PL185718B1

PL185718B1 - Sposób oczyszczania olejów roślinnych

Info

Publication number: PL185718B1
Application number: PL96324648A
Authority: PL
Inventors: Fridolin Löffler; Hermann Plainer; Bruno Sprössler; Hans Ottofrickenstein
Original assignee: Ab Enzymes Gmbh; Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 2003-07-31
Also published as: US6001640A; PL324648A1; DE59610388D1; CA2227568C; DE19527274A1; CZ22498A3; MX9800547A; HUP9802813A3; CA2227568A1; AR003052A1; CN1074455C; BR9609816A; CZ298366B6; JPH11510195A; WO1997005219A1; DK0906379T3; ES2194997T3; EP0906379A1; HUP9802813A2; HU227760B1

Abstract

1. Sposób oczyszczania olejów roslinnych, zwlaszcza ze skladników zawierajacych fos- for, przez ich enzymatyczny rozklad za pomoca fosfolipazy rozszczepiajacej acyl, zna- mienny tym, ze stosuje sie enzym otrzymywany z Aspergillus, charakteryzujacy sie aktyw- noscia fosfolipazy A 2 (EC nr 3.1.1.4) i/lub aktywnoscia fosfolipazy Ai (EC nr 3.1.1.32) i/lub aktywnoscia lizofosfolipazy (EC nr 3.1.1.5), przy czym wartosc pH roztworu zastosowanego enzymu ustala sie na poziomie < 3. ( 5 4 ) Sposób oczyszczania olejów roslinnych PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy etapu odśluzowywania przy wytwarzaniu olejów spożywczych, przy czym oleje roślinne, z których hydratyzowalne fosfatydy zostały w znacznym stopniu odciągnięte korzystnie przez uprzednie wodne odśluzowywanie, uwalnia się przez obróbkę enzymatyczną od niehydratyzowalnych fosfatydów na tyle, że mogą one zostać poddane rafinacji fizycznej. Sposób ten jest oszczędny, tani i przyjazny dla środowiska.

Znane sposoby rafinacji przy wytwarzaniu olejów spożywczych najwyższej jakości zawierają zwykle etapy odśluzowywania, odkwaszania oraz bielenia i dezodoryzacji. Ostatnio podjęto poważne usiłowania, by zwłaszcza sposób odśluzowywania uczynić skuteczniejszym i tańszym. Celem jest przy tym odśluzowanie oleju na tyle, aby można go było potem odkwaszać destylacyjnie. Ostatni destylacyjny sposób odkwaszania ma w porównaniu z dotychczasowym sposobem odkwaszania przez neutralizację tę dużą zaletę, że nie powstają żadne odpady. Warunkiem jego przeprowadzenia jest jednak bardzo mała zawartość fosfatydów np. zawartość fosforu niniejsza niż 15 ppm woleju, korzystnie mniejsza niż 10 ppm. Idealne są zawartości fosforu < 5 ppm.

185 718

Materiały szlamowe olejów roślinnych złożone są zasadniczo z mieszanin fosfatydów, których ilości i skład zależą od ziarna olejowego i od rodzaju uzyskiwania oleju. Największa część fosfatydów daje się oddzielić przez uwodnienie z ich micelamych roztworów w surowych olejach i wykorzystać do wytwarzania lecytyny. Mówi się przy tym o odśluzowywaniu na mokro. Niewielka część fosfatydów nie jest hydratyzowalna i pozostaje w oleju. Chemiczna natura tych niehydratyzowalnych fosfatydów (NHP) nie jest do końca wyjaśniona. Badania wykazały, że są one w ponad 50% złożone z soli wapniowych i magnezowych kwasów fosfatydowych (patrz Hermann Pardun, Die Pflanzenlecithine, Verlag fur chem. Industrie, H. Ziolkowsky KG, Augsburg, 1988, s. 181).

Celem popularnych technicznych sposobów odśluzowywania jest usunięcie z oleju niehydratyzowalnych fosfatydów, na ile to jest tylko możliwe. Do popularnych obecnie sposobów należący sposób Superdegumming i Unidegumming firmy Unilever, sposób Total Degumming (TOP) firmy Vandemnoortele, sposób Alcon firmy Lurgi i sposób UF firmy Krupp Maschinentechnik GmbH. Wielokrotnie klasyczne odśluzowywanie wodne w celu usuwania fosfatydów hydratyzowalnych jest integrowane z tymi sposobami lub poprzedza je.

Typowe dla wszystkich tych sposobów odśluzowywania jest, że stosuje się wyłącznie sposoby czysto mechaniczne lub fizyczno-chemiczne, które nie zawsze optymalnie nadają się do wszystkich gatunków olejów. Koszt aparatury i koszt energii są przy tych sposobach wysokie, a ponadto nie jest zapewnione, że zostaną osiągnięte niskie zawartości fosforu konieczne dla późniejszego odkwaszania destylacyjnego.

Przy części tych sposobów odśluzowywania jako skuteczną zasadę stosuje się obróbkę kwasem. Wiadomo, że silnie kwaśne środki nadają się do późniejszego odśluzowywania olejów wstępnie odśluzowanych wodą (porównaj Pardun, loc.cit, ss. 185 - 189 lub US-A 4.698.185). Korzystnie stosuje się przy tym kwas cytrynowy.

W europejskim zgłoszeniu patentowym 0.513.709 po raz pierwszy przedstawiono skuteczny enzymatyczny sposób odśluzowywania. Olej spożywczy wstępnie odśluzowany wodą emulguje się przy tym wodnym roztworem fosfolipazy (A2, A1, B) i oddziela się od emulsji fazę wodną. Olej po tym procesie zawiera mniej niż 5 ppm fosforu i nadaje się do późniejszego odkwaszania destylacyjnego. Ważnym parametrem procesu są: emulgowanie zawierającej enzym fazy wodnej do kropelek mniejszych niż 10 mm, dodatek cytrynianu do tego roztworu wodnego, temperatura 50 - 70°C oraz wartość współczynnika pH korzystnie 4-6.

Takie ustawienie wartości pH w kwasach jest zaskakujące, ponieważ optimum pH wszystkich znanych fosfolipaz wynosi około 8. Enzymatyczny sposób odśluzowywania został wprowadzony do przemysłu olejów spożywczych przez firmę Lurgi jako sposób EnzyMax.

W opisie dE-A 4 339 556 opisano jako dalszą odmianę tego sposobu ponowne wykorzystywanie enzymu, przy czym ze zużytej, zawierającej śluz fazy wodnej odłącza się go przez dodanie środków powierzchniowo czynnych lub środków pośredniczących pomiędzy roztworami i odzyskuje się jako roztwór w znacznym stopniu pozbawiony śluzu, zawierający co najmniej 10% zastosowanego enzymu.

W sposobie EnzyMax można wykorzystać korzystne działanie kwasu cytrynowego do daleko idącego odśluzowania, a mianowicie przez potraktowanie kwasem cytrynowym przed lub po obróbce enzymem. Nie jest możliwe równoczesne stosowanie kwasu cytrynowego i enzymu.

Z JP-A-153997 znane jest traktowanie surowego lub wstępnie odśluzowanego oleju enzymem, który ma aktywność fosfolipazy A. Ten stan techniki podaje, że przez zastosowanie fosfolipazy A fosfatydy są zmieniane tak, że mogą być łatwo usuwane przez adsorbenty, takie jak aktywna glina i ziemia fulerska. W przykładzie 1 i 2 spośród trzech przykładów przeprowadzania obróbkę enzymem łączy się z obróbką ziemią fulerską. W trzecim przykładzie zrezygnowano ze stosowania ziemi fulerskiej. Zamiast tego stosuje się tu szczególnie duże ilości enzymu (2000 - 20000 jednostek) w dużych ilościach wody (100 - 1000% wag. w odniesieniu do oleju). Powstaje przy tym emulsja oleju w wodzie. Nie podano żadnej wskazówki dotyczącej rozdzielenia oleju w fazie wodnej zawierającej enzym, ustawiania wartości współczynnika pH, równoczesnego stosowania cytrynianu oraz ponownego wykorzystywania enzymu.

185 718

W JP-A 2-49593 opisano podobne traktowanie olejów enzymem, które ma na celu nie odśluzowanie oleju, ale uzyskanie lizolecytyny. Ustawianie specjalnej wartości współczynnika pH jest przy tym zbędne.

Również w przypadku sposobu według EP-A 0328789 chodzi o przetwarzanie lecytyny oleju sojowego w lizolecytynę przez fosfolipazę A w celu wytwarzania wyrobów majonezowych.

EP-A 0622446 opisuje enzymatyczny sposób odśluzowywania oleju i tłuszczu, który zawiera kilka etapów procesu. Po traktowaniu fosfolipazą roztwór enzymu odwirowuje się, pozostały olej przemywa się wodą przy pH 3-6 i wreszcie traktuje się ziemią fulerską. Charakterystyczne jest przy tym to, że zarówno przy traktowaniu enzymem jak i przy przemywaniu stosuje się duże ilości wody, mianowicie 30 - 200% wag. w odniesieniu do użytego oleju. Również tu powstają emulsje oleju w wodzie. Oznacza to zwiększone koszty aparatury, ponieważ konieczne jest przemieszczanie dużych objętości cieczy, oraz większe koszty energii i usuwania odpadów. Nie podano żadnych informacji odnośnie ustawiania wartości współczynnika pH wodnego roztworu enzymu.

Przygotowanie koniecznej ilości enzymu do przeprowadzenia sposobu enzymatycznego na skalę techniczną jest specyficznym problemem w przypadku fosfolipazy. Ilość będąca do dyspozycji jest tu ograniczona. Fosfolipaza Aj nie jest dostępna w handlu, a fosfolipaza B tylko w ilościach laboratoryjnych. Źródłami są wyciągi z wątroby szczurów lub z kultur Streptomyces (rodzaj gram-dodatnich paciorkowców). Fosfolipaza A₂ występuje wjadzie węży, skorpionów i pszczół. Wszystkie te źródła nie nadają się do wytwarzania ilości enzymu potrzebnej na skalę techniczną. Jedynym obecnie technicznym sposobem wytwarzania fosfolipazy As jest ekstrakcja ze świńskich gruczołów trzustkowych. Występowanie odpowiednich gruczołów na świecie jest jednak bardzo ograniczone i w żadnym przypadku nie można go dowolnie powiększyć. Ponadto fosfolipaza przy sposobie ekstrakcyjnym jest tylko podrzędnym produktem ubocznym. Głównymi produktami są proteazy trzustkowe, zwłaszcza tryspina, oraz insulina świńska. Szacuje się, że obecna ilość fosfolipazy A_s w handlu, którą można tylko nieznacznie zwiększyć, wystarczyłaby dla nie więcej niż 2-3 olejami, nawet jeśli enzym byłby powtórnie wykorzystywany, jak opisano w EP-A 0513 709.

Potrzebne jest zatem źródło dostarczające enzym w nieograniczonej ilości. Enzymy techniczne uzyskuje się według stanu techniki w dowolnej ilości z mikroorganizmów, np. z grzybów lub bakterii. Dla fosfolipaz Aj, A₂ i B aktualnie nie jest znany żaden mikroorganizm, który pozwala na wytwarzanie tego enzymu w wystarczającej ilości. Fosfolipaza Aj została wyizolowana ze szczepów Rhizopus arrhizus, Escherichia coli i Bacillus megaterium, a fosfolipaza B z Penicillium notanum i Streptimyces. Niespodziewanie w literaturze nie ma żadnej informacji, że fosfolipazę Aj, A2 lub B można wyizolować z Aspergillus (kropidlaki).

Natomiast lizofosfolipazy, które są uzyskiwane z Aspergillus niger, znane są z EP 0 219 269. Lizofosfolipazy - oznaczone tu jako fosfolipaza Lj lub L2 - mają różną specyficzność wobec wymienionych wyżej fosfolipaz, ponieważ mogą one rozszczepiać wyłącznie monoacylofosfatydy, jak np. lizolecytynę. Czyste lizofosfolipazy znajdują zastosowanie w całym pozostałym obszarze technologii żywności, mianowicie do polepszania wydajności przy filtrowaniu krochmalu pszennego.

Zadaniem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie oszczędnego, przyjaznego dla środowiska i taniego sposobu zmniejszania zawartości składników zawierających fosfor w olejach roślinnych w takim stopniu, który umożliwia dalszą obróbkę oleju przez destylacyjne odkwaszanie, a więc aż do zawartości fosforu mniejszej niż 15 ppm, korzystnie mniejszej niż 10 ppm, w najlepszym przypadku mniejszej niż 5 ppm. Wymagania te mogą być spełnione przez sposób enzymatyczny według wynalazku.

Potrzebne jest przy tym mikrobiologiczne źródło, które umożliwia wytwarzanie w nieograniczonej ilości enzymu fosfolipazy. Według stanu techniki potrzebne są do tego celu wyłącznie enzymy mające specyfikę rozszczepiania rodnika acylowego, mianowicie fosfolipaza Aj A2 i B. Zaletą, której nie można przecenić, jest przy tym wykorzystywanie mikroorganizmu wytwarzającego enzym, który od dawna jest wprowadzony do technologii żywności 1 dlatego nie nasuwa wątpliwości. Przykładami są tu różne szczepy drożdży, jak Kluyveromyces

185 718 cerivisiae, szczepy Bacillus, takie jak B. subtilis lub szczepy Aspergillus, takie jak A. niger lub oryzae.

Dalszym, nieoczywistym i dotychczas nie możliwym do rozwiązania zadaniem, z uwagi na fakt że według stanu techniki stosowane enzymy ulegały rozkładowi przy pH poniżej 4, jest połączenie w jednym etapie w procesie odśluzowywania korzystnego działania dwóch znanych procesów, mianowicie obróbki kwasem i obróbki enzymem.

Zadaniem jest wreszcie stosowanie możliwie małych ilości enzymu i kwasu, aby dzięki temu sposób ten mógł być szczególnie opłacalny.

Zadanie to zostało rozwiązane przez sposób zmniejszania zawartych w olejach roślinnych składników zawierających fosfor przez ich enzymatyczny rozkład za pomocą fosfolipaz rozszczepiających rodnik acylowy, charakteryzujący się tym, że stosuje się enzym pochodzący od Aspergillus.

Sposób oczyszczania olejów roślinnych, zwłaszcza ze składników zawierających fosfor, przez ich enzymatyczny rozkład za pomocą fosfolipazy rozszczepiającej acyl, według wynalazku polega na tym, że stosuje się enzym otrzymywany z Aspergillus, charakteryzujący się aktywnością fosfolipazy A2 (EC nr 3.1.1.4) i/lub aktywnością fosfolipazy Ai (EC nr 3.1.1.32) i/lub aktywnością lizofosfolipazy (EC nr 3.1.1.5), przy czym wartość pH roztworu zastosowanego enzymu ustala się na poziomie < 3.

W sposobie według wynalazku, korzystnie wartość współczynnika pH ustawia się za pomocą kwasu cytrynowego, a enzym działa w obecności kwasu cytrynowego.

W sposobie według wynalazku rozkład przeprowadza się przy temperaturze 20 - 80°C, korzystnie przy 30 - 50°C.

Wytwarzanie enzymów technicznych przez, hodowlę szczepów Aspergillus jest ważną i wysoko r^:zwinięt^ dziedziną biotechnologii. Na dużą skalę stosuje się enzymy z Aspergillus niger między innymi w pr^tcm^śle skrobiowym (amyloglukozydazy), w przemyśle soków owocowych (pektynazy) i w piekamictwie (ksylanazy). Enzymy z Aspergillus, zwłaszcza z A. niger, są od dawna wprowadzone do technologii żywności i nie budzą wątpliwości. Fosfolipazy A1, A2 lub B z tego źródła nie są znane. Stosowanie fosfolipaz tego pochodzenia w procesie odśluzowywania jest ważną cechą charakterystyczną przedmiotowego wynalazku. Przy poszukiwaniu szczepów zawierających fosfolipazy wystarczającą aktywność fosfolipazy A₂stwierdzono w produktach zgłaszającego VERON® 191 lub ROHAPECT® 7104. Większe aktywności daje znana metoda przesiewowa ulepszania szczepów przez mutację i selekcję pod względem zwiększonej aktywności fosfolipazy (patrz W. Gerhartz, Enzymes in Industry, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1990, s. 35).

Specyficzność fosfolipazy uzyskanej z tego źródła może być wielostronna i złożona. Inaczej niż w przypadku znanej ze stanu techniki fosfolipazy A2 z trzustki, która według definicji rozszczepia tylko rodnik acylowy przy atomie C2 cząsteczki fosfolipidu, fosfolipazy z Aspergillus mają przeważnie różne specyficzności rozszczepiania acylu. Obok specyficzności A1 i A2 istnieje również aktywność lizofosfolipazowa. Wymienione specyficzności enzymu odpowiadają nr E.C. 3.1.1.32, 3.1.1.4 oraz 3.1.1.5. Lizofosfolipaza (nr EC 3.1.1.5) nazywana jest również fosfolipazą B. Jednakże według literatury (porównaj Pardun, loc.cit, s. 140) nie jest jasne, czy potrzebne jest rozróżnianie pomiędzy lizofosfolipazą a fosfolipazą B. Wspólne jest dla nich w każdym przypadku to, że mogą one nadal rozszczepiać lizolecytynę, a mianowicie aż do glicerofosforylocholiny. Fosfolipaza B umożliwia dodatkowo również odszczepianie lecytyny. Ponieważ fosfolipaza według wynalazku ma obie te specyficzności, mianowicie zarówno dla substratu lectynowego jak i dla substratu lizolecytynowego, można ją traktować jako fosfolipazę B. Czyste lizofosfolipazy z Aspergillus, które mogą rozszczepiać lizolecytynę, ale nie lecytynę, są według dotychczasowej wiedzy zgłaszającego nieskuteczne w przedmiotowym procesie odśluzowywania, zwłaszcza w kwaśnych warunkach reakcji. Obowiązuje to również wobec fosfolipaz C i D nie rozszczepiających acylu.

Podobnie specyficzność wobec lecytyny, a więc aktywność fosfolipazy A1 i/lub A2 - rozróżnienie analityczne pomiędzy nimi jest trudne - jest istotną właściwością enzymu według wynalazku. Równoczesne występowanie tych różnych specyficzności może być podstawą

185 718 dla korzystnego działania enzymu według wynalazku. Chociaż w większości przypadków trzeba go traktować jako pojedynczy enzym, ma on działanie kompleksu enzymów.

Przy stosowaniu enzymu według wynalazku jego stopień czystości nie ma dużego znaczenia. Można przykładowo stosować samą ciecz fermentacyjną otrzymaną po ultrafiltracji pozostałość o dużej zawartości enzymu lub uzyskaną z tej pozostałości proteinę enzymową.

Według wynalazku zamiast enzymu uzyskanego z konwencjonalnego szczepu produkcyjnego Aspergillus należy stosować enzym uzyskany ze szczepu produkcyjnego zmienionego przez technologię genetyczną. Technologia genetyczna stwarza wiele możliwości klonowania z Aspergillus genu potrzebnego do tworzenia fosfolipazy i eksprymowania w odpowiednim szczepie macierzystym o dużej wydajności. Jako szczepy macierzyste wchodzą w grę przykładowo znowu szczepy Aspergillus, ale również inne szczepy grzybów, a nawet szczepy bakterii.

Ilości stosowanego enzymu mogą w zależności od jego stopnia czystości wynosić 0,0001 - 1% w stosunku do odśluzowywanego oleju.

Dużą zaletą i nieoczekiwanym działaniem enzymu stosowanego według wynalazku jest aktywność potrzebna do przeprowadzania odśluzowania: jest ona niezwykle mała. Według stanu techniki przy stosowaniu fosfolipazy A2 z trzustki stosowane były aktywności około 1000 jednostek lecytazy (LU) na 1 litr oleju (patrz przykład 1 wEP-A 0 513 709). Przy stosowaniu enzymu według wynalazku z Aspergillus w opisanych powyżej warunkach wystarczają aktywności tylko 5-50 LU na litr oleju. Przy odpowiednio przedłużonym czasie reakcji do celu doprowadzają nawet stosowane ilości poniżej 5 LU na litr oleju. Aktywność lizofosfolipazowa występująca w oczyszczonych fosfolipazach ze szczepu Aspergillus jest nawet większa niż aktywność fosfolipazy A2, a mianowicie 1 - 100-krotnie. Uzyskuje się dzięki temu ilości zastosowania 5 - 5000 jednostek lizolecytazy (LLU) na litr oleju, korzystnie 50 -1000 LLU. Te dane dotyczące aktywności obowiązują przy odśluzowywaniu wsadowym. Przy ponownym wykorzystaniu enzymu niezbędne dodawane ilości enzymu w przeliczeniu na 1 litr oleju są wyraźnie mniejsze, np. 1/5 - 1/10 powyższych wartości. Te niewielkie ilości enzymu pozwalają również na zrezygnowanie z powtórnego wykorzystywania enzymu.

Możliwe jest celowe mieszanie fosfolipazy ze szczepu Aspergillus z innymi fosfolipazami rozszczepiającymi rodnik acylowy, np. z dalszymi fosfolipazami ze szczepu Aspergillus lub z fosfolipazą A2 z trzustki. W tym ostatnim przypadku trzeba jednak ustawić wartość współczynnika pH zbliżoną do obu optymalnych wartości pH, a więc około 3-5.

Stosowanie fosfolipazy ze szczepu Aspergillus niespodziewanie umożliwia również rozwiązanie dalszych postawionych zadań. Możliwe jest więc stosowanie tego enzymu w roztworze kwasu cytrynowego i łączenie działania enzymu zdziałaniem kwasu cytrynowego. Zastosowanie enzymu w stosunkowo stężonych roztworach kwasu cytrynowego jest niezwykłe. W enzymologii niewiele jest znanych enzymów, które są stabilne przy tak niskich wartościach współczynnika pH, a nawet osiągają wtedy swe optymalne działanie. Jednym z niewielu przykładów takiego widma właściwości jest pepsyna z przewodu pokarmowego. Enzym rozpuszcza się w 1 - 20% roztworze kwasu cytrynowego. Ustawia się przy tym wartość współczynnika pH < 4, korzystnie < 3. Jeżeli stosuje się np. 5% roztwór kwasu cytrynowego, wówczas uzyskuje się wartość współczynnika pH około 2,3.

Zamiast kwasu cytrynowego można również stosować kwas mlekowy, kwas octowy, kwas mrówkowy, kwas fosforowy oraz inne kwasy nieorganiczne i organiczne. Korzystne jednak są kwasy spożywcze, zwłaszcza kwas cytrynowy. Należy tu zaznaczyć, że za pomocą samych tylko roztworów kwasów, a więc bez stosowania enzymu nie uzyska się wystarczająco małej zawartości fosforu, zwłaszcza w przypadku olejów wstępnie odśluzowanych.

Ustawione w sposobie według wynalazku optimum pH 2 - 3 jest zgodne z optimum pH określonym według konwencjonalnych sposobów analitycznych. To ostatnie wynosi pH = 8, przy czym żółtko jaja jako substrat emulguje się przy 40°C w roztworze enzymu i oznacza się aktywność w zależności od wartości współczynnika pH. Zaskakująco niskie optimum pH można wyjaśnić specjalnymi warunkami na powierzchni granicy faz, gdzie prawdopodobnie ustala się większa wartość współczynnika pH niż wartość mierzona w fazie wodnej (bulkPhase).

185 718

Enzym w tym kwaśnym roztworze wodnym zostaje dokładnie wymieszany z olejem.

Trzeba przy tym dążyć do tego, aby faza wodna w porównaniu z fazą olejową była możliwie mała, aby przy jej końcowym oddzielaniu trzeba było przemieszczać możliwie niewielkie objętości. Korzystnie chodzi o objętości <10% w odniesieniu do fazy olejowej, korzystnie <5%. W każdym przypadku powstaje emulsja wody w oleju .

Obrabianą fazą olejową może być olej sojowy, olej słonecznikowy lub olej rzepakowy'. Pierwszy z nich jest najważniejszym produktem olejowym. Inne oleje roślinne, takie jak olej lniany, olej kokosowy lub olej palmowy, oraz oleje zwierzęce, które zawierają szkodliwe fosfatydy, mogą również być obrabiane sposobem według wynalazku. Ponieważ fosfolipaza atakuje lecytynę, nie jest celowe stosowanie w sposobie według wynalazku olejów o dużej zawartości lecytyny, takich jak surowy olej sojowy. Materiałami wyjściowymi są zatem wstępnie odśluzowane, zwłaszcza odśluzowane na mokro oleje, które z reguły charakteryzują się zawartością fosforu 50 - 300 ppm. Jedynie wyjątkowo wstępnie odśluzowane oleje mają większą zawartość fosforu, prawie nigdy powyżej 500 ppm fosforu. Oleje słabszej jakości mogą być przetwarzane w takim samym układzie. Możliwe jest również stosowanie olejów częściowo odśluzowanych oraz olejów tłoczonych lub olejów ekstrakcyjnych, mianowicie po zmieszaniu z olejami wstępnie odśluzowanymi. Wyjątkowo zawartość fosforu może wtedy wynosić nawet powyżej 500 ppm. Uprzednie suszenie oleju jest zbyteczne.

Aby enzym mógł działać, obie fazy, to znaczy faza olejowa i faza wodna zawierająca enzym, muszą być dokładnie ze sobą wymieszane. Samo zmieszanie jest dalece niewystarczające.

Dobre rozprowadzenie enzymu w oleju jest zapewnione wtedy, gdy rozpuści się go w małej ilości wody 0,5 - 5% wag. (w odniesieniu do oleju) i w tej postaci emulguje się w oleju do kropelek o średnicy mniejszej niż 10 mikrometrów (wartość średnia w odniesieniu do ciężaru). Korzystnie kropelki te są niniejsze niż 1 mikrometr. Sprawdziło się turbulencyjne mieszanie z pr^^ik(^5^<cią promieniową większą niż 100 cm/s. Zamiast tego olej można przetłaczać za pomocą zewnętrznej pompy wirnikowej w reaktorze. Również za pomocą działania ultradźwiękami udaje się dobrze rozprowadzić fazę wodną zawierającą enzym. Zwykle jest to dyspergator, taki jak np. Ultraturrax.

Reakcja enzymatyczna może zachodzić na powierzchni granicznej pomiędzy fazą olejową a fazą wodną. Celem wszystkich tych środków mieszania jest wytworzenie możliwie dużej powierzchni dla fazy wodnej zawierającej enzym. Dodanie środków powierzchniowo czynnych polepsza rozprowadzenie fazy wodnej. W pewnych przypadkach do roztworu enzymu dodaje się zatem środki powierzchniowo czynne o wartościach HLB powyżej 9, takie jak siarczan dodecylosodowy, jak opisano w EP-A 0 513 709. Podobnie skutecznym sposobem polepszenia zemulgowania jest dodanie lizolecytyny. Dodane ilości mogą wynosi 0,001 - 1% w odniesieniu do oleju. We wszystkich przypadkach przy sposobie według wynalazku wytwarzane są silnie zdyspergowane emulsje woda w oleju.

Temperatura przy traktowaniu enzymem nie jest krytyczna. Odpowiednie są temperatury 20 - 80°C, przy czym ostatnią wartość można jednak stosować tylko przez krótki czas. Fosfolipaza według wynalazku charakteryzuje się ogólnie dobrą wytrzymaością na temperaturę. Niska wartość współczynnika pH przy zastosowaniu nie działa na nią. szkodliwie. Optymalne są temperatury zastosowania 30 - 50°C.

Czas trwania obróbki zależy od temperatury i może być krótszy przy wyższej temperaturze. Z reguły wystarczające są czasy 0,1 - 10, korzystnie 1 - 5 h. Reakcja następuje w reaktorze odśluzowywania, który może być podzielony na piętra, jak opisano w DE-A 43 39 556. Oprócz postępowania wsadowego możliwy jest również przebieg ciągły. Reakcję można przy tym przeprowadzać również w różnych stopniach temperaturowych. Można zatem przeprowadzać np. przez 3 godziny inkubację przy 40°C, a następnie 1 godzinę przy 60°C. Stopniowy przebieg reakcji otwiera również możliwość ustawiania różnych wartości współczynnika pH w poszczególnych stopniach. Przykładowo w pierwszym stopniu wartość współczynnika pH roztworu można ustawić np. na 7, a w drugim stopniu przez dodanie kwasu cytrynowego na 2,5. W co najmniej jednym stopniu wartość współczynnika pH roztworu enzymu według wynalazku musi jednak być mniejsza niż 4, korzystnie mniejsza niż 3. Przy późniejszym

185 718 ustawianiu pH poniżej tych wartości według wynalazku obserwowano pogorszenie działania.

Dlatego kwas cytrynowy korzystnie dodaje się do roztworu enzymu przed jego zmieszaniem z olejem.

Po zakończeniu obróbki enzymem roztwór enzymu wraz z zawartymi w nim produktami rozkładu NHP - wsadowo lub ciągle - oddziela się od fazy olejowej, korzystnie przez odwirowanie. Ponieważ enzymy charakteryzują się wysoką stabilnością, a ilość zawartych produktów rozkładu jest niewielka (wytrącają się one w postaci osadu), tę samą wodną fazę enzymu można wielokrotnie wykorzystywać. Istnieje również możliwość oddzielania enzymu od osadu według DE-A 43 39 556, tak że roztwór enzymu w wysokim stopniu pozbawiony osadu może być powtórnie wykorzystywany.

Przy stosowaniu sposobu odśluzowywania według wynalazku otrzymuje się oleje, które zawierają mniej niż 15 ppm fosforu. Właściwym celem są zawartości fosforu mniejsze niż 10 ppm. W przypadku idealnym powinno to być mniej niż 5 ppm. Przy zawartości fosforu poniżej 10 ppm możliwe jest bez przeszkód dalsze przetwarzanie oleju sposobem odkwaszania destylacyjnego. W trakcie sposobu według wynalazku usuwane jest również z oleju w znacznym stopniu szereg innych jonów, takich jak magnez, wapń, cynk oraz żelazo. Dzięki osiągniętej małej zawartości żelaza, przeważnie poniżej 0,1 ppm, produkt ten ma idealne warunki dla dobrej odporności na utlenianie przy dalszym przetwarzaniu i przy składowaniu.

Poniżej przedstawiono przykłady wykonania wynalazku.

Przykład 1.

500 g odśluzowanego na mokro oleju sojowego o resztkowej zawartości fosforu 190 ppm ogrzano w kulistej kolbie do 40°C. Do tego dodano 26 g wody, w której rozpuszczono 5 g kwasu cytrynowego i 0,19 g sproszkowanego preparatu enzymatycznego. Preparat enzymatyczny pochodził z wsadu produkcyjnego fermentacji Aspergillus niger i zawierał 60 jednostek fosfolipazy (= jednostki lecytazy, LU) na gram. Jedna jednostka lecytazy (LU) jest to taka ilość enzymu, która przy 40°C, pH = 8, z żółtka jaja w ciągu 1 minuty wydziela 1 mikromol kwasów tłuszczowych. Ten preparat enzymatyczny został również sprawdzony na aktywność lizofosfolipazową. Zmierzono 1001 jednostek lizofosfolipazowych (= jednostki lizolecytazy, LLU) na gram. Jedna jednostka lizolecytazy jest to taka ilość enzymu, która przy 55°C, pH = 4,5, z emulsji lizolecytyny wydziela w ciągu minuty 1 mikromol kwasów tłuszczowych. Preparat enzymatyczny, który ze względu na zawartość fosfolipaz nie był dokładnie oczyszczony, zawiera więc obok fosfolipazy A2 godną uwagi dużą aktywność wobec lizofosfolipazy i może być traktowany jako fosfolipaza B.

Zawartość kulistej kolby intensywnie dyspergowano za pomocą zewnętrznej pompy wirnikowej. Zawartość kolby przepompowywano w przybliżeniu raz na minutę. Faza wodna jest usytuowana przy tym w wielkości cząstek poniżej 1 mm. W odstępach czasowych jednej godziny pobierano próbki i badano na zawartość fosforu. Otrzymano przy tym następujące wartości:

Czas w godzinach	0	2	4	6	20
Zawartość fosforu w ppm	190	81	27,9	5,4	4,2

Potrzebna dla późniejszego destylacyjnego odkwaszania mała zawartość fosforu <100 ppm została sposobem według wynalazku osiągnięta w ciągu 6 godzin.

Próba porównawcza 1

Postępowano jak w przykładzie 1, ale zamiast preparatu enzymatycznego dodano odpowiednią ilość proteiny serwatkowej, a więc proteiny nieenzymatycznej. Próbki pobrane po takich samych czasach obróbki jak powyżej wykazały, że zawartość fosforu na skutek obróbki bezenzymowej nie zmalała poniżej 121 ppm. Dodatek samego kwasu cytrynowego nie wystarcza zatem. Otrzymany olej nie nadaje się do odkwaszania destylacyjnego.

Czas w godzinach	0	2	4	6	20
Zawartość fosforu w ppm	190	152	128	123	121

185 718

Próba porównawcza 2

Postępowano jak w przykładzie 1, ale zamiast fosfolipazy ze szczepu Aspergillus zastosowano czystą lizofosfolipazę handlową. (G-Zyme, z Enzyme Biosystems, USA, 1172 LLU na gram). Nie ma ona żadnej aktywności fosfolipazowej A2. Próbki pobrane po takich samych czasach obróbki jak powyżej wykazały, że zawartość fosforu w podanych warunkach nie zmniejsza się poniżej 85 ppm przez zastosowanie samej lizofosfolipazy. Zawarty olej nie nadaje się do odkwaszania destylacyjnego.

Claims

1. Sposób oczyszczania olejów roślinnych, zwłaszcza ze składników zawierających fosfor, przez ich enzymatyczny rozkład za pomocą fosfolipazy rozszczepiającej acyl, znamienny tym, że stosuje się enzym otrzymywany z Aspergillus, charakteryzujący się aktywnością fosfolipazy A₂ (EC nr 3.1.1.4) i/lub aktywnością fosfolipazy Aj (EC nr 3.1.1.32) i/lub aktywnością lizofosfolipazy (EC nr 3.1.1.5), przy czym wartość pH roztworu zastosowanego enzymu ustala się na poziomie < 3.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wartość współczynnika pH ustawia się za pomocą kwasu cytrynowego, a enzym działa w obecności kwasu cytrynowego.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że enzymatyczny rozkład przeprowadza się przy temperaturze 20 - 80°C, korzystnie przy 30 - 50°C.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawierającą enzym fazę wodną emulguje się w oleju do kropelek o wielkości poniżej 10 mikrometrów.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się olej przynajmniej częściowo odśluzowany, zwłaszcza odśluzowany na mokro.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość fosforu w oleju z 50 - 500 ppm zmniejsza się do wartości poniżej 15 ppm, korzystnie poniżej 10 ppm, najkorzystniej poniżej 5 ppm.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przetwarza się olej sojowy.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przetwarza się olej rzepakowy lub słonecznikowy.

9. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wodny roztwór fosfolipazy po zakończeniu procesu oddziela się od poddawanego obróbce oleju i ponownie wykorzystuje się.

10. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że proces przeprowadza się okresowo.

,

11. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przeprowadza się go nieprzerwanie.

12. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że równocześnie ze zmniejszeniem zawartości składników zawierających fosfor zmniejsza się również zawartość żelaza w oleju.