CS269749B1 - Způsob výroby esterů sacharosy s vyššími mastnými kyselinami - Google Patents

Abstract

Způsob výroby esterů sacharosy s vyššími mastnými nasycenými nebo nenasycenými kyselinami o stupni esteriíikace 5 až 8 spočívá v tom, že po alkalické esterifikaci se reakční směs zředí vodou v hmot. poměru 1 : 1 až 10, pH reakční směsi, popřípadě pouze její hydrofobní organické části, se upraví na hodnotu 4 až 10. Přídavkem 0,1 až 5 li hmot. biokatalyzátoru vykazujícího esterasovou nebo Upasovou aktivitu se směs, popřípadě její hydrofobní organická část hydrolyzuje až do vymizení alkylesterů vyšších mastných kyselin. Produkt, obsažený v organické vrstvě se oddělí od vodné fáze. Získané estery sacharosy působí jako nekalorické náhražky tuků. Lze je využit v lékařství a v potravinářském průmyslu.

Description

Vynález se týká způsobu výroby esterů sacharosy s vyššími mastnými nasycenými nebo nenasycenými kyselinami o stupni esterifikace 5 až 8. Tyto estery mají fyzikálně^chemické a organoleptické vlastnosti tuků, ale na rozdíl od nich se nehydrolysují lipázami v gastrolntestinálním traktuj působí také jako lipofilní solvent cholesterolu. Proto jsou doporučeny jako nekalorické náhražky tuků, respektive jako prostředek pro snížení hladiny cholesterolu v krevní plasmě.

Technologicky nejschůdnější cesta pro jejich výrobu je založena na basicky katalysované transesterifikaci sacharosy alkylesteryvyšších mastných nasycených nebo nenasycených kyselin. Tuto transesterifikaci' lze 'provést v roztoku sacharosy ve vysokovroucích aprotických rozpouštědlech nebo bez přítomnosti rozpouštědla. Vždy je však třeba pracovat s přebytken alkylesterů vyšších mastných nasycených nebo nenasycených kyselin, aby reakce proběhla v uspokojivém výtěžku a s dostatečně vysokým stupněm esterifikace. S ohledem na požadované fyzikálně-chemické á organoleptické vlastnosti finálního produktu a jeho hygienickou nezávadnost je třeba z něho beze zbytku odstranit přebytečné alkylestery vyšších mastných kyselin a estery sacharosy a těmito kyselinami o stupni esterifikace nižší* než 5. To se dosud provádí extrakcí produktu transesterifikační reakce sacharosy s alkylestery vyšších mastných nasycených nebo nenasycených kyselin alkoholem, nejčastěji methanolem nebo ethanolem. Tato extrakce je zdlouhavá, vyžaduje si práci s hořlavým rozpouštědlem a s tím spojeně náklady na bezpečnostní opstření a regeneraci rozpouštědla. Navíc se do alkoholu částečně extrahuje i reakční produkt, a tím se snižuje výtěžek reakce.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob výroby esterů sacharosy s vyššími mastnými nasycenými nebo nenasycenými kyselinami o stupni esterifikace 5 až 8, připravenými bazicky katalyzovanou transesterifikaci sacharosy, vyznačující se tím, že reakční směs po esterifikaci se zředí 1 až 10 násobným hmot, množstvím vody a promíchá se. Po promíchání reakční směsi se popřípadě vodná fáze oddělí a pH reakční směsi, popřípadě pouze její hydrofobní organické části, se upraví na hodnotu 4 až 10 á potom se přidá 0,1 až 5 % hmot, biokatalyzátoru, vykazujícího estěrasovou nebo Upasovou aktivitu a směs se inkubuje při 2 až 45 °C. Jako biokatalyzátor lze použít izolovaný enzym, celé buňky nebo subcelulární částice, a to jako takové nebo v imobilizované formě. Účinkem biokatalyzátoru se alkylestery vyšších mastných nasycených nebo nenasycených kyselin a estery sacharosy s těmito kyselinami o stupni esterifikace nižším než 5 hydrolyzují a produkty hydrolyzy přecházejí do vodné vrstvy, zatímco estery sacharosy s vyššími mastnými nasycenými nebo nenasycenými kyselinami o stupni esterifikace vyšším než 5 se nehydrolyzují a tvoří organickou vrstvu. Po odfiltrování biokatalyzátoru a oddělení vodné vrstvy se získá produkt, který po případném odbarvení bělicí hlinkou a deodorizaci lze přímo aplikbvat do dietetických výrobků, popřípadě farmaceutických preparátů.

Úprava pH reakční směsi se provádí organickou nebo anorganickou kyselinou, například fosforečnou nebo citrónovou na shora specifikované rozmezí. Úprava pH organické vrstvy se provádí přídavkem 1 až 10 násobného množství pufru o pH 4 až 10. Použije-li se biokatalyzátor v imobilizované formě, lze jej po jeho oddělení z reakční směsi a promytí pufrem znovu použít v následující výrobní šarži.

Vynález a jeho účinky jsou blíže osvětleny na dále uvedených příkladech, které nikterak neomezují jeho rozsah.

Příklad 1 . .

Směs 32 g (0,0935 molu) sacharosy, 106 g (0,3732 molu, 4 ekv.) palmitanu eťhylnatého, 13,7 g (0,0466 molu, 0,5 ekv.) palmitanu draselného a 150 mg ethoxidu draselného byla za míchání zahřívána na 150 °C za tlaku 50 Pa. Po 3 h bylo ke směsi přidáno 160 g z

CS 269 749 Bl (0,5633 molu, 6 ekv.) palmitanu ethylnaténo a za stejného tlaku a teploty byla reakční směs míchána ještě 6 h. Potom byl odpojen zdroj vakua a směs byla ponechána za míchání vychladnout na 80 °C. K reakční směsi bylo po částech přidáno 330 g vody a pH vodné fáze bylo upraveno přidáním kyseliny fosforečné na hodnotu 7,5. Při 40 °C bylo do reakční směsi přidáno 1,5 g lipasy (EC 3.1.1.3) a při této teplotě byla směs míchána do té doby, dokud v ní byl podle chromatografie na tenké vrstvě v soustavě octan ethylnatý-petrolet, her (t. v. 45 až 60 °C) 5:95 (v/v) přítomen palmitan ethylnatý. Směs byla převedena do vyhřívané děličky a spodní vodná vrstva byla oddělena od organické; ta byla zfiltrována přes vyhřívanou filtrační nálevku s fritou. Nažloutlý produkt byl odbarven mícháním « s 10 g bělicí hlinky při 90 °C a tlaku 1,5 kPa. Bylo získáno 160 g pevného produktu, který podle výsledků preparativní chromatografie na sloupci silikagelu (eluent petrolether, respektive petrolether-octan ethylnatý 100:0,5 až 100:5) obsahoval 60 % hmot. okta-O-palmítoylsacharosy a 40 % hmot, směsi penta až hepta-O-palmitoylsacharos.

Příklad 2

Směs 120 g (0,4444 molu, přepočteno na palmitan methylnatý) methylesterů kyselin, obsažených ve vepřovém sádle (tato směs byla připravena reesterifikací vepřového sádla methanolem), 120 ml methanolu a 3,9 g (0,0696 molu) hydroxidu draselného byla zahřívána 75 minut k varu, potom bylo přidáno 32 g (0,0935 molu) sacharosy a 3,9 g uhličitanu draselného a za míchání byl oddestilován methanol. Tím byla získána směs sacharosy, draselných solí a methylesterů mastných kyselin z vepřového sádla v poměrusácharosa : methylester : K-sůl =1:4: 0,75. Potom byla teplota reakční směsi zvýšena na 145 °C a tlak snížen na 1 kPa. Po 2,5 h bylo do reakční směsi přidáno 152 g (0,563 molu, přepočteno na palmitan methylnatý) směsi methylesterů kyselin, obsažených ve vepřovém sádle, 3,9 g uhličitanu draselného a směs byla zahřívána na 145 až 150 °C za tlaku 1 kPa ještě 6 h. Po ochlazení na 80 °C byla reakční směs smíchána s 10 násobným přebytkem vody a po 30 minutách míchání při teplotě 80 °C byla vodná vrstva oddělena od vodné. K organické vrstvě bylo přidáno 5 kg 0,1 M fosfátového pufru a pH = 7,5 a 0,5 % hmot, lipasy (EC 3.1.1.3) a směs byla míchána při 40 °C do vymizení methylesterů. Potom byla organic* ká vrstva oddělena od vodné, zfiltrována s karborafinem a sušena při 80 °C a tlaku 1,2 kPa.

Bylo získáno 170 g produktu konsistence vepřového sádla, který obsahoval estery sacharosy o stupni esterifikace 5 až 8. *

Příklad 3 ..

Stejným způsobem a se stejnými navážkami jako je uvedeno v příkladu 2, byla provedena esterifikace sacharosy směsi methylesterů mastných kyselin, přítomných v loji. Potom bylo k reakční směsi přidáno 3 kg vody, organická vrstva byla oddělena od vodné a smíchána se 3 kg 0,3 M borátového pufru o pH = 9, obsahujícího 40 mmol CaCl^ v dm^ a 5 % hmot, heterogenního biokatalyzátoru s imobilizovanou lipasou (například kovalentně vázanou na . OSTSORB AV nebo na modifikované poresní sklo). Směs byla třepána při 45 °C do vymizení obsahu methylesterů, potom byla organická fáze oddělena od vodné. Z vodné fáze byl filtrací izolován heterogenní biokatalyzátor, který byl promyt 0,3 borátovým pufrem o pH = = 9,0 a opětovně použit v další šarži. Z organické fáze bylo po jejím odbarvení bělicí hlinkou a vysušení ve vakuu získáno 160 g produktu, obsahujícího estery sacharosy s mastnými kyselinami, přítomnými v loji, o stupni esterifikace 6 až 8. Příklad 4

Směs 3,2 g (9,35 mmol) sacharosy, 26,6 g (89 mmol, 9,5 ekv.) n-propylpalmitátu a 1,4 g (5 mmol, 0,54 ekv.) palmitanu sodného byla za míchání zahřáta na 100 °C. Potom k ní bylo po částech přidáno 0,3 g sodíku, teplota byla zvýšena na 160 °C a tlak snížen

CS 269 749 Bl 3 na 0,1 Pa. Po 0 h byla reakční směs ponechána vychladnout na 80 °C a opatrně k ní bylo 150 g vody; po 10 minutách byla organická vrstva oddělena od vodné. K organické vrstvě bylo přidáno 600 g 0,5 M fosfátového pufru o pH = 8,5 s 2 * hmot, biomasy kvasinek Saccharomycopsis lipolytika a směs byla míchána při 30 °C do vymizení n-propylpalmitátu. Potom byla směs zfiltrována přes fritu, organická vrstva oddělena od vodné a potom vysušena ve vakuu vodní vývěvy při 80 °C. Bylo získáno 13 g pevného produktu, který podle výsledku preparativní chromatografie (viz příklad 1) obsahoval 45 % hmot. okta-0-palmitoylsacharosy vedle níže ešterifikovaných derivátů sacharosy. ·

Příklad 5 i Směs 3,2 g (9,35 mmol) sacharosy, 22,3 g (74,8 mmol, 8 ekv. vztaženo na 2-propylpalmitát) směsi 2-propylesterů mastných kyselin, obsažených v kokosovém oleji, 2,6 g (1 ekv) palmitanu sodného a 30 mg hydridu sodného byla zahřátá za tlaku 1 Pa na 200 °C po dobu 2 h, potom byla ponechána vychladnout na 70 °C. Ke směsi bylo přidáno 250 g vody a po 10 minutách míchání při 70 °C byla organická vrstva oddělena od vodné. K organické vrstvě by- _ lo přidáno 100 g borátového pufru o pH « 9 a 1 g permeabilizovaných buněk Saccharomycopsia lipolytica a směs byla míchána při 35 °C do vymizení 2-propylesterů mastných kyselin. Potom byla vodná vrstva oddělena od organické a posledně uvedená byla zfiltrována přes fritu a vysušena při 80 °C ve vakuu vodní vývěvy. Bylo získána 8 g produktu ve formě viskosního oleje, který podle chromatografie na sloupci silikagelu (viz příklad 1) obsahoval 45 % hmot. okta-O-acylsacharosy.

Příklad 6

Stejným způsobem, jako je uvedeno v příkladu 2, byla účinkem hydroxidu sodného připravena směs sacharosy, methylesterů mastných.kyselin, obsažených ve vepřovém sádle a odpovídajících sodných solí v molárním poměru sacharosa ; Na sůl : methylester 1 : 0,75 : 12. K této směsi bylo přidáno 0,1 * hmot, amidu sodného a reakční směs byla míchána 8 h při 160 °C a tlaku 100 Pa. Potom byla smíchána s 10 násobným množstvím vody a po 10 minutách byla při 70 °C oddělena organická vrstva od vodné. K organické vrstvě bylo přidáno 40 násobné množství (hmotnostní) fosfátového pufru opH=8,5a5\ hmot, buněk Saccharomycopsis lipolytica, imobilizovaných jejich zabudováním do genu-carrageenanu. Tato směs byla třepána při 3B °C do vymizení obsahu methylesterů, potom byla zfiltrována, vodná vrstva oddělena od organické. Organická vrstva byla sušena při 90 °C a tlaku 100 Pa do konstantní hmotnosti. Při 32 g navážce sacharosy bylo získáno 156 g produktu konzistence sádla, který obsahoval podle chromatografie na sloupci silikagelu (viz příklad 1) 55 % hmot, okta-0-acylsacharosy.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob výroby esterů sacharosy s vyššími mastnými kyselinami o stupni esterifikace 5 až 8 esterifikací sacharosy 8 až 12 molárními ekvivalenty alkylesterů vyšších mastných nasycených nebo nenasycených kyselin a 0,5 až 1 molárním ekvivalentem alkalických solí vyšších mastných nasycených nebo nenasycených kyselin při 140 až*200 °C za tlaku 0,1 až 1 000 Pa v přítomnosti 0,1 až 10 % hmot, basického katalyzátoru, vyznačující se tím, že se k reakční směsi přidá 1 až 10 násobek vody, vztaženo na celkovou hmotnost reakční směsi, po přidání vody a promíchání reakční směsi se popřípadě oddělí vodná fáze a pH reakční smšsi, popřípadě pouze její hydrofobní organické části, se upraví na hodnotu 4 až 10 a potom se přídavkem 0,1 až 5 % hmot, biokatalyzátoru, vykazujícího esterasovou nebo Upasovou aktivitu, směs hydrolyzuje při 2 až 45 °C

   CS 269 749 Bl do vymizení alkylesterů vyšších mastných nasycených nebo nenasycených kyselin, ptrtom se produkt, obsažený v organické vrstvě, oddělí od vodné vrstvy včetně biokatalyzátoru. ·
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že pH reakční směsi se upraví přidáním organické nebo anorganické kyseliny, například citrónové nebo fosforečné kyseliny na hodnotu pH 4 až 10.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že pH hydrofobní organické části se upraví na pH 4 až 10 zředěním s 0,2 až 2 mol.dm³ pufrem v hmot, poměru 1 : 1 až 10.

   I
4. 4. Způsob podle bodů 1 a 2 nebo 3, vyznačující se tím, že se k hydrolyze alkylesterů vyšších mastných nasycených nebo nenasycených kyselin použijí celé buňky nebo subcelulární částice vykazující esterasovou, respektive Upasovou aktivitu nebo imobilizované enzymy, imobilizované buňky nebo imobilizované molekulární částice, vykazující esterasovou respektive Upasovou aktivitu a tyto se po oddělení z reakční směsi po proběhnuté hydrolyze oddělí a znovu použijí v další výrobní šarži. .