DK169557B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af fedtstoffer - Google Patents

Description

DK 169557 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af fedtstoffer ud fra frugter af Ribes-slægten.

De fleste vegetabilske olier indeholder polyumættede linol(d.v.s. 6,9-octadien)- og a-linolen(d.v.s.

5 9,12,15-octadecatrien)-fedtsyrer. Kun olier fra frø af humlearter (Humulus), af hamp (Cannabis), af borago (Borage) og af natlys (Oenothera) vides at indeholde γ-linolen(d.v.s. 6,9,12-octadecatrien)syre, hvorhos natlys er den eneste tilgængelige kilde og tilmed til 10 høj pris.

γ-Linolensyre er en essentiel fedtsyre, der meta-boliseres af organismen til prostaglandiner via dihomo-γ-linolensyre og arachidonsyre (5,8,11,14-eicosatetra-ensyre), der selv er en konstituent i cellemembraner, 15 mens α-linolensyre ikke på samme måde tager del i denne metabolismeproces. Linolsyre-omdannelsen til γ-linolen-syre i væv er ufuldstændig (4-20% sammenlignet med 90-98% for omdannelsen af γ-linolensyre til arachidonsyre) og kan være helt fraværende (for eksempel hos katte) ved 20 fravær eller inaktivering af enzymet Δ-6-desaturase.

En mangel på essentielle fedtsyrer påvirker alle de metaboliske processer, der er nævnt ovenfor, og som kan resultere i biokemiske sygdomme eller i organiske skader (for eksempel koagulationssygdomme, dermatologiske skader, endo-25 crine lidelser, myocardiale skader og hepatiske, articu-lære, neurologiske og mentale sygdomme). Det er derfor muligt at se de fordele, der opnås ved en tilførsel af γ-linolensyre med henblik på forebyggelse eller behandling af disse anomalier.

30 Muligheden af at anvende γ-linolensyre og arachi donsyre som terapeutiske midler er for eksempel antalt i de franske patentskrifter 2.197.605 og 1.603.383, idet γ-linolensyre er af syntetisk oprindelse eller er ekstraheret fra olien fra frø af natlys (Oenothera) eller officinal borago (Borage of-35 ficinalis).

Endvidere angår fransk patentskrift 2.255.055 DK 169557 B1 2 kosmetiske og farmaceutiske kompositioner baseret på olien fra hindbærkerner, hvis anti-inflammatoriske aktivitet er omtalt, men uden angivelse af sammensætningen. Da olien fortrinsvis ekstraheres under anvendelse af chlo-5 roform (et polært opløsningsmiddel), skyldes den anti-inflammatoriske aktivitet sandsynligvis tilstedeværelsen af mindre komponenter. Endvidere har analyse af nævnte olie vist, at den indeholdt ca. 54 vægt% linolsyre og 30% af en α-linolensyre, men ikke indeholdt nogen γ-ϋ-10 nolensyre.

Endelig angiver ungarsk patentskrift T 13226, at tilsætning af en pulp eller en rå olie, der er ekstraheret fra paprika-, tomat- eller ribs-kerner, til kosmetiske produkter vil hindre disses oxidation. Ekstraktio-15 nen, som den er beskrevet, tillader ikke fraskillelse af de uønskede voksarter og farvningsstoffer i de foreliggende produkter, og ekstraktens sammensætning er ikke omtalt.

Det har nu overraskende vist sig, at olier fra 20 kerner fra frugt af Ribes-slægten har et betydeligt procentindhold, mindst 4 vægt%, af γ-linolensyre. Endvidere er disse kerner tilgængelige i store mængder i de kager, der stammer fra presning af frugtsafte, fra fremstillingen af henkogt frugt og gelé eller fra fermenta-25 tionsmoste stammende fra fremstillingen af brandy-produkter, likører og snaps, hvilke biprodukter hidtil har været anvendt som brændsel eller foder.

Ifølge opfindelsen stammer fedtstofferne i praksis fra solbær (Ribes nigrum), ribs (Ribes rubrum), stik-30 kelsbær (Ribes ovacrispa eller grossularia) eller fra hybride frugter af disse arter. En blanding af disse frugter kan også anvendes.

Lipid-indholdet i de ovennævnte biprodukter ligger fra 12 til 30 vægt% alt efter udgangsmaterialet. Li-35 pidfasen indeholder for sin del fra 4 til 19 vægt% af γ-linolensyre.

Det kan nævnes, at olien fra kernerne fra disse frugter indeholder triglycerider af de følgende fedt- DK 169557 B1 3 syrer, efter vægt:

Fedtsyrer Solbær Ribs Stikkelsbær C 16 : 0 6-7% 4 - 5% 7-8% 5 C 18 : 0 1-2% 1 - 2% 1-1% C 18 : 1 cis 9 - 10 % 14 - 15 % 15 - 16 % C 18 : 1 trans 0,5% 0,5- 1% 1- 2% C 18 : 2ω6 47 - 49 % 41 - 42 % 39 - 41 % C 18 : 3ω6 15 - 19 % 4 - 5 % 10 - 12 % 10 C 18 : 3<i>3 12 - 14 % 29 - 31 % 19 - 20 % C 18 : 4ω3 3 - 4 % 2,5 - 3,5% 4 - 5 %

Solbærolie, der foretrækkes på grund af dens høje indhold af γ-linolensyre, indeholder også fra 1 til 2 15 vægt% ikke-forsæbelige stoffer, såsom aliphatiske alkoholer, carbonhydrider, tocopheroler, squalen, β-sitoste-rol, campesterol og Δ-7-stigmasterol. Dens vægtfylde er 0,9215 g/cm3 (ved 20°C), og dens viskositet er 28,3 cen-tipoise (ved 20°C).

20 Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmå de til fremstilling af fedtstoffer ud fra kerner fra frugt af Ribes-slægten, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at den omfatter a) vaskning af kernerne med et polært solvent 25 eller en superkritisk væske i en polær tilstand, b) behandling af kernerne med en antioxidant for at beskytte dien indeholdt deri mod oxidation, c) omdannelse af de beskyttede kerner til flager, d) presning af flagerne og opsamling af dien, 30 e)ekstrahering af resten af olien i presse-kagen med et ikke-polært opløsningsmiddel eller en superkritisk væske i svag polær tilstand, og fjernelse af opløsningsmidlet eller den superkritiske væske.

I forbindelse med den foreliggende opfindelse skal 35 den anvendte betegnelse "vegetabilsk materiale" betegne de biprodukter, der er omtalt ovenfor. Udgangsmaterialet foreligger i almindelighed i form af stærkt farvede kager indeholdende de med kernerne forbundne voksarter, DK 169557 B1 4 idet voksarter og farvningsstoffer repræsenterer fra 5 til 7 vægt% af den rå olie, der ville blive ekstraheret derfra for eksempel ved anvendelse af hexan. Voksarterne er mættede og mono-umættede estre af langkædede fedtsy-5 rer med fedtalkoholer, der er faste ved stuetemperatur.

Et foretrukket udgangsmateriale er den kage, der vindes ved presning af frugtsafte, navnlig solbærsaft.

Kagen bliver indledningsvis tørret, f.eks. i atmosfærisk luft i ca. 1 time ved ca. 60°C. Den formales groft og 10 sigtes for at vinde partikler på fra 1 til 1,5 mm, hvorhos sigteudbyttet ligger fra 60 til 80 vægt% af kagerne.

Det er muligt med fordel at fraskille kernerne fra det øvrige ved gravitation i en strøm af atmosfærisk luft eller ved elutriation med et vægtudbytte på fra 80 til 15 90%.

Ifølge en foretrukket udførelsesform for den omhandlede fremgangsmåde vaskes kernerne med et konventionelt polært opløsningsmiddel for at befri dem for voksarter, farvningsstoffer og frie fedtsyrer. Til kos-20 metiske anvendelser er det muligt at anvende for eksempel methanol, isopropanol, acetone, ethanol eller en blanding af disse opløsningsmidler, eller et superkritisk fluidhm·,: for eksempel carbondioxid under betingel ser, der bibringer det en polær karakter.

25 Til farmaceutisk brug vil der blive anvendt et opløsningsmiddel for eksempel ethanol eller superkritisk carbondioxid.

Vask gennemføres for eksempel ved at ekstrahere kernerne med ethanol under tilbagesvaling, enten por-30 tionsvis, f.eks. først i 2 timer og derefter i 30 - 60 minutter, eller kontinuerligt i ca. 2 timer, hvorefter resten drænes.

Ifølge en variant er det muligt at ekstrahere kernerne ved anvendelse af for eksempel carbondioxid ved 35 250-350 bar (25-35 MPa) og ved 60-80°C i en kontinuert cyclus, idet opløsningsmidlet genvindes i luftformig tilstand ved at sænke trykket, hvorefter det genkomprimeres og gencirkuleres. Det har vist sig, at ekstraktion gør det muligt DK 169557 B1 5 at fjerne de fleste af de farvende materialer og af voksarterne i hinderne og rundt om kernerne. Voksarterne bliver i virkeligheden udfældet fra den alkoholiske ekstrakt ved afkøling, hvorimod den alkoholiske ekstrakt 5 er meget stærkt farvet.

En variant for fraskillelsen og rensningen af kerner fra frugtsaft-pressekagerne omfatter behandling af kagerne enzymatisk, for eksempel med en vandig opløsning indeholdende 0,01-0,5 vægt% cellulase ved et pH på 10 4-5 ved en temperatur på 38-42°C i 1-4 timer eller ved stuetemperatur i 12-15 timer. Kernerne kan let fraskilles fra grøden, og både voksarter og farvningsstoffer bliver ihvertfald delvis elimineret på denne måde.

Uanset hvilken variant, der anvendes til opnåel-15 se af kernerne, er det fordelagtigt at behandle de vaskede og drænede kerner med en antioxidant. Denne behandling beskytter den deri indeholdte olie mod oxidation i efterfølgende trin. Egnede antioxidanter omfatter for eksempel vandige fortyndede opløsninger af ascorbin-20 eller benzoesyre eller natrium- eller kaliumsalte af disse syrer eller kombinationer deraf, idet ascorbinsyre foretrækkes, for eksempel som en vandig opløsning indeholdende 30-50 ppm (dele pr. million) efter vægt af ascorbinsyre repræsenterende 7-8 vægt% af kernerne.

25 De beskyttede kerner indeholdende antioxidanten kan derefter presses, for eksempel i en kontinuert skruepresse ved høje tryk. Alt efter typen af den anvendte presse, antallet af pressecyclus'er og de anvendte pressebetingelser kan der udvindes op til 90% af 30 olien.

En foretrukket variant for dette trin omfatter opdeling af de beskyttede kerner i flager og presning af flagerne forud for opløsningsmiddel-ekstraktion. De beskyttede kerner tørres og flages på en udvalsningscylin-35 der fra den ikke-formalede, drænede rest. Denne udførelsesform hindrer klumpdannelse og letter den efterfølgende ekstraktion af olien ved at bibringe produktet en porøsitet, der tillader god penetration af opløsnings- DK 169557 Bl 6 midlet, og navnlig modstår flagerne knusning. Flagerne forvarmes derefter ved en temperatur på 80-90°C og presses ved et tryk på 49-78,5 Pa, idet pressehovedtemperaturen holdes under 90°C. På denne måde vindes 5 50-60% af den i kernerne indeholdte olie. Den resulterende pressekage har en vægtfylde på 0,58-0,65 g/cm3, ca. det dobbelte af flagernes vægtfylde. Dette anbefales med henblik på en god perkolation af opløsningsmidlet. Pressekagen formales derefter og underkastes opløsningsmid-10 delekstraktion.

Det næste trin omfatter ekstraktion af olien med et ikke-polært opløsningsmiddel, f.eks. hexan, i en mængde på 200-250 vægt% hexan i forhold til resten. Ifølge en variant kan der i dette trin lige så godt anvendes 15 flydende carbondioxid eller fortrinsvis superkritisk carbondioxid under betingelser, hvor det er let polært, for eksempel ved 200-300 bar (20-30 MPa) og ved 40-60°C. Det er naturligvis også muligt for eksempel at anvende superkritisk' carbondioxid i vasketrinnet og i det efterfølgen-20 de ekstraktionstrin eller i kun det ene af disse trin, mens det andet gennemføres under anvendelse af for eksempel ethanol eller hexan.

Den pressede olie og den ekstraherede opløsning samles.

25 Efter ekstraktion er det muligt, men blot som fo retrukne muligheder, at neutralisere opløsningen for at fjerne de resterende frie fedtsyrer, efter at opløsningsmidlet er fordampet partielt, for eksempel i tilfælde af hexan, således at opløsningen indeholder ca. 10 vægt% 30 olie, idet der til neutralisationen anvendes (2N) koncentreret kalium- eller natriumhydroxid, afkøle opløsningen til 0-4°C i ca. 24 timer og filtrere den ved denne temperatur for fuldstændigt at fjerne de resterende voksarter. Også de efterfølgende affarvnings- og deodorise-35 rings-operationer er foretrukne træk. Således affarves opløsningen ved anvendelse af 2-8 vægt% af et adsorben-tium, f.eks. aktivt carbon eller aktiveret aluminiumsi-licat, såsom bentonit eller montmorrilonit, baseret på DK 169557 B1 7 den behandlede olie, ved 20-60°C, hvorefter hexanen fordampes. Olien deodoriseres derefter ved vanddampstripning ved 140-220°C og fortrinsvis ved ca. 180°C i et vakuum lig eller mindre end 1 torr (133 Pa).

5 Ifølge en variant for fremstillingen af olien bliver de formalede kerner ikke først vasket, men ekstra-heres direkte med et opløsningsmiddel. I dette tilfælde er neutralisationen, fjernelsen af voksarterne ved dekantering, affarvningen og deodoriseringen, som ovenfor an-10 givet, af afgørende betydning for fremstillingen af en bleggul raffineret olie.

I nogle tilfælde skal et fedtstof beriges med γ-linolensyre. Til dette formål bliver olien, der er befriet for voksarter og frie fedtsyrer, forsæbet med et 15 alkalihydroxid, for eksempel kaliumhydroxid, i et medium af methanol/vand i en koncentration på ca. 11%, de resulterende salte syrnes ved anvendelse af en mineralsyre, for eksempel 2N svovlsyre, de frie fedtsyrer eks-traheres med hexan, og den organiske fase fraskilles og 20 tørres, for eksempel ved tilsætning af natriumsulfat.

Ifølge en variant er det muligt direkte at behandle den formalede kage med et alkalihydroxid, syrne den ved anvendelse af en mineralsyre, ekstrahere de frie fedtsyrer med hexan og tørre den organiske fase, som ovenfor 25 anført. Den organiske fase fraktioneres ved højtryks-chromatografi i flydende fase, ved passage over søjler af silicagel belastet med sølvnitrat og eluering fortrinsvis med en blanding af dichlormethan, toluen og diethylether 70:25:5-65:30:5 på isocratisk måde, d.v.s.

30 med gencirkulation af opløsningsmiddelblandingen med fastsat sammensætning, og herved vindes en fraktion indeholdende ca. 60 vægt% γ-linolensyre og ca. 40% a-linolensyre.

Praktisk taget ren γ-linolensyre kan isoleres ved 35 højtryks-væskefase-chromatografi med en Cg- eller Ombærer i omvendt fase med en gradient af en opløsningsmiddelblanding acetonitril/vand, methanol/vand eller iso-propanol/vand.

DK 169557 B1 8

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen beskrives nærmere gennem følgende eksempel. I dette eksempel er dele og procenter baseret på vægten.

5 Eksempel 432 kg Tørret solbærpulp stammende fra saftpresning blev formalet i en skivemølle, og det formalede produkt blev sigtet, hvorved vandtes 261 kg partikler på 1-1,5 mm. Produktet indførtes i en elutriator, og der 10 vandtes 214 kg af en tung fraktion indeholdende hovedsageligt kerner. Fraktionen blev vasket to gange med hver gang 520 kg ethanol under tilbagesvaling.

De vundne 200 kg ethanol-vaskede solbærkerner blev sprøjtet med 14-16 liter vand indeholdende 30-50 15 ppm (dele pr. million) ascorbinsyre. De behandlede kerner blev tørret ved ca. 70°C i 30-40 minutter og derefter flaget. Flagerne blev derefter opvarmet i en rister ved 80-90°C i 30-40 minutter. Deres vægtfylde var ca.

0,35 g/cm3. Flagerne blev presset i 30-50 minutter i en 20 kontinuerlig skruepresse ved et tryk på 500-800 kg/cm2, ved en rotationshastighed for skruen på 10-20 rpm, idet pressehovedtemperaturen holdtes ved 80-90°C. Under disse betingelser vandtes 26-31 kg olie (ca. 50-60% af den i kernerne totalt indeholdte olie). Pressekagen havde 25 en vægtfylde på ca. 0,60 g/cm3, hvilket er velegnet for perkolation af opløsningsmidlet under den efterfølgende opløsningsmiddelekstraktion. Den blev derefter formalet og underkastet to hexan-ekstraktioner, som ovenfor anført, med 370-400 kg hexan under tilbagesvaling i 3 timer, derefter afkølet og filtreret. Hexanen blev derefter fordampet, og der vandtes 22-26 kg yderligere olie.

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af fedtstoffer udfra kerner fra frugter af Ribes-slægten, kendetegnet ved, at den omfatter: a) vaskning af kernerne med et polært solvent 5 eller en superkritisk væske i en polær tilstand, b) behandling af kernerne med en antioxidant for at beskytte dien indeholdt deri mod oxidation, c) omdannelse af de beskyttede kerner til flager, d) presning af -flagerne og opsamling af dien, ^0 e) abstrahering af resten af olien i presse-kagen med et ikke-polært opløsningsmiddel eller en superkritisk væske i svag polær tilstand, og fjernelse af opløsningsmidlet eller den superkritiske væske.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg- 15. e t ved, at den yderligere omfatter: f) blanding af den pressede olie med en opløsning indeholdende den tilbageværende olie fra trin e) og herefter neutralisering af blandingen for at fjerne tilbageværende frie fedtsyrer derfra, 20 g) afkøling af den neutraliserede blanding, ud fældning ved henstand og filtrering af blandingen, h) affarvning af filtratet med en adsorbent og herefter fjernelse af opløsningsmidlet og, i) fjernelse af lugtstofferne i olien.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendeteg net ved, at trin a) udelades.

4. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at kernerne opnås ved tørring af pressekagen fra solbær-juicer, formaling 30 og sigtning af denne til opnåelse af partikler på fra 1 til 1,5 mm og adskillelse af kernerne ved vindsigtning.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n -detegnet ved, at kernerne vaskes med ethanol 35 under tilbagesvaling.

6. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt åf kravene DK 169557 B1 1 til 3, kendetegnet ved, at flagerne presses med et tryk på fra 490 til 785 bar (500-800 kg/m^), mens temperaturen på pressehovedet holdes under 90°C.

7. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 5 1 til 3, kendetegnet ved, at pressekagen ekstraheres med hexan under tilbagesvaling.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at man i trin f) delvis fordamper det ikke-polære opløsningsmiddel til opnåelse af en 10 opløsning indeholdende. 80-90 vægt% af opløsningsmidlet, neutraliserer opløsningen med koncentreret alkali og i trin g) holder opløsningens temperatur på 0°C til 4°C i ca. 24 timer og filtrerer denne.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, k e n -15detegnet ved, at filtratet affarves i trin h) med fra 2 til 8% af en aktiveret adsorbent, baseret på vægten af fedtstofferne i opløsning.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at luftstofferne fjernes fra olien 20. trin i) ved en temperatur på fra 140°C til 220°C og ved et vakuum på under 133 Pa (1 torr).