PL185952B1 - Kompozycja tłuszczowa do stosowania w produktach żywnościowych - Google Patents

Abstract

1. Kompozycja tluszczowa do stosowania w produktach zywnosciowych w postaci organozelu ewentualnie polaczonego z innymi typowymi skladnikami takimi jak staly tluszcz, woda, srodki smakowo-zapachowe, znamienna tym, ze w postaci organozelu wystepuje co najmniej 75% wagowych cieklego tluszczu wystepujacego w calej kompo- zycji, a organozel zawiera co najmniej jeden sterol i co najmniej jeden ester sterolu, przy czym stosunek molowy steroli do estrów steroli miesci sie w zakresie 1:5 do 5:1, a ich sumaryczna ilosc zawiera co najmniej 1% wagowy kazdego z nich i wynosi od 2% wa- gowych do 16% wagowych, liczone na ilosc cieklego tluszczu zawartego w organozelu. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja tłuszczowa zawierająca organożel, składający się z ciekłego składnika tłuszczowego i mieszaniny steroli.

Organożel według wynalazku ma większą zwartość niż ciekły składnik tłuszczowy gdy są porównywane w tej samej temperaturze, zazwyczaj w temperaturze pokojowej.

Tłuszcze są szeroko stosowane w produktach przeznaczonych dla konsumentów, obejmujących produkty żywnościowe i kosmetyczne, a również w obszarach techniki nie przeznaczonych dla konsumentów⁷.

W wielu takich zastosowaniach jest pożądane aby produkt zawierający ciekły tłuszcz miał pewną strukturę albo zwartość, co oznacza, ze produkt nie jest cieczą ani nie jest produktem nadającym się do przelewania jak sam ciekły tłuszcz, gdy są porównywane w podobnych warunkach. Stosuje się wiele metod nadawania struktury, jedną z najczęściej stosowanych jest dodawanie stałych tłuszczów do ciekłych tłuszczów. W takich zastosowaniach, gdy obok tłuszczu występują również nie tłuszczowe ciecze takie jak woda, stosuje się również emulgatory i/lub środki zagęszczające i/lub środki żelujące, zatem nietłuszczowe środki pomocnicze znacznie wpływające na zwartość końcowego produktu. W większości zastosowań, a w szczególności w kompozycjach zawierających duże ilości tłuszczu, stały tłuszcz jest stosowany dla nadawania struktury (albo nadawania zwartości produktom) z powodów technicznych i praktycznych, w szczególności w produktach z ciągłą fazą tłuszczową zawierających >50% tłuszczu, korzystnie >60% tłuszczu. Przy mniejszych ilościach tłuszczu, często stosowane jest połączenie stałego tłuszczu, emulgatorów i środków zagęszczających i/lub żelują185 952 cych. Jednak, z wielu powodów, w produktach przeznaczonych dla konsumentów, a w szczególności w produktach żywnościowych, istnieje zwiększające się zapotrzebowanie na zmniejszanie lub nawet usuwanie stałych tłuszczów. Na przykład, takie powody mogą wypływać z uwarunkowań zdrowotnych, gdy tłuszcz jest spożywany, to konsumenci żądają produktów o jak najmniejszej zawartości nasyconych kwasów tłuszczowych (SAFA), a korzystnie o niskiej zawartości kwasów tłuszczowych trans (np. mniejszej niż 4%). Bardziej korzystnie, produkty zawierające tłuszcz nie zawierają wcale kwasów tłuszczowych trans. Czasami ma to wpływ na wzrost kosztów i/lub powstawanie negatywnych odczuć u konsumentów, związanych z zastosowanymi składnikami.

Obecnie znaleziono sposób zastępowania części albo całego stałego tłuszczu w tłuszczowej kompozycji składającej się z samego stałego tłuszczu albo mieszaniny stałego i ciekłego tłuszczu, przez stosowanie zastrzeganego organożelu. Alternatywnie znaleziono sposób zmniejszania ilości materiału nadającego strukturę koniecznego dla nadania zwartości kompozycji zawierającej ciekły tłuszcz. Innym celem wynalazku jest dostarczenie nowego sposobu nadawania zwartości ciekłemu tłuszczowi, w szczególności glicerydom, bez chemicznych modyfikacji.

W niniejszym zgłoszeniu ciekły tłuszcz oznacza ciekły tłuszcz dający się przelewać w temperaturze jego stosowania. Dla większości produktów, i w korzystnym wykonaniu, oznacza to temperaturę pokojową (20°C). Przykłady takich ciekłych tłuszczów obejmują ciekłe parafiny i ciekłe, organiczne składniki tłuszczowe często stosowane · w produktach przeznaczonych dla konsumentów, na przykład estry polioli takie jak mono-, di- i triglicerydy.

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja tłuszczowa do stosowania w produktach kosmetycznych lub żywnościowych w postaci organożelu ewentualnie połączonego z innymi typowymi składnikami takimi jak stały tłuszcz, woda, środki smakowo-zapachowe, charakteryzująca się tym, że w postaci organożelu występuje co najmniej 75% wagowych ciekłego tłuszczu występującego w całej kompozycji, a organożel składa się z co najmniej jednego sterolu i co najmniej jednego estru sterolu, przy czym stosunek molowy steroli do estrów steroli mieści się w zakresie 1:5 do 5:1, a ich sumaryczna ilość zawiera co najmniej 1% wagowy każdego z nich i wynosi od 2% wagowych do 16% wagowych, liczone na ilość ciekłego tłuszczu zawartego w organożelu.

Korzystnie kompozycja według wynalazku stanowi organożel.

Korzystnie kompozycja jest bezwodna.

W korzystnym wykonaniu kompozycja zawiera sterol i ester sterolu wybrane z grupy fitosteroli.

W innym korzystnym wykonaniu kompozycja jako sterol zawiera sitosterol a jako ester sterolu zawiera oryżanol.

Korzystnie organożel w kompozycji ma twardość Stevens’a 4,4 wynoszącą co najmniej 20 gram, mierzone w temperaturze 20°C.

Korzystnie całkowita ilość sterolu, to jest steroli plus estrów steroli, wynosi od 3% wagowych do 16% wagowych, liczone na całkowitą ilość ciekłego tłuszczu występującego w kompozycji.

W innym korzystnym wykonaniu kompozycji według wynalazku stosunek molowy steroli i estrów steroli mieści się w zakresie 1:3 do 3:1, a bardziej korzystnie występują w prawie równomolowym stosunku.

Korzystnie kompozycja dodatkowo zawiera monoglicerydy w ilości od 1 do 10% wagowych liczone na ilość ciekłego składnika tłuszczowego.

Korzystnie kompozycja tłuszczowa ma postać produktu żywnościowego i ciekły tłuszcz jest tłuszczem jadalnym i - sterole i estry steroli są składnikami jadalnymi, a zwłaszcza ma postać środka do smarowania, margaryny do wyciskania, dresingu lub majonezu.

Korzystnie, cały ciekły tłuszcz występujący w kompozycji według wynalazku ma postać organożelu. W innym wykonaniu organożel zawiera co najmniej 75% wagowych całego ciekłego tłuszczu występującego w kompozycji. W innym wykonaniu kompozycja składa się z organożelu zawierającego ciekły tłuszcz, sterol (ewentualnie mieszaninę różnych steroli)

185 952 i ester sterolu (ewentualnie mieszaninę różnych estrów steroli). W innym wykonaniu obok organożelu występują również inne składniki kompozycji tłuszczowej.

Organożel według niniejszego wynalazku może być stosowany w połączeniu z innym składnikiem, takim jak stały tłuszcz, z wodą, albo ich połączeniem, i może zawierać dowolne inne składniki zazwyczaj stosowane odpowiednie dla planowanego końcowego zastosowania. Korzystnie, nie stosuje się składników o ujemnym wpływie na zwartość samego organożelu. Ponadto w kompozycjach w których występuje woda i w których zwartość organożelu jest pożądana w ciągu dłuższego okresu przechowywania korzystne jest dodanie dodatkowych środków. Przykładowo pożądane jest stosowanie składników zmniejszających aktywność wody.

W kompozycji według wynalazku, również może występować stały tłuszcz. Na przykład w kompozycji znanej ze stanu techniki składającej się z ciekłego i stałego tłuszczu, ilość stałego tłuszczu może być zmniejszona przez zastosowanie mieszaniny steroli rozważanych w niniejszym wynalazku. W tym wykonaniu jest korzystne aby nie tylko część lub cały stały tłuszcz został zastąpiony przez tłuszcz ciekły, ale aby cały ciekły tłuszcz w kompozycji występował w postaci organożelu. W bardzo korzystnym wykonaniu, kompozycja składa się z organożelu i stałego tłuszczu. Korzystne jest stosowanie stałego tłuszczu o małej zawartości SAFA, powiedzmy mniejszej niż 10%, i zawartości kwasów tłuszczowych trans mniejszej niż 4%, korzystnie stały tłuszcz jest wolny od kwasów tłuszczowych trans.

Jak wskazano powyżej, w kompozycji według wynalazku mogą występować inne składniki zazwyczaj stosowane w rozważanych kompozycjach. Na przykład, w produktach typu margaryny, cały lub część występującego stałego tłuszczu może być zastąpiona przez organożel, a dodatkowo mogą być obecne inne składniki zazwyczaj występujące w takich produktach typu margaryny jak stały tłuszcz, woda, środki smakowo-zapachowe, sól i podobne.

W niniejszym opisie, sterol oznacza alkohol policykliczny o co najmniej 24 atomach węgla i co najmniej 4 skondensowanych pierścieniach, o rozmiarze pierścieni co najmniej 3 atomy, korzystnie 3-6 atomów. W korzystnym wykonaniu wynalazku pierścienie stanowią prawie planarny układ pierścieni, taki jaki występuje w cholesterolu. W innym korzystnym wykonaniu, grupy hydroksylowe (albo wiązania C-O) są umieszczone w tej samej płaszczyźnie co układ pierścieni, tj. ekwatorialnie a nie osiowo.

Estry steroli oznaczają w niniejszym opisie estry kwasów fenolowych wyżej określonych steroli. Określenie kwasy fenolowe odnosi się do rodziny kwasów cynamonowych, których przykładami są kwas kafeinowy i kwas ferulinowy. Otrzymano bardzo dobre wyniki gdy estryfikowane sterole miały strukturę bardzo zbliżoną do struktury zastosowanych wolnych steroli. W szczególnie korzystnym wykonaniu wolnym sterolem jest kwas ferulinowy azestryfikowanym sterolowym kwasem fenolowym jest ester sterolowy kwasu ferulinowego. Obecnie uważa się, że wolny sterol albo składnik o zbliżonej strukturze chemicznej i zestryfikowany sterolowy kwas fenolowy albo składnik o zbliżonej chemicznej strukturze, mają tendencje do tworzenia agregatów gdy są rozpuszczane w cieczy, a te agregaty wykazują pewne tworzenie sieci lub nawet polimeryzację w cieczy, co wpływa na nadawanie struktury cieczy. Dlatego nadawanie struktury cieczy przypomina formowanie żelu znane dla żeli wodnych. Jednak zgłaszający nie chciałby się wiązać z tą teorią. Przykładami odpowiednich połączeń steroli i estrów eteroli wybranych z grupy fitosteroli sąoryzanol i sitosterol (często określany jako (3sitosterol). Stwierdzono, ze również cholesterol jest odpowiednim składnikiem, który może nadawać strukturę ciekłemu składnikowi tłuszczowemu gdy jest zastosowany w specyficznych ilościach w połączeniu z innymi fitosterolami.

Dodatkową korzystną cechą wynalazku jest stwierdzenie, że większość steroli zdolnych do nadawania struktury w kompozycjach według wynalazku to składniki dostępne z naturalnych źródeł. W korzystnym wykonaniu wynalazku, zastosowane sterole i/lub estry steroli są składnikami występującymi w przyrodzie. Na przykład, oryżanol i sitosterol występują jako mniejszościowe składniki w wielu roślinach. W wielu przypadkach występują nawet w roślinach z których otrzymuje się triglicerydy. Należy jednak zauważyć, że składniki sterolowe (estry) nie występują w tych naturalnych źródłach w ilości wystarczającej do nadawania struktury, ani nie występują w stosunkach molowych potrzebnych do wytworzenia odpowiedniej struktury organożelu. W wielu przypadkach, nie wszystkie sterole potrzebne do

185 952 nadawania struktury występują w roślinach z których otrzymuje się oleje. Obecnie, te mniejszościowe składniki często są częściowo usuwane podczas oczyszczania oleju.

Jednym z celów niniejszego wynalazku jest dostarczenie nowego sposobu nadawania zwartości ciekłemu tłuszczowi, a w szczególności jadalnym glicerydom, bez potrzeby chemicznej modyfikacji składników.

W szczególności stwierdzono, że sterole i estry steroli bardzo odpowiednie do nadawania twardości ciekłym olejom są wybrane z grupy fitosteroli. W tym wynalazku określenie fitosterol jest stosowane dla objęcia całej grupy wolnych fitosteroli, estrów fitosterolowych kwasów tłuszczowych i (acylowanych) glukozydów fitosteroli.

Istnieją trzy główne fitosterole, czyli beta- sitosterol, stigmasterol i kampesterol. Schematyczne rysunki tych składników podano w „Influence of Processing on Sterols of Edible Vegetable Oils”, S. P. Kochhar; Prog. Lipid Res. 22: strony 161-188.

Sitosterol może być, na przykład otrzymywany z drewna i przez oczyszczanie olejów roślinnych, i normalnie zawiera w mniejszych ilościach inne sterole, jak kampesterol, stigma sterol, różne avenasterole itd. W niniejszym wynalazku nie ma potrzeby stosowania steroli i/lub estrów steroli o dużej czystości; mogą występować niewielkie ilości zanieczyszczeń, uważa się je za nie mające wpływu, w szczególności gdy ich polarność jest względnie mała.

Oryzanol składa się z mieszaniny estrów kwasu ferulinowego i nienasyconych triterpenoalkoholi, jest również określany jako gamma-oryzanol. W wynalazku stosowane jest tylko określenie oryzanol. Dla bliższego określenia i rysunków schematycznych zrobiono odniesienie do „Separation of Vitamin E i gamma-oryzanols”, M. Diack i M. Saska, JAOCS tom 71, nr 11, strona 1211. Oryzanol może, na przykład być otrzymywany z otrębów ryżowych i zawierać estry kwasu ferulowego wielu fitosteroli.

Cholesterol z oczywistych względów zdrowotnych jest mniej pożądany, gdy jest stosowany w rozważanych produktach żywnościowych. Jednak dla innych zastosowań jest bardzo odpowiedni.

Stwierdzono, ze bardzo odpowiednim połączeniem, w szczególności w produktach spożywczych jest stosowanie zarówno oryzanolu jak i sitosterolu.

Organożel według wynalazku ma zwartość większą niż ciekły tłuszcz, gdy są porównywane w tej samej temperaturze, zazwyczaj w temperaturze pokojowej.

W bardzo korzystnym wykonaniu zwartość organożelu zawierającego ciekły olej i mieszaninę sterolu i estrów sterolu według wynalazku, ma twardość Stevens’a 4,4 (wartość „Stevens 4,4”) co najmniej 20 gram mierzone przy 20°C. Twardość Stevens’a (St), wyrażana w gramach, jest określana po 1 tygodniu od wytworzenia organożelu po przechowywaniu w temperaturze 5°C i następnym termizowaniu przez 24 godziny we wskazanej temperaturze, za pomocą cylindra o średnicy 4,4 mm w aparaturze Stevens - LFRa Texture Anayzer (z Stevens Advanced Weighing Systems, UK) zakres pomiaru 1000 g, „normalny” system pracy, 10 mm głębokość penetracji i 2,0 mm/s szybkość penetracji.

Twardość Stevens'a jest, dla tego celu, uważana za parametr wystarczająco rozróżniający między ciekłym tłuszczem a „strukturowanym” ciekłym tłuszczem (organożelem).

Mieszanina sterolu(-li) i estru(-ów) sterolu według wynalazku jest zdolna do nadawania struktury ciekłemu tłuszczowi, gdy jest dodawana w ilości co najmniej 1% wagowego, liczone na ciekły tłuszcz. Sterole i estry sterolu mają ograniczoną rozpuszczalność w ciekłym tłuszczu, punkt nasycenia zależy od konkretnych użytych składników. W większości przypadków, ilość wystarczająca dla nadania struktury, tak aby cała struktura była nadawana przez dodane sterol i estry steroli, jest równa lub korzystnie przewyższająca punkt nasycenia roztworu.

W szczególności, minimalna całkowita ilość steroli (tj. sterole + estry steroli) wynosi co najmniej 2% wagowych, a korzystnie 3% wagowych, liczonych na całkowitą ilość ciekłego tłuszczu występującego w kompozycji.

Sterole i estry eteroli są rozpuszczalne w ciekłym tłuszczu i uważa się, bez chęci wiązania się teorią, że nadawanie struktury jest osiągane przez sterole i estry steroli dodane w ilości powyżej nasycenia roztworu, co oznacza ze te nierozpuszczone sterole uważane są za nadające strukturę.

185 952

Stwierdzono, ze stosunek molowy steroli i estrów steroli powinien mieścić się w zakresie 1:10 do 10:1, korzystnie 1:5 do 5:1, przy czym korzystnie stanowi on 1:3 do 3:1, w kierunku prawie równomolowych ilości, co jak stwierdzono daje optymalny efekt nadawania struktury zapewniającej zwartość ciekłemu tłuszczowi, w szczególności ciekłym triglicerydom.

W szczególnym i korzystnym wykonaniu wynalazku, ciekły tłuszcz jest ogólnie niepolarny. Nieoczekiwanie stwierdzono, ze prawie wszystkim niepolarnym ciekłym tłuszczom można nadawać zwartość przez zastosowanie kombinacji steroli (mieszanina) i estrów steroli (mieszanina), które korzystnie są estrami określonych steroli (mieszanina).

Wynalazek jest szczególnie użyteczny w dziedzinie produktów żywnościowych, dlatego korzystne jest stosowanie jadalnego ciekłego tłuszczu i jadalnego sterolu(-li) oraz jadalnego estru(-ów) sterolu(-li). Zatem dla produktów żywnościowych, ciekłym tłuszczem jest tłuszcz jadalny, a zastosowane sterole są mieszaniną fitosteroli, korzystnie orynazolu i sitosterolu w minimalnej całkowitej ilości 2% wagowych, korzystnie 4% wagowych z wyraźnym optimum dla stosunku molowego między 3:1 a 1:3, bardziej korzystnie między 1:2 a 2:1. Po rozpuszczeniu steroli w związku tłuszczowym w podwyższonej temperaturze, stwierdzono zwiększoną zdolność nadawania struktury przez zastosowanie szybkiego chłodzenia.

W dalszym korzystnym wykonaniu wynalazku, dla środków żywnościowych stwierdzono, że sitosterol i oryzanol nadają znaczną i wystarczającą strukturę jadalnym ciekłym acyloglicerydom, gdy oba występują w całkowitej ilości 2% wagowych, liczone na ciekły tłuszcz acyloglicerydowy. Stwierdzono, ze istnieje optimum nadawania twardości produktom przy zastosowaniu kombinacji oryzanolu i sitosterolu w prawie równomolowych ilościach, przy ich stosowaniu do ciekłego estru poliolu, korzystnie mono-, di- i triacyloglicerydu. Ponadto produkty spożywcze są uważane za dające korzystne efekty zdrowotne przy codziennym spożywaniu, w szczególności w odniesieniu do zmniejszania ryzyka chorób serca. Dla wielu zastosowań, a w szczególności do produktów żywnościowych, jest korzystne stosowanie jadalnych ciekłych acyloglicerydów, w szczególności triacyloglicerydów jako ciekłego składnika tłuszczowego. Jako odpowiednie triacyloglicerydy, tłuszcze i oleje (te określenia są stosowane tutaj jako synonimy) mogą być stosowane zarówno roślinne jak i zwierzęce tłuszcze otrzymywane z naturalnych źródeł jak i syntetyczne. Korzystne są ciekłe roślinne i/lub zwierzęce tłuszcze otrzymane z naturalnych źródeł. Korzystne są oleje składające się w zasadniczej części z glicerydów C14 do C22, a bardziej korzystnie glicerydów mających C16-C20 trójglicerydy. Liczba C odnosi się do liczby atomów węgla w grupie kwasu tłuszczowego.

W innym korzystnym wykonaniu wynalazku, ciekły związek tłuszczowy zawiera znaczną ilość nasyconych acyloglicerydów, w szczególności nasyconych triglicerydów, ponieważ stwierdzono, ze ich stosowanie jest korzystne w odniesieniu do twardości produktu. Zaobserwowano ze dalsze zwiększanie ilości nadających strukturę steroli jest pożądane w kompozycjach zawierających większe ilości nienasyconych acyloglicerydów w porównaniu z ilością konieczną do osiągnięcia takiego samego stopnia strukturowania. Im niej nienasycone glicerydy były stosowane tym twardszy produkt otrzymywano dla takiej samej ilości steroli. Jednak w produktach żywnościowych, ze względów zdrowotnych, może być pożądane stosowanie mniej nasyconych glicerydów i większej ilości steroli.

Roślinne triglicerydy często stosowane w produktach dla konsumentów obejmują otrzymywane z nasion, strąków, owoców i orzechów, albo części tych materiałów roślinnych, takich jak ich zarodki/kiełki, a często są otrzymywane przez mechaniczne odpędzanie części lotnych (ekspelowanie) i/lub ekstrakcję rozpuszczalnikową. Przykładami ciekłych triglicerydów, które są szczególnie odpowiednie do stosowania w niniejszym wynalazku są olej słonecznikowy, olej rzepakowy, olej lniany i olej z siemienia lnianego, olej sojowy, kiełki kukurydziane lub olej kukurydziany, olej z kiełków pszenicy, olej z otrębów ryżowych, olej palmowy, olej z oliwek, olej z orzeszków ziemnych i podobne.

Również oleje pochodzenia zwierzęcego mogą być stosowane w niniejszym wynalazku, obejmują one oleje otrzymywane z ryb, na przykład tran. Inne ciekłe tłuszcze, które mogą być stosowane w niniejszym wynalazku zawierają lub stanowią źródło poliestrów polioli.

185 952

W zakresie wynalazku znajdują się kompozycje w których zastosowany tłuszcz jest tłuszczem, który nie jest ciekły w temperaturze pokojowej. Określenie ciekły tłuszcz odnosi się do tłuszczu, który jest ciekły w temperaturze stosowania. Na przykład, mogą być stosowane tłuszcze w temperaturach wyższych niz temperatura pokojowa, dzięki czemu tłuszcz w temperaturze stosowania nie jest ciekły, ale ma pewną strukturę. Jak dobrze wiadomo, większość tłuszczów topi się przy ogrzewaniu, również powyżej ich temperatury topnienia mogą być strukturowane przy użyciu steroli rozważanych w niniejszym wynalazku. Może tez być pożądane stosowanie ilości równej lub wyższej niż ilość nasycająca w rozważanej temperaturze stosowania. Korzystnie, temperatura stosowania kompozycji zawierającej organożel jest niższa niż 80°C, ponieważ stwierdzono ze organożel staje się mniej stabilny w temperaturach wyższych niż ta.

W innym wykonaniu wynalazku stosowany jest ciekły tłuszcz lub olej roślinnego albo zwierzęcego pochodzenia jak wskazano powyżej, do którego obok steroli dodano co najmniej 1% wagowy, liczony na ilość zastosowanego ciekłego związku tłuszczowego, monoglicerydu. Stwierdzono, że następuje dalsze zwiększenie twardości przez dodanie 1%o wagowego, lub więcej, np. 2-10% monoglicerydów, albo stwierdzono zmniejszenie ilości steroli koniecznej do otrzymania twardości lub lepkości ciekłego związku tłuszczowego po dodaniu monoglicerydu.

Kompozycja według wynalazku może być wytwarzana po prostu przez rozpuszczenie sterolu(-li) w ciekłym tłuszczu. Na przykład, otrzymano kompozycję o znacznej twardości w porównaniu z ciekłym tłuszczem, przez rozpuszczenie estru kwasu fenolowego sterolu i sterolu przez zmieszanie składników i mieszanie w podwyższonej temperaturze.

Dla wielu tłuszczów i olejów, temperatura powyżej np. 40-50°C, często powyżej 75°C albo 85°C będzie wystarczająca, w niektórych przypadkach 90°C jest odpowiednie do otrzymania szybkiego rozpuszczenia. Po otrzymaniu jasnego, przezroczystego roztworu ciekły roztwór można pozostawić do ochłodzenia do np. temperatury pokojowej.

Tworzenie ustrukturyzowanego układu często jest powolne, i w niektórych przypadkach wymaga więcej niż jednego dnia, do kilku dni, zanim osiągnie się ostateczny stopień ustrukturowania. Stwierdzono, że szybsze a nawet natychmiastowe strukturowanie można osiągnąć stosując szybkie chłodzenie. Bardzo odpowiednim środkiem do tego jest stosowanie wymiennika ciepła ze skrobakami powierzchni, na przykład votatora (jednostka A).

Z żywnościowego punktu widzenia, jest pożądane aby w produktach żywnościowych występowało jak najmniej nasyconego tłuszczu (triglicerydów zawierających grupy nasyconych kwasów tłuszczowych). Dlatego, obecnie, często pożądane jest stosowanie nieobrabianych olejów i tłuszczów o dużej ilości grup nienasyconych kwasów tłuszczowych. Takie oleje, chociaż bardzo często w temperaturze pokojowej mają konsystencję nadającą się do wylewania, to są mniej odpowiednie dla produktów, które powinny mieć pewną sztywność np. środków do smarowania, dresingów, majonezów a nawet margaryn do wyciskania stosowanych jako roślinne przybrania, kremy, wypełniacze i dodatki. Do tej pory oleje takie były obrabiane co nadawało im pewną twardość. Jednak taka obróbka ma znaczny niekorzystny wpływ na nasycanie nienasyconych grup kwasów tłuszczowych. Z żywnościowego punktu widzenia jest pożądane stosowanie tak dużych ilości nieprzerabianych olejów i tłuszczów w produktach żywnościowych jak tylko pozwala na to ich twardość. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem można nadawać twardość ciekłym olejom lub tłuszczom przez dodanie co najmniej jednego sterolu i co najmniej jednego estru sterolu, każdy w ilości co najmniej 1%o wagowego, liczonego na ciekły tłuszcz któremu ma być nadana twardość.

Organożel jest korzystnie stosowany w towarach konsumenckich, takich jak produkty kosmetyczne albo produkty żywnościowe. Również te produkty zawierające takie kompozycje są objęte wynalazkiem. Niniejszy wynalazek pozwala na wytwarzanie opartych na tłuszczach produktów żywnościowych w których zastosowano dyspersje organożelu. Chociaż jest możliwe wytwarzanie produktów żywnościowych w których cały tłuszcz występuje w postaci organożelu według wynalazku, to w jednym z wykonań wynalazku produkt żywnościowy zawiera tłuszcz w postaci organożelu określonego w niniejszym zgłoszeniu i inny (stały) tłuszcz.

Niniejszy wynalazek zostanie bliżej zilustrowany w następujących przykładach.

W przykładach procenty oznaczają procenty wagowe, jeżeli nie podano inaczej.

185 952

Stopień ustrukturyzowania próbek określano za pomocą penetrometru Stevens’a w następujących warunkach:

- średnica próbki: 6,4 mm;

- głębokość penetracji: 20 mm;

- szybkość penetracji: 20 nrn/ss;

- temperatura: pokojowa (ok . 20°C)

Przykład I

W celu określenia rozpuszczalności domieszano do oleju w podwyższonej temperaturze między 50 a 100°C następujące sterole specyficzny fitosterol z otrębów ryżowych „oryzanol”, zawierający estry kwasu ferulinowego kilku fitosteroli, w oczyszczonym oleju słonecznikowym, 1-10% czystego oryzanolu (otrzymany zTsuno Rice Fine Chemicals Co Ltd, Japonia, >98% estrów kwasu ferulinowego) i β-sitosterol (z Kaukas Oy, Chemical Mili, Finlandia, zawierający 92% (β-sitosterolu, 7% kampesterolu i około 1% artenoli, średnia masa cząsteczkowa wynosi 413), składniki mieszano do czasu wytworzenia jasnego i przezroczystego roztworu.

Rozpuszczalność oryzanolu w oleju słonecznikowym określona jako stężenie (wagowo/wagowo), które daje jasny roztwór po dłuższym czasie przechowywania w określonej temperaturze, oceniono jako zwiększającą się prawie liniowo od około 2% w 20°C do około 10% w90°C.

Gdy nasycony roztwór ochłodzono i przechowywano przez dłuższy czas w celu zwalczenia często występującej opóźnionej krystalizacji - przesycenie - roztwór wykazywał tworzenie drobnych kryształów oryzanolu na dnie słoja. W tych warunkach zupełnie nie występuje zjawisko nadawania struktury fazie olejowej (= doświadczenie nr I.1)

Prowadzono podobne określanie rozpuszczalności z czystym produktem sitosterolowym z drewna zawierającym około 92% sitosterolu genuine i około 8% kampesterolu. Rozpuszczalność tego sitosterolu w oczyszczonym oleju słonecznikowym, jak stwierdzono wynosi około 1% w 20°C i liniowo wzrasta do około 4% w 90°C, występowanie małych ilości tego sitosterolu w czystym oleju nie jest brane pod uwagę.

Gdy temperaturę podniesiono ponad temperaturę nasycenia to roztwór sitosterolu również wykazywał wydzielanie kryształów sitosterolu po jakimś czasie. Również te badania rozpuszczalności zupełnie nie wykazywały występowania efektu nadawania struktury (= doświadczenie 1.2).

W celu sprawdzenia rozpuszczalności różnych fitosteroli, przeprowadzono badania rozpuszczalności połączenia dwóch steroli rozpuszczalnych woleju. Te roztwory połączonych fitosteroli pozostawały cieczami dopóki temperatura była utrzymywana powyżej 50°C.

Nieoczekiwanie okazało się, ze rozpoczynając od około 2% oryzanolu i 2% sitosterolu rozpuszczonych w oleju, roztwór fitosteroli stawał się żelowaty a nawet stawał się ciałem stałym po kilku dniach, gdy roztwór ochłodzono do temperatury pokojowej i nie stosowano mieszania (= doświadczenie 1.3).

Przykład II

Nieoczekiwane zdolności nadawania struktury połączonych oryzanolu i sitosterolu rozpuszczonych w oleju słonecznikowym badano dalej przeprowadzając serię doświadczeń rozpuszczania przy różnych stosunkach masowych oryzanol : sitosterol.

Stałe warunki doświadczeń w tej serii badań były następujące:

- wprowadzano 94,0 g oczyszczonego (i zimowanego) oleju słonecznikowego do szklanej zlewki z mieszadłem;

- dodawano określoną ilość oryzanolu i sitosterolu do oleju w sumarycznym stałym stężeniu 6,0%;

- mieszając zwiększano temperaturę mieszaniny do 90°C;

- po osiągnięciu przezroczystego roztworu jeszcze mieszano przez 30 minut;

- pozwalano na ochłodzenie roztworu do temperatury pokojowej;

- utrzymywano roztwór w temperaturze pokojowej przez 6 dni.

Wyniki pomiaru twardości Stevens’a wyrażanej w gramach siły mierzonej w roztworach zawierających różne ilości oryzanolu i sitosterolu, przedstawiono w tabeli II. Doświadczenie II. 1 i II.9 są doświadczeniami porównawczymi.

185 952

Tabela II

Nr przykładu	Oryzanol [g]	Sitosterol [g]	Stosunek molowy ory:sito	Twardość
II. 1	5,55	0,45	8,36	0
II. 2	5,01	0,99	3,46	13
II. 3	4,43	1,57	1,92	25
II 4	3,90	2,10	1,27	37
II. 5	3,56	2,44	100	57
II. 6	3,54	2,46	0,98	57
ii. n	2,96	3,04	0,66	81
II. 8	2,01	3,99	0,34	31
II. 9	0,96	3,04	0,13	0

Ta seria doświadczeń wyraźnie wykazuje nadawanie struktury gdy razem dwa fitosterole są rozpuszczone w oleju słonecznikowym.

Przykład III

Całkowite stężenie fitosterolu ilustrowano w następującym przykładzie:

Stosunek i całkowita waga zostały przedstawione w poniższej tabeli.

Inne stałe warunki podczas tych testów opisano w przykładzie II, z tą różnicą, że stosowano różne ilości oleju słonecznikowego (przedstawione w tabeli) i inny czas przechowywania wynoszący w tym doświadczeniu 3 dni.

Wyniki tych doświadczeń przedstawiono w poniższej tabeli.

Tabela III

Nr przykładu	Oryzanol [g]	Sitosterol [g]	Olej [g]	Sterole [%]	Twardość [g]
III. 1	2,37	163	96,0	4,0	0
III 2	3,56	2,44	94,0	6,0	26
III 3	5,34	3,66	91,0	9,0	1057
III. 4	7,12	4,88	88,0	12,0	1901
III 5	9,49	6,51	84,0	16,0	3520

Z danych z tabeli wynika, że twardość strukturowanego oleju słonecznikowego znacznie wzrasta gdy wzrasta całkowita ilość fitosteroli. Próbka z przykładu III. 1 nie wykazuje żadnej twardości w czasie pomiaru. Jednak w dodatkowym doświadczeniu, okazało się, że jej twardość Stevens’a wynosi około 20 po 26 dniach.

Przykład IV

W tej serii doświadczeń zmieniające się warunki były następujące:

- czas przechowywania po ochłodzeniu: 1-4-7 dni;

- temperatura przechowywani a: 5-15^^i^^<^(^C

Utrzymywano całkowite stężenie fitosterolu 5% a stosunek molowy oryzanolu do sitosterolu 1:1. Pomiar twardości Stevens'a prowadzono w temperaturze pokojowej. Rozpuszczanie prowadzono w ekranowanym, z dwoma ścianami i mieszadłem szklanym reaktorze. Wyniki przedstawiono w następującej tabeli:

185 952

Wpływ czasu, temperatury i stosunku steroli na twardość

Nr przykładu	Czas (dni)	Temp (°C)	Twardość (g) or. sito 1:1	Twardość (g) or sito 2.1	Twardość (g) or sito 1.2
IV 1	1	5	0	807	565
IV 2	1	15	0	857	548
IV 3	1	25	0	5	14
IV 4	4	5	185	860	568
IV 5	4	15	1	753	623
IV 6	4	25	0	90	38
IV 7	7	5	209	920	622
IV. 8	7	15	18	783	661
IV. 9	7	25	10	254	190

Z tych danych jasno wynika, że strukturowanie wymaga kilku dni i jest osiągane szybciej w niższej temperaturze. Znowu stwierdzono, ze przy dłuższym przechowywaniu kompozycji twardość nie wzrasta. Szybkie strukturowanie występuje przy zastosowaniu votatora (jednostka A) do chłodzenia kompozycji.

Przykład V

W tym doświadczeniu stosowano kilka różnych typów ciekłych triglicerydowych olejów o różnym stopniu nienasycenia. Stosowane oleju pochodziły z : oleiny palmowej, oliwy, otrąb ryżowych, rzepaku, słonecznika i lnu oraz siemienia lnianego. Oleina palmowa pochodziła z suchego frakcjonowania w temperaturze 15°C.

Doświadczenia prowadzono w następujących warunkach:

- całkowite stężenie sterolu: 6%;

- stosunek wagowy oryzanol: sitosterol 1:1;

- temperatura rozpuszczania: 90°C;

- czas przechowywania: 6 dni;

- temperatura przechowywania: 20°C.

Wyniki twardości Stevens’a przedstawiono w poniższej tabeli.

Tabela V

Nr przykładu	Olej	Twardość [g]
V 1	oliwa	127
V.2	otręby ryżowe	73
V.3	rzepakowy	84
V.4	słonecznikowy	81
V.5	lniany	22

Przykład VI

Sprawdzano wpływ stosowania cholesterolu zamiast sitosterolu na nadawanie struktury przez strukturowanie 46 g oleju słonecznikowego + 3 g oryzanolu + 1 g choleterolu.

Szybko po rozpuszczeniu zwierzęcych i roślinnych steroli woleju słonecznikowym w 90°C nadawanie struktury stało się widoczne. Patrz następna tabela:

185 952

Tabela VI

Nr przykładu	2. składnik	Opis	Twardość [g]
VI. 1	sitosterol	odniesienie	81
VI. 2	ch testera!	szybkie zestalenie	78

Podczas pierwszych kilku dni olej strukturowany cholesterolem był bardzo przezroczysty ale po jakimś czasie próbka stała się bardziej „zamglona” niż we wcześniejszych testach.

Przykład VII

Oczyszczony olej słonecznikowy używany w opisanych próbach może zawierać jeszcze małe ilości materiału polarnego jak di- i monoglicerydy oraz wolne kwasy tłuszczowe.

Dla zbadania nadawania struktury sterolami, oczyszczony triacyloglicerol rafinowany i zimowany olej słonecznikowy dodatkowo przepuszczono przez kolumnę SiO2 w temperaturze pokojowej w następujących warunkach:

część oleju rozpuszczono w 2 częściach heksanu; przepuszczano przez kolumnę z krzemianem (nr 60 z MercKa).

W oczyszczonym oleju rozpuszczono 3% oryzanolu i 3% sitosterolu w 90°C. Po 6 dniach przechowywania w temperaturze pokojowej otrzymano bardzo twardą strukturę z oczyszczonym olejem trigliaerydowym wykazującą twardość Stevens’a 1049.

Przykład VIII

Oceniano wpływ obecności różnych ilości monogliaerydów w oleju słonecznikowym w doświadczeniach nadawania struktury nr VIII. 1-4 bez i z domieszanym czystym mozaayloglicerolem (MAG) (Hymono) w ilości 3, 6 i 9%. Wyniki twardości przedstawiono w tabeli poniżej.

Tabela VIII

Nr przykładu	Opis	Twardość [g]
VIII. 1	słonecznikowy odnośnik	81
VIII. 2	3% mezeeaylegliaerel (MAG)	168
VIII 3	+ 6% MAG	325
VIII 4	+ 9% MAG	441

Z tabeli wynika, ze dodanie czystych monoglicerydów ma dodatni wpływ na twardość struktury nadana przez sterole.

Przykład IX

Przeprowadzono serię testów z różnymi organicznymi ciekłymi triglicerydami z 6% sumarycznym stężeniem steroli i stosunkiem molowym orype2or: sitosterol wynoszącym 1:1. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli:

Nadawanie struktury fitesterelemi w cieczach bez TAG

Nr przykładu	Ciecz	Rodzaj	Twardość [g]
1	2	3	4
IX. 1	woda	nieorganiczna	0
IX 2	metanol	alkohol	0
IX 3	etanol	-	0
IX. 4	alkohol izopropylowy	-	0
IX 5	glikol propylenowy	diol	131
IX 6	glicerol	triol	0

185 952

Dalszy ciąg tabeli

1	2	3	4
IX. 7	aceton	keton	0
IX 8	kwas octowy	kwas	0
IX 9	kwas oleinowy	-	<5
IX. 10	heksan	alkan	26
IX. 11	olej parafinowy	-	867

Wyniki wykazują całkiem znaczną zdolność nadawania struktury przez fitosterole w oleju parafinowym, glikolu propylenowym, heksanie i pewnym stopniu w kwasie oleinowym.

Przykład X

Zmieszanie w temperaturze pokojowej oleju słonecznikowego strukturowanego sterolami z demineralizowaną wodą we wzrastającym stosunku olej:woda, co 10%, skutkuje powstaniem biało zabarwionej miękkiej emulsji od stosunku 50:50 lub wyższego.

Przy niższych stosunkach faza olejowa pozostaje jako oddzielona faza w wodzie.

Po zmieszaniu oleju słonecznikowego zawierającego oryzanol i sitosterol przy całkowitym stężeniu sterolu około 6% i stosunku molowym 1:1 - z 20% wody, otrzymano całkiem twardą margarynę typu środka do smarowania przez zastosowanie szybkiego chłodzenia w votatorze (jednostka A) przy profilu temperatury 60 - 90°C do 0 - 5°C.

Po kilku dniach przechowywania w lodówce otrzymany środek do smarowania stał się miękki i nadawał się do stosowania jako wyciskana margaryna.

Przykład XI

W tym przykładzie wytworzono środki do smarowania zawierające organożel i wodę. Organożel wytworzono z ultra sitosterolu (sterol otrzymany z pulpy drzewnej), oryzanol otrzymano z Kaukas Oy.

Przygotowano dwie serie, obie przez wytworzenie dwóch oddzielnych faz, tj. fazy wodnej i fazy tłuszczowej, i połączenie tych faz po wstępnej obróbce w jednostce C. Wstępna obróbka fazy tłuszczowej składała się z ogrzewania składników fazy tłuszczowej do 90°C, ochłodzenia do 60°C, przepuszczenia kompozycji przez jednostkę A dla szybkiego ochłodzenia do 15°C

Fazę wodną obrabiano przez podgrzewanie połączonych składników do 60°C, przepuszczenie przez jednostkę A dla szybkiego ochłodzenia do 15°C.

W przykładzie XI.A faza wodna zawierała sól, syrop i nie zawierała dodatków; stężenie st<^e^c% : estry steroli (1:1 mol/mol) wynosiło 5% wagowych fazy tłuszczowej.

Przykład XI.A obejmował 6 doświadczeń w tym jeden przykład odniesienia. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli:

Tabela XI.A

Przykład	Tłuszcz + sterole [%]	HjO [%]	NaCl [%]	Syrop [%]	Stevens po 2 dniach	Stevens po 5 dniach
A 1	84,5	15,5	0	0	70	67
A 2	84,6	12,6	2,77	0	108	125
A 3	82,4	13	4,57	0	100	94
A 4	81,4	7,0	0	11,6	117	122
A. 5	81,0	2,7	0	16,4	141	153

W przykładzie XI.B, faza wodna zawierała około 12% całkowitej zawartości tłuszczu, faza wodna była wcześniej przemieszana. Wszystkie sterole dodano do fazy tłuszczowej. Stężenie steroli w fazie tłuszczowej wynosiło 5,65%, podczas gdy stężenie steroli liczone na cał185 952 kowitą ilość tłuszczu w kompozycji wynosiło 5%. Do fazy tłuszczowej dodano 0,5% Dimodan BP i nieznaczne ilości karotenu.

Tabela XI B

Przykład	Tłuszcz + sterole [%]	H2O [%]	NaCl [%]	Syrop [%]	Stevens po 2 dniach	Stevens po 5 dniach
B 1	95,5	4,5	0	0	34	36
B 2	95,5	3,7	0,81	0	133	138
B 3	95,4	3,4	1,19	0	157	192
B 4	95,3	1/8	0	2,97	105	120
B. 5	94,8	0,7	0	4,45	197	203
odniesienie	100	0	0	0	245	302

185 952

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Kompozycja tłuszczowa do stosowania w produktach żywnościowych w postaci organożelu ewentualnie połączonego z innymi typowymi składnikami takimi jak stały tłuszcz, woda, środki smakowo-zapachowe, znamienna tym, że w postaci organożelu występuje co najmniej 75% wagowych ciekłego tłuszczu występującego w całej kompozycji, aorganożel zawiera co najmniej jeden sterol i co najmniej jeden ester sterolu, przy czym stosunek molowy steroli do estrów steroli mieści się w zakresie 1:5 do 5:1, a ich sumaryczna ilość zawiera co najmniej 1%o wagowy każdego z nich i wynosi od 2% wagowych do 16%o wagowych, liczone na ilość ciekłego tłuszczu zawartego w organożelu.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi organożel.

3. Kompozycja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, ze jest bezwodna.

4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera sterol i ester sterolu wybrane z grupy fitosteroli.

5. Kompozycja według zastrz. 4, znamienna tym, że jako sterol zawiera sitosterol a jako ester sterolu zawiera oryżanol.

6. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że organożel w kompozycji ma twardość Stevens'a 4,4 wynoszącą co najmniej 20 gram, mierzone w temperaturze 20°C.

7. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że całkowita ilość steroli to jest steroli plus estrów steroli wynosi od 3% wagowych do 16% wagowych, liczone na całkowitą ilość ciekłego tłuszczu występującego w kompozycji.

8. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, ze stosunek molowy steroli i estrów steroli mieści się w zakresie 1:3 do 3:1, a bardziej korzystnie występują wprawie równomolowym stosunku.

9. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, ze dodatkowo zawiera monoglicerydy w ilości od 1 do 10% wagowych liczone na ilość ciekłego składnika tłuszczowego.