DE69111048T2

DE69111048T2 - Verfahren zum extrahieren von nebenfettverbindungen aus einer substanz biologischer herkunft.

Info

Publication number: DE69111048T2
Application number: DE69111048T
Authority: DE
Inventors: Leon Mentink; Michel Serpelloni
Original assignee: Roquette Freres SA
Current assignee: Roquette Freres SA
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2011-09-05
Also published as: NO913453D0; JPH05502910A; ES2073769T3; EP0498870A1; ES2073770T3; AU8517091A; DE69111048D1; CA2073014A1; ATE124716T1; EP0498869B1; DE69110856T2; DE69110856D1; EP0498869A1; FI914132A; JPH05505849A; WO1992004431A1; FI914132A0; FR2666345A1; FR2666345B1; US5412127A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Extraktion von Nebenfettverbindungen, insbesondere von Steroiden und ganz besonders von Cholesterol aus einer Substanz biologischer Herkunft.
Mit "Nebenfettverbindungen" bezeichnet man alle fetten, nicht glyceridischen Bestandteile, die in den natürlichen Fettsubstanzen enthalten sind. Es kann sich hierbei um Steroide, insbesondere Sterole, Fettalkohole, lipolösliche Vitamine, Pigmente, Kohlenwasserstoffe, freie Fettsäuren, Abietinsäure, Pimarinsäure, Verbindungen von Aromen u.ä. handeln.
Genauer gesagt wird auf die Definition Bezug genommen, die in "Manuel d'analyse des corps gras" JP WOLF - Ed Azoulay - Paris 1969, Seiten 11 und 25 angegeben wurde.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck "Steroide" alle Verbindungen, die ein mehr oder weniger hydriertes Cyclopentanophenanthren-Gerüst besitzen. Viele dieser Verbindungen sind Alkohole und werden als Sterole bezeichnet. Sie können in Form von Estern vorliegen, insbesondere von Fettsäuren, und werden gemeinhin "Ceride" genannt.
Das Cholesterol gehört zu den Sterolen. Es ist seit langem bekannt, daß es den Hauptbestandteil der Gallensteine bildet. Seine Bekanntheit ist seit kurzem auf die Verbindung mit Kreislaufstörungen zurückzuführen und insbesondere auf die Verhärtung der Arterien.
In den Fettkörpern tierischer Herkunft findet man im wesentlichen nicht verestertes Cholesterol. Als überwiegender Teil in unserer Nahrung bilden diese tierischen Fettkörper somit eine nicht zu vernachlässigende Quelle für Cholesterol, das im Fall seines Überschusses die Ursache für schwere cardiovasculäre Erkrankungen sein kann, darunter insbesondere der Myocardinfarkt.
Die Fettkörper pflanzlicher Herkunft enthalten kein Cholesterol, jedoch Phytosterole mit sehr ähnlicher Struktur, wie beispielsweise: ß-Sitosterol, Campesterol, Stigmasterol, Brassicasterol, Δ-7-Stigmasterol, Δ-5-Campesterol, Δ-5-Avenasterol, Δ-7-Avenasterol, Δ-7-9-Sigmatadienol, Fucosterol oder Ergosterol.
Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich ebenfalls auf oxydierte Derivate von Steroiden: die Sterone. Diese Verbindungen finden sich insbesondere in den Fritierölen, die mehrmals wiederverwendet werden. Ihre Anwesenheit in den Nahrungsprodukten ist nicht erwünscht, denn sie sind nicht frei von toxischen Wirkungen.
Außerdem sind die Steroide Produkte mit hohem Wert, sowohl in ökonomischer als auch in technischer Hinsicht. Sie sind nämlich geeignet, Ausgangsstoffe der Wahl für die Herstellung von Vitamin-Verbindungen (Ergosterol: Vitamin D2) oder Hormonen (Äquilenin, Östron, Progesteron, Testosteron oder Cortison u.a.) zu bilden. Außer ihrer pharmazeutischen Anwendung können die Steroide und ganz besonders die Sterole und ihre Fettsäureester (Ceride) in der kosmetischen Industrie als Emulgatoren verwendet werden.
Was die anderen Nebenfettverbindungen betrifft, so kann man einerseits die im Hinblick auf die Ernährung oder die Technologie unerwünschten Verbindungen wie die freien Fettsäuren, die eine Oxidation begünstigen, die Abbauprodukte wie die polymerisierten Säuren, die schlecht riechenden Verbindungen, die Farbstoffe und die geschmacksintensiven Verbindungen oder andere, und andererseits die Verbindungen mit hohem Ernährungswert oder technologischem Wert unterscheiden, wie die lipolöslichen Vitamine, die essentiellen Fettsäuren (Linoleinsäure, α-Linoleinsäure,γ-Linoleinsäure, Arachidonsäure, DHA, EPA), die seltenen Fettsäuren (Ricinolsäure, Abietinsäure) und die Verbindungen von Aromen.
Es sind daher aus mehreren Gründen alle technischen Entwicklungen zu rechtfertigen, die darauf abzielen, die Nebenfettverbindungen aus den biologischen Fettsubstanzen zu extrahieren. Insbesondere versteht man unter diesem Begriff einerseits die tierischen Fettsubstanzen, wie sie auch vorrätig sein mögen, wie die Fischöle oder die tierischen Öle (Talg, Geflügelfett, Schweineschmalz ...) mit einer Struktur wie sie in den Geweben von Muskeln, Placenta oder Nerven enthalten ist (Fleisch, Eier, Rückenmark, Hirn ...) oder die Fette aus der Drüsensekretion wie die Milchfette oder der dermalen Sekretion wie die Ceride (Lanolin), und andererseits die pflanzlichen Fettsubstanzen. Schließlich kann es sich um eine Mischung von tierischen und pflanzlichen Fettsubstanzen handeln, wie bei den Margarinen.
Es wurden bereits verschiedene Methoden zur Extraktion der Nebenfettverbindungen aus den Fette enthaltenden biologischen Substanzen vorgeschlagen.
An erster Stelle existieren Techniken zur Extraktion von Steroiden, insbesondere von Cholesterol.
Eine dieser Techniken besteht darin, die Fettsubstanz tierischer Herkunft mit Digitonin (Glucosid des Digitogenins) in Kontakt zu bringen, das die Eigenschaft besitzt, mit dem Cholesterol zu reagieren und einen unlöslichen Niederschlag zu bilden. Die Leistungsfähigkeit und die Resultate dieser Methode sind wegen der Schwierigkeit der Abtrennung des Niederschlages von dem Medium nicht befriedigend. Im Großen und Ganzen gesehen ist diese Methode im industriellen Maßstab, insbesondere bei Nahrungsmittel-Produkten, nicht anwendbar.
Das Cholesterol kann ebenfalls aus den Fettsubstanzen durch Mitnahme mit Hilfe eines Lösungsmittels extrahiert werden. Der größere Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die im allgemeinen verwendeten Lösungsmittel toxisch sind und daß immer Spuren in den entsprechenden Fettsubstanzen verbleiben.
Man kennt ebenfalls Verfahren zur Mikrodestillation, die im industriellen Bereich nicht anwendbar sind, oder auch die Absorption auf Kolonnen, wie beispielsweise in den europäischen Patentanmeldungen No. 0 174 848 und No. 0 318 326 angegeben. Diese Anmeldungen beschreiben ein Verfahren, gemäß dem man die im flüssigen Zustand gehaltenen Fettsubstanzen über eine Absorberkolonne, gegebenenfalls mit Aktivkohle, passieren läßt. Es ist verständlich, daß ein derartiges Verfahren sehr schwierig durchzuführen ist und obendrein ist auch die Extraktion nicht sehr selektiv.
Ein anderes physikalisch-chemisches Verfahren zur Extraktion von Cholesterol aus Fetten ist in der japanischen Patentanmeldung No. 59 140 299 veröffentlicht worden. Es besteht darin, eine mit Cholesterol beladene Substanz wie Milchpulver mit superkritischem CO&sub2; bei einer Temperatur zwischen 35 ºC und 45 ºC und einem Druck zwischen 130 und 200 atm in Kontakt zu bringen. Das Einhalten dieser physikalischen Bedingungen erfordert die Verwendung einer umfangreichen und kostspieligen Anlage. Die Prozeßführung ist daher außerordentlich diffizil. Außerdem ist in der Patentanmeldung ausgeführt worden, daß auch andere lipidische Verbindungen von dem superkritischen CO&sub2; mitgeführt werden. Dieses Verfahren ist demnach nicht selektiv.
Zur Entfernung von Sterolen aus Fetten ist ebenfalls ein Verfahren zur Biodegradation der genannten Sterole vorgestellt worden, veröffentlicht in der europäischen Patentanmeldung No. 0 278 794. Dieses Verfahren setzt Bakterien ein, die mit der Fettsubstanz in Kontakt gebracht werden und fähig sind, die enthaltenen Sterole zu metabolisieren. Wie bei allen Verfahren, die mit Fermentationen im Zusammenhang stehen, ist dieses Verfahren der Biodegradation wegen der Variabilität, die der lebenden Materie innewohnt, sehr heikel durchzuführen. Außerdem sind die verwendeten Materialien und die relativ lange Dauer Elemente, die ein derartiges Verfahren kostenaufwendig gestalten. Schließlich sind die bei diesen Fermentationen produzierten Catabolite, die in den auf diese Weise behandelten Fettsubstanzen vorliegen, im Hinblick auf ihre Beschaffenheit und ihre Toxizität bis heute völlig unbekannt.
Aus der europäischen Patentanmeldung No. 0 256 911 ist auch ein Verfahren zur Entfernung von Cholesterol bekannt, das in Fettsubstanzen tierischer Herkunft enthalten ist. Es basiert auf der seit 1958 bei Cyclodextrinen (cyclische Polyglycosen mit röhrenartiger, kegelstumpfförmiger Struktur und 6, 7 oder 8 Glucoseeinheiten, jeweils mit α-, ß- oder γ-Cyclodextrin bezeichnet) bekannten Eigenschaft, in ihrem hydrophoben Hohlraum Moleküle von Sterol und insbesondere von Cholesterol aufzunehmen, um in Wasser lösliche Einschlußkomplexe zu bilden. Nach diesem Verfahren wird die flüssig gehaltene Fettsubstanz im wäßrigen Medium mit einem Cyclodextrin unter Rühren und unter nicht oxydierender Atmosphäre 30 Minuten bis 10 Stunden lang in Kontakt gebracht, so daß die Bildung von Komplexen ermöglicht wird. Die Abtrennung dieser Komplexe erfolgt anschließend durch Mitnahme mittels Wasser, das diese Komplexe löst. Die auf diese Weise erhaltene wäßrige Lösung wird dann nach Dekantation gewonnen. Die erhaltene lipidische Phase soll mehrmals wiederholt mit Wasser gewaschen werden, um die Spuren des Komplexes zu entfernen. Die Bedingungen zur Durchführung dieses Verfahrens scheinen relativ erzwungen zu sein. Eine der hauptsächlichsten zu beachtenden Einschränkungen ist das Aufrechterhalten einer nicht oxydierenden Atmosphäre auf der Basis von Stickstoff während der gesamten Dauer des In-Kontakt-Bringens. Diese Dauer ist außerdem für die Praxis sehr lang, denn wenn man sich auf die Beispiele bezieht stellt man fest, daß sie immer mindestens 3 Stunden beträgt.
Die Ausbeute der Extraktion von Cholesterol durch dieses Verfahren ist wenig erhöht. In der Mehrzahl der Fälle beträgt sie nämlich nur 41 %, und dies nach drei aufeinanderfolgenden Extraktionen, wie in dem Beispiel 3 der Beschreibung zu dieser europäischen Patentanmeldung gezeigt.
Die Menge an Wasser, die für das In-Kontakt-Bringen vor der Abtrennung erforderlich ist, stellt nicht weniger als 1000 Gew.-% dar, bezogen auf die zu behandelnde Fettsubstanz.
Ebenfalls nach dem gleichen Prinzip der Anwendung von Cyclodextrinen für die Extraktion von Steroiden beschreibt die europäische Patentanmeldung No. 0 326 469 ein Verfahren zur Entfernung von Steroidverbindungen, die in einer Substanz biologischer Herkunft enthalten sind. Gemäß diesem Verfahren wird die Substanz biologischer Herkunft, im verflüssigten Zustand, wenn es sich um ein bei Normaltemperatur festes Fett handelt, mit einem Cyclodextrin im wäßrigen Medium in Kontakt gebracht. Der Kontakt verläuft 5 Stunden lang unter Rühren bei einer Temperatur in der Größenordnung von 40 ºC. Anschließend nimmt man eine Abtrennung der Komplexe Cyclodextrin/Steroide vor. Hierbei muß man feststellen, daß in allen Beispielen nur die reelle Dauer des Kontaktes angegeben wurde, die mit minimal 5 Stunden sehr lang ist.
Die geringen, in den Beispielen angegebenen Ausbeuten der Extraktion von Sterolen bestätigen den Mangel dieses Verfahren an Effektivität.
Bei dem In-Kontakt-Bringen vor der Abtrennung enthält das Reaktionsmedium mehr als 100 Gew.-% Wasser, bezogen auf die zu behandelnde Substanz und ausgedrückt in Trockensubstanz.
An zweiter Stelle wurden Verfahren zur Extraktion von Nebenfettverbindungen vorgeschlagen, die keine Steroide sind.
Unter diesen Verfahren kann man das in dem US-Patent 3 491 132 beschriebene Verfahren nennen, das darauf abzielt, den Gehalt an freien Fettsäuren in glyceridischen Ölen mit Hilfe von Cyclodextrin herabzusetzen. In diesem Fall wird das Cyclodextrin mit dem fetten Medium in Anwesenheit von beträchtlichen Wassermengen in Kontakt gebracht, die von 200 bis 1000 % schwanken, bezogen auf das behandelte Fettmedium.
Diese drei letzten in den europäischen Patentanmeldungen No. 0 256 911 und No. 0 326 469 sowie dem Patent US 3 491 132 beschriebenen Verfahren besitzen gemeinsam mindestens einen schwerwiegenden Nachteil, nämlich den, daß sie im wäßrigen Medium stattfinden und sehr große Mengen an Wasser für das In- Kontakt-Bringen benötigen.
Es ist offensichtlich, daß die Verwendung derartig großer Wassermengen ein Handicap im industriellen Maßstab darstellt, denn es sind große Reaktionsvolumina zu handhaben, was Ausrüstungen mit hoher Kapazität erfordert, die umfangreich und kostspielig sind. Außerdem muß man neben den direkten Kosten, die nicht zu vernachlässigen sind, auch die berücksichtigen, die durch die Behandlung der erhaltenen Flüssigkeitsströme, die aus der Trennung stammen, verursacht werden. Diese Behandlung stellt eine umso größere Belastung dar, je umfangreicher diese Flüssigkeitsmengen sind.
Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen ist festzustellen, daß die Techniken zur Extraktion von Nebenfettverbindungen mit Hilfe von Cyclodextrin, die dennoch insbesondere wegen der Qualität der erhaltenen Produkte am befriedigendsten sind, im Bereich der ökonomischen und technischen Rentabilität noch nicht optimiert wurden.
Indem sich die Anmelderin mit dem technischen Fortschritt auf diesem Gebiet befaßt hat, kommt ihr das Verdienst zu, nach längeren und zahlreichen Untersuchungen gefunden zu haben, daß es vorteilhaft und vorzuziehen ist, das In-Kontakt-Bringen mit geringen Mengen an Walser durchzuführen, oder anders gesagt, nicht die Auflösung des gesamten für das In-Kontakt-Bringen eingesetzten Cyclodextrins vorzusehen, indem man eine geeignete Temperatur und eine geeignete Wassermenge auswählt.
Die vorliegende Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Extraktion von Nebenfettverbindungen, insbesondere von Steroiden und ganz besonders von Cholesterol, aus einer Substanz biologischer Herkunft mit Hilfe von Cyclodextrin, wobei das Cyclodextrin unter Rühren und in einem Wasser umfassenden Reaktionsmedium mit der zu behandelnden Substanz in Kontakt gebracht wird, so daß die Bildung von Einschlußkomplexen zwischen dem Cyclodextrin und den Nebenfettverbindungen ermöglicht wird, und diese Komplexe anschließend von der genannten Substanz abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassermenge unterhalb von 100 Gew.-% liegt, bezogen auf die zu behandelnde Trockensubstanz, und daß bei dem In-Kontakt-Bringen die Temperatur des Reaktionsmediums und die in dem genannten Medium anwesende Wassermenge in der Weise gewählt werden, daß das Cyclodextrin teilweise in nicht gelöster Form vorliegt.
Indem man diese beiden, die Konzentration an Cyclodextrin in dem Reaktionsmedium bei dem In-Kontakt-Bringen bestimmenden Parameter so einstellt, daß die Konzentration höher ist als die Grenze der Löslichkeit von Cyclodextrin bei der Reaktionstemperatur, und indem man auf diese Weise die verwendete Wassermenge begrenzt, verringert man in bemerkenswerter Weise alle Kosten der Durchführung des Extraktionsverfahrens und dessen Anwendung gestaltet sich flexibler und bequemer.
Darüber hinaus sind die Ausbeuten der Extraktion während der Dauer des kürzeren Kontaktes verbessert und die Menge der gesammelten Flüssigkeitsströme, die weiterzubehandeln sind, ist deutlich verringert. Diese Flüssigkeitsströme liegen in konzentrierter Form vor, was die Kosten des Transportes und der Aufarbeitung begrenzt.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind besonders originell, denn sie richten sich gegen die Lehre des Standes der Technik auf dem Gebiet der Extraktion mit Hilfe von Cyclodextrin, die vorsieht, Wasser in so ausreichender Menge zuzuführen, daß der wesentliche Teil des Cyclodextrins gelöst wird. Es war vermutet worden, daß die Komplexbildung nur stattfinden kann, wenn das Cyclodextrin in gelöster Form vorliegt.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde überraschend und unerwartet festgestellt, daß sich die Komplexbildung in weitaus befriedigenderer Weise hinsichtlich der Ausbeuten und der Dauer vollzieht, wenn das Cyclodextrin nur teilweise gelöst ist und somit im wesentlichen eine Suspension in Wasser vorliegt.
Dies steht im Gegensatz zur Lehre der europäischen Patentanmeldung No. 387 708, die sich auf die Extraktion von Cholesterol und Fettsäuren mit Hilfe von Cyclodextrin aus einer tierischen Fettsubstanz bezieht, und die vorsieht, daß sich das Cyclodextrin bei dem In-Kontakt-Bringen vollständig in gelöster Form und vorzugsweise in Unterkühlung befindet, das heißt, in einem übersättigten und nicht kristallinen Zustand, um später die Fällung der gebildeten Komplexe zu vereinfachen.
In der Praxis bestimmt man in Kenntnis der Reaktionstemperatur für das In-Kontakt-Bringen die geeignete Konzentration an Cyclodextrin und sorgt dafür, daß sie höher gewählt wird als die Grenze der Löslichkeit des Cyclodextrins bei dieser Temperatur.
Zu diesem Zweck bezieht man sich auf die Löslichkeits-Konstanten des Cyclodextrins in Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur. Die nachfolgende Tabelle als Auszug von "Cyclodextrins and their inclusion complexes" (Seite 33), Akademiai Kiado, Budapest 1982 - J. SZEJTLI, gibt die Grenzwerte der Löslichkeit an, gemessen für ß-Cyclodextrin. Gramm ß-Cyclodextrin in 100 ml Wasser Temperatur in ºC
Für eine gegebene Reaktionstemperatur definiert man ein "Sättigungsniveau" von Cyclodextrin in wäßriger Lösung, das dem folgenden Verhältnis entspricht:
Gramm Cyclodextrin pro 100 ml Wasser/ Grenzwert der Löslichkeit von Cyclodextrin bei gegebener Temperatur, ausgedrückt in Gramm Cyclodextrin pro 100 ml Wasser
In Übereinstimmung mit einem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Sättigungsniveau des in dem Reaktionsmedium anwesenden Cyclodextrins bei seinem In-Kontakt-Bringen höher oder gleich 1,67, vorzugsweise höher oder gleich 1,87 und ganz besonders bevorzugt höher oder gleich 2. Man wählt es im allgemeinen unter 3000, vorzugsweise unter 1500 und ganz besonders bevorzugt unter 750.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann bei natürlichen Fettkörpern angewendet werden, die im wesentlichen aus Triglyceriden bestehen, aber arm an Gesamt-Phospholipiden sind, das heißt, die einen Gesamtgehalt an Phospholipiden von unterhalb 10 Gew.-% aufweisen, bezogen auf die Gesamtlipide.
Dieses Verfahren ermöglicht insbesondere die Extraktion von Steroiden wie Cholesterol und von zahlreichen biologischen Substanzen. Es kann sich um tierische und/oder pflanzliche Fettsubstanzen handeln, unter denen die folgenden zu nennen sind:
- Milchfette wie Butter, konzentriert oder nicht konzentriert,
- tierische Fette wie Talg, Schweineschmalz, Fett vom Pferd, Geflügelfette, Fischöle, Lanolin,
- pflanzliche Fette wie die hydrierten Pflanzenfette, Palmöl, Kopraöl, Kakaobutter,
- und deren Mischungen wie die Margarinen.
Außer der Entfernung dieser Verbindungen aus den Nahrungsmittelprodukten bietet das Verfahren gemäß der Erfindung eine interessante Quelle für Steroide an, die geeignet sind, bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen, insbesondere von Hormonen und Vitaminen oder in der kosmetischen Industrie als Emulgatoren verwendet zu werden.
Das verwendete Cyclodextrin kann vom Typ α, ß oder γ, vorzugsweise ß, und substituiert oder nicht substituiert sein. Die mono- oder polysubstituierenden Gruppen des Cyclodextrins können insbesondere Alkylgruppen wie die Hydroxypropyl- oder -ethylgruppe oder Saccharide vom Typ Glycosyl, Maltosyl oder andere sein. Man kann ebenfalls die Cyclodextrine nennen, die in Wasser unlöslich gemacht wurden, beispielsweise durch Polymerisation.
Vorteilhafterweise liegt das beim Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzte Cyclodextrin in Form von getrocknetem Pulver vor. Gemäß einer besonderen Ausführungsform besitzt es einen Wassergehalt von niedriger oder gleich 11 Gew.-% , vorzugsweise von 7 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 5 Gew.-% . Es ist gegebenenfalls bis zu einem Wassergehalt von niedriger oder gleich 15 Gew.-% rehydratisiert.
In Übereinstimmung mit einer vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung liegt die in dem Reaktionsmedium anwesende Wassermenge bei dem In-Kontakt-Bringen und vor der Abtrennung zwischen 10 und 90 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und 80 Gew.-%, bezogen auf die Menge an zu behandelnder Substanz, ausgedrückt in Trockensubstanz.
Es ist von Bedeutung festzustellen, daß der Vorgang des In- Kontakt-Bringens unter Umgebungsatmosphäre abläuft. Tatsächlich sind die Bedingungen des Verfahrens nicht streng und es besteht kein Risiko des Eintretens von Abbaureaktionen wie die Oxidation der sensiblen Fettverbindungen (ungesättigte Fettsäuren). Dazu kommt noch vorteilhaft, daß das Cyclodextrin weiterhin ermöglicht, mindestens teilweise die gegebenenfalls voroxidierten, unerwünschten Verbindungen zu entfernen.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Form der Durchführung der Erfindung erfolgt das In-Kontakt-Bringen zwischen Cyclodextrin und zu behandelnder Substanz bei einer Temperatur, die in der Weise gewählt wird, daß sich die in der genannten Substanz enthaltenen Fettkörper im erstarrten Zustand befinden.
Unter erstarrtem Zustand versteht man im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Zustand, bei dem der Gehalt an festen oder kristallinen Fettkörpern höher oder gleich 5 Gew.-% beträgt.
Dieser Gehalt an festen Fettkörpern ist eine übliche Größe auf dem Gebiet der Technologie der Lipide. Sie läßt sich durch magnetische Kernresonanz niedriger Auflösung mit Hilfe von Impulsions-Minispektrometern messen.
Die Impulsions-NMR, die auf der Tatsache basiert, daß die Moleküle der Fettkörper in der flüssigen Phase einen höheren Mobilitätsgrad besitzen als die Moleküle der festen Phase, ermöglicht die Bestimmung des Prozentsatzes der festen oder flüssigen Fette. Das Prinzip und die Anwendungen dieser Methode sind beispielsweise in Revue R.I.B.C. von Januar-Februar 1985, No. 80, Seiten 23 bis 26, oder in Revue I-A-A von Mai 1988, Seiten 463 bis 471 oder von Juni 1988, Seiten 463 bis 470, beschrieben.
Im Gegensatz dazu, was der Stand der Technik insbesondere in den vorstehend genannten europäischen Patentanmeldungen No. 0 256 911 und 0 326 469 und dem Patent US No. 3 491 132 empfiehlt, hat die Anmelderin in überraschender und unerwarteter Weise herausgestellt, daß der erstarrte Zustand der Fettkörper, der in die Struktur der zu behandelnden Substanz eingeht, einem für die Komplexbildung der Nebenfettverbindungen, insbesondere der Steroide, mit dem Cyclodextrin in der Stufe des In-Kontakt- Bringens unter Rühren vorteilhaften Zustand entspricht.
Vorteilhafterweise werden die Arbeitsbedingungen in der Weise gewählt, daß der Gehalt an festen Fettkörpern höher oder gleich 10 %, und ganz besonders bevorzugt höher oder gleich 30 % beträgt.
In dieser besonderen Ausführungsform werden die zu behandelnde Substanz, das Wasser (wenn die genannte, zu behandelnde Substanz kein oder nicht genug Wasser enthält) und schließlich das Cyclodextrin zusammen in einen Mischer eingebracht, der mit Knetmitteln ausgestattet ist. Die Reihenfolge des Eintragens der Produkte ist vorzugsweise die oben angegebene, aber man kann auch mit allen möglichen Varianten die zu behandelnde Substanz und das Wasser vormischen.
Vorteilhafterweise liegt die Mischung in einer pastösen Form vor, die man während der gesamten Dauer des In-Kontakt-Bringens einem Knetvorgang unterzieht, in dessen Verlauf sich die Bildung von Komplexen zwischen Cyclodextrin und den Nebenfettverbindungen vollzieht.
Zu deren Herstellung, und dabei handelt es sich ebenfalls um eine Originalität dieser bevorzugten Form zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, wird die geknetete Paste auf eine Temperatur gebracht, die in der Weise gewählt wird, daß sich die die zu behandelnde Substanz bildenden Fettkörper im geschmolzenen Zustand befinden, das heißt in einem Zustand, der durch einen Gehalt an festen oder kristallinen Fettkörpern von unter 1 Gew.-% gekennzeichnet ist.
Diese Umwandlung in den geschmolzenen Zustand ermöglicht einerseits eine Phase zu erhalten, die Fettkörper und einen reduzierten Gehalt an Nebenfettverbindungen aufweist, und andererseits eine gemischte hydrolipidische Phase, die die Einschlußkomplexe zwischen Cyclodextrin und den Nebenfettverbindungen enthält.
Diese zwei Phasen trennen sich einwandfrei voneinander ab und es ist somit einfach, die von den Nebenfettverbindungen befreite fette Phase zu sammeln, die anschließend bei verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden kann. Die gemischte Phase kann ihrerseits aufgearbeitet werden, um die Nebenfettverbindungen zu extrahieren, die insbesondere auf dem Gebiet der Pharmazeutik oder Kosmetik verwertbar sind.
Wenn die zu behandelnde Substanz ein tierisches und/oder pflanzliches Fett mit einem hohen Gehalt an Lipiden ist, wie beispielsweise konzentrierte oder nicht konzentrierte Butter, Talg, Schweineschmalz, Geflügelfette, Lanoline, hydrierte Pflanzenöle, Palmfett oder Koprafett, Margarinen u.a., wird sie in eine Knetvorrichtung vom Typ Petrin eingebracht, die mit Mitteln zur Regulierung der Temperatur ausgestattet ist.
Dann trägt man gegebenenfalls Wasser in dem Maße ein, wo die zu behandelnde Substanz biologischer Herkunft kein oder nicht genügend Wasser für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung enthält. Die notwendige Wassermenge liegt vorzugsweise zwischen 20 und 60 Gew.-%, bezogen auf die zu behandelnde Substanz biologischer Herkunft, ausgedrückt in Trockensubstanz.
Anschließend setzt man das Cyclodextrin, vorzugsweise in Pulverform, in einer so ausreichenden Menge zu, daß es sich teilweise in einer bei der Reaktionstemperatur ungelösten Form befindet, und daß es Einschlußkomplexe mit den zu extrahierenden Nebenfettverbindungen bilden kann.
Die Bestimmung der adäquaten Menge an zu verwendendem Cyclodextrin ist einerseits von der Löslichkeits-Grenze des Cyclodextrins bei der betrachteten Temperatur und andererseits von der Menge der zu extrahierenden Nebenfettverbindungen und ihrer Affinität zu Cyclodextrin abhängig. Im allgemeinen beträgt die Menge an Cyclodextrin zwischen 0,5 und 15 %, vorzugsweise zwischen 1 und 10 % und ganz besonders bevorzugt zwischen 3 und 8 %, bezogen auf die zu behandelnde Substanz biologischer Herkunft, ausgedrückt in Trockensubstanz.
Das Kneten der durch das Mischen dieser Bestandteile entstandenen Paste erfolgt bei einer Temperatur, die durch Regulierungsmittel konstant gehalten und in der Weise gewählt wird, daß sich die Fettsubstanz im erstarrten Zustand befindet, mit einem Gehalt an festen oder kristallinen Fettkörpern von höher als 5 Gew.-%, vorzugsweise höher als 10 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zwischen 30 und 50 Gew.-%. Bei konzentrierter Butter wird beispielsweise die Temperatur bevorzugt zwischen etwa 10 und 25 ºC gewählt.
Nach Ablauf einer variablen Zeit zwischen 10 und 120 Minuten wird das Kneten unterbrochen und die Paste ausreichend erhitzt, damit der Gehalt an Feststoffen in der Fettsubstanz unter 1 Gew.-% beträgt. Es bildet sich so ein hydrolipidischer Rückstand, der die Komplexe enthält und ein flüssiger, öliger und aufschwimmender Anteil, der aus der Fettsubstanz mit einem reduzierten Gehalt an Nebenfettverbindungen besteht.
Was diese bevorzugte Form zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung betrifft, so ist festzustellen, daß es vollständig in den Verfahrensablauf zur Fabrikation von Butter aus Sahne integriert werden kann. Diese Fabrikation umfaßt im wesentlichen die folgenden Stufen:
- biologische oder physikalische Reifung der Sahne (NIZO- Verfahren);
- kontinuierliches oder diskontinuierliches Buttern mit Emulsions-Inversion und Abtrennung der Buttermilch;
- gegebenenfalls Kneten mit biologischer Reifung (NIZO- Verfahren);
- gegebenenfalls Waschen mit Wasser.
In Übereinstimmung mit der Erfindung kann das Cyclodextrin nach der Abtrennung der Buttermilch zugesetzt werden, im Verlauf des Knetens. Nach Ablauf eines In-Kontakt-Bringens, das bei der Temperatur des Butterns erfolgt (unterhalb von 15 ºC), führt man die Abtrennung der gebildeten Einschlußkomplexe durch Passage im geschmolzenen Zustand durch.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung führt man das In-Kontakt-Bringen des Cyclodextrins mit der zu behandelnden Substanz bei einer Temperatur durch, die in der Weise gewählt wird, daß sich die die genannte Substanz bildenden Fettkörper in einem nicht erstarrten Zustand befinden.
In dieser Form der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die zu behandelnde Substanz, das Wasser und das Cyclodextrin, eingebracht vorzugsweise in dieser Reihenfolge, unter Rühren bei einer Temperatur vermischt, die in der Weise gewählt wird, daß die anwesenden Fettkörper flüssig sind (Gehalt an Feststoffen unter 5 % und vorzugsweise unter 1 %).
Die Temperaturen, die einem Gehalt an Feststoffen von unter 1 % entsprechen, liegen für den überwiegenden Teil der Fettkörper vorzugsweise unter 70 ºC. Die Bestimmung der Minimaltemperatur für das In-Kontakt-Bringen liegt ganz und gar bei den Fähigkeiten des Fachmannes. Sie hängt offensichtlich von der Beschaffenheit der betreffenden Fettsubstanz ab.
Die erforderliche Menge an Wasser liegt vorzugsweise zwischen 45 und 80 Gew.-%, bezogen auf die Menge an zu behandelnder Substanz biologischer Herkunft, ausgedrückt in Trockensubstanz.
Diese Ausführungsform eignet sich ganz besonders gut für die Behandlung von Ölen, die einen Feststoffgehalt bei Umgebungstemperatur von unter 1 % aufweisen, wie Pflanzenöle von Sonnenblumen, Soja, Raps, Mais u.ä. oder Fischöle.
Die Zeit des Kontaktes variiert vorzugsweise zwischen 10 und 120 Minuten.
Zur Abtrennung der gebildeten Einschlußkomplexe führt man beispielsweise eine Zentrifugierung oder eine Dekantation der nach dem In-Kontakt-Bringen erhaltenen Mischung durch, so daß man einen Rückstand, der die genannten Komplexe enthält, eine wäßrige Zwischenphase und eine auf schwimmende lipidische Phase mit reduziertem Gehalt an Nebenfettverbindungen gewinnt.
Die zwei vorstehend dargestellten Ausführungsformen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ermöglichen die Extraktion von Steroiden und insbesondere von Sterolen mit Ausbeuten, die in einer einzigen Behandlung etwa 90 % erreichen können. Diese Ausbeuten können noch verbessert werden, indem man die Behandlungen mehrmals durchführt. Diese Leistungsfähigkeit der Extraktion wird in ökonomischer und bequemer Art und Weise sowie in relativ kurzer Zeit erreicht.
Eine andere Bedeutung des Verfahrens gemäß der Erfindung liegt darin, daß es eine selektive Extraktion einer gewissen Zahl von Nebenfettverbindungen aus einer Substanz biologischer Herkunft in bestimmter Reihenfolge ermöglicht, indem man auf einen oder mehrere essentielle Parameter des Verfahrens einwirkt, nämlich insbesondere die Menge des im Augenblick der Komplexbildungs-Stufe anwesenden Wassers, die Menge an Cyclodextrin, die Temperatur beim Mischen oder Kneten, die Temperatur bei der Phasentrennung und den pH-Wert des Mediums.
Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern daß sie im Gegensatz dazu alle Varianten mit einschließt.
Die nachfolgenden Beispiele ermöglichen, das Verfahren gemäß der Erfindung besser zu verstehen, indem alle mit ihr verbundenen Vorteile erläutert werden.

BEISPIEL I :

Extraktion von Sterolen und insbesondere von Cholesterol aus einer konzentrierten Butter, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
Die verwendete konzentrierte Butter besitzt eine Anreicherung an Fetten in der Größenordnung von 99,9 %. Man wählt beispielsweise die konzentrierte Standardbutter aus, die von der Firma CORMAN gehandelt wird.
Das Cyclodextrin ist ein ß-Cyclodextrin von dem Typ, wie er von der Anmelderin unter der eingetragenen Marke KLEPTOSE gehandelt wird und der in Form eines weißen Pulvers mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12 % vorliegt.

1. In-Kontakt-Bringen

300 g konzentrierte Butter werden in den Behälter eines Petrin-Kneters eingetragen, dessen Typ von der Firma KUSTNER gehandelt wird. Der Behälter des Kneters ist mit einer doppelten Wandung versehen, in der eine Flüssigkeit zur Regulierung der Temperatur zirkulieren kann. Der Mischer wird dann in Funktion gesetzt und die Temperatur auf einen mittleren Wert von etwa 14ºC eingestellt. Bei dieser Temperatur besitzt die konzentrierte Butter einen Gehalt an festen Fettkörpern von etwa 28 %.
Dann gibt man nacheinander 150 g Wasser und 5,70 g Cyclodextrin KLEPTOSE hinzu. In Kenntnis dessen, daß das verwendete Cyclodextrin 12 % Wasser enthält, beträgt die Konzentration an Cyclodextrin in der wäßrigen Lösung
5,7 x 0,88/150,7 x 100 = 3,3 g
pro 100 g Wasser.
Bei der Temperatur des In-Kontakt-Bringens (14 ºC) beträgt die Grenze der Löslichkeit des ß-Cyclodextrins 1,20 g pro 100 g Lösung. Dies bedeutet, daß in unserem Beispiel das Sättigungsniveau des Cyclodextrins bei 2,75 liegt.
Das In-Kontakt-Bringen erfolgt innerhalb einer Dauer von 30 Minuten.

2. Abtrennung der Einschlußkomplexe

Die pastöse Mischung konzentrierte Butter/Wasser/Cyclodextrin wird aus dem Kneter entnommen und auf eine Temperatur in der Größenordnung von 37 ºC erhitzt (Gehalt an festen Fettkörpern in der konzentrierten Butter niedriger als 1 %). Es erfolgt spontan eine Phasentrennung und man erhält einen pastösen Bodensatz, der insbesondere die Einschlußkomplexe und Wasser enthält. Dieser Bodensatz wird von einer öligen Phase überlagert, die aus konzentrierter Butter besteht, der das Cholesterol entzogen wurde. Man kann auf diese Weise mehr als 94 Gew.-% der eingesetzten konzentrierten Butter wiedergewinnen.
Das Cholesterol wird durch die kolorimetrische Methode nach Oxidation mittels Cholesterol-Oxydase zu Cholestenon bestimmt, gemäß der Methode und mit den Referenz-Reagentien No. 139 050 der Firma BOEHRINGER Mannheim.
Der Ausgangsgehalt der konzentrierten Butter an Cholesterol beträgt 0,270 Gew.-%.
Der Endgehalt beträgt 0,038 %.
Die Ausbeute der Extraktion erhöht sich daher auf 86 %.
Unter den gleichen Bedingungen wird eine zweite Extraktion durchgeführt, die eine Ausbeute von 74 % ergibt, was einer Gesamtausbeute von 96 % entspricht.
Es ist festzustellen, daß die Leistungsfähigkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung sehr bemerkenswert ist, sowohl in quantitativer Hinsicht als auch im Hinblick auf die Dauer der Behandlung.
Die verwendete Wassermenge ist stark herabgesetzt und bereitet keinerlei Probleme bei der Handhabung. Der das eingesetzte Wasser enthaltende pastöse Rückstand beträgt lediglich 173 g. Diese minimale und konzentrierte Menge stellt keine Probleme bei ihrer Aufarbeitung.

BEISPIEL II :

Extraktion von Sterolen und insbesondere von Cholesterol aus konzentrierter Butter, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
In diesem Beispiel wurden 9 Versuche zur Extraktion von Sterolen aus konzentrierter Butter unter Verwendung der gleichen Ausrüstungen und unter Beachtung der gleichen Vorschrift wie in Beispiel I realisiert. Es wurden in einfacher Weise einige der experimentellen Parameter verändert. Die Daten und die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der nachfolgenden Tabelle I dargestellt. Tabelle I Versuch Wasser % ml mittlere Temperatur (ºC) Kleptose in g Zeit des In-Kontakt-Bringens (min) Ausbeute Sättigungsniveau * L.S. = Grenze der Löslichkeit bei der gegebenen Temperatur * CD = Cyclodextrin (1) % bezogen auf konzentrierte Butter (2) % bezogen auf konzentrierte Butter (3) Ausbeute der Extraktion End-Cholesterol/Ausgangs-Cholesterol (in %)

Kommentar zu Tabelle I

Beim Vergleich der Ergebnisse der Versuche 1 bis 4, die sich lediglich in der verwendeten Wassermenge unterscheiden, stellt man fest, daß die Ausbeute der Extraktion an Cholesterol, ausgedrückt in %, für Wassergehalte zwischen 30 % und 50 % am größten ist, bezogen auf die konzentrierte Butter. Die Erhöhung des Wassergehaltes läßt die Extraktionsausbeute absinken.
Beim Vergleich der Ergebnisse der Versuche 3 und 5, bei denen lediglich die Konzentration an Cyclodextrin KLEPTOSE differiert (5 % bzw. 7 %, bezogen auf konzentrierte Butter), stellt man fest, daß es möglich ist, die Ausbeute der Extraktion um 9 % zu steigern, und zwar durch einmalige Erhöhung der Cyclodextrin- Konzentration um 2 %.
In dem Versuch 6 wurde die Dauer des Knetens auf 15 Minuten reduziert. Die erhaltene Ausbeute beträgt 75 %, was ein sehr befriedigendes Ergebnis darstellt.
In dem Versuch 7 wurde die Temperatur beim In-Kontakt- Bringen auf 26,6 ºC erhöht. Unter Herabsetzung des Gehaltes an Feststoffen in der konzentrierten Butter verringert sich auch die Ausbeute der Extraktion von Cholesterol (65 % gegenüber 84 % bei Versuch 3).
Bei Verwendung von 3 % Cyclodextrin, bezogen auf die konzentrierte Butter (Versuche 8 und 9) stellt man fest, daß eine Verlängerung des Knetens jenseits von 30 Minuten keine Erhöhung der Ausbeuten mehr gestattet.

BEISPIEL III :

Extraktion von Sterolen und insbesondere von Cholesterol aus Butter, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
Die in diesem Beispiel verwendete Butter ist eine handelsübliche Butter mit 82 % Fettsubstanzen.
Das Cyclodextrin, die Ausrüstungen sowie die Vorschrift sind die gleichen wie bei den vorstehenden Beispielen, der einzige Unterschied besteht darin, daß man kein Wasser hinzugibt. Die Butter liefert selbst das für die Komplexbildung erforderliche Wasser.
Die Daten und die Ergebnisse dieses Beispieles sind in der nachfolgenden Tabelle II angegeben. Tabelle II Wasser % (1) g mittlere Temperatur (ºC) Kleptose in g Dauer des In-Kontakt-Bringens Ausbeute der Extraktion (%) Sättigungsniveau Butter 150g * L.S. = Grenze der Löslichkeit bei der gegebenen Temperatur * CD = Cyclodextrin (1) % bezogen auf die Fettsubstanz (2) % bezogen auf die Fettsubstanz
Es wird hier gezeigt, daß das Verfahren gemäß der Erfindung auch bei einer zu behandelnden Substanz wirksam ist, die am Anfang Wasser in einer mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung stehenden Menge enthält.

BEISPIEL IV :

Extraktion von Sterolen und insbesondere von Cholesterol aus Talg, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
Man behandelt 200 g Talg mit 99 % Fettanteil des Typs, wie er von der Firma ROUSSELOT gehandelt wird, in der gleichen Weise wie in den vorstehenden Beispielen.
Der Ausgangsgehalt des Talgs an Cholesterol beträgt 0,12 Gew.-%.
Die nachfolgende Tabelle III stellt die Daten und die Ergebnisse des vorliegenden Beispiels dar. Tabelle III Wasser % (1) g mittlere Temperatur (ºC) Kleptose in g Dauer des In-Kontakt-Bringens Ausbeute der Extraktion (%) Sättigungsniveau Talg 200g * L.S. = Grenze der Löslichkeit bei der gegebenen Temperatur * CD = Cyclodextrin (1) % bezogen auf die Fettsubstanz (2) % bezogen auf die Fettsubstanz

Kommentar zur Tabelle III

Es scheint, daß eine Wassermenge von 25 Gew.-%, bezogen auf Talg, ausreichend ist, um 86 % des Ausgangs-Cholesterols zu extrahieren, und dies mit nur 3 Gew.-% Cyclodextrin, bezogen auf Talg.
Eine Erhöhung der Wassermenge und/oder der Dauer des In- Kontakt-Bringens ermöglicht keine Verbesserung dieser Ausbeute der Extraktion.
In diesem Beispiel wurden ebenfalls die Veränderungen des Säureindex gemessen. Der Säureindex ist durch die Anzahl mg Kalilauge, die für die Neutralisation der Säure von 1 g Talg erforderlich sind, definiert. Vor der Extraktion betrug der Säureindex des Talgs 0,85.
Die nachfolgende Tabelle IV zeigt die erhaltenen Ergebnisse. TABELLE IV Wasser (%, bezogen auf Talg) Temperatur (ºC) CD Kleptose (%, bezogen auf Talg) Dauer des Kontaktes End-Säureindex % Verringerung des Säureindex Talg 200g
Es wird hier gezeigt, daß die Verringerung des Säureindex und somit der Gehalt an freien Fettsäuren beim Talg mit 25 % Wasser sehr bemerkenswert ist.

BEISPIEL V :

Extraktion von Sterolen und insbesondere von Cholesterol aus einem Fischöl, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
Das verwendete Fischöl ist ein Lachsöl mit einem Gehalt an Cholesterol von 0,71 %. In einem ersten Versuch werden 300 g dieses Öles mit 150 g Eisblättchen und 30 g Cyclodextrin KLEP- TOSE vermischt. Dann führt man die wie in Beispiel 1 beschriebene Extraktionsbehandlung durch. Die Temperatur des In-Kontakt- Bringens beträgt 4 ºC.
In einem zweiten Versuch werden 120 g dieses Öles mit 180 g hydriertem Kopraöl 20 Minuten lang bei 18 ºC vorgemischt. Die erhaltene Mischung der Fettsubstanzen wird dann einem Extraktionsverfahren unterzogen, in Übereinstimmung mit dem in den vorstehenden Beispielen beschriebenen und unter Verwendung von 15 g Cyclodextrin KLEPTOSE und 90 g Wasser.
Die Daten und die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle V zusammengefaßt. Tabelle V Fischöl/behand. Fette % Wasser/MG % CD Kleptose/MG % CD Kleptose/Fischöl Temperatur in ºC Zeit Extraktions-Grad in % Sättigungs-Niveau Versuch * L.S. = Grenze der Löslichkeit bei der gegebenen Temperatur
Durch Einstellung des Gehaltes an Feststoffen durch Zugabe von hydriertem Kopraöl verbessert man die Ausbeute der Extraktion des in dem Lachsöl anwesenden Ausgangs-Cholesterols.

BEISPIEL VI :

Extraktion von lipolöslichen Pigmenten, Aromaverbindungen und Abbauprodukten aus einem Fritierfett und einem Fischöl, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
Es wurde ein Pflanzenfett zum Fritieren verwendet, gehandelt von der Firma LESIEUR unter der Marke VEGETALINE, um zeitlich nacheinander 12 Fritierungen zu realisieren:
- 2 Fritierungen von paniertem Fisch,
- 3 Fritierungen von geschnittenen Kartoffeln,
- 3 Fritierungen von Weißling-Filets,
- 1 Fritierung von fettem Schweinespeck,
- 3 Fritierungen von Fleisch-Kroketten.
Dieses Fett wurde mit und ohne ß-Cyclodextrin KLEPTOSE nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise behandelt.
Der Geruch und die Farbe der Produkte wurden nach der Behandlung qualitativ bewertet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle VI aufgeführt.
Das Niveau des Abbaus der Fettsubstanzen wurde unter Verwendung des Tests OXIFRIT TEST , gehandelt von der Firma MERCK, eingeschätzt.
Ein entschleimtes Fischöl wurde in der gleichen Weise bei niedriger Temperatur behandelt. Der Geruch und die Farbe dieses mit ß-Cyclodextrin behandelten oder nicht behandelten Öles sind in der Tabelle VI dargestellt. Tabelle VI Beschaffenheit (1) Versuch % Wasser/mg % β-Cyclodextrin/mg Temp. (2) Zeit (3) Temp. (4) Geruch bei 20ºC Farbe im geschmolz. Zustand Ergebnis (5) pflanzl. M.G.* nach 12 Frittierungen unraffiniertes entschleimtes Fischöl Frittier-Geruch sehr stark geringer Geruch Geruch stechend ranzig frischer Fischgeruch braun creme dunkelbraun gelb auszutauschen (dkl. grün) noch gut (Smaragd) * L.S. = Grenze der Löslichkeit bei der gegebenen Temperatur * N.S. = Sättigungs-Niveau * M.G. = Fettsubstanz (1) Beschaffenheit der behandelten Substanz (2) Behandlungstemperatur in ºC (3) Zeit des Einsatzes (4) Temperatur der Trennung in ºC (5) Resultat des Tests OXIFRIT
Man erkennt, daß die zwei mit Hilfe von ß-Cyclodextrin in Übereinstimmung mit der Erfindung behandelten Fette verbesserte organoleptische Merkmale aufweisen.
Was das Fritierfett betrifft, so hat die Behandlung mit ß-Cyclodextrin ermöglicht, oxidierte Verbindungen (Hydroperoxide, Aldehyde, Ketone, Sterone u.ä.) zu entfernen.

BEISPIEL VII :

Extraktion von Sterolen und insbesondere von Cholesterol aus konzentrierter Butter, in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
In diesem Beispiel sind die verwendete konzentrierte Butter und das Cyclodextrin identisch mit denen von Beispiel I und II.

1. Durchführung

In einen mit Rührvorrichtungen ausgestatteten Behälter, den man auf eine Temperatur von 50 ºC bringt, trägt man 300 g konzentrierte Butter mit einem Gehalt von 0,27 % Cholesterol ein. Dann gibt man 150 g Wasser und 15 g Cyclodextrin KLEPTOSE hinzu. Das In-Kontakt-Bringen erfolgt während 30 Minuten unter Rühren, wobei man die Temperatur bei 50 ºC hält. Das Sättigungs-Niveau beträgt 8,68/4,64 = 1,87.

2. Abtrennung der Komplexe

Die Mischung aus konzentrierter Butter, Cyclodextrin KLEP- TOSE und Wasser wird einer Zentrifugierung bei 3000 g während 5 Minuten unterzogen. Diese Zentrifugierung ermöglicht die Trennung der Mischung in drei Phasen:
- einen pastösen Rückstand, der die Einschlußkomplexe Cyclodextrin/Steroide enthält,
- eine wäßrige Zwischenphase,
- eine aufschwimmende Phase mit einem reduzierten Gehalt an Sterolen.
Nach dem Waschen der auf schwimmenden Phase mit der gleichen Menge an Wasser bestimmt man eine Extraktions-Ausbeute an Cholesterol von 80 %.
Es scheint, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine beträchtliche Verringerung des Gehaltes an Sterolen mit einer begrenzten Wassermenge ermöglicht.

BEISPIEL VIII :

Extraktion von Sterolen und insbesondere von Cholesterol aus konzentrierter Butter, in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
In diesem Beispiel führt man 6 Versuche zur Extraktion von Sterolen aus konzentrierter Butter in der gleichen Weise durch, wie in Beispiel VII beschrieben. Es wurden in einfacher Weise einige experimentelle Parameter verändert. Die Daten und die Ergebnisse dieser Versuche sind in der nachfolgenden Tabelle VII dargestellt. Tabelle VII Versuch Wasser (1) Temperatur M S (2) CD Kleptose % bezogen auf MGLA* Zeit (3) Ausbeute (4) Niveau (5) Tabelle VII (Fortsetzung) Versuch Wasser (1) Temperatur M S (2) CD Kleptose % bezogen auf MGLA* Zeit (3) Ausbeute (4) Niveau (5) * MGLA = wasserfreies Milchfett * L.S. = Grenze der Löslichkeit bei der gegebenen Temperatur (1) in % bezogen auf MGLA (2) Temperatur in ºC, M = In-Kontakt-Bringen, S = Trennung (3) Zeit des In-Kontakt-Bringens in Minuten (4) Ausbeute der Extraktion in % : End-Cholesterol/Ausgangs-Cholesterol (5) Sättigungs-Niveau

Kommentar der Ergebnisse

In dem Versuch 1 werden Konzentrationen an Cyclodextrin von 1 bis 7 Gew.-% zu Extraktions-Ausbeuten zwischen 26 und 88 % geführt. Bei Erhöhung des Sättigungs-Niveaus verbessert sich die Ausbeute der Extraktion.
Aus dem Versuch 2 geht hervor: je mehr die Temperatur des In-Kontakt-Bringens steigt und je mehr das Sättigungs-Niveau absinkt, desto niedriger sind die entsprechenden Ausbeuten der Extraktion.
Der Versuch 3 zeigt an sich dasselbe für die Temperatur der Abtrennung. Man sollte demnach vorziehen, eine Temperatur von 60 ºC nicht zu übersteigen.
Aus den Ergebnissen von Versuch 4 geht hervor, daß eine Wassermenge von 50 % ermöglicht, eine sehr befriedigende Extraktions-Ausbeute von 80 % zu erreichen, die höher liegt als die mit 100 % Wasser erhaltene Ausbeute.
Die mit anwachsender Dauer des In-Kontakt-Bringens in Versuch 5 realisierten Extraktionen zeigen, daß man ausgehend von einer Zeit in der Größenordnung von 12 Minuten praktisch ein Plateau erreicht, das einer Ausbeute von etwa 80 % der Extraktion äquivalent ist.

BEISPIEL IX :

Behandlung eines Fettmediums mit Hilfe von Cyclodextrin
Eine Menge von 50 kg Maisöl, bei dem man zuvor die Phospholipide entfernt hat (Entschleimung) und das einen Säureindex von 1,5 aufweist (ausgedrückt in % Oleinsäure pro 100 g), wird mit 1,2 kg Cyclodextrin (gehandelt von der Firma der Anmelderin unter der Marke KLEPTOSE) im Hinblick darauf behandelt, die in diesem Öl enthaltenen freien Fettsäuren und die Abbauverbindungen zu extrahieren.
Das in Form von Pulver vorliegende ß-Cyclodextrin wird unter Rühren in dem zu behandelnden Öl dispergiert. Dann setzt man langsam 20 kg Wasser hinzu, so daß sich unter Rühren bei Umgebungstemperatur (20 ºC, L.S. = 1,48) eine grobe Emulsion bildet. Das Sättigungs-Niveau beträgt 3,54.
Das Ganze wird dann durch Rühren bei 13500 Umdrehungen/min eine Minute lang mit Hilfe eines Apparates vom Typ UNIMIX homogenisiert. Man erhält auf diese Weise eine feine Emulsion vom Typ Öl-in-Wasser mit einem Gefüge, das Mayonnaise ähnelt.
Diese Emulsion wird dann auf 90 ºC erhitzt, bevor man sie 5 Minuten lang bei 6000 Umdrehungen/min zentrifugiert. Es bilden sich auf diese Weise drei Phasen:
- eine ölige Phase, die nach Waschen mit Wasser und Trocknung einen Säureindex von 0,6 aufweist,
- eine wäßrige Phase,
- ein Zentrifugations-Rückstand von weißer Farbe.

BEISPIEL X :

Behandlung eines Desodorierungs-Kondensates mit Hilfe von Cyclodextrin
1000 g Desodorierungs-Kondensat eines Sonnenblumenöles werden mit Hilfe von ß-Cyclodextrin (gehandelt von der Firma der Anmelderin unter der Marke KLEPTOSE) behandelt, so daß die darin enthaltenen Phytosterole extrahiert werden. Die Zusammensetzung dieses aus der Raffination eines Sonnenblumenöles stammenden Coproduktes ist in der untenstehenden Tabelle VIII angegeben.
Man führt bei diesem Kondensat eine doppelte Extraktion durch, indem man wie folgt vorgeht:
- 160 g ß-Cyclodextrin KLEPTOSE und 160 g Wasser werden bei 20 ºC (L.S. = 1,48) zu dem Kondensat gegeben. Das Sättigungs- Niveau beträgt 53. Das Ganze wird dann 5 Minuten lang mit einem Apparat vom Typ ULTRATURAX homogenisiert, so daß man eine viskose und homogene Emulsion erhält. Diese Emulsion wird dann mit 3000 g Wasser verdünnt, bevor man sie bei Umgebungstemperatur und bei 3000 Umdrehungen/min zentrifugiert. Man trennt auf diese Weise einen ersten Zentrifugations-Rückstand, eine fette Phase und eine wäßrige Zwischenphase. Diese letztere wird verworfen. Die zwei anderen Phasen werden aufbewahrt.
- 160 g ß-Cyclodextrin KLEPTOSE und 160 g Wasser werden bei 20 ºC zu der aufschwimmenden fetten Phase gegeben, erhalten wie oben bei der Realisierung einer zweiten Extraktion beschrieben. Man verfährt in identischer Weise, um einen zweiten Zentrifugations-Rückstand und eine fette Phase zu erhalten, die einer doppelten Extraktion unterzogen wird. Diese fette Phase wird 48 Stunden lang im belüfteten Trockenschrank bei 40 ºC getrocknet.
Ihre Zusammensetzung und die des Ausgangs-Kondensates sind in der nachstehenden Tabelle VIII angegeben. TABELLE VIII Zusammensetzung des verwendeten Kondensates der Desodorierung (%) Zusammensetzung der aufschwimmenden Fettphase (%) Gesamtfett, davon - freie Fettsäuren und Triglyceride - Phytosterole (ß-Sitosterol + Stigmasterol) - Tocopherole (α + ß) ß-Cyclodextrin Andere (Wasser, Glycerin, Pigmente)
Das ß-Cyclodextrin ermöglichte durch selektiven Einschluß eine Extraktion der Phytosterole. Die behandelte Fettphase ist mit Tocopherolen, freien Fettsäuren und Triglyceriden angereichert.

BEISPIEL XI :

Herstellung eines mit Hilfe von Cyclodextrin angereicherten aromatischen Isolates
Ein essentielles Pfefferminzöl wird mit Hilfe von ß-Cyclodextrin (gehandelt von der Firma der Anmelderin unter der Marke KLEPTOSE) behandelt, um ein mit Menthol angereichertes aromatisches Isolat zu erhalten.
Zu diesem Zweck werden 110 g ß-Cyclodextrin KLEPTOSE bei Umgebungstemperatur mit 50 g destilliertem Wasser vermischt L.S. = 1,48). Das Sättigungs-Niveau beträgt 103,5. Man erhält auf diese Weise eine weiße, viskose Paste, zu der man langsam unter mechanischem Rühren 200 g essentielles Öl gibt.
Anschließend wird das Ganze bei 13500 Umdrehungen/min unter Verwendung eines Apparates vom Typ UNIMIX homogenisiert. Man erhält auf diese Weise eine Paste, die in dem öligen Medium suspendiert ist.
Diese Paste wird mittels Vakuumfiltration unter Verwendung eines Apparates vom Typ Buchner von dem überschüssigen Öl abgetrennt. Man erhält schließlich ein weißes, aromatisches Pulver, das im trockenen Zustand 12,6 % des aromatischen Isolates enthält.

Claims

1. Verfahren zur Extraktion von Nebenfettverbindungen aus einer biologischen Substanz mit Hilfe von Cyclodextrin, wobei das Cyclodextrin unter Rühren und in einem Wasser umfassenden Reaktionsmedium mit der zu behandelnden Substanz in Kontakt gebracht wird, so daß die Bildung von Einschlußkomplexen zwischen Cyclodextrin und den Nebenfettverbindungen ermöglicht wird, und diese Komplexe anschließend von der genannten Substanz abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das In-Kontakt-Bringen 10 bis 120 Minuten lang dauert und daß die Temperatur des Reaktionsmediums und die Wassermenge in der Weise eingestellt werden, daß die Konzentration an Cyclodextrin in dem Reaktionsmedium von dem Zeitpunkt dieses In-Kontakt-Bringens an höher liegt als die Grenze der Löslichkeit von Cyclodextrin bei der Reaktionstemperatur.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Cyclodextrin gleich oder höher als 1,67 mal, vorzugsweise höher als 1,87 mal und ganz besonders bevorzugt höher als 2 mal die Grenze der Löslichkeit von Cyclodextrin bei der Reaktionstemperatur beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Cyclodextrin niedriger als 3000 mal, vorzugsweise niedriger als 1500 mal und ganz besonders bevorzugt niedriger als 750 mal die Grenze der Löslichkeit von Cyclodextrin bei der Reaktionstemperatur beträgt.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Reaktionsmedium anwesende Wassermenge niedriger als 100 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 90 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und 80 Gew.-% liegt, bezogen auf die Menge an zu behandelnder Substanz biologischer Herkunft, ausgedrückt in Trockensubstanz.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Cyclodextrin vom Typ α, ß oder γ, vorzugsweise vom Typ ß, und substituiert oder unsubstituiert ist.

6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an verwendetem Cyclodextrin zwischen 0,5 und 15 %, vorzugsweise zwischen 1 und 10 % und ganz besonders bevorzugt zwischen 3 und 8 % liegt, bezogen auf die Menge an zu behandelnder Substanz biologischer Herkunft, ausgedrückt in Trockensubstanz.

7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte pulverförmige und getrocknete Cyclodextrin einen Wassergehalt von niedriger oder gleich 11 Gew.-%, vorzugsweise von 7 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 5 Gew.-% besitzt, und daß es gegebenenfalls bis zu einem Wassergehalt von niedriger oder gleich 15 Gew.-% rehydratisiert ist.

8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das In-Kontakt-Bringen zwischen Cyclodextrin und zu behandelnder Substanz bei einer Temperatur erfolgt, die in der Weise gewählt wird, daß sich die in der Substanz enthaltenen Fettkörper im erstarrten Zustand befinden, das heißt in einem Zustand, bei dem der Gehalt an festen oder kristallinen Fettkörpern höher oder gleich 5 Gew.-% beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Weise gewählt wird, daß der Gehalt an festen oder kristallinen Fettkörpern vorzugsweise höher oder gleich 10 %, und ganz besonders bevorzugt 30 % beträgt.

10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt zwischen 20 und 60 Gew.-% liegt, bezogen auf die zu behandelnde Substanz, ausgedrückt in Trockensubstanz.

11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zwischen zu behandelnder Substanz, Wasser und Cyclodextrin in einer pastösen Form vorliegt, die während der Dauer des In-Kontakt-Bringens einem Knetvorgang unterzogen wird, in dessen Verlauf sich Komplexe zwischen cyclodextrin und den Nebenfettverbindungen bilden.

12. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Einschlußkomplexe zwischen Cyclodextrin und den Nebenfettverbindungen in der Weise realisiert wird, daß man die Mischung auf eine solche Temperatur bringt, bei der sich die in der zu behandelnden Substanz biologischer Herkunft enthaltenen Fettkörper im geschmolzenen Zustand befinden, das heißt in einem Zustand, wo der Gehalt an festen oder kristallinen Fettkörpern niedriger als 1 Gew.-% liegt, aufgrunddessen sich eine aufschwimmende fette Phase mit einem reduzierten Gehalt an Nebenfettverbindungen von einer gemischten hydrolipidischen Phase abscheidet, die die Einschlußkomplexe zwischen Cyclodextrin und den Nebenfettverbindungen enthält.

13. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Weise gewählt wird, daß die in der zu behandelnden Substanz biologischer Herkunft enthaltenen Fettkörper im nicht erstarrten und vorzugsweise im geschmolzenen Zustand vorliegen, das heißt, daß der Gehalt an festen oder kristallinen Fettkörpern niedriger als 5 Gew.-% und vorzugsweise 1 Gew.-% beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt zwischen 45 und 80 Gew.-% liegt, bezogen auf die zu behandelnde Substanz, ausgedrückt in Trockensubstanz.

15. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei der Abtrennung unterhalb von oder gleich 60 ºC beträgt.

16. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der gebildeten Einschlußkomplexe darin besteht, eine Zentrifugierung oder eine Dekantation der nach dem Kontakt erhaltenen Mischung in der Weise durchzuführen, daß man einen Rückstand, der die genannten Komplexe enthält, eine wäßrige Zwischenphase und eine aufschwimmende lipidische Phase mit reduziertem Gehalt an den Nebenfettverbindungen gewinnt.

17. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz biologischer Herkunft eine tierische Fettsubstanz oder eine pflanzliche Fettsubstanz ist, oder auch eine Mischung von tierischen und pflanzlichen Fettsubstanzen.

18. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenfettverbindungen Steroide, Fettalkohole, freie Fettsäuren, lipolösliche Vitamine, Pigmente, Kohlenwasserstoffe, Abietinsäure, Pimarinsäure oder Verbindungen von Aromen sind.