EP0289968B1 - Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden - Google Patents
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Classifications
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- C11C3/02—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fatty acids with glycerol
Definitions
- Glycerol mono- and distearate (GMS) and GMO glycerol mono- and dioleate
- GMS is produced by glycerolysis of glycerol tristearate or of hardened fats, which contain at least 55% stearic acid, in continuous or discontinuous processes, since the starting material is easily accessible by hardening fats and oils.
- GMO is usually produced by esterification of oleic acid with glycerin, since the glycerol trioleate required for glycerolysis can only be produced technically over several stages.
- the oleic acid used for the esterification with glycerol is obtained by enrichment (solvent or cross-linking process) of the oleic acid contained in tallow fatty acid.
- enrichment solvent or cross-linking process
- Fatty acid monoglycerides are mainly used in food technology as emulsifiers. They should therefore have the greatest possible resistance to oxidation, which is reduced by contents of polyunsaturated fatty acids, in particular linoleic acid.
- fatty oils with the composition described at the outset from certain sunflowers (Helianthus annuus) species can be used by transesterification known per se in the presence of glycerol or fat cleavage and reaction of the split fatty acid obtained with glycerol.
- fatty acid monoglycerides based on these fatty oils have improved application properties.
- the oxidative resistance is significantly greater than that of conventional fatty acid monoglycerides. This is surprising since the content of polyunsaturated fatty acids in the fatty acid monoglycerides obtained according to the invention is comparable to that in those obtained from tallow fatty acid. Furthermore, the fatty acid monoglycerides obtained according to the invention have improved emulsifier properties compared to those from the prior art.
- the glycerol monooleates produced according to the invention using the above-mentioned fatty oils have monoester contents of 40 to 60%, which can be obtained in the usual way, for example by Allow molecular distillation to increase to a monoester content of 90% and above.
- the GMO produced using fatty oils of the abovementioned composition according to the invention was tested in the Rancimat against a GMO produced from fractional oleic acid according to the classic method with regard to its oxidation stability.
- the Rancimat (from Metrohm) is a widely used analytical device for testing the oxidation stability of unsaturated oils in the food industry.
- a constant air flow is conducted through a defined amount of sample at an elevated temperature (100 to 120 ° C); the volatile compounds formed during the oxidation are determined in a condensation vessel on the basis of their electrical conductivity.
- the time until volatile, electrically conductive oxidation products are formed is called the induction time.
- smell and taste were rated on a 10-point scale. 10 points mean a tasteless and odorless product, 1 point a completely unusable product: for use in the food industry, oils should have a score of at least 6. The color was measured in the Lovibond colorimeter with a 5 1 / 4 ⁇ cell.
- emulsifier from tallow fatty acid and according to the invention were dissolved at 40 ° C. in 35 parts by weight of soybean oil. 64.5 parts by weight of water were then added while stirring in a slow stream. Finally, the pre-emulsion was fine-homogenized twice in a high-pressure homogenizer at 120 bar.
- the glycerol monooleate according to the invention has superior emulsifier properties compared to those according to the prior art.
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Description
- Die Erfindung betrifft die Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus mit einem Ölsäuregehalt von 78 bis 92 Gew.-% und einem Linolsäuregehalt von 2 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen au: enthaltende Gesamtfettsäuren, Rest (auf 100 Gew.-%) gegebenenfalls Palmitinsäure und Stearinsäure sowie bis zu 1 Gew.-% Fettsäuren aus der von Myristin-, Palmitolein-, Linolen-, Arachin-, Eikosen- und Erucasäure gebildeten Gruppe unter Ausschluß von Anreicherungsschritten bezüglich des Ölsäuregehaltes zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden durch
- a) Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder
- b) durch Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin.
- Es ist bekannt, durch Umesterung von fetten Ölen mit Glycerin in Gegenwart von Katalysatoren Monoglyceride und Diglyceride herzustellen. Die größte wirtschaftliche Bedeutung haben dabei Glycerinmono- und -distearat (GMS) und Glycerinmono- und -dioleat (GMO).
- GMS wird durch Glycerinolyse von Glycerin-tristearat bzw. von gehärteten Fetten, die mindestens 55% Stearinsäure enthalten, in kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren hergestellt, da das Ausgangsmaterial durch Härtung von Fetten und Ölen leicht zugänglich ist. GMO dagegen wird üblicherweise durch veresterung von Ölsäure mit Glycerin hergestellt, da das für die Glycerinolyse erforderliche Glycerin-trioleat technisch nur über mehrere Stufen herstellbar ist.
- Die zur Veresterung mit Glycerin verwendete Ölsäure wird durch Anreicherung (Lösemittel- oder Umnetzverfahren) der in Talgspaltfettsäure enthaltenen Ölsäure gewonnen. Diesen Anreicherungsverfahren sind allerdings prinzipielle Grenzen gesetzt. Technisch kommen daher lediglich 65 bis 70%-ige Ölsäuren für die GMO-Herstellung zum Einsatz.
- Fettsäure-Monoglyceride werden hauptsächlich in der Nahrungsmitteltechnik als Emulgatoren eingesetzt. Sie sollen daher eine möglichst große Oxidationsbeständigkeit aufweisen, die durch Gehalte an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, insbesondere Linolsäure, herabgesetzt ist.
- Es wurde nun gefunden, daß fette Öle mit der eingangs beschriebenen Zusammensetzung aus bestimmten Sonnenblumen (Helianthus annuus) -Arten, wie sie z.B. aus der US-PS 4 627 192 bekannt sind, ohne die nach dem Stand der Technik üblichen Aufbereitungsverfahren für die Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden durch an sich bekannte Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin einsetzen lassen.
- Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß Fettsäure-Monoglyceride auf Basis dieser fetten Öle verbesserte anwendungstechnische Eigenschaften zeigen. So ist die oxidative Beständigkeit im Vergleich zu üblichen Fettsäure-Monoglyceriden deutlich größer. Dies ist insofern überraschend, da der Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren in den erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monoglyceriden vergleichbar hoch wie bei denjenigen aus Talgspaltfettsäure gewonnenen ist. Weiterhin weisen die erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monoglyceride gegenüber denjenigen aus dem Stand der Technik verbesserte Emulgatoreigenschaften auf. Schließlich ist es als überraschend anzusehen, daß sich bei verwendung von fetten Ölen der eingangs genannten Art Fettsäure-Monoglyceride erhalten lassen, die Oxidationsbeständigkeit, Geruchs-, Geschmacks- und Farbneutralität sowie gute Emulgiereigenschaften aufweisen, ohne daß die als Ausgangsmaterialien verwendeten fetten Öle vor der Umsetzung irgendwelchen Anreicherungsschritten unterzogen werden müssen.
- Da die als Ausgangsmaterialien verwendeten fetten Öle Naturstoffe sind, sind die Alteile ihrer Hauptkomponenten gewissen Schwankungen unterworfen. Typischerweise weisen die fetten Öle bzw. die daraus erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monoglyceride hinsichtlich der Fettsäuren die folgenden Schwankungsbreiten auf:
- Ölsäure:
- 78 bis 92 Gew.-%
- Linolsäure:
- 2 bis 10 Gew.-%
- Palmitinsäure:
- 2 bis 5 Gew.-%
- Stearinsäure:
- 2 bis 7 Gew.-%.
- Die erfindungsgemäß unter Verwendung der obengenannten fetten Öle hergestellten Glycerinmonooleate weisen Monoestergehalte von 40 bis 60% auf, die sich auf üblichem Wege, z.B. durch Molekulardestillation, auf einen Monoestergehalt von 90% und darüber,steigern lassen.
- Das unter der erfindungsgemäßen Verwendung von fetten Ölen der obengenannten Zusammensetzung hergestellte GMO wurde im Rancimaten gegen einen aus fraktionierter Ölsäure nach dem klassischen Verfahren hergestelltes GMO hinsichtlich seiner Oxidationsstabilität geprüft. Der Rancimat (Fa. Metrohm) ist ein in der Nahrungsmittelindustrie weit verbreitetes Analysengerät zur Prüfung der Oxidationsstabilität ungesättigter Öle.
- Bei der Analyse wird bei erhöhter Temperatur (100 bis 120°C) durch eine definierte Probenmenge ein konstanter Luftstrom geleitet; die bei der Oxidation entstehenden flüchtigen Verbindungen werden in einem Kondensationsgefäß anhand der elektrischen Leitfähigkeit derselben bestimmt. Die Zeit bis zur Bildung von flüchtigen, elektrisch leitenden Oxidationsprodukten wird als Induktionszeit bezeichnet.
- Für das erfindungsgemäß hergestellte GMO wurde eine Induktionszeit von 4 h, für das aus Talgspaltfettsäure gewonnene eine solche von 2 h gemessen.
- Zusätzlich wurden Geruch und Geschmack nach einer 10-Punkte-Skala bewertet. 10 Punkte bedeuten ein geschmacks- und geruchsneutrales, 1 Punkt ein völlig unbrauchbares Produkt: Zur Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie sollten Öle mindestens eine Punktzahl von 6 aufweisen. Die Farbe wurde im Lovibond-Farbmeßgerät mit einer 5 1/4˝ -Küvette gemessen.
- Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.
- Für das erfindungsgemäß erhaltene GMO ergeben sich deutliche sensorische und, wenn auch etwas schwächer ausgeprägt, farbliche Vorteile.
- Für die erfindungsgemäß beschriebenen Fettsäure-Monoglyceride ergeben sich entscheidende anwendungstechnische Vorteile, da die Möglichkeiten der GMO-Verwendung zur Herstellung von Emulsionen, beispielsweise von Speisefettemulsionen als Kälber-milch-Ersatz (Milchaustauscher) oder von hoch wasserhaltigen Margarinen oder anderen fetthaltigen Brotaufstrichen ("low calorie spread") sowie von technisch anzuwendenden Emulsionen (z.B. für Brotschneidemaschinen) durch zu geringe Oxidationsstabilität bzw. sensorische Beeinträchtigungen bisher stark eingeschränkt gewesen sind.
- Das folgende Vergleichsbeispiel demonstriert die vorzügliche Eignung der unter Verwendung von fetten Ölen gemäß der obigen Zusammensetzung erhaltenen Monoglyceride für die Emulsionsherstellung:
- 0,5 Gew.-Teile Emulgator aus Talgspaltfettsäure und gemäß der Erfindung wurden bei 40°C in jeweils 35 Gew.-Teilen Sojaöl gelöst. Anschließend wurde unter Rühren in langsamem Strahl 64,5 Gew.-Teile Wasser hinzugegeben. Schließlich wurde die Voremulsion in einem Hochdruckhomogenisator 2 × bei 120 bar feinhomogenisiert.
- Die Stabilität der erhaltenen Emulsionen wurde nach Stehenlassen von jeweils 100 ml frisch hergestellter Emulsion im graduierten Zylinder nach 24 h und nach 8 Tagen durch visuelle Beurteilung bzw. durch Extraktion von 25 ml-Schichten mit Petrolether bestimmt, wobei die 25 ml-Schichten jeweils von unten entnommen und mit Petrolether ausgeschüttelt wurden. Die organischen Phasen wurden abgetrennt, der Petrolether verdampft und der Rückstand (= Fettgehalt) gewogen.
- Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt.
- Wie sich aus der Tabelle 2 ergibt, weist das Glycerinmonooleat gemäß der Erfindung überlegene Emulgatoreigenschaften gegenüber demjenigen gemäß Stand der Technik auf.
- Die Herstellung eines Glycerinmonooleats unter erfindungsgemäßer Verwendung eines fetten Öles wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Das Sonnenblumenöl wies gemäß gaschromatografischer Auswertung die folgende Zusammensetzung der Fettsäureanteile auf:
- Myristinsäure
- 0,1 Gew.-%
- Palmitinsäure
- 3,1 Gew.-%
- Stearinsäure
- 2,0 Gew.-%
- Ölsäure
- 86,2 Gew.-%
- Linolsäure
- 7,8 Gew.-%
- Linolensäure
- 0,2 Gew.-%
- Arachinsäure
- 0,2 Gew.-%
- Eikosensäure
- 0,2 Gew.-%
- Erucasäure
- 0,2 Gew.-%.
- 688 g Sonnenblumenöl der obigen Zusammensetzung wurden mit 290 g 99,5%-igem Glycerin in einen 2 1-Dreihalskolben mit Rührer, Thermometer, Destillationsaufsatz und externer Heizung vorgelegt und unter Stickstoff auf 265°C erhitzt. Nach dem Erreichen dieser Temperatur werden 0,05 Vol.-% 50%-ige Natronlauge zugesetz. Die Reaktion war nach 5 bis 10 min beendet (Klarwerden des Kolbeninhaltes). Das Reaktionsprodukt wurde abgekühlt, bei 200°C mit Phosphorsäure neutralisiert und bei 100°C ca. 10 min stehengelassen. Das überschüssige Glycerin wurde abgezogen; anschließend wurde 3 × mit ca. 200 ml heißer gesättigter NaCl-Lösung bei 95°C gewaschen. Nach dem Trocknen bei 90 bis 100°C im Wasserstrahlvakuum wurde unter Zusatz von 1% Filterhilfsmittel filtriert.
- Man erhielt ein Ölsäure-Monoglycerid mit folgenden Kenndaten:
- Säurezahl
- 1,3
- Verseifungszahl
- 163
- Jodzahl
- 74
- OH-Zahl
- 239
- Glyceringehalt:
- 0,6 Gew.-%
- Monoglyceridgehalt:
- 60 Gew.-%.
Claims (1)
1. Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus mit einem Ölsäuregehalt von 78-92 Gew.-% und einem Linolsäuregehalt von 2-8 Gew.-%, jeweils bezogen auf enthaltende Gesamtfettsäuren, Rest (auf 100 Gew.-%) gegebenenfalls Palmitinsäure und Stearinsäure sowie bis zu 1 Gew.-% Fettsäuren aus der von Myristin-, Palmitolein-, Linolen-, Arachin-, Eikosen- und Erucasäure gebildeten Gruppe unter Ausschluß von Anreicherungsschritten bezüglich des Ölsäuregehaltes zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden durch
a) Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder
b) durch Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin.
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