DE60021765T2

DE60021765T2 - Methode zur enzymatischen herstellung von aromen reich an c6-c10 aldehyden

Info

Publication number: DE60021765T2
Application number: DE60021765T
Authority: DE
Inventors: Josef Kerler; Eric Kohlen; Amy Van Der Vliet; Wolfgang Fitz; Chris Winkel
Original assignee: Quest International BV
Current assignee: Givaudan Nederland Services BV
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: WO2001039614A1; US20040214299A1; DE60021765D1; AU783825B2; ES2243344T3; AU2715901A; EP1244364B1; HK1046498A1; ATE300878T1; EP1244364A1; CA2392118A1; US6864072B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Aromen (Geschmacksstoffen), insbesondere von Aromen, welche reich an C₆-C₁₀-Aldehyden sind.
Die enzymatische Herstellung von Aromen, wie Grünaromen, welche durch die Verbindungen cis-3-Hexen-1-ol und trans-2-Hexenal und verwandte Verbindungen, wie trans-2-Hexenol, 1-Hexanal etc., vertreten werden, ist aus der WO 95/26413 bekannt. Genauer gesagt werden Grünaromen hergestellt, indem Linolensäure (gereinigte Linolensäure oder Lipase behandeltes Leinöl) und ein frisches Pflanzenmaterial, wie Wassermelonenblätter, in Gegenwart einer wäßrigen Flüssigkeit und Hefe einer Abscherung bzw. Scherung ausgesetzt werden. Enzyme aus dem Pflanzenmaterial, d. h. Lipoxygenase und Hydroperoxidlyase, und ein Enzym aus der Hefe, d. h. Alkoholdehydrogenase, führen zu einer Umwandlung der Linolensäure zu den Verbindungen mit grüner Note.
Die US-4,769,243 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung grünaromatischer Zusammensetzungen, umfassend ein Zerkleinern bzw. Vermahlen von rohen Sojabohnen in Gegenwart von Wasser bei einer Temperatur von 60 °C oder weniger, eine Zugabe von ungesättigten Fettsäuren oder einer Mischung von Lipase und einem Triglycerid zu den zerkleinerten bzw. vermahlenen Sojabohnen, was zu freien Fettsäuren führt, und ein Rühren der erhaltenen Mischung bei einer Temperatur von 5 bis 60 °C, vorzugsweise 25 °C bis 50 °C, unter Zufuhr von Luft oder Sauerstoff zu der Mischung, um die Grünaromen herzustellen.
Die WO 94/08028 betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Aromen, insbesondere C₆-C₁₀-Aldehyden, durch Kontaktieren mindestens einer Lipoxygenase- und Hydroperoxidlyase-Quelle, z. B. Sojamehl, mit einer Quelle für ungesättigte Fettsäuren (gereinigte ungesättigte Fettsäuren oder Lipase behandeltes Fett oder Öl) unter Rühren in Gegenwart von Sauerstoff in einem Multiphasenmedium, welches mindestens eine feste Phase, eine Ölphase und ge gebenenfalls eine wäßrige Phase umfaßt. Weitere Alkoholdehydrogenase kann zur Umwandlung bzw. Umsetzung der erhaltenen Aldehyde zu den entsprechenden Alkoholen zugegeben werden.
Weiterhin betrifft die WO 93/24644 ein Verfahren zur Herstellung von n-Hexanal, 3-(Z)-Hexen-1-al oder 2-(E)-Hexen-1-al sowie der entsprechenden Alkohole, wobei Linol- oder Linolensäure (gereinigte Linol- oder Linolensäure oder Lipase behandeltes oder alkalibehandeltes Öl) einer Lipoxygenaseaktivität ausgesetzt wird, wobei die erhaltenen Hydroperoxyverbindungen in die Aldehyde n-Hexanal und 3-(Z)-Hexen-1-al umgesetzt werden und wobei entweder die Aldehyde mittels einer Hefe (d. h. Alkoholdehydrogenase) zu n-Hexanol und 3-(Z)-Hexen-1-ol reduziert werden oder 3-(Z)-Hexen-1-al zu 2-(E)-Hexen-1-al umgewandelt wird und diese Verbindung mittels einer Hefe zu 2-(E)-Hexen-1-ol reduziert wird.
Wie anhand des zuvor angeführten Standes der Technik deutlich wird, sind die Ausgangsmaterialien für die enzymatische Reaktion mittels einer Lipoxygenase und nachfolgenden anderen Enzymen, wie Hydroperoxidlyase und Alkoholdehydrogenase entweder die verarbeiteten oder aufgereinigten ungesättigten Fettsäuren als solche oder Öle und Fette, welche ungesättigte Fettsäuren enthalten, die mittels einer Alkali- oder Lipasebehandlung einer Hydrolyse ausgesetzt werden, was zu einem Hydrolyseprodukt führt, welches die freigesetzten ungesättigten Fettsäuren und eine Anzahl von Nebenprodukten enthält. Dieses letzte Verfahren ist nicht für einige interessante Öle und Fette, wie Butteröl und Butterfett, geeignet, da während der Hydrolyse der Öle und Fette unerwünschte Aromaverbindungen, wie Buttersäure, freigesetzt werden, welche die beabsichtigten bzw. erwünschten Aromen verderben.
Vor diesem Hintergrund hat die Anmelderin nach einem Verfahren zur Herstellung interessanter Aromen gesucht, welches nicht die oben angeführten, mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile aufweist.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß Aromen direkt aus Ölen und Fetten ohne deren Hydrolyse mittels einer Alkali- oder Lipasebehandlung hergestellt werden können.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Aromen beispielsweise mit Eigenschaften von cremigem, grünem, gurkenähnlichem fettigem Aroma bzw. Duft, welche reich an C₆-C₁₀-Aldehyden sind, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:

a) Reaktion eines ungesättigte Fettsäuretriglyceride enthaltenden Öls oder Fettes, ohne dessen Hydrolyse mittels Alkali- oder Lipasebehandlung, mit einer Lipoxygenasezubereitung, welche Triglyceride zu deren Hydroperoxiden umsetzen kann, in einem Multiphasensystem in Gegenwart von Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder Sauerstoff und
b) nachfolgende thermische Umsetzung der erhaltenen Mischung – vorzugsweise unter sauren Bedingungen –, wobei ein aldehydhaltiges Produkt resultiert.

Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Reaktion zwischen dem ungesättigte Fettsäuren enthaltenden Öl oder Fett einerseits und der Lipoxygenasezubereitung (E.C. 1.13.11.12) andererseits (Schritt a) bei einem pH-Wert von 5 bis 8, besonders bevorzugt von etwa 7. In diesem Zusammenhang ist herauszustellen, daß die Lipoxygenase, welche für die Umsetzung der ungesättigten Fettsäurebestandteile des Öls oder Fetts zu ihren entsprechenden Hydroperoxidverbindungen verantwortlich ist, eine Typ-2-Lipoxygenase mit einem pH-Optimum von 6,8 ist. Quellen für die Typ-2-Lipoxygenase sind Sojapulver, Erbsenpulver, Gerstenpulver, Weizenpulver und Maispulver. Vorzugsweise wird im wesentlichen lipasefreies Sojapulver als Typ-2-Lipoxygenasequelle verwendet. Weiterhin ist es möglich, ein wäßriges Extrakt von einem der oben angesprochenen Pulver zu verwenden.
Grundsätzlich können alle Arten von ungesättigte Fettsäuren enthaltenden Ölen und Fetten für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind aus Milch- bzw. Molkereiprodukten stammende Öle und Fette, wie Butteröl und Butterfett, tierische Öle und Fette, wie Geflügelfett und Rinderfett, pflanzliche Öle und Fette, wie Leinsamenöl und Sonnenblumenöl, sowie Fette aus Fruchtsamen, wie Orangensamen.
Nach Bildung der Hydroperoxidverbindungen in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden diese Verbindungen nachfolgend auf einen Bereich von vorteilhafterweise 90 bis 180 °C erhitzt. Vorzugsweise wird der Erwärmungsschritt unter sauren Bedingungen durchgeführt, um eine Hock-Spaltung der Hydroperoxide zu unterstützen, wobei Aldehyde, insbesondere C₇-C₉-ungesättigte Aldehyde wie (Z)-4-Heptanal, (E)-2-Nonenal und (E,Z)-2,6-Nonadienal, erhalten werden. Die gebildeten Aldehyde werden vorzugsweise gleichzeitig aus der Reaktionsmischung entfernt, wobei ein oder mehrere Lösemittel, z. B. Diethylether/Hexan (90:10, v/v), verwendet werden können. Eine derartige Extraktion kann in gleicher Weise in einer Likens-Nickerson-Apparatur durchgeführt werden. Die erhaltene, in dem Lösemittel gelöste Aldehydmischung kann von dieser in an sich bekannter Weise separiert werden, beispielsweise mittels Destillation unter reduziertem Druck.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht. Die 1a und 1b zeigen das Chromatogramm der erhaltenen Aldehydprodukte gemäß Beispiel 1.
Beispiel 1:
Enzymatische Oxidation von Butteröl.
Butteröl (250 g) mit angereicherten Konzentrationen von ungesättigten Fettsäuretriglyceriden (Ölsäure 45,7 %, Linolsäure 2,5 %, Linolensäure 1,3 %) wurde mit Sojapulver (2,25 g), welches mit 30 g Phosphatpuffer (50 mM) bei pH 7 verdünnt wurde, unter Rühren bei etwa 1.000 Upm 24 h unter Zufuhr von Luft mit einem Durchsatz von 2.500 ml/min reagieren gelassen. Die Reaktionsmischung zeigte nur ein schwaches Aroma bzw. einen schwachen Duft. In Wasser (250 g) gelöste Zitronensäure (50 g) wurde zu der erhaltenen Reaktionsmischung gegeben und einem gleichzeitigen Destillations/Extraktions-Verfahren unterzogen, wobei eine Likens-Nickerson-Apparatur verwendet wurde. Die Destillation wurde für 6 Stunden bei 100 °C durchgeführt, und eine Mischung von Diethylether/Hexan (90:10, v/v) wurde als Extraktionslösemittel verwendet. Das organische Lösemittel der so erhaltenen Aldehydmischung wurde bei 40 °C unter Vakuum (250 mbar) entfernt und der Aldehydblock wurde in 2 ml Ethanol gelöst. Das Produkt wurde mittels GC/sniff/MS analysiert. Die gebildeten Aldehyde sind in Tabelle 1 aufgezählt und in 1 (a+b) (Chromatogramm) gezeigt.
Genauer gesagt wurde das Produkt für die Analyse in Pentan (10 % Lösung, v/v) gelöst. 1 μl dieser Lösung wurde an einer HP-5 Säule (50m × 0,32 mm ∅ × 1 μm Folie) injiziert und mittels GC/sniff/MS analysiert, wobei die folgenden Bedingungen verwendet wurden: Temperaturprogramm: 40 °C – 3 °C/min – 270 °C; Gasgeschwindigkeit: 100 kPa; MS-Apparaturparameter: Thermoquest, Typ Voyager, EI-Modus, 70 eV.
Die quantitative Analyse wurde mittels GC/Fid durchgeführt, wobei Octanal als externer Standard eingesetzt wurde.
Tabelle I
Beispiel 2:
Enzymatische Oxidation von Zitronenöl.
Aus Zitronensamen (250 g) erhaltenes Zitronenöl wurde mit Sojapulver (7,75 g), verdünnt in einem Natriumboratpuffer (90 g), bei pH 8 und 25 °C reagieren gelassen. Die Mischung wurde für 15 Stunden kräftig gerührt, während Luft mit einem Durchsatz von 500 ml/min zugeführt wurde. Dann wurde Zitronensäure (250 g, 20 % Lösung in Wasser) zugegeben und die Aldehyde wurden mittels einer Likens-Nickerson-Destillation bei 100 °C für 8 Stunden isoliert, wobei Ether/Hexan als Extraktionslösemittel verwendet wurde. Der Ether wurde verdampft und die Aldehyde wurden in Ethanol (2 ml) gelöst. Dieser Block kann in Aromen für Erfrischungsgetränke verwendet werden.

Die Konzentrationen der Hauptaromakomponenten sind die folgenden:

	ppm
3-Hexenal (Z)	125
Hexanal	16.250
2-Hexenal (E)	388
Heptanal	238
Octanal	13
4-Heptanal (Z)	6
2,4-Heptadienal (E, E)	1.025
2-Octenal	1.125
Nonanal	550
2,6-Nonadienal (E, Z)	125
2-Nonenal (E)	3.750
2,4-Nonadienal (E, E)	263
2,4-Decadienal (E, E)	1.250

Beispiel 3:
Enzymatische Oxidation von Leinöl.
Leinöl (250 g) wurde bei 25 °C mit Sojapulver (7,75 g), verdünnt in einem Phosphatpuffer (90 g, 50 mM), bei pH 7 reagieren gelassen. Die Mischung wurde für 15 Stunden kräftig gerührt, während Luft mit einem Durchsatz von 500 ml/min zugeführt wurde. Dann wurde Zitronensäure (250 g, 20 % Lösung in Wasser) zugegeben, und die Mischung wurde für weitere 15 Stunden dampfdestilliert, während Wasser zu der erwärmten Wasser/Öl-Mischung in derselben Menge zugegeben wurde, wie es abdestilliert wurde. Das Destillat wurde mit Hexan extrahiert, das Lösemittel wurde verdampft und der Aldehydblock wurde in Ethanol (2 ml) gelöst. Dieser Aldehydblock kann in Aromen für Salatdressings und weißen Soßen verwendet werden.

Die Konzentrationen der Hauptaromakomponenten sind die folgenden:

	ppm
3-Hexenal (Z)	10.380
Hexanal	17.340
2-Hexenal (E)	20.150
2-Heptenal (E)	528
2,4-Heptadienal (E, E)	4.930
2-Octenal	82
Nonanal	3.300
2,4-Octadienal (E, E)	2.100
2,6-Nonadienal (E, E)	593
2,6-Nonadienal (E, Z)	8.900
2-Nonenal (E)	5.350
2,4-Nonadienal (E, E)	95
2,4-Decadienal (E, Z)	14
2,4-Decadienal (E, E)	885

Beispiel 4:
Enzymatische Oxidation von Sonnenblumenöl.
Sonnenblumenöl (250 g) wurde mit Sojaöl, verdünnt in einem Natriumboratpuffer (90 g), bei pH 9 und 25 °C reagieren gelassen. Die Mischung wurde für 15 Stunden kräftig gerührt, während Luft mit einem Durchsatz von 500 ml/min zugeführt wurde. Dann wurde Zitronensäure (250 g, 20 % Lösung in Wasser) zugegeben, und die Aldehyde wurden mittels einer Likens-Nickerson-Destillation bei 100 °C für 8 Stunden isoliert, wobei Ether/Hexan als Extraktionslösemittel verwendet wurde. Das organische Lösemittel wurde verdampft, und die Aldehyde wurden in Ethanol (2 ml) gelöst.
Der Aldehydblock kann in Aromen für gebratene bzw. fritierte Snacks bzw. Imbisse verwendet werden.

Die Konzentrationen der Hauptaromakomponenten sind die folgenden:

	ppm
3-Hexenal (Z)	125
Hexanal	5.250
2-Hexenal (E)	14
Heptanal	150
Octanal	13
4-Heptenal (Z)	6
2,4-Heptadienal (E, E)	116
2-Octenal (E)	1.375
Nonanal	13 8
2,6-Nonadienal (E, Z)	13
2-Nonenal (E)	263
2,4-Nonadienal (E, E)	375
2,4-Decadienal (E, E)	3.375

Claims

Verfahren zur Herstellung von Aromen, welche reich an C₆-C₁₀-Aldehyden sind, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: (a) Reaktion eines ungesättigte Fettsäuretriglyceride enthaltenden Öls oder Fettes, ohne dessen Hydrolyse mittels Alkali- oder Lipasebehandlung, mit einer Lipoxygenasezubereitung, welche Triglyceride zu deren Hydroperoxiden umsetzen kann, in einem Multiphasensystem in Gegenwart von Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder Sauerstoff und (b) nachfolgende thermische Umsetzung der erhaltenen Mischung – vorzugsweise unter sauren Bedingungen –, wobei ein aldehydhaltiges Produkt resultiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sojapulver, Erbsenpulver, Gerstenpulver, Weizenpulver oder Maispulver, vorzugsweise im wesentlichen lipasefreies Sojapulver, als Lipoxygenasezubereitung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wäßriges Extrakt von Sojapulver, Erbsenpulver, Gerstenpulver, Weizenpulver oder Maispulver als Lipoxygenasezubereitung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Reaktionsschritt (a) bei einem pH-Wert von 5 bis 8 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Reaktionsschritt (a) bei einem pH-Wert von etwa 7 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl oder Fett ausgewählt ist aus der Gruppe von aus Milch- bzw. Molkereiprodukten stammenden Ölen oder Fetten wie Butteröl und Butterfett, tierischen Ölen und Fetten wie Geflügelfett und Rinderfett, pflanzlichen Ölen und Fetten wie Sonnenblumenöl und Leinsamenöl und Fetten aus Fruchtsamen wie Orangensamen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) als ein kombinierter Erwärmungs- und Destillationsschritt durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) bei einer Temperatur von 90 bis 180 °C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) unter sauren Bedingungen in einem pH-Wert-Bereich von 3 bis 7 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) in Gegenwart einer nahrungsmittelgeeigneten organischen Säure, wie Zitronensäure, durchgeführt wird.