Переэтерификация жира - Fat interesterification

Эта статья о химическом процессе. По связанным проблемам со здоровьем см. Толстый.

в пищевая промышленность и биохимия, переэтерификация (IE) - это процесс, который перестраивает жирные кислоты из толстый продукт, обычно смесь триглицерид. Процесс предполагает разрушение и реформирование сложноэфирные связи C – O – C, которые соединяют цепи жирных кислот с глицерин концентраторы жировых молекул. Эти реакции осуществляются неорганическими катализаторами, давая то, что называется химическая переэтерификация (CIE) в отрасли; или по ферменты, в так называемом ферментативная переэтерификация (ГЛАЗ).[1]

Этот процесс обычно используется для корректировки физических характеристик жира, таких как температура плавления и пластичность, для конкретных целей. Его можно использовать, например, для поворота масла в твердые или полутвердые продукты путем объединения их с другими твердыми жирами. Его также можно использовать для предотвращения разделения твердых фракций в пальмовое масло и лауриновые жиры.[2] к, медленно прогоркание, или для создания масел, более подходящих для Фритюр.

По сравнению с другими процессами, которые используются для той же цели, например гидрирование, переэтерификация обычно сохраняет исходное распределение жирных кислот в продукте, и, следовательно, ожидается, что он сохранит его питательные и полезные свойства. Однако эти другие методы все еще можно применять к исходным жирам или к продуктам IE, а последние можно смешивать с другими жирами. Кроме того, некоторые из новых триглицеридов, производимых IE, могут быть фракционированный (разделены) через контролируемые кристаллизация.[3]

Переэтерифицированные жиры используются во многих промышленных пищевых продуктах, в том числе печенье, сухарики, печенье, торты и глазурь, заменители молочного жира, тесто для пирога, Попкорн, лепешка и лепешки.[4]

Пример переэтерификации между триглицеридом (вверху слева) с двумя линоленовая кислота остатки (LAR) и один стеариновая кислота остаток (SAR) и еще один триглицерид (внизу слева) с тремя SAR, что дает две молекулы с двумя SAR и по одному LAR каждая (справа).

Сырье

Обычно сырье (исходный продукт) представляет собой смесь двух или более масел.

В частности, ненасыщенное растительное масло может быть переэтерифицировано его полностью гидрогенизированной версией. Эта процедура дает меньше ненасыщенных жиров, не создавая транс жирные кислоты, которые можно получить путем частичного гидрирования.[3]

Процесс

Химия

В принципе, когда переэтерификация применяется к двум чистым триглицеридам, каждый с тремя идентичными жирными кислотами (AAA и BBB), результат может содержать шесть различных триглицеридов (AAA, AAB, ABA, ABB, BAB и BBB). Число 6, а не 23 = 8 из-за симметрии основной цепи глицерина.[5] Число намного больше, если сырье содержит три или более различных жирных кислоты.

«Химическая» переэтерификация

Так называемая «химическая» переэтерификация, катализатор представляет собой неорганическое соединение, такое как метоксид натрия. Реакция протекает при высоких температурах и создает три побочные продукты - натрий мыло жирный метиловые эфиры, и моноглицериды ) в дополнение к переэтерифицированным жирам.[6]

Ферментативная переэтерификация

Система фильтрации с неподвижным слоем, демонстрирующая поток смеси жидкого масла и твердого (твердого жира) масла через систему, состоящую из слоя очистки масла и слоя ферментов.

Ферментативная переэтерификация (IE) использует фермент для разрыва и реформирования сложноэфирных связей. Наиболее подходящими для этого процесса ферментами являются эстераза; липаза; ацилаза; те ферменты, которые облегчают реакции ацидолиза, переэтерификация реакции, сложный эфир синтез реакции обмена сложного эфира; ферменты, имеющие фосфолипаза или же протеаза деятельность, в том числе термостабильный и термотолерантный гидролаза Мероприятия; и полинуклеотиды.[7][8][9][10][11]

Некоторые ферменты разрывают и реформируют сложноэфирные связи только в положениях 1 и 3 (sp1 и sp3) глицеринового концентратора, оставляя кислоты в положении 2 (sp2) фиксированными.[5]

Наиболее распространенный промышленный процесс EIE проталкивает жидкое жировое сырье через реактор с неподвижным слоем, который обычно содержит слой очистки масла, за которым следует слой фермента. В последнем фермент закреплен на инертном гранулированном субстрате. Первый слой удаляет примеси из масляной смеси, которые могут инактивировать фермент или повлиять на его работу. Активность фермента со временем снижается, поэтому поток необходимо тщательно контролировать и регулировать с течением времени, чтобы поддерживать конверсию. [5]

Два или более реактора могут использоваться в тандеме, где первый реактор имеет самую низкую ферментативную активность и поглощает большую часть примесей и вредных соединений. Это секвенирование защищает наиболее активные ферменты, которые находятся в последних реакторы.[12][13]

EIE заменяет CIE, потому что он имеет меньше этапов обработки, может выполняться при более низких температурах, не дает побочных продуктов и имеет более низкие производственные затраты.[14][15] [12]

Преимущества

По сравнению с простыми смесями, переэтерифицированные жиры имеют более широкий пластичность диапазон, что означает, что они сохраняют свои физические свойства в более широком диапазоне температур без разделения своих компонентов.[16] IE также может использовать более широкий спектр сырья, например соевое масло, они обеспечивают лучший профиль управления рисками, чем пальмовое масло мирового производства.

История

Самая ранняя запись ферментативной переэтерификации относится к 1844 г., когда Теофиль-Жюль Пелуз опубликовали исследование синтеза триглицерида путем этерификации глицерина с помощью Масляная кислота.[17] В 1920 году Вильгельму Норману, который также запатентовал каталитическое гидрирование жирных кислот, был предоставлен патент для химической переэтерификации пищевых липидов.[18] Этот процесс стал жизнеспособным вариантом для пищевой промышленности, поскольку он улучшил намазываемость и хлебопекарные свойства обычного шортенинга. сало.

Ферментативная переэтерификация была разработана в 1970-х годах группой исследователей Unilever Research Center в Колворт-Хаусе в Англии. Их работа доказала, что использование определенного фермента предсказуемо перегруппировало жирные кислоты в глицериновой основе триглицерида в положениях 1 и 3. Это обеспечило расширенный диапазон доступных типов триглицеридов.[19]

Тем не менее, из-за высоких цен на ферменты, EIE оставался в основном ограниченным исследовательскими лабораториями. Только в 2000-х годах возникли общие опасения по поводу воздействия на здоровье транс кислоты побудили промышленность принять переэтерификацию в качестве замены частичной гидрогенизации (которая была предпочтительным методом отверждения масла из-за его более низкой стоимости).[20] Принятию в значительной степени способствовала разработка ферментов, связанных с инертными твердыми субстратами, такими как кремнезем, к Новозаймы и другие компании.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Институт шортенинга и пищевых масел (2006). «Пищевые жиры и масла» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2007-03-26. Получено 2009-02-19.
  2. ^ Costales-Rodriquez, R .; Гибон, В .; Verhe, R .; Де Грейт, В. (2009), «Химическая и ферментативная переэтерификация смеси пальмового стеарина: соевое масло для рецептуры с низким содержанием транс-маргарина», J Am Oil Chem Soc, 86 (7): 681–697, Дои:10.1007 / s11746-009-1395-2
  3. ^ а б Келленс, Марк (2000). «Условия процесса переэтерификации». Получено 2007-01-29.
  4. ^ Хуэй, Ю. (2006), Справочник по пищевой науке, технологии и технике, Том 1, Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис, ISBN  1-57444-551-0
  5. ^ а б c «Химическая переэтерификация против ферментативной». Де Грейт, Вим. Семинар IUPAC-AOCS по анализу и производству жиров, масел и масличных культур, 6 декабря 2004 г. Источник: 20 октября 2010 г.
  6. ^ Руссо, Д. (2002): «Влияние переэтерификации на физические свойства жиров». Глава 13 Физические свойства липидов. CRC Press.
  7. ^ США 2001/0004462  Sugeria и др.
  8. ^ США 5,773,266  Босли и др.
  9. ^ 5 658 768 долларов США  Куинлан.
  10. ^ 5 451 170 долларов США  Миймото и др.
  11. ^ 5 219 733 США  Myojo, et al.
  12. ^ а б Заявка в США 0138867  Дейтон
  13. ^ Заявка США 0317902  Дейтон
  14. ^ У. Хэмм и Р. Гамильтон, редакторы (2000): Производство пищевых масел. ISBN  1-84127-038-5
  15. ^ а б Т. Л. Хусум, Л. С. Педерсен, П. М. Нильсен, М. В. Кристенсен, Д. Кристенсен и Х. К. Холм (2003): "Ферментативная переэтерификация: преимущества процесса и преимущества продукта. " В архиве 2006-01-04 в Wayback Machine . Информационная онлайн-служба по пальмовому маслу. Проверено 20 октября 2010.
  16. ^ Osório, N.M .; Dubreucq, E .; Da Fonseca, MM R .; Феррейра-Диас, С. (2009), «Операционная стабильность иммобилизованной липазы / ацилтрансферазы во время переэтерификации жировых смесей», Eur J Lipid Sci Technol, 111 (4): 358–367, Дои:10.1002 / ejlt.200800194, HDL:10400.5/9067
  17. ^ Chim Phys 10 (1844). Pelouze, J. Ann. Стр. 434.
  18. ^ DE 417 215  Норман
  19. ^ Мудрость, Р. А .; Dunnill, P .; Lilly, M.D .; Macrae, A. (1984), "Ферментативная переэтерификация жиров: факторы, влияющие на выбор поддержки иммобилизованной липазы", Ферментные и микробные технологии, 6 (10): 443–446, Дои:10.1016/0141-0229(84)90093-0
  20. ^ «Правовые и политические ресурсы по вопросам общественного здравоохранения, в которых можно выиграть» В архиве 2011-01-31 на Wayback Machine www.cdc.gov. Проверено 20 октября 2010 года.

внешняя ссылка