3
С20:1
0,2
0,5
0,6
Итого НЖК
33,5
46,3
46,1
32,5
45,6
46,8
Аббревиатуры: ЖКС - жирнокислотный состав; НЖК - насыщенные жирные кислоты; СЖК - свободные жирные кислоты.
В обоих примерах полученная жировая основа имеет содержание sn-2 насыщенных жирных кислот (НЖК) менее 50% и отношение sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты также ниже 50%.
Эти жировые основы могут смешиваться затем с растительными маслами для получения готового заменителя ЖЖМ с соотношениями sn-2 насыщенной жирной кислоты к общему количеству насыщенных жирных кислот выше 33% (39,3% при использовании жировой основы примера 1) и sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты примерно 44% (44,2% при использовании жировой основы примера 2).
Таблицы 3 и 4 относятся к смешиванию жировой основы примера 2 с растительными маслами с перечислением последних и с указанием состава смеси. Общее содержание пальмитиновой кислоты составляет 22%, т.е. сравнимое с ее уровнем в ЖЖМ.
Таблица 3
Масла для смешивания
Компонент
% масс./масс. в смеси
Жировая основа примера 2
58,8
Кокосовое масло
21,2
Пальмовое масло
5,9
Кукурузное масло
8,2
Рапсовое масло
5,9
Таблица 4
Жирная кислота
% от общего количества жирных кислот
С12
10,2
С14
4,3
С16
22,1
С18
3,2
С18:1
41,9
С18:2
13,1
С18:3
1,3
% С16 в sn-1 положении от общего количества С16 кислот
44,2
Общее количество НЖК
39,8
Общее количество НЖК в sn-1 положении
47,0
% НЖК в sn-1 положении от общего количества НЖК
39,3
Таким образом, в соответствии с этим аспектом изобретения обеспечиваются способ и используемые в нем триглицеридные композиции, в которых триглицериды представляют собой смеси пальмового стеарина, переэтерифицированного с пальмовым маслом, пальмового стеарина, переэтерифицированного с рапсовым маслом, и т.п. Типичный жирнокислотный состав полученного исходного материала триглицеридов включает менее 60%, предпочтительно - примерно от 48 до 57%, насыщенных жирных кислот от общего количества жирных кислот. На этой стадии максимальное соотношение между НЖК в sn-2 положении и общим количеством НЖК составляет примерно 1:3 (33%). Используемые свободные жирные кислоты (СЖК) представляют собой источник с высоким содержанием олеиновой кислоты и низким содержанием насыщенных жирных кислот. В типичных случаях их содержание составляет от 2 до 5% С16:0, от 60 до 80% С18:1, от 1 до 4% С18:0. Пригодными источниками являются жирные кислоты семян рапса, фракция С18 жирных кислот пальмоядрового масла, СЖК высокоолеинового подсолнечного масла и др. Возможна также комбинация из по меньшей мере двух разных источников жирных кислот. Соотношение между триглицеридами (ТАГ) и СЖК обычно составляет примерно от 40:60 (ТАГ:СЖК) до 50:50.
Жирная кислота, используемая для обогащения sn-1 и sn-3 положений ненасыщенными жирными кислотами, может выбираться не только из свободных жирных кислот, как показано здесь в качестве примера, но и из алкильных эфиров жирных кислот, предпочтительно метилового или этилового эфиров, а также сложных эфиров глицеридов.
В следующем аспекте настоящее изобретение относится к жировой композиции, которая приготовляется путем переэтерификации источника триглицеридов с относительно низким количеством свободных жирных кислот. Вдобавок источник свободных жирных кислот может быть обогащен как олеиновой, так и лауриновой кислотами. Из предшествующего уровня техники известно, что жировые основы можно получать, используя значительный избыток ненасыщенных жирных кислот в процессе переэтерификации. Это избыточное количество может составлять до 5 частей СЖК на 1 часть жира. В большинстве случаев избыточное количество составляло 3:1 или 2:1 (СЖК: жир). Во всех случаях эти смеси жирных кислот имели высокое содержание олеиновой кислоты, а также других С18 ненасыщенных жирных кислот. Указанные смеси жирных кислот не содержали насыщенных жирных кислот, особенно лауриновой кислоты. Настоящее изобретение использует отношение СЖК: жир, составляющее 1,5:1 или даже ниже - 1:1, в периодической системе с непрерывным слоем. Кроме того, применение смеси жирных кислот, содержащей лауриновую кислоту, позволяет поддерживать относительно низкое отношение sn-2 насыщенных жирных кислот к общему количеству насыщенных жирных кислот без увеличения риска образования нерастворимых комплексов насыщенных жирных кислот с кальцием. Это можно объяснить тем фактом, что лауриновая кислота, хотя и является насыщенной, не образует нерастворимых комплексов с кальцием, как это способны делать насыщенные жирные кислоты с бóльшей длиной цепи - С16 и более [Tantibhedhyangkul and Hashim (1978) Pediatrics. 61(4): 537-45; Finley and Davidson (1980) Pediatrics. 65(1): 132-8; Lien (1994) J. Pediatr. 125(5): S.62-8; Lien et al. (1997) J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 25(2): 167-74].
Таким образом, во втором аспекте изобретение относится к способу приготовления концентратов жировой основы, характеризующемуся тем, что в нем используются незначительные или эквивалентные по массе количества смесей жирных кислот с высоким содержанием олеиновой кислоты, которые относительно богаты также лауриновой кислотой (свыше 3%). Триглицериды богаты пальмитиновой кислотой, предпочтительно более 70%, и содержат очень небольшие количества линоленовой кислоты.
И в этом варианте воплощения изобретения богатые пальмитиновой кислотой триглицериды могут подвергаться рандомизации стандартным химическим или ферментативным методом переэтерификации, что описывается ниже.
В указанном аспекте изобретения богатые пальмитиновой кислотой триглицериды реагируют со смесями жирных кислот, которые содержат относительно высокие уровни лауриновой кислоты, что позволяет снизить отношение sn-2 НЖК к общему количеству НЖК при одновременном поддержании высокого отношения sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты без негативного воздействия на абсорбцию кальция и жирных кислот грудным ребенком (см. выше) по сравнению с аналогичными смесями, полученными из жировых основ с высокими отношениями sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты.
Соотношение между жирными кислотами и триглицеридами в процессе переэтерификации составляет от 1,5:1 (пример 3, табл.5) до 2:1 (пример 4, табл.6).
Таблица 5
Пример 3
Жирная кислота
Триглицериды (40%)
Свободные жирные кислоты (60%)
Продукт
Соотношение
% от общего количества жирных кислот
% от общего количества жирных кислот
% в sn-2 от общего количества sn-2 жирных кислот
% в sn-2 от общего количества sn-2 жирных кислот
% в sn-2 от общего количества жирных кислот
С12
0,2
20,0
8,6
0,9
3,5
С14
1,4
0,2
0,8
0,1
4,2
С16
80,0
3,2
40,8
61,0
49,8
С18
5,0
2,0
3,9
4,0
34,2
С18:1
10,9
65,0
39,6
29,0
24,4
С18:2
2,2
9,0
6,3
4,0
21,2
С18:3
0,3
Итого НЖК
54,1
66,0
40,7
Таблица 6
Пример 4
Жирная кислота
Триглицериды (33%)
Свободные жирные кислоты (67%)
Продукт (В) после дистилляции СЖК
Соотношение
% от общего количества жирных кислот
% от общего количества жирных кислот
% от общего количества жирных кислот
% в sn-2 от общего количества sn-2-жирных кислот
% в sn-2 от общего количества жирных кислот
С12
0,2
15,0
7,5
0,2
0,9
С14
1,4
0,2
0,7
0,1
4,8
С16
80,0
3,4
38,0
59,0
51.8
С18
5,0
3,0
3,8
4,0
35,1
C18:l
10,9
68,0
42,5
31,0
24,3
С18:2
2,2
10,0
7,2
5,0
23,1
С18:3
0,3
Итого НЖК
50,0
63.3
42,2
Как можно видеть из примеров 3 и 4, полученные жировые основы имеют отношение sn-2 НЖК к общему количеству НЖК ниже 43,5, в то время как отношение в них sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты составляет около 50%.
В типичных случаях триглицериды представляют собой пальмовый стеарин с низким йодным числом, содержащий до 80% пальмитиновой кислоты. Триглицериды могут быть смесью переэтерифицированного пальмового стеарина с пальмовым маслом, пальмового стеарина с рапсовым маслом, пальмовое масло и др. Отношение sn-2 НЖК к общему количеству НЖК в триглицеридах составляет максимум 33%.
Источник свободных жирных кислот представляет собой источник, богатый олеиновой кислотой, имеющий низкое содержание насыщенных длинноцепочечных жирных кислот С14 и более и обогащенный лауриновой кислотой. Типичные значения составляют от 2 до 5% С16:0, от 60 до 80% C18:1, от 1 до 4% С18:0, от 5 до 30% С12 от общего количества жирных кислот. Пригодными источниками являются жирные кислоты семян рапса, фракция С18 жирных кислот пальмоядрового масла, масла с высоким содержанием лауриновой кислоты (такие как пальмоядровое и кокосовое масла), свободные жирные кислоты высокоолеинового подсолнечного масла и др. Пригодна также комбинация из двух или более разных источников жирных кислот.
В табл.7 (см. ниже) показан пример приготовления смеси на базе жировой основы примера 4 с добавлением растительных масел, перечень которых дается в таблице. Используемые растительные масла в примере были подвергнуты рандомизации перед смешиванием их с жировой основой, как описывается ниже.
Жирнокислотный состав полученной смеси можно видеть в табл.8. Отношение sn-2 НЖК к общему количеству НЖК в смеси составляет 37%, в то время как отношение sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты - 44%. Таким образом, указанная смесь по отношению sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты, по общему содержанию пальмитиновой кислоты и по своему вкладу в абсорбцию кальция сравнима с аналогичными смесями, полученными из жировых основ со значительно более высокими отношениями sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты.
Таблица 7
Приготовление смеси
Масло для приготовления смеси
% в смеси
Продукт примера 4
37,7
Кокосовое масло
18,9
Пальмовое масло
9,4
Кукурузное масло
9,4
Рапсовое масло
24,5
Итого
99,9
Таблица 8
Жирная кислота
Готовая смесь
% от общего количества жирных кислот
% в sn-2 положении от общего количества sn-2 жирных кислот
С12
11,8
9,0
С14
3,8
3,9
С16
22,2
29,3
С18
2,9
3,0
C18:1
38,8
34,5
С18:2
14,0
13,6
С18:3
2,7
2,6
Итого НЖК
40,7
45,2
В следующем варианте настоящее изобретение относится к жировому продукту переэтерификации, который может использоваться в качестве жировой фракции смесей для детского питания без предварительного смешивания с дополнительным растительным или другими маслами и который характеризуется общим уровнем насыщенных (главным образом пальмитиновой кислоты) жирных кислот, аналогичным их уровню в ЖЖМ, и отношением sn-2 насыщенных (пальмитиновой) жирных кислот к общему количеству насыщенных (пальмитиновой) жирных кислот выше 33% и при этом содержит все необходимые жирные кислоты, требуемые в питании грудного ребенка.
В следующем аспекте изобретение относится к непосредственному производству заменителя ЖЖМ с жирнокислотным составом, отношением sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты и отношениями sn-2 НЖК к общему количеству НЖК, аналогичными таким же показателям смесей, описанных выше, без необходимости приготовления сначала жировой основы, а затем смешивания ее с другими ингредиентами. В соответствии с этим аспектом изобретения продукт переэтерификации может использоваться как готовый заменитель ЖЖМ в смесях для детского питания, улучшенный по жирнокислотному составу и соотношениям по сравнению с простыми смесями растительных масел и обеспечивающий улучшенную абсорбцию кальция и жирных кислот.
Это может быть достигнуто путем реакции соответствующей триглицеридной смеси (которая может быть подвергнута рандомизации перед реакцией, как описывается здесь) со смесью жирных кислот, характеризующейся высоким уровнем олеиновой кислоты и общим жирнокислотным профилем, имитирующим, в основном, sn-1,3 жирнокислотный профиль ЖЖМ. Триглицериды могут содержать высокие уровни пальмитиновой кислоты или пониженные уровни пальмитиновой кислоты (как описывается здесь) в зависимости от заданной степени и уровня сходства с ЖЖМ требуемого заменителя ЖЖМ.
Используемая для переэтерификации смесь жирных кислот может включать жирные кислоты от С8 до С24, в том числе насыщенные, такие как лауриновая, миристиновая, стеариновая, моно- или диненасыщенные, такие как олеиновая, пальмитолеиновая и линолевая, и полиненасыщенные, такие как линоленовая, арахидоновая, докозагексаеновая и др.
Требуемую смесь жирных кислот получают смешиванием растительных масел и жиров, как показано в табл.9, которая служит в качестве примера исходного источника триглицеридов. Далее смесь разделяется на глицерин и свободные жирные кислоты по стандартной технологии. Состав отделенных свободных жирных кислот идентичен их составу в исходном источнике триглицеридов.
Соотношение между смесями жирных кислот и триглицеридами в реакции переэтерификации может составлять от 5:1 до 1:2, предпочтительно - от 3:1 до 1:1, а сама реакция может осуществляться как процесс с непрерывным слоем или с фиксированным слоем с применением биокатализаторов, предпочтительно иммобилизованных, предпочтительно с 1,3-липазной активностью.
Этот способ может дать продукты, такие как описанные в указанной заявителем международной заявке WO 2004/036987 и патенте ЕРО 209327 (различные смеси).
Полученные заменители ЖЖМ могут характеризоваться отношениями sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты более 33%, предпочтительно - более 40% и до 80%.
В табл.10 (см. ниже) представлен пример заменителя ЖЖМ, полученного с использованием смеси свободных жирных кислот примера 5 (табл.9) и рандомизированного пальмового олеина в соотношении 1,2:1. Отношение sn-2 НЖК к общему количеству НЖК в заменителе ЖЖМ составляет 34,5%, в то время как отношение sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты - 45,3%. Таким образом, эта композиция по отношению sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты, по общему содержанию пальмитиновой кислоты и своему вкладу в абсорбцию кальция сравнима с аналогичными смесями, полученными из жировых основ.
Таблица 9
Кокосовое масло
Пальмовое масло
Высокоолеиновое подсолнечное масло
Кукурузное масло
Рапсовое масло
Готовая смесь - пример 5
% масс./масс. в смеси
44,2
2,3
14,0
9,3
30,2
100
% жирных кислот от общего количества жирных кислот
С12
47,7
0,2
-
-
-
21,1
С14
18,0
1,1
-
-
-
8,0
С16
8,9
43,8
3,3
10,6
4,3
7,7
С18
2,7
4,4
3,1
1,7
1,6
2,4
С18:1
7,0
39,5
83,2
29,5
61,0
36,8
С18:2
1,8
10,0
8,6
56,5
19,0
13,2
С18:3
-
-
-
0,9
10,4
3,2
Таблица 10
Триглицериды
Жирные кислоты
Продукт после дистилляции СЖК
% в реакционной смеси
45
55
Описание
Общее количество ЖКС в рандомизированном пальмовом олеине
Фракция свободных жирных кислот из примера 5 в общем количестве ЖКС
% от общего количества жирных кислот
% в sn-2 положении от общего количества sn-2 жирных кислот
% в sn-2 положе-нии от общегоколичестважирных кислот
% жирной кислоты от общего количества жирных кислот
С12
0
21,1
10,3
4.6
14,9
С14
1,1
8,0
4,5
2,6
19,4
С16
39,6
7,7
24,0
32,6
45,3
С18
4,1
2,4
3,3
3,7
38,1
С18:1
43,3
36,8
40,1
41,9
34,8
С18:2
10,4
13,2
11,8
11,0
31,2
С18:3
0
3,2
1,6
0,7
14,9
Итого НЖК
44,8
39,1
42,0
43,6
34,5
В следующем аспекте изобретение относится к рандомизации полученной из жировой основы исходного триглицеридного материала и к рандомизации примешиваемых масел перед их смешиванием с жировой основой. Оба эти аспекта изобретения обладают главными преимуществами, которые подтверждаются примером и более подробно обсуждаются ниже. Необходимо упомянуть, что, хотя рандомизация per se (сама по себе) является известным процессом, нигде не описаны ни рандомизация исходного триглицеридного материала для производства питательных продуктов, в частности, для младенцев, грудных детей первого года жизни, детей, начинающих ходить, и детей более старшего возраста, ни рандомизация примешиваемых масел, используемых для приготовления смесей для детского питания. Это одна из уникальных разработок, показанных в настоящей заявке.
Полученные триглицериды, которые служат исходным материалом для приготовления композиции жировой основы, предпочтительно подвергаются рандомизации стандартным процессом переэтерификации либо химической с применением кислотного или щелочного катализатора (например, метоксида натрия), либо ферментативной с применением неселективной липазы. Как объяснялось выше, в результате рандомизации насыщенные жирные кислоты в sn-2 положении достигают определенного процентного количества от общего количества насыщенных жирных кислот в жировой смеси. Увеличение количества sn-2 жирных кислот позволяет получить жировую основу, более богатую sn-2 насыщенными жирными кислотами, и использовать за счет этого меньшее количество жировой основы в смеси заменителя ЖЖМ, что дает значительную экономию затрат.
Например, стандартное пальмовое масло содержит около 40% С16 от общего количества жирных кислот, и только от 5 до 20% С16 от общего количества С16 этерифицированы в sn-2 положении. После произвольной переэтерификации пальмового масла 33% С16 от общего количества С16 связываются в sn-2 положении.
Другим примером является пальмовый стеарин, йодное число 15, с содержанием С16 79% от общего количества жирных кислот, из которых только 27,4% этерифицированы в sn-2 положении. После химической рандомизации с применением метоксида натрия продукт показывает содержание С16 79% от общего количества жирных кислот, но с 33% С16 (от общего количества С16), этерифицированных в sn-2 положении.
Табл.11 (см. ниже) сравнивает жировую основу, полученную с использованием рандомизированного пальмового стеарина, с жировой основой, приготовленной с использованием нерандомизированного пальмового стеарина. Рандомизированный и нерандомизированный пальмовый стеарин, йодное число 15, реагировали по отдельности с выпускаемыми промышленностью свободными жирными кислотами с преобладанием олеиновой кислоты в соотношении между пальмовым стеарином и свободными жирными кислотами, равным 1:4. По окончании реакции катализатор отделялся, свободные жирные кислоты удалялись дистилляцией паром, а триглицеридная фракция подвергалась анализу. Табл.11 показывает, что использование нерандомизированного пальмового стеарина приводило к получению жировой основы с содержанием 29,8% С16 жирных кислот от общего количества жирных кислот, из которых только 63,1% были этерифицированы в sn-2 положении. Однако при использовании рандомизированного пальмового стеарина процентное количество С16 жирных кислот от общего количества жирных кислот и процентное количество этерифицированных в sn-2 положении С16 кислот от общего количества С16 кислот повышалось соответственно до 32,2% и 68,1%.
Таблица 11
Жировая основа, полученная из нерандомизированного пальмового стеарина
Жировая основа, полученная из рандомизированного пальмового стеарина
% С16 от общего количества жирных кислот
29,8
32,2
% С16 в sn-2 положении
56,4
65,8
% С16 в sn-2 положении от общего количества С16 жирных кислот
63,1
68,1
Рандомизация исходного триглицеридного материала полезна также и при производстве жировых основ улучшенного качества, отличающихся от жировых основ, описанных в настоящем изобретении. Таким образом, в другом варианте изобретение относится к способу приготовления композиций жировой основы, в которых исходный источник триглицеридов подвергается рандомизации либо химическим, либо ферментативным путем.
Примешиваемые растительные масла, используемые для смешивания, предпочтительно подвергаются рандомизации либо химическим, либо ферментативным путем перед их смешиванием с композицией жировой основы. Процесс рандомизации произвольно распределяет жирные кислоты масла или жира между тремя sn-положениями в глицериновом каркасе. За счет этого низкое отношение sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты в растительных маслах повышается до 33%. В промышленности общепринято подвергать процессу рандомизации многие масла и жиры, главным образом, с целью изменения их физических свойств в зависимости от конкретной сферы их применения (например, изменение температуры плавления жира). Однако, как описывается ниже, в указанном аспекте изобретения рандомизация проводится с целью повышения отношения sn-2 насыщенных жирных кислот к общему количеству насыщенных кислот в примешиваемых маслах и доведения тем самым до минимума негативного воздействия примешиваемых масел на отношение sn-2 насыщенных кислот к общему количеству насыщенных кислот в смеси.
Увеличение процентного количества С16 в sn-2 положении от общего количества С16 кислот в примешиваемых маслах позволяет использовать меньшее количество жировой основы для достижения конкретного процентного количества С16 кислот и конкретного отношения sn-2 пальмитиновой кислоты к общему содержанию пальмитиновой кислоты. Поскольку одним из основных препятствий в плане затрат на приготовление жировых смесей является необходимость использования больших количеств жировой основы, рандомизация примешиваемых масел является простым, но эффективным путем экономии затрат на приготовление жировых смесей. Табл.12 показывает, что для получения типичной смеси, содержащей около 21% С16 кислот, из которых 42% этерифицированы в sn-2 положении, требуется 65% жировой основы примера 2 в том случае, когда примешиваемые масла нерандомизированы. Табл.13 показывает, что для достижения 21% С16 кислот, из которых 42% этерифицированы в sn-2 положении, требуется только 47% такой же жировой основы в том случае, когда примешиваемые масла подвергались рандомизации. Такая существенная разница в требуемых количествах жировой основы указывает на важность проведения рандомизации примешиваемых масел в целях экономии затрат.
Важно отметить, что для приготовления смеси табл.12 использовалось меньше жировой основы примера 2, чем ее использовалось для приготовления смеси табл.3, поскольку смесь табл.12 имеет более низкое процентное содержание С16 и более низкое отношение sn-2 пальмитиновой кислоты к общему количеству пальмитиновой кислоты, чем смесь табл.3.
Рандомизация примешиваемых масел полезна также и в случае смесей, полученных из жировых основ, отличающихся от описанных в настоящем изобретении. Жировые основы, описанные в ЕР 0209327 или ЕР 0495456, или в указанной заявителем международной заявке WO 2004/036987, можно смешивать скорее с рандомизированными растительными маслами, чем с натуральными растительными маслами. Этот аспект изобретения позволяет достигнуть такого же процентного количества С16 и такого же отношения sn-2 остатка пальмитиновой кислоты к общему количеству остатков пальмитиновой кислоты, какие указаны в вышеприведенных заявках, но при меньшем количестве жировой основы и экономии за счет этого затрат на приготовление смеси.
Табл.14 показывает, что для получения композиции смеси 2 из ЕР 0209327 (26% С16, 52,6% из которых этерифицированы в sn-2 положении), требуется 50% жировой основы (Образец 1) ЕР 0209327 с нерандомизированными маслами для смешивания, использующимися в указанном патенте. Как можно видеть из табл.15, при использовании рандомизированных масел для смешивания согласно настоящему изобретению потребуется только 43% жировой основы (Образец 1) ЕР 0209327 для достижения 26% С16, из которых 52,6% этерифицированы в sn-1 положении. Эта существенная разница в требуемом количестве жировой основы (экономия составляет 14%) указывает на важность и преимущество использования рандомизированных масел для смешивания в целях экономии затрат также и на смеси, приготовленные из жировых основ, отличающихся от описанных в настоящем изобретении, являющихся предметом настоящего изобретения.
Табл.16 показывает, что благодаря использованию рандомизированных масел для смешивания становится возможным увеличение процентного количества sn-2 остатков пальмитиновой кислоты от общего количества остатков пальмитиновой кислоты в смесях, таких как описанные в ЕР 0209327 (смеси 1-4).
Таблица 14
Жировая основа Образец 1 ЕР 0209327
Натуральный РК
Натуральное подсолнечное масло
Натуральное соевое масло
Готовая смесь
% масс./масс. в смеси
50
10
10
30
100
% C16 в sn-2 от общего количества С 16 кислот
59,9
52,6
Таблица 16
Смесь 1 из ЕР 0209327
Смесь 2 из ЕР 0209327
Смесь 3 из ЕР 0209327
Смесь 4 из ЕР 0209327
% С16 в sn-2 от общего количества С16 кислот
Как указано; с применением натуральных растительных масел
57,6
52,6
62,8
62,3
С применением рандомизированных растительных масел
58,1
55,5
64,4
64,2
Рандомизация масел для смешивания имеет, inter alia (среди прочего), другой важный аспект, помимо эффективности в плане затрат. Рандомизированные масла для смешивания могут способствовать распределению γ-линоленовой кислоты (С18:3) и линолевой кислоты (С18:2) с высокой степенью сходства их распределению в ЖЖМ по сравнению с натуральными маслами.
Рапсовое масло и соевое масло служат основными источниками линоленовой кислоты растительного происхождения и обычно используются в производстве смесей для детского питания. Табл.17 показывает различия между ЖЖМ, натуральными и рандомизированными рапсовым и соевым маслами в sn-2 распределении линолевой и линоленовой кислот. В рапсовом масле от 45 до 61% остатков линоленовой кислоты и от 32 до 47% остатков линолевой кислоты этерифицированы в sn-2 положении. Распределение линоленовой и линолевой кислот в рапсовом масле сильно отличается от их распределения в ЖЖМ. В ЖЖМ только от 5 до 20% линоленовой кислоты и от 20 до 23% линолевой кислоты этерифицированы в sn-2 положении. Рандомизация рапсового масла приводит к связыванию 33% γ-линоленовой кислоты и 33% линолевой кислоты в sn-2 положении, в результате чего степень сходства заменителя жира с ЖЖМ повышается.
В соевом масле распределение линоленовой кислоты (от 27 до 29% γ-линоленовой кислоты связаны в sn-2 положении) сходно с ее распределением в рандомизированном соевом масле (33%).
Однако в натуральном соевом масле от 40 до 43% линолевой кислоты этерифицированы в sn-2 положении, в то время как в рандомизированном соевом масле только 33% линолевой кислоты этерифицированы в sn-2 положении. В ЖЖМ только от 20 до 23% остатков линолевой кислоты связаны в sn-2 положении. Таким образом, использование рандомизированного соевого масла взамен натурального соевого масла приближает распределение линолевой кислоты к ее распределению в ЖЖМ при одновременном поддержании сходного с ЖЖМ распределения γ-линоленовой кислоты.
Таблица 17
ЖЖМ
Натуральное рапсовое масло
Рандомизированное рапсовое масло
Натуральное соевое масло
Рандомизированное соевое масло
% С18:2 в sn-2 от общего количества С18:2 кислот
20-23
32-47
33
40-43
33
% С18:3 в sn-2 от общего количества С18:3 кислот
5-20
45-61
33
27-29
33
Рандомизация примешиваемых растительных масел может осуществляться стандартным процессом переэтерификации либо химической с применением кислотного или щелочного катализатора (например, метоксида натрия), либо ферментативной с применением неселективной липазы.
Все заменители ЖЖМ согласно различным аспектам изобретения могут использоваться в качестве жировых фракций в смесях для детского питания и в качестве жировой фракции в питании грудных детей первого года жизни, детей, начинающих ходить, детей более старшего возраста и подростков, а также в питании взрослых.
Термины "жир" и "липид" являются взаимозаменяемыми в настоящем описании.
Липиды в масштабе настоящего изобретения включают триглицериды и их производные, такие как моно- и диглицериды.
Термины "жирные кислоты", "жирный ацил" и "остатки жирных кислот" (и все их эквиваленты, относящиеся к конкретным жирным кислотам) используются взаимозаменяемо в контексте описания.
Термин "смесь для детского питания" ("infant formula") в контексте описания включает смеси для грудных детей (от рождения до 6 месяцев), смеси для прикорма (для детей в возрасте от 6 до 12 месяцев) и смеси для прикорма детей старшего возраста (для детей в возрасте от 1 года до 3 лет).
Само собой разумеется, что, будучи раскрытым и описанным здесь, настоящее изобретение не ограничивается только конкретными примерами, стадиями способа и упоминаемыми здесь материалами, поскольку такие стадии способа и материалы могут варьироваться в некоторой степени. Само собой разумеется также, что используемая здесь терминология используется только с целью описания конкретных вариантов воплощения изобретения, но не ограничивается ими, поскольку масштаб настоящего изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.
Следует отметить, что используемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа "a", "an" "the" включают и множественные значения, если в тексте не оговаривается их другое значение.
В контексте настоящего описания и прилагаемой формуле изобретения слово "comprise" (включать) и его вариации, такие как "comprises" (включает) и "comprising" (включающий), следует понимать как обозначающее включение указанного целого числа или стадии либо группы целых чисел или стадий, а не исключение другого целого числа или стадии либо группы целых чисел или стадий.
Приведенные здесь примеры показывают способы, которые использовали авторы изобретения для выполнения аспектов настоящего изобретения. Следует помнить, что данные способы служат лишь для раскрытия предпочтительных вариантов практического воплощения изобретения, и квалифицированным в данной области техники специалистам в свете раскрытого здесь должно быть понятно, что возможно внесение многочисленных модификаций без ущемления идеи и заявленного масштаба изобретения.