CN101133144A - 从微生物和植物的混合物中制备粗制油的方法，所述方法制备的油，由此制备的油和任选另外精炼的油的特定用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从微生物和植物制备粗制油的方法，根据如上所述方法制备的油，以及如上所述制备的油和任选另外被精炼的油在食品，在膳食补充剂或在化妆品或药物组合物中的特定应用。

Description

从微生物和植物的混合物中制备粗制油的方法，所述方法制备的油，由此制备的油和任选另外精炼的油的特定用途
本发明公开了一种从微生物和植物的混合物中制备粗制油的方法，如上所述制备的油，以及如上所述制备的油和任选另外被精炼的油的特定用途。
本发明涉及一种从微生物和植物的混合物中制备粗制油的方法，如上所述制备的油，以及如上所述制备的油和任选另外被精炼的油用于食品、膳食补充剂、或者化妆品或药物组合物的应用。
含有长链多不饱和脂肪酸，例如花生四烯酸(ARA)，二十二碳五烯酸(DPA)，二十二碳六烯酸(DHA)，二十碳五烯酸(EPA)，十八碳四烯酸(SA)或二-同-γ亚麻酸(DHGLA)的油，能从微生物的培养物中获得。因此，通常培养一种富含一种或多种上述脂肪酸的微生物，从培养物中收获生物质(biomass)，消化，分离油。从生物质中分离油，直到现在使用的方法仍是重要的有机溶剂提取法，有机溶剂例如己烷，或者用超临界液体提取。通常，用己烷渗滤干燥生物质的方法从生物质中提取油。这种用有机溶剂提取的方法在例如WO97/37032，WO 97/43362，EP 515460和许多其它文献中都有描述。优选地在此文献中也有特别详细的描述：Journal of Dispersion Science andTechnology，10，561-579，1989，“Biotechnological Process for theProduction of PUFAs”(“生产PUFAs的生物技术方法”)。
通常目的是在成品油中尽可能获得高比例的甘油三酸酯，尤其是如果该油用作食品或医药/化妆品用途。磷脂和游离脂肪酸被认为是成品油中的杂质。同样的，成品油中不应再存在任何显著量的溶剂。当使用高磷脂含量的生物质时，如果需要可以在不添加其它溶剂(例如乙醇)的条件下借助于天然存在的甘油三酸酯，其也可以用作溶剂，提取磷脂。具体的，含有PUFAs的磷脂难于分离，昂贵，但在许多用途中需要。
因为这个原因，用溶剂提取PUFAs有许多基本的缺陷。例如在提取过程中，PUFAs在蒸馏阶段能与热溶剂反应，或与空气中氧气反应，并且通过不希望的氧化反应在双键上形成特定的非常不希望的分解产品(降解作用)。此外，如果溶剂想要被完全地分离，通常要在高温下热处理，这种条件会更利于降解。当使用有机溶剂时，通常还有爆炸的危险，这使得必须有昂贵的安全预防措施。己烷是有争议的神经毒素。因此有法令限制必需监控的限值，这进一步提高了成本。相关废弃物的处置也提高成本。
此外，溶剂，例如己烷，也能从生物质中释放其它非甘油三酸酯成分，因此引入后续操作中根本不能分离出去的杂质，或者需要以巨大的花费分离。
如果计划用作食用油和/或医药目的，分离溶剂后获得的粗制油需要被进一步精炼。精炼步骤包括脱胶(脱泥)，用碱溶液中和，脱色，脱蜡和除味，至少部分去掉杂质。这也意味着含有高不饱和脂肪酸的油暴露在可能发生不饱和脂肪酸的物理-化学反应的条件下。
也有不使用溶剂提取生物质的方法；见如EP-A-1178118。根据其描述的方法，由于制备生物质的水悬浮液而避免了使用溶剂，并且通过离心将油从水相分离。水相含有来自于生物质的细胞壁碎片和一定量的水溶性材料。这个方法的重大缺陷是粗制油含有大量的杂质，例如极性脂类，蛋白质残留物等等。此方法获得的粗制油，例如前面所述的植物油和微生物油，必须用常规方法精炼。
在WO 2004/022678中，描述了一种制备含有PUFAs的微生物油的方法，其中含有PUFAs的油是用压榨的方法从微生物的生物质中获得的。留下的压榨饼与载体油混合，并且重新压榨，其中载体油是为了帮助从压滤饼中释放残留的PUFAs，其中获得了PUFAs浓度低于第一压榨油的第二压榨油。通过混合不同重量比例的两种油，能获得适应于不同期望用途的PUFAs浓度。大体上，第二种油用作这里的溶剂。大体上，这种方法存在着与上述现有技术相同的缺陷。
总体上，压榨某些生物质，尤其是例如Ulkenia spec的微生物，是困难的而且通常需要例如高压和高温的激烈条件。这损害产品的收率和质量。
此外，这导致了相当大的讨厌的坏味，对产品生产人员也有伤害。
此外，载体油自身能被氧化，其质量遭到损害。在最坏的情况里，载体油能通过氧化作用自燃(当PUFAs大面积长时间暴露在空气中时的熟知问题(例如活性碳，粘土))。
本发明的目的是避免现有技术的缺陷，提供一种生产稳定的油的方法，其中油含有一种或多种分离自生物质中的多不饱和脂肪酸，其表现为相对纯的和高收率的三酰甘油或磷脂的形式，并且其中的油仅经受了最少的降解。
如果油能被用作食用油，优选其含有高比例的甘油三酸酯。
这些以及其它的目标，对于本领域技术人员来说，从讨论的现有技术的缺陷可以清楚地导出，通过具有权利要求1的全部特征的方法实现。
本发明的优选的设计实施例在从属权利要求和并列独立权利要求中被详述和要求权利。
本方法的特征在于从微生物的培养物中获得一种或多种生物质，优选从真菌或微藻类的培养物中获得，并且其含有至少一种不饱和脂肪酸ARA，DHGLA，DPA，DHA或EPA，然后与第二种不同的生物质混合，压榨两种生物质获得油。
根据本发明的目的，油也被理解为脂类或脂肪。
从获得的粗制油中，使用本领域技术人员熟悉的操作步骤，根据期望的用途，可以纯化单独的组分例如甘油三酸酯或磷脂。
因此本发明涉及使用根据本发明的方法获得的粗制油和获得的单独的级份，例如甘油三酸酯混合物或磷脂级份。
根据本发明的优选设计实施例，第二生物质为向日葵籽。
然而第二生物质本身也可以是微生物生物质。
根据另一个优选的方面，在第二生物质混入前微生物生物质是干燥的。根据另一个优选的方面，微生物生物质是从下列生物体的培养物中获得的：被孢霉属(Mortierella)，隐甲藻属(甲藻)(Crypthecodinium(Dinoflagellates))，破囊壶菌属(Thraustochytrium)，裂殖壶菌属(网粘菌纲)(Schizochytrium(Labyrinthulomycetes))，褐指藻属(Phaeodactylum)，微绿球藻属(Nanochloropsis)，裸藻属(Euglena)，四膜虫属(Tetrahymena)，螺旋藻属(Spirulina)，以及优选的Ulkeniaspec。
有显示当使用向日葵籽时，压榨过程是相当简单的。这是因为，首先，向日葵籽作为附加的摩擦剂帮助生物质的消化。并且，向日葵籽自身富含高质量的植物油。它也在压榨过程中释放，并且在一方面作为碾磨的润滑剂，帮助压榨，并且向日葵油同时也被释放用作微生物生物质中以甘油三酸酯形式存在的高比例多不饱和脂肪酸的溶剂。
有利地，种籽/生物质中的抗氧化剂对产品有额外的稳定性影响。因此例如隐甲藻属形成能有效地稳定DHA油的抗氧化剂。因此，以一个非常令人惊讶的方式，本方法提供了用温和的方式和高收率制备可用的富含多不饱和脂肪酸的微生物油的简单的方法。
同时，通过调整添加的向日葵籽的量，能获得含有不同浓度的PUFAs的油，并且同时也含有不同比例的向日葵油量。因此能被开发适合不同特定用途的调和油。
可以使用例如第二生物质是真菌被孢霉，其包含高比例的ARA(花生四烯酸)。当使用例如Ulkenia spec作为第一生物质时，获得含有DHA和ARA的油。另外，比例会不同，因为生物质的相对比例彼此不同。如果向日葵籽或其它油料作物用作附加生物质，植物油中含有的抗氧化剂对含有PUFAs的油的贮存稳定性有有益的作用。
因此本发明涉及根据本发明的方法生产的油，以及它们在食品，膳食补充剂，医药和化妆品中的用途。
根据本发明，这些油因此来源于一种或多种微生物生物质，其理想地，在压榨前与油料籽混合和/或磨碎，优选向日葵籽。
直接压榨生物质混合物获得油。如果需要，获得的油然后经过物理精炼制备期望的油。
为本发明的目的，物理精炼意味着结果是磷脂和游离脂肪酸的减少，并且应当理解为在不使用酸和不中和的条件下经过例如脱泥的处理。因此当使用含有ARA的生物质时，可以观察到油实际上完全没有游离的脂肪酸和磷酸，根据要求的纯净度，脱泥处理不是必需的。
如果使用含有DHA的生物质，脱泥处理会是必须的，尤其是为了脱除磷脂。
获得的油例如适合用于食品中，尤其是用于儿童营养品或用作膳食补充剂。它们还能用在化妆品或医药产品中。
然而，压榨后留下的生物质是工艺的产品，它们能被用作例如动物食品，尤其是家庭的宠物食品。
这里突出的优点是使用的第二生物质用作微生物生物质的附加消化剂。如果，如通常的情况下，微生物生物质是被单独压榨的，那么通常对压榨过程有非常需大的要求。压榨通常是在高压和通常在升高的温度下进行的，这对获得的粗制油的质量是不利的，尤其是涉及多不饱和脂肪酸可能的氧化反应。如果向日葵籽被用作第二附加生物质，向日葵籽的壳用作摩擦和消化助剂，并且它可以在降低的压力和降低的温度下工作，它能相当程度提高获得的PUFA-油的质量。甚至于当很少量的第二生物质被加入时都可以观察到这些效果。
这里，油料籽的油用作提取含有PUFAs的微生物甘油三酸酯的溶剂，因此根据本发明的方法的一个优选设计实施例，可以省略使用溶剂释放甘油三酸酯。
根据本发明，如果向日葵籽作为第二生物质被加入是尤其优选的。然而，有可能并且对于本领域技术人员是显而易见的，使用其它第二生物质也是可以的。尤其是，第二生物质是植物生物质，并且尤其优选植物果实形式的生物质，例如橄榄，坚果，植物叶片，植物茎和植物杆，还有豆类，谷物皮和类似物。
尤其优选的，是传统的油料籽：传统油料籽的列表可以在教科书中找到，这是一些本领域技术人员熟知的，不需要在此处复述。如上述，向日葵籽是尤其优选的。根据本发明获得的油具有尤其低含量的磷脂，游离脂肪酸，色素，聚合物和其它物质，例如来源于不含甘油三酸酯的生物质中的的物质。
因此本发明的方法是产生稳定、高纯度的含有PUFAs的油的尤其选择性的生产方法。在尤其优选的方面，本发明涉及生产含有PUFAs的高质量油的方法，而没有剧烈的的和麻烦的操作例如脱泥，中和，脱蜡和脱色。
然而，当适当的时候，根据本发明的油经过用例如硅酸盐的处理剂精炼。例如在过滤时用处理剂处理。
最终，油经过除味，例如通过用水蒸汽夹带的蒸馏作用或在相对低的温度下通过分子蒸馏除味。结果是生产出含有特别小比例的反式脂肪酸的油。
根据本发明的方法还包括从榨取开始之后，将有机溶剂用于普通操作例如植物油的加工过程，如冻凝，精炼，漂白，除味等中的用途。所有的方法都是本领域技术人员所熟知的，并且不再需要在此处为了本发明的目的而解释。
因此方法优选在氮气层、和在天然存在于第二生物质中或者在加工中被加入的生育酚或生育三烯酚存在的条件下进行，含有的PUFAs在整个加工过程中远离氧气中的有害影响而受到保护。
可以使用生物质做为膳食补充剂，而不受限制，尤其是宠物喂饲，如果需要可以在除去溶剂后使用。
已经显示，如果两种生物质在压榨前一起磨碎是尤其有利的。如果第二生物质是具有相对大的种子的油料籽是尤其重要的。在向日葵籽做为第二生物质的优选应用中，发明显示磨碎生物质直到留下的颗粒尺寸小于250um是尤其有利的。在磨碎的过程中，包含的一定比例的甘油三酸酯理所应当已经以油的形式释放。磨碎，例如可以使用球磨或胶体磨。在磨碎的过程中，生物质颗粒的大小、磨碎的温度、两种生物质重量的比例是尤其重要的。清楚的是因为油料籽的形式的第二生物质，尤其是向日葵籽，具有坚固的结构，在磨碎的过程中，它会破坏生物质，并且油从生物质中部分释放。
这具有尤其有益的效果，它能特别温和的溶解，并且同时，以初步的收率溶解。因为这个原因，磨碎步骤也是本发明设计的实施例尤其优选的。此处优选如果产生的第二生物质的颗粒平均小于500um，更优选小于300um，并且尤其优选小于200um。这些尺寸应用于至少90％最初存在的生物质。
持续磨碎操作直到使用的90％的生物质具有期望的颗粒大小。
选择磨碎温度使得它高于通常从第二生物质中获得的油的熔点。如果例如第二生物质是向日葵籽，那么选择高于向日葵油的熔点的温度。温度优选是20-80℃。
微生物生物质和第二生物质的重量份数比是100∶1-1∶100。如上面解释的，两种生物质的比例是非常重要的，它决定了获得的油脂中的PUFA的浓度。此处，生成的调和油中的PUFA含量在1-10％无疑是优选的，因为这些是在大多数医药、化妆品和食品技术用途中有利的浓度。如果例如获得的生物质其中能够通过压榨生物质而获得超过40％PUFAs，那么微生物生物质和第二生物质的优选比例，特别是第二生物质是油料籽，能被选择使得生成的油含有大约10％的PUFAs。因为这个原因，就常规油料籽而言必须考虑第二生物质的油的通常收率，这也是本领域技术人员任何时间都应该知道的，而无需太多的麻烦。
获得的油可能需要经过精炼过滤，除去小的，不溶的颗粒。因为这个原因，本领域技术人员会熟悉许多不同的方法，例如，将油暴露于作为过滤助剂的矿物吸附剂表面的目的，例如二氧化硅过滤。
最终地，过滤后的油呈现无发酵作用，其中的挥发性物质被移出。这能用本领域的公知方法同样地执行，尽管应使用温和的条件不引起PUFAs的任何损害。例如，可以优选在真空下使用水蒸汽的夹带蒸馏作用，或分子蒸馏。
获得的油能被直接用于例如人类营养的食品组合物，或用作与其它油例如鱼油或色拉油的混合物的形式，或者可选择地用作乳化剂的形式，用作色拉调味品或蛋黄酱。它能构成未成年人或成年人的膳食奶(dietetic milk)的组分，用作不被哺乳的婴儿的婴儿代乳品，或者作为小孩子的较大婴儿乳品(follow-on milk)。它能同样地被掺入到口服，肠内或肠外，或者用作局部的，皮肤的或眼科用途的药物组合物中。它也是化妆品，局部或口服的组合物的成分。最终，它也能用作动物营养饲料，例如作为干饲料或湿饲料或乳品。剩下的生物质也能很好的用作动物饲料，和用作上面所述的目的。
另外，能从剩下的生物质中提取，有利的是，使用溶剂提取，优选有机溶剂，并且尤其优选非极性与水不相溶的溶剂，其中己烷是尤其优选的，以能够获得压榨过程中没有释放的油量。这些生物质的己烷提取方法是现有技术中描述的，全面的描述可在例如在Martek Corp的EP0515460的找到。
在专业领域内，除了己烷提取方法之外，还有一系列的其它提取方法是众所周知的，它们适用于从压榨后剩余的压滤饼中获得油，尤其是具有高甘油三酸酯含量的油，例如用氯仿/甲醇或者还用超临界CO2提取。

Claims (21)

1.一种制备含有多不饱和脂肪酸的油的方法，所述多不饱和脂肪酸选自包含ARA，DPA，DHA，EPA，GLA，SA或DHGLA的组，其特征在于：
a)培养微生物；
b)收获来自a)的生物质；
c)将获得的生物质与第二生物质混合，所述第二生物质与从a)获得的生物质不同；并且
d)通过压榨来自剩余的压滤饼的两种生物质获得油。
2.根据权利要求1的方法，其中在步骤d)后，剩余的压滤饼经提取油用的溶剂提取，优选使用有机溶剂，并且尤其优选使用与水不混溶的非极性溶剂，其中尤其优选己烷，提取后从溶剂中获得油。
3.根据权利要求1的方法，其中从步骤d)获得的油与根据权利要求2的方法获得的油混合。
4.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于所述方法在高于可从两种生物质中获得的油中具有较低熔点的油的熔点，尤其是高于可从第二生物质中获得的油的熔点至少5℃的温度下进行，优选至少高于10℃，尤其优选在20-80℃的温度下进行。
5.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于步骤d)后油被温和地精炼，不用溶剂和不使用碱性或酸性介质，并且进行下述步骤中的至少一种：
a)用硅酸盐处理，和/或
b)用二氧化硅过滤处理，和/或
c)通过蒸汽夹带蒸馏作用除味。
6.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于第一生物质包括至少一种来自下列微生物的生物质：被孢霉属，隐甲藻属(甲藻)，破囊壶菌属，裂殖壶菌属(网粘菌纲)，褐指藻属，微绿球藻属，裸藻属，四膜虫属，螺旋藻属，小球藻属和Ulkenia，其中Ulkenia是优选的。
7.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于步骤c)的第二生物质是油料籽，选自向日葵，油菜，琉璃苣，夜来香，亚麻子，黑茴香，大豆，棕榈仁，棕榈，紫苏，红花，麦芽，玉米，橄榄，棕榈仁，芝麻，其中向日葵籽是尤其优选的。
8.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于在压榨操作开始前两种生物质被一起磨碎。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于：磨碎在高于可从两种生物质获得的油中较低熔点的油的熔点，尤其是高于可从第二生物质油获得的油的熔点至少5℃的温度下进行磨碎，优选至少高于10℃，磨碎尤其优选在20-80℃的温度下进行。
10.根据权利要求1-9之一的方法制备的油。
11.根据权利要求10的油，不含有显著量的加入的有机溶剂，优选＜0.2ppm。
12.根据权利要求10和/或11的油，含有1-50％的重量的PUFAs。
13.根据权利要求10，11和/或12的油，含有小于5％，优选小于2％并且尤其优选小于1％的重量的磷脂。
14.根据权利要求10，11，12和/或13的油，含有小于5％，优选小于2％，并且尤其优选小于1％的重量的游离脂肪酸。
15.压滤饼，可从权利要求1的d)步骤获得。
16.富含磷脂的组合物，可从根据权利要求1-9之一的方法可得到的粗制油中获得。
17.权利要求10-14至少之一的油作为食品和/或膳食补充剂的用途。
18.权利要求10-14至少之一的油在制备人类或动物用的药中的用途。
19.权利要求10-14至少之一的油作为人类或动物用的化妆品的用途。
20.权利要求15的压滤饼作为人类或动物用的食品或膳食补充剂的用途，在制备人类或动物用的药中的用途和/或作为人类或动物用的化妆品的用途。
21.权利要求17的食品，其是用于提供全部母乳营养的人造的婴儿代乳品。
CN200580044475XA 2004-12-23 2005-12-20 从微生物和植物的混合物中制备粗制油的方法，所述方法制备的油，此制备的油的精炼油及其用途 Expired - Fee Related CN101133144B (zh)

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