防止三酰基甘油酯油中MCPDE的形成
文献发布时间:2023-06-19 12:10:19
技术领域
本发明涉及油的纯化。具体地讲,本发明涉及机械纯化三酰基甘油酯油(triacylglyceride oil)以从精炼油中减少或完全去除一氯丙二醇酯(MCPDE)。
背景技术
3-卤素-1,2-丙二醇,具体地讲3-一氯-1,2-丙二醇(3-MCPD)是食物中已知的污染物(《Food Addit.Contam.》,2006年,第23卷,第1290-1298页)。例如,研究已表明,如果以高剂量施用,3-MCPD可能对大鼠有致癌作用(《Evaluation of Certain Food Additives andContaminants》,世界卫生组织,日内瓦,瑞士,1993年,第267-285页;《lnt.J.Toxicol.》,1998年,第17卷,第47页)。
3-MCPD最初存在于酸水解植物蛋白质中(酸-HVP;《Z.Lebensm.-Unters.Forsch.》,1978年,167:241-244)。最近,已发现精炼食用油可含有脂肪酸酯形式的3-MCPD,但仅含有极少量的游离3-MCPD(《Food Addit.Contam.》,2006年,第23卷,第1290-1298页)。欧洲食品安全局(EFSA)建议在毒性方面将3-MCPD酯视为等同于游离3-MCPD(欧洲食品安全局(2008年))。
据报道,酰基甘油酯的氯化可在非常高的温度处发生,例如在炼油过程的最后步骤或脱臭期间,在脱臭下可将油在真空(3-7毫巴)下加热至最高260℃-270℃。这可导致形成MCPD的脂肪酸酯。
MCPD酯的有效消减途径是有限的,因此向植物油精炼工业提出挑战。目前,正严密监测精炼油中3-MCPD的存在,并丢弃3-MCPD含量高于阈值的油,以便确保完全符合EFSA建议。
由于3-MCPD可存在于许多有重要商业价值的精炼油诸如植物油中,因此对用于在炼油期间去除此类污染物和/或避免产生此类污染物的改善方法存在显著需求。
发明内容
本发明人已经发明了一种方法,通过该方法可基本上减少或防止在炼油过程期间MCPD和MCPD酯(包括单酯和二酯的MCPDE)的形成。
该方法的原理是部署基于重力和/或离心力的机械步骤,该步骤允许将不溶性含氯或氯化物物质从要纯化的油中物理分离出来。因此,潜在地用作氯源的不溶性含氯或氯化物物质在油的沉淀级分中富集,并因此可与待精炼的油分离。本发明的方法可应用于粗制或部分精炼的三酰基甘油(也称为三酰基甘油酯)油,其包括但不限于棕榈油、棕榈硬脂酸甘油酯、棕榈油酸甘油酯及其各种级分、棕榈仁油、椰子油、葵花油、高油酸葵花油及其变体、卡诺拉油(canola oil)/油菜籽油、大豆油、鱼油、藻油、可可脂以及它们的任何混合物/共混物。
机械处理可包括在任何其它纯化、精炼或除臭步骤之前、之间或之后的离心和/或沉降。
一旦去除,潜在的氯源就不再可用于在炼油的加热步骤期间形成氯化化合物,诸如MCPD、MCPD单酯和MCPD二酯。从而获得含氯量低的物质的产物油,并且可使纯化油经受各种精炼实践,诸如热处理和脱臭,以便产生具有减少的MCPD和MCPDE或不具有MCPD和MCPDE的精炼油。
本发明的方法的另外的有益效果是,其使得能够在油的脱臭中使用较低的温度,这两者
1)减少反式脂肪酸形成(高温下的反式脂肪形成综述于Baley的工业油和脂肪产品中;第六版,第5卷“Edible Oil and Fat Products:Processing Technologies”,第8章“Deodorization”,第3节“Refined oil quality”,第3.2小节“Fat isomerization anddegradation products”)。
2)减少缩水甘油酯的形成(参见以下的GE消除方法的概述“Glycidyl fatty acidesters in refined edible oils:a review on formation,occurrence,analysis,andelimination methods”,“Comprehensive Reviews in Food Science and FoodSafety”,第16卷,263–281页;2017年)。
因此,在一个方面,本发明提供了用于防止或减少三酰基甘油酯油中一氯丙二醇(MCPD)或一氯丙二醇酯(MCPDE)的形成的方法,该方法包括以下步骤:
(a)通过以下方式来浓缩液体三酰基甘油酯油中的不溶性组分:
1.对三酰基甘油酯油施加离心力,同时保持三酰基甘油酯油高于其熔化温度;和/或
2.使不溶性组分通过重力沉降,同时保持三酰基甘油酯油高于其熔化温度;
(b)将三酰基甘油酯油与不溶性组分分离;
(c)任选地以任意组合方式施加选自物理精制、化学精制、脱胶、中和、酯交换、漂白、脱蜡或分提(fractionation)的一个或多个过程;
(d)对所述三酰基甘油酯油施加热处理。
在一些实施方案中,不溶性组分包括例如微粒、分离的液滴、乳液、悬浮液和沉淀物。
在另一个实施方案中,热处理为除臭(蒸汽蒸馏或短程蒸馏)。
在另一个实施方案中,热处理在密闭容器中进行。
在一个实施方案中,热处理施加步骤去除不需要的组分。这些可以是有色颜料、游离脂肪酸、单甘油酯、痕量污染物和/或气味。
在一些实施方案中,在步骤(a)之前,通过将三酰基甘油酯油加热至高于其熔化温度而熔化所述三酰基甘油酯油。
因此,在一个方面,本发明提供了用于防止或减少三酰基甘油酯油中一氯丙二醇(MCPD)或一氯丙二醇酯(MCPDE)的形成的方法,该方法包括以下步骤:
(e)通过将三酰基甘油酯油加热至高于其熔化温度而熔化三酰基甘油酯油;
(f)通过以下方式来浓缩液体三酰基甘油酯油中的不溶性组分:
1.对三酰基甘油酯油施加离心力,同时保持三酰基甘油酯油高于其熔化温度;和/或
2.使不溶性组分通过重力沉降,同时保持三酰基甘油酯油高于其熔化温度;
(g)将三酰基甘油酯油与不溶性组分分离;
(h)任选地以任意组合方式施加选自物理精制、化学精制、脱胶、中和、酯交换、漂白、脱蜡或分提的一个或多个过程;
(i)对三酰基甘油酯油施加热处理。
在一些实施方案中,不溶性组分包括例如微粒、分离的液滴、乳液、悬浮液和沉淀物。
在一个实施方案中,本发明提供了用于防止或减少一氯丙二醇(MCPD)的形成的方法。
在一个实施方案中,本发明提供了用于防止或减少一氯丙二醇酯(MCPDE)的形成的方法。
在一个实施方案中,在步骤(a)或(f)中,对三酰基甘油酯油施加离心力,同时保持三酰基甘油酯油高于其熔化温度。
在一个实施方案中,在步骤(a)或(f)中,使不溶性组分通过重力沉降,同时保持三酰基甘油酯油高于其熔化温度。
在一个实施方案中,进行步骤(a2),并且随后进行步骤(a1)。
在一个实施方案中,进行步骤(a1),并且随后进行步骤(a2)。
在一个实施方案中,进行步骤(f2),并且随后进行步骤(f1)。
在一个实施方案中,进行步骤(f1),并且随后进行步骤(f2)。
在一个实施方案中,施加热处理包括将油暴露于150℃至300℃范围内的温度,更通常在160℃至290℃或者160℃至240℃范围内的温度,优选地持续至少30分钟。
在一个实施方案中,三酰基甘油酯油为棕榈油,并且热处理步骤包括将油暴露于160℃至290℃范围内的温度。
在一个实施方案中,三酰基甘油酯油为葵花油,并且热处理步骤包括将油暴露于160℃至240℃范围内的温度。
在另一个实施方案中,热处理为除臭(蒸汽蒸馏或短程蒸馏)。
在另一个实施方案中,热处理在密闭容器中进行。
在一个实施方案中,热处理施加步骤去除不需要的组分。这些可以是有色颜料、游离脂肪酸、单甘油酯、痕量污染物和/或气味。
在一个实施方案中,对步骤(d)或步骤(i)的经加热处理的油中的一氯丙二醇(MCPD)或一氯丙二醇酯(MCPDE)的量进行测量。
在一个实施方案中,通过直接LC-MS对步骤(d)或步骤(i)的经加热处理的油中的一氯丙二醇(MCPD)或一氯丙二醇酯(MCPDE)的量进行测量。
在一个实施方案中,如通过直接LC-MS所测量的,步骤(d)或步骤(i)的经加热处理的油中MCPDE的量减少至少2倍。
在一个实施方案中,步骤(a)或步骤(e)的三酰基甘油酯油是粗制三酰基甘油酯油。
在一个实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前未被脱胶。在一个实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前未被漂白。在一个实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前未被分提。
在优选的实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前未被脱臭。
在一个实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前经受初步清洁。在一个实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前经受初步精炼。在一个实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前经受分提。在一个实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前经受氢化。在一个实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前经受酯交换。
在一个实施方案中,三酰基甘油酯油是植物油、动物油、鱼油或藻油。
在优选的实施方案中,三酰基甘油酯油是植物油,优选地其中植物油选自棕榈油、葵花油、玉米油、卡诺拉油、大豆油、椰子油、棕榈仁油和可可脂。在一个实施方案中,三酰基甘油酯油是棕榈油。在一个实施方案中,三酰基甘油是葵花油或其高油酸变体。
在一个实施方案中,在步骤(a)或步骤(e)之前调节三酰基甘油酯油的pH。在一个实施方案中,三酰基甘油酯油的pH降低约0.5-2.0,例如降低约0.5、1.0、1.5或2.0。在另一个实施方案中,三酰基甘油酯油的pH增加约0.5-2.0,例如增加约0.5、1.0、1.5或2.0。
在一个实施方案中,通过添加柠檬酸或磷酸来调节三酰基甘油酯油的pH。在另一个实施方案中,通过添加碳酸氢盐或氢氧化物盐诸如碳酸氢钠或氢氧化钠来调节三酰基甘油酯油的pH。
在一个实施方案中,在步骤(a)或步骤(e)之前预处理三酰基甘油酯油,例如在步骤(a)或步骤(e)之前将三酰基甘油酯油与酸化水混合。类似的pH处理步骤通常在物理精炼中实施(参见例如Frank D.Gunstone、John L.Harwood、Albert J.Dijkstra的《The LipidHandbook》,第三版,“Degumming of oils and fats”;《Baley’s industrial oil and fatproducts》,第六版,第5卷“Edible Oil and Fat Products:Processing Technologies”,第1章“A Primer on Oils Processing Technology”,第6节。“Degumming,LecithinProcessing,and Physical Refining Pretreatment”)。溶解的酸含量可在步骤(a)或(e)之前增加。在一个实施方案中,将三酰基甘油酯油与通过添加柠檬酸或磷酸而酸化的水混合。例如,可使用0.1重量%-1重量%的含有70%-85%磷酸的酸溶液。
在另一个实施方案中,将三酰基甘油酯油与碱(诸如苛性钠、NaOH)或其水溶液混合。类似的pH处理步骤通常在油的化学精炼/中和中实施(参见例如Frank D.Gunstone、John L.Harwood、Albert J.Dijkstra的《The Lipid Handbook》,第三版,“Alkalirefining of oils and fats”;《Baley’sindustrial oil and fat products》,第六版,第5卷“Edible Oil and Fat Products:Processing Technologies”,第1章“A Primer onOils Processing Technology”,第7节。“Caustic Refining”)。可在步骤(a)或步骤(e)之前引入增溶的碱含量。在一个实施方案中,将三酰基甘油酯油与含有碳酸氢盐或氢氧化物盐诸如碳酸氢钠或氢氧化钠的水混合。
在另一个实施方案中,在步骤(a)或步骤(e)之前用酸性水处理和碱性水处理的组合预处理三酰基甘油酯油(例如,如先前描述的酸性水处理和碱性水处理)。
在一个实施方案中,调节三酰基甘油酯油的酸含量,优选地在高剪切混合下调节。
在一个实施方案中,调节三酰基甘油酯油的碱含量,优选地在高剪切混合下调节。
在一个实施方案中,调节三酰基甘油酯油的酸含量和碱含量,优选地在高剪切混合下调节。
在一个实施方案中,该方法还包括继步骤(d)或继步骤(i)之后的以下步骤中的一个或多个步骤:
(j)选自物理或化学精炼、脱胶、中和和漂白的一个或多个过程;
(k)任选地将步骤(j)的产物脱臭,优选地其中脱臭是真空蒸汽脱臭;以及
(l)任选地将步骤(j)和(k)的产物分提。
在另一方面,提供了能够通过本发明的方法获得的纯化的三酰基甘油酯油。
在一个实施方案中,作为纯化的结果,与起始的非纯化的三酰基甘油酯油相比,纯化的三酰基甘油酯油中600m/z至800m/z范围内的含氯或氯化物物质减少至少2倍,优选地如通过它们的LC-MS信号所证实。
在一个实施方案中,如通过直接LC-MS所测量的,与经加热处理的非纯化油相比,经加热处理的纯化油中的一氯丙二醇酯(MCPDE)的量减少两倍。
在一个实施方案中,如通过直接LC-MS所测量的,与包含下层相油的经加热处理的沉淀物相比,经加热处理的纯化的无沉淀物的上层相油中的一氯丙二醇酯(MCPDE)的量低至少30%。
在一个实施方案中,如通过直接LC-MS所测量的,与含有下层相油的经加热处理的沉淀物相比,经加热处理的纯化的无沉淀物的上层相油中的一氯丙二醇酯(MCPDE)的量低至少两倍,优选地低五倍。
在一个实施方案中,如通过直接LC-MS所测量的,与经加热处理的非纯化油相比,经加热处理的纯化油中的一氯丙二醇(MCPD)的量减少两倍。
在一个实施方案中,如通过直接LC-MS所测量的,与包含下层相油的经加热处理的沉淀物相比,经加热处理的纯化的无沉淀物的上层相油中的一氯丙二醇(MCPD)的量低至少30%。
在一个实施方案中,如通过直接LC-MS所测量的,与含有下层相油的经加热处理的沉淀物相比,经加热处理的纯化的无沉淀物的上层相油中的一氯丙二醇(MCPD)的量低至少两倍,优选地低五倍。
还提供了根据本发明的纯化的三酰基甘油酯油,其用于生产食物产品。
还提供了通过使用根据本发明的纯化的三酰基甘油酯油制备的食物产品。
附图说明
图1至图4-基于离心的消减的有益效果示于图1(二棕榈酰基-MCPD、PP-MCPD)、图2(棕榈酰基-油烯基-MCPD)、图3(二油烯基-MCPD)和图4(油烯基-亚油烯基-MCPD)中。
图5至图7-基于离心的消减的有益效果示于图5(二油烯基-MCPD)、图6(油烯基-亚油烯基-MCPD)和图7(二亚油烯基-MCPD)中。
图8-离心对经加热的“工业生产的粗制棕榈油”中观察到的MCPDE水平显示出有益效果。
图9-长期沉降后,在“工业生产的粗制玉米油”的经加热的下层相和上层相中观察到的MCPDE。
图10-长期沉降后,在“工业生产的粗制葵花油”的经加热的下层相和上层相中观察到的MCPDE。
图11-短期沉降后,在“冷压粗制卡诺拉油”的经加热的下层相和上层相中观察到的MCPDE。
图12-长期沉降后,在“工业生产的粗制大豆油”的经加热的下层相和上层相中观察到的MCPDE。
图13-长期沉降后,在“溶剂提取的粗制葵花油”的经加热的下层相和上层相中观察到的MCPDE。
图14-离心后,在“工业生产的棕榈油”的经加热的下层相和上层相中观察到的MCPDE。
具体实施方式
本文中所用,术语“包含”和“由…构成”与“包括”包括端值在内或是开放式的,并且不排除另外的未列举的成员、要素或步骤。术语“包含”和“由…构成”也包括术语“由…组成”、“包括”或“含有”。
纯化特别适合于从起始的三酰基甘油酯油(即,在立即进行本发明的方法的步骤(a)之前的三酰基甘油酯油)中去除含氯/氯化物的污染物的油的不溶性级分(可作为形成一氯丙二醇(MCPD)或一氯丙二醇酯(MCPDE)所需的氯源的物质)。
本发明的方法使起始的三酰基甘油酯油经受处理,以从起始(例如,原油)油中物理去除含氯/氯化物物质的油的不溶性级分,该含氯/氯化物物质在油精炼过程中可能是氯的活性源。处理可基于离心或沉降,以便允许离心力或重力将微粒、分离的液滴和沉淀物浓缩在储存容器的狭窄空间中,并且随后允许排出上层相纯油。
3-卤素-1,2-丙二醇,具体地讲3-一氯-1,2-丙二醇(3-MCPD)是食物中已知的污染物(《Food Addit.Contam.》,2006年,第23卷,第1290-1298页)。例如,研究已表明,如果以高剂量施用,3-MCPD可能对大鼠有致癌作用(《Evaluation of Certain Food Additives andContaminants》,世界卫生组织,日内瓦,瑞士,1993年,第267-285页;《lnt.J.Toxicol.》,1998年,第17卷,第47页)。然而,还发现精炼食用油可含有脂肪酸酯形式的3-MCPD,而仅含有极少量的游离3-MCPD(《Food Addit.Contam.》,2006年,第23卷,第1290-1298页)。欧洲食品安全局(EFSA)建议在毒性方面将3-MCPD酯视为等同于游离3-MCPD(欧洲食品安全局(2008年))。
众所周知,脱卤反应可在热处理过程期间发生。例如,已显示氯在输入足够的活化能时变成化学组分氯化氢(气体),该化学组分在植物油的高温(例如最高270℃)脱臭期间是丰富的。本发明人相信,氯化氢可在炼油期间从本来就存在于三酰基甘油酯油精炼过程的原料(例如植物材料)中的含氯化合物中逸出。
实际上,已提出MCPD生成反应呈指数级增长(>150℃)并在短时间段内完成。
不受理论的束缚,已提出在机制上,通过与炼油期间逸出的氯化氢的相互作用,MCPD二酯可在炼油期间经由三酰基甘油酯(TAG)的末端酯基团的质子化形成,三酰基甘油酯在大多数植物油中占据总甘油酯的约88-95%。然后所形成的氧鎓阳离子可经历分子内重排,之后进行氯离子的亲核取代并且释放游离脂肪酸和MCPD二酯。
一旦通过使用本发明的方法去除,潜在的氯源就不再可用于在炼油的加热步骤期间形成氯化化合物,诸如MCPD酯。由此获得纯化的产物油,与未纯化的精炼三酰基甘油酯油相比,当它们经受具有热处理的各种精炼实践(例如除臭)时,纯化的产物油将产生减少量的一氯丙二醇(MCPD)或一氯丙二醇酯(MCPDE)。
在另一个实施方案中,与起始的三酰基甘油酯油相比,纯化的和经加热处理的三酰基甘油酯油中的一氯丙二醇酯(MCPDE)的量减少了至少40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或99%。
使用本发明的方法制备的精炼油可含有例如小于3ppm、小于1ppm、小于0.5ppm或优选地小于0.3ppm的MCPDE。
在另一个实施方案中,与起始的三酰基甘油酯油相比,纯化的和经加热处理的三酰基甘油酯油中的一氯丙二醇(MCPD)的量减少了至少40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或99%。
使用本发明的方法制备的精炼油可含有例如小于3ppm、小于1ppm、小于0.5ppm或优选地小于0.3ppm的MCPD。
可使用本领域熟知的方案容易地分析MCPDE的量。例如,基于液相色谱/质谱(LC/MS)的方法适用于分析MCPDE的水平,如在本发明实施例中所示。
在一个实施方案中,输入到本发明的方法的步骤(a)或步骤(e)中的三酰基甘油酯油是粗制三酰基甘油酯油。
如本文所用,术语“粗制油”可指未精炼油。例如,在一些实施方案中,输入到本发明的方法的步骤(a)或步骤(e)中的三酰基甘油酯油尚未被精炼、脱胶、漂白和/或分提。在优选的实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前未被脱臭。
在一些实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前经受初步加工,诸如初步清洁。然而,在步骤(a)或步骤(e)之前对三酰基甘油酯油进行的任何加工优选地不涉及将三酰基甘油酯油加热至高于100℃、150℃、200℃或250℃的温度。在一些实施方案中,三酰基甘油酯油在步骤(a)或步骤(e)之前经受初步精炼、分提、氢化和/或酯交换。
术语“三酰基甘油酯”可与“三酰基甘油”和“甘油三酯”同义使用。在这些化合物中,甘油的三个羟基基团各自被脂肪酸酯化。可使用本发明的方法纯化的油包括三酰基甘油酯,并且包括植物油、动物油、鱼油、藻油以及它们的组合。
在一个优选的实施方案中,三酰基甘油酯油为植物油。例如,植物油包括葵花油、玉米油、卡诺拉油、大豆油、椰子油、棕榈油、棕榈仁油和可可脂。
在另一个实施方案中,三酰基甘油酯油是棕榈油或分提的棕榈油诸如棕榈油酸甘油酯、棕榈硬脂酸甘油酯、中间级分。
在优选的实施方案中,三酰基甘油酯油为粗制植物油。
在另一个优选的实施方案中,三酰基甘油酯油是粗制棕榈油或分提的粗制棕榈油,诸如粗制棕榈油酸甘油酯、粗制棕榈硬脂酸甘油酯、粗制中间级分。
在一个实施方案中,植物油为粗制棕榈油。在一个实施方案中,植物油为粗制玉米油。在一个实施方案中,植物油为粗制葵花油。在一个实施方案中,植物油是冷压粗制卡诺拉油。在一个实施方案中,植物油为粗制大豆油。
在一个优选的实施方案中,植物油至少部分地被溶剂提取。优选地,溶剂为2-丙醇和正己烷的混合物。
在一个实施方案中,植物油为溶剂提取的粗制葵花籽油。
在一个实施方案中,植物油为溶剂提取的粗制卡诺拉籽油。
在棕榈油的情况下,粗制油可由棕榈树果实的不同部分产生,例如由被称为中果肉的果肉产生,并且还可由果实的种子或内核产生。从压碎的果实中提取粗制棕榈油(CPO)可在例如90℃至140℃范围内的温度下进行。
在其他情况下,例如向日葵,粗制油可通过压制、通过溶剂提取或它们的组合来产生,例如Gotor和Rhazi在Oilseeds&fats Crops and lipids2016(DOI:10.1051/ocl/2016007)中所述。
如本文所用,术语“精炼的”可指已经经受改善油质并包括热处理的方法的油。该热处理可为包括蒸汽蒸馏或短程蒸馏的除臭步骤。此类热处理可在150℃至300℃范围内施加,更通常在160℃至260℃或160℃至240℃范围内施加。
如本文所用,术语“热处理”可指将油暴露于150℃至300℃范围内的温度,更通常在160℃至260℃或160℃至240℃范围内的温度。热处理可在密闭容器中或在安瓿中或与真空和/或蒸汽组合施加,如在工业环境中在除臭(蒸汽蒸馏或短程蒸馏)期间所进行的。
氯是具有符号Cl和原子序数17的化学元素。氯可以离子(例如氯化钠)和共价(例如聚氯乙烯)两种形式存在于广泛的物质中。因此,术语“氯”和“氯化物”均是指含有各种形式的氯元素的物质。
如本文所用,术语“含氯”、“含氯化物”、“有机氯”、“氯供体”均是指以任何形式包含氯元素的物质。这种形式可为离子形式、极性共价形式或共价形式。
如本文所用,术语“含氯或氯化物物质”是指以任何形式包含氯元素的物质。这种形式可为离子形式、极性共价形式或共价形式。
如本文所用,术语“氯供体”是指以任何形式包含氯元素并且可以任何形式(例如但不限于盐酸、次氯酸盐、氯化物阴离子)释放氯的物质。
在化学中,pH是用于规定水基溶液的酸性或碱性程度的标度。类似地,如本文所用,术语“pH”和术语“酸度”是指油样品的游离酸含量。例如,当将油与磷酸混合时,可将其视为降低其pH。类似地,向油中加入氢氧化钠的中和步骤可被认为是增加油的pH。
如本文所用,术语“熔化温度”可指在100kPa的压力处固体从固态变为液态时的温度。例如,熔化温度可为当以2℃/分钟加热时,固体在100kPa的压力处从固态变为液态时的温度。
技术人员能够容易地选择合适的方法来测定三酰基甘油酯油的熔化温度。
例如,用于分析熔化温度的装置可由具有透明窗口的加热块或油浴(例如蒂埃尔均热管)和放大器组成。可将固体样品置于薄玻璃管中并置于加热块中或浸入油浴中,然后将其逐渐加热。可观察固体的熔化并记录相关联的熔化温度。
对于具有高度复杂的三酰基甘油组成的脂肪和油,滑动熔点的方法是常用的参考(AOCS官方方法Cc 3-25)。
如本文所用,术语“离心”可指包括其油含量的容器的快速旋转,以便对容器及其内容物施加离心力。
在一个实施方案中,离心在油处于液态时的高温下进行。对于棕榈油,该温度可为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、100℃或更高,对于棕榈硬酯,该温度可为50℃、60℃、80℃、100℃或更高,对于棕榈软酯,该温度可为15℃、20℃或更高,对于包括葵花油、卡诺拉油/油菜籽油、玉米油的种子油,该温度可为5℃或更高。
在优选的实施方案中,对于棕榈油,温度可介于30℃和80℃之间,优选地介于35℃和70℃之间。在一个优选的实施方案中,对于葵花油,温度可介于5℃和20℃之间。在一个优选的实施方案中,离心速度为至少15,000g持续15分钟。
如本文所用,术语“沉降”可指将油容器设定到无移动环境或基本上无移动环境中,优选地在可为至少4小时、6小时、1天、2天、一周或一个月的时间段内避免其扰动。
在一个实施方案中,例如对于粗制葵花油或粗制大豆油,将油容器设定到固定的、无移动环境中并在至少5个月的时间段内避免其扰动。在一个实施方案中,在沉降之前将粗制油加热到至少60℃。
在一个实施方案中,例如对于冷压粗制卡诺拉油,将油容器沉降到固定的、无移动环境中并在至少4天的时间段内避免其扰动。
由于不溶性油组分及其氯供体物质被本发明的方法耗尽,因此在任何后续精炼过程期间的加热将不会引起大量生成不需要的氯化化合物(诸如MCPDE)。
在一个实施方案中,方法还包括继步骤(d)或步骤(i)之后的选自物理或化学精炼、脱胶、中和和漂白的一个或多个过程。
在一个实施方案中,方法还包括继步骤(d)或步骤(i)之后的脱臭,优选地其中脱臭为真空蒸汽脱臭。
在一个实施方案中,方法还包括继步骤(d)或步骤(i)之后的分提。
用于进行精炼、脱胶、漂白、脱臭和分提的方法是本领域熟知的。
以举例的方式,植物油诸如植物油的精炼通常由物理精炼或化学精炼组成。
在旨在提高可持续性的努力中,炼油厂在过去几十年中已经修改了它们的植物油生产线以最大程度降低能量消耗(节约装置)并减少废物。然而,这两种精炼过程的步骤基本上保持相同。
物理精炼基本上是化学精炼的删减形式,并且在1973年作为棕榈油精炼的优选方法引入。它可以是三步连续操作,在三步连续操作中将输入的油用酸预处理(脱胶),通过使其通过吸附性漂白粘土将其清洁,并且随后使其经受蒸汽蒸馏。该过程允许棕榈油特有的类胡萝卜素的后续脱酸、脱臭和分解(即,与其他植物油不同,粗制油颜色为深红色)。考虑到在物理精炼中缺少中和步骤,从物理精炼厂生产的精炼漂白(RB)油含有与存在于粗制油中的游离脂肪酸(FFA)含量几乎相同的游离脂肪酸含量。
得自化学精炼厂的中和漂白(NB)油和RB棕榈油在每一方面都是相当的预脱臭。
加热漂白单元操作是炼油过程中损失的主要来源,导致过滤后油体积减少20%-40%。该过程通常持续约30分钟-45分钟,并且通常在95℃-110℃的温度处在27毫巴-33毫巴真空下发生。
然后可将加热漂白的油在管道中重新输送至除气器,除气器有助于在被送至脱臭塔之前去除溶解的气体以及水分。
漂白步骤可包括加热油并通过使油通过吸附性漂白粘土来清洁油。
脱臭步骤可包括蒸汽蒸馏。
技术人员将理解,在不脱离所公开的本发明范围的前提下,他们可以组合本文所公开的本发明的所有特征。
现将通过非限制性实施例来描述本发明的优选特征和实施方案。
除非另外指明,本发明的实践将采用常规化学、生物化学、分子生物学、微生物学和免疫学技术,这些技术均在本领域普通技术人员的能力范围内。此类技术在文献中有所阐述。参见:例如Sambrook,J.,Fritsch,E.F.和Maniatis,T.,1989年,《MolecularCloning:A Laboratory Manual》,第二版,冷泉港实验室出版社;Ausubel,F.M.等人,(1995年和定期补充),《Current Protocols in Molecular Biology》,第9、13和16章,JohnWiley&Sons;Roe,B.、Crabtree,J.和Kahn,A.,1996年,《DNA Isolation and Sequencing:Essential Techniques》,John Wiley&Sons;Polak,J.M.和McGee,J.O’D.,1990年,《InSitu Hybridization:Principles and Practice》,牛津大学出版社;Gait,M.J.,1984年,《Oligonucleotide Synthesis:APractical Approach》,IRL出版社;以及Lilley,D.M.AndDahlberg,J.E.,1992年,《Methods in Enzymology:DNA Structures Part A:Synthesisand Physical Analysis of DNA》,学术出版社。这些一般性文本中的每一个以引用的方式并入本文。
在注射之前逐步稀释油样品。
1)首先,将100μL的每种样品转移到小瓶中,并添加900μL的正己烷:丙酮(1:1v/v)的混合物。将样品涡旋5-10s。
2)在第二步骤中,通过将50μL该溶液与950μL丙酮混合来将其进一步稀释。将所获得的溶液涡旋5-10s。
3)将100μL的该后一种溶液与90μL甲醇和10μL的内标混合溶液混合。(内标混合溶液含有2ng/μL浓度的溶解于甲醇中的下列稳定同位素标记的化合物:1-油酰基-2-亚油酰基-3-氯丙二醇-
使用配备有基于二氧化硅的十八烷基相(Waters Acquity HSS C18,1.7μm;2.1mm×150mm)的Thermo UltiMate 3000系统或Waters Acquity H-class系统进行超高效液相色谱分析。所施加的溶剂梯度汇总于表3中。
表3.所施加的LC梯度的细节(溶剂A为1mM甲酸铵甲醇溶液;并且溶剂B为100μM甲酸铵的异丙醇溶液)。
使用Thermo Fisher高分辨率质谱仪(Q Exactive组合型四极杆-轨道阱质谱仪、Orbitrap Fusion
通过以下方式进行MCPDE的相对定量:首先在10ppm质量窗口中以其相应的m/z值提取[M+NH
对于每个实验,将对照样品中检测到的最丰富的MPCDE的峰面积设为100%,并且将消减样品中发现的结果表示为与非消减对照样品相比的相对%。
在Thermo Scientific Heraeus烘箱(6100系列)中,在氮气下在密封的玻璃安瓿中于230℃处进行粗制油样品的热处理,持续2h。通过用氮气冲洗玻璃巴斯德吸管并使用本生灯密封玻璃巴斯德吸管,玻璃安瓿由玻璃巴斯德吸管制造。选择这些条件以便模拟在可食用油脱臭期间使用的热条件。
将1.8kg整个冷冻的完整棕榈果实在室温处解冻。使用手术刀手动从果实中去除果仁。通过将2L 2-丙醇和2L正己烷混合来制备4L提取溶液。使用商业浸入式混料机(BamixGastro 200)将1.4kg包括果肉和果皮的棕榈浆与2L提取溶液混合、制浆并均质化。使用polytron(Kinematica Polytron PT10 35GT)将所得浆料与剩余2L提取溶液混合并进一步均质化。将所得浆料溶液等分到1L聚丙烯管(Sorvall 1000mL)中并在Thermo ScientificHeraeus Cryofuge 8500i离心机中在30℃处以4000g离心15分钟。将有机相过滤通过滤纸(Whatman 595 1/2)并合并。然后在60℃处使用Büchi Rotavapor R-300系统(B-300加热浴、I-300真空控制器、V-300泵和在4℃处操作的P-314再循环冷却器)从油中蒸发有机溶剂。逐步调节真空直至其达到10毫巴以避免样品沸腾。
对不同批次的粗制棕榈油进行离心,以防止热处理期间MPCDE的形成。
通过在水浴中加热至80℃来熔化1L如上所述制备的粗制棕榈油。通过手动摇动使油均质化。将40mL等分试样转移到50mL Falcon试管中。将管插入预加热至40℃的Eppendorf 5810离心机中,并在40℃以15000g离心15分钟。
在通过离心的处理后,所得的油和原料(不进行离心)已经如上所述经受热处理,以便模拟在食用油除臭期间使用的热条件。通过LC-MS分析所得样品的MPCDE含量。基于离心的消减的有益效果示于图1(二棕榈酰基-MCPD,PP-MCPD)、图2(棕榈酰基-油烯基-MCPD,PO-MCPD)、图3(二油烯基-MCPD,OO-MCPD)和图4(油烯基-亚油烯基-MCPD,OL-MCPD)中。
使用商业浸入式混料机(Bamix Gastro 200)将1.2kg葵花籽压碎并与1.5L提取溶液(2-丙醇:正己烷,1:1v/v)均质化。将均浆与另外1.5L提取溶液混合,并使用polytron(Kinematica Polytron PT 10 35GT)进一步均质化。将所得浆料等分到1L聚丙烯管(Sorvall 1000mL)中并在Thermo Scientific Heraeus Cryofuge 8500i离心机中在22℃处以4000g离心15分钟。将有机相过滤通过滤纸(Whatman 595 1/2)并合并。然后在60℃处使用Büchi Rotavapor R-300系统(B-300加热浴、I-300真空控制器、V-300泵和在4℃处操作的P-314再循环冷却器)从油中蒸发有机溶剂。逐步调节真空直至其达到10毫巴以避免样品沸腾。
对溶剂提取的粗制葵花油(如上所述制备)进行离心处理,以防止在热处理期间MCPDE的形成。
通过手动摇动使如上所述制备的1L粗制葵花油均质化。将40mL等分试样转移到50mL Falcon试管中。将管插入Eppendorf 5810离心机中,并在23℃以15000g离心15分钟。
在通过离心的处理后,所得的油和原料(不进行离心)已如上所述一式三份地经受热处理,以便模拟在食用油除臭期间使用的热条件。通过LC-MS分析所得样品的MPCDE含量。基于离心的消减的有益效果示于图5(二油烯基-MCPD,OO-MCPD)、图6(油烯基-亚油烯基-MCPD,OL-MCPD)和图7(二亚油烯基-MCPD,LL-MCPD)中。
总体上数据显示,与未对粗制葵花油和粗制棕榈油的研究中的每一者进行处理时观察到的一氯丙二醇酯(MCPDE)水平相比,消减后的水平显著降低。
工业生产的粗制棕榈油购自瑞士利斯的Nutriswiss公司(Nutriswiss(Lyss,Switzerland))。通过离心对油进行消减试验。
通过在水浴中加热至80℃来熔化1L的粗制棕榈油。通过手动摇动使油均质化。将40mL等分试样转移到50mL Falcon试管中。将管插入预加热至40℃的Eppendorf 5810离心机中,并在40℃以15000g离心15分钟。
所得的样品在安瓿中经受热处理以便模拟MCPDE的形成,并相应地通过LC-MS分析它们的MCPDE含量。离心对所得MCPDE含量的有益效果示于图8中。
工业生产的粗制玉米油购自奥地利韦尔斯的VFI有限公司(VFI GmbH(Wels,Austria))。
首先将粗制油在水浴中于60℃在2L派热克斯玻璃(pyrex)瓶中加热,并通过剧烈手动摇动使其均质化,然后在室温保持在工作台上无任何扰动持续5个月。
5个月的时间段后,从上层相和底层相(分别称为“上层相”和“下层相”)取出40mL等分试样。
所得的样品在安瓿中经受热处理以便模拟MCPDE的形成,并相应地通过LC-MS分析它们的MCPDE含量。长期沉降对所得MCPDE含量的有益效果示于图9中。
工业生产的粗制生物葵花油购自奥地利韦尔斯的VFI有限公司(VFI GmbH(Wels,Austria))。
首先将粗制油在水浴中于60℃在2L派热克斯玻璃(pyrex)瓶中加热,并通过剧烈手动摇动使其均质化,然后在室温保持在工作台上无任何扰动持续5个月。
5个月的时间段后,从上层相和底层相(分别称为“上层相”和“下层相”)取出40mL等分试样。
所得的样品在安瓿中经受热处理以便模拟MCPDE的形成,并相应地通过LC-MS分析它们的MCPDE含量。长期沉降对所得MCPDE含量的有益效果示于图10中。
使用家庭电子油压机(OP 700,Rommelsbacher,Germany)压制7.9kg的卡诺拉种子,得到~2.4kg的压制油和~5.5kg的剩余固体残余物(饼块)。然后在65℃烘箱中,将压榨油过滤通过滤纸(Whatman 595
然后在室温将2L粗制油保持在工作台上无任何扰动持续4天以进行沉降。
4个月的时间段后,从上层相和底层相(分别称为“上层相”和“下层相”)取出20mL等分试样。
所得的样品在安瓿中经受热处理以便模拟MCPDE的形成,并相应地通过LC-MS分析它们的MCPDE含量。短期沉降对所得MCPDE含量的有益效果示于图11中。
工业生产的粗制生物大豆油购自奥地利韦尔斯的VFI有限公司(VFI GmbH(Wels,Austria))。
首先将粗制油在水浴中于60℃在2L派热克斯玻璃(pyrex)瓶中加热,并通过剧烈手动摇动使其均质化,然后在室温保持在工作台上无任何扰动持续5个月。
5个月的时间段后,从上层相和底层相(分别称为“上层相”和“下层相”)取出40mL等分试样。
所得的样品在安瓿中经受热处理以便模拟MCPDE的形成,并相应地通过LC-MS分析它们的MCPDE含量。长期沉降对所得MCPDE含量的有益效果示于图12中。
上文描述了溶剂提取的粗制葵花籽油的生产。
通过使1L的该粗制油在室温无任何扰动地保持在工作台上5个月,对其进行长期沉降试验。
5个月的时间段后,从上层相和底层相(分别称为“上层相”和“下层相”)取出40mL等分试样。
所得的样品在安瓿中经受热处理以便模拟MCPDE的形成,并相应地通过LC-MS分析它们的MCPDE含量。长期沉降对所得MCPDE含量的有益效果示于图13中。
工业生产的粗制棕榈油购自瑞士利斯的Nutriswiss公司(Nutriswiss(Lyss,Switzerland))。通过离心对油进行消减试验。
通过在水浴中加热至40℃来熔化1L的粗制棕榈油。通过手动摇动使油均质化。将30mL等分试样转移到50mL Falcon试管中。将管插入预加热至40℃的Eppendorf 5810离心机中,并在40℃以15000g离心15分钟。
所得的样品在安瓿中经受热处理以便模拟MCPDE的形成,并相应地通过LC-MS分析它们的MCPDE含量。离心对所得MCPDE含量的有益效果示于图14中。
在上述说明书中提到的所有出版物均以引用方式并入本文。本发明所公开的方法、用途和产物的各种修改和变型在不脱离本发明范围和实质的情况下对技术人员将是显而易见的。虽然已结合具体优选的实施方案对本发明进行了公开,但是应当理解,受权利要求书保护的本发明不应不当地受限于此类具体实施方案。实际上,对技术人员显而易见的对用于实践本发明所公开的模式的各种修改旨在落在以下权利要求书的范围内。
- 防止三酰基甘油酯油中MCPDE的形成
- 三酰基甘油酯油的纯化