專利名稱：以磷脂為基礎(chǔ)除去脂肪和油中甾醇的方法
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道膽固醇是導(dǎo)致冠心病的一個重要因素，而冠心病在美國則是導(dǎo)致死亡的主要病因。因此，許多消費者都知道注意控制飲食、維持低飽和脂肪和膽固醇攝取量的好處。一項調(diào)查顯示，有48％的美國成年人試圖限制日常飲食中的膽固醇量(農(nóng)業(yè)科學(xué)委員會第107號技術(shù)報道，1985年11月)。盡管日常飲食中的膽固醇攝取量對于70-80％的美國成年人的血液膽固醇水平?jīng)]有決定性的影響，但是膽固醇較少的產(chǎn)品仍有很大的市場，占美國成年人的20-30％(Sperber，F(xiàn)oodProcessing，1989年11月，第155頁)。
隨著血清膽固醇水平高與心臟病之間的關(guān)系逐漸明確，無膽固醇或低膽固醇食品變得對消費者更具吸引力，無或低膽固醇食品正在普及，市場份額也日益增大。因此，除去或減少高膽固醇食品中的膽固醇能顯著擴大銷路和提高價格。對于海產(chǎn)魚油(500-800毫克膽固醇/100克)、黃油(250-300毫克膽固醇/100克)、牛油(約110毫克膽固醇/100克)、豬油(約100毫克膽固醇/100克)和蛋黃(約5.2克膽固醇/100克干重)等高膽固醇食品尤其希望這樣。
許多魚油含有必需的ω-3脂肪酸(如二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA))，它們是重要的“營養(yǎng)藥物(nutraceutical)”，即它們是被攝取后有利于治療或防治疾病的食物。增加DHA和EPA飲食量的優(yōu)點包括，降低血壓和血漿三酰甘油，減輕自身免疫疾病(如關(guān)節(jié)炎)。DHA是眼膜和腦膜中的重要結(jié)構(gòu)組分，它在嬰兒發(fā)育中非常重要(McNeill等，J.Am.Oil Chem.Soc.73245-251(1996))。不幸的是，許多魚油含有極高含量的膽固醇(見上文)，因此，要想獲得魚油中的DHA、EPA和其它ω-3脂肪酸的好處，就不得不攝取大量膽固醇。因此，在對ω-3脂肪酸和其它有益組分沒有不利影響的條件下除去魚油中的膽固醇可提高魚油的營養(yǎng)藥物性能，這從人體健康角度來看是特別有用的。
授予產(chǎn)品“低膽固醇”或“無膽固醇”標(biāo)簽的要求很嚴(yán)格。從下面給出的標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)可明顯看出高效除去膽固醇的重要性無膽固醇每份所含膽固醇少于2毫克，飽和脂肪少于等于2克含很少膽固醇每份所含膽固醇少于等于20毫克，飽和脂肪少于等于2克低膽固醇每份所含膽固醇不到對照食品的25％，飽和脂肪少于等于2克
The Chemist，71卷，第5號，1994年7月，時事通訊由美國化學(xué)家學(xué)會有限公司出版。
除去或減少膽固醇并不是一件不重要的事。為實現(xiàn)這個目的，已經(jīng)開發(fā)出了幾種不同的方法，每種方法的成功程度不同。
一種方法公開在Marschner等的美國專利No.4,804,555中，它涉及蒸汽蒸餾。在該方法中，在高度真空下將油或脂肪加熱至500°F。然后，將油制成薄膜并與1-15％蒸汽在逆流狀態(tài)下接觸。這使得膽固醇減少65％或更多。但是，高溫會使三酰甘油中的順式雙鍵異構(gòu)化成反式雙鍵從而使產(chǎn)品劣化。高溫還會使各組分(包括加工步驟中未除去的膽固醇)發(fā)生聚合和氧化。氧化的膽固醇被認(rèn)為比未氧化的膽固醇對人體健康更有害。海產(chǎn)魚油特別易受高溫引起的各種形式的產(chǎn)品劣化的影響。蒸汽蒸餾方法能耗高，因此操作費用非常高。另外，由于蒸餾后仍殘留明顯數(shù)量膽固醇，所得產(chǎn)品不能授予“無膽固醇”標(biāo)簽。
除膽固醇的另一種方法涉及用超臨界二氧化碳萃取(Sperber，“降低膽固醇的新方法”，F(xiàn)ood Processing，1989年11月，155-160頁)。其中，用高壓(4000-5000psi)將二氧化碳轉(zhuǎn)變成超臨界流體。超臨界二氧化碳具有獨特的溶劑化性能，用以選擇性地除去乳制品和動物制品中的膽固醇。該萃取的效果可高達98％。但是，安裝所需設(shè)備需要大量的資本投資，且操作成本也很高(另見McLachlan等，美國專利No.5,024,846中用超臨界二氧化碳從液體中分離膽固醇的另一種方法)。
另一種方法公開在Wrezel的美國專利No.5,128,162中，它涉及化學(xué)反應(yīng)和從油中萃取膽固醇。第一步是使含膽固醇的油與多元酰化劑反應(yīng)。這一步將膽固醇轉(zhuǎn)化成相應(yīng)多元酸的酸性單酯。第二步是用堿萃取該酸性膽固醇衍生物，并離心分離。但是，化學(xué)上的要求、相對復(fù)雜的步驟、以及廢物的產(chǎn)生均大大增加了該方法的成本。
另外，修飾的環(huán)糊精聚合物和水膠體萃取劑(如半乳糖甘露糖)也可成功地用來萃取膽固醇。其它方法包括用溴化鈣或溴化鎂鹽來沉淀膽固醇，并用修飾的植物油萃取(Trends in Food Science and Technology，730(1996))。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種減少脂肪/油產(chǎn)品中甾醇(例如膽固醇)的新方法。典型的脂肪/油產(chǎn)品包括(且不限于)牛油或其它動物油、豬油、魚油、蛋黃、黃油和奶酪。該方法適用于各種甾醇，包括(且不限于)天然或合成的植物甾醇(如β-谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇)、真菌甾醇和動物甾醇(包括膽固醇)。術(shù)語“甾醇”還包括經(jīng)化學(xué)修飾或衍生的甾醇，只要這些分子能分配到下文所述的磷脂聚集物中。
在本發(fā)明的方法中，使脂肪/油產(chǎn)品與磷脂聚集制備物接觸，形成水性分離混合物?；旌显撍苑蛛x混合物足夠長的時間，通過甾醇分配到水性分離混合物的磷脂聚集物部分中來選擇性地減少脂肪/油產(chǎn)品的甾醇含量。然后，從該水性分離混合物中去除甾醇含量降低的脂肪/油。或者，也可從該水性分離混合物中分離出相對富含甾醇的磷脂并用于下述目的。
磷脂聚集制備物可包括聚集的磷脂和水的組合。聚集的磷脂可包括一種或多種磷脂，或可包括總的磷脂組分如卵磷脂。在本發(fā)明中，大豆卵磷脂是一種特別有用的磷脂。如果磷脂聚集制備物中采用卵磷脂，則卵磷脂與水的重量比約為1∶0.2至1∶5，更佳的約為1∶1至1∶2。
如果需要，該方法的步驟可在環(huán)境溫度下進行?？赏ㄟ^兩次或多次循環(huán)重復(fù)該步驟，以使甾醇減少至所需水平?；蛘?，該方法可在逆流萃取的條件下進行。
如本文所述，本發(fā)明提供了許多優(yōu)點。例如，在許多情況下，由于本方法的步驟可在環(huán)境溫度下進行，因此最大程度地減小了加熱涉及的成本及產(chǎn)品熱劣化可能性。通過最大程度地減少萃取后殘留的非甾醇組分的劣化，該方法特別可用來提高含有膽固醇和必需ω-3脂肪酸的魚油的營養(yǎng)藥物價值。該方法減少了魚油中的膽固醇含量，但是完整地保留了發(fā)現(xiàn)有益于人體健康的DHA、EPA和其它ω-3脂肪酸。
可用于磷脂聚集物預(yù)備物中的大豆卵磷脂是一種植物油精制副產(chǎn)物，它來源豐富且相對廉價。而且，所需設(shè)備最少，并且由于所有所需材料是食物級的，因此該方法在操作、廢物處理或最終產(chǎn)品的污染方面無需特殊的措施。
該方法還能生產(chǎn)低膽固醇或無膽固醇的脂肪和油，并且不會改變穩(wěn)定性或口味特點(如味道、質(zhì)地、活性氧方法(AOM)的小時數(shù))。植物油和無膽固醇動物脂肪的組合能提供各種高度穩(wěn)定的適合固體用途的脂肪(如不含反式脂肪酸的人造奶油和使糕餅松脆的油(shortenings))。該方法還有利于從除去膽固醇的黃油開發(fā)出無膽固醇的冰淇淋和奶酪。
本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征可以從下面的描述和權(quán)利要求中明顯得出。
附圖簡述

圖1示出了多次循環(huán)萃取對膽固醇含量的影響。
詳細描述可用有效且低成本的方式從各種動物和植物產(chǎn)品中除去甾醇(如膽固醇)。該方法的根據(jù)是兩親性分子(如甾醇)對磷脂雙層有親和力。通過使含甾醇物質(zhì)與聚集的磷脂和水發(fā)生分子間作用，本方法可顯著降低甾醇含量。該聚集磷脂混合物的分子結(jié)構(gòu)對膽固醇和其它甾醇有很高的親和力，它能從脂肪和油中選擇性地除去這些分子。
該方法能相對容易地除去各種植物和動物產(chǎn)品中的膽固醇和其它甾醇，而且在技術(shù)和經(jīng)濟上也具有顯著優(yōu)于其它方法的優(yōu)點。由于萃取在環(huán)境溫度下進行，因此就可避免在更高溫度下可能會發(fā)生的許多副反應(yīng)(如異構(gòu)化、脫色和產(chǎn)品破壞)。因此，盡管該方法可用于各種動物和植物產(chǎn)品，但是它尤其適用于“敏感的”油，例如在較苛刻條件下容易氧化或劣化的海洋魚油、其它油以及油的混合物。該方法非常有效，所需的投資成本和操作能量最少。
本發(fā)明適用于任何含有甾醇(如膽固醇)的脂肪和/或油產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括(且不限于)植物油、動物油、豬油、魚油、蛋黃、黃油和奶酪，還可包括動物產(chǎn)品和植物油的混合物。可用本發(fā)明的方法處理的海產(chǎn)魚油包括(且不限于)鳳尾魚、金槍魚、步魚、沙丁魚、毛鱗魚、鯡魚、青花魚、挪威鱈、玉筋魚和西鯡的魚油。植物油含有的植物甾醇也能用本發(fā)明方法來除去。盡管天然的植物油通常不含大量膽固醇，但是在食品工業(yè)中，這些油最終會產(chǎn)生含有膽固醇的植物油廢料。這些含膽固醇的植物油也可用本發(fā)明的方法來處理。因此，本發(fā)明適用于含大量甾醇(如膽固醇)的任何含脂肪和/或油產(chǎn)品。
本文所用的術(shù)語“脂肪/油產(chǎn)品”包括任何脂肪產(chǎn)品、油產(chǎn)品、或含有脂肪和油組分的產(chǎn)品，只要這些產(chǎn)品含有明顯水平的膽固醇或其它甾醇。術(shù)語“脂肪/油產(chǎn)品”還包括在脂肪和/或油的精制或其它加工時獲得的副產(chǎn)品和中間階段產(chǎn)品，只要這些產(chǎn)品含有明顯水平的膽固醇或其它甾醇。例如，術(shù)語“脂肪/油產(chǎn)品”包括植物油或其它油在除臭加工時所得的含有甾醇的蒸餾組份。
本發(fā)明適用于商業(yè)加工循環(huán)任一階段中的脂肪/油產(chǎn)品。例如，本發(fā)明的方法適用于經(jīng)精制、漂白和除臭的油(“RBD油”)，或達到RBD狀態(tài)之前任一加工階段的油。盡管RBD油密度與RBD之前的油密度相比有所變化，但是通過改變磷脂含量、磷脂組成、磷脂與水之比、溫度、壓力、混合條件以及分離條件(如下所述)，本發(fā)明方法很容易適應(yīng)RBD或RBD之前的油、或其它各種脂肪/油產(chǎn)品。通過測定本公開步驟所得成品的膽固醇含量(如果需要，可包括較小規(guī)模的測試)，很容易監(jiān)測采用不同條件的效果。膽固醇含量可用任何可接受的分析步驟來測定，其中包括(且不限于)氣相色譜。
本文所用的術(shù)語“減少”包括(但不限于)將有效含量減少到0，例如將膽固醇含量減少到允許貼上“無膽固醇”標(biāo)簽的水平。
本發(fā)明的方法包括使脂肪/油產(chǎn)品與磷脂聚集制備物接觸以形成水性分離混合物。本發(fā)明的方法中可采用各種磷脂，它們包括(但不限于)磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、N-?；字Ｒ掖及?NAPE)、磷脂酰絲氨酸(PS)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰甘油(PG)、二磷脂酰甘油(DPG)、磷脂酸(PA)和縮醛磷脂。這些及其它磷脂例如在Szuhaj和List(編輯)的Lecithins，American Oil Chemists Society(1985)中有所描述，它們?nèi)考{入本文作參考(后稱“Szuhaj和List”)。
磷脂可單獨使用或以各種組合形式使用，它可得自“天然”來源(例如大豆卵磷脂)或化學(xué)合成。磷脂的形式可以是磷脂與其它組成的混合物(例如從豆油和其它植物(如向日葵和canola)油精制獲得的粗制商品卵磷脂)，該混合物可以相對未純化或可純化至不同的程度。另外，包括在粗制大豆卵磷脂或其它粗制商品卵磷脂中的磷脂在內(nèi)的磷脂，可作化學(xué)修飾。卵磷脂、其它磷脂制備物、或從天然來源純化或通過化學(xué)合成獲得的單種磷脂含有一個或多個易受化學(xué)修飾的官能團，例如碳-碳雙鍵、酯、磷酸酯、胺和羥基。磷脂的化學(xué)修飾能與本發(fā)明的方法相容，只要甾醇(如膽固醇)對這些經(jīng)化學(xué)修飾的磷脂仍有親和力。因此，已經(jīng)?；⒘u基化、水解(例如產(chǎn)生溶血磷脂)、氫化、鹵化、磷酸化、硫酸化、環(huán)氧化、乙氧基化或其它方式改性的磷脂可用于本方法中，并且包括在本文所用的術(shù)語“磷脂”的含義內(nèi)。各種天然和合成的磷脂(包括各種類型的卵磷脂)可以從商業(yè)上獲得，例如購自CALBIOCHEM，La Jolla，California，USA和SIGMAChemical Company，St.Louis，Missouri，USA。
在一個較佳的實例中，用卵磷脂作為磷脂來源，以選擇性地除去脂肪和油中的膽固醇。在通常的使用中，術(shù)語“卵磷脂”指從天然來源(如大豆、棉籽、玉米、小麥胚芽、燕麥、大麥、向日葵、油菜籽、canola、亞麻籽、花生、棕櫚仁、蛋黃、牛奶和腦)獲得的全部磷脂組分。這些級分通常包括極性和中性脂類的混合物，極性脂類含量至少為50％(通過丙酮中的不溶解性來確定)。本領(lǐng)域中也將術(shù)語“卵磷脂”作為磷脂酰膽堿的通用名稱。本文所用的術(shù)語“卵磷脂”指第一種用途，即從選定的植物油或其它合適來源獲得的全部磷脂組分。見Szuhaj和List文第2章。然而，應(yīng)當(dāng)注意，磷脂酰膽堿是一種可單獨或與其它磷脂結(jié)合用于本發(fā)明方法的合適的磷脂。
一種較佳的磷脂來源是商品大豆卵磷脂，它從豆油精制獲得。粗制豆油通常含有約1.0-3.0％重量的磷脂。當(dāng)粗制油被精制時，第一步通常是除去磷脂。該步驟通常稱作“脫膠(degum)”，它通過下列步驟來實現(xiàn)。首先在粗制油中加入水。水使磷脂水化，并使磷脂少溶于油中。然后通常通過離心從不太稠密的油中分離出較稠密的磷脂和水。從稠密相中除去水，獲得的產(chǎn)品含有大約等量的磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺和肌醇磷脂。通常再加入部分精制的豆油，制得一種在室溫下可流動的液體產(chǎn)品(有時稱為“液化的卵磷脂”)。商品液體大豆卵磷脂含有約50-65％重量的磷脂和少量(通常小于約5％重量)各種碳水化合物、礦物鹽、蛋白物質(zhì)、游離的脂肪酸、甾醇和水。商品大豆卵磷脂的其余部分是豆油。
富含磷脂成分的各種卵磷脂粉末可以從商業(yè)上購得，它們也可用于本發(fā)明的方法。這些卵磷脂粉末也在本文所用術(shù)語“卵磷脂”的范圍內(nèi)。粉末通常是通過對粗制卵磷脂(如商品大豆卵磷脂)進行分級分離(例如用丙酮分級分離)來獲得的，它可含有約60-95％的磷脂。
磷脂的另一種商業(yè)來源是為了提高大豆卵磷脂親水性對其進行修飾而獲得的一類產(chǎn)品。已采用各種方法來實現(xiàn)這些修飾。例如，可對大豆卵磷脂進行化學(xué)或酶修飾，例如可通過與馬來酸酐反應(yīng)來修飾。某些組分可從商品大豆卵磷脂中除去。另外，另一種方法是在商品大豆卵磷脂中加入各種組分(例如非離子型乳化劑)。這些乳化劑包括(且不限于)聚亞氧烷基單甘油酯、聚亞氧烷基二甘油酯和部分脂肪酸酯的聚氧乙烯衍生物。這些修飾的卵磷脂也包括在本文所用的術(shù)語“卵磷脂”內(nèi)。
卵磷脂糊漿可以這樣制得，例如，混合商品大豆卵磷脂和水，用諸如機械攪拌器、剪切混合器、振動混合器或超聲處理器等攪拌裝置將其均化。然后，在卵磷脂糊漿中加入脂肪/油產(chǎn)品，形成一水性分離混合物。用諸如剪切混合器、機械攪拌器、振動混合器或超聲處理器等混合裝置使該混合物徹底混合。雖然通常并不需要，但是也可用組合的混合方法來獲得滿意的結(jié)果。在混合足夠長的時間后，用諸如離心或過濾的常規(guī)方法使膽固醇減少的脂肪/油與富含膽固醇的卵磷脂及其余的水性分離混合物分開。
在該過程中，脂肪/油產(chǎn)品應(yīng)處于維持液態(tài)的溫度下。例如，可在合適的溫度(40-50℃)下熔化脂肪/油產(chǎn)品(如牛油、黃油和豬油)，然后在混合時維持在大約20-50℃下，以使脂肪/油產(chǎn)品處于液態(tài)。對于在室溫(環(huán)境溫度)下通常呈液態(tài)的脂肪/油產(chǎn)品，例如魚油和商業(yè)上可獲得的“液態(tài)”牛油制備物，則不需要加熱至高于環(huán)境溫度。在另一個實例中，卵磷脂糊漿可以這樣制得，在卵磷脂中加入水，然后在用機械攪拌器均化成糊漿之前先將其加熱到約60℃。加熱步驟有利于均化的進行。然后，如上所述在環(huán)境溫度下進行其余的操作。
宜對該水性分離混合物劇烈機械攪拌5分鐘至100小時(更佳的10分鐘至30小時，最佳的約10分鐘至1小時)進行混合。這些時間可根據(jù)水性分離混合物所用的混合力以及混合物維持的溫度而變化。通過離心，可將富含膽固醇的卵磷脂與膽固醇減少的脂肪/油分開。離心時間和速度可以按需改變。離心速度宜為約100-100000xg，更佳的約為500-50000xg，最佳的在1000xg和11000xg之間。另外，在充分離心后，可以使水性分離混合物長時間靜置，使其發(fā)生重力驅(qū)動的自發(fā)分離。
根據(jù)卵磷脂與水之比、卵磷脂糊漿與脂肪/油產(chǎn)品之比、接觸表面積、接觸(混合)時間、以及如下所述脂肪/油產(chǎn)品采用的循環(huán)次數(shù)，膽固醇被除去的程度可以不同。在一個典型的方法中，用4克卵磷脂-水(1∶1)的糊漿處理20克液態(tài)牛油循環(huán)5次，可使膽固醇含量減少95％。脂肪/油和卵磷脂的用量可以根據(jù)需要按此比例放大或縮小。
水中可按需加入各種電解質(zhì)(如酸、堿和/或鹽)，以改變膽固醇或其它甾醇的極性特征。這能改變兩親性甾醇在磷脂和脂肪/油相間的分配系數(shù)。另外，水性分離混合物中可加入各種乳化劑(如單甘油酯)，以提高甾醇的萃取效率。
應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，水性分離混合物可用各種方式來配制，這并不脫離本發(fā)明的范圍。如上所述，磷脂(例如卵磷脂)可以與水混合，形成磷脂聚集物的水性制備物(如卵磷脂糊漿)，然后再加入脂肪/油形成水性分離混合物。在該實例中，水性分離混合物中的水來自于最初加入磷脂中以形成磷脂聚集制備物的水。一些脂肪/油產(chǎn)品(例如黃油)本身含有明顯的水。在這些情況下，可將基本上“干”的磷脂(如磷脂干粉)直接加入脂肪/油產(chǎn)品中，形成包含磷脂聚集物的水性分離混合物?；蛘撸蓪⑺尤胫?油產(chǎn)品中，再將磷脂加入水/脂肪/油的混合物中，形成水性分離混合物。在另一個實例中，可在將磷脂加入脂肪/油產(chǎn)品中后再加入水來形成水性分離混合物。在還有一個實例中，水、磷脂和脂肪/油產(chǎn)品可以同時一起加入來形成水性分離混合物。在所有情況下，脂肪/油產(chǎn)品均與起分離脂肪/油產(chǎn)品中甾醇作用的磷脂聚集物預(yù)備物接觸。
也應(yīng)注意，本發(fā)明的方法可用各種植物油衍生的“膠油(gum)”(例如參見Szuhaj和List，第2章；Erickson(編輯)，Practical Handbook of Soybean Processingand Utilization，AOCS Press和United Soybean Board，第10章，1995，納入本文作參考)來構(gòu)成預(yù)先制備的卵磷脂/水的“糊漿”。如果本文所述的加工設(shè)施安裝在植物油精制車間附近，則可將膠油(例如通過大豆油水脫膠(water degum)獲得)直接加入此系統(tǒng)中。盡管在本發(fā)明的方法中商業(yè)上可獲得的卵磷脂的成本很低，但這卻比采用商業(yè)上可獲得的卵磷脂更節(jié)省成本。
如果采用植物油衍生的膠油，則在磷脂聚集制備物或脂肪/油產(chǎn)品中元需加入水，優(yōu)于存在于最初制備的磷脂聚集物(膠油)中的水就可使最終的分離混合物具有“水性”。或者，根據(jù)磷脂聚集制備物中的最初含水量，可以按需加入較少的水。
在還有一個實例中，可以使含磷脂的植物油與含膽固醇的脂肪/油產(chǎn)品混合。按標(biāo)準(zhǔn)方法(例如Erickson(編輯)，Practical Handbook of Soybean Processing andUtilization，AOCS Press和United Soybean Board，第10章，1995)使所得混合物水脫膠。這樣就在混合物中形成了磷脂聚集物，該磷脂聚集物在水脫膠步驟所得水性環(huán)境的存在下，從脂肪/油中分離出膽固醇或其它甾醇。如果需要，該水性分離混合物可用攪拌或其它方法來進一步混合(除正常水脫膠時的混合外)，以增強磷脂聚集物與含膽固醇的油或脂肪的接觸。然后如上所述從脂肪/油中分離出富集膽固醇的膠油。在混合物中進行的這種“水脫膠步驟”以一步過程有效地除去了磷脂和膽固醇(或其它甾醇)。所得油混合物可以常規(guī)方式精制(例如參見，Erickson(編輯)，Practical Handbook of Soybean Processing and Utilization，AOCSPress和United Soybean Board，1995)，獲得無膽固醇或低膽固醇植物油或所需的其它精制產(chǎn)品。
形成水性分離混合物、混合和分離的循環(huán)可以按需重復(fù)，以達到甾醇(如膽固醇)含量減少至理想水平。例如，在從第一次萃取循環(huán)中分離出膽固醇有所減少的脂肪/油后，可將該產(chǎn)物加入磷脂聚集新鮮制備物中并重復(fù)這些步驟。每次萃取循環(huán)均能逐步降低甾醇含量。
另外，這些步驟可在逆流交換的條件下進行以達到類似的降低程度。即，可以連續(xù)(而不是分批)的方式萃取膽固醇或其它甾醇以提高萃取效率。任何常規(guī)的液-液逆流交換排列可用于此目的，它們包括(且不限于)非攪拌柱、混合器-沉降器、脈沖柱、旋轉(zhuǎn)攪拌柱、往復(fù)板式柱和離心萃取器。例如參見，Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第四版，1993，John Wiley & Sons，125-180頁，納入本文作參考。在許多情況下，重力驅(qū)動的逆流交換系統(tǒng)是合適的，因為除去甾醇的脂肪/油的密度通常低于相對富含甾醇的磷脂。
應(yīng)當(dāng)注意，實施本發(fā)明的方法不僅產(chǎn)生了甾醇(如膽固醇)含量減少的脂肪/油產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了相對富含甾醇的磷脂聚集制備物。因此，該方法構(gòu)成了一種分離或獲得富含甾醇的磷脂(如卵磷脂)制備物?？捎脦追N已知方法將甾醇從磷脂中分離出來。例如，可對本發(fā)明的富含甾醇的卵磷脂進行脫水，然后加入硅膠柱中，用非極性溶劑萃取來除去并回收膽固醇。另外，可以用極性溶劑(例如丙酮或乙酸甲酯)來萃取富含膽固醇的卵磷脂，這些溶劑能溶解膽固醇，但不溶解大部分磷脂。在從卵磷脂中分離出膽固醇后，膽固醇(或其它甾醇)可商品化，例如作為制藥原料。如果需要，可將卵磷脂重新循環(huán)用于上述除甾醇的方法中。
富含膽固醇的卵磷脂本身是有價值的。例如，富含膽固醇的卵磷脂可上市作為補充飼料用來(例如)促進年幼動物的生長。出于該目的，可以通過多次循環(huán)或逆流交換方法進行本發(fā)明的萃取方法，并將所得富含膽固醇的磷脂(如卵磷脂)重新循環(huán)用于該方法直至其最大程度地負(fù)載了所需的膽固醇。這就提供了特別豐富的膽固醇或其它甾醇來源，它們可如上所述作進一步加工。
在另一個實例中，本發(fā)明的方法可用來分離油加工中間步驟中的植物甾醇或其它甾醇。例如，已經(jīng)知道在植物油除臭時，植物甾醇會損失。Snyder和Kwon編輯的Soybean Utilization，Von Nostran Reinhold Company 1987，68-69頁?？蓪鐏碜约庸ぶ虚g階段的含甾醇蒸餾組分進行上述甾醇萃取步驟。這樣提供的富含甾醇的卵磷脂或其它磷脂物質(zhì)可作進一步加工以便回收萃取的甾醇。
參看了下面描述性的實施例，就能進一步了解本發(fā)明，這些實施例純粹起示范作用，它們不應(yīng)被認(rèn)為是限制了權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的真實范圍。
實施例1在20克液體牛油(簡稱“Fluid Fry”，產(chǎn)品號No.54084，Rustco Products Co./Park Food LP，Denver，Colorado)中同時加入不同比例的蒸餾水和大豆卵磷脂(Lipotin A/UB，SR#19697/1，購自Lucas Meyer，Decatur，IL)。在環(huán)境溫度下用磁力攪拌器劇烈攪拌樣品1小時，然后使其在臺式離心機(IEC臨床離心機)中3000rpm(約1000xg)離心10分鐘。
離心后，收集上層油脂層，用氣相色譜分析膽固醇含量。對油脂樣品只進行一次處理。這樣就可測定在不同條件下單步處理中除去膽固醇的最大量。結(jié)果顯示在下表1中表1一步處理從油脂中除去膽固醇樣品膽固醇*卵磷脂∶水卵磷脂∶油脂膽固醇除編號 毫克/100克重量比 重量比 去百分?jǐn)?shù)1 121.8對照 對照 對照
259.31∶11∶5 50.99384.31∶21∶1030.33492.41∶11∶2023.635102 1∶31∶4015.7668.51∶11∶1043.38*步驟最后殘余的膽固醇；樣品編號1的膽固醇含量提供了膽固醇除去百分?jǐn)?shù)的計算基準(zhǔn)。
實施例2在第二個實驗中，將適量蒸餾水加入實施例1所用同一商品大豆卵磷脂中，然后加熱至60℃。用機械攪拌器(Caframo型RZR1)均化混合物15分鐘，形成卵磷脂與水的糊漿。其余步驟在環(huán)境溫度下進行。將已稱重量的卵磷脂-水糊漿加入不同量的實施例1所用同一類型的液體牛油中，用高速剪切混合器充分混合10分鐘。然后，在Beckman J-21C型落地型離心機中以10000rpm(約11400xg)離心樣品10分鐘。從離心瓶中分離出油相。使經(jīng)過一次處理的油與卵磷脂-水的糊漿接觸、混合、離心和分離步驟重復(fù)所需次數(shù)。每次重復(fù)采用新鮮的卵磷脂-水糊漿。然后，用氣相色譜對所得的除去膽固醇的油進行膽固醇分析。改變卵磷脂與水之比、卵磷脂與油脂之比、萃取次數(shù)這些變量，重復(fù)上述方法。結(jié)果列于下表2中表2膽固醇的除去不同次數(shù)的處理樣品編號 膽固醇處理卵磷脂∶水*卵磷脂∶油脂*膽固醇除毫克/100克 次數(shù) 去百分?jǐn)?shù)2710-33-I 31.5 1 1∶15∶176.82710-33-III 18.6 3 1∶15∶186.32710-33-V 8.7 5 1∶15∶193.62710-33-VI 883 1∶210∶1 35.32710-33-VII 109 3 1∶420∶1 19.92710-33-VIII136 對照對照對照對照*比例用重量比表示。
結(jié)果證明，水和聚集卵磷脂的混合物可有效地從液體動物油中除去膽固醇。從圖1可以看出增加卵磷脂與水處理的次數(shù)的效果。
實施例3在第三組實驗中，將蛋黃衍生獲得的磷脂酰膽堿(Sigma Chemical Co.，St.Louis，MO；No.P-9671；磷脂酰膽堿含量約為60％)作為磷脂來源。用機械攪拌器混合重量比為2∶1的水和磷脂酰膽堿，制得磷脂酰膽堿和水的糊漿。用于該實驗的磷脂酰膽堿只含有微量油，而用于前述實施例的大豆卵磷脂含有約50％重量的油。因此，水與磷脂酰膽堿之比為2∶1的糊漿中的磷脂含量與前述實施例中所用1∶1水∶卵磷脂糊漿中的磷脂含量大致相等。用磷脂酰膽堿-水糊漿處理液體油脂(類型與實施例1和2中的相同)，磷脂酰膽堿與油脂之比為1∶20至1∶10。在環(huán)境溫度下用機械攪拌器迅速攪拌糊漿和油脂30分鐘，然后在環(huán)境溫度下在BeckmanJ-21C型落地型離心機中10000rpm(約11400xg)離心10分鐘。然后分離上清油層，用氣相色譜分析膽固醇含量。結(jié)果列于下表3中。
表3用蛋黃磷脂酰膽堿除去膽固醇樣品編號膽固醇 卵磷脂∶水*卵磷脂∶油脂*膽固醇除去百毫克/100克 分?jǐn)?shù)0 133.9 對照 對照 對照1 1201∶2 1∶20 10.4％2 91 1∶2 1∶10 32.1％*比例用重量比表示。
結(jié)果證明水-磷脂酰膽堿糊漿可從液體動物油中有效除去膽固醇。但是，由于蛋黃衍生的磷脂酰膽堿中存在膽固醇(1000-2000ppm膽固醇)，膽固醇減少百分?jǐn)?shù)比用大豆卵磷脂的減少百分?jǐn)?shù)稍低。不過，該實驗表明可用各種不同來源的磷脂來顯著減少膽固醇。
實施例4在第四組實驗中，用黃油作為脂肪/油產(chǎn)品代替液體牛油，用卵磷脂粉末(它是通過用丙酮萃取大豆卵磷脂來富集的磷脂)代替實施例1和2中采用的商品大豆卵磷脂。
將Best Yet甜奶油黃油(Scrivner，Inc.，Oklahoma City，OK)熔化，直接使用，或用以下方法分級在蒸汽浴中加熱至45-50℃熔化184克黃油，然后在室溫下在Beckman J-21C型落地型離心機中以5000rpm(約2860xg)離心10分鐘，離心后液體黃油分成兩層—“脂肪部分”(144克)和“水部分”(40克)。用氣相色譜分析各層及未分級黃油等份的膽固醇含量。發(fā)現(xiàn)未分級的黃油的膽固醇含量約為280毫克/100克(第一個樣品中為282毫克/100克；重復(fù)樣品中為279毫克/100克)。脂肪部分的膽固醇含量為321毫克/100克，而水部分則顯示為33.6毫克/100克。
在室溫下以1∶1的比例混合去離子水和卵磷脂粉末(CentrolexF，它至少含95％磷脂，購自Central Soya Inc.，F(xiàn)t.Wayne，IN)，形成卵磷脂糊漿。將卵磷脂糊漿加入上述脂肪部分的樣品中，脂肪部分與卵磷脂的重量比為10∶1。另外，將卵磷脂干粉加入未分級的液體黃油樣品中，黃油與卵磷脂干粉的重量比為5∶1。對于該樣品采用卵磷脂干粉是因為未分級的黃油含有明顯的水(如上所述)。
在55℃下用機械攪拌器劇烈攪拌所得水性分離混合物，然后在室溫下在Beckman J-21C型落地型離心機中以5000rpm(約2860xg)離心10分鐘。離心后，收集頂層脂肪，用氣相色譜分析膽固醇含量。
用卵磷脂干粉處理未分級的全部黃油，在一次萃取循環(huán)后的膽固醇含量為159毫克/100克。
使一份脂肪部分樣品進行5次萃取循環(huán)，每次循環(huán)采用新鮮的卵磷脂糊漿。經(jīng)5次萃取的樣品顯示出每100克只含8.5毫克膽固醇，這表明膽固醇含量減少超過97％。在5次萃取的第一次中除去了大量膽固醇，因為第一次萃取后卵磷脂糊漿的膽固醇含量為304毫克膽固醇/100克糊漿。
如下所述，用溶劑上述5次萃取中第一次萃取的富含膽固醇的卵磷脂(即304毫克膽固醇/100克糊漿)(“卵磷脂1”)和5次萃取中第二次萃取的富含膽固醇的卵磷脂(“卵磷脂2”)。通過劇烈的機械攪拌，混合50克富含膽固醇的卵磷脂糊漿和50克丙酮。在室溫下在Beckman J-21C型落地型離心機中以5000rpm(約2860xg)離心卵磷脂/丙酮混合物10分鐘。通過傾析使所得載有膽固醇的丙酮級分與卵磷脂級分分開。再如上所述萃取底層卵磷脂級分兩次，每次萃取用50克新鮮丙酮。合并三份丙酮級分，蒸發(fā)溶劑(丙酮)，留下油狀殘余物。卵磷脂1產(chǎn)生4.73克油，而卵磷脂2產(chǎn)生4.28克油。
合并兩份油狀殘余物，用氣相色譜分析膽固醇含量。發(fā)現(xiàn)合并的油狀殘余物(9.01克)含有891毫克膽固醇/100克油。丙酮第一次萃取卵磷脂1所得的卵磷脂級分顯示出172毫克膽固醇/100克卵磷脂。因此，用一步丙酮萃取就可從富含膽固醇的卵磷脂中除去大量膽固醇(例如大約44％)。
上述結(jié)果歸納在下表4中
表4從黃油中除膽固醇樣品編號 描述 膽固醇(毫克/100克)1 脂肪部分 3212 水部分33.63 5次萃取后的脂肪部分 8.54 全部黃油/卵磷脂干粉 1595 常規(guī)的全部黃油2826 第一卵磷脂糊漿3047 卵磷脂糊漿的丙酮萃取物8918 丙酮萃取的卵磷脂糊漿 1729 常規(guī)的全部黃油(重復(fù)實驗) 279結(jié)果證明，用本發(fā)明的方法可有效地從黃油中除去膽固醇。因此，該方法不僅對于在環(huán)境溫度(室溫)下呈液態(tài)的脂肪/油產(chǎn)品有效，而且對必須加熱來維持液態(tài)的脂肪/油產(chǎn)品也有效。另外，結(jié)果表明，萃取方法產(chǎn)生的富含膽固醇的卵磷脂提供了一種有價值的膽固醇來源，它很容易通過簡單的溶劑萃取來分離獲得。
權(quán)利要求
1.一種降低脂肪/油產(chǎn)品中甾醇含量的方法，該方法包括a)使所述脂肪/油產(chǎn)品與磷脂聚集制備物接觸，形成水性分離混合物；b)使所述水性分離混合物混合足夠長的時間，以選擇性地降低所述脂肪/油產(chǎn)品的所述甾醇含量；和c)從所述水性分離混合物中分離出所述甾醇減少的脂肪/油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述甾醇是膽固醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述甾醇是植物甾醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述磷脂聚集制備物包含聚集的磷脂與水的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述磷脂聚集制備物包含一種或多種磷脂，它們選自未修飾或經(jīng)化學(xué)修飾形式的磷脂酰膽堿PC、磷脂酰乙醇胺PE、N-?；字Ｒ掖及種APE、磷脂酰絲氨酸PS、磷脂酰肌醇PI、磷脂酰甘油PG、二磷脂酰甘油DPG、磷脂酸PA、縮醛磷脂、卵磷脂和植物油衍生的膠油。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述磷脂包括卵磷脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述卵磷脂選自大豆卵磷脂、玉米卵磷脂、油菜籽卵磷脂、向日葵卵磷脂、棉籽卵磷脂、花生卵磷脂、蛋黃卵磷脂、牛奶卵磷脂和腦卵磷脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述卵磷脂包括大豆卵磷脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述脂肪/油產(chǎn)品選自動物油、豬油、魚油、蛋黃、黃油和奶酪。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中聚集的磷脂和水的所述組合基本上由重量比為1∶0.2至1∶5的卵磷脂和水組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述比例為1∶1至1∶2。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述脂肪/油產(chǎn)品是液體牛油。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進一步還包括對所述甾醇減少的脂肪/油產(chǎn)品重復(fù)進行步驟(a)、(b)和(c)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)、(b)和(c)在逆流萃取的條件下進行。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)、(b)和(c)在環(huán)境溫度下進行。
16.一種獲得富含甾醇的磷脂的方法，該方法包括a)使含有甾醇的脂肪/油產(chǎn)品與磷脂聚集制備物接觸，形成水性分離混合物；b)使所述水性分離混合物混合足夠長的時間，以將至少部分所述甾醇從所述脂肪/油產(chǎn)品分離到所述聚集的磷脂中；和c)從所述水性分離混合物中分離出所述富含甾醇的磷脂。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述甾醇選自天然或合成的動物甾醇、植物甾醇和真菌甾醇。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述甾醇是膽固醇。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述植物甾醇包括至少一種選自β-谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇的甾醇。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述磷脂聚集制備物包括聚集的磷脂和水的組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述磷脂聚集制備物包含一種或多種磷脂，它們選自未修飾或經(jīng)化學(xué)修飾形式的磷脂酰膽堿PC、磷脂酰乙醇胺PE、N-酰基磷脂酰乙醇胺NAPE、磷脂酰絲氨酸PS、磷脂酰肌醇PI、磷脂酰甘油PG、二磷脂酰甘油DPG、磷脂酸PA、縮醛磷脂、卵磷脂和植物油衍生的膠油。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述磷脂包括卵磷脂。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述卵磷脂選自大豆卵磷脂、玉米卵磷脂、油菜籽卵磷脂、向日葵卵磷脂、棉籽卵磷脂、蛋黃卵磷脂、牛奶卵磷脂和腦卵磷脂。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述卵磷脂包括大豆卵磷脂。
25.一種增加含膽固醇和必需ω-3脂肪酸的魚油的營養(yǎng)藥物價值的方法，該方法包括a)使所述魚油與磷脂聚集制備物接觸，形成水性分離混合物；b)使所述水性分離混合物混合足夠長的時間，以選擇性地減少所述魚油中的所述膽固醇含量并同時保留所述ω-3脂肪酸；和c)從所述水性分離混合物中分離出所述膽固醇減少的魚油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低含甾醇物質(zhì)(如脂肪和油)中甾醇(如膽固醇)含量的方法。該方法是以磷脂雙層為基礎(chǔ)的有效且成本低的方法。使磷脂聚集物在水性環(huán)境中與例如含甾醇的脂肪或油接觸然后混合。在充分混合后,從水性分離混合物中分離出甾醇減少的脂肪或油,如圖所示。或者,也可將相對富含甾醇的磷脂從該水性分離混合物中分離出來。
文檔編號A23C15/00GK1244890SQ98802080
公開日2000年2月16日 申請日期1998年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月31日
發(fā)明者D·R·科達利 申請人:嘉吉有限公司