NO327880B1 - Fremgangsmate ved separasjon av lipider og proteiner fra biologisk materiale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved separering og isolering av ernæringselementer fra materiale som inneholder lipider og proteiner og som er av biologisk opprinnelse hvor materialet enten fryses og oppdeles i mindre biter eller vise versa, hvorpå materialet bearbeides mekanisk mens det er frossent for å bryte cellemembranene i det biologiske materialet for derved å ødelegge strukturelle komponenter i materialet. Fremgangsmåten omfatter videre de trekk som fremgår av krav l's karakteriserende del og egner seg spesielt til separering og utvinning av slikt materiale fra akvatiske organismer så som fisk. Foreliggende oppfinnelse angår spesielt fremstilling av olje og lipider fra vekster og/eller fisk og/eller andre dyr hvor oljen, lipidene og/eller fettet inneholder en større mengde av ikke-degraderte proteiner og andre essensielle materialer (vitaminer, biobundne ernæringsmidler, polyumet-tet fett etc.)

Det er tidligere kjent metoder for utvinning og separering av forskjellige materialer fra levende organismer. Blant disse kan det nevnes metoder for utvinning av fett og oljer fra fisk, pattedyr og planter, utvinning av proteiner og proteinholdig materiale fra dyr og planter, utvinning av fargestoffer, vitaminer, etc. fra dyre- og plantemateriale, etc.

Blant den teknikk som kommer nærmest foreliggende oppfinnelse er den fremgangsmåte som er beskrevet i NO patentsøk-nad nr. 1993 3009, hvor det er angitt en fremgangsmåte for produksjon av oljer med høy oksidativ stabilitet fra marint råstoff. I den tidligere kjente fremgangsmåten fryses råstoffet hurtig inn med en innfrysningshastighet på > l°C/min. og bearbeides i frossen tilstand, hvorpå fettet utskilles ved svak oppvarming ved at det smeltes ut fra råstoffet. I dette patentet beskrives hvordan innfrysning av utgangsmaterialet i hovedsak skal skje for å bevare den ol-jekvalitet som ønskes i sluttproduktet, og hvilke momenter

som virker inn ved en slik prosess. Imidlertid spesifise-

res ikke mye angående den angitte svake oppvarming av materialet for å smelte fettet og oljene ut fra utgangsmaterialet.

Det er også tidligere kjente lignende metoder for utvinning av olje, så som via Norsk patent 43.956 og 38.027. Det er således kjent fra NO patent 43.956 å fryse fiskelever og opptine denne på en i og for seg kjent måte fulgt av separasjon av oljen for fremstilling av fiskeolje. Likeledes er det kjent fra NO patent 38.027 å fryse fiskelever og opptine denne på i og for seg kjent måte fulgt av separasjon av oljen for fremstilling av fiskeolje. Likeledes er det kjent fra NO patent 38.027 å fryse fiskelever for å sprenge cellene i leveren og derved gjøre at fiskelever-oljen etter opptining kan separeres fra det øvrige materialet. I ingen av disse patentene står det noe om hvordan opptiningen skal utføres, og heller ikke noe om hvilke effekter opptiningsprosessen vil ha på det opptinende materiale .

Foreliggende oppfinnelse er en oppfinnerisk videreutvikling av de metoder som er beskrevet i de ovennevnte patenter/pa-tentsøknader, og som foreliggende metode kan også benyttes til utvinning og separering av materiale som er av organisk biologisk opprinnelse og som inneholder lipider og proteiner. Hensikten med en slik separering er å utvinne olje med et innhold av fett/olje (lipider) sammen med proteiner som foreligger i sin naturlige tilstand, det vil si som ikke er denaturerte. Hensikten med dette er at fett-/oljefraksjon-en hos forskjellig biologisk materiale inneholder substanser som er av stor ernæringsmessig samt medikamentell betydning, og det er derfor av stor viktighet å unngå å denaturere slike komponenter ved utskillelsen av fett/olje fra det biologiske materialet. Dette gjelder animalsk (marint og ikke-marint) så vel som vegetabilsk materiale, og blant vegetabilsk materiale kan det i denne forbindelsen nevnes utvinning av olje fra soya, oliven, solsikke, mais, etc. Idet utvinning av olje fra marint materiale er av de utvin-ningsformer som ligger nærmest opp til foreliggende oppfinnelse, vil effekter av oppvarming ved tradisjonell utvinning av marine oljer bli omtalt.

Dagens metoder for utvinning av tran skjer ved at torskelever varmes opp ved hjelp av vanndamp så mye at celle-strukturen ødelegges og proteiner denatureres. Denne oppvarming (damping) av råstoffet fører til at tranen, som ikke er løselig i vann, flyter opp og således skilles fra det vandige materialet ved sentrifugering, pressing, flo-tasjon eller dekantering.

Fiskeolje produseres som et biprodukt ved fiskemelproduk-sjonen. Kvaliteten på oljen reflekterer også dette. Prosessen for fremstilling av olje starter med våtpressing av råstoffet. Råstoffet varmebehandles ved oppvarming til mellom 70-90°C, og dette gjør at proteinene som er til stede i materialet denatureres. Imidlertid blir fett/olje frigjort ved en slik behandling. Fett/olje kan derpå separeres ved de metoder som er nevnt ovenfor. Det har vært mulig å redusere tiden som råstoffet utsettes for denne oppvarming, og derved har det vært mulig å heve kvaliteten på produktet, men like fullt har det vært nødvendig med en slik dampbehandling for å skille ut de ønskede lipider.

I tillegg til at proteiner blir denaturert ved varmebehandling, vil også andre komponenter så som termisk labile antioksidanter, prooksidanter, enzymer og fettsyrer med leng-re kjeder og/eller med stor utmetningsgrad bli helt eller delvis ødelagt med en slik varmebehandlingsprosess som er nevnt ovenfor. Dessuten vil tilførsel av store mengder energi føre til aktivering og høye reaksjonshastigheter i materialet så som autooksidasjon, fotooksidasjon, enzymatisk oksidasjon og polymerisering.

Varmebehandling forårsaker også aktivering av oksidasjons-reaksjoner enten rent termisk eller gjennom reduksjon av innholdet av termolabile antioksidanter. For sterk oppvarming fører også til at naturstoffer som bidrar til å gjøre stoffet stabilt mot harskning, inaktiveres. Ved varmebehandling av materialet, og derved denaturering av proteiner, vil også metallioner bli frigjort. Eksempler er ferritin og hemoglobin som ved denaturering frigjør jern. Ioner av transisjonsmetaller som jern (Fe<3+>) og kopper (Cu<2+>) er eksempler på sterke prooksidanter som bidrar til hurtigere oksidasjon av fettet og derved lavere stabilitet.

Teknikker som unngår oppvarming av materialet i vesentlig grad har også vært benyttet til separasjon av olje og fett. Dette gjelder spesielt såkalt "kaldpressing" ved omkring 30-50°C av vegetabilske oljer fra vegetabilsk materiale etter mekanisk bearbeiding av materialet, men her har ikke materialet på forhånd blitt utsatt for noen fryseprosess. "Kaldpressing" har også blitt foretatt ved utvinning av torskelevertran, men her blir ofte fettet, i tillegg til den moderate oppvarmingen, utsatt for oppvarming til 90°C for å effektivisere prosessen i de senere separasjonstrinn.

Målet med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe et li-pid/proteinholdig produkt med så lite denaturering av pro-duktets komponenter som mulig, hvor prosessen er med på å stabilisere produktet, det vil si å utsette det for så lite oksidativt stress som mulig, samtidig som det kan bli unn-gått tilføring av luft (oksygen) og frigjøring av prooksidanter så som metallioner, samt hvor temperaturen kan holdes lav (under denatureringstemperaturen for proteinene i det biologiske materialet) og hvor prosessen kan utføres i mørke for å unngå fotooksidasjon av materialet. For å oppnå dette er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen særpreget ved at materialet derpå tines til en temperatur innenfor området fra 10°C til 60°C, men under denatureringstemperaturen for materialets protein, hvor nevnte denatureringstemperatur er temperaturen hvor proteinene i materialet starter å danne agglomerater som er synlige som strenger eller en utfelling i materialet, hvorpå protein og fett/lipider skilles ut fra den resulterende blandingen ved en temperatur under den funne denatureringstemperatur på i og for seg kjent måte, hvor materialet blir behandlet ved en temperatur i intervallet 10°C til 60°C forutsatt at lipidene ved disse forhold er flytende og hvor proteinene ikke blir denaturert under separasjonen. I tillegg kan det være mulig å utføre prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse under en inert atmosfære (for eksempel under nitrogen eller argon) eller i et vakuum for å unngå oksidering av lipidene, proteinene eller sporelementene i det behandlede biologiske materiale.

Prosessen ifølge oppfinnelsen har som utgangspunkt et materiale av organisk biologisk opprinnelse (fiskelever, hval-spekk, soyabønner, oliven, solsikkefrø, mais, mikroorganisk materiale (gjær, bakterier, celledyrkningsmateriale) etc.) som inneholder lipider og proteiner. Et eventuelt utgangsmateriale er et slikt materiale som angitt ovenfor som har blitt forbehandlet for å svekke eller sprenge celleveggene. En slik behandling kan bli foretatt med enzymer (for eksempel cellulase, collagenase, lysozym etc.) og/eller med overflateaktive midler og/eller med oppløsningsmidler (for eksempel heksan) og/eller med emulsjonssprengende forbin-delser eller sammensetninger (for eksempel saltoppløsning-er) og/eller emulsjonsinhiberende oppløsninger etc. Slik behandling kan bli benyttet for å forbedre utbyttet av cellulære materialer eller komponenter (fett og/eller proteiner) ved å sprenge celleveggen for å frigjøre komponentene så som fett.

Dette materialet fryses til en lav temperatur. Frysetempe-raturen er ikke kritisk, men den ligger i et slikt område at membranene som omgir cellene i det innfrosne materiale blir "sprø" og brekker opp for å frigjøre innholdet av cellene. Normalt vil det være tilstrekkelig å fryse materialet til en temperatur i området 0 til -10°C, mer foretrukket 0 til -6°C, selv om også andre temperaturområder vil være mulig så som temperaturer fra -3°C til -50°C, fortrinnsvis -5°C til -28°C. Innfrysningshastigheten kan være relativt hurtig, fortrinnsvis over l°C/minutt, selv om heller ikke dette er av vesentlig betydning for prosessen i-følge foreliggende oppfinnelse.

Uten å være begrenset av teori, er det antatt at konsekven-sen av frysing er fokusert på ompakking av membranlipidene. For depotfettet i biologisk materiale, som hovedsakelig be-står av triglyserider, har frysingen ingen vesentlige kon-sekvenser, andre enn at volumet i fettvakuolene minsker med ca. 10%. For membranlipidene derimot kan ompakkingen ved frysing direkte skade membranstrukturen. I membraner som i sin opprinnelige form har en flytende heterogen struktur av fosfolipider, gir frysingen opphav til faseseparasjon hvor fosfolipidene utkrystalliseres som separate "øyer" i mem-branen. Denne faseseparasjonen er ikke reversibel og en-dringene påvirker membranens funksjon etter tining. I frossen tilstand vil vann, fett og vev (celler) utgjøre en fast rigid struktur. Denne rigide strukturen av iskrystaller, cellemembran og fettvakuoler utnyttes ved en mekanisk bearbeiding av det frosne vevet. Elastisiteten av celle-membranen i frossen tilstand er borte, og det er ikke mulig for vevet i frossen tilstand å fordele krefter som utøves på dette. Påførte ytre krefter vil således være tilstrekkelig for å knuse vevet slik at oljen kan utvinnes ved mo-derat oppvarming. Ved hurtig innfrysning, som nevnt ovenfor, vil fordelaktig gjennomløpstiden for vevet i behandlingen skjæres ned, og lipidene og proteinene utsettes for færrest mulige angrep av oksidative stoffer som er til stede i materialet.

I tillegg er det slik at ved sakte innfrysning vil færre kjerner dannes, og derved større iskrystaller. Etter hvert vil saltkonsentrasjonen i cellene bli så høy at den i seg selv har prooksidative egenskaper. Øket enzymaktivitet er vist i temperaturområdet for isdannelse (-2 til 0°C) .

Dette er også en grunn til at det er foretrukket at inn-frysningsprosessen for det biologiske materialet gjøres så liten som mulig for å oppnå stabile, høykvalitetsoljer fra det biologiske materialet.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse utsettes ikke råstoffet for temperaturbetingelser hvor uønskede smaks- og fargestoffer er løselige i fettfasen eller som ødelegger de naturlige antioksidanter. Dette blir oppnådd ved at råstoffet først fryses hurtig inn slik at vannet i materialet danner mange små iskrystaller og cellemembranene og andre cellulære komponenter holdes i en fast, rigid struktur. Etter innfrysing bearbeides råstoffet mekanisk, for eksempel med oppvarming, kverning, riving, hamring eller på annen måte. Dette øker overflatearealet av det innfrosne materialet slik at separasjon av lipidene ved mode-rat oppvarming vil kunne skilles fra resten av det biologiske materialet. Det er foretrukket, men ikke nødvendig, at den gjennomsnittlige partikkeldiameteren ved oppmaling-en/opphakkingen ikke overstiger 50 mm, og er fortrinnsvis ikke over 25 mm.

Opptiningen av materialet kan foregå enten ved å tine materialet i en ovn, ved å tilføre mikrobølger eller på annen konvensjonell måte. Forutsetningen er at opptiningen ikke denaturerer proteinene i fettfasen.

Som et spesielt hensyn må opprinnelsen av det relevante or-ganiske materialet bli tatt i betraktning.

Proteiner fra for eksempel kaldtvannsfiskearter har blitt vist å denaturere ved så lave temperaturer som 25°C. Den

normale fysiologisk funksjonelle temperatur for disse arter er omkring 10-15°C eller mindre. Dette betyr at fisken har sine proteiner og smeltetemperaturen for sitt fett spesielt tilpasset denne temperatur. Fisk fra tempererte strøk har en vesentlig høyere denatureringstemperatur for sine tilsvarende substanser.

Dette betyr at for enhver type organisk materiale er det nødvendig å finne hvor denatureringen starter for å oppnå den best mulige separasjonseffekt med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

Viskositetsmålinger av malt hel frossen lever fra torsk viser at en denaturering starter allerede ved omkring 40°C. Det samme resultat ble funnet for den proteinholdige fase atskilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Viskositeten sank fra 10°C til 40°C for den proteinholdige fase og økte deretter til over 80°C. Selve oljen minsker i viskositet fra 10°C og opp til 50°C og over.

Følgelig er det viktig for effektiviteten å ha så høy temperatur som mulig uten å skade funksjonaliteten av proteinene. Dette avhenger av hvilken funksjon av proteinene som er ønsket.

Ved en temperatur over 30°C blir det vanskelig å separere levermassen og dette er på grunn av naturen av materialet.

Det som hender i levermassen kan faktisk bli observert. Strukturen av proteinene holdes sammen delvis av "svovel-broer" og delvis av hydrogenbindinger (Van der Waals-krefter) som dannes over proteinenes struktur fra protein-"kjede" til protein-"kjede" og også til andre typer av cel-lekomponenter. Følgen av oppvarmingen er at når varmeener-gien tilføres, øker bevegelsesenergien (rotasjonsmessig og translasjonen energi) hos molekylene. Når bevegelsesenergien overstiger Van der Waals-kreftene, vil den opprinnelige struktur hos proteinene endres og starte å bevege og omleire seg. Proteinene vil nå starte å klumpe seg sammen og klebe til overflater og delvis å danne nye hydrogenbindinger ved andre og fullstendig tilfeldige steder. Dette gjør separasjonen vanskelig. Fettet vil på en måte bli emulgert av de lange oppsamlende armer til proteinene i denne fase.

I torskelever er det omkring 25-30% vann og kun 6-8% protein og omkring 60-70% olje. Når temperaturen øker noe blir mer vann adskilt fra proteinet. Den emulgerende virk-ning øker og det blir enda vanskeligere å utføre en separasjon .

Når fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse blir an-vendt, er det følgelig viktig å unngå at tre faser blir dannet, d.v.s. en proteinholdig fase, fritt vann og olje. En trefaseseparator er kun i stand til å håndtere 2 flytende faser, og i et tilfelle hvor vann blir dannet fritt vil det raskt bli dannet en emulsjon.

Når temperaturen når intervallet 55-95°C begynner proteinene å agglomerere til små proteinklumper. Vann kan bare binde i små mengder til disse proteinklumper som har dannet seg. Dette gjør at overflatearealet og tettheten av proteinene øker og gjør at partikkeldiameteren øker. Samtidig er forskjellen i egenvekt mellom vann og olje vesentlig større ved slike hevede temperaturer enn ved lavere temperaturer, og dette gjør en videre separasjon lettere å ut-føre, noe som kan være ansvarlig for det faktum at det meste av separasjonen ifølge tidligere teknikk utføres ved høye temperaturer. Dette er illustrert i figuren gitt nedenfor (Figur 1). Denne figur viser kurven for egenvekten av vann mot temperaturen og egenvekten av torskeleverolje mot temperaturen i temperaturintervallet 0-95°C.

Det som går tapt ved slike høye temperaturer er viktige termolabile komponenter så som retinol (vitamin A) og andre viktige sporelementer så som naturlige antioksidanter etc. De funksjonelle egenskaper av proteinene blir tapt via denaturering .

På den annen side kan proteinene fra proteinfasen oppnådd ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse bli kon-sentrert og isolert og de kan bli brukt som funksjonelle proteiner i næringsmiddelindustrien og kjæledyrmatindu-strien for å binde fett og også ha andre funksjonelle opp-gaver .

Oljen fra fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan, når den er raffinert og deodorisert, eller når den på annen måte er behandlet slik at dens smak blir nøytral, bli brukt som et additiv i næringsmiddelsubstanser (mat og/eller for) for å gi slike substanser en bedre ernæringsmessig verdi, og den kan derved representere en vesentlig forbedring for den industrielle forbruker. For å forbedre stabiliteten av oljen og/eller proteinene, kan antioksidanter også bli tilsatt i råmaterialet og/eller i det raffi-nerte materialet.

Likeledes er kvaliteten av oljen fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse et utmerket startmateriale for an-vendelse av oljen i andre områder, for eksempel ved å bruke oljen som et råmateriale i enzymatisk esterifisering (kon-sentrasjon, inter-esterifisering, konstruksjon av nye triglycerider med en definert sammensetning av fettsyrene ("strukturerte lipider")). Med en lav oksidasjonsgrad re-presenterer lipidene fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse et enestående basismateriale, og oljen således oppnådd kan følgelig motstå en større grad av håndtering og prosessering uten at dette har store følger for kvaliteten av sluttproduktet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har særlig verdi ved trinnene som blir utført etterfølgende frysingen og oppdelingen og finoppdelingen av stykkene av biologisk materiale, tining av det frosne og behandlede materiale og isolere oljen ved en temperatur hvor proteinene ikke starter å denaturere, hvor nevnte denatureringstemperatur blir bestemt ved visuell inspeksjon av oljen hvor maksimumstempe-raturen er den temperatur hvor proteiner i oljen starter å danne agglomerater som er synlige som strenger eller et presipitat i oljen.

Nevnte maksimumstemperatur er spesifikk for de relevante organismer hvorfra oljen er adskilt. Som nevnt ovenfor, vil organismer fra kalde miljøer normalt ha en lavere mak-simal isoleringstemperatur for oljen enn organismer fra et mer temperert miljø. Imidlertid er kun lette og enkle van-lige forsøk som er innlysende for fagpersonen nødvendige for å bestemme nevnte maksimumstemperatur. Eksempler på dette er gitt nedenfor.

Som en foretrukket og optimal prosess er imidlertid en mo-difisert prosess til den indikert ovenfor. Den modifiserte prosess er en hvor det blir tatt i betraktning det faktum at oljen som skal ekstraheres fra det biologiske materiale, blir mer flytende desto høyere temperaturen er. Følgelig eksisterer det en optimal temperatur for ethvert gitt biologisk materiale hvor proteinene fremdeles er i sin naturlige og ikke-denaturerte tilstand, men hvor oljen er så flytende som mulig for kald ekstraksjon i henhold til fremgangsmåten angitt ovenfor.

Ved opptining av det frosne og bearbeidede materialet vil det være en spesiell temperatur over hvilke proteinene i materialet begynner å denaturere, som forklart ovenfor. Dette vil normalt observeres ved at strukturen av materialet endrer seg fra å være en blanding hvor fett og proteiner holdes i et strukturgitter eller mønster som normalt opptrer i slikt materiale til å gå over en mer flytende fase hvorpå strukturen, ved en gitt temperatur avhengig av den relevante art eller organisme som materialet er tatt fra, raskt går over fra å være ordnet til å bli mer til-feldig idet den strukturerende og holdende gitterstrukturen eller mønsteret hos materialet blir brutt ned når proteinene starter å denaturere på grunn av varmen og på grunn av økede nedbrytningsreaksjoner som foregår ved øket temperatur (se ovenfor). Det er antatt at denne temperaturen hvor fett/proteiner ikke er utsatt for nevneverdig nedbrytning ligger i intervallet 0 - 60°C, men det vil være en enkel sak for fagmannen å bestemme den spesielle denatureringstemperaturen for det aktuelle biologiske materialet både ved observasjon (se ovenfor) og eventuelt ved måling av viskositeten for det aktuelle råmateriale og/eller fettfasen. Ved adskillelse av fett og protein fra det øvrige biologiske materialet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er det en forutsetning at lipidene ved den aktuelle temperatur (under denatureringstemperaturen for proteinene) er i flytende tilstand, slik at ikke-denaturerte proteiner og fett/olje kan separeres fra materialet på i og for seg konvensjonell måte.

Ved bestemmelse av den optimale temperatur for ekstraksjon av oljen ifølge den oppfinneriske fremgangsmåten, dersom en slik ekstraksjon blir utført ved å bruke en to-fase eller tre-faseseparator, vil varmen tilført av separatoren måtte bli inkludert i beregningen av den høyeste temperaturen som kan benyttes for det relevante biologiske materiale.

Siden ekstraksjonen av oljen ifølge oppfinnelsen blir ut-ført ved en temperatur under denatureringstemperaturen for proteinene hos materialet, kan et etterfølgende trinn bli utført for å isolere de relevante proteiner fra oljen. Eksempler på slike proteiner (eller andre essensielle næ-ringsstoffer eller sporelementer) er gitt ovenfor, og det kan spesielt bli nevnt proteinekstrakter fra soyabønner eller andre kilder som interessante materialer som kan isoleres ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Som et alternativ kan det også være mulig å utføre oppde-ling/mekanisk prosessering av de biologiske materialer før frysing av materialet.

Fett med en høy grad av umettethet har lavt smeltepunkt, og fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er derfor spesielt godt egnet til isolering/utskilling av råstoff som er rikt på slikt umettet fett/olje. Spesielle eksempler på slike biologiske materialer er torskelever, soyabønner, solsikkefrø, olivenfrø så vel som alger og andre mikroorga-nismer .

Ved tradisjonell utvinning av fett fra råmaterialer som beskrevet ovenfor, blir det vanligvis brukt høye temperaturer i råstoffet for fettutskillelse, og det gjenværende materialet (graksen) vil bestå av blant annet denaturerte proteiner, herunder denaturert bindevev. Denne graksen har imidlertid dårlig næringsverdi som proteinkilde på grunn av dårlig fordøyelighet. En alternativ metode for utvinning av fett ved lav temperatur, og spesielt hvor størstedelen av proteinene ikke denatureres, gir en grakse med langt høyere næringsverdi. Ved en slik lavtemperaturprosess denatureres ikke proteinene og oksidasjonen av lipidene begrenses eller hemmes. En slik grakse vil derfor være en god kilde for forskjellige proteiner, og graksen dannet ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse kan således bli brukt som en ernæringssubstans i seg selv eller kan bli brukt videre som et råmateriale for isolasjon av proteiner eller sporelementer som ikke passerte inn i fettfasen.

I en eventuell og foretrukket fremgangsmåte er det mulig å separere fryse- og tineavsnittene av det biologiske utgangsmaterialet slik at fryse- og tineprosessene kan bli utført kontinuerlig.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli illustrert ved enkle eksempler .

Eksempel 1

500 kg torskelever ble frosset i en platefryser til en kjernetemperatur på -22°C. Leveren ble så knust i en kvern og malt til en partikkelstørrelse på omkring 0,5 cm. Leveren ble så behandlet i en pumpe og videre transportert i en varmeveksler hvor det frosne materialet ble tint til en temperatur på 28°C og så pumpet til en trefaseseparator.

Olje ble isolert via den lette fase og proteinmassen ble isolert via den tunge flytende fase som kommer ut fra separatoren. Utbyttet ble målt til å være 52% w/w av oljen og resten ble isolert som en proteinholdig fase.

Eksempel 2

Torskelever (3.500 kg) ble frosset som i eksempel 1 og behandlet på liknende måte opp til oppvarmingssekvensen. I dette eksempel ble levermaterialet tint til 10°C og så pumpet til separatoren. Kapasiteten ble så bestemt for å oppnå en anvendelig separasjon. Etterfølgende ble temperaturen øket til 15°C, 20°C, 25°C, 30°C og opp til 40°C. Utbyttet av oljen ble nedtegnet ved representative temperaturer i løpet av varmeprosessen for å oppnå den optimale temperatur ved hvilken å separere de relevante faser. Som et annet moment å ta i betraktning er også kapasiteten av separatoren som skal brukes i prosessen. Siden fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir utført ved relativt lave temperaturer vil hastigheten av separatoren måtte bli redusert for å oppnå et forbedret produkt. Den optimale hastighet mot temperaturen for den relevante separator innenfor separa-sjonsparametrene kan også bli bestemt ved å utføre et lignende forsøk.

De følgende resultater ble oppnådd:

Eksempel 3

Den proteinholdige fase fra eksempel 1 ble undersøkt for sine funksjonelle verdifulle egenskaper. En representativ prøve på omkring 7 kg ble fjernet fra den relevante fase. Prøven ble homogenisert med vann i et l:l-forhold og pH ble justert til pH 9 og sentrifugert for å konsentrere den proteinholdige fase. De vannoppløselige proteiner ble fjernet i supernatanten fra sentrifugen (heretter kalt proteinekstraktet).

Den ikke-vannoppløselige pellet ble kastet.

En prøve på omkring 7 kg fra den proteinholdige fase fra eksempel 1 ble også tatt ut og frysetørket (nedenfor kalt frysetørket protein).

De funksjonelle egenskaper fra hvert av de relevante materialer (proteinekstraktet og det frysetørkede protein) ble undersøkt og sammenlignet med to forskjellige prøver av kommersielt kasein (EM7 og EM65). Resultatene er gitt i tabell 2.

Emulgerende egenskaper:

De geldannende egenskaper av materialet er gitt i tabell 4 nedenfor:

Eksempel 4

3500 kg torskelever ble frosset til -11°C, behandlet i en kvern, pumpet gjennom en varmeveksler og tint til en temperatur på 27°C. Levermaterialet ble så adskilt som i eksempel 1 og oljefasen ble fjernet og målt for kvalitet. Elementene i oljen er angitt i tabell 5 nedenfor.

Eksempel 5

Oljen fra eksempel 4 ble deretter raffinert, deodorisert og tilsatt et kommersielt antioksiderende middel (tokoferol-blanding). Elementene i oljen er etter denne behandling gitt i tabell 6 nedenfor.

Etterfølgende ble oljen blandet i en flytende tilstand i en ernæringssubstans så som brød (0,6%) og margarin (5%).

Alle applikasjonene gav smaksnøytrale produkter som i et sensorisk panel var umulige å skjelne fra referanseprøvene.

Eksempel 7

Frossen torskelever (2 kg) ble kvernet og oppvarmet i in-tervaller og ble sentrifugert i en laboratorieskalasentri-fuge. Utbyttet av oljefasen ble målt og innholdet av vitamin A ble målt i oljen. Utbyttet av oljen i % mot temperaturen er gitt i figur 2 nedenfor. Figuren viser at utbyttet passerer gjennom et minimum ved en temperatur på omkring 35-45°C. De tilsvarende målte data for utbyttet så vel som data for innholdet av vitamin A i oljen er gitt i tabell 7 og 8 nedenfor.

Eksempel 8

Torskelevermateriale ble behandlet som i eksempel 1. På materiale fra en separasjon på industriell skala ble det utført forsøk på frosset kvernet lever, separert olje og proteinfasen fra separatoren angående viskositeten som en funksjon av tiden og temperaturen. Resultatene er gitt i figur 3 nedenfor og i tabell 9 nedenfor.

Figur 3

Claims (12)

1. Fremgangsmåte ved separering og isolering av ernæringselementer fra materiale som inneholder lipider og proteiner og som er av biologisk opprinnelse, i hvilken fremgangsmåte materialet enten fryses og oppdeles i mindre biter eller vise versa, hvorpå materialet bearbeides mekanisk mens det er frossent for å bryte cellemembranene i det biologiske materialet for derved å ødelegge strukturelle komponenter i materialet, karakterisert ved at materialet derpå tines til en temperatur innenfor området fra 10°C til 60°C, men under denatureringstemperaturen for materialets protein, hvor nevnte denatureringstemperatur er temperaturen hvor proteinene i materialet starter å danne agglomerater som er synlige som strenger eller en utfelling i materialet, hvorpå protein og fett/lipider skilles ut fra den resulterende blandingen ved en temperatur under den funne denatureringstemperatur på i og for seg kjent måte, hvor materialet blir behandlet ved en temperatur i intervallet 10°C til 60°C forutsatt at lipidene ved disse forhold er flytende og hvor proteinene ikke blir denaturert under separasjonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakterisert ved at frysing/tining av materialet blir foretatt kontinuerlig.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frysing/tining av materialet blir foretatt semikontinuerlig.

4. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1-3, karakterisert ved at materialet kjøles ned til en temperatur innen intervallet -3°C til -50°C, foretrukket innen intervallet -5°C til -28°C.

5. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1-4, karakterisert ved at den mekaniske bearbei-deise av det biologiske materialet utføres ved en eller flere av bearbeidelsesmetodene kverning, hakking eller pressing.

6. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at den ikke-denaturerte olje innbefattende ikke-denaturerte proteiner isoleres fra det biologiske materialet.

7. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at graksen som er til-bake etter behandlingen av det biologiske materialet benyttes som et ernæringsmessig additiv i matvarer eller for eller at graksen virker som et utgangsmateriale for videre isolering av ikke-denaturerte proteiner eller ikke-denaturerte sporstoffer.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at de isolerte sporstoffer er vitaminer.

9. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at fremgangsmåten utfø-res under vakuum eller under en inert atmosfære.

10. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at cellesprengende for-bindelser eller sammensetninger tilsettes råmaterialet før eller etter oppdelingen av råmaterialet.

11. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at den/de cellesprengende forbindelse(r) er enzym(er), oppløsningsmiddel(er), emulsjonsbrytende materiale(r), emulsjonsinhiberende opp-løsning (er) .

12. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at en eller flere anti-oksidant (er) tilsettes i løpet av prosessen.