制造具有增加量的sn2位的棕榈酸的植物脂肪组合物的方法与流程

文档序号:34143233发布日期:2023-05-13 12:22阅读:402来源:国知局
本发明涉及在中间位具有棕榈酸(p)的甘油三酯(xpx)的生产。使用第一酯交换过程生产富含棕榈酸的植物脂肪组合物,然后对所述中间组合物进行进一步加工以生产在中间位具有高比例的其棕榈酸的甘油三酯。
背景技术
::1、本文中专利文献的引用和并入仅为了方便而进行,并且不反映这样的专利文献的有效性、可专利性和/或可执行性的任何观点。2、先前已经报道(参见例如breckenridge等,can.j.biochem.1969,47,761-769),与其他长链饱和脂肪酸相比,在人乳脂肪中硬脂酸不在sn2位富集,所有硬脂酸中仅15%位于sn2位。这在一些研究中已得到证实,例如来自以下的研究:sun等,2018(sun等,foodchemistry2018,242,29-36),其中他们示出除硬脂酸之外的所有长链(c14及以上)饱和脂肪酸都在sn2中富集(参见例如sun等2018表4)。这意味着硬脂酸以比随机分布更低的程度(其将等于33%)位于sn2位,而其他长链脂肪酸以比纯随机分布更高的程度位于sn2位。3、在尝试解决改善这些脂肪酸(尤其是最丰富的,即棕榈酸)的吸收的问题的领域内已经进行了许多研究。当这些脂肪酸供应在1,3位置时,形成不溶性钙皂,这与经由粪便失去脂肪和钙的风险相关。临床证据推测,婴幼儿配方食品中在sn2位的棕榈酸对许多参数具有影响。尽管高sn2-棕榈酸酯(β-棕榈酸酯)配方已显示出对脂肪和钙吸收、更软的粪便、骨强度参数、粪便细菌和减少婴儿哭闹的临床益处,但婴幼儿配方食品与母乳喂养仍然保持着差异(miles和calder,nutrition research2017,44,1-8)。4、硬脂酸类似于其他长链饱和脂肪酸在人乳脂肪中在sn2位不富集的原因是未知的,然而,这种富集不是随机的,怀疑其满足了婴儿的某种生理需要。这由其在进化期间被保留的事实进一步推测。即使确切的生理作用是未知的,但重要的是用于替代人乳的产品中的油和脂肪具有与人乳脂肪高度的相似性。这不仅对于所使用的脂肪酸组合物是如此,而且对于甘油三酯内所述脂肪酸的定位也是如此。5、breckenridge报道,人乳中总脂肪酸的6.7%为硬脂酸,而更近的报道显示亚洲人群中略低的水平,hagerman等2019(hagerman等,international dairy journal,2019,92,37-49)报道了3.90至6.79范围内的5.58%。6、鉴于与其他长链饱和脂肪酸相比,硬脂酸在人乳脂肪中的定位方式的显著差异,在sn2中富含棕榈酸酯的脂肪中考虑硬脂酸的定位也是重要的,其中所述组合物旨在用于人乳脂肪替代物。7、先前已公开,基于棕榈硬脂精组合物的反应的β-棕榈酸酯包含占总脂肪酸的9.6%的硬脂酸,总脂肪酸的45.1%位于sn2位(参见lee等,newbiotechnology,2010,27,38-45)。这比人乳脂肪中总的硬脂酸和在sn2中的硬脂酸的比例二者都更高。us5658768报道,总硬脂酸中的5%或更小的值处于具有低水平的总硬脂酸的sn2位。这比人乳脂肪中的总量和在sn2中的相对比例二者都更低。8、此外,如果使用有限供应的起始材料,例如有机棕榈油,则期望尽可能多地利用起始材料中的棕榈酸。因此,有必要限制在用于生产具有高sn2棕榈酸酯脂肪的组合物的过程期间浪费的棕榈酸的量。高棕榈酸产率对于非棕榈基产品甚至更重要。9、此外,仍然需要旨在作为人乳脂肪替代物用于脂肪共混物的高sn2棕榈酸酯脂肪。甚至还任然需要在这样的高sn2棕榈酸酯脂肪中,硬脂酸在sn2位的相对定位与人乳脂肪中的相当,或仅略高。10、因此,本发明的主要目的是提供利用棕榈酸从起始油到产品的高产率来获得高sn2棕榈酸酯脂肪组合物的方法。另一个目的是以获得经有机认证的产品的方式提供所述方法。11、本发明的另一个目的是提供硬脂酸在sn2位的相对定位与人乳脂肪中的相当的高sn2棕榈酸酯脂肪。技术实现思路1、本发明涉及在中间位具有棕榈酸(p;c16:0)的甘油三酯(有时也被称为xpx或opo)的生产。使用酯交换过程生产富含棕榈酸的中间植物脂肪组合物,然后对该组合物进行进一步加工以生产非常需要的在中间位具有高比例的棕榈酸的甘油三酯,这在例如婴儿营养方面非常重要。通过本发明提供了循环的无溶剂方法,所述方法从例如棕榈油或其馏分开始,并以xpx产品结束。由于在所述方法中富棕榈酸馏分中剩余的棕榈酸被再利用,因此在所述方法期间方法可以在基本上不添加其他原料的情况下运行。2、本发明在此提供了利用棕榈酸从起始油到产品的高产率获得高sn2棕榈酸酯脂肪组合物的方法,从而解决了用于生产在sn2位具有高含量的棕榈酸的婴幼儿配方食品脂肪的更多原料有效的方法的需求。3、再利用的优点之一在于由于存在有限供应的有机棕榈油,其为具有高价格的稀缺材料,因此本发明提供了有效利用起始材料的量的方法,从而将有限供应和价格考虑在内。4、本文在第一方面公开了用于制造与起始植物脂肪组合物相比在sn2位中棕榈酸增加的最终植物脂肪组合物的方法,所述方法包括以下步骤:5、a.将起始植物脂肪组合物与第一脂肪酸混合物混合以获得第一过程混合物,其中起始植物脂肪组合物包含与起始植物脂肪组合物中的甘油三酯中脂肪酸的总重量相比15重量%至75重量%的在甘油三酯中的棕榈酸,以及第一脂肪酸混合物包含与第一脂肪酸混合物中的脂肪酸和其非甘油酯的酯类的总重量相比至少75重量%的棕榈酸(c16:0)和/或其非甘油酯的酯类;6、b.对第一过程混合物进行第一酯交换过程,以获得包含游离脂肪酸和/或其非甘油酯的酯类以及经酯交换的甘油三酯的混合物的第一酯交换混合物;7、c.将第一酯交换混合物的游离脂肪酸和/或其非甘油酯的酯类与经酯交换的甘油三酯分离,以获得过量游离脂肪酸和/或其非甘油酯的酯类的第一混合物以及中间植物脂肪组合物;8、d.将中间植物脂肪组合物与第二脂肪酸混合物混合,以获得第二过程混合物,其中第二脂肪酸混合物包含与第二脂肪酸混合物中的脂肪酸和其非甘油酯的酯类的总重量相比10重量%或更少的棕榈酸和/或其非甘油酯的酯类;9、e.通过使用一种或更多种1,3-特异性脂肪酶对第二过程混合物进行第二酯交换过程,以获得包含游离脂肪酸和/或其非甘油酯的酯类以及经酯交换的甘油三酯的混合物的第二酯交换混合物;10、f.将第二酯交换混合物的游离脂肪酸和/或其非甘油酯的酯类与经酯交换的甘油三酯分离,以获得与起始植物脂肪组合物相比在sn2位中棕榈酸增加的最终植物脂肪组合物,以及过量游离脂肪酸和/或其非甘油酯的酯类的第二混合物;11、g.将过量游离脂肪酸和/或其非甘油酯的酯类的第一混合物分馏,以获得至少第一富棕榈酸馏分和第一贫棕榈酸馏分,其中第一富棕榈酸馏分包含与第一富棕榈酸馏分中的脂肪酸和其非甘油酯的酯类的总重量相比至少75重量%的棕榈酸和/或其非甘油酯的酯类,以及第一贫棕榈酸馏分优选包含与第一贫棕榈酸馏分中的脂肪酸和其非甘油酯的酯类的总重量相比15重量%或更少,例如10重量%或更少的棕榈酸和/或其非甘油酯的酯类;12、h.将过量游离脂肪酸和/或其非甘油酯的酯类的第二混合物分馏,以获得至少第二富棕榈酸馏分和第二贫棕榈酸馏分,其中第二富棕榈酸馏分包含与第二富棕榈酸馏分中的脂肪酸和其非甘油酯的酯类的总重量相比至少75重量%的棕榈酸和/或其非甘油酯的酯类,以及第二贫棕榈酸馏分优选包含与第二贫棕榈酸馏分中的脂肪酸和其非甘油酯的酯类的总重量相比15重量%或更少,例如10重量%或更少的棕榈酸和/或其非甘油酯的酯类;13、i.在从步骤a重新开始的后续过程中,使用至少第一富棕榈酸馏分和第二富棕榈酸馏分作为第一脂肪酸混合物的至少一部分,以及新的量的起始植物脂肪组合物。14、新的量的起始植物脂肪组合物意指所述方法可以作为分批过程或作为连续过程运行,意味着新的量的起始材料可以以分批或以连续流供应。15、与起始植物脂肪组合物相比增加的定位于sn2的棕榈酸意指,如果与起始植物脂肪组合物中相同位置的棕榈酸的含量相比,最终植物脂肪组合物的sn2位(甘油三酯上的中间位)的甘油三酯中棕榈酸的含量增加。这意味着通过比较起始植物脂肪组合物的sn2位发现的棕榈酸的量与最终植物脂肪组合物的sn2位发现的棕榈酸的量,该量在最终植物脂肪组合物中更高。16、在这方面术语“量”意指相对量和绝对量二者。关于脂肪酸组合物分析甘油三酯的sn2位,以确定在sn2位具有棕榈酸的甘油三酯的绝对量。相对量是甘油三酯中定位在sn2位的所有棕榈酸的分数。相对量通过用sn2位的棕榈酸的百分比(绝对量)除以甘油三酯在所有位置上的棕榈酸的百分比并进一步除以3以将3个位置考虑在内而获得。与起始植物脂肪组合物相比,最终植物脂肪组合物中sn2位的棕榈酸的相对量和绝对量二者都更高。17、先前的教导表明,为了产生在sn2位具有高含量的棕榈酸的植物脂肪,用于方法的起始材料应选自尽可能硬的棕榈硬脂精,因为这等同于在起始组合物中更多的棕榈酸,尤其是更多的sn2棕榈酸。与此相反,本发明能够从其他起始材料例如棕榈油或甚至棕榈油精开始,并且仍然创造平衡的方法以产生可用作人乳脂肪替代品的在sn2位具有高含量的棕榈酸的植物脂肪组合物。18、与起始植物脂肪组合物中的棕榈酸含量相比,第一酯交换步骤(方法中的步骤b.)将增加甘油三酯中棕榈酸的含量。酯交换特别地增加甘油三酯的sn2位的棕榈酸的量。在天然存在的植物脂肪组合物中,棕榈酸是稀缺来源,尤其是在sn2位包含棕榈酸的甘油三酯。19、第二酯交换步骤(方法中的步骤d.)使用1,3-特异性脂肪酶(即sn1和sn3位置特异性脂肪酶)。与棕榈酸残余物低的脂肪酸混合物一起,与中间植物脂肪组合物相比,这将减少甘油三酯外部位置的棕榈酸的含量,从而增加甘油三酯中sn2位的棕榈酸相对于棕榈酸总含量的比例。因此,通过使用两个步骤,获得每单位的起始油(例如棕榈油)高产率的xpx产品,尤其是在相比于从棕榈油硬脂精开始的先前教导的情况下。从棕榈油开始,在第一次干法分馏中可以期望约20%产率的棕榈硬脂精(参见例如m.kellens等eur.j.lipidsci.technol.109(2007)336-349的表9)。当对这样的硬脂精进行再分馏以获得在sn2位具有高水平的棕榈酸的低碘值棕榈硬脂精时,进一步产生油酸,从棕榈油到双分馏棕榈硬脂精的总产率远低于10%。20、通过回收过量游离脂肪酸混合物,并将这些混合物中的至少一者分馏成两种馏分,可以将不包含在最终产品中的棕榈酸再利用于从新的量的起始植物脂肪组合物开始的相同过程,从而获得新的量的最终植物脂肪组合物。这意味着,由于棕榈酸在自然界中作为有限来源存在,本方法确保在方法期间浪费的棕榈酸的量最小化,因为其保持将过量棕榈酸再利用回从步骤a开始的新过程。21、获得的至少两种馏分为棕榈酸多的馏分和棕榈酸少的馏分,其中包含多量棕榈酸的馏分作为步骤a中的第一脂肪酸混合物被再利用,而包含少量棕榈酸的馏分可以用作步骤d中的第二脂肪酸混合物使用。这意味着不需要具有分离单元来产生脂肪酸和甘油。此外,不需要甘油纯化(与例如从ppp开始的方法相比)。在现有教导的标准方法中,分离在先前是必需的,因为油酸脂肪酸来源于分离的油。通过本发明,仅需要一些脂肪酸来启动方法,但一旦启动并运行,就不再需要添加游离脂肪酸或其酯,因为在两个步骤之后“过量”的游离脂肪酸可以再循环回到所述方法中。甚至进一步,不需要对植物油进行分馏,例如分馏成具有低产率的棕榈硬脂精,这是因为由于脂肪酸不是三三两两地连接在一起而是作为独立的分子普遍存在,因此脂肪酸的分离更有效。脂肪酸的分馏可以例如通过结晶、蒸馏或其他方式,其中优选分馏。在本文中分馏被定义为分离成至少两个馏分,其可以通过本领域已知的任何分离方法进行。22、获得第一富棕榈酸馏分和第一贫棕榈酸馏分的分馏不限于在一步过程中进行的所述分馏步骤。这意指例如进行低产率但快速的分馏,然后根据第一步对所述馏分进行进一步分馏以获得富馏分或贫馏分,或者对所述馏分进行进一步分馏。本发明设想至少获得富馏分和贫馏分,其中至少富馏分被再利用。23、新的量的最终植物脂肪组合物意指以与起始材料类似的方式,可以将所述方法作为分批过程或作为连续过程运行,意味着新的量的最终产品可以由所述方法以分批或以连续流来获得。24、本发明的产品旨在与其他油共混,以满足人乳脂肪替代物的要求。这些其他油和脂肪主要为植物油,但也可以使用其他来源的油,例如源自动物或微生物的油如鱼油,来自微生物来源的长链聚不饱和脂肪酸(long chain polyunsaturated fatty acid,lcpufa),来自非人类哺乳动物的乳脂肪。25、根据起始植物脂肪组合物,所获得的产品不仅是非反式的,而且是非氢化的,这是优选的。用分馏很难改变植物脂肪组合物中18:0和16:0的比例,并且酯交换也无法改变这一点,无论是化学酯交换还是酶促酯交换,无论是1,3特异性的还是非定位特异性的。另一方面,氢化确实增加了18:0的含量。然而,在婴幼儿配方食品产品中应避免反式脂肪酸,并且尽管可以将反式脂肪酸与一部分原生棕榈油馏分和一小部分完全氢化的起始油共混,但优选的是起始油不仅是非反式的,而且是非氢化的,尤其是在用于婴幼儿配方食品时。26、本发明的另一个优点在于除了在sn2位富集棕榈酸之外,所述方法还允许硬脂酸以与人乳中类似的方式分布在甘油三酯中。此外,如果从经有机认证的植物脂肪组合物开始,通过选择正确的工艺参数,所述方法适用于生产经有机认证的产品。27、本文在第二方面公开了根据第一方面制造的在sn2位存在有棕榈酸的植物脂肪组合物。28、本文在第三方面公开了植物来源的经加工的植物脂肪组合物,其用于与其他婴幼儿配方食品用脂肪组合物的共混物,其中经加工的植物脂肪组合物包含与甘油三酯中脂肪酸的总重量相比至少30重量%的在甘油三酯中的棕榈酸,以及甘油三酯中sn2位的棕榈酸占总棕榈酸的比例为至少50%。29、本文在第四方面公开了根据第二方面的在sn2位存在有棕榈酸的植物脂肪组合物或根据第三方面的经加工的植物脂肪组合物在制造婴幼儿配方食品中的用途。30、本文在第五方面公开了根据第二方面的在sn2位存在有棕榈酸的植物脂肪组合物或根据第三方面的经加工的植物脂肪组合物在制造基于植物的食品,例如无乳婴儿食品中的用途。基于植物的食品旨在意指主要基于植物来源的组分的食品。允许存在少量非植物来源的组分。在一个实施方案中,基于植物的食品完全由具有植物来源的组分制成,并因此不包含动物来源的组分。基于植物的食品的实例为无乳婴儿食品。31、本文在第六方面公开了婴幼儿配方食品,其包含与所述婴幼儿配方食品中脂肪组合物的总量相比15重量%至100重量%,例如15重量%至99重量%的根据第二方面的在sn2位存在有棕榈酸的植物脂肪组合物或根据第三方面的经加工的植物脂肪组合物。32、定义33、除非另有定义,否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域技术人员通常所理解的相同的含义。还将理解,诸如在常用词典中定义的那些的术语应被解释为具有与其在相关领域的背景中的含义一致的含义,并且除非在本说明书中明确地如此限定,否则不以理想化或过分形式化的含义来解释。34、如本文所使用的术语“植物(vegetable)”应理解为源自植物(plant)或单细胞生物体。因此,无论是否用于获得植物甘油三酯或植物脂肪的所有脂肪酸都是植物或单细胞生物体来源的,所述植物脂肪或所述植物甘油三酯仍应被理解为植物脂肪或植物甘油三酯。35、饱和脂肪酸是通过单键连接的碳原子链,其具有最大数量的与链中各碳原子连接的氢原子。不饱和脂肪酸是通过单键和不同数量的双键连接的碳原子链,其不具有全部份额的附接的氢原子。不饱和酸可以以两种形式存在,顺式和反式。双键可以表现出以下两种可能构型中的一者:反式或顺式。在反式构型(反式脂肪酸)中,碳链从双键的对侧延伸,而在顺式构型(顺式脂肪酸)中,碳链从双键的同侧延伸。反式脂肪酸是更直的分子。顺式脂肪酸是弯曲的分子。36、使用术语cx意指脂肪酸包含x个碳原子,例如c16脂肪酸具有16个碳原子,而c18脂肪酸具有18个碳原子。然而,如实施例中所公开的c48、c50、c52和c54意指其中三个脂肪酸中的碳之和分别为48、50、52和54的甘油三酯。37、使用术语cx:y意指脂肪酸包含x个碳原子和y个双键,例如c16:0脂肪酸具有16个碳原子和0个双键,而c18:1脂肪酸具有18个碳原子和1个双键。38、甘油三酯xpx意指在sn2位具有棕榈酸p并且在sn1和sn3位置具有有任何脂肪酸的甘油三酯。ppp意指三棕榈精。39、如果没有其他指示,则如本文所使用的“%”或“百分比”是指重量百分比,即wt.%或wt.-%。40、除非另有说明,否则如本文所使用的“植物油”和“植物脂肪”可互换使用。41、如本文所使用的术语“单细胞油”应意指来自产油微生物(oleaginousmicroorganism)的油,所述产油微生物为酵母菌、霉菌(真菌)、细菌和微藻物种。这些单细胞油在胞内产生,并且在大多数情况下在特定生长条件(例如在氮限制下同时具有过量碳源)下在稳定生长期期间产生。油性微生物的实例是但不限于高山被孢霉(mortierellaalpineea)、解脂耶氏酵母(yarrowia lipolytica)、裂殖壶菌(schizochttrium)、微拟球藻(nannochloropsis)、小球藻(chlorella)、寇氏隐甲藻(crypthecodinium cohnii)、希瓦氏菌(shewanella)。42、术语“包含”或“包括”被解释为表示存在所述部分、步骤、特征或组分,但不排除存在一个或更多个另外的部分、步骤、特征或组分。43、如本文所使用的,术语“和/或”旨在意指组合(“和”)和排他(“或”)使用,即“a和/或b”旨在意指“单独的a,或单独的b,或a和b一起”。44、如本文所使用的甘油三酯组合物、油或脂肪表示相同的东西,并且应理解一般存在其他酰基甘油如甘油单酯和甘油二酯,但所述组合物的大部分为甘油三酯。这也意味着,当组合物中的脂肪酸由植物脂肪组合物中甘油三酯中的所述脂肪酸与甘油三酯中脂肪酸的总重量相比的重量%来限定时,甘油单酯和甘油二酯中的脂肪酸的量也包含在所述数中。植物脂肪组合物中甘油三酯中的所述脂肪酸与甘油三酯中脂肪酸的总重量相比的重量%被计算为甘油骨架上的所述脂肪酸与甘油骨架上的所有脂肪酸相比的%。这也意味着术语“甘油三酯组合物”包括甘油单酯和甘油二酯。此外,应理解,术语甘油三酯、甘油三酯组合物、油或脂肪可以包含少量的游离脂肪酸,例如,如果没有完全精制、部分水解或如果没有完全完成蒸馏分离。当前第1页12当前第1页12
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