富含不飽和脂肪酸的棕櫚油的製作方法

2023-08-10 06:32:16

富含不飽和脂肪酸的棕櫚油的製作方法
【專利摘要】披露了一種用於從棕櫚油製造含有至少50重量％單不飽和脂肪酸的食物油的方法。脂肪酸如通過脂肪分解從棕櫚油甘油酯中釋放。將游離脂肪酸(FFA)分離以獲得一個富含不飽和棕櫚脂肪酸的級分。這一級分經受與甘油的縮合反應以形成一種主要包含甘油三酯(三醯甘油酯)的油。該縮合反應是由一種酶催化的。
【專利說明】富含不飽和脂肪酸的棕櫚油
發明領域
[0001]本發明涉及用於製造一種富含不飽和脂肪酸的棕櫚油替代物的方法以及利用這些方法製造的棕櫚油替代物。
發明背景
[0002]棕櫚油在熱帶地區是豐富並且分布廣泛的。熱帶國家的居民容易獲得棕櫚油用於烹飪和煎炸。然而，棕櫚油在飽和脂肪、尤其棕櫚酸方面有問題地較高。棕櫚酸是據報導對膽固醇水平具有不良作用的一類飽和脂肪。另外，根據世界衛生組織(WorldHealthOrganizat1n),棕櫚油中的棕櫚酸與心臟病有關。美國糖尿病協會(American DiabetesAssociat1n)推薦食用更少的飽和脂肪，其包括棕櫚油。然而，熱帶國家通常並不支持製造與棕櫚油相比飽和脂肪更低並且因此不飽和油更高的油菜籽。因為與大部分其他食物油作物相比，每公頃棕櫚油樹製造更多油，棕櫚油製造與其他油菜籽相比是對土地面積的更有效利用以提供必需的熱量。在運輸中，不飽和油可能經歷氧化應激，如熱量、轉運容器中的金屬、以及水。令人遺憾地，不飽和油與飽和脂肪相比更易受到氧化，引起運輸中不飽和油質量的氧化分解。氧化又引起酸敗、異味的發展，並且在極個別情況下使油變得不適於攝用。為了這些原因，熱帶膳食通常缺乏健康的不飽和油並且供應過量的更不令人希望的飽和脂肪。
[0003]為了解決這種問題，我 們已開發了一種將棕櫚油自身用作一個不飽和脂肪酸來源的新穎方法。棕櫚油被分解成脂肪酸組分。飽和脂肪酸(如月桂酸、肉豆蘧酸、以及棕櫚酸)被去除，並且油被重裝配。獲得了一種完全來源於棕櫚的油；該油富含令人希望的來自棕櫚油的不飽和脂肪酸。該油適用於煎炸以及併入可食用產品中。
[0004]煎炸在全世界廣泛用於食物製備。煎炸食物改進了食物的味道、顏色以及保質期。用於煎炸食物的脂肪或油充當傳熱介質並且被食物吸收，增強了氣味和口感。煎炸油與外部食物表面緊密接觸，甚至促進食物的變型。
[0005]煎炸油的一個最重要的特徵是油在煎炸所需的高溫下操作的能力。其他重要因素包括對起泡、變黑、發煙、以及膠質形成的耐受性、以及游離脂肪酸的低發展速率。煎炸通常在160°C _190°C下進行。
[0006]食品工業已應用於改進油的氧化穩定性的一個方法是氫化，也稱為硬化。在氫化中，一些或所有不飽和鍵被化學地還原成飽和鍵，並且油被部分地或完全地轉化成飽和脂肪。然而，這伴隨有某些缺陷；飽和脂肪酸的熔點高於相應初始不飽和脂肪酸的熔點並且實質上高於相應初始多不飽和脂肪酸的熔點。大多數硬化的脂肪具有高於口腔溫度的熔點，使其因與食品不一致的蠟質口感而變得不適於煎炸食物。可替代地，部分氫化並不引起相同的熔點升高量，但引起反式不飽和脂肪酸的發展。反式脂肪酸被廣泛公認為不健康的並且須遵守標記要求。此外，消費者日益地不樂意購買包含反式脂肪的食物或標籤上包含詞語「氫化」的食物。
[0007]對於長期需要飽和脂肪酸含量更低並且富含油酸含量的食物油的一個解決方案是油菜籽種質的遺傳修飾，並且已作出大量的努力來遺傳地修飾油菜籽性狀以產生高油酸油。已產生了高油酸葵花籽油、高油酸大豆油以及甚至高油酸棕櫚油；然而，在一些地區使用來自經遺傳修飾的來源的油是受牴觸的。
[0008]作為氫化和遺傳修飾的一個替代方案，食品工業已研發了通過代替油和脂肪的三醯甘油酯的脂肪酸組分來改變油和脂肪的化學結構的方法。這些方法使用催化劑來進行酯交換或相互酯化反應以形成所謂的「結構化脂質」。這些脂質可以通過分析與相同油的簡單摻合物區分開來，並且結構化脂質的物理性質通常與相同油的簡單摻合物的物理性質不同。
[0009]歷史上，如氫氧化鈉或甲醇鈉的化學催化劑已用於工業規模的反應器來形成結構化脂質。然而，這些催化劑伴隨有油氧化以及皂類和游離脂肪酸副產物的形成，這引起油產品產率的顯著損失以及去除它們的額外工作和成本。化學催化劑的不受控制的性質引起脂肪酸在脂肪或油的甘油主鏈中的隨機分布，這可以負面地影響產品的性質。為了克服這些缺陷，使用酶催化劑。酶與化學催化劑相比典型地在更低溫度下操作，這具有在與脂肪和油一起工作時減少氧化危險的優勢。因為它們的選擇性性質，酶催化劑可以引起更少的副產物損失，並且脂肪酸在脂肪或油中的所希望的非隨機分布可以通過適當選擇酶和操作條件來實現。
[0010]在甘油和游離脂肪酸形成三醯甘油酯(TAG)的縮合中，形成了反應中間體二醯甘油酯(DAG)和單醯甘油酯(MAG)。這些反應中間體(DAG和MAG)被稱為「偏甘油酯」。在實際使用中，單醯甘油酯水平高於約I重量％的三醯甘油酯油可能在物理精煉或脫臭的純化步驟中和在煎炸中(尤 其在工業煎炸鍋中)傾向於困難。發煙可能因存在單醯甘油酯因降低的油閃點或降低的煙點而產生。另外，二醯甘油酯因存在游離羥基而通常是三醯甘油酯油中不想要的副產物並且產生缺乏穩定性的油。
[0011]游離脂肪酸由於其易受氧化以及其在煎炸溫度下加熱時促進發煙而應是受限的。
[0012]酸與醇之間形成酯的縮合反應可以通過廣泛範圍的催化劑和催化作用(如熱量、酸、以及鹼)來加速。使用這些催化劑和催化作用可能伴隨有形成無用的副產物，需要成本高且潛在繁重的純化步驟。使用生物催化劑(如脂肪酶(三醯甘油酯醯基水解酶EC3.1.1.3))能夠實現在溫和條件下處理並且產生與非生物催化劑相比更少的副產物。
[0013]煎炸油易於在使用中氧化分解。氧化分解的產物縮短了油的有效壽命。棕櫚油由於在暴露於熱量和由煎炸食物釋放的水分時優異的抗氧化性而為一種優選的煎炸油。棕櫚油在世界範圍內被用作餐館、快餐店、大規模半油炸、點心製備以及方便麵製備中的煎炸油。棕櫚油易於濾出並且具有異常複雜的抗氧化劑群組，如母育酚(生育酚和生育三烯酚)、留醇、脂肪族三萜烯(角鯊烯)、泛醌、以及類胡蘿蔔素。棕櫚油中廣泛範圍的抗氧化劑促進抗氧化性。
[0014]棕櫚油主要包含棕櫚酸(在鏈構型中具有16個碳的飽和脂肪酸，約44%)和油酸(在鏈構型中具有十八個碳的單不飽和脂肪酸，約39%)。油酸具有單一不飽和位點並且因此與在非熱帶油中豐富的多不飽和脂肪酸相比更加熱穩定。然而，棕櫚油著稱於具有較差的冷穩定性；即，在冷卻或冷藏時，棕櫚油因存在高含量的飽和脂肪酸而結晶並且硬化成固體。這使棕櫚油更難以使用。另外，由棕櫚油製造人造黃油因棕櫚油的長結晶時間而是困難的。
[0015]作為食用油的起始物質的粗棕櫚油根據國家油籽產品研究所(Nat1nalInstitute of Oilseed Products)的交易規則交易，這些規則規定了粗棕櫚油必須包含最多5%游離脂肪酸和最多1%水分和雜質。另外，粗棕櫚油典型地包含約為數個百分比的二醯甘油酯(DAG)和游離脂肪酸(FFA)水平(表A)。
表A.來自新鮮成熟水果的粗棕櫚油的組成和交易的棕櫚油的平均組成。來自貝雷工.業油矛口月旨肪產品(Bailey' s Industrial Oil and Fat Products)，第 1-6 卷(第 6 版)，第2卷,第8章;尤素福巴西龍(Yusof Basiron),棕櫚油(Palm Oil),第333-430頁;由沙希迪(Shahidi)、費雷敦(Fereidoon)編，V1.2005 約翰威利父子公司(John ffiley&Sons);美國新澤西州霍博肯(Hoboken，NJ, USA);來自第382頁的表37。
【權利要求】
1.一種用於製造富含單不飽和脂肪酸的棕櫚油替代物三醯甘油酯產品的方法，該方法包括以下步驟: a)提供一種包含飽和與單不飽和脂肪酸的棕櫚游離脂肪酸原料， b)使該原料經歷分離，從而獲得一個富含游離單不飽和脂肪酸的級分和一個富含飽和脂肪酸的級分， c)將甘油和該富含游離單不飽和脂肪酸的級分酯化，從而製造包含一種富含單不飽和脂肪酸的棕櫚油替代物三醯甘油酯產品的一種縮合三醯甘油酯油， 其中該酯化步驟c)通過以下方式進行:使該甘油和該富含游離單不飽和脂肪酸的級分與一種或多種脂肪酶在一定條件下接觸，這些條件包括:將該縮合反應中形成的水從該反應混合物中除去；和 至少70°C的溫度。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該酯化步驟c)是在一定條件下進行的，這些條件包括小於或等於700ppm、650ppm、小於或等於600ppm、小於或等於550ppm、或小於或等於500ppm的水含量。
3.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該酯化步驟c)是在一定條件下進行的，這些條件包括小於或等於40kPa、小於或等於30kPa、小於或等於20kPa、小於或等於15kPa、小於或等於lOkPa、小於或等於5kPa、小於或等於4kPa、小於或等於3kPa、小於或等於2kPa、小於或等於 IkPa的壓力。
4.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該酯化步驟c)是在一定條件下進行的，這些條件包括至少75°C、至少80°C、至少81 °C、或至少82V的溫度。
5.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該游離脂肪酸原料來源於一種或多種選自下組的油，該組由以下各項組成:棕櫚油、棕櫚仁油、粗棕櫚油、精煉棕櫚油、物理精煉棕櫚油、脫臭棕櫚油、棕櫚餾份、棕櫚油精、棕櫚硬脂精、棕櫚中間餾份、以及其任何組合。
6.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該游離脂肪酸原料是一種或多種選自下組的油，該組由以下各項組成:棕櫚淤渣油、棕櫚油廠廢水、棕櫚脂肪酸餾出物、以及其任何組合。
7.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該游離脂肪酸原料來源於一種或多種醯基甘油的脂肪分解。
8.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該游離脂肪酸原料來源於一種或多種三醯甘油酯的酶促水解。
9.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中對該棕櫚游離脂肪酸原料進行分離是用一種選自下組的方法進行的，該組由以下各項組成:蒸餾、結晶、離心、尿素沉澱、膜過濾、分子篩、定向相互酯化、以及其任何組合。
10.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該富含游離單不飽和脂肪酸的級分包含至少50重量％、至少60重量％、至少70重量％、至少80重量％、至少85重量％、或至少90重量％單不飽和脂肪酸。
11.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中步驟c)中的該酯化是由以下催化的:一種經固定的脂肪酶，優選地一種與PCT專利申請W02008065060的SEQ ID NO:1中展示的序列具有至少70 %、至少80 %、至少90 %、至少95 %、至少96 %、至少97 %、至少98 %、或至少99%序列一致性的脂肪酶。
12.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該富含飽和脂肪的級分包含至少65重量％飽和脂肪酸和至少60重量％棕櫚酸。
13.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該棕櫚油替代物三醯甘油酯產品在步驟(c)之後具有小於或等於3重量％、小於或等於2重量％、小於或等於1.5重量％、小於或等於I重量％、或小於或等於0.5重量％的單醯甘油酯含量。
14.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該棕櫚油替代物三醯甘油酯產品在步驟(c)之後具有小於或等於8重量％、小於或等於7重量％、小於或等於6重量％、小於或等於5重量％、小於或等於4重量％、小於或等於3重量％、小於或等於2重量％、或小於或等於I重量％的二醯甘油酯含量。
15.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該棕櫚油替代物三醯甘油酯產品在步驟(c)之後具有小於或等於3重量％、小於或等於2.5重量％、小於或等於2重量％、小於或等於1.5重量％、小於或等於I重量％、或小於或等於0.5重量％的游離脂肪酸含量。
16.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該棕櫚油替代物三醯甘油酯產品包含至少90重量％、至少91重量％、至少92重量％、至少93重量％、至少94重量％、至少95重量％、至少96重量％、至少97重量％、或至少98重量％三醯甘油酯。
17.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該棕櫚油替代物三醯甘油酯產品包含至少75重量％、 至少80重量％、至少85重量％、至少90重量％、或至少95重量％不飽和脂肪酸。
18.根據以上權利要求中任一項所述的方法，包括該棕櫚油替代物三醯甘油酯產品的脫臭。
19.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該飽和脂肪酯級分經歷酯化以得到一種三醯甘油酯。
20.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該富含單不飽和脂肪酸的棕櫚油替代物三醯甘油酯產品包含90重量％到98重量％三醯甘油酯、4重量％到8重量％ 二醯甘油酯、最多0.2重量％單醯甘油酯、以及最多5重量％游離脂肪酸。
21.一種組合物，通過以上權利要求中任一項製造。
【文檔編號】C07C51/43GK104039750SQ201280066506
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年11月20日 優先權日:2011年11月22日
【發明者】託馬斯·喬治·克羅斯比, 瑪麗安娜·林德·達姆斯特魯普, 約翰·因莫科·李, 波爾·穆克·尼爾森, 克雷格·喬丹·維茨 申請人:阿徹丹尼爾斯米德蘭德公司, 諾維信公司, 福瑞託-雷北美有限公司