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CN115279876A - 用于食品涂抹物和人造奶油结构化的非热带植物油的酶促内酯化 - Google Patents

用于食品涂抹物和人造奶油结构化的非热带植物油的酶促内酯化 Download PDF

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CN115279876A
CN115279876A CN202180020336.2A CN202180020336A CN115279876A CN 115279876 A CN115279876 A CN 115279876A CN 202180020336 A CN202180020336 A CN 202180020336A CN 115279876 A CN115279876 A CN 115279876A
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CN
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oil
lactonized
cottonseed
product
spread
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CN202180020336.2A
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English (en)
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布赖恩·基克尔
汤姆·蒂法尼
马克·A·怀特黑德
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Archer Daniels Midland Co
Original Assignee
Archer Daniels Midland Co
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Abstract

本发明涉及一种包含1,3‑选择性酶促内酯化油产物的组合物，该油产物在甘油部分上的不饱和‑饱和‑不饱和(USU)脂肪酸含量比衍生出其的油高。在实施例中，该起始油是棉籽油并且在USU中，U主要是亚油酸且S主要是棕榈酸。此外，本发明涉及一种用于增加油中USU含量的方法，该方法包括对常规起始油进行1,3‑选择性酶促内酯化，其中在进行1,3‑选择性酶促内酯化之前，饱和‑不饱和‑饱和(SUS)含量高于该起始油中的USU含量。由于更高的USU含量，该1,3‑选择性酶促内酯化油产物具有增加的熔融温度和固体脂肪含量，并且因此与生产出它的油相比，可用于人造奶油和食品涂抹物。

Description

用于食品涂抹物和人造奶油结构化的非热带植物油的酶促内 酯化
技术领域
本发明涉及一种内酯化非热带植物油甘油三酯产物(诸如内酯化棉籽油甘油三酯产物)，其不饱和-饱和-不饱和含量比衍生出其的非内酯化油中有所增加。
背景技术
用于食品涂抹物和人造奶油的油典型地包含热带油(诸如棕榈油或棕榈仁油)或者包含典型地与其他植物油共混的氢化植物油，以实现期望的感官和涂抹特性。热带油的缺点是它们来自林业植物，并且因此不像来自一年生植物的植物油被认为是可持续的。热带油的另一个缺点是它们来自热带林业植物，这些植物通常不在非热带气候下生长。用于食品中的天然植物油的常规改性方法包括氢化和酯交换。
氢化涉及氢的添加以将不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸，从而将液体植物油转化为固体或半固体。氢的添加改变了油中脂肪的饱和度，从而改变了油的熔融范围。食品工业已经从部分氢化脂肪转向完全氢化脂肪、酯交换脂肪和热带油(尽管热带油具有前面段落中指出的缺点)。
酯交换涉及将至少两种不同的油共混，以使这些油的脂肪酸在这些油的甘油三酯中重新分布。酯交换可以以两种方式发生，即，化学酯交换或酶促酯交换。在化学酯交换中，将催化剂(例如甲醇钠)添加到油中并且在温和加热和搅拌的帮助下引发甘油三酯交换。化学酯交换导致脂肪酸在甘油三酯的甘油主链上随机重新分布，以产生具有不同固体脂肪含量和熔融行为的新甘油三酯。酶促酯交换是一种使用酶(例如，脂肪酶)来重排至少两种具有不同甘油三酯的不同的油的脂肪酸，以产生具有不同固体脂肪和熔融行为的新甘油三酯的方法。
US 2015/0166932披露了一种内酯化方法，其中通常富含饱和-不饱和-不饱和(SUU)型甘油三酯的单一高硬脂酸高油酸(HSHO)油的甘油三酯的脂肪酸在甘油三酯之间随机重新分布，以获得具有增加量的饱和-不饱和-饱和(SUS)、饱和-饱和-不饱和(SSU)型和饱和-饱和-饱和(SSS)型甘油三酯的脂肪。
US 9,795,152披露了一种1,3-特异性内酯化方法，该方法用于增加通常富含饱和-不饱和-不饱和(SUU)型甘油三酯的油中的SUS含量。该专利披露了重要的特征是油的氧化稳定性，因为亚油酸(大多数液体常规种子油中主要的脂肪酸)的氧化速率是油酸的40倍。该专利披露了其中U(不饱和脂肪酸)主要为L(亚油酸)的甘油三酯以及相应地具有此类甘油三酯的商业脂肪与其中U是O(油酸)的那些相比具有更短的保质期(或更差的抗酸败性)。因此，该专利披露了起始油或油精馏分优选地选自高硬脂酸高油酸(HSHO)油。该专利披露了在这些类型的油中主要特征是U(不饱和脂肪酸)主要是O(油酸)，并且该特征将该类型的油与其中主要的U是L(亚油酸)的常规油区分开来。如本文所使用的，“常规”油是从油料种子植物的最常见的天然栽培品种中获得的油，而不是来自特别选择的具有改变的甘油三酯含量的特殊栽培品种的油。
涂抹物制造商期望具有足够固体的基础油以提供来自除热带油(诸如棕榈油)、棕榈油馏分、酯交换棕榈油/棕榈仁共混物或完全氢化的植物油来源以外的来源的结构化。
不具有常规方法和产品的缺点的方法和产品将是有益的。例如，使用单一常规或天然非热带植物油作为原料来生产具有至少75°F的熔融温度的甘油三酯产物的酯化方法将是有益的。具有可用于人造奶油和食品涂抹物的甘油三酯产物将是有益的，其中主要的U(不饱和脂肪酸)是L(亚油酸)，并且其中该甘油三酯产物具有比常规或天然相应油中增加的不饱和-饱和-不饱和含量。
不具有常规方法的缺点的方法将是有益的。例如，使用单一常规或天然非热带油(其中主要的U(不饱和脂肪酸)是L(亚油酸))来生产用于人造奶油和食品涂抹物的具有增加的固体脂肪含量的脂肪的方法将是有益的。
发明内容
本发明提供优于常规方法和产品的优点。在一个方面，一种组合物包含1,3-选择性酶促内酯化油产物，其不饱和-饱和-不饱和(USU)含量高于衍生出其的油。如本文所使用的，1,3-选择性酶促内酯化油产物是通过以下产生的组合物：通过在促进饱和脂肪酸向2位的酰基迁移的条件下，对在甘油分子上1,3位处的脂肪酸进行内部重排，来酶促内酯化具有高饱和-不饱和-饱和(SUS)含量的油，以将该油转化成具有比衍生出其的油更高的USU含量的内酯化油产物。在实施例中，U主要是亚油酸并且S是棕榈酸。在实施例中，该1,3-选择性酶促内酯化油产物是1,3-选择性酶促内酯化棉籽油产物。在实施例中，1,3特异性脂肪酶(例如，疏棉状嗜热丝孢菌(Thermomyceslanuginosis)(TLIM))用于酶促内酯化。该1,3特异性脂肪酶促进脂肪酸在甘油分子上1,3位处的内部重排。此外，在脂肪酶催化的重排过程中，将发生不同程度的酰基迁移，例如主要是棕榈酸迁移到2位。
本发明的一个目的是一种内酯化非热带甘油三酯产物，其在50°F下的固体脂肪含量(SFC)高于衍生出其的基本油料。例如，本发明的一个目的是一种内酯化非热带甘油三酯产物，其在50°F下的固体脂肪含量(SFC)比衍生出其的基本油料高至少十(10)倍。
在一个方面，一种组合物包含内酯化非热带甘油三酯产物，其在50°F下的固体脂肪含量(SFC)为至少4％，其中该内酯化非热带甘油三酯产物衍生自非热带油。在一个方面，一种组合物包含内酯化非热带甘油三酯产物，其在50°F下的固体脂肪含量(SFC)为至少7％，其中该内酯化非热带甘油三酯产物衍生自非热带油。在一个方面，一种组合物包含内酯化非热带甘油三酯产物，其在50°F下的固体脂肪含量(SFC)为至少9％，其中该内酯化非热带甘油三酯产物衍生自非热带油。在一个方面，一种组合物包含内酯化非热带甘油三酯产物，其在50°F下的固体脂肪含量(SFC)为至少9.5％，其中该内酯化非热带甘油三酯产物衍生自非热带油。
在一个方面，一种组合物包含内酯化棉籽甘油三酯产物，其具有至少75°F的熔融温度。
在一个方面，内酯化棉籽甘油三酯产物中酯化到甘油的第二个碳上的棕榈酸比衍生出其的基本油料多至少25％。在一个方面，该内酯化棉籽甘油三酯产物具有至少12％的酯化到甘油的第二个碳上的棕榈酸。
在一个方面，一种植物油涂抹物包含水、乳化剂和按重量计至少5％的1,3-选择性酶促内酯化油产物，其不饱和-饱和-不饱和(USU)含量高于衍生出其的油。
在一个方面，一种方法包括通过对天然起始油进行1,3-选择性酶促内酯化来增加油中的USU含量，其中在进行1,3-选择性酶促内酯化之前，该油中的SUS含量高于起始油中的USU含量。在优选的实施例中，1,3-选择性酶促内酯化是连续方法。
这些和其他方面、实施例和相关的优点将从以下具体实施方式中变得明显。
附图说明
图1示出了根据本发明的方面，在棉籽油的酶促内酯化(EIE)之前和之后的熔融曲线(SFC)。
图2示出了根据本发明的方面，停留时间对固体脂肪含量(SFC)的影响。
图3示出了根据本发明的方面，在某些反应条件下，对于82-83°F的目标梅特勒滴点(“MDP”)，TLIM酶在第一个半衰期内的流速变化，包括所需的C16:0sn-2目标。
图4示出了涂抹物质地分析的模型图。
图5是示出与包含75％大豆油和25％酯交换棕榈硬脂酸甘油酯/棕榈仁油的对照涂抹物相比，包含根据本发明方面的内酯化棉籽甘油三酯产物的涂抹物的涂抹物坚度与老化的关系的图，其特征在于峰值力(g)相对于时间(周)。
图6是示出与包含75％大豆油和25％酯交换棕榈硬脂酸甘油酯/棕榈仁油的对照涂抹物相比，包含根据本发明方面的内酯化棉籽甘油三酯产物的涂抹物的涂抹物可涂抹性与老化的关系的图，其特征在于峰值力(g)相对于时间(周)。
图7是示出与包含75％大豆油和25％酯交换棕榈硬脂酸甘油酯/棕榈仁油的对照涂抹物相比，包含根据本发明方面的内酯化棉籽甘油三酯产物的涂抹物在50°F下的结晶速率(表征为SFC(50°F下的％固体))与时间的关系的图。
图8是示出根据本发明各方面的包含内酯化棉籽甘油三酯产物的涂抹物基料在50°F下的结晶速率(表征为SFC(50°F下的％固体))与时间的关系的图，其中该涂抹物基料被脱臭并且不含棉硬脂酸甘油酯。
图9是描绘了根据本发明的方面生产内酯化棉籽油的流程图。
具体实施方式
在本披露中使用了以下首字母缩略词和术语。
EIE-酶促内酯化。一种酯化方法，其使用单一常规或天然油和脂肪酶来以重排甘油三酯的甘油上的脂肪酸，以产生具有与单一常规或天然油不同的固体脂肪含量(SFC)和熔融行为的新甘油三酯。
RB棉籽油-精炼脱色棉籽油。
RBD棉籽油-精炼、脱色且脱臭的棉籽油。
SFC-固体脂肪含量。固体脂肪含量通过NMR测量。固体脂肪含量法确定了测试样品中由液相和固相中的氢核组成的所有氢核(质子)中，固相中的氢核的百分比。该百分比被称为固体脂肪含量。
U-不饱和脂肪酸(FA)。
S-饱和脂肪酸(FA)。
SUS-饱和-不饱和-饱和型甘油三酯。
USU-不饱和-饱和-不饱和型甘油三酯。
MDP-梅特勒滴点。脂肪或油的滴点是在测试条件下测试样品变成流体流动的温度。这是与温度相关的测试，其中将样品以一定的温度速率加热，直到材料流动。
IV-碘值。化学中的碘值(或碘吸收值或碘数或碘指数)是100克化学物质消耗的碘的质量(以克计)。碘数通常用来确定脂肪酸中不饱和度的量。碘值还可以通过脂肪酸组成来计算。
GLC-气液色谱法。
FAC-脂肪酸组成。该测量确定存在于油或脂肪中的脂肪酸。
ROC-结晶速率(如通过SFC测量的，在特定温度下脂肪或油结晶的速率)。
棕榈酸-含有十六个碳的脂肪酸。棕榈酸是饱和脂肪酸。
硬脂酸-含有十八个碳的脂肪酸。硬脂酸是饱和脂肪酸。
油酸-具有一个双键的含有十八个碳的脂肪酸。油酸是不饱和脂肪酸。
亚油酸-具有两个双键的含有十八个碳的脂肪酸。亚油酸是不饱和脂肪酸。
亚麻酸-具有三个双键的含有十八个碳的脂肪酸。亚油酸是不饱和脂肪酸。亚麻酸是不饱和脂肪酸。
甘油三酯-由甘油和通过酯键附接到甘油上的三个脂肪酸形成的酯。脂肪酸附接在sn-1、sn-2、和sn-3位。
sn-2-脂肪酸在甘油三酯的中间位置或2位的位置。
TLIM-被称为疏棉状嗜热丝孢菌的脂肪酶。
本文披露了一种用于生产1,3-选择性酶促内酯化油产物的方法，其不饱和-饱和-不饱和(USU)含量高于衍生出或生产出其的起始油。在实施例中，该1,3-选择性酶促内酯化是连续方法。在实施例中，U主要是亚油酸并且S是棕榈酸。可以使用该1,3-选择性酶促内酯化油产物作为基础油用于生产油包水涂抹物或人造奶油，包括但不限于基于桶的油包水食品涂抹物和人造奶油。本领域技术人员将认识到人造奶油为不少于80％的脂肪或油，而食品涂抹物或其他食品应用可能具有少于80％的脂肪或油。本文披露的该1,3-选择性酶促内酯化油产物衍生自非热带油和非氢化植物油来源。本发明的方法和1,3-选择性酶促内酯化油产物具有优于常规方法和衍生自热带油和氢化植物油来源的常规油的优点。
在实施例中，本发明的1,3-选择性酶促内酯化油产物衍生自棉籽油。棉籽油没有与衍生自热带树木的热带油(诸如棕榈油)相同的可持续性问题。棉籽油没有其他人提出的与使用部分氢化植物油相关的相同的健康问题。
在实施例中，本发明的1,3-选择性酶促内酯化油产物与衍生出其的油相比，具有增加的固体脂肪含量水平。
受益于本披露的本领域普通技术人员将认识到，本发明的1,3-选择性酶促内酯化油产物可以用作食品涂抹物、人造奶油、煎炸产品等中的基础油。本发明的1,3-选择性酶促内酯化油产物可以用作其他食品应用中的油组分，包括但不限于肉替代品、冷冻食品涂层和冷冻食品新颖产品。
转向对本发明的进一步描述，在一个方面，一种方法包括通过对天然起始油进行连续的1,3-选择性酶促内酯化(EIE)来增加油中的USU含量，其中在进行1,3-选择性酶促内酯化之前，该油中的SUS含量高于起始油中的USU含量。
根据本发明的方面，棉籽油已经被酶促内酯化来连续重排起始材料以生产固体脂肪含量增加的基础油，该基础油能够提供足够的固体脂肪用于涂抹物或人造奶油中。
根据本发明的方面，一种方法包括使用脂肪酶的1,3-选择性酶促内酯化。在实施例中，脂肪酶包括疏棉状嗜热丝孢菌(TLIM)。
根据本发明的方面，利用台式内酯化方法生产内酯化棉籽油，其中使棉籽油通过含有固定的1,3特异性脂肪酶(在本实例中为TLIM)的柱，该酶促进在甘油分子上1,3位脂肪酸的内部重排。此外，在脂肪酶重排过程中，确实发生不同程度的酰基迁移，例如棕榈酸迁移到sn-2位。更具体地，通过将267克的TLIM酶(由丹麦的诺维信公司(Novozymes A/S)制造)放置在作为固定床反应器的加热的水夹套玻璃色谱柱中，利用台式方法生产内酯化棉籽油。将脂肪酶与棉籽油制成浆液以帮助将酶添加到固定床反应器中。然后将棉籽油添加到储罐中并加热至70℃。然后使用活塞泵将棉籽油以727克/每小时的指定流速泵送到脂肪酶固定床反应器的顶部，以使棉籽油通过含有酶的柱床。借助于加热的水夹套，酶柱维持在70℃。由于棉籽油与脂肪酶接触，棉籽油脂肪酸发生内部重排。随着棉籽油的重排，产生了新的甘油三酯，因此改变了棉籽油的物理特性，从而提高了固体脂肪含量(SFC)、熔点和sn-2位的棕榈酸。棉籽油被连续泵送通过固定床反应器，产生一定量的内酯化棉籽油用于表征，并使用刮板式换热器(由英国的阿姆菲尔德公司(Armfield Limited)制造)进行小规模涂抹物生产。
图9是描绘了根据本发明的方面的用于生产内酯化棉籽油的内酯化方法900的方法流程图。如图9所示，内酯化方法900包括将棉籽油902输送到包含1,3选择性脂肪酶(例如，TLIM酶)的固定床反应器904。棉籽油902可以通过泵906从棉籽油进料源908(例如，棉籽油储罐或进料槽)输送到固定床反应器904。如图9所示，可以在高于环境温度的温度(例如，70℃)下将棉籽油保持或维持在棉籽油进料源908中。棉籽油902可以通过固定床反应器904的入口910进入固定床反应器904。入口910可以位于固定床反应器904的顶部。输送到固定床反应器904的棉籽油902的流速可以是预定流速，例如，727克/小时。固定床反应器904中酶的量可以是预定量，例如，267克的酶。输送到固定床反应器904的棉籽油902的流速与固定床反应器904中酶的量的比率可以是预定比率，例如，727克/小时的棉籽油902与267克的酶，即，2.72。可以将固定床反应器904中的温度维持在高于环境温度的温度，例如，70℃。在固定床反应器904中，棉籽油902被转化为内酯化棉籽油912。内酯化棉籽油912可以通过固定床反应器904的出口914离开固定床反应器904。出口914可以位于固定床反应器904的底部。可以将内酯化棉籽油912从固定床反应器904输送至内酯化棉籽油产物槽916。
进行结晶试验以产生60％脂肪基涂抹物。两个不同批次的酶促内酯化棉籽油成功地生产出在冷藏下稳定的60％脂肪基涂抹物。油包水乳液以以下方法生产。将内酯化棉籽油添加到不锈钢容器中并加热至60℃。然后添加蒸馏的单甘油酯和卵磷脂以帮助油包水乳化。将水添加到单独的不锈钢容器中并且加温，并将盐添加到水中并搅拌直至溶解于水中。然后将溶解有盐的水缓慢添加到含有乳化剂的内酯化棉籽油中。然后将混合物加热并搅拌以确保均质性。然后使油包水乳液通过刮板式换热器(由英国的阿姆菲尔德公司制造)以引发结晶。然后使乳液通过两个刮板式换热桶和一个针式加工桶(pinworking barrel)以产生均质的油包水60％脂肪涂抹物。将两个刮板式换热器桶冷却至4℃-10℃之间以引发脂质结晶，而针式加工筒未冷却，以允许晶体生长和脂质晶体的均匀分布。刮板式换热器的使用是评估各种可用于油包水涂抹物配制品中的基本油料的常用做法。
表1提供了对基本油料棉籽油和衍生自基本油料棉籽油的酶促内酯化(EIE)棉籽油的分析。如表1所示，内酯化RBD棉籽油在50℃下具有10.72％的SFC，而衍生出其的基本油料RBD棉籽油在50℃下具有0.43％的SFC。
如表1所示，内酯化RBD棉籽油具有按重量计19.35％的2-棕榈酸单甘油酯(即，棕榈酸连接到甘油的2位)，而衍生出其的基本油料RBD棉籽油具有按重量计2.46％的2-棕榈酸单甘油酯。因此，通过1,3选择性脂肪酶将油从SUS的油转化为USU的油。
表1示出了从“肉豆蔻酸C14:0”开始到“总饱和FAs”的行中列出了内酯化RBD棉籽油和衍生出其的基本油料RBD棉籽油的FAC数据。
图1是表1中列出的数据的图，描述了RBD棉籽油的酶促内酯化(EIE)之前和之后的熔融曲线，以％固体对温度来表征。
表1
Figure BDA0003840768530000091
表2提供了具有EIE棉籽油的60％脂肪涂抹物的配方。90％蒸馏α单甘油酯(AlphaMono)和大豆卵磷脂是乳化剂。在该实例中，90％蒸馏α单甘油酯是Alphadim90SBK，并且大豆卵磷脂是Yelkin SS。脂肪涂抹物配方中包含天然β胡萝卜素以提供黄色，因此与不添加天然β胡萝卜素相比，涂抹物的颜色更类似于黄油。
表2-60％脂肪涂抹物配方
脂肪相，按重量计％ 水相按，重量计％
59.2990％的内酯化棉籽油 38.7％的水
0.5000％的90％蒸馏α单甘油酯 1.3000％的盐
0.2000％的大豆卵磷脂
0.0010％的天然β胡萝卜素
总计60％ 总计40％
受益于本披露的本领域技术人员将认识到，基本油料和上述具有由其衍生的EIE棉籽油的60％脂肪涂抹物的以下属性：(i)无棕榈油或其他热带油；(ii)没有氢化；(iii)饱和度适中(约25％-28％的饱和度，相对于棕榈油和其他热带油中约50％的饱和度)；以及(iv)良好的亚油酸油(ω-6必需脂肪)来源。
表3提供了对基本油料棉籽油和衍生自基本油料棉籽油的酶促内酯化(EIE)棉籽油的分析。如表3所示，棉籽油基本油料具有在50°F下0.32％的SFC和仅2.10％的在甘油三酯2-位的2-棕榈酸单甘油酯，而根据本发明的方面来自基本油料在不同收集日期1至8(即，“收集1、收集2等”)生产的EIE未脱臭的棉籽油具有在50°F下范围从10.93％(收集2)至9.63％(收集7)的SFC和范围从18.68％(收集1)至17.66％(收集5)的在甘油三酯2-位的2-棕榈酸单甘油酯。当将在不同的收集日期1至8生产的EIE未脱臭棉籽油等量结合作为“所有八批均质”样品时，该“所有八批均质”样品在50°F下的SFC为10.98％且甘油三酯的2-位上的2-棕榈酸单甘油酯为18.00％。当对在不同收集日期生产的EIE未脱臭棉籽油的“所有八批均质”样品进行脱臭时，脱臭的所有收集样品在50°F下的SFC为10.23％且甘油三酯的2-位上的2-棕榈酸单甘油酯为17.90％。
表3
Figure BDA0003840768530000111
表4示出描述停留时间对SFC和C16:0sn-@的影响的停留时间研究。名称1X减少停留(Decrease Residence)意指通过将容器中的酶量减少一半(50％)，将EIE棉籽油在容器中的停留时间从常规停留时间减少一半(50％)。名称2X减少停留意指通过将容器中的酶量再次减少一半，将EIE棉籽油在容器中的停留时间从1X减少停留再次减少一半，因此该停留时间是常规停留时间的25％(25％的酶，与常规停留时间使用的100％酶相比)。停留时间也可以称为保留时间。关于表4，常规停留时间是30.08分钟，1X减少停留时间是15.03分钟，并且2X减少停留时间是7.49分钟。这些相同的停留时间在下面讨论的表5中确定。如表4所示，通过将容器中的酶量减少50％来将停留时间减少50％，导致16:0sn-2(即，甘油三酯的2-位的棕榈酸、脂肪酸)从19.35％减少至12.29％。该12.29％的值大于基本油料RBD棉籽油(CSO)的2.46％(见表1和表4，2-棕榈酸单甘油酯行)或2.10％(见表3，2-棕榈酸单甘油酯行)。本发明的一个目的是一种EIE产物，其在50°F下的SFC比衍生出该EIE产物的基本油料高。本发明的一个目的是一种EIE产物，其在50°F下的SFC比衍生出该EIE产物的基本油料高至少十(10)倍。
图2是表4中列出的数据的图，示出了停留时间对SFC的影响。
在实施例中，对于可涂抹性功能，EIE产物在50°F下具有在50°F下至少4.0％的SFC。如表4所示，2X减少停留时间(对于收集日期1)，即仅为常规停留时间/酶量的25％的停留时间/25％的酶，导致在50°F下的SFC为4.39％。衍生出该EIE产物的基本油料具有0.32％的SFC(见表3)。因此，在本发明的该实施例中，EIE产物的SFC是衍生出其的基本油料的13.7倍。
在优选的实施例中，本发明的EIE具有在50°F下至少9.0％的SFC。在更优选的实施例中，本发明的EIE具有在50°F下至少9.50％的SFC。如表4所示，1X减少停留时间(对于收集日期1)导致在50°F下的SFC为10.45％。50％的停留时间，即将容器中的酶量减少50％，出人意料地提供了具有优异可涂抹性功能的EIE棉籽油，并且不太低于在常规停留时间(即，常规酶量)下的EIE棉籽油，其在50°F下的SFC为10.72％。对于EIE棉籽油，其在50°F的上述SFC为10.45％(1X减少停留时间)和10.72％(常规停留时间)，这相对接近于在人造奶油和涂抹物工业中通常使用的棕榈油和棕榈仁共混物的酯交换共混物，其在50°F下的SFC约为12％-15％。
表4
Figure BDA0003840768530000121
图3示出了根据本发明的方面，在某些反应条件下，对于82-83°F的目标梅特勒滴点(“MDP”)，TLIM酶在第一个半衰期内的流速变化目标。在半衰期测试中，将TLIM酶装载到热夹套柱中，并且使基本油料棉籽油通过酶床以促进连续的酶促内酯化，并且然后分析该内酯化棉籽油产物。每天测量通过柱的MDP和流速。在图3中示出的实例中，柱的设置包括24克的TLIM负载、70℃的反应温度、由RBD棉籽油组成的原料、和以下反应目标：开始于60克/小时的流速，82°F-83°F MDP，以及17％-19％sn-2棕榈酸单甘油酯。进行了以下观察：(i)第1个半衰期＝反应速率减慢50％(30克/小时)以实现MDP目标；(ii)第2和第3个半衰期通过将流速减少75％和87％所花的时间来确定。在实施例中，生产设备中的柱可以运行至第3个半衰期以有效地利用酶。
半衰期测试表明(i)油类型和质量对酶促反应效率的影响；(ii)酶将工作多长时间以满足反应目标；以及(iii)每克酶反应的油的量。
表5示出了根据本发明的方面用于生产内酯化棉籽油的运行条件。生产的样品被标识为5995-105、5995-110、5995-116、和5995-67。用于生产内酯化棉籽油样品5995-67的运行条件与用于生产内酯化棉籽油样品5995-105的运行条件基本上相似。
表5
Figure BDA0003840768530000131
表6示出了在常规流速(停留时间)下，内酯化后添加棉硬脂酸甘油酯对根据本发明制成的EIE脱臭的CSO的影响。如表6所示，与不含硬脂酸甘油酯的EIE棉籽油相比，硬脂酸甘油酯的添加增加了EIE脱臭的CSO在50°F下的SFC％。例如，根据本发明制备的不含硬脂酸甘油酯的EIE脱臭的CSO具有在50°F下10.72％的SFC％，该值(i)通过添加3％CSO硬脂酸甘油酯，在50°F下的SFC增加了16.5％至12.84％，(ii)通过添加5％CSO硬脂酸甘油酯，在50°F下的SFC增加了23.4％至13.99％，和(iii)通过添加7％CSO硬脂酸甘油酯，在50°F下的SFC增加了29.7％至15.25％。在另一个实例中，根据本发明制备的不含硬脂酸甘油酯的EIE脱臭的CSO具有在50°F下11.97％的SFC，该值(i)通过添加3％CSO硬脂酸甘油酯，在50°F下的SFC％增加了18％至14.59％，(ii)通过添加5％CSO硬脂酸甘油酯，在50°F下的SFC增加了24.9％至15.94％，和(iii)通过添加7％CSO硬脂酸甘油酯，在50°F下的SFC增加了29.54％至16.99％。受益于本披露的本领域技术人员将认识到，本发明允许通过添加硬脂酸甘油酯来生产在50°F下具有特定预定目标SFC％的EIE棉籽油。对在50°F下具有特定预定目标SFC％的EIE棉籽油的生产进行精细调节的能力对于满足人造奶油和涂抹物制造商的需求是有用的。
表6
Figure BDA0003840768530000141
表7示出了内酯化后添加棉硬脂酸甘油酯对快流速(即，1/2或50％常规酶量)的影响。如表7所示，与在快流速条件下不含硬脂酸甘油酯的EIE棉籽油相比，在快流速条件下，添加硬脂酸甘油酯提供了增加的MDP温度和在50°F下增加的SFC％。微调具有特定预定目标MDP温度和在50°F下的SFC％的EIE棉籽油生产的能力对于满足人造奶油和涂抹物制造商的需求是有用的。
表7
Figure BDA0003840768530000151
表8示出了内酯化后添加棉硬脂酸甘油酯对快流速(即，1/4或25％常规酶量)的影响。如表8所示，与在两倍快流速条件下不含硬脂酸甘油酯的EIE棉籽油相比，在两倍快流速条件下，添加硬脂酸甘油酯提供了在50°F下增加的SFC％。如以上所指出的，对具有特定的预定目标MDP温度和在50°F下SFC％的EIE棉籽油的生产进行精细调节的能力，对于满足人造奶油和涂抹物制造商的需求是有用的。
表8
Figure BDA0003840768530000152
Figure BDA0003840768530000161
以下实例讨论了根据本发明的方面生产脂肪涂抹物。更具体地，使用EIE棉籽油的60％脂肪涂抹物被加工成不同反应程度。分析各种脂肪涂抹物，以确定在涂抹物应用中作为基础油的EIE棉籽油的结晶和功能性的反应影响程度。生产并分析了添加了不同浓度的棉硬脂酸甘油酯的两种涂抹物配制品，以确定棉硬脂酸甘油酯对基础油物理特性的影响。
在阿姆菲尔德公司刮板式换热单元(votation unit)上生产60％脂肪涂抹物，然后在冷藏温度下储存。在设定的时间段内对涂抹物进行表征测试。
生产的样品：
涂抹物#1(5995-105常规流速)
涂抹物#2(5995-67常规流速)
涂抹物#3(5995-110快流速)
涂抹物#4(5995-110快流速+5％棉硬脂酸甘油酯)
涂抹物#5(5995-116 2x快流速+25％棉硬脂酸甘油酯)
涂抹物#6对照(75％SBO/25％74-325-0)
批量大小＝每种涂抹物4.5kg
样品收集：
涂抹物在阿姆菲尔德公司刮板式换热单元上加工。
将涂抹物收集于16盎司杯容器中，每种涂抹物填充2/3满。这些样品用于研究期间涂抹物的表征工作。此外，将每种涂抹物放置在4盎司容器中，以用于研究期间的感官评估。
研究期间：
0周、1周、2周、4周、和8周是测试初始生产后涂抹物的时间点。测试涂抹物样品的方案：从冰箱中刚取出的涂抹物上收集静态质地数据，然后将涂抹物样品放置1小时，然后放回冰箱中重结晶，并且第二天在循环的涂抹物上收集质地数据。
分析：
涂抹物基质：在添加水相之前，取出50g涂抹物基质(油共混物、蒸馏的单甘油酯、卵磷脂)以产生乳液。在每种涂抹物基质上运行以下：SFC、MDP、FAC、ROC。
涂抹物：使用TA-55 5mm穿刺探针的质地分析方法、感官评估、显微技术。
表9示出了涂抹物#1至#6配制品，其中涂抹物#1至#5是根据本发明的方面生产的EIE CSO，并且涂抹物#6是对照。
表9
Figure BDA0003840768530000171
Figure BDA0003840768530000181
Figure BDA0003840768530000191
表10示出了表9中鉴定的涂抹物油相样品涂抹物#1至#6的分析。如表10所示，根据本发明的方面使用内酯化棉籽油生产的涂抹物#1至#5在50°F下的SFC％接近使用75％大豆油(SBO)/25％酯交换棕榈硬脂酸甘油酯/棕榈仁油74-325-0)生产的涂抹物#6。例如，涂抹物#1在50°F下的SFC％为12.00％，与涂抹物#6接近，其在50°F的SFC％为14.60％。用于涂抹物#1和#2的常规流速(是指表10中的典型流速)与用于涂抹物#6的常规流速相同。
表10
Figure BDA0003840768530000201
以下程序用于食品涂抹物样品的质地分析。通过使用配备有5mm圆柱形穿刺探针(TA-55 5mm)的质地分析仪TA.HDPlus来测量涂抹物样品的质地属性。测试包括使用在压缩下测量的“返回起点”测试，以2mm/sec的测试速度穿入一桶产物中10mm的深度。每个样品重复测试三次并且在每次重复之间用不起毛的毛巾将探针擦干净。“初始样品”表示在从冰箱(38°F)中取出的产物桶上进行的测量，并在取出后2分钟内进行测试。
图4描绘了食品涂抹物的质地分析模型图和参数解释。以下描述了模型图和参数解释。
坚度/硬度(力，g)-对穿透的最大阻力(图4中峰2的高度)。最大阻力，即峰2的高度越高，涂抹物的坚度越高。
可涂抹性/粘附性(力-时间，g.s)-该特征主要由图4中所示的负曲线的轮廓(尖锐且窄或平缓且延伸)和粘附峰的最小值来表示。在探针收回的过程中，如果样品表现出更强的粘附倾向(样品+探针)而不是内聚力(样品+样品)，那么负曲线的轮廓将变平缓且延伸，且负曲线面积将变小。负曲线面积越大，涂抹物脆性性质越高且它的可涂抹性越低。对于可比较的负曲线面积，“尖锐且窄”的轮廓表示脆性性质，并且“平缓且延伸”的轮廓表示涂抹物相对容易的可涂抹性。
一致性(力-时间，g.s)-该特征主要通过阻力峰的轮廓(平滑或锯齿)和阻力峰的面积来表示。平滑的图表示在容器不同深度处产物的均匀性。锯齿状表示对下降探针的不同阻力，这很可能是由剪切面的发展引起的，以减轻内应力的积累。
图5是示出与包含75％大豆油和25％酯交换棕榈硬脂酸甘油酯/棕榈仁油的对照涂抹物相比，包含根据本发明方面的内酯化棉籽甘油三酯产物的涂抹物的涂抹物坚度与老化的关系的图，其特征在于峰值力(g)相对于时间(周)。如图5所示，包含内酯化棉籽甘油三酯产物的涂抹物#1至#5从第零(0)周至第八(8)周的涂抹物坚度比对照涂抹物#6更高。与其他涂抹物相比，涂抹物#1展现出在八(8)周试验内最一致的涂抹物坚度，紧随其后的是涂抹物#2。在第零(0)周时，涂抹物#1和#2分别具有约110峰值力(g)和125峰值力(g)的涂抹物坚度，而对照涂抹物具有约40峰值力(g)的涂抹物坚度。在第八(8)周时，涂抹物#1和#2具有约110峰值力(g)的涂抹物坚度，而对照涂抹物具有约70峰值力(g)的涂抹物坚度。涂抹物#3、#4和#5证明了将棉硬脂酸甘油酯添加到内酯化棉籽油中对增加涂抹物坚度的影响。涂抹物#1和#2在整个老化研究中表现出非常一致的坚度，表明不同批次的内酯化棉籽油表现出相似的结晶趋势或特征。涂抹物#1、涂抹物#2和涂抹物#6的8周储存研究的一致性表明，内酯化棉籽油表现出与人造奶油和涂抹物制造中常用的酯交换棕榈/棕榈仁基本油料相似的结晶行为。
图6是示出与包含75％大豆油和25％酯交换棕榈硬脂酸甘油酯/棕榈仁油的对照涂抹物相比，包含根据本发明方面的内酯化棉籽甘油三酯产物的涂抹物的涂抹物可涂抹性与老化的关系的图，其特征在于峰值力(g)相对于时间(周)。与其他涂抹物相比，涂抹物#1展现出在八(8)周试验内最一致的涂抹物坚度，紧随其后的是涂抹物#2。在第零(0)周时，涂抹物#1和#2分别具有约-50峰值力(g)和-55峰值力(g)的涂抹物可涂抹性，而对照涂抹物具有-20峰值力(g)的涂抹物可涂抹性。在第八(8)周时，涂抹物#1和#2分别具有约-45峰值力(g)和-40峰值力(g)的涂抹物可涂抹性，而对照涂抹物#6具有约-25峰值力(g)的涂抹物可涂抹性。在8周的储存研究过程中，涂抹物#1和#2表现出与涂抹物#6相似的涂抹特征。该数据表明内酯化棉籽油的后结晶倾向与通常用于人造奶油和涂抹物工业中的常见的基于酯交换棕榈/棕榈仁油相似。
图7是示出与包含75％大豆油和25％酯交换棕榈硬脂酸甘油酯/棕榈仁油的对照涂抹物(涂抹物#6)相比，包含根据本发明方面的内酯化棉籽甘油三酯产物的涂抹物(涂抹物#1至#5)在50°F下的结晶速率(表征为SFC(50°F下的％固体))与时间的关系的图。涂抹物#1至#5显示出相似的结晶速率，表明有或没有棉硬脂酸甘油酯调节的内酯化棉籽油在24小时后与涂抹物#6基本油料的平衡相似。该数据表明在24小时内，内酯化棉籽油表现出与用通常用于人造奶油和涂抹物生产中的酯交换棕榈/棕榈仁油制成的涂抹物相似的结晶特征。
图8是示出根据本发明各方面的内酯化棉籽甘油三酯产物在50°F下的结晶速率(表征为SFC(50°F下的％固体))与时间的关系的图。图8示出了流速对结晶速率的影响。图8中确认的内酯化棉籽甘油三酯产物(即，EIE CSO大工作台脱臭的典型流速5995-109)(典型流速在本文中也称为常规流速)、EIE CSO大工作台脱臭的快流速5995-110、和EIE CSO大工作台脱臭的Dbl(两倍)快流速5995-116是脱臭的并且不含有棉硬脂酸甘油酯。如图8所示，结晶速率特征将根据因流速和停留时间而发生的内酯化程度而变化。图8中示出的数据进一步表明，根据本发明的方面的内酯化棉籽油可以成功地用作人造奶油或涂抹物生产中的原料或基本油料。
发现添加饱和脂肪(例如呈棉硬脂酸甘油酯的形式)增加了对包含内酯化棉籽油的产物特征的精细调节的能力。
棉硬脂酸甘油酯的添加改善了涂抹物对解冻-冷冻循环的弹性。
根据本发明的方面，可以在基本油料的内酯化之前或内酯化之后添加棉硬脂酸甘油酯。
不同作物的天然棉籽油可以具有不同量的在甘油三酯中的饱和组分，例如，不同的总棕榈酸和总饱和度。例如，在三(3)年期间，已观察到不同作物的天然棉籽油的饱和组分为按重量计从约27.6％至约24.9％不等。在本发明的一个方面，在酶促内酯化之前添加棉硬脂酸甘油酯可用于调节饱和物含量，以确保原料中更高的一致性。
根据本发明的方面，在RBD油的内酯化之前，可以通过再漂白和/或再脱臭RBD油来改善油的质量，从而改善酶半衰期。
受益于本披露的本领域技术人员将认识到，本文披露的上述特征提供了不具有常规方法和组合物的缺点的方法和组合物。
本领域技术人员(具有从本披露获得的知识)将认识到，对于披露方法可以做出各种改变以获得这些和其他优势而不背离本披露的范围。同样地，应理解本披露的特征容易进行修改和/或替换。本文所示和所述的具体实施例仅用于说明目的，并且不限制如所附权利要求中所述的本发明。

Claims (29)

1.一种组合物，其包含1,3-选择性酶促内酯化油产物，该油产物的USU含量高于衍生出其的油。
2.如权利要求1所述的组合物，其中，U主要是亚油酸并且该S是棕榈酸。
3.如权利要求1所述的组合物，其中，该1,3-选择性酶促内酯化油产物是1,3-选择性酶促内酯化棉籽油产物。
4.一种植物油涂抹物，其包含水、乳化剂和按重量计至少5％的如权利要求1所述的1,3-选择性酶促内酯化油产物。
5.一种内酯化非热带甘油三酯产物，其在50°F下的固体脂肪含量高于衍生出其的该基本油料。
6.如权利要求5所述的内酯化非热带甘油三酯产物，其中，该内酯化非热带甘油三酯产物在50°F下的固体脂肪含量比衍生出其的该基本油料高至少十(10)倍。
7.如权利要求5所述的内酯化非热带甘油三酯产物，其具有在50°F下至少4％的固体脂肪含量。
8.如权利要求5所述的内酯化甘油三酯产物，其具有在50°F下至少7％的固体脂肪含量。
9.如权利要求5所述的内酯化甘油三酯产物，其具有在50°F下至少9％的固体脂肪含量。
10.如权利要求5所述的内酯化甘油三酯产物，其具有在50°F下至少9.5％的固体脂肪含量。
11.如权利要求5所述的内酯化甘油三酯产物，其中，主要的不饱和脂肪酸是亚油酸。
12.如权利要求5所述的内酯化甘油三酯产物，其中，该内酯化甘油三酯产物是内酯化棉籽油。
13.如权利要求5所述的内酯化棉籽甘油三酯产物，其中，该产物具有仅衍生自棉籽油的再酯化脂肪酸。
14.一种内酯化棉籽甘油三酯产物，其具有至少75°F的熔融温度。
15.如权利要求14所述的内酯化棉籽甘油三酯产物，其中，该产物具有仅衍生自棉籽油的再酯化脂肪酸。
16.一种植物油涂抹物，其包含水、乳化剂和至少5％的如权利要求14所述的内酯化棉籽甘油三酯产物。
17.一种内酯化棉籽甘油三酯产物，该内酯化棉籽甘油三酯产物中酯化到甘油的第二个碳上的棕榈酸比衍生出其的该基本油料多至少25％。
18.如权利要求17所述的内酯化棉籽甘油三酯产物，其具有至少12％的酯化到该甘油的第二个碳上的棕榈酸。
19.一种植物油涂抹物，其包含水、乳化剂和至少5％的如权利要求17所述的内酯化棉籽甘油三酯产物。
20.一种用于增加油中USU含量的方法，该方法包括在常规非热带\起始油上进行1,3-选择性酶促内酯化，其中在进行1,3-选择性酶促内酯化之前，SUS含量高于该起始油中的USU含量。
21.如权利要求20所述的方法，其中，该常规非热带起始油是从油源提取并且未与其他油共混的单一油。
22.如权利要求20所述的方法，其中，USU中该不饱和的U主要是亚油酸。
23.如权利要求20所述的方法，其中，USU中该饱和的S主要是棕榈酸。
24.如权利要求14所述的方法，其中，该油是棉籽油。
25.如权利要求20所述的方法，其中，该方法是连续方法。
26.如权利要求20所述的方法，其中，该1,3-选择性酶促内酯化通过使用脂肪酶来进行。
27.如权利要求20所述的方法，其中，该脂肪酶包括来自疏棉状嗜热丝孢菌(TLIM)的脂肪酶。
28.一种组合物，其包含通过进行如权利要求20所述的方法获得的1,3-选择性内酯化油，其中，该1,3-选择性内酯化油与生产出其的油相比富含USU。
29.如权利要求28所述的组合物，其中，该1,3-选择性内酯化油是1,3-选择性内酯化棉籽油。
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