PL218452B1 - Sposób otrzymywania preparatu fosfolipidowego z żółtka jaja, zwłaszcza kurzego oraz preparat fosfolipidowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania preparatu fosfolipidowego z żółtka jaja, zwłaszcza kurzego oraz preparat fosfolipidowy super lecytyna, będący mieszaniną fosfatydylocholiny i fosfatydyloetanoloaminy zestryfikowanych n-3 długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi.

Wynalazek może znaleźć zastosowanie w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, zwłaszcza do wytwarzania suplementów diety. Preparat może stanowić surowiec do kompozycji suplementów diety oraz w przemyśle kosmetycznym jako emulgator i nawilżacz.

Fosfolipidy są jednymi z najważniejszych substancji życia, zwłaszcza dla funkcji mózgu i serca, wątroby i nerek. Przyczyniają się do obniżenia poziomu cholesterolu i trójglicerydów. Wpływają na ogólne funkcje umysłowe oraz mają wpływ na regenerację wątroby, dzięki obecności w ich składzie choliny, która jest także niezbędna do produkcji neuroprzekaźnika w postaci acetylocholiny. Ponadto fosfolipidy mają zdolności regeneracyjne skóry i przywracają jej funkcje po urazach.

Właściwości funkcjonalne fosfolipidów wynikają z ich amfifilowego charakteru i odgrywają istotną rolę w procesach technologicznych produkcji żywności. Dlatego zapotrzebowanie na fosfolipidy, zwłaszcza o szczególnych właściwościach funkcjonalnych i prozdrowotnych, stale rośnie.

Fosfolipidy żółtka jaja kurzego są istotnym źródłem choliny. Według licznych badań naukowych, poprzez zwiększenie stężenia acetylocholiny pełniącej funkcję neuroprzekaźnika odgrywają istotną rolę w profilaktyce niektórych schorzeń neuropsychiatrycznych, szczególnie depresji i demencji, włącznie z chorobą Alzheimera (Masuda i in. 1998, Favrelierei in. 2003, Bourre i in. 2005). Dieta wzbogacona fosfolipidami jaja kurzego poprawia zdolność uczenia się u starych myszy (Lim i in. 2000). Zestryfikowane w szkielecie glicerolu fosfolipidów kwasy dokozaheksaenowy (DHA) i arachidonowy (AA) są ważne dla prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego, obniżają poziom lipidów we krwi, mają działanie przeciwzakrzepowe, przeciwzapalne i naczyniorozszerzające (Sheppard 2002).

Komercyjnie, z surowca jajczarskiego, wykorzystywana jest lecytyna o czystości nie mniejszej niż 60% wyrażonej, jako substancja nierozpuszczalna w acetonie (Al) określona wg procedury Ja 4-46 opisanej przez Amerykańskie Stowarzyszenie Chemii Olejów (AOCS). Za stosowaniem fosfolipidów pozyskanych z żółtka jaj przemawia wysoka zawartość fosfatydylocholiny (PC) - lecytyny, dochodzącej nawet do 85%. W prowadzonych badaniach w Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu, w tym w ramach realizowanego Projektu w ramach POIG (2007-2013), działanie 1.3.1 o akronimie „OVOCURA opracowano technologię żywienia niosek odpowiednim zestawem składników naturalnych, pozwalającym na wbudowanie w strukturę fosfolipidów żółtka kwasów wielonienasyconych EPA i DHA w pozycji sn-2. Fosfolipidy te po procesie ekstrakcji z żółtka zachowują pełną trwałość, co jest istotnym osiągnięciem naukowym i innowacyjnym.

We wspomnianej technologii żywienia niosek, stosowano między innymi znane torfopochodne dodatki recepturowe do pasz, o nazwach handlowych Humokarbowit i Humobentofet. Humokarbowit (dodatek paszowy dla drobiu, zwłaszcza dla kurcząt brojlerów i kur nieśnych) preparat huminowomineralny produkowany jest przez PHW Tronina w Rakowie od 1992 roku na bazie naturalnych surowców huminowych i węglowych oraz innych z przeznaczeniem do ściółki i/lub paszy dla wszystkich grup zwierząt gospodarskich. Preparat ten został opatentowany (PL nr 172 908) oraz dopuszczony do obrotu handlowego na podstawie decyzji MRiGŻ z listopada 1992 r. (certyfikat nr PZpp-4121-R-49/92). Natomiast humobentofet (dodatek mineralno-tłuszczowy do pasz) preparat huminowotłuszczowy produkowany jest przez PHW Tronina w Rakowie od 1997 roku na bazie naturalnych surowców huminowych i glinokrzemianowych oraz tłuszczów roślinnych z przeznaczeniem do żywienia wszystkich grup zwierząt gospodarskich. Preparat ten został opatentowany (PL nr 182 963) oraz dopuszczony do obrotu handlowego na podstawie decyzji MRiGŻ z września 1997 r. (certyfikat nr RRpp-4121-C-350/97).

Ze zgłoszenia patentowego nr P-384 803 znany jest sposób polegający na ekstrahowaniu liofilizowanego żółtka eterem dietylowym, a następnie rozpuszczalnikiem organicznym, korzystnie alkoholem metylowym. Surowa frakcja fosfolipidów oczyszczana jest na drodze wytrącenia fosfolipidów z roztworu eterowego za pomocą acetonu. Powyższa procedura pozwala na otrzymanie mieszaniny składającej się z lecytyny (89%) i kefaliny (11%) przy wysokiej wydajności fosfolipidów (9,3 g z 90 g surowego żółtka).

Inną metodą pozyskiwania fosfolipidów jest ich pozyskiwanie z natywnego żółtka jaja oraz poddanego procesowi denaturacji termicznej po procesie odolejania jak i z pominięciem tego procesu

PL 218 452 B1 poprzez ekstrahowanie lecytyn alkoholem etylowym (Palacios L. E., Wang T.: Journal of the American Oil Chemists' Society, 82, 8, 2005, 565-569).

Znana jest metoda oczyszczania surowej lecytyny z triacylogliceroli i cholesterolu bazująca na fakcie znikomego (ok. 0,05%) rozpuszczania fosfolipidów w acetonie (Vandana V., Karuna M. S. L., Vijayalakshmi P., Prasad R. B. N.: Journal of the American Oil Chemists' Society 78, 5, 2001, 555-556).

Znana jest praca dotycząca suplementacji diety niosek linii Lohmann Brown i jej wpływ na profil kwasów tłuszczowych we frakcji fosfolipidów. Autorzy otrzymali 15% frakcji fosfolipidów w przeliczeniu na suchą masę żółtka, w strukturze fosfolipidów oznaczyli 4,72% kwasu DHA, jednocześnie nie wykazywali zawartości kwasów ALA i EPA (Gładkowski W., Kiełbowicz G., Chojnacka A., Gil M., Trziszka T., Dobrzański Z., Wawrzeńczyk Cz. Food Chemistry 126, 2011, 1013-1018).

W zgłoszeniu patentowym nr P-389 996 opisany jest zestaw maszyn i urządzeń wraz z niezbędnym orurowaniem do realizacji produkcji fosfolipidów z żółtka jaj ptaków, zwłaszcza kur i przepiórek.

W zgłoszeniu patentowym nr P-396 952 opisana jest procedura pozyskiwania fosfolipidów z komercyjnego surowca jajczarskiego. Polega ona na pozyskiwaniu preparatów fosfolipidów z żółtka jaja suszonego rozpyłowo z zastosowaniem alkoholu etylowego, który odparowywany jest pod zmniejszonym ciśnieniem. W pozyskanym preparacie według ww sposobu obecne są jeszcze witaminy i białka.

Istotą wynalazku jest to, że materiałem wyjściowym są jaja specjalnie projektowane, pozyskane od niosek karmionych ad libitum standardowymi mieszankami paszowymi wzbogaconymi w olej lniany w ilości od 1 do 6%, olej rybny w ilości od 1 do 6%, suszone algi w ilości od 0,5 do 1,5%, preparat Humokarbowit w ilości od 0,5 do 2%, preparat Humobentofet w ilości od 0,5 do 2% oraz witaminę E w ilości 0,01%. Jaja te poddaje się procesom przetwórczym z wydzieleniem żółtka, które poddaje się suszeniu rozpyłowemu. Suszenie odbywa się w temperaturze powietrza wlotowego do komory suszarni na poziomie od 403 do 433K, zaś temperatura powietrza wylotowego wynosi od 333 do 363K. Ekstrakcję suszu przeprowadza się w zbiorniku zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne, z zachowaniem ilorazu rozcieńczenia żółtka rozpuszczalnikiem jak 1:4-6 m:v, zaś od momentu uzyskania jednolitej zawiesiny proces prowadzi się od 11 do 68 minut i alkohol, po oddzieleniu go od części stałych, odparowuje się przy ciśnieniu od 1 x 10⁴ do 7 x 10⁴ Pa w temperaturze od 303 do 353K.

Korzystnie jest, gdy po odparowaniu alkoholu otrzymany preparat miesza się z acetonem w temperaturze pokojowej, w proporcji jak 1:0,5-2,0 m:v. Następnie, do zawiesiny fosfolipidowo-acetonowej dolewa się od 4 do 6 części v:v zimnego acetonu o temperaturze od 253 do 268K, a rozpuszczone w acetonie triacyloglicerole i cholesterol odpompowuje się znad wytrąconego precypitatu fosfolipidów. Do tak otrzymanego osadu dodaje się alkoholu etylowego z zachowaniem proporcji jak 1:4,0-6,0 m:v, korzystnie 1:6,0; zaś od momentu uzyskania jednolitej zawiesiny, alkohol odparowuje się przy ciśnieniu od 1 x 10⁴ do 7 x 10⁴ Pa w temperaturze od 303 do 353K. Proces rozpuszczania osadu w alkoholu etylowym po procesie oczyszczania, przeprowadza się dwukrotnie.

Korzystnie także jest, gdy preparat miesza się z acetonem o temperaturze pokojowej, w proporcji 1:0,5 m:v a następnie do otrzymanej zawiesiny dolewa się zimny aceton w temperaturze od 253 do 268K, w proporcji 1:4,0-6,0 v:v. Dodatkowo, do otrzymanego preparatu dodaje się tran i/lub olej lniany w ilości do 20 % masowych.

Natomiast do żółtka jaja albo do otrzymanego preparatu dodaje się mieszaninę galusanu propylu w ilości od 200 do 1000 ppm i kwasu askorbinowego, pełniących funkcję przeciwutleniającą, przy czym korzystnie jest ustalić poziom dodatku kwasu askorbinowego na poziomie 500 ppm.

Istotą wynalazku jest także to, że preparat fosfolipidowy - super lecytyna, otrzymywany jest według sposobu określonego w zastrzeżeniach od 1 do 9 i zawiera od 90 do 97% fosfolipidów, zestryfikowanych kwasami tłuszczowymi z grupy omega 3, w tym: ALA w ilości do 5%, EPA w ilości do 1,5%, DHA w ilości do 10%.

Przedstawiona w przedmiotowym zgłoszeniu patentowym technologia polega na kompleksowym powiązaniu wielu procesów wraz z istotnymi modyfikacjami, pozwalającymi uzyskać oryginalny produkt w postaci mieszaniny fosfolipidów żółtka jaj (o wysokiej czystości wyrażanej jako substancja nierozpuszczalna w acetonie - Al), bogatych w długołańcuchowe n-3 kwasy tłuszczowe, w tym α-linolenowy (ALA), eikozapentaenowy (EPA), a zwłaszcza dokozaheksaenowy (DHA).

Wymienione n-3 kwasy tłuszczowe zestryfikowane są w strukturze szkieletu glicerolu w cząsteczce fosfolipidów żółtka w pozycji sn-2. Na szeroko pojętym rynku brak jest takich preparatów. Technologia pozyskiwania preparatów super lecytyny wymaga ścisłego zachowania procedur w łańcuchu produkcyjnym, począwszy od systemu utrzymania niosek, ich żywienia, produkcji jaj oraz dal4

PL 218 452 B1 szego postępowania wg szczegółowego opisu poszczególnych ogniw procesowych w pozyskiwaniu czystego preparatu fosfolipidowego i dalszej jego modyfikacji.

P r z y k ł a d 1

Żółtko pochodzące z jaj specjalnie projektowanych suszy się w temperaturze 403K regulowanej powietrzem wlotowym do komory wieży suszarniczej. Wysuszone żółtko w ilości 200 kg umieszcza się w zbiorniku z mieszadłem turbinowym. W następnej kolejności do surowca dolewa się 800 I (640 kg) alkoholu etylowego o stężeniu 96% z dodatkiem 10,3% masowych alkoholu izopropylowego. Suszone żółtko z alkoholem miesza się od momentu uzyskania jednolitej konsystencji jeszcze przez 60 minut zgodnie z optymalnymi parametrami wyznaczonymi z wygenerowanego algorytmu planów centralnych kompozycyjnych powierzchni odpowiedzi zrealizowanymi w skali laboratoryjnej. Po upływie czasu ekstrakcji mieszadło wyłącza się, a mieszaninę pozostawia się do samoistnej sedymentacji przez 24 h w temperaturze 277K. Wydzielony osad żółtka odpompowuje się z dolnej partii zbiornika, a klarowny przesącz kieruje się do systemu wyparnego. Osad żółtka jest wirowany, a otrzymany supernatant dolewa się do pozostałego odcieku. Odparowanie alkoholu odbywa się w temperaturze 323K i podciśnieniu 1,5 x 10⁴ Pa. W opisany przedmiotowy sposób pozyskano 35 kg preparatu fosfolipidowego (tj. 17,5% względem nadawy). Preparat charakteryzował się następującym składem chemicznym: ubytek masy 8%; czystość wyrażona jako substancja nierozpuszczalna w acetonie Al - 84%, lipidy 8%. Profil kwasów tłuszczowych kształtował się następująco: kwasy z grupy n-3 - 13,5% w tym: 0,9% EPA; 9,2% DHA oraz 3,3% ALA. Zawartość fosfatydylocholiny - lecytyny PC - 75,6%, a fosfatydyloetanoloaminy - kefaliny PE - 24,4%.

P r z y k ł a d 2

Surowiec pochodzący ze specjalnie projektowanych jaj w ilości 200 kg miesza się z alkoholem w sposób opisany w przykładzie 1, z tą różnicą, że mieszaninę alkoholu z żółtkiem rozdziela się z wykorzystaniem prasy filtracyjnej (PF). Zestaw prasy filtracyjnej zaopatrzony jest w polimerowe przekładki filtrujące z pneumatycznym systemem dociskowym. Proces filtracji umożliwia wstępnie klarowanie wyciągu alkoholowego z żółtka, a pozostałą zawiesinę usuwa się podczas sedymentacji. W procesie otrzymano 43 kg preparatu fosfolipidowego (tj. 21,5% względem nadawy). Preparat charakteryzował się następującym składem chemicznym: ubytek masy 2%; czystość wyrażona jako substancja nierozpuszczalna w acetonie Al - 84%, lipidy - 10%. Profil kwasów tłuszczowych kształtował się następująco: kwasy z grupy n-3 - 7,8% w tym: 0,6% EPA; 7,1% DHA oraz 0,1% ALA. Zawartość fosfatydylocholiny - lecytyny PC - 81,7%, a fosfatydyloetanoloaminy - kefaliny PE - 18,3%.

P r z y k ł a d 3

Preparat fosfolipidowy miesza się z acetonem w temperaturze pokojowej z zachowaniem proporcji 1 część preparatu miesza się z 0,5 części acetonu w temperaturze pokojowej. W następnej kolejności do otrzymanej zawiesiny dolewa się 6 części objętościowo zimnego acetonu w temperaturze 253K, a roztwór z nad wytrąconego precypitatu odpompowuje się. Do pozostałości dolewa się 6 objętości świeżego alkoholu etylowego o stężeniu powyżej 90%. Po wymieszaniu i uzyskaniu homogennego roztworu alkohol oddestylowuje się (323K; 1,6 x 10⁴ Pa). W rezultacie otrzymuje się preparat super lecytyny charakteryzujący się następującym składem chemicznym: ubytek masy 1%; czystość wyrażona jako substancja nierozpuszczalna w acetonie Al - 97%, lipidy - 1%. Profil kwasów tłuszczowych kształtował się następująco: kwasy z grupy n-3 - 14,0% w tym: 0,5% EPA; 9,6% DHA oraz 3,9% ALA. Zawartość fosfatydylocholiny - lecytyny PC - 77,2%, a fosfatydyloetanoloaminy - kefaliny PE - 22,8%. Dodatkowo oznaczono pozostałość acetonu w gotowym preparacie na poziomie poniżej 1 ppm.

P r z y k ł a d 4

Otrzymany preparat super lecytyny o zawartości kwasów tłuszczowych z grupy n-3 na poziomie 9,16% w tym 0,31% EPA; 5,37% DHA oraz 3,48% ALA miesza się (masowo) z 20% tranu z wątroby dorsza. Mieszaninę ujednolica się z wykorzystaniem homogenizatora BUCH I Labortechnik AG typ B-400 (próby analityczne) lub mieszadła mechanicznego IKA RW-20 (próby doświadczalne). Homogenne próby charakteryzowały się następującym profilem kwasów tłuszczowych: kwasy z grupy n-3 17,0%, a zawartość poszczególnych kwasów EPA, DHA i ALA plasowały się na poziomie odpowiednio: 2,9%; 7,0%; 7,1%.

Claims (10)

1. Sposób wytwarzania preparatu fosfolipidowego z żółtka jaja, zwłaszcza kurzego, polegający na tym, że żółtko odwodnia się metodą suszenia rozpyłowego po czym susz ekstrahuje się z wykorzystaniem rozpuszczalników organicznych i odparowuje się alkohol pod zmniejszonym ciśnieniem, znamienny tym, że materiałem wyjściowym są jaja specjalnie projektowane, pozyskane od niosek karmionych ad libitum standardowymi mieszankami paszowymi wzbogaconymi w olej lniany w ilości od 1 do 6%, olej rybny w ilości od 1 do 6%, suszone algi w ilości od 0,5 do 1,5%, preparat Humokarbowit w ilości od 0,5 do 2%, preparat Humobentofet w ilości od 0,5 do 2% oraz witaminę E w ilości 0,01%, następnie jaja te poddaje się procesom przetwórczym z wydzieleniem żółtka, które poddaje się suszeniu rozpyłowemu w temperaturze powietrza wlotowego do komory suszarni na poziomie od 403 do 433K, zaś temperatura powietrza wylotowego wynosi od 333 do 363K, po czym ekstrakcję suszu przeprowadza się w zbiorniku zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne, z zachowaniem ilorazu rozcieńczenia żółtka rozpuszczalnikiem jak 1:4-6 m:v, zaś od momentu uzyskania jednolitej zawiesiny proces prowadzi się od 11 do 68 minut i alkohol, po oddzieleniu go od części stałych, odparowuje się przy ciśnieniu od 1 x 10⁴ do 7 x 10⁴ Pa w temperaturze od 303 do 353K.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po odparowaniu alkoholu otrzymany preparat miesza się z acetonem w temperaturze pokojowej, w proporcji jak 1:0,5-2,0 m:v, po czym do zawiesiny fosfolipidowo-acetonowej dolewa się od 4 do 6 części v:v zimnego acetonu o temperaturze od 253 do 268K, a rozpuszczone w acetonie triacyloglicerole i cholesterol odpompowuje się znad wytrąconego precypitatu fosfolipidów, natomiast do otrzymanego osadu dodaje się alkoholu etylowego z zachowaniem proporcji jak 1:4,0-6,0 m:v, zaś od momentu uzyskania jednolitej zawiesiny, alkohol odparowuje się przy ciśnieniu od 1 x 10⁴ do 7 x 10⁴ Pa w temperaturze od 303 do 353 K, przy czym proces rozpuszczania osadu w alkoholu etylowym po procesie oczyszczania, przeprowadza się dwukrotnie.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że preparat miesza się z acetonem, w proporcji 1:0,5 m:v.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że preparat po oczyszczaniu acetonem, miesza się z alkoholem etylowym w proporcji 1:6,0 m:v.

5. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że do zawiesiny fosfolipidowo-acetonowej dolewa się zimny aceton w temperaturze od 253 do 268K, w proporcji 1:4,0-6,0 v:v.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do otrzymanego preparatu dodaje się tran i/lub olej lniany w ilości do 20% masowych.

7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do żółtka jaja albo do otrzymanego preparatu dodaje się przeciwutleniacz.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że przeciwutleniaczem jest mieszanina galusanu propylu w ilości od 200 do 1000 ppm i kwasu askorbinowego.

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że kwas askorbinowy dodawany jest w ilości 500 ppm.

10. Preparat fosfolipidowy, zawierający fosfolipidy i lipidy, otrzymany z żółtka jaja, zwłaszcza kurzego, znamienny tym, że otrzymywany jest według sposobu określonego w zastrzeżeniach od 1 do 9 i zawiera od 90 do 97% fosfolipidów, zestryfikowanych kwasami tłuszczowymi z grupy omega 3, w tym: ALA w ilości do 5%, EPA w ilości do 1,5%, DHA w ilości do 10%.