未精炼甘油三酯油的酶法脱胶

文档序号：1408647 发布日期：2020-03-06 浏览：21次 >En<

阅读说明：本技术 未精炼甘油三酯油的酶法脱胶 (Enzymatic degumming of unrefined triglyceride oils ) 是由 D·***德利马于 2017-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种未精炼甘油三酯油的酶法脱胶的方法,所述方法包括：a)提供磷含量为至少100mg每千克未精炼甘油三酯油的未精炼甘油三酯油；b)将未精炼甘油三酯油与水、乳酸和酶进行组合以产生油水乳剂,所述酶选自磷脂酶、脂质酰基转移酶及其组合；c)将乳剂在20至90℃的温度保持至少10分钟；以及d)从乳剂中分离脱胶的甘油三酯油。所述酶法脱胶方法对于从粗油和其他未精炼植物油中去除包括非水合磷脂(NHP)的磷脂极为有效。(The present invention provides a process for the enzymatic degumming of unrefined triglyceride oil, said process comprising: a) providing an unrefined triglyceride oil having a phosphorus content of at least 100mg per kilogram of unrefined triglyceride oil; b) combining unrefined triglyceride oil with water, lactic acid and an enzyme selected from the group consisting of a phospholipase, a lipid acyltransferase and combinations thereof to produce an oil-water emulsion; c) maintaining the emulsion at a temperature of 20 to 90 ℃ for at least 10 minutes; and d) separating the degummed triglyceride oil from the emulsion. The enzymatic degumming process is extremely effective for removing phospholipids including non-hydrated phospholipids (NHPs) from crude oils and other unrefined vegetable oils.)

未精炼甘油三酯油的酶法脱胶

技术领域

本发明涉及未精炼甘油三酯油的酶法脱胶的方法，所述方法包括：

a)提供磷含量为至少100mg每千克未精炼甘油三酯油的未精炼甘油三酯油；

b)将未精炼甘油三酯油与水、乳酸和酶进行组合以产生油水乳剂，所述酶选自磷脂酶、脂质酰基转移酶及其组合；

c)将乳剂在20至90℃的温度保持至少10分钟；以及

d)从乳剂中分离脱胶的甘油三酯油。

本发明的脱胶方法具有的优点在于其在从粗油和其他未精炼甘油三酯油中去除磷脂(胶)方面非常有效。

背景技术

粗植物油(且特别是通过溶剂萃取获得的那些粗植物油)往往不太可口，并且因此在将其掺入食品和/或出售给消费者之前需要进行纯化。该纯化中涉及的各个步骤称为“精炼(refining)”。

在化学精炼和物理精炼之间有区别。化学精炼包括以下方法步骤：1.脱胶，2.中和，3.漂白，4.除臭。在脱胶步骤中，从粗油中去除磷脂(胶)和金属离子。中和步骤用于萃取游离脂肪酸。在漂白步骤中，去除色素、其他金属离子和残留的磷脂。最后的精炼步骤，即除臭，是蒸汽蒸馏，在该蒸汽蒸馏中，去除对油的气味和味道有不利影响的挥发性化合物。在物理精炼中，不采用中和步骤，并且在精炼方法结束时的除臭步骤中去除游离脂肪酸。

化学精炼和物理精炼均以粗甘油三酯油的脱胶开始。

工业上最常用的脱胶方法是水脱胶、酸脱胶、碱(caustic)精炼和酶法脱胶。脱胶步骤是造成植物油精炼过程中所发生的大部分油损失的原因。

脱胶方法的主要目的是去除磷脂。磷脂(phospholipid)(或磷脂(phosphatide))是一类含有甘油基团的脂质，该甘油基团被磷酸和两种脂肪酸酯化。磷酸基团可以带有有机残基，例如，胆碱(磷脂酰胆碱)、乙醇胺(磷脂酰乙醇胺)或肌醇(磷脂酰肌醇)。

脱胶通过将磷脂转化为水合胶而利用磷脂对水的亲和力。水合胶不溶于油并且可以通过离心被去除。对于不同的磷脂，水合速率明显不同。磷脂酸和磷脂酸的盐通常称为“非水合磷脂”或NHP。

甘油三酯油的磷脂含量通常以百万分率的“磷含量”来测量。大豆油通常具有400至1200ppm的磷含量。菜籽油(rapeseed oil)和葵花油通常分别具有200至900ppm和300至700ppm的磷含量。

相对近期使用酶来从粗植物油中去除胶。首个工业酶法脱胶方法于1992年启动。粗甘油三酯油的酶法脱胶中已使用的酶的实例包括：

·磷脂酶A1(例如，来自Novozymes的

和

)

·磷脂酶A2(例如，来自AB Enzymes的Rohalase

和Rohalase

、来自Danisco的

)

·磷脂酶C(例如，来自DSM的

)

·脂质酰基转移酶(来自Danisco的)

磷脂酶A1、磷脂酶A2和脂质酰基转移酶催化从磷脂中去除脂肪酸，并且因此引起形成溶血磷脂。该溶血磷脂比其未水解的前体更亲水，并且可以更容易地从甘油三酯油中去除。

磷脂酶C催化磷脂例如磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺的水解，从而形成二酰基甘油和水溶性的含磷酸的酯片段。所产生的二酰基甘油保留在油中，并且提供额外的出油率，该额外的出油率在整个精炼方法中得以保留。

Dijkstra(“Enzymatic degumming”,Eur.J.Lipid Sci.Technol.2010,112,1178–1189)是一篇综述文章，其提供了对不同工业酶法脱胶方法的概述。

US 5,264,367描述了一种降低食用油中的含磷组分的含量的方法，该食用油先前已经去除了粘液并且其具有50至250百万分率的磷含量，该方法包括：使所述油在pH为4至6的条件下与磷脂酶A1、磷脂酶A2或磷脂酶B的水溶液接触，该水溶液在油中乳化直到油中的磷含量降低至小于5百万分率，并且然后从处理过的油中分离出水相。酶促作用可以通过添加有机羧酸来增强，有机羧酸可以在酶处理之前或之后、并且优选在酶处理期间添加。柠檬酸是优选的。

EP-A 2 053 118描述了一种从植物或动物来源获得的粗油中去除磷脂的方法，该方法包括：

·提供含有非水合磷脂的粗油，

·用固定化磷脂酶来处理粗油(没有乳化)，以实现将非水合磷脂转化为水合磷脂，

·将处理后的粗油与纯水或水溶液进行混合(没有乳化)，以形成具有油相和水相的混合物，

·使油相和水相分离，以及

·收集油相。

欧洲专利申请的实施例2描述了用EDTA、NTA、DTPA、ADA、乳酸、柠檬酸和富马酸的水溶液萃取酶处理的油。

US 4,049,686描述了一种从甘油三酯油中去除磷脂的方法，该甘油三酯油在40℃基本上是液体，该方法包括以下步骤：将酸或酸酐分散在该油中，所述酸或酸酐在20℃在一摩尔水溶液中测得的pH为0.5至7，并且所述油处于20至100℃的温度，将混合物的温度调节至使油保持液态的最低温度至40℃的范围，在混合物中分散0.2至5重量％的水；将油、酸和水的混合物的温度维持5分钟至几天；以及，其后从油中分离出含有磷脂的含水污泥。优选的食用酸是乙酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸等。

发明内容

本发明人已经研发了一种酶法脱胶方法，该方法对于从未精炼植物油中去除包括非水合磷脂(NHP)的磷脂极为有效。更具体地，发明人已经发现，如果在酶处理之前或与酶处理同时将未精炼的油与水和乳酸混合，则可以显著提高酶法脱胶方法的效率。

因此，本发明提供了未精炼甘油三酯油的酶法脱胶的方法，所述方法包括：

a)提供磷含量为至少100mg每千克未精炼甘油三酯油的未精炼甘油三酯油；

b)将未精炼甘油三酯油与水、乳酸和酶进行组合以产生油水乳剂，所述酶选自磷脂酶、脂质酰基转移酶及其组合；

c)将乳剂在20至90℃的温度保持至少10分钟；以及

d)从乳剂中分离脱胶的甘油三酯油。

尽管本发明人不希望受到理论的束缚，但是认为在本方法中添加乳酸增强了磷脂的酶法水解并通过络合作用来结合Ca²⁺和Mg²⁺。令人惊讶地，发现在这方面，乳酸比柠檬酸和磷酸都更有效，即使乳酸的pKa(pKa＝3.86)明显高于柠檬酸的pKa(pKa₁＝3.13)和磷酸的pKa(pKa₁＝2.148)。

本方法进一步提供了以下优点：当以工业规模操作时，由于在该方法中形成的乳酸盐(特别是乳酸钙和乳酸镁)是充分水溶的，因此基本上没有观察到设备结垢。

具体实施方式

因此，本发明的第一方面涉及未精炼甘油三酯油的酶法脱胶的方法，所述方法包括：

a)提供磷含量为至少100mg每千克未精炼甘油三酯油的未精炼甘油三酯油；

b)将未精炼甘油三酯油与水、乳酸和酶进行组合以产生油水乳剂，所述酶选自磷脂酶、脂质酰基转移酶及其组合；

c)将乳剂在20至90℃的温度保持至少10分钟；以及

d)从乳剂中分离脱胶的甘油三酯油。

如本文所使用的，术语“油”是指在环境温度(20℃)可以是液体、固体或半固体的脂类物质。术语“油”和“脂肪”可互换地使用。

如本文所使用的，术语“甘油三酯油”是指含有至少75重量％的甘油三酯的油。

如本文所使用的，术语“未精炼甘油三酯油”是指磷含量为至少100mg每千克的甘油三酯油。从天然来源萃取的粗甘油三酯油是未精炼甘油三酯油的实例。未精炼甘油三酯油的另一实例是部分脱胶的甘油三酯油。部分脱胶的甘油三酯油可以通过对粗甘油三酯油进行水脱胶来生产。

本文所提及的“磷含量”通过以下方法来测量：

·ISO 10540-3：2002(动物植物脂肪和油——磷含量的测定——第3部分：使用感应偶联等离子体(ICP)光学发射光谱的方法90.93ISO/TC 34/SC 11(Animal andvegetable fats and oils--Determination of phosphorus content--Part 3:Methodusing inductively coupled plasma(ICP)optical emission spectroscopy 90.93 ISO/TC 34/SC 11))。

如本文所使用的，术语“磷脂酶”是指将磷脂水解成脂肪酸和其他亲脂性物质的酶。存在四种主要类别，分别称为A、B、C和D，由它们所催化的反应类型来进行区分：

·磷脂酶A

-磷脂酶A1——切割SN-1酰基链

-磷脂酶A2——切割SN-2酰基链

·磷脂酶B——切割SN-1和SN-2酰基链

·磷脂酶C——在磷酸盐之前切割，释放出二酰基甘油和含磷酸盐的头基。

·磷脂酶D——在磷酸盐之后切割，释放出磷脂酸和醇。

术语“脂质酰基转移酶”是指既具有磷脂酶活性还具有酰基转移酶活性的酶，由此该酶能够将酰基从磷脂转移至一种或多种受体底物，例如，以下一种或多种：固醇；甾烷醇(stanol)；碳水化合物；蛋白质；蛋白质亚基；甘油。

如本文所使用的，除非另有说明，否则术语“乳酸”是指乳酸(2-羟基丙酸)以及乳酸的碱金属盐。

在本方法中脱胶的未精炼甘油三酯油优选磷含量为至少150mg每千克未精炼甘油三酯油、更优选为至少200mg每千克未精炼甘油三酯油、并且最优选为至少300mg每千克未精炼甘油三酯油。通常，未精炼甘油三酯油的磷含量不超过2000mg每千克未精炼甘油三酯油。

未精炼甘油三酯油的钙含量优选为至少10mg每千克未精炼甘油三酯油、更优选为至少30mg每千克未精炼甘油三酯油。通常，未精炼甘油三酯油含有不超过200mg、优选不超过150mg每千克未精炼甘油三酯油的钙。

未精炼甘油三酯油的镁含量优选为至少10mg每千克未精炼甘油三酯油、更优选为至少30mg每千克未精炼甘油三酯油。通常，未精炼甘油三酯油含有不超过200mg、更优选不超过150mg每千克未精炼甘油三酯油的镁。

除了甘油三酯和磷脂外，未精炼甘油三酯油通常还含有其他脂质组分，例如，甘油二酸酯类、甘油一酸酯类、游离脂肪酸类、生育酚类、生育三烯酚类等。未精炼甘油三酯油优选含有至少80重量％、更优选至少85重量％的甘油三酯。

在本方法中脱胶的未精炼甘油三酯油优选是未精炼植物油。可以通过本方法合适地脱胶的未精炼植物油的实例包括：未精炼大豆油、未精炼菜籽油、未精炼葵花油、未精炼玉米油、未精炼棉籽油、未精炼棕榈油、未精炼米糠油、未精炼花生油及其组合。更优选地，未精炼植物油选自未精炼大豆油、未精炼菜籽油、未精炼葵花油、未精炼玉米油、未精炼棉籽油、未精炼花生油及其组合。

本方法中所使用的未精炼甘油三酯油优选通过溶剂萃取、更优选通过用正己烷萃取粉碎的种子或粉碎的果实来生产。

在本方法的步骤b)中，未精炼甘油三酯油可以在连续的阶段中与水、乳酸和酶进行组合。例如，可以在水脱胶步骤期间引入水，随后是其他方法步骤，在这些方法步骤中添加乳酸和酶(以及少量水或不加水)。

在步骤b)中，水优选按照以下总量与未精炼甘油三酯油进行组合：5-100ml水每千克未精炼甘油三酯油、更优选10-70ml水每千克未精炼甘油三酯油、并且最优选15-60ml水每千克未精炼甘油三酯油。在步骤b)中引入的水的总量包括与乳酸和/或酶一起引入的水。

根据本方法的优选实施方案，乳酸按照以下与未精炼甘油三酯油进行组合：100-3000mg每千克未精炼甘油三酯油的总量、更优选200-2000mg每千克未精炼甘油三酯油的总量、并且最优选350-1500mg每千克未精炼甘油三酯油的总量。

根据优选实施例，步骤b)乳酸以质子化酸的形式引入，即，不作为盐引入。因此，在优选实施方案中，步骤b)包括使质子化乳酸按照以下与未精炼甘油三酯油进行组合：至少100mg每千克未精炼甘油三酯油的总量、更优选至少200mg每千克未精炼甘油三酯油的总量、并且最优选至少350mg每千克未精炼甘油三酯油的总量。

本方法的步骤b)中采用的酶优选是磷脂酶。更优选地，该酶是选自以下组的磷脂酶：磷脂酶A1、磷脂酶A2、磷脂酶B、磷脂酶C及其组合。甚至更优选地，该酶选自磷脂酶A1、磷脂酶A2及其组合。最优选地，该磷脂酶是磷脂酶A1。

LowP是本方法中可以有利地采用的市售磷脂酶A1的实例。

在本方法中，酶通常以含有纯酶和载体材料的酶产物的形式与未精炼甘油三酯油进行组合。通常，该酶产物以10-300mg酶每千克油的剂量与未精炼甘油三酯油进行组合。更优选地，该酶产物以20-200mg酶每千克油的剂量施用，并且最优选地以30-150mg酶每千克油的剂量施用。

在本方法的步骤b)中生产的水油乳剂优选为油包水乳剂。甚至更优选乳剂是包括体积加权平均直径小于100微米、更优选为5-30微米的分散水相的油包水乳剂。分散相的体积加权平均直径可以适当地借助激光衍射来测定。

在步骤b)中的水油乳剂的生产优选包括在混合器(优选中等或高剪混合器)中乳化。

在步骤b)中生产的水油乳剂通常含有0.5-10重量％、更优选1-7重量％、并且最优选1.5-6重量％的水。

水油乳剂的水相通常pH在2至6.5的范围内。

在本发明的尤其优选的实施方案中，未精炼甘油三酯油在添加酶之前的某个时间与乳酸进行组合。通过允许乳酸与未精炼甘油三酯油中的非水合磷脂相互作用，这些磷脂更易于酶法水解。因此，在尤其优选的实施方案中，本方法的步骤b)包括以下连续步骤：

b1)将未精炼甘油三酯油与乳酸水溶液混合；

b2)将混合物在20至90℃的温度保持至少5分钟；以及

b3)将混合物与酶的水溶液进行组合以制备油水乳剂。

在步骤b1)中与甘油三酯油混合的乳酸溶液优选含有10-99重量％、更优选50-95重量％、并且最优选60-90重量％的乳酸。

步骤b2)优选包括：将混合物在35-95℃的温度保持至少5分钟、更优选在45-90℃的温度保持至少5分钟、最优选在45-85℃的温度保持至少10分钟。优选地，在步骤b2)中，将混合物保持在高温的同时搅拌混合物。

根据一个优选实施方案，本方法中采用的酶在2.5-4.0的范围内的pH具有最大活性。在该酸性pH范围内具有最大活性的磷脂酶的实例是

LowP和Rohalase

最优选地，根据该实施方案采用的酶是磷脂酶A1。

在该实施方案中，该方法采用在2.5-4.0的范围内的pH具有最大活性的酶。水油乳剂的水相优选pH在2.5至5的范围内、更优选在2.8至4.5的范围内、并且最优选在3.0至4.2的范围内。

根据可选实施方案，酶在4.2-6.5的范围内的pH具有最大活性，并且在步骤b)中，未精炼甘油三酯油额外地与碳酸盐进行组合以产生油水乳剂，所述碳酸盐选自碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸钾(K₂CO₃)、碳酸氢钠(NaHCO₃)、碳酸氢钾(KHCO₃)及其组合。更优选地，碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾及其组合。

根据尤其优选的实施方案，根据该可选实施方案采用的酶是磷脂酶A1。

在pH为4.2至6.5的范围内具有最大活性的磷脂酶的实例是

Ultra和

本发明人已经发现，与使用强碱例如氢氧化钠的情况相比，乳酸和碳酸盐的组合使用将pH设定在4.5-7.0的范围内，提供了以下优点：在分离步骤之前形成更少的皂(soap)。而且，没有形成难溶盐(与使用柠檬酸时形成的对比)。因此，可以毫无困难地实现脱胶的油与酶解乳剂的分离。

在该方法采用在4.2-6.5的范围内的pH具有最大活性的酶的实施方案中，水油乳剂的水相优选pH在4.5至7.0的范围内、更优选在4.8至6.5的范围内、并且最优选在5.0至6.0的范围内。

在酶在4.2至6.5的范围内的pH具有最大活性的实施方案中，该方法的步骤b)优选包括以下连续步骤：

b1)将未精炼甘油三酯油与pH小于4.5、更优选小于4.3、最优选小于4.0的乳酸水溶液混合；

b2)将混合物在20至90℃的温度保持至少5分钟；

b3)将混合物与(a)碳酸盐水溶液进行组合以将pH提高到至少4.5、更优选至少5.0，以及与(b)酶的水溶液进行组合以制备油水乳剂。

混合物与碳酸盐水溶液的组合通常将混合物的pH增加至少0.5个pH点、更优选增加至少0.8个pH点、并且最优选增加0.9至2个pH点。

根据该方法的该实施方案采用的碳酸盐溶液优选含有至少0.045mol/L、更优选0.18-4.7mol/L、并且最优选1-3mol/L的碳酸盐。

本发明的脱胶方法的步骤c)优选包括：将乳剂在35至85℃的温度保持至少10分钟、优选至少15分钟。更优选地，步骤c)包括：将乳剂在40至80℃的温度保持至少10分钟、更优选至少15分钟、并且最优选30至360分钟。优选地，在步骤c)中，将乳剂保持在高温的同时搅拌乳剂。

在本方法中，在步骤d)中从乳剂中分离出脱胶的油。该分离通常包括分离乳剂的油相和水相。水相含有磷脂和在步骤c)中产生的水合磷脂分解产物，通过去除水相，获得了具有降低的磷脂含量的脱胶的油。

脱胶的甘油三酯油可以使用本领域中已知的分离技术(例如，离心、倾析等)来与乳剂分离。优选地，脱胶的甘油三酯油借助离心来与乳剂分离。

通常，在本方法中获得的脱胶的甘油三酯油的磷含量(以mg/kg计)小于未精炼甘油三酯油的磷含量(以mg/kg计)的30％、更优选小于20％。

脱胶的甘油三酯油的钙含量(以mg/kg计)通常小于未精炼甘油三酯油的钙含量(以mg/kg计)的40％、更优选小于30％。

脱胶的甘油三酯油的镁含量(以mg/kg计)通常小于未精炼甘油三酯油的镁含量(以mg/kg计)的40％、更优选小于30％。

通过本方法获得的脱胶的甘油三酯油的磷含量优选小于150mg每千克脱胶的甘油三酯油。更优选地，脱胶的甘油三酯油的磷含量小于100mg每千克脱胶的甘油三酯油、甚至更优选小于50mg每千克脱胶的甘油三酯油。最优选地，脱胶的甘油三酯油的磷含量小于20mg每千克脱胶的甘油三酯油。

通过本方法获得的脱胶的甘油三酯油的钙含量优选小于50mg每千克脱胶的甘油三酯油。更优选地，脱胶的甘油三酯油的钙含量小于20mg每千克脱胶的甘油三酯油、甚至更优选小于10mg每千克脱胶的甘油三酯油。最优选地，脱胶的甘油三酯油的钙含量小于5mg每千克脱胶的甘油三酯油。

通过本方法获得的脱胶的甘油三酯油的镁含量优选小于50mg每千克脱胶的甘油三酯油。更优选地，脱胶的甘油三酯油的镁含量小于15mg每千克脱胶的甘油三酯油、甚至更优选小于7mg每千克脱胶的甘油三酯油。最优选地，脱胶的甘油三酯油的镁含量小于3mg每千克脱胶的甘油三酯油。

在本方法中获得的脱胶的甘油三酯油可以适当地进行进一步处理以产生精炼甘油三酯油。可以采用的其他处理步骤的实例包括中和、漂白和除臭。优选地，将脱胶的油进一步处理以产生精炼甘油三酯油，所述进一步处理包括对甘油三酯油进行除臭。最优选地，该进一步处理包括对脱胶的甘油三酯油进行漂白，随后对经漂白的甘油三酯油进行除臭。

通过包括前述额外处理的方法获得的精炼甘油三酯油的游离脂肪酸含量优选小于0.25％、更优选小于0.05％。

本发明的另一方面涉及一种通过如本文所定义的方法获得的甘油三酯油。

本发明进一步通过以下非限制性实施例来阐明。

实施例

实施例1：

将粗大豆油使用不同的酸(乳酸、柠檬酸或磷酸)组合磷脂酶(来自Novozymes的