DE69024318T2

DE69024318T2 - Polyol-Fettsäure-Polyester

Info

Publication number: DE69024318T2
Application number: DE69024318T
Authority: DE
Inventors: Robert William Johnston; Josephine Ling-Yee Kong-Chan; Richard Gerard Schafermeyer; Paul Nmn Seiden
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2010-10-16
Also published as: AU648518B2; PT95598A; EP0424067A2; GR3031818T3; ES2080812T5; EP0424067B1; FI102717B; ATE131692T1; CA2027419C; DE69024318D1; ES2080812T3; PT95598B; DK0424067T4; JPH03244368A; MY107405A; AU6456390A; FI905063A0; IE903687A1; IE70323B1; JP2944735B2

Description

HINWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die vorliegende Anmeldung ist eine "continuation-in-part"- Anmeldung der am 16. Oktober 1989 eingereichten US-Patentanmeldung Serial Number 421 867.

TECHNISCHES GEBIET

Diese Anmeldung betrifft Polyolfettsäurepolyesterzusammensetzungen, die als kalorienarmer Fettersatz verwendbar sind. Die Erfindung betrifft insbesondere Polyolfettsäurepolyesterzusammensetzungen, welche verbesserte physiologische Eigenschaften, organoleptische Eigenschaften (nämlich ein verbessertes Mundgefühl), eine verbesserte Flüssig/Fest-Stabilität und eine verbesserte chemische Stabilität aufweisen. Diese Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung verbesserter Polyolpolyesterzusammensetzungen.

GRUNDLAGE DER ERFINDUNG

Der Verzehr übermäßiger Mengen an eßbaren Pflanzenölen und tierischen Fetten (nämlich Triglyceriden) ist mit Gesundheitsproblemen wie Fettleibigkeit und Herzerkrankungen in Verbindung gebracht worden. Es besteht daher ein steigendes Interesse an Fettersatzmassen, welche als Ersatz für Triglyceridfette in der Nahrung verwendet werden können.
Polyolfettsäurepolyester sind zur Verwendung als Fettersatz in Nahrungsmitteln bekannt. In der für Mattson et al. ausgegebenen US-PS 3 600 186 sind kalorienarme, fetthältige Nahrungsmittelzusammensetzungen beschrieben, in denen wenigstens ein Teil des Triglyceridgehaltes durch Zucker- oder Zuckeralkoholfettsäureester ersetzt worden ist, wobei der Polyester wenigstens vier Fettsäureestergruppen aufweist, und wobei jede Fettsäure 8 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist. Von den Polyestern wird angeführt, daß sie in Nahrungsmittelprodukten, wie z. B. Salatöl, Kochöl, plastischem Backfett, gebratenen Nahrungsmitteln, Kuchen, Broten, Mayonnaise, Margarine und Molkereiprodukten verwendbar sind.
Die EP 350 987 bezieht sich auf eßbare Zusammensetzungen, welche ein Gemisch aus einem oder mehreren unverdaulichen Polyolfettsäurepolyestern enthalten, welche das Verhalten eines langsamen Kristallisierens aufweisen.
In der für Jandacek et al. ausgegebenen US-PS 4 005 196 sind kalorienarme, fetthältige Nahrungsmittelzusammensetzungen vom Typus jener, die in der US-PS 3 600 186 von Mattson et al. beschrieben sind, in Kombination mit fettlöslichen Vitaminen, welche aus einer aus Vitamin A, Vitamin D, Vitamin E und Vitamin K bestehenden Gruppe ausgewählt sind, beschrieben.
Es ist bekannt, daß durch die regelmäßige Einnahme von mäßigen bis hohen Mengen von flüssigen Polyolpolyestern eine unerwünschte Wirkung eines "Ölverlustes", nämlich ein Auslaufen der Polyester durch den Afterschließmuskel, entstehen kann. In der für Jandacek ausgegebenen US-PS 4 005 195 ist ein Mittel zum Verhindern dieser unerwünschten "Ölverlust"-Wirkung durch die Zugabe von Anti-Anal-Auslauf-Mitteln zu den Polyestern beschrieben. Die Anti-Anal-Auslauf-Mittel umfassen feste Fettsäuren (mit einem Fp. von 37ºC oder darüber) und deren Triglyceridquelle, sowie feste Polyolfettsäurepolyester.
Die Verwendung fester Triglyceride oder fester Polyester als Anti-Anal-Auslauf-mittel für flüssige Polyester hat dann Nachteile, wenn die Polyester in Nahrungsmittelzusammensetzungen verwendet werden. Ein Polyester oder Triglycerid, welcher bzw. welches einen für ein Verhindern des Anal-Auslaufens ausreichend hohen Feststoffgehalt aufweist, schmeckt typischerweise wachsartig im Mund, wenn er bzw. es eingenommen wird. Es wäre wünschenswert, über einen Fettersatz zu verfügen, der nach wie vor ein wirksamer Ersatz für Triglyceridfette zür Herstellung von kalorienarmen Nahrungsmitteln ist, der aber auch einen sehr niedrigen Feststoffgehalt aufweist, so daß er im Mund nicht wachsartig schmeckt. Zugleich ist es auch von kritischer Bedeutung, daß dieser Fettersatz zu keiner unerwünschten Nebenwirkung eines Ölverlustes führt.
In der am 9. September 1987 veröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 0 236 288 (Bernhardt) sind Polyolfettsäurepolyester beschrieben, welche selbst bei relativ niedrigen Feststoffgehalten gegenüber einem Anal-Auslaufen hochgradig resistent sind. Dieser Vorteil wird durch Polyester erzielt, welche bei Körpertemperatur ein relativ hohes rheologisches Profil aufweisen. Leider sind sogar die in dieser europäischen Patentanmeldung beschriebenen Polyolpolyester zur Erzeugung eines nicht-wachsartigen Geschmackseindruckes bei Nahrungsmitteln nicht ideal. Darüberhinaus haben die als Beispiele angeführten spezifischen Polyolpolyester eine schlechte Oxidationsbeständigkeit. Die Polyester der Bernhardt-Anmeldung haben vorzugsweise einen Gehalt an festem Fett bei Körpertemperatur von wenigstens 5 %, und ihre Viskosität bei Körpertemperatur beträgt wenigstens 0,25 Pa.s (25 P) bei einem Schergefälle von 10s&supmin;¹. Es wäre wünschenswert, über Polyolfettsäurepolyester mit einem verbesserten Geschmackseindruck in Kombination mit Oxidationsbeständigkeit zu verfügen.
Öle, wie z. B. Sojabohnenöl, werden oft gehärtet, um den Grad der Mehrfachunsättigungen zu verringern. Diese gehärteten Öle zeigen eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit. Ein kennzeichnendes Merkmal typischer gehärteter Öle ist eine hohe Anzahl von trans-Doppelbindungen in den Fettsäureketten. In der am 9. September 1987 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 235 836 (Bodor et al.) sind Polyolfettsäurepolyester mit verbesserter Oxidationsbeständigkeit beschrieben. Dieser Vorteil wird durch Polyester erzielt, welche ein relativ hohes Ausmaß an trans-ungesättigten Fettsäureketten aufweisen.
In dem Maße, wie die Anzahl der trans-Doppelbindungen zunimmt, nimmt auch die Kristallgröße der entsprechenden, teilweise gehärteten Zusammensetzungen zu. Es ist beobachtet worden, daß große Kristalle einem Produkt mit einer schlechten Flüssig/Fest-Stabilität entsprechen, was bedeutet, daß die Gemische der festen und flüssigen Polyester nicht homogen bleiben. Dies kann zu einem schlechten Eindämmen des Anal-Auslaufens führen. Demgemäß wäre es in hohem Maße erwünscht, über eine Polyolpolyesterzusammensetzung mit einem hohen Grad an Oxidationsbeständigkeit in Kombination mit einem hohen Grad an sich aus kleinen Kristallen ergebender Flüssig/Fest-Stabilität zu verfügen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt daher in der Schaffung einer Polyolpolyesterzusammensetzung mit einem niedrigen rheologischen Profil, welche nur eine geringfügige oder überhaupt keine Wirkung eines "Ölverlustes" aufweist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt auch in der Schaffung einer Polyolpolyesterzusammensetzung mit einem hohen Grad an Oxidationsbeständigkeit. Demgemäß zeigt diese Zusammensetzung einen stabileren Geschmack, eine stabilere Farbe und ein minimales Potential für unerwünschte Reaktionen während des Herstellungsverfahrens.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt auch in der Schaffung eines Polyolpolyesters mit einem niedrigen Verhältnis des Gehaltes an festem Fett zu der Flüssig/Fest-Stabilität.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt auch in der Erzeugung einer Polyolpolyesterzusammensetzung mit niedrigen Feststoffgehalten bei Körpertemperatur, um die Wachsartigkeit zu minimieren.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es werden Polyolfettsäurepolyester beschrieben, welche sogar bei sehr niedrigen Feststoffgehalten und bei einer relativ niedrigen Viskosität bei Körpertemperatur gegenüber einem Anal- Auslaufen resistent sind. Dies Polyester zeigen auch eine gute Oxidationsbeständigkeit. Die Polyester sind als nicht wachsartig schmeckender Fettersatz in Nahrungsmitteln mit niedrigem Kaloriengehalt besonders gut geeignet. Spezifisch betrifft die Erfindung eine Zusammensetzung, welche einen Polyolfettsäurepolyester-Fettersatz enthält, der aus Zuckerfettsäurepolyestern, Zuckeralkoholpolyestern und Gemischen hievon ausgewählt ist, welche 4 bis 8 Fettsäuregruppen aufweisen und welche Zucker und Zuckeralkohole 4 bis 8 Hydroxylgruppen aufweisen, wobei jede Fettsäuregruppe 2 bis 24 Kohlenstoffatome aufweist; worin: (a) nicht mehr als 0,6 % der Fettsäuren drei oder noch mehr Doppelbindungen enthalten, nicht mehr als 20 % der Fettsäuren zwei oder noch mehr Doppelbindungen enthalten, und nicht mehr als 35 % der Fettsäure-Doppelbindungen trans-Doppelbindungen sind; (b) die Polyester eine Iodzahl von 15 bis 60 aufweisen; und (c) das Verhältnis zwischen dem Gehalt an festem Fett und der Flüssig/Fest-Stabilität nicht mehr als 0,25 beträgt.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung verbesserter Polyolpolyesterzusammensetzungen, wobei die Polyester durch Verestern eines Polyols mit einem Gemisch von Fettsäuren aus einem primären Grundöl und einem sekundären, vollständig hydrierten Grundöl in einem Verhältnis von 20:80 bis 80:20 hergestellt werden, wobei das primäre Grundöl eine Iodzahl von 65 bis 100 aufweist, und wobei das vollständig hydrierte Öl eine Iodzahl von 1 bis 12 aufweist. Diese Polyolpolyester können auch durch Verestern eines Polyols mit einem Strom aus einem primären Grundöl; Verestern eines Polyols mit einem Strom aus einem anderen Grundöl; und Vermischen der so entstandenen Polyolpolyester hergestellt werden.

DEFINITIONEN

Soferne nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle im Rahmen der vorliegenden Unterlagen angeführten Mengenanteile, Prozentsätze und Verhältniszahlen auf das Gewicht.
Der Ausdruck "Zucker" wird im Rahmen der vorliegenden Unterlagen in seinem herkömmlichen Sinn als Oberbegriff für Mono- und Disaccharide verwendet. Trisaccharide und Polysaccharide werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls ins Auge gefaßt, sie sind aber nicht bevorzugt. Der Ausdruck "Zuckeralkohol" wird ebenfalls in seinem herkömmlichen Sinn als Oberbegriff für das Reduktionsprodukt von Zuckern verwendet, in welchem die Aldehyd- oder Ketongruppe zu einem Alkohol reduziert worden ist. Die Fettsäureesterverbindungen werden durch Umsetzen eines Monosaccharides, Disaccharides oder Zuckeralkohols mit Fettsäuren, wie nachstehend erörtert, hergestellt.
Der hierin verwendete Ausdruck "Polyol" bezieht sich auf Reste, wie z. B. Zucker sowie Zuckeralkohole und andere Zuckerderivate (z. B. Alkylpolyglycoside), welche Hydroxylgruppen enthalten.
Die hierin verwendeten Ausdrücke "Polyolfettsäurepolyester" oder "Polyolpolyester" beziehen sich auf Zusammensetzungen, welche aus Polyolen und Fettsäuren bestehen.
Beispiele von geeigneten Monosacchariden sind jene, welche vier Hydroxylgruppen enthalten, wie z. B. Xylose, Arabinose und Ribose; der von Xylose abgeleitete Zuckeralkohol, nämlich Xylit, ist ebenfalls geeignet. Das Monosaccharid Erythrose ist für die praktische Ausführung dieser Erfindung nicht geeignet, weil es nur drei Hydroxylgruppen enthält; aber der von der Erythrose abgeleitete Zuckeralkohol, nämlich Erythrit, enthält vier Hydroxylgruppen und ist somit geeignet. Unter den für den Gebrauch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeigneten, fünf Hydroxylgruppen enthaltenden Monosacchariden befinden sich Glukose, Mannose, Galaktose und Fruktose. Ein von Glukose abgeleiteter Zuckeralkohol, nämlich Sorbit, enthält 6 Hydroxylgruppen und ist ebenfalls als Alkoholrest der Fettsäureesterverbindung geeignet. Beispiele geeigneter Disaccharide sind Maltose, Lactose und Saccharose, die allesamt acht Hydroxylgruppen enthalten. Beispiele von Trisacchariden umfassen Raffinose und Maltotriose. Beispiele anderer geeigneter Polyole umfassen Pentaerythrit, Diglycerin, Triglycerin, Alkylglycoside und Polyvinylalkohole. Das bevorzugte Polyol ist Saccharose.
Der hierin verwendete Ausdruck "Cx:y" bezieht sich auf Fettsäuregruppen, worin x für die Kohlenstoffkettenlänge steht und y für die Anzahl von Doppelbindungen steht.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Im Gegensatz zu früheren Lehren ist entdeckt worden, daß spezifische Polyesterzusammensetzungen, welche nur eine geringe Anzahl an trans-Doppelbindungen aufweisen, Oxidationsbeständigkeit in Kombination mit Flüssig/Fest-Stabilität schaffen können. Zusätzlich sind diese Zusammensetzungen als Diätfettersatz geeignet und zeigen nur eine geringe Wirkung eines "Ölverlustes" oder Überhaupt keine solche Wirkung, und sie ergeben einen nicht-wachsartigen Geschmackseindruck.
Es ist beobachtet worden, daß Polyolfettsäurepolyester gemäß der vorliegenden Erfindung während des Verfestigungsverfahrens rasch kleine Kristalle bilden. Für eine gegebene Menge an Feststoffen ergeben kleinere Kristalle eine relativ größere Oberfläche; und es ist auch gefunden worden, daß sie bessere Eigenschaften der Flüssigkeit-Mitnahme (z. B. Kohäsivität und Viskosität) als größere Kristalle ergeben. Demzufolge hat der Polyester bessere Eigenschaften des Eindämmens des Anal-Auslaufens. Diese Entwicklung ermöglicht die Erzielung eines Eindämmens des Anal-Auslaufens mit niedrigen Mengen an Feststoffen, wodurch wiederum der wachsartige Eindruck minimiert wird, den festes Fett, wenn es gegessen wird, hervorruft.
Das niedrige Ausmaß von Mehrfachunsättigung in den vorliegenden Polyolpolyestern ergibt eine verbesserte chemische Stabilität im Vergleich zu Polyolpolyestern, welche aus den meisten nichthydrierten oder unspezifisch teilweise hydrierten Fettsäurequellen hergestellt worden sind. Dies verleiht den Polyolpolyestern in hohem Maße erwünschte Eigenschaften sowie Eigenschaften im Sinne eines stabilen Geschmacks und einer stabilen Farbe. Dies minimiert auch das Potential für das Auftreten unerwünschter Nebenreaktionen während des Herstellungsverfahrens, wodurch das Fortschreiten der Reaktion zur Herstellung der Polyester und die Qualität der fertigen Polyester nachteilig beeinflußt werden können.
Spezifisch betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung, welche einen Polyolfettsäurepolyester-Fettersatz enthält, der aus einer aus Zuckerfettsäurepolyestern, Zuckeralkoholfettsäurepolyestern und Gemischen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei das Polyol (z. B. die Zucker und Zuckeralkohole) wenigstens 4 Hydroxylgruppen "vorzugsweise 4 bis 8 Hydroxylgruppen) enthält bzw. enthalten, und wobei der Polyolpolyester wenigstens 4 Fettsäuregruppen (vorzugsweise 4 bis 8 Fettsäuregruppen) enthält, und wobei jede Fettsäuregruppe 2 bis 24 Kohlenstoffatome aufweist; worin:
(a) nicht mehr als 0,6 % der Fettsäuren drei oder noch mehr Doppelbindungen enthalten, nicht mehr als 20 % der Fettsäuren zwei oder noch mehr Doppelbindungen enthalten, und nicht mehr als 35 % der Fettsäure-Doppelbindungen trans-Doppelbindungen sind;
(b) die Polyester eine Iodzahl von 15 bis 60 aufweisen; und
(c) das Verhältnis zwischen dem Gehalt an festem Fett und der Flüssig/Fest-Stabilität weniger als 0,25 beträgt.
Bei der Herstellung der Polyol- (z. B. Zucker- oder Zuckeralkohol-)fettsäurepolyester der vorliegenden Erfindung muß eine Polyol- (z. B. Zucker- oder Zuckeralkohol-)verbindung, wie z. B. eine der oben identifizierten, mit einem Gemisch von Fettsäuren verestert werden, die 2 bis 24 Kohlenstoffatome aufweisen. Vorzugsweise weist das Gemisch von Fettsäuren 8 bis 24 Kohlenstoffatome auf. Beispiele solcher Fettsäuren sind Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin-, Myristolein-, Palmitin-, Palmitolein-, Stearin-, Olein-, Elaidin-, Ricinol-, Linol-, Linolen-, Eleostearin-, Arachin-, Behen- und Erucasäure. Die Fettsäuren können aus natürlich vorkommenden oder synthetischen Fettsäuren stammen, und sie können gesättigt oder ungesättigt sein, einschließlich der Stellungsisomeren oder geometrischen Isomeren.
Die Fettsäuren als solche oder natürlich vorkommende Fette und Öle können als Quelle für die Fettsäurekomponente in dem Polyol- (z. B. Zucker- oder Zuckeralkohol-)fettsäureester dienen. Beispielsweise stellt Rapsöl eine gute Quelle für C&sub2;&sub2;- Fettsäuren dar. Die C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Fettsäuren können durch Talg, Sojabohnenöl oder Baumwollsamenöl zur Verfügung gestellt werden. Kürzerkettige Fettsäuren können durch Kokosnuß-, Palmkern- oder Babassuöl zur Verfügung gestellt werden. Maisöl, Schweinefett, Olivenöl, Palmöl, Erdnußöl, Saflorsamenöl, Saflorsamenöl mit einem hohen Gehalt an Ölsäure, Sesamsamenöl, Canolaöl, Sonnenblumensamenöl und Sonnenblumensamenöl mit einem hohen Gehalt an Ölsäure sind Beispiele anderer natürlicher öle, welche als Quelle für die Fettsäurekomponente dienen können.
Ein kennzeichnendes Merkmal der im Rahmen dieser Erfindung verwendbaren Polyol- (z. B. Zucker- oder Zuckeralkohol-)fettsäurepolyester besteht darin, daß dieselben überwiegend wenigstens 4 Fettsäureestergruppen, typischerweise 4 bis 8 Fettsäureestergruppen enthalten. Zucker- oder Zuckeralkoholfettsäurepolyesterverbindungen, welche drei oder weniger Fettsäureestergruppen enthalten, werden im Darmtrakt in der genau der gleichen Weise wie gewöhnliche Triglyceridfette verdaut; aber Zucker- oder Zuckeralkoholfettsäurepolyesterverbindungen, welche vier oder mehr Fettsäureestergruppen enthalten, werden in einem geringeren Ausmaß verdaut und haben somit die für eine Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung erwünschten Eigenschaften eines niedrigen Kaloriengehaltes.
In hohem Maße bevorzugte Fettmaterialien mit niedrigem Kaloriengehalt gemäß der vorliegenden Erfindung sind Saccharosefettsäurepolyester. Bei den bevorzugten Saccharosefettsäurepolyestern ist die Mehrheit von deren Hydroxylgruppen mit Fettsäuren verestert. Vorzugsweise sind wenigstens 85 % und in höchstem Maße bevorzugt wenigstens 95 % der Saccharosefettsäurepolyester aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Octaestern, Heptaestern und Hexaestern und Gemischen hievon besteht. Vorzugsweise sind nicht mehr als 40 % der Ester Hexaester oder Heptaester, und wenigstens 60 % der Saccharosefettsäurepolyester sind Octaester. In höherem Maße bevorzugt sind nicht mehr als 30 % der Ester Hexaester oder Heptaester. In höchstem Maße bevorzugt sind wenigstens 70 % der Polyester Octaester. Es ist auch in höchstem Maße bevorzugt, daß die Polyester einen Gesamtgehalt an Pentaestern und niedrigeren Estern von nicht mehr als 3 % aufweisen.
Nicht mehr als 0,6 % und vorzugsweise nicht mehr als 0,3 % der Fettsäuren der Polyolpolyester enthalten drei oder noch mehr Doppelbindungen, und nicht mehr als 20 % der Fettsäuren enthalten zwei oder noch mehr Doppelbindungen. Weiterhin sind vorzugsweise 0 bis 20 % der Fettsäuren C16:0-Fettsäuren.
Zusätzlich weisen nicht mehr als 35 % der Fettsäure-Doppelbindungen die Konfiguration von trans-Doppelbindungen auf. Der Prozentsatz der trans-Fettsäuredoppelbindungen wird wie folgt berechnet:
P = Dtrans/Dinsgesamt x 100 %,
worin P für den Prozentsatz an trans-Fettsäuredoppelbindungen steht,
Dtrans für die Anzahl der trans-Doppelbindungen steht, und Dinsgesamt für die Gesamtzahl an Doppelbindungen steht.
Bevorzugte Fettsäurezusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen:
weniger als 12 % Palmitinsäure (C16:0);
von 30 % bis 70 % Stearinsäure (C18:0);
von 15 % bis 60 % Olein- und Elaidinsäure (C18:1);
weniger als 12 % Linolsäure (C18:2); und
weniger als 0,6 % Linolensäure (C18:3);
Die in höchstem Maße bevorzugten Fettsäurezusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen:
weniger als 12 % Palmitinsäure (C16:0);
von 40 % bis 70 % Stearinsäure (C18:0);
von 20 % bis 50 % Olein- und Elaidinsäure (C18:1);
weniger als 12 % Linolsäure (C18:2); und
weniger als 0,6 % Linolensäure (C18:3).
Die für den Gebrauch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeigneten Polyolpolyester können nach irgendeiner aus einer Anzahl von allgemeinen Synthesen hergestellt werden. Allgemeine Verfahren zum Synthetisieren von Polyolfettsäurepolyestern umfassen: Umesterung des Zuckers oder Zuckeralkohols mit Methyl-, Ethyl- oder Glycerinfettsäureestern unter Verwendung einer Vielfalt von Katalysatoren; Acylierung des Zuckers oder Zuckeralkohols mit einem Fettsäurechlorid; Acylierung des Zuckers oder Zuckeralkohols mit einem Fettsäureanhydrid; und Acylierung des Zuckers oder Zuckeralkohols mit einer Fettsäure als solcher. Beispielsweise ist die Herstellung von Polyolfettsäureestern in den US-PSen Nrn. 2 831 854; 3 600 186; 3 963 699; 4 517 360; und 4 518 772 beschrieben, welche allesamt durch Bezugnahme darauf in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen werden.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Polyolpolyestern gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Anwendung von zwei Strömen von Grundölen. Ein Zucker oder Zuckeralkohol wird mit einem Gemisch von Fettsäuren aus einem primären Grundöl und einem sekundären, vollständig hydrierten Grundöl in einem Verhältnis von 20:80 bis 80:20, vorzugsweise von 50:50 bis 75:25, verestert. Das primäre Grundöl weist eine Iodzahl von 65 bis 100, vorzugsweise von 75 bis 95 auf, und das vollständig hydrierte Öl hat eine Iodzahl von 1 bis 12, vorzugsweise von 1 bis 10, und in höherem Maße bevorzugt von 1 bis 8. Der teilweise hydrierte Anteil stammt aus einem speziellen, katalytischen Verfahren, welches niedrige Mengen an mehrfachungesättigten Fettsäuren und niedrige Mengen an Doppelbindungen mit der trans-Konfiguration ergibt. Beispielsweise sind die nachstehenden Hydrierungsbedingungen für eine Verwendung bei Saccharosepolyestern geeignet: 0,02 Gew.-% Nickelkatalysator, ein Druck von 40 psig, eine Anfangstemperatur von 275ºF (135ºC) und eine Reaktionstemperatur von 320ºF (160ºC).
Ein anderes bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Polyolpolyestern gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt:
(1) Verestern eines Polyols mit einem Gemisch von Fettsäuren aus einem primären Grundöl und einem sekundären, vollständig hydrierten Grundöl in einem Verhältnis von 20:80 bis 30:20, wobei das primäre Grundöl eine Iodzahl von 65 bis 100 aufweist, und wobei das vollständig hydrierte Öl eine Iodzahl von 1 bis 12 hat; und
(2) Verestern eines Polyols mit einem Gemisch von Fettsäuren aus einem tertiären Grundöl; und
(3) Vermischen der veresterten Produkte aus den Stufen (1) und (2).
Vorzugsweise sind die Iodzahlen des Stromes aus dem primären Grundöl bzw. aus dem sekundären Öl 75 bis 95 bzw. 1 bis 8.
Vorzugsweise ist die Iodzahl für den Strom aus dem tertiären Grundöl 65 bis 100, und in höchstem Maße bevorzugt 75 bis 95.
Das Verhältnis der Fettsäuregruppen aus dem Strom des primären Grundöles zu jenen aus dem Strom des sekundären Grundöles beträgt vorzugsweise von 50:50 bis 75:25.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind auch Verfahren zur Herstellung der verbesserten Polyolpolyester vorgesehen, welche letztgenannten aus drei, vier oder noch mehr Strömen aus einem Grundöl oder aus einem veresterten Grundöl hergestellt werden.
Ein eingehenderes Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der bevorzugten Saccharosepolyester der vorliegenden Erfindung findet sich in Beispiel 1.
Grundöle, die für die Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet sind, umfassen gehärtetes und teilweise gehärtetes Canola-, Mais-, Safloröl, Safloröl mit einem hohen Gehalt an Ölsäure, Sojabohnenöl, Erdnußöl, Sonnenblumenöl oder Sonnenblumenöl mit einem hohen Gehalt an Ölsäure. Gemische dieser Öle sind ebenfalls geeignet.
Die vorliegenden Polyolpolyester sind gegenüber einem Anal-Auslaufen resistent, obwohl sie bei Körpertemperatur eine niedrige Viskosität aufweisen. Die Polyester haben bei 100ºF (37,8ºC) eine Visosität von wenigstens 0,25 Pa.s (2,5 P) nach 10-minütigem konstantem Scheren bei einem Schergefälle von 10 s&supmin;¹, vorzugsweise haben sie eine Viskosität von wenigstens 0,5 Pa.s (5 P) und in höchstem Maße bevorzugt von wenigstens 1,5 Pa.s (15 P). Produkte mit hoher Viskosität sind unerwünscht, weil sie einen wachsartigen Geschmack verleihen. Die Produktviskositäten liegen typischerweise unter 25,0 Pa.s (250 P).
Die vorliegenden Polyolpolyester haben insofern eine hohe Flüssig/Fest-Stabilität, als sich der flüssige Anteil der Polyester nicht leicht von dem festen Anteil abtrennt. Die Flüssig/Fest-Stabilität wird nach dem weiter unten beschriebenen Analysenverfahren II quantifiziert. Diese Eigenschaft ist für das Eindämmen des Anal-Auslaufens kritisch. Die Polyester haben eine Flüssig/Fest-Stabilität von wenigstens 50 %, vorzugsweise von wenigstens 70 % und in höchstem Maße bevorzugt von wenigstens 80 %.
Außerdem sind die vorliegenden Polyolpolyester sogar bei sehr niedrigen Feststoffgehalten gegenüber einem Anal-Auslaufen resistent. Der Gehalt an festem Fett (SFC) bietet eine vernünftige Annäherung an den Gewichtsprozentsatz an Feststoffen eines besonderen Fettmaterials bei einer gegebenen Temperatur. Die vorliegenden Polyolpolyester weisen ein Verhältnis zwischen dem (bei 98,6ºF gemessenen) Gehalt an festem Fett und der Flüssig/Fest-Stabilität von weniger als 0,25, vorzugsweise von unter 0,20 und in höchstem Maße bevorzugt von unter 0,15 auf.
Die Iodzahl stellt ein Maß für den Unsättigungsgrad von Fettsäuren dar. Die Polyolfettsäurepolyester dieser Erfindung haben eine Iodzahl von 15 bis 60, vorzugsweise von 20 bis 50.
Die Polyolfettsäurepolyester der vorliegenden Erfindung können als teilweiser oder vollständiger Ersatz für normales Triglyceridfett in irgendeiner fetthältigen Nahrungsmittelzusammensetzung verwendet werden, um die Vorteile eines niedrigen Kaloriengehaltes zu erzielen. Zur Erzielung einer signifikanten Wirkung im Sinne eines niedrigen Kaloriengehaltes ist es notwendig, daß wenigstens 10 % des Fettes in der Nahrungsmittelzusammensetzung oder 33 % des Kalorienwertes des Nahrungsmittels aus den Polyolpolyestern bestehen. Fetthältige Nahrungsmittelzusammensetzungen, worin wenigstens 30 % des Fettes durch die vorliegenden Polyolpolyester ersetzt worden sind, werden bevorzugt; ein Ersatz von wenigstens 50 % ist in höherem Maße bevorzugt; und ein wenigstens 70 %iger Ersatz ist in höchstem Maße bevorzugt. Anderseits werden Nahrungsmittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit einem sehr niedrigen Kaloriengehalt, und daher in hohem Maße erwünschte Nahrungsmittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, dann erhalten, wenn das Gesamtfett bis zu 100 % aus den Polyestern dieser Erfindung besteht, und wenn das Gesamtfett etwa 25 % bis 100 % der Kalorien ausmacht.
Die Polyolpolyester der vorliegenden Erfindung können in Verbindung mit anderen Polyolpolyestern verwendet werden. Damit die vorliegenden Polyolpolyester dem so entstandenen Gemisch signifikante physiologische Vorteile, organoleptische Vorteile und Stabilitätsvorteile verleihen können, sollten diese Zusammensetzungen zu wenigstens 30 %, vorzugsweise zu wenigstens 50 % und in höchstem Maße bevorzugt zu wenigstens 70 % aus den vorliegenden Polyolpolyestern bestehen. Die vorliegenden Polyolfettsäurepolyester, und insbesondere die Saccharosepolyester, sind in einer umfassenden Vielfalt von Nahrungsmittel- und Getränkeprodukten brauchbar. Beispielsweise können Polyester zur Erzeugung von Backwaren in irgendeiner Form, z. B. als Backgemische, lagerungsstabile gebackene Waren und als tiefgekühlte Backwaren 81 verwendet werden. Mögliche Anwendungen umfassen, jedoch ohne Beschränkung darauf, Kuchen, Torten, Haferkuchen, Frikadellen, kleine Schokoladenkuchen mit Nüssen, Muffins, Keksriegel ("bar cookies"), Oblaten, Waffeln, Kekse, kleine weiche Brötchen, Konditorwaren, Feingebäck, Pasteten, Pies, gefüllte Kuchen, Pasteten- bzw. Kuchenrinden, und süße Kekse, Plätzchen, Brötchen, Semmeln, darunter Sandwich-Brötchen ("sandwich cookies"), Pralinen, Konfekt und Kekse bzw. Plätzchen mit Schokoladenspänen ("chocolate chip cookies"), und insbesondere die lagerungsbeständigen Kekse bzw. Plätzchen mit Doppeltextur, die in der US-PS 4 455 333 von Hong & Brabbs beschrieben sind. Die Backwaren können Früchte, Rahm, Cremen oder andere Füllungen enthalten. Andere Anwendungen in Backwaren umfassen Brote und Semmeln, gebratene Nahrungsmittel, Würste, Fleischwaren, Kräcker, Brezel, Pfannkuchen, Waffeln, Waffeltüten und Becher für Speiseeis, mit Hefe aufgegangene Backwaren, Pizzas und Pizzarinden, Pommes frites, gebackene, mehlhältige Imbiß-Nahrungsmittel und andere gebackene, gesalzene Snacks. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch Anwendungen bei vollständig oder teilweise gebratenen Nahrungsmitteln vorgesehen.
Zusätzlich zu ihren Anwendungen in Backwaren können die Polyolfettsäurepolyester allein oder in Kombination mit anderen Fetten mit regulärem oder reduziertem Kaloriengehalt oder mit einem Null-Kaloriengehalt zur Herstellung von Backfett- und Ölprodukten verwendet werden. Die anderen Fette können synthetische sein, oder sie können aus tierischen oder pflanzlichen Quellen stammen, oder sie können Kombinationen hievon sein. Backfett- und Ölprodukte umfassen, aber ohne Beschränkung darauf, Backfette, Margarinen, Aufstriche, Buttergemische, Schweinefett, Koch- und Bratöle, Salatöle, Popcorn-Öle, Salatsoßen, Mayonnaise und andere Speiseölprodukte. Die Polyolfettsäurepolyester können für Bratanwendungen eingesetzt werden, wie z. B. zur Herstellung von Pommes frites, Kartoffelchips, Maischips, Krapfen, Berliner Pfannkuchen, von Hühner- bzw. Fischpasteten oder von gebratenen Pasteten (z. B. von Apfeltaschen). Die Polyolfettsäurepolyester der vorliegenden Erfindung können auch als teilweiser oder vollständiger Fettersatz in anderen fetthältigen Nahrungsmitteln, z. B. in Speiseeis, in Käse usw., verwendet werden.
Die vorliegenden Polyolpolyester können auch mit Vitaminen und Mineralstoffen, insbesondere den fettlöslichen Vitaminen, angereichert werden. In der für Mattson ausgegebenen US-PS 4 034 083 (welche durch Bezugnahme darauf in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird) sind mit fettlöslichen Vitaminen angereicherte Polyolfettsäurepolyester beschrieben. Die fettlöslichen Vitamine umfassen Vitamin A, Vitamin D, Vitamin E und Vitamin K. Vitamin A ist ein fettlöslicher Alkohol der Formel C&sub2;&sub0;H&sub2;&sub9;0H. Natürliches Vitamin A findet sich gewöhnlich mit einer Fettsäure verestert vor; stoffwechselaktive Formen von Vitamin A umfassen auch den entsprechenden Aldehyd, das entsprechende Acetat und die entsprechende Säure sowie die Provitamine A. Vitamin D ist ein fettlösliches Vitamin, welches für den Gebrauch bei der Behandlung und zum Vorbeugen von Rachitis und anderen Skelettstörungen wohlbekannt ist. "Vitamin D" umfaßt die Sterine, und es gibt wenigstens 11 Sterine mit Vitamin-D-artiger Aktivität. Vitamin E (Tocopherol) ist ein drittes fettlösliches Vitamin, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Es sind vier verschiedene Tocopherole (alpha, beta, gamma und delta) identifiziert worden, von denen alle ölige, gelbe, in Wasser unlösliche, aber in Fetten und Ölen lösliche Flüssigkeiten sind. Vitamin K kommt in wenigstens drei Formen vor, die alle zu der Gruppe der als Chinone bekannten chemischen Verbindungen gehören. Die natürlich vorkommenden, fettlöslichen Vitamine sind K&sub1; (Phyllochinon), K&sub2; (Menachinon) und K&sub3; (Menadion). Die Menge der fettlöslichen Vitamine, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Anreichern der vorliegenden Polyolfettsäurepolyester verwendet werden, kann variieren. Gewünschtenfalls können die Polyester mit einer empfohlenen Tagesdosis (RDA) oder einem Inkrement einer RDA oder einem Mehrfachen einer RDA von jedem der fettlöslichen Vitamine oder mit Kombinationen hievon angereichert werden. Es wird bevorzugt, daß Backfette und Öle, welche bis zu 35 Gew.-% an den vorliegenden Saccharosefettsäurepolyestern enthalten, mit 1,1 mg Vitamin E in der Form von d- alpha-Tocopherolacetat pro g des Saccharosepolyesters ergänzt werden. Werden die Backfette und Öle zum Fritieren verwendet, dann erhalten sie vorzugsweise 0,88 mg Vitamin E pro g Saccharosepolyester.
Vitamine, welche in Fett unlöslich sind, können den vorliegenden Polyolfettsäurepolyestern ähnlich beigemengt werden. Unter diese Vitamine fallen die Vitamine des B-Komplexes, Vitamin C, Vitamin G, Vitamin H und Vitamin P. Die Mineralstoffe umfassen die breitgestreute Vielfalt von Mineralstoffen, von denen es bekannt ist, daß sie in der Diät nützlich sind, wie z. B. Calcium, Magnesium und Zink. In den vorliegenden Polyolpolyestern kann irgendeine beliebige Kombination von Vitaminen und Mineralstoffen angewendet werden.
Die vorliegenden Polyolfettsäurepolyester sind besonders nützlich in Kombination mit besonderen Klassen von Nahrungsmittel- und Getränkebestandteilen. Beispielsweise läßt sich ein zusätzlicher Vorteil einer Kalorienreduktion dann erzielen, wenn die Polyester mit kalorienfreien Süßungsmitteln oder mit Süßungsmitteln mit reduziertem Kaloriengehalt, allein oder in Kombination mit Füllmitteln, verwendet werden. Kalorienfreie Süßungsmittel oder Süßungsmittel mit reduziertem Kaloriengehalt umfassen, aber ohne Beschränkung darauf, Aspartame; Saccharin; Alitame; Thaumatin; Dihydrochalkone; Cyclamate; Stevioside; Glycyrrhizine, snthetische aromatische Alkoxyverbindungen, wie z. B. Dulcin und P-4000; Sucrolose; Suosan; Miraculin; Monelin; Sorbit; Xylit; Talin; Cyclohexylsulfamate; substituierte Imidazoline; synthetische Sulfaminsäuren, wie z. B. Acesulfam, Acesulfam-K und N-substituierte Sulfaminsäuren; Oxime, wie z. B. Perilartin; Rebaudiosid-A; Peptide, wie z. B. Aspartylmalonate und Succinylsäuren; Dipeptide; Süßungsmittel auf Aminosäurenbasis, wie z. B. gem-Diaminoalkane, m-Aminobenzoesäure, L- Aminodicarbonsäurealkane und Amide gewisser alpha-Aminodicarbonsäuren und von gem-Diaminen; und aliphatische 3-Hydroxy-4- alkoxyphenylcarboxylate oder heterocyclische aromatische Carboxylate.
Die Polyolfettsäurepolyester können in Kombination mit anderen kalorienfreien Fetten oder Fetten mit reduziertem Kaloriengehalt, wie z. B. mit Triglyceriden von verzweigtkettigen Fettsäuren, Triglycerinethern, Polycarbonsäureestern, Saccharosepolyethern, Neopentylalkoholestern, Silikonölen/Siloxanen und Dicarbonsäureestern, verwendet werden. Andere, in Kombination mit den Fettmaterialien als teilweiser Fettersatz nützliche Substanzen sind Triglyceride, welche gesättigte Fettsäuren von mittlerer Kettenlänge und langkettige, gesättigte Fettsäuren enthalten, wie dieselben in der am 28. Juni 1989 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 322 027 (Seiden) beschrieben sind (welche europäische Patentanmeldung durch Bezugnahme darauf in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird), Triglyceride von mittlerer Kettenlänge, hochgradig veresterte Polyglycerinester, Acetinfette, Pflanzensterinester, Polyoxyethylenester, Jojoba-Ester, Mono-/Diglyceride von Fettsäuren, und Mono-/Diglyceride von kurzkettigen, zweibasischen Säuren.
Füllmittel oder Körper verleihende Mittel sind in vielen Nahrungsmittelzusammensetzungen in Kombination mit den Polyolpolyestern brauchbar. Die Fülimittel können unverdauliche Kohlenhydrate sein, z. B. Polydextrose und Zellulose oder Zellubsederivate, wie z. B. Carboxymethylzellulose, Carboxyethylzellulose, Hydroxypropylzellulose, Methylzellulose und mikrokristalline Zellulose. Andere geeignete Füllmittel umfassen Gummen (Hydrokolbide), Stärken, Dextrine, vergorene Molke, Tofu, Maltose-Dextrine, Polyole, darunter Zuckeralkohole, z. B. Sorbit und Mannit, und Kohlenhydrate, z. B. Laktose.
In ähnlicher Weise können Nahrungsmittel- und Getränkezusammensetzungen hergestellt werden, in denen die vorliegenden Polyolfettsäurepolyester mit Diätfasern kombiniert sind, um die kombinierten Vorteile beider zu erzielen. Unter "Diätfasern" sind komplexe Kohlenhydrate zu verstehen, welche einer Verdauung durch Säugetier-Enzyme widerstehen, wie z. B. jene Kohlenhydrate, welche in den Zellwänden von Pflanzen und in Seetang anzutreffen sind, und jene Kohlenhydrate, welche durch mikrobielle Fermentation erzeugt worden sind. Beispiele dieser komplexen Kohlenhydrate sind Kleien, Zellulosen, Hemizellulosen, Pektine, Gummen und Schleime, Seetangextrakte und biosynthetische Gummen. Quellen für die Zellulosefasern umfassen Gemüse, Früchte, Samen, Getreidekörner und künstlich (z. B. durch bakterielle Synthese) hergestellte Fasern. Es können auch kommerzielle Fasern, wie z. B. gereinigte Pflanzen-Zellulose, oder Zellulosemehl, verwendet werden. Natürlich vorkommende Fasern umfassen Fasern aus der ganzen Citrusfruchtschale, aus dem Citrusfrucht-Albedo, aus Zuckerrüben, aus Citrusfrucht-Fruchtfleisch und -Saftsäckchen-Feststoffen, aus Äpfeln, Aprikosen und Wassermelonenschalen.
Diese Diätfasern können in roher oder gereinigter Form vorliegen. Die verwendeten Diätfasern können solche vom Einfachtypus (z. B. Zellulose) sein, sie können Verbunddiätfasern sein (z. B. Citrusfrucht-Albedo-Fasern, welche Zellulose und Pektin enthalten), oder sie können irgendeine Kombination von Fasern (z. B. aus Zellulose und einem Gummi) sein. Die Fasern können nach auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren verarbeitet werden.
Selbstverständlich sollte man bei der Verwendung von entsprechenden Polyolfettsäurepolyestern und von Kombinationen dieser Polyester mit anderen Nahrungsmittelbestandteilen nach bestem Ermessen handeln. Beispielsweise würde man eine Kombination von Süßungsmittel und Polyolpolyester dann nicht anwenden, wenn die spezifischen Vorteile dieser beiden Komponenten nicht erwünscht sind. Die Polyester und die Kombinationen von Polyestern und anderen Bestandteilen werden dort angewendet, wo sie richtig sind, und sie werden in den richtigen Mengen angewendet.
Aus der Verwendung der vorliegenden Polyolfettsäurepolyester in Nahrungsmittel- und Getränkezusammensetzungen lassen sich viele Vorteile erzielen, und zwar entweder bei alleiniger Verwendung dieser Polyolfettsäurepolyester oder bei deren Verwendung in Kombination mit den oben erörterten Bestandteilen. Ein sehr wichtiger gesundheitlicher Vorteil der vorliegenden Polyester leitet sich aus der Tatsache ab, daß dieselben nur einen niedrigen Gehalt an gesättigten Nahrungsfettsäuren aufweisen. Ein anderer, primärer Vorteil liegt in der erzielten Kalorienreduktion, wenn die Polyester als vollständiger oder teilweiser Fettersatz verwendet werden. Diese Kalorienreduktion kann dadurch erhöht werden, daß man Kombinationen der vorliegenden Polyolpolyester mit Süßungsmitteln mit reduziertem Kaloriengehalt, Füllimitteln, oder mit anderen Fetten mit reduziertem Kaloriengehalt oder mit kalorienfreien Fetten verwendet. Ein weiterer Vorteil, der sich aus dieser Verwendung ergibt, ist eine Verringerung in der Gesamtmenge von Fetten in der Diät. Nahrungsmittel oder Getränke, welche mit den Polyolpolyestern statt mit Triglyceridfetten hergestellt worden sind, werden auch weniger Cholesterin enthalten, und die Einnahme dieser Nahrungsmittel kann zu einem herabgesetzten Blutserumspiegel an Cholesterin und somit zu einem verringerten Risiko in Bezug auf Herzerkrankungen führen.
Ein damit verwandter Vorteil ist darin gelegen, daß die Verwendung der Polyolfettsäurepolyester die Erzeugung von Nahrungsmitteln und von Getränken ermöglicht, welche hinsichtlich der Lagerungsbeständigkeit und der Penetrationsbeständigkeit stabil sind. Zusammensetzungen, welche mit den Polyestern hergestellt worden sind, haben annehmbare organoleptische Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich des Geschmacks und der Textur.
Mit den Polyolfettsäurepolyestern können Diätnahrungsmittel hergestellt weren, welche den speziellen Diäterfordernissen z. B. von Personen entsprechen, welche fettleibig bzw. übergewichtig, Diabetiker oder hypercholesterinämisch sind oder welche eine Diät mit eingeschränktem Fettkonsum befolgen. Die Polyester können einen Hauptbestandteil einer fettarmen, kalonenarmen und cholesterinarmen Diät darstellen, und sie können allein oder in Kombination mit einer Arzneimitteltherapie oder einer sonstigen Therapie verwendet werden. Kombinationen von Nahrungsmittel- oder Getränkeprodukten, welche mit den Polyolfettsäurepolyestern hergestellt worden sind, können als Teil eines Gesamtbehandlungsschemas für die Diätführung auf der Basis von einem oder von mehreren dieser Produkte verwendet werden, welche Produkte die Polyester allein oder in Kombination mit einem oder mit mehreren der oben erwähnten Bestandteile enthalten, um einen oder mehrere der oben erwähnten Vorteile zu erzielen.
Diese Erörterung der Anwendungen, Kombinationen und Vorteile der Fettmaterialien mit niedrigem Kaloriengehalt ist keineswegs als einschränkend oder erschöpfend anzusehen. Es ist vielmehr vorgesehen, daß andere, ähnliche Anwendungen und Vorteile gefunden werden können, welche unter den Erfindungsgedanken und unter den Schutzumfang dieser Erfindung fallen.

ANALYSENVERFAHREN

I. Viskositätsmessungen an den Polyolfettsäurepolyestern

A. Vorbereitung der Probe

Die Polyesterprobe wird in einem Heißwasserbad bei mehr als 190ºF (87,8ºC) geschmolzen. Der geschmolzene Polyester wird gründlich vermischt, und 10 g der geschmolzenen Probe werden in ein Fläschchen eingewogen. Das Fläschchen wird mit einem Deckel versehen und wird dann in einem Heißwasserbad auf über 190ºF (87,8ºC) erhitzt. Die Probe wird dann bei 100ºF±0,5ºF (37,8ºC±0,3ºC) während 24 h in einem Raum von konstanter Temperatur umkristallisieren gelassen. Nachdem die 24-stündige Zeitspanne abgelaufen ist, wird die Probe zu dem Viskosimeter gebracht, und die Viskosität wird gemessen.

B. Verfahrensweise beim Betrieb des Ferranti-Shirley- Viskosimeters

Für die Messung der Viskosität wird ein Ferranti-Shirley- Viskosimeter (Ferranti Electric, Inc., 87 Modular Ave., Commack, NY 11725) verwendet, das mit einer Feder für ein Drehmoment von 600 g ausgestattet ist. Ein Kegel wird an Ort und Stelle gebracht, und die Temperatur des Viskosimeters wird auf 100ºF (37,8ºC) eingestellt. Der Diagrammblatt-Recorder wird kalibriert, und der Spalt zwischen dem Kegel und der Platte wird eingestellt. Die Kegelgeschwindigkeit wird geprüft, und die Temperatur des Kegels bzw. der Platte wird aüf 100ºF (37,8ºC) abgeglichen. Die Frontplatten, von denen aus bedient wird, werden festgeklemmt. In den Zwischenraum zwischen der Platte und dem Kegel wird eine ausreichende Menge der Probe eingebracht, sodaß dieser Zwischenraum vollständig ausgefüllt ist. Die Temperatur wird während etwa 30 s auf 100ºF (37,8ºC) stabilisieren gelassen. Der Test wird dadurch begonnen, daß man die U/min für ein Schergefälle von 10 s&supmin;¹ auswählt und daß man auf dem Streifen des Diagrammblatt-Recorders mit dem Aufzeichnen beginnt. Die Scherbeanspruchung wird 10 min nach dem Punkt, bei welchem der maximale Wert für die Scherbeanspruchung erreicht worden ist, aufgezeichnet. Viskosität (P) = Scherbeanspruchung (dyn/cm²), dividiert durch das Schergefälle (s&supmin;¹).

II. Flüssig/Fest-Stabilitätsmessung an den Polyolfettsäurepolyestern.

Die Probe der Testzusammensetzung wird in einem Heißwasserbad von über 190ºF (87,8ºC) so lange erhitzt, bis sie vollständig geschmolzen ist, wonach sie gründlich vermischt wird. Die Probe wird dann in 4,4 ml-Zentrifugenröhrchen bis zum Fassungsvermögen derselben bei 100ºF (37,8ºC) ± 0,5ºF gegossen. Die Proben werden dann während 24 h bei 100ºF (37,8ºC) in einem Raum mit konstanter Temperatur umkristallisieren gelassen. Die Proben werden dann während 1 h bei 60.000 U/min und bei 100ºF (37,8ºC) in einer Zentrifuge vom Typus Beckman-Modell L870M mit einem Zentrifugenkopf vom Typus Beckman-Modell SW60 (Beckman Instruments, Palo Alto, Kalifornien) zentrifugiert. Die maximale, auf die Proben angewendete Kraft beträgt 485.000 x g (nämlich die Kraft am Boden des Zentrifugenröhrchens). Der Prozentsatz des flüssigen Öles wird durch Vergleichen der relativen Höhen der flüssigen und festen Phasen gemessen. Die Flüssig/Fest-Stabilität wird unter Anwendung der folgenden Gleichung berechnet: Flüssig/Fest-Stabilität = Gesamtprobenhöhe (mm) - Höhe des flüssigen Öles (mm) x 100/Gesamtprobenhöhe (mm).

III. Messung des Gehaltes an festem Fett

Vor der Bestimmung der Werte für den Gehalt an festem Fett (der SFC-Werte) wird eine Probe des Polyolfettsäurepolyesters während wenigstens 0,5 h oder so lange, bis die Probe vollständig geschmolzen ist, auf eine Temperatur von 140ºF (60ºC) oder darüber erhitzt. Die geschmolzene Probe wird dann wie folgt temperiert: bei 80ºF (26,7ºC) während 15 min; bei 32ºF (0ºC) während 15 min; bei 80ºF (26,7ºC) während 30 min; und bei 32ºF (0ºC) während 15 min. Nach dem Temperieren werden die SFC-Werte der Probe bei Temperaturen von 50ºF (10ºC), 70ºF (21,1ºC), 80ºF (26,7ºC), 92ºF (33,3ºC) und 98,6ºF (37ºC) durch Impuls- Kernmagnetresonanz (PNMR) bestimmt. Das Verfahren zur Bestimmung der SFC-Werte durch PNMR ist in Madison und Hill, J. Amer. Oil Chem. Soc., Bd. 55 (1978), S. 328-31, beschrieben (welche Schrift durch Bezugnahme darauf in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird). Die Messung des SFC durch PNMR ist auch als A.O.C.S. Official Method Cd. 16-81, in "Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists Society", 3. Aufl., 1987, beschrieben (welche Schrift durch Bezugnahme darauf in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird).

IV. Fettsäurenzusammensetzung

Die Fettsäurenzusammensetzung (FAC) der Polyolfettsäurepolyesterprobe wird durch Gaschromatographie unter Verwendung eines Hewlett-Packard-Modell-5880-Gaschromatographen, der mit einem Flammenionisationsdetektor und einem Hewlett-Packard-Modell-7673-Autosampler ausgestattet ist, bestimmt. Das angewendete Chromatographieverfahren ist in "Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists Society", 3. Aufl., 1987, Verfahrensweise Ce 1-62, beschrieben.

V. Ester-Verteilung der Polyester

Die relative Verteilung der einzelnen Octa-, Hepta-, Hexa- und Penta-Ester ebenso wie kollektiv jene der Tetra- bis einschließlich der Monoester, der Polyesterproben kann unter Anwendung von Normalphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) bestimmt werden. Bei diesem Verfahren wird eine mit Silikagel gepackte Säule verwendet, um die Polyesterprobe in die jeweiligen, oben angeführten Estergruppierungen aufzutrennen. Hexan und Methyl-t-butylether werden als Lösungsmittel der mobilen Phase verwendet. Die Estergruppierungen werden unter Verwendung eines Massendetektors (nämlich eines Verdampfungs-Lichtstreuungs-Detektors) quantifiziert. Die Detektorresponse wird gemessen und dann auf 100 % genormt. Die einzelnen Estergruppen werden als relativer Prozentsatz ausgedrückt.

VI. Messung der mehrfachungesättigten Fettsäuren

Der Prozentsatz der mehrfachungesättigten Fettsäuren wird einfach arithmetisch aus der Fettsäurenzusammensetzung berechnet, wobei die mehrfachungesättigten Fettsäuren dahingehend definiert werden, daß sie zwei oder noch mehr Doppelbindungen enthalten.

VII. Messung der Fettsäuren mit trans-Konfiguration

Der trans-Gehalt, als Prozentsatz der Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren in der Polyesterprobe, wird durch Infrarotspektralphotometrie (IR) bestimmt. Das dabei angewendete IR-Verfahren ist das von Madison et al in "Accurate Determination of trans Isomers in Shortenings and Edible Oils by Infrared Spectrophotometry" beschriebene. Der durch IR erhaltene trans-Wert zusammen mit der FAC der Polyesterprobe kann zum Berechnen des Verhältnisses von cis-Doppelbindungen zu trans-Doppelbindungen herangezogen werden.
Das nachstehende Beispiel dient zur weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, ist jedoch keineswegs als einschränkend aufzufassen.

BEISPIEL 1

Raffiniertes Sojabohnenöl wird auf eine Iodzahl von 1 bis 8 gehärtet. Das Öl wird durch Hydrierung unter Verwendung von 0,01 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% eines Nickel-Katalysators, unter einem Druck von 0 bis 40 psig und bei einer Temperatur von 300ºF (149ºC) bis 400ºF (204ºC) gehärtet. Das gehärtete Öl wird dann gebleicht und in einen Lagertank gegeben. Das gehärtete Sojabohnenöl hat die folgenden Eigenschaften: Fettsäurenzusammensetzung: 10-14 % C16:0, 83-88 % C18:0 0,2-2 % C18:1, 0,2- 0,4 % C18:2 und 0 % C18:3, Iodzahl: 1-8. Gehalt an freien Fettsäuren: 0,1 bis 1,0 %. Lovibond-Farbzahl für die gelbe Farbe: 8,0. Lovibond-Farbzahl für die rote Farbe: 0,9.
Eine zweite Charge des raffinierten Sojabohnenöls wird partiell auf eine Iodzahl von 80 bis 85 gehärtet. Die Hydrierungsbedingungen sind die folgenden: 0,02 Gew.-% Nickel-Katalysator, ein Druck von 40 psig, Anfangstemperatur 275ºF (135ºC) und Reaktionstemperatur 320ºF (160ºC) . Das teilweise gehärtete Öl wird dann gebleicht und in einen Lagertank gegeben. Dieses Öl hat die folgenden Eigenschaften: Fettsäurenzusammensetzung: 9,9 % C16:0, 6,1 % C18:0, 67,6 % C18:1, 14,8 % C18:2 und 0,9 % C18:3. Gehalt an festem Fett: 18,1 % bei 50ºF, 7,1 % bei 70ºF, 3,08 % bei 80ºF, 0 % bei 92ºF und 0 % bei 105ºF. Prozentsatz an Doppelbindungen mit trans-Konfiguration: 27 bis 30 %. Iodzahl: 80 bis 85. Gehalt an freien Fettsäuren: 0,19 %. Lovibond-Farbzahl für die gelbe Farbe: 16. Lovibond-Farbzahl für die rote Farbe: 0,9.
Das teilweise gehärtete Öl und das gehärtete Öl werden in einem Verhältnis des teilweise gehärteten Öles zu dem gehärteten Öl von 70:30 zusammengemischt. Das vermischte Öl wird bei einer Temperatur von 375º-475ºF (190º-246ºC) desodorisiert. Dann wird das vermischte Öl durch ein Umesterungsverfahren in die Methylester umgewandelt, bei welchem Verfahren das Öl mit Methanol vermischt, ein Natriummethoxid-Katalysator zugegeben und die Reaktion so lange fortgesetzt wird, bis alle Triglyceride in die Methylester umgewandelt worden sind. Der Katalysator wird mit Phosphorsäure neutralisiert, und das Produkt wird zentrifugiert, um die Ester von dem als Produkt gebildeten Glycerin abzutrennen. Die Ester werden destilliert, um unverseifbare Materialien zu entfernen. Diese sind die Ester "A".
Etwa 95,3 kg der Methylester eines raffinierten Sojabohnenöls, das auf eine Iodzahl von etwa 2 vollständig gehärtet worden ist, werden in einem Reaktor für den chargenweisen Betrieb aus rostfreiem Stahl mit 95 kg Methanol und 20 kg Kaliumhydroxid vermischt. Dieses Gemisch wird unter Umrühren während 1 bis 3 h bei Atmosphärendruck auf etwa 145ºF (63ºC) erhitzt. Während dieser Zeit wird ein Teil der Methylester unter Bildung von Seife verseift.
Etwa 553 kg der Methylester eines raffinierten Sojabohnenöls, das auf eine Iodzahl von etwa 2 vollständig gehärtet worden ist, werden zur Herstellung des Estergemisches "B" mit etwa 987 kg der Ester "A" vermischt. Etwa 592 kg der Ester "B" werden zu dem zuvor hergestellten Seifengemisch zugegeben.
Dann werden etwa 136 kg Kristallzucker zugegeben, um ein Molverhältnis der Methylester zu der Saccharose von 5:1 einzustellen. Dann wird zu dem Gemisch Kaliumcarbonat (etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Reaktionsgemisch) zugesetzt, um die Umesterung zu katalysieren. Dieses Gemisch wird umgerührt und langsam bei Atmosphärendruck erhitzt, so lange, bis die Temperatur etwa 275ºF (135ºC) erreicht hat. Dies geschieht, um das Methanol zu entfernen. Dann wird ein Vakuum angelegt, und das Gemisch wird während bis zu 4 h umgerührt, um die Saccharosemono-, -di- und -triester zu bilden. Während dieser Stufe werden auch kleine Mengen der Tetra- und Pentaester gebildet. Zusätzlicher Methylester "B" (944 kg), welcher auf 275ºF (135ºC) vorerhitzt worden ist, wird zugegeben, um das Molverhältnis der Ester zu der Saccharose auf 14 bis 15:1 zu bringen und auf diesem Wert zu halten. Dann wird zweimal zusätzliches Kaliumcarbonat zu dem Gemisch zugesetzt (wobei jede Zugabe etwa 0,5 Gew.-%: des anfänglichen Reaktionsgemisches ausmacht). Sobald sich die Reaktionsbedingungen bei 275ºF (135ºC) stabilisiert haben, wird Stickstoff-Spülgas hindurchgeleitet, um das Umrühren zu verbessern und um das Strippen von Methanol zu fördern. Diese zweite Reaktionsstufe dauert etwa 4 bis 13 h.
Das Reaktionsgemisch wird dann unter Stickstoff auf eine Temperatur von 149ºF (65ºC) bis 185ºF (85ºC) abgekühlt. Das Rohreaktionsgemisch wird mit etwa 95 kg Wasser umgerührt. Das hydratisierte Rohreaktionsgemisch wird durch eine Zentrifuge geführt, um dasselbe in eine schwere und eine leichte Phase aufzutrennen. Die schwere Phase, welche die Seifen, überschüssige Zucker und Kaliumcarbonat enthält, wird verworfen. Die leichte Phase wurde dann mit zusätzlichen 290 kg Wasser gewaschen.
Die leichte Phase, welche Methylester und den Saccharosepolyester enthält, wird dann während 30 bis 60 min bei 176ºF (80ºC) unter einem Vakuum von 70 mm Hg oder darunter getrocknet, um die Feuchtigkeit zu entfernen. Filtrol 105 (1,0 Gew.-%) wird zugegeben, und das Gemisch wird bei 167ºF (75ºC) bis 185ºF (85ºC) umgerührt. Die Aufschlämmung wird durch Filtration oder mit anderen Mitteln so lange aufbereitet, bis der Feinanteil weniger als 0,1 Gew.-% ausmacht. Die Flüssigkeit wird dann durch ein 1 um-Filter geführt.
Das raffinierte und gebleichte Reaktionsgemisch wird dann durch einen Dünnschichtfilmverdampfer aus rostfreiem Stahl oder durch eine andere geeignete Ausrüstung geführt, um die Masse der Methylester abzudestillieren. Die Destillation findet bei 392ºF (200ºC) bis 455ºF (235ºC) unter einem Vakuum von etwa 0,3 mm Hg statt.
Der Saccharosepolyester wird dann dadurch desodorisiert, daß man ihn abwärts durch eine aus einer gepackten Kolonne aus rostfreiem Stahl bestehende Desodorisierungsvorrichtung oder durch eine andere geeignete Vorrichtung bei 392ºF (200ºC) bis 482ºF (250ºC) unter einem Vakuum von etwa 5 mm Hg oder darunter führt. Wasserdampf wird in den Sumpf der Kolonne eingeführt und strömt im Gegenstrom zu dem Saccharosepolyester. Die Beschickungsgeschwindigkeiten und die Temperatur werden so eingestellt, bis der Methylestergehalt des Saccharosepolyesters unter 1000 ppm beträgt. Das Gemisch wird dann auf eine Temperatur von 149ºF (65ºC) bis 185ºF (85ºC) abgekühlt und durch ein 1 um-Filter geführt. Der Saccharosepolyester wird in reinen Fässern aus rostfreiem Stahl gelagert.
Ein nach diesem Verfahren hergestellter Saccharosepolyester hat die folgende Zusammensetzung und die folgenden Eigenschaften:

Fettsäurenzusammensetzung

C&sub1;&sub6; 10,8 %
C&sub1;&sub7; 0,2
C16:1 0,0
C&sub1;&sub8; 47,7
C18:1 33,0
C18:2 7,2
C18:3 0,0
C&sub2;&sub0; 0,3
C20:1 0,1
C&sub2;&sub2; 0,1
C&sub2;&sub4; 0,2

Iodzahl

41,2

Esterverteilung

Octa 92,8 %
Hepta 7,2
Hexa < 0,1
Penta < 0,1
niedrigere < 0,1

Gehalt an festem Fett

98,6ºF (37ºC) 10,4 %

Viskosität

33,0 P
Nach 10-minütigem konstantem Scheren bei einem Schergefälle von 10s&supmin;¹

Flüssig/Fest-Stabilität

95 %

Verhältnis des Gehaltes an festem Fett zu der Flüssig/Fest- Stabilität

0,11

Prozentsatz der mehrfachungesättigten Fettsäuren

7,2

Prozentsatz der trans-Doppelbindungen

13,6

Claims

1. Zusammensetzung, welche einen Polyolfettsäurepolyester- Fettersatz enthält, der aus Zuckerfettsäurepolyestern, Zuckeralkoholpolyestern und Gemischen hievon ausgewählt ist, welche 4 bis 8 Fettsäuregruppen aufweisen und welche Zucker und Zuckeralkohole 4 bis 8 Hydroxylgruppen aufweisen, wobei jede Fettsäuregruppe 2 bis 24 Kohlenstoffatome aufweist; worin:

(a) nicht mehr als 0,6 %, vorzugsweise nicht mehr als 0,3 % der Fettsäuren drei oder noch mehr Doppelbindungen enthalten, nicht mehr als 20 % der Fettsäuren zwei oder noch mehr Doppelbindungen enthalten, und nicht mehr als 35 % der Fettsäure-Doppelbindungen trans-Doppelbindungen sind;

(b) die Polyester eine Iodzahl von 15 bis 60, vorzugsweise von 20 bis 25 aufweisen; und

(c) das Verhältnis zwischen dem Gehalt an festem Fett und der Flüssig/Fest-Stabilität weniger als 0,25, vorzugsweise nicht mehr als 0,2 und in höherem Maße bevorzugt nicht mehr als 0,15 beträgt.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäuren 0 bis 20 %: C16:0-, vorzugsweise weniger als 12 % C16:0-Fettsäuren; 30 % bis 70 % C18:0-, vorzugsweise 40 % bis 70 % C18:0-Fettsäuren; 15 % bis 60 % C18:1-, vorzugsweise 20 % bis 50 % C18:1-Fettsäuren; weniger als 12 % C18:2-Fettsäuren; und weniger als 0,6 % C18:3-Fettsäuren umfassen, wobei nicht mehr als 32 %, vorzugsweise 13 % bis 32 % der Fettsäure-Doppelbindungen trans-Doppelbindungen sind.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität bei 37º C wenigstens 2,5 P (0,25 Pa.s) nach 10-minütigem konstantem Scheren bei einem Schergefälle von 10 s&supmin;¹ vorzugsweise wenigstens 15 P (1,5 Pa.s) beträgt, und daß die Flüssig/Fest-Stabuitat bei 37,8ºC wenigstens 50 %, vorzugsweise wenigstens 80 % beträgt.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyester durch Verestern eines Polyols mit einem Gemisch von Fettsäuren aus einem primären Grundöl und einem sekundären, vollständig hydrierten Grundöl in einem Verhältnis von 20:80 bis 80:20, vorzugsweise von 50:50 bis 75:25, hergestellt werden, wobei das primäre Grundöl eine Iodzahl von 65 bis 100, vorzugsweise von 75 bis 95 hat; und wobei das sekundäre, vollständig hydrierte Grundöl eine Iodzahl von 1 bis 12, vorzugsweise von 1 bis 10 hat, und wobei die Grundöle vorzugsweise Canolaöl, Maisöl, Safloröl, Safloröl mit einem hohen Gehalt an Ölsäure, Sojabohnenöl, Erdnußöl, Sonnenblumenöl oder Sonnenblumenöl mit einem hohen Gehalt an Ölsäure sind.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fettersatz ein Saccharosefettsäurepolyester ist, der zu wenigstens 85 %, vorzugsweise zu wenigstens 95 %, aus Octaestern, Heptaestern, Hexaestern oder Gemischen hievon besteht; und der zu nicht mehr als 3 % aus Pentaestern und niedrigeren Estern besteht.

6. Nahrungsmittelzusammensetzung, vorzugsweise eine Margarine, ein Backfett, ein Kochöl, eine Mayonnaise, eine Salatsoße, ein Keks, ein Kuchen, ein Bratfett, ein gesalzener Snack, ein Speiseeis oder Pommes frites, welche Nichtfett-Bestandteile und Fett-Bestandteile enthält, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 30 %, vorzugsweise wenigstens 75 % der Gesamtfettbestandteile aus einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bestehen.

7. Verfahren zur Herstellung eines Fettersatzes wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, welches die Stufe des Veresterns eines Zuckers oder Zuckeralkohols mit einem Gemisch von Fettsäuren aus einem primären Grundöl und einem sekundären, vollständig hydrierten Grundöl in einem Verhältnis von 20:80 bis 80:20, vorzugsweise von 65:35 bis 75:25 umfaßt, wobei das primäre Grundöl eine Iodzahl von 65 bis 100, vorzugsweise von 75 bis 95 aufweist, und wobei das sekundäre, vollständig hydrierte Grundöl eine Iodzahl von 1 bis 12, vorzugsweise von 1 bis 8 aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Fettersatzes wie in den Ansprüchen 1 bis 6 definiert, welches die folgenden Stufen umfaßt:

(1) Verestern eines Zuckers oder Zuckeralkohols mit einem Gemisch von Fettsäuren aus einem primären Grundöl und einem sekundären, vollständig hydrierten Grundöl in einem Verhältnis von 20:80 bis 80:20, vorzugsweise von 50:50 bis 75:25, wobei das primäre Grundöl eine Iodzahl von 65 bis 100, vorzugsweise von 75 bis 95 aufweist, und wobei das sekundäre, vollständig hydrierte Grundöl eine Iodzahl von 1 bis 12, vorzugsweise von 1 bis 8 aufweist;

(2) Verestern eines Zuckers oder Zuckeralkohols mit einem Gemisch von Fettsäuren aus einem tertiären Grundöl, wobei das tertiäre Grundöl eine Iodzahl von 65 bis 100 aufweist; und Vermischen der veresterten Produkte aus den Stufen (1) und (2).