PL165829B1 - Sposób usuwania pozostalosci cyklodekstryny z tluszczów i olejów PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób usuwania pozostalosci cyklodekstryny z tluszczów i olejów, znamienny tym, ze tluszcze i oleje emulguje sie w wodzie i cyklodekstryne rozklada sie enzymatycznie za pomoca co najmniej jednej a-amylazy, wybranej z a-amylaz utworzonych przez mikroorganizmy z grupy Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus polymyxa, amylazy z trzustki swini, Bacillus coagulans oraz Flavobacterium albo/i za pomoca przewaznie jednej CTG, wybranej z CTG utworzonych przez bakterie z grupy Bacillus, Klebsiella, Micrococcus i alkalofilowe bakterie. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania pozostałości cyklodekstryny z tłuszczów i olejów, z których usunięto dające się kompleksować, niepożądane substancje, jak np. sterole, zwłaszcza cholesterol, wolne kwasy tłuszczowe, witaminy, barwniki i inne zanieczyszczenia, za pomocą cyklodekstryny i które wykazują jeszcze pewną zawartość resztkową cyklodekstryny.

Wiadomo, że podwyższone poziomy cholesterolu w surowicy krwi człowieka stanowią zwiększony czynnik ryzyka dla stwardnienia tętnic względnie wieńcowej choroby serca. Z tego względu usiłowania przemysłu spożywczego zmierzają w zasadzie do wyraźnej redukcji cholesterolu względnie jego estrów zawartych w bogatych w tłuszcze środkach spożywczych pochodzenia zwierzęcego, przy czym zasadniczy problem polega na tym, aby w wysokim stopniu utrzymać sensoryczne i fizjologicznie odżywcze właściwości środków spożywczych.

Względnie delikatny sposób usuwania pochodnych cholesterolu stanowi kompleksowanie tych substancji β-cyklodekstryną i oddzielenie utworzonego kompleksu.

Według europejskiego opisu patentowego nr EP-A 0256911 upłynnioną masę tłuszczową traktuje się stałą cyklodekstryną, przy czym poziomy cholesterolu mogą zmniejszyć się jakoby o do 80%, do czego wymagane jest wielokrotne traktowanie cyklodekstryną.

Z pracy W. Schlenk'a, V. M. Sand'a w J. Am. Chem. Soc. 84, strona 2312 (1961) znane jest kompleksowanie wolnych kwasów tłuszczowych cyklodekstryną.

Istotnym problemem w tych sposobach jest fakt, że pewna część rozpuszczonej cyklodekstryny pozostaje w tłuszczach i olejach, gdy stosuje się dotychczas znane metody oddzielania jej. Normalnie cyklodekstryny (α, β, γ), które stanowią składające się z 6-8 jednostek glukozy pierścieniowe oligosacharydy, nie budzą zastrzeżeń pod względem toksykologicznym. Tak również testy dla ostrej toksyczności u mysz i szczurów przy doustnym podaniu nie dają żadnych wskazań na toksyczne działanie. Pomimo tego w licznych krajach cyklodekstryny dotychczas nie są dopuszczone jako „dodatki do żywności.

Zadaniem wynalazku jest dlatego opracowanie sposobu usuwania pozostałości cyklodekstryny z tłuszczów i olejów, który bez dużego nakładu technicznego umożliwi daleko idące i selektywne usunięcie cyklodekstryny z obrabianego materiału wyjściowego.

165 829

Zadanie to rozwiązano według wynalazku w ten sposób, że zawierające cyklodekstrynę tłuszcze i oleje emulguje się w wodzie i cyklodekstrynę rozkłada się enzymatycznie za pomocą co najmniej jednej α-amylazy, wybranej z α-amylaz utworzonych przez mikroorganizmy z grupy Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus polymyxa, amylazy z trzustki świni, Bacillus coagulans oraz Flavobacterium i/albo za pomocą przeważnie jednej CTG, (Cyclodextrin-TransGlycosylasen = EC 2.4.1.19), wybranej z CTG utworzonych przez bakterie z grupy Bacillus, Klebsiella, Micrococcus i alkalofilowe bakterie.

Okazało się niespodziewanie, że w ten sposób ewentualnie osiąga się praktycznie całkowity rozkład cyklodekstryny w tłuszczach i olejach w ekonomicznie znaczący sposób. To jest zaskakujące, ponieważ cyklodekstryny opisano jako potężne inhibitory a- i β-amylaz (R. J. Weselake, R. D. Hill, Cereal Chem. 60, strona 98, 1983) i są w dużej mierze odporne na większość a- i β-amylaz. Obecnie stwierdzono, że niektóre nieliczne typy α-amylaz, jak np. wytworzone przez Bacillus polymyxa, Aspergillus oryzae albo amylaza z trzustki świni są wprawdzie w stanie hydrolizować cyklodekstryny, jednak z małymi prędkościami. Dlatego było szczególnie niespodziewane i nie do przewidzenia, że ta aktywność w emulsjach tłuszczów i olejów byłaby wystarczająca do rozłożenia cyklodekstryny względnie szybko i całkowicie.

W sposobie według wynalazku enzymatycznej obróbce poddaje się materiał wyjściowy, składający się z tłuszczów i olejów pochodzenia zwierzęcego albo roślinnego, jak np. tłuszcz maślany, tłuszcz świński i wołowy, tłuszcz gęsi, oleje rybne, oleje słonecznikowe i inne, który na podstawie traktowania cyklodekstryną wykazuje jeszcze resztkową zawartość cyklodekstryny wynoszącą na przykład 0,001-1,0% wagowych.

Przy tym przeważnie stosuje się α-amylazy wybrane z α-amylaz utworzonych przez mikroorganizmy z grupy Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus polymyxa, amylaza z trzustki świni, Bacillus coagulans oraz Flavobacterium. Z grupy CTG szczególnie odpowiednie są CTG utworzone przez bakterie z grupy Bacillus (na przykład Bacillus macerans, Bacillus megaterium, Bacillus stearothermophilus, Bacillus circulans i Bacillus ohbensis), Klebsiella (na przykład pneumoniae), Micrococcus (na przykład varians) i alkalofilowe bakterie, na przykład nr 38-2 i 17-1. Wymienione enzymy mogą być również otrzymywane metodami genetycznej manipulacji z komórek gospodarza innego pochodzenia. Te α-amylazy względnie CTG umożliwiają praktycznie całkowity rozkład cyklodekstryny. Wymagana ilość enzymu zależy zasadniczo od zawartości wyjściowej cyklodekstryny w tłuszczu albo oleju i wynosi w przypadku α-amylazy z reguły 10-500 FAU na gram usuwanej cyklodekstryny [1 FAU = Fungal α-Amylase Unit w warunkach standardowych (substrat: rozpuszczalna skrobia, czas inkubacji: 7-20 minut, temperatura: 37°C, pH = 4,7) rozkłada 5,2 g skrobi w ciągu godziny], W przypadku CTG stosuje się je przeważnie w ilości 0,5-20 U na gram usuwanej cyklodekstryny [1 Unit = przekształcenie 1 ^mola substratu na minutę]. Można stosować również większe ilości enzymu, ale to zmniejsza na ogół rentowność, ponieważ nie jest z tym już związane lepsze działanie. Według korzystnej postaci wykonania wynalazku stosuje się mieszaniny α-amylazy i CTG.

Istotne według wynalazku jest stosowanie tłuszczu albo oleju w postaci emulsji olej-woda. W tym celu materiał wyjściowy, ewentualnie po jego upłynnieniu, emulguje się w wodzie, przy czym na kg tłuszczu albo oleju dodaje się przeważnie 0,1-5 kg wody. Woda ewentualnie zawiera już αamylazę albo/i CTG, ale enzym dodaje się także dopiero do utworzonej emulsji. Przed dodaniem enzymu ustawia się przeważnie wartość pH wody albo emulsji w zakresie korzystnym dla zastosowanego enzymu, zwłaszcza w optymalnym zakresie. Wartość pH ustawia się przeważnie substancjami buforowymi, jednak można stosować również proste kwasy albo zasady, szczególnie jadalne substancje, jak np. kwas cytrynowy, kwas mlekowy oraz ich sole. Do emulsji dodaje się ewentualnie w śladowych ilościach jeszcze kofaktory, jak dwuwartościowe jony, np. wapń i magnez. Poza tym do CTG można domieszać jeszcze akceptory, jak np. glukozę.

Warunki obróbki, jak temperatura i czas trwania mogą zmieniać się w pewnych granicach, jednak tłuszcze i oleje powinny znajdować się w ciekłej fazie, to znaczy enzymatyczny rozkład należy przeprowadzać pomiędzy temperaturą topnienia danego tłuszczu albo oleju i temperaturą 70°C. Dla enzymatycznego rozkładu temperatura wynosi przeważnie 25-55°C, przy czym czasy obróbki wynoszą zwykle 1-5 godzin.

165 829

Sposobem według wynalazku osiąga się w technicznie szczególnie prosty sposób daleko idące i selektywne usunięcie cyklodekstryny z obrabianego tłuszczu albo oleju, przy czym resztkowe zawartości cyklodekstryny znajdują się poniżej granicy wykrywalności wynoszącej <10 ppm.

Poniższe przykłady powinny bliżej objaśnić sposób według wynalazku.

Przykład I. Do 1 kg obrobionego wstępnie β-cyklodekstryną oleju rybnego o resztkowej zawartości β-cyklodekstryny wynoszącej 150 ppm domieszano 1 kg wody i zemulgowano w temperaturze 40°C. Wartość pH emulsji ustawiono kwasem cytrynowym na 5,5. Następnie dodano 50FAU mieszaniny α-amylaz z Aspergillus oryzae w postaci dostępnego w handlu produktu Fungamyl 800 (firmy Novo).

Po dwugodzinnej inkubacji w temperaturze 40°C nie można już było wykazać β-cyklodekstryny (granica wykrywalności: 10 ppm).

Przykład II. 1kg obrobionego wstępnie β-cyklodekstryną oleju maślanego o resztkowej zawartości β-cyklodekstryny wynoszącej 2500 ppm zemulgowano w 1 kg wody w temperaturze 50°C. Wartość pH emulsji ustawiono kwasem cytrynowym na 6,2 i inkubowano przez 2 godziny w temperaturze 50°C z 250 FAU α-amylazy z Bacillus coagulans (nieoczyszczony preparat). Po tej obróbce nie można było już wykryć β-cyklodekstryny (granica wykrywalności: 10 ppm).

Przykład III. 1 kg łoju wołowego o resztkowej zawartości α-cyklodekstryny wynoszącej 200 ppm zemulgowano w roztworze 5 mmoli/l CaSO4 w temperaturze 40°C i kwasem cytrynowym ustawiono wartość pH na 6,5. Następnie dodano do emulsji 5g glukozy i 20 U CTG z Bacillus maceranus. Po 2,5-godzinnej inkubacji w temperaturze 40°C już nie można było wykryć αcyklodekstryny (granica wykrywalności: 10 ppm).

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1.00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób usuwania pozostałości cyklodekstryny z tłuszczów i olejów, znamienny tym, że tłuszcze i oleje emulguje się w wodzie i cyklodekstrynę rozkłada się enzymatycznie za pomocą co najmniej jednej α-amylazy, wybranej z α-amylaz utworzonych przez mikroorganizmy z grupy Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus polymyxa, amylazy z trzustki świni, Bacillus coagulans oraz Flavobacterium albo/i za pomocą przeważnie jednej CTG, wybranej z CTG utworzonych przez bakterie z grupy Bacillus, Klebsiella, Micrococcus i alkalofilowe bakterie.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że α-amylazę stosuje się w ilości 10-500 FAU na gram usuwanej cyklodekstryny.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że CTG stosuje się w ilości 0,5-20 U na gram usuwanej cyklodekstryny.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że enzymatyczny rozkład przeprowadza się w temperaturze, która znajduje się pomiędzy temperaturą topnienia tłuszczów względnie olejów i temperaturą 70°C.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że enzymatyczny rozkład przeprowadza się w temperaturze 25-55°C.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że 1 część wagową tłuszczu albo oleju emulguje się w 0,1 - 5 częściach wagowych wody.