專利名稱：含油和極性脂質(zhì)的天然原料的分級(jí)分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提取、分離和回收領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及從諸如天然原料的混合物提取、分離和回收富含極性脂質(zhì)的級(jí)分?？赏瑫r(shí)回收原料中的其它級(jí)分，而這些級(jí)分(例如，富含蛋白質(zhì)的級(jí)分)保持它們?cè)脊δ芏鹊暮芏嗷蛉?，這是由于提取操作中應(yīng)用了溫和條件的緣故。
背景技術(shù)：
極性脂質(zhì)的實(shí)例包括磷脂(例如，磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰甘油、雙磷脂酰甘油)，腦磷脂，鞘脂(鞘磷脂和鞘糖脂)和糖基甘油脂質(zhì)(glycoglycerolipids)。磷脂由下列主要的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成脂肪酸、甘油、磷酸、氨基醇和碳水化合物。它們通常被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)脂質(zhì)，在植物、微生物和動(dòng)物的膜結(jié)構(gòu)中起重要作用。由于它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)，極性脂質(zhì)表現(xiàn)雙極性，能溶于或部分溶于極性和非極性溶劑二者之中。本說(shuō)明書中的術(shù)語(yǔ)“極性脂質(zhì)”不限于天然極性脂質(zhì)，還包括化學(xué)改性的極性脂質(zhì)。雖然本文應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)“油”具有各種含義，但它將表示三酰甘油級(jí)分。
極性脂質(zhì)、特別是磷脂的一個(gè)重要特征在于，它們通常含多不飽和脂肪酸(PuFAs具有2個(gè)或更多個(gè)不飽和鍵的脂肪酸)。在很多植物、微生物和動(dòng)物系統(tǒng)中，它們特別富含于Ω-3和Ω-6系列的高度不飽和脂肪酸(HUFAs具有4個(gè)或更多個(gè)不飽和鍵的脂肪酸)中。雖然這些高度不飽和脂肪酸被認(rèn)為在呈三酰甘油形式時(shí)是不穩(wěn)定的，但結(jié)合入磷脂后，它們表現(xiàn)出增強(qiáng)的穩(wěn)定性。
商品化富含PUFA的磷脂的主要來(lái)源是大豆和低芥酸菜子油籽。這些生物原料不含任何明顯量的HUFAs，除非它們被基因修飾了。磷脂(通常稱為卵磷脂)常規(guī)是從這些油籽中作為植物油提取操作的副產(chǎn)品回收的。例如，在豆油或低芥酸菜子油的生產(chǎn)中，首先對(duì)豆子(籽)進(jìn)行熱處理，然后壓碎、研磨和/或壓成片狀，接著用非極性溶劑(例如，己烷)提取。己烷脫除籽中富含三酰甘油的級(jí)分和不同量的極性脂質(zhì)(卵磷脂)。然后，作為常規(guī)油精制操作的一部分通過(guò)物理方法或化學(xué)法將提取的油脫膠(脫除卵磷脂)并回收沉淀的卵磷脂。但是，這種方法具有兩個(gè)缺點(diǎn)(1)在用己烷提取之前必須對(duì)所述籽進(jìn)行熱處理，既增大了操作費(fèi)用，又使蛋白質(zhì)級(jí)分變性，于是減小了蛋白質(zhì)作為副產(chǎn)品的價(jià)值；以及(2)例如己烷這樣的非極性溶劑的應(yīng)用還存在必須應(yīng)對(duì)的毒性和易燃性問(wèn)題。
在“脫膠”操作中提取的粗卵磷脂可能含至多約33％的油(三酰甘油)。一個(gè)從粗卵磷脂中分離這種油的優(yōu)選方法是通過(guò)丙酮提取。這種油(三酰甘油)溶于丙酮，而卵磷脂則不溶。通過(guò)離心將丙酮溶液與沉淀物(卵磷脂)分離，接著，先后在流化床干燥機(jī)和真空干燥箱中干燥上述沉淀物而隨著產(chǎn)品的干燥回收殘余的丙酮。常用的干燥溫度是50～70℃。生成的干卵磷脂含大約2～4wt％的油(三酰甘油)。高于70℃的操作溫度會(huì)導(dǎo)致磷脂的熱分解。然而，即使在低于70℃的溫度下，丙酮的存在導(dǎo)致形成會(huì)有損磷脂的感觀性質(zhì)的產(chǎn)物。這些副產(chǎn)品會(huì)賦予產(chǎn)品霉味，還有刺激性余味。
為了避免例如己烷這樣的非極性溶劑的應(yīng)用和避免基于丙酮的操作的負(fù)性副作用，人們提出了很多方法，包括超臨界流體(特別是超臨界CO2)的應(yīng)用。例如，美國(guó)專利No.4,367,178公開(kāi)了，應(yīng)用超臨界CO2通過(guò)從制品中除去油而部分地純化粗的大豆卵磷脂制品。德國(guó)專利Nos.DE-A 30 11 185和DE-A 32 29 041公開(kāi)了分別用超臨界CO2和乙烷對(duì)粗卵磷脂脫油的方法。還提出了其它超臨界方法，它們包括，往超臨界CO2中添加少量的烴(例如，丙烷)作為夾帶劑。然而，超臨界流體提取體系極為昂貴而不能連續(xù)操作。此外，提取時(shí)間長(zhǎng)，而且在提取之前必須將生物原料干燥，這就增大了用抗氧化劑來(lái)穩(wěn)定形成的干產(chǎn)品的難度。所有這些因素使超臨界方法成為提取和回收極性脂質(zhì)原料或這些原料的混合物的最昂貴的選擇之一。結(jié)果，描述了用液態(tài)烴在更低壓力下提取的備選方法。例如，美國(guó)專利No.2,548,434描述了一種方法，該方法將油籽原料脫油，再應(yīng)用液態(tài)烴在更低壓力(35～45巴)但在升高的溫度(79～93℃)下回收粗卵磷脂。美國(guó)專利No.5,597,602描述了一種在甚至更低壓力和溫度下操作的類似方法。然而，即使采取這些改良措施，超臨界流體提取仍然很昂貴，不能廣泛用于在大工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)供食品用的磷脂。
富含HUFA的極性脂質(zhì)的主要商業(yè)來(lái)源是蛋黃。在工業(yè)規(guī)模利用兩種基本方法來(lái)回收卵磷脂。兩種方法都要求在提取前干燥蛋黃。在第一種方法中，首先用丙酮提取干燥的蛋黃粉末以除去三酰甘油。接著，用純的醇提取以回收磷脂。在第二種方法中，用純的醇從干燥的蛋黃提取油/卵磷脂級(jí)分。然后，用丙酮提取油/卵磷脂相以脫除三酰甘油，余下卵磷脂級(jí)分。這兩種方法存在幾個(gè)缺點(diǎn)(1)首先必須在操作前將蛋黃干燥，這是一個(gè)昂貴的步驟，另外，該干燥操作可能破壞蛋白質(zhì)而使蛋白質(zhì)變性，嚴(yán)重降低它們作為食品成分的價(jià)值；(2)在這些操作中應(yīng)用的醇和丙酮濃度必須高于80％，而優(yōu)選高于90％才有效。更高純度的溶劑更昂貴，而且高溶劑濃度的應(yīng)用導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性，降低它們的價(jià)值；以及(3)必須有可利用的單獨(dú)的溶劑回收條件來(lái)回收兩類溶劑，增大了設(shè)備費(fèi)用。這三個(gè)缺點(diǎn)都導(dǎo)致從蛋黃分離和回收富含極性脂質(zhì)的級(jí)分的費(fèi)用大為增大。
加拿大專利No.1,335,054描述了一種方法，該方法通過(guò)應(yīng)用乙醇、升高的溫度、過(guò)濾和低溫結(jié)晶來(lái)提取新鮮的液態(tài)蛋黃而成為蛋白質(zhì)、油和卵磷脂級(jí)分。然而，該方法具有幾個(gè)缺點(diǎn)(1)由于高濃度乙醇的應(yīng)用而使蛋白質(zhì)變性；(2)該方法限于乙醇；(3)該方法先脫除蛋白質(zhì)再?gòu)挠图?jí)分回收卵磷脂。沒(méi)有公開(kāi)卵磷脂產(chǎn)品的純度。
鑒于目前的技術(shù)狀況，仍需要一種改良的食品級(jí)極性脂質(zhì)產(chǎn)品的提取技術(shù)，它操作費(fèi)用更小，它保護(hù)相關(guān)副產(chǎn)品的價(jià)值，而且它保護(hù)極性脂質(zhì)產(chǎn)品中的HuFAs總體質(zhì)量。
發(fā)明概述按本發(fā)明，提供了一種從天然生物原料回收極性脂質(zhì)的改良方法，它不涉及現(xiàn)有技術(shù)的所有缺點(diǎn)。本發(fā)明涉及一種應(yīng)用比迄今認(rèn)為可能的低得多的醇濃度從部分地或完全地脫油的生物原料回收極性脂質(zhì)和/或含極性脂質(zhì)的混合物的方法。本發(fā)明還提供了一種在通過(guò)本發(fā)明概述的方法提取/回收之前將生物原料脫油的改良方法。
按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種將低油含量、含極性脂質(zhì)的原料分級(jí)分離的方法。該方法包括如下步驟將所述低油含量、含極性脂質(zhì)的原料與水和一種水溶性有機(jī)溶劑摻合，再對(duì)該混合物進(jìn)行密度分離(例如，應(yīng)用重力或離心力)而將它分離成一個(gè)輕相和一個(gè)重相。優(yōu)選地，所述輕相包含富含極性脂質(zhì)的級(jí)分，而所述重相則包含富含蛋白質(zhì)的級(jí)分?！暗陀秃俊北硎舅龊瑯O性脂質(zhì)的原料具有小于約20％干重的三酰甘油，優(yōu)選小于約15％，更優(yōu)選小于約10％，而最優(yōu)選小于約5％。所述低油含量、含極性脂質(zhì)的原料可通過(guò)從富含極性脂質(zhì)的原料除去油或者通過(guò)選擇具有低油含量、富含極性脂質(zhì)的原料來(lái)獲得。例如，可利用一些植物原料(除油籽以外)和一些微生物作為具有低油含量的富含極性脂質(zhì)的原料。優(yōu)選的是，所述低油含量、富含極性脂質(zhì)的原料中原來(lái)存在的極性脂質(zhì)的至少60％、更優(yōu)選至少80％被回收在富含極性脂質(zhì)的輕相中。
按本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種將含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物分級(jí)分離的方法。該方法包括如下步驟從所述混合物中分離油而形成富含油的級(jí)分和富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分，往該富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分中添加水溶性有機(jī)溶劑，再對(duì)所述水溶性有機(jī)溶劑和富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分進(jìn)行密度分離(例如，應(yīng)用重力或離心力)而形成一個(gè)富含極性脂質(zhì)的級(jí)分和一個(gè)富含蛋白質(zhì)的級(jí)分。優(yōu)選地，原來(lái)在所述混合物中存在的極性脂質(zhì)的至少60％、更優(yōu)選至少80％回收在富含極性脂質(zhì)的級(jí)分中。
按本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案，采用了一種方法來(lái)幫助所述回收，該方法利用一種水溶性有機(jī)溶劑從含極性脂質(zhì)的混合物中回收極性脂質(zhì)，其中，極性脂質(zhì)在所述水溶性有機(jī)溶劑水溶液中的溶解度較高，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑占水溶液的35wt％以下或68wt％以上。
按本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種將含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物分級(jí)分離的方法。該方法包括如下步驟往所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物中添加水溶性有機(jī)溶劑，再將該水溶性有機(jī)溶劑和含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物進(jìn)行均化，接著，從該混合物中分離油而形成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分。
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它比其它已知方法大大減少了成本。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它保護(hù)了其它副產(chǎn)品(例如，提取的蛋白質(zhì))以防降解，從而增大了它們作為副產(chǎn)品出售的價(jià)值。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它保護(hù)了極性脂質(zhì)中的HuFAs以防降解。這些優(yōu)點(diǎn)來(lái)自本發(fā)明的一些關(guān)鍵方面(1)生物原料在脫油之前不需干燥；(2)本方法應(yīng)用了低濃度的醇；(3)相關(guān)副產(chǎn)品的質(zhì)量和功能度受到了保護(hù)而不降解(例如，由高溫或高溶劑濃度引起蛋白質(zhì)的變性；脂質(zhì)的氧化；不需要的副產(chǎn)品的形成)；以及(4)整個(gè)操作很簡(jiǎn)單(在設(shè)備和操作步驟兩方面)。優(yōu)選地，在減少了氧的氣氛中進(jìn)行操作步驟，這可包括惰性或非反應(yīng)性氣體(例如，氮、二氧化碳、氬等)的應(yīng)用、溶劑蒸汽的應(yīng)用、部分或完全真空的應(yīng)用、或者任何上述措施的組合。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要描述通過(guò)參照下列圖可更容易理解本發(fā)明，其中

圖1是表示磷脂(極性脂質(zhì)的一種形式)的溶解度作為醇濃度的函數(shù)的曲線圖；圖2是反映均化對(duì)蛋黃脫油的效果的圖解；圖3是反映基于低濃度醇的磷脂提取工藝(作為極性脂質(zhì)提取操作的一個(gè)實(shí)例)的圖解；圖4是反映基于低濃度醇的磷脂提取工藝(作為極性脂質(zhì)提取操作的一個(gè)實(shí)例)的圖解，但增加了一個(gè)步驟，即，用高濃度的醇精制磷脂；以及圖5是反映在提取工藝的磷脂回收階段應(yīng)用高濃度的醇的磷脂提取(作為極性脂質(zhì)提取工藝的一個(gè)實(shí)例)工藝的圖解。
對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述由于它們的雙極性，極性脂質(zhì)(包括磷脂)具有作為潤(rùn)濕劑和乳化劑的重要商用意義。這些性能除了增強(qiáng)它們的穩(wěn)定性之外，還有助于使磷脂中的HUFAs更易被生物利用。這些性能使磷脂成為用于營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑、食品、嬰兒配方食品和藥物應(yīng)用中的理想配料形式。
我們意外地發(fā)現(xiàn)了，極性脂質(zhì)不但很容易溶于高濃度的醇(例如，大于約68％的醇濃度)，還易溶于低濃度的醇(小于約35％的醇)(圖1)。為本發(fā)明起見(jiàn)，如果當(dāng)磷脂經(jīng)歷本申請(qǐng)描述類型的設(shè)備的離心時(shí)不從連續(xù)相(有時(shí)也稱為上清液相或輕相)沉降或分離，就將它們描述為“可溶的”。在約35％w/w～約68％w/w醇的醇濃度范圍內(nèi)，極性脂質(zhì)表現(xiàn)顯著更低的溶解度。本發(fā)明利用極性脂質(zhì)的這個(gè)性質(zhì)(在低醇濃度下溶解度/分散性增大)，這個(gè)性質(zhì)就可按數(shù)種方式被用于開(kāi)發(fā)花費(fèi)不多地從天然生物原料提取和回收極性脂質(zhì)(特別是磷脂)的方法。
富含包含HUFA的極性脂質(zhì)的天然生物原料包括魚(yú)、甲殼動(dòng)物、微生物、蛋、腦組織、奶、肉和包括油籽的植物原料。如本文應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)“魚(yú)”、“甲殼動(dòng)物”、“微生物”、“蛋”、“腦組織”、“奶”、“肉”和“包括油籽的植物原料”將包括它們的基因修飾的變體。這些原料中磷脂的含量一般較低，通常在0.1wt％～約4wt％的范圍內(nèi)。結(jié)果，需要加工大量原料來(lái)回收這些磷脂。由于現(xiàn)有提取技術(shù)的高成本，所以，磷脂、尤其是富含HUFA的磷脂很貴，因而，局限于嬰兒配方食品、藥物和化妝品工業(yè)中應(yīng)用。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它提供按低成本方式提取極性脂質(zhì)(特別是磷脂)。
在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案第一步中，選定低油含量的原料或者通過(guò)任何合適的脫油方法將原料脫油，但優(yōu)選通過(guò)不引起蛋白質(zhì)變性的脫油方法。這應(yīng)當(dāng)包括不利用高溫(例如，大于約65℃)或高濃度溶劑(例如，大于約50％)的方法。優(yōu)選利用WO 96/05278(美國(guó)專利No.5,928,696)中概述的脫油方法。優(yōu)選的是，對(duì)這種脫油方法作一個(gè)關(guān)鍵改變。我們意外地發(fā)現(xiàn)了，在添加醇和水之前均化生物原料，或者在添加醇和水之后均化，但最優(yōu)選在添加醇和水之前和之后都均化，導(dǎo)致油回收的改善比不均化高至多85％(圖2)。如本文應(yīng)用的“均化”可包括任何剪切操作，例如，使所述混合物在壓力下通過(guò)小孔，應(yīng)用膠體磨，或者其它高剪切方法等。優(yōu)選的是，當(dāng)所述混合物被迫使通過(guò)小孔時(shí)，在約100巴～約1000巴、更優(yōu)選約150巴～約350巴的壓力下進(jìn)行均化。這是一個(gè)意外的結(jié)果，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)預(yù)料到，這種混合物的均化會(huì)導(dǎo)致形成很強(qiáng)的乳液，該乳液將很難被破壞，使操作效率更低。
圖3中示意了在整個(gè)操作中利用低濃度醇的卵磷脂回收工藝。液體蛋黃被用作該實(shí)施例中富含極性脂質(zhì)的生物原料。然而，應(yīng)懂得，也可按相似方法加工其它含極性脂質(zhì)的生物原料(例如，魚(yú)、甲殼動(dòng)物、微生物、腦組織、奶、肉和包括油籽的植物原料)，對(duì)工藝作較小的修改。在本方法的第一步，通過(guò)任意熟知的脫油方法將原料脫油，但優(yōu)選通過(guò)不引起蛋白質(zhì)變性的脫油方法。至于更有效的回收油，通過(guò)均化作用剪切原料以分裂含脂肪的細(xì)胞顆粒，以致可分離顆粒中的油以及生物原料中的游離油。然后，往蛋黃中添加醇和水并將混合物均化。所述水溶液中醇的濃度可以是約5～約35％w/w，優(yōu)選約20～約35％w/w，而最優(yōu)選約25～約30％w/w。接著，通過(guò)離心力因密度的差異而分離游離的油。這導(dǎo)致回收兩個(gè)級(jí)分(1)一個(gè)級(jí)分含大約50～70％蛋白質(zhì)(作為％干重)和約30～50％干重的極性脂質(zhì)，該混合物含比蛋黃低得多的膽固醇含量；以及(2)一種蛋油，含蛋黃的大約85％三酰甘油。另外投配的蛋白質(zhì)/卵磷脂級(jí)分以低濃度醇分散卵磷脂，然后通過(guò)離心力將卵磷脂與蛋白質(zhì)分離。可利用逆流洗滌/離心或錯(cuò)流洗滌/分離蛋白質(zhì)和卵磷脂產(chǎn)品來(lái)改善產(chǎn)品的純度和整個(gè)操作的經(jīng)濟(jì)性。本方法中蛋白質(zhì)沒(méi)有變性，而作為該方法的副產(chǎn)品保持高轉(zhuǎn)賣價(jià)值(由于它的功能度)，于是，減小了生產(chǎn)的全部產(chǎn)品的總成本。
由于本方法中要求的設(shè)備簡(jiǎn)單，所以，整個(gè)操作可在減少了氧的氣氛中(例如，氮，本方法優(yōu)選的實(shí)施方案)很容易地進(jìn)行，此外，保護(hù)極性脂質(zhì)中的任何HUFAs以防氧化。例如，可應(yīng)用一種氣密潷析器而從混合物中分離油。一種合適的潷析器是可得自westfaliaSeparator Industry GmbH of Oelde Germany的CA 226-28型GasTight，它能在離心力場(chǎng)內(nèi)從高固含量的懸浮物中連續(xù)分離油。一種適用于分離極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氣密分離器是可得自westfaliaSeparator Industry GmbH of Oelde Germany的SC 6-06-576型GasTight，它能在離心力場(chǎng)內(nèi)從高固含量的懸浮物中連續(xù)分離固體物。
還開(kāi)發(fā)了本方法的一種改良形式。在該方法中，采用低醇濃度的脫油和卵磷脂洗滌步驟與上文概述的方法相似。但是，在干燥卵磷脂相以后，用濃的醇洗滌它。由于蛋白質(zhì)不溶于高濃度的醇，所以，它們沉淀(而卵磷脂則溶解)，再通過(guò)密度分離(例如，應(yīng)用重力或離心力)來(lái)分離沉淀的蛋白質(zhì)。然后，通過(guò)蒸發(fā)水和醇來(lái)濃縮蛋白質(zhì)減少了的卵磷脂。這種改變的方法優(yōu)點(diǎn)在于，它提供生產(chǎn)更高或更低質(zhì)量的卵磷脂級(jí)分的選擇，而且在提供更高質(zhì)量的卵磷脂時(shí)，只有很少部分的蛋白質(zhì)變性了。
還修改了本方法而在脫油步驟之后應(yīng)用高濃度的醇。將生物原料脫油后的操作步驟與上述低醇濃度工藝相似，但不用稀釋的醇，而是添加濃的醇。脫油后，進(jìn)行極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)中間產(chǎn)品的濃縮和干燥。有必要采取濃縮/干燥步驟以減少再溶解極性脂質(zhì)所需要添加的濃醇的量。用濃的醇洗滌干燥極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)相，而蛋白質(zhì)則沉淀。在逆流洗滌系統(tǒng)中，通過(guò)密度分離(例如，應(yīng)用重力或離心力)來(lái)分離沉淀的蛋白質(zhì)。通過(guò)蒸發(fā)醇和水來(lái)濃縮蛋白質(zhì)減少了的極性脂質(zhì)。上述方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它要求更低的熱能輸入。主要缺點(diǎn)在于，所有的蛋白質(zhì)都變性了，因而價(jià)值更低。
雖然不想受任何理論的束縛，但認(rèn)為在上述方法中有幾個(gè)如下文更詳細(xì)討論的潛在機(jī)制。至于均化，我們認(rèn)為這里發(fā)生細(xì)胞物質(zhì)的破壞。一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)全部組分的均勻分布，即，為了產(chǎn)生均勻的多分散體系(蛋白質(zhì)、油、脂蛋白、連續(xù)相水)，于是，當(dāng)添加含水的或純的醇時(shí)，這可立即一致地(即，均勻地)分布而不引起局部不可逆的蛋白質(zhì)變性。溫度應(yīng)保持盡可能低，這樣，盡可能少的卵磷脂溶于油相。均化操作中應(yīng)用的壓力應(yīng)當(dāng)優(yōu)選小于1000巴，而更優(yōu)選小于600巴，以便破壞蛋白質(zhì)的四級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)，但不破壞一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)。醇的濃度優(yōu)選小于30％w/w，更優(yōu)選約28％。過(guò)度低的醇濃度可導(dǎo)致顯著的蛋白質(zhì)溶脹，所以，游離的更小脂肪球可被結(jié)合入蛋白質(zhì)。這里不用進(jìn)一步考慮呈脂蛋白形式結(jié)合的脂肪百分含量，因?yàn)樗粫?huì)干擾極性脂質(zhì)(磷脂)的釋放。
一般說(shuō)來(lái)，認(rèn)為醇濃度愈高，蛋白質(zhì)收縮愈強(qiáng)烈，但是水相非極性愈大，更多的極性脂質(zhì)可能溶于油相。因此，必須尋找合適的濃度和溫度，例如，通過(guò)對(duì)每一種原料進(jìn)行數(shù)次初步試驗(yàn)(離心試驗(yàn))。
考慮原料的自然含濕量，添加含水的醇而產(chǎn)生約25～30％的優(yōu)選最終醇濃度，再均化該分散液。將收縮的蛋白質(zhì)分子和脂肪滴彼此分離。于是，破壞了二者之間的中間層，即，存在于脂肪球表面的極性脂質(zhì)層。因此，油具有更容易作為分散液中的游離相存在的機(jī)會(huì)。為了重新建立這種水包油乳液的平衡，一方面，極性脂質(zhì)會(huì)再次包圍脂肪球，另一方面，油滴可凝聚成更大的液滴。為此，利用離心力場(chǎng)的另外的力。現(xiàn)在更大的油滴就可以聚結(jié)，即，形成可分離的連續(xù)相。
用均化器的操作對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)頗感意外，因?yàn)檫@樣產(chǎn)生很小的油滴。在過(guò)去的方法中，油滴在被分離之前沒(méi)有將尺寸減小，因?yàn)楦蟮膬?nèi)表面積使乳化度增大。完全相反，小心地進(jìn)行了攪拌或混合，所以，油可以聚集成更大的液滴。加熱有助于該拌和操作，也是為了尤其是減小粘度。還可通過(guò)均化壓力增大到約300巴或更大來(lái)分離更多的油這個(gè)意外的效果可通過(guò)蛋白質(zhì)、極性脂質(zhì)和油(實(shí)際上是非極性脂質(zhì)相)與溶劑層的相互作用來(lái)解釋。
因此，必須發(fā)生油分離，于是總體說(shuō)來(lái)，(因剪切破壞的)液滴表面張力和表面狀態(tài)可重獲得它們?cè)瓉?lái)的平衡。這表明，優(yōu)選將均化的漿料立即通入密度分離裝置(優(yōu)選是合適地設(shè)計(jì)和考慮幾何形狀的離心機(jī))，再在其中分離成非極性脂質(zhì)(油)，以及極性脂質(zhì)與蛋白質(zhì)，水和醇。不必將粘度減小到不采取均化的油回收中(如WO 96/05278所述)所需的程度。直接將均化的漿料轉(zhuǎn)入離心力場(chǎng)可能對(duì)維持凝聚是重要的。
優(yōu)選在潷析器(包括離心機(jī)在內(nèi)的其它類別的密度分離裝置也成功地用于該目的)中進(jìn)行的一階段和二階段油分離之后，全部游離的油級(jí)分(脂質(zhì)和非極性脂質(zhì))都被理想地分離了，于是，通過(guò)隨后減小蛋白質(zhì)相中的醇濃度和水量，在游離的水/醇相中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)油滴，不過(guò)，混合物的極性增大了，所以，卵磷脂再次被結(jié)合入該相，而油卻“釋放了”。通常，當(dāng)減小醇濃度時(shí)，這種極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)/醇混合物中的油變?yōu)橛坞x形式；即，極性脂質(zhì)相中的油溶解度減小了。意外地發(fā)現(xiàn)了，在兩次均化和離心之后，即使醇濃度只有15％，可離心的游離態(tài)油也很少。
包括膽固醇在內(nèi)的固醇可能對(duì)極性脂質(zhì)相的親和力比對(duì)油相的更大，導(dǎo)致極性脂質(zhì)相中的固醇含量比油相中的更高。固醇向油相或極性脂質(zhì)相中的運(yùn)動(dòng)可通過(guò)下列方法來(lái)控制，即，改變混合物的pH，改變溫度或者通過(guò)添加加工助劑(例如，鹽)以增大或減小水相的極性。減少富含極性脂質(zhì)的級(jí)分中的膽固醇的另一個(gè)方法是，向富含極性脂質(zhì)的級(jí)分中添加只有很少或沒(méi)有膽固醇的油，并且重復(fù)脫油操作。這樣，膽固醇可被分離入油相。
本發(fā)明，在各種實(shí)施方案中，包括大體上如本文描繪和描述的組分、方法、操作步驟、體系和/或裝置，包括它的各種實(shí)施方案、再組合和附屬方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員在理解本公開(kāi)內(nèi)容之后將懂得如何應(yīng)用本發(fā)明。本發(fā)明，在各種實(shí)施方案中，包括在缺乏本文未描繪的和/或描述的條目的情況下或者在其各種實(shí)施方案中提供裝置和工藝，包括在缺乏像可能已經(jīng)用于在先裝置或工藝中的這類條目的情況下，例如，為了改善操作效能，達(dá)到簡(jiǎn)易操作和/或減小裝置的費(fèi)用。
為了闡釋和描述已給出了上文對(duì)本發(fā)明的討論。上文不想將本發(fā)明限于本文公開(kāi)的形式。雖然本發(fā)明的說(shuō)明書包括了對(duì)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案和某些改變和修飾的描述，但其它改變和修飾也屬于本發(fā)明的范圍，例如，可能屬于在了解本公開(kāi)之后的本領(lǐng)域人員的技術(shù)和知識(shí)范圍。希望獲得這樣的權(quán)利它們包括在允許范圍內(nèi)的備選實(shí)施方案，包括關(guān)于那些所要求保護(hù)的備選方案、可替換的和/或等同的結(jié)構(gòu)、功能、范圍或步驟，不論這些備選方案、可替換的和/或等同的結(jié)構(gòu)、功能、范圍或步驟是否在本文公開(kāi)了，而且不想公開(kāi)貢獻(xiàn)任何可獲得專利的主題。
權(quán)利要求
1.一種將低油含量、含極性脂質(zhì)的原料分級(jí)分離的方法，該方法包括如下步驟(a)將所述低油含量、含極性脂質(zhì)的原料與水和一種水溶性有機(jī)溶劑摻合；和(b)對(duì)上述混合物進(jìn)行密度分離而將它分離成一個(gè)輕相和一個(gè)重相。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑包括一種極性溶劑。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑包括一種醇。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑包括一種C1～C8醇。
5.權(quán)利要求1的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑包括異丙醇、乙醇或其混合物。
6.權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)的方法，其中，所述經(jīng)受密度分離的原料被溶于/分散于一種水溶性有機(jī)溶劑和水的混合物中，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑占水溶性有機(jī)溶劑和水的總重量的約5％～約35％。
7.權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)的方法，其中，所述經(jīng)受密度分離的原料被溶于/分散于一種水溶性有機(jī)溶劑和水的混合物中，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑占水溶性有機(jī)溶劑和水的總重量的約68％～約98％。
8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)的方法，其中，操作過(guò)程中的溫度不超過(guò)65℃。
9.權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)的方法，其中，操作過(guò)程中的pH是pH4～約pH10。
10.權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)的方法，其中，至少重復(fù)一次所述摻合和密度分離的步驟。
11.權(quán)利要求1～10任一項(xiàng)的方法，其中，所述低油含量、含極性脂質(zhì)的原料是從下列物質(zhì)中至少一種獲得的蛋、魚(yú)、甲殼動(dòng)物、微生物、腦組織、奶、肉和包括油籽的植物原料。
12.權(quán)利要求1～11任一項(xiàng)的方法，其中，所述低油含量、含極性脂質(zhì)的原料中原來(lái)存在的極性脂質(zhì)的至少60％被回收在富含極性脂質(zhì)的輕相中。
13.一種將含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物分級(jí)分離的方法，該方法包括如下步驟(a)從所述混合物中分離油而形成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分；(b)往所述富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分中添加水溶性有機(jī)溶劑；以及(c)對(duì)所述水溶性有機(jī)溶劑和富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分進(jìn)行密度分離而形成一個(gè)富含極性脂質(zhì)的級(jí)分和一個(gè)富含蛋白質(zhì)的級(jí)分。
14.權(quán)利要求13的方法，其中，步驟(a)的分離油包括下列步驟(a)均化所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物；(b)往所述混合物中添加水溶性有機(jī)溶劑和水；以及(c)將形成的混合物分離成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分。
15.權(quán)利要求13～14任一項(xiàng)的方法，其中，步驟(a)的分離油包括下列步驟(a)往所述混合物中添加水溶性有機(jī)溶劑和水；(b)均化所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物；以及(c)將形成的混合物分離成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分。
16.權(quán)利要求13的方法，其中，步驟(a)的分離油包括下列步驟(a)均化所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物；(b)往所述混合物中添加水溶性有機(jī)溶劑和水；(c)均化所述混合物；以及(d)將形成的混合物分離成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分。
17.權(quán)利要求13～16任一項(xiàng)的方法，其中，所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物來(lái)自蛋。
18.權(quán)利要求13～17任一項(xiàng)的方法，其中，密度分離后從富含極性脂質(zhì)的級(jí)分和富含蛋白質(zhì)的級(jí)分回收水溶性有機(jī)溶劑。
19.權(quán)利要求13～18任一項(xiàng)的方法，其中，所述在步驟(a)中形成的富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分包含約30wt％～約50wt％極性脂質(zhì)和約50wt％～約70wt％蛋白質(zhì)。
20.權(quán)利要求13～19任一項(xiàng)的方法，其中，所述在步驟(a)中形成的富含油的級(jí)分包含約75wt％～約95wt％三酰甘油。
21.權(quán)利要求13～20任一項(xiàng)的方法，其中，所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物進(jìn)一步包含膽固醇，并且較大量的所述膽固醇依據(jù)步驟(a)的分離轉(zhuǎn)移到所述富含油的級(jí)分中。
22.權(quán)利要求13～21任一項(xiàng)的方法，其中，步驟(b)中添加的所述水溶性有機(jī)溶劑形成一種水溶性有機(jī)溶劑/水混合物，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑占存在的全部水溶性有機(jī)溶劑和水量的約20wt％～約35wt％。
23.權(quán)利要求13～21任一項(xiàng)的方法，其中，步驟(b)中添加的所述水溶性有機(jī)溶劑形成一種水溶性有機(jī)溶劑/水混合物，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑占存在的全部水溶性有機(jī)溶劑和水量的約68wt％～約98wt％。
24.權(quán)利要求13～23任一項(xiàng)的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑是通過(guò)逆流洗滌、蒸發(fā)或干燥回收的。
25.權(quán)利要求13～24任一項(xiàng)的方法，其中，將所述富含極性脂質(zhì)的級(jí)分干燥以回收水溶性有機(jī)溶劑，用含大于約80wt％水溶性有機(jī)溶劑的水溶性有機(jī)溶劑/水混合物洗滌以便沉淀殘余蛋白質(zhì)，進(jìn)一步干燥以回收水溶性有機(jī)溶劑。
26.權(quán)利要求25的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑的添加導(dǎo)致至少一些所述蛋白質(zhì)的沉淀，它是通過(guò)密度分離回收的。
27.權(quán)利要求13～26任一項(xiàng)的方法，其中，通過(guò)添加水從所述富含極性脂質(zhì)的級(jí)分中除去殘余蛋白質(zhì)。
28.權(quán)利要求13～27任一項(xiàng)的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑包括一種極性溶劑。
29.權(quán)利要求13～27任一項(xiàng)的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑包括一種醇。
30.權(quán)利要求13～27任一項(xiàng)的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑包括一種C1～C8醇。
31.權(quán)利要求13～27任一項(xiàng)的方法，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑包括異丙醇、乙醇或其混合物。
32.權(quán)利要求13～31任一項(xiàng)的方法，其中，操作過(guò)程中的pH是pH4～約pH10。
33.權(quán)利要求13～32任一項(xiàng)的方法，其中，所述混合物得自下列物質(zhì)中至少一種蛋、魚(yú)、甲殼動(dòng)物、微生物、腦組織、奶、肉和包括油籽的植物原料。
34.權(quán)利要求13～33任一項(xiàng)的方法，其中，混合物中原來(lái)存在的極性脂質(zhì)的至少60％回收在富含極性脂質(zhì)的級(jí)分中。
35.權(quán)利要求13～34任一項(xiàng)的方法，其中，操作過(guò)程中的溫度不超過(guò)65℃。
36.一種利用水溶性有機(jī)溶劑從含極性脂質(zhì)的混合物中回收極性脂質(zhì)的方法，其中，利用極性脂質(zhì)在所述水溶性有機(jī)溶劑的水溶液中較高的溶解度-其中，所述水溶性有機(jī)溶劑占水溶液的35wt％以下或68wt％以上-來(lái)幫助所述回收。
37.權(quán)利要求36的方法，其中，所述混合物得自下列物質(zhì)中至少一種蛋、魚(yú)、甲殼動(dòng)物、微生物、腦組織、奶、肉和包括油籽的植物原料。
38.權(quán)利要求1～37任一項(xiàng)的方法，其中，所述極性脂質(zhì)包括磷脂。
39.權(quán)利要求1～38任一項(xiàng)的方法，其中，至少一部分所述操作方法是在氧減少了的氣氛中進(jìn)行的。
40.一種對(duì)含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物進(jìn)行分級(jí)分離的方法，它包括如下步驟(a)往所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物中添加水溶性有機(jī)溶劑；(b)將所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物均化；以及(c)從所述混合物分離油而形成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分。
41.權(quán)利要求40的方法，其中，步驟(a)、(b)和(c)包括下列步驟(a)均化所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物；(b)往所述混合物中添加水溶性有機(jī)溶劑和水；以及(c)將形成的混合物分離成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分。
42.權(quán)利要求40～41任一項(xiàng)的方法，其中，步驟(a)、(b)和(c)包括下列步驟(a)往所述混合物中添加水溶性有機(jī)溶劑和水；(b)均化所述水溶性有機(jī)溶劑和含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物；以及(c)將形成的混合物分離成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分。
43.權(quán)利要求40的方法，其中，步驟(a)、(b)和(c)包括下列步驟(a)均化所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物；(b)往所述混合物中添加水溶性有機(jī)溶劑和水；(c)均化形成的混合物；以及(d)將形成的混合物分離成一個(gè)富含油的級(jí)分和一個(gè)富含極性脂質(zhì)/蛋白質(zhì)的級(jí)分。
44.權(quán)利要求40～43任一項(xiàng)的方法，其中，所述混合物得自下列物質(zhì)中至少一種蛋、魚(yú)、甲殼動(dòng)物、微生物、腦組織、奶、肉和包括油籽的植物原料。
45.權(quán)利要求14～44任一項(xiàng)的方法，其中，所述均化是在約100巴～約1000巴的壓力下進(jìn)行的。
46.權(quán)利要求14～45任一項(xiàng)的方法，其中，所述均化是在約150巴～約350巴的壓力下進(jìn)行的。
47.權(quán)利要求40～46任一項(xiàng)的方法，其中，所述含油、極性脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的混合物被溶于/分散于一種水溶性有機(jī)溶劑和水的混合物中，其中，所述水溶性有機(jī)溶劑占存在的全部水溶性有機(jī)溶劑和水的重量的約5％～約35％。
48.權(quán)利要求1～39任一項(xiàng)的方法，其中，為了獲得富含極性脂質(zhì)的級(jí)分而進(jìn)行的密度分離分兩步進(jìn)行，其中，在第一步中，存在的全部水溶性有機(jī)溶劑和水中的水溶性有機(jī)溶劑比例占約5wt％～約35wt％并且所述密度分離形成第一個(gè)富含極性脂質(zhì)的級(jí)分，而在第二步中，存在的全部水溶性有機(jī)溶劑和水中的水溶性有機(jī)溶劑比例占約68wt％～約98wt％而且所述密度分離形成第二個(gè)富含極性脂質(zhì)的級(jí)分，其中，該第二個(gè)富含極性脂質(zhì)的級(jí)分比第一個(gè)富含極性脂質(zhì)的級(jí)分含更高百分?jǐn)?shù)的極性脂質(zhì)。
49.一種減少富含極性脂質(zhì)的級(jí)分中膽固醇的方法，它包括(a)往所述富含極性脂質(zhì)的級(jí)分中添加含很少或不含膽固醇的油；以及(b)將混合物脫油以便膽固醇離析入油相，于是減小了富含極性脂質(zhì)的級(jí)分中的膽固醇量。
50.一種通過(guò)權(quán)利要求1～49任一項(xiàng)的方法生產(chǎn)的含油、含極性脂質(zhì)或含蛋白質(zhì)的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)富含極性脂質(zhì)的原料(優(yōu)選是磷脂)的方法。優(yōu)選的是，通過(guò)用水和醇提取而從脫油的天然原料中分離和回收富含極性脂質(zhì)的物質(zhì)并利用密度分離來(lái)分離形成的混合物。本發(fā)明還包括一種在提取和回收極性脂質(zhì)之前將天然原料脫油的改良方法。
文檔編號(hào)A23J1/08GK1422122SQ01807551
公開(kāi)日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月12日
發(fā)明者S·M·赫魯施卡, S·克奇納, J·拉森霍維爾, W·維特 申請(qǐng)人:威斯特伐利亞分離器工業(yè)有限公司