Modificación enzimática de grasas de triglicéridos.

Procedimiento en el que los residuos de ácidos grasos en un resto glicérido están modificados al azar en lasposiciones terminales y medias,

en el que el procedimiento se desarrolla a un grado de conversión en las posicionesterminales, Re, variando desde 0,3-0,95 y en el que un grado de conversión en la posición media, Ra, varía de0,06-0,75 y en el que Ra es mayor de 0,32Re - 0,08, el procedimiento comprende la exposición de una grasa detriglicéridos a un catalizador que comprende una lipasa caracterizado porque la lipasa es una lipasa deThermomyces lanuginosa que tiene una actividad de al menos 250 IUN en el comienzo del procedimiento y elcontenido de agua en la mezcla de reacción es desde el 0,001 hasta el 0,1 % en peso

Modificación enzimática de grasas de triglicéridos Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de interesterificación de grasas de triglicéridos. Más 5 particularmente el procedimiento se refiere a un proceso de interesterificación enzimática que se designa adicionalmente como un procedimiento de reorganización enzimática.

Antecedentes La interesterificación química de una grasa de triglicéridos tiene como objetivo un intercambio de residuos de ácidos grasos del resto glicérido de la grasa. Después de la interesterificación, en los triglicéridos resultantes los residuos de ácidos grasos se han intercambiado con otros residuos. Los residuos de ácidos grasos se pueden originar a partir de la misma o de diferentes moléculas de triglicéridos o pueden proceder de ácidos grasos libres que estuvieran presentes en la mezcla de reacción.

El intercambio de residuos de ácidos grasos da como resultado eventualmente una distribución estadísticamente aleatoria de los residuos de ácidos grasos sobre las posiciones terminales y medias de la molécula de glicéridos. Se dice que la grasa obtenida ha llegado a estar totalmente modificada al azar.

Los procedimientos de interesterificación química necesitan un catalizador, que usualmente es un hidróxido de metal alcalino o un alcanolato de metal alcalino, tal como metanolato de sodio.

Sin embargo, los consumidores prefieren de manera creciente alimento e ingredientes alimentarios que no se hayan expuesto a productos químicos durante su preparación. Por lo tanto ha surgido una necesidad general para procedimientos de modificación no químicos de grasas de triglicéridos. La interesterificación puede ocurrir también por medio de reorganización enzimática. Tal procedimiento enzimático no afecta la naturaleza de la grasa.

Contrariamente a la interesterificación química que se lleva a cabo instantáneamente, la reorganización enzimática se desarrolla gradualmente y por lo tanto lleva más tiempo.

Para la reorganización enzimática (ER) se usa una enzima lipasa como catalizador. Las lipasas usadas para ER

comprenden la lipasa de Mucor miehei microbiana, la lipasa de Thermomyces lanuginosa y la de Rhizopus or y zae (anteriormente Rhizopus delemar) .

Generalmente, las lipasas usadas en un procedimiento de ER son específicas de sn-1 y sn-3 lo que quiere decir que solamente se afectan los residuos de ácidos grasos terminales.

En el curso de la reacción enzimática, puede ocurrir alguna modificación al azar en la posición media. Sin embargo cuando esto pasa se debe a migración de acilo (véanse Torres y cols., JAOCS vol. 79, n.º: 8 (2002) p. 775-781, Torres y cols. JOACS, vol. 79 n.º: 7 (2002) p. 655-661 y Zhang y cols. JAOCS vol. 78, n.º: 1 (2001) p. 57-64) que es una reacción química secundaria que tiene lugar a tiempos de reacción largos. La migración de acilo se debe a la presencia de diacilglicéridos que surgen abundantemente a tiempos de reacción largos y en presencia de agua.

Esta diferencia en modificación al azar da como resultado productos de triglicéridos con una composición de triglicéridos y con propiedades que son bastante diferentes de la grasa de triglicéridos totalmente modificada al azar que resulta de la interesterificación química. Desafortunadamente, el conocimiento extensivo y la experiencia adquirida usando grasas interesterificadas químicamente totalmente modificadas al azar para elaborar productos alimentarios no se puede usar para grasas enzimáticamente interesterificadas (Zhang y cols. JAOCS, vol. 78, n.º: 1 (2001) páginas 57-64) .

Adicionalmente la posición media en una grasa de materia prima natural es un ácido graso insaturado, a menudo ácido oleico. Los triglicéridos del tipo palmítico-oleico-palmítico pueden causar granulosidad en la mezcla de grasas. Debido a que la posición media de los triglicéridos en una reacción de reorganización enzimática está duramente afectada, los triglicéridos con una posición media saturada apenas están presentes en grasas reorganizadas enzimáticamente, a menos que ya estén presentes en el material de partida. Esta distribución típica de ácidos grasos naturales a lo largo 45 de los triglicéridos tiene algunas consecuencias. En primer lugar es nutritivamente beneficioso tener un ácido graso insaturado en la posición media, dado que la lipasa 2 en nuestro sistema digestivo administra un 2-monoacilglicérido y 2 ácidos grasos libres que están derivados de las posiciones de triacilglicéridos terminales. Este efecto digestivo estáconfirmado por Nielsen (Oils and fats international (vol. 18, n.º: 4 (2002) ) . Él estableció que la acción IM de TL de lipozima inmovilizada está restringida a la posición 1 y 3 en el triglicérido, dejando la posición media inalterada. Sin 50 embargo, esta configuración de ácidos grasos a la largo de la estructura de glicerol de los triacilglicéridos tienen también un inconveniente. Con respecto a la funcionalidad de estructuración estos triacilglicéridos, con una posición media insaturada, son menos funcionales. Esto se debe a su punto de fusión más bajo comparado con triacilglicéridos completamente saturados y su complicado comportamiento de cristalización.

Como se ha explicado anteriormente, la reorganización en la posición media puede ocurrir durante la reorganización enzimática, sin embargo con el fin de que ocurra en una cantidad apreciable la reorganización enzimática tiene que desarrollarse en el equilibrio (conversión al 100 % de posición de sn1 y sn-3) o más allá. La reorganización química se desarrolla instantáneamente, queriendo decir que se obtiene instantáneamente una modificación al azar completa. Es la naturaleza de la reacción enzimática que en el comienzo de la reacción la conversión de las posiciones sn-1 y sn3 funcione rápidamente, pero que hacia el equilibrio la velocidad de conversión proceda más y más lentamente (véase figura 1) . Consecuentemente, para obtener conversión del 100 % se necesitan tiempos de contacto de enzimas largos.

El procedimiento de reorganización enzimática, aunque estrictamente específico de sn-1 y sn-3, está acompañado siempre por algún cambio de la distribución de ácidos grasos en la posición sn-2. Esto se debe al procedimiento químico inevitable que tiene lugar en glicéridos de ácidos grasos parciales. Xu y cols. (Enzymatic Production of Structured lipids: Process reactions and Acyl migration, informe 11 (2000) páginas 1121-1131) comunicó que la acilmigración puede atribuirse primariamente a tiempos de residencia más largos. Sin embargo, el flujo lento relacionado a través del reactor de lecho empaquetado hace al procedimiento caro para usar a escala industrial. (Xu y cols. JAOCS, vol. 79, n.º: 6 (2002) páginas 561-565) . De hecho, Torres y cols. recomiendan tiempos de reacción cortos para reducir la modificación al azar de los residuos de ácidos grasos (JOACS, vol. 79, n.º: 8 (2002) páginas 775-781) .

Sin pretender vincularse a una teoría, el procedimiento migración de acilo es independiente de la enzima usada, sin embargo esto se debe a la velocidad relativamente lenta del procedimiento. Solamente ocurre efecto significativo en la posición media a tasas de conversión muy altas, a menudo del 100 %, que están relacionadas con tiempos de contacto muy largos. Esto se ilustra por Fig. 3.

Los procedimientos comunicados en la técnica anterior hacen referencia típicamente a combinaciones de tiempos y concentraciones de enzimas que se refieren a conversión del 100 % de la posición de sn-1 y de sn-3 (equilibrio) y a menudo en exceso del tiempo necesario para obtener conversión del 100 % de las posiciones terminales. Como una consecuencia lógica estas reacciones proporcionan también una cierta cantidad de modificación al azar de la posición media. Sin embargo, estos procedimientos son económicamente no atractivos, debido a que los tiempos de contacto largos se necesitan para obtener una cantidad razonable de modificación al azar de sn-2.

Por ejemplo Berben y cols. en Society of chemical industr y (en Internet el 16 de febrero de 2001) describen un procedimiento de reorganización enzimática en el que han hecho reaccionar la reacción hasta el equilibrio y obtienen una modificación al azar de la posición media del 18 %.

El documento WO96/14756 describe ER de mezclas grasas usando SP392 específica de sn-1 y sn-3 como catalizador de lipasa. El procedimiento se caracteriza porque la reorganización no tiene lugar más allá de un grado de conversión de la posición sn-1 y sn-3 del 90 % (pero siendo al menos el 20 %) , lo que da como resultado tiempos de reacción más cortos. Sin embargo, no se observa modificación al azar... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento en el que los residuos de ácidos grasos en un resto glicérido están modificados al azar en las posiciones terminales y medias, en el que el procedimiento se desarrolla a un grado de conversión en las posiciones terminales, Re, variando desde 0, 3-0, 95 y en el que un grado de conversión en la posición media, Ra, varía de 0, 06-0, 75 y en el que Ra es mayor de 0, 32Re -0, 08, el procedimiento comprende la exposición de una grasa de triglicéridos a un catalizador que comprende una lipasa caracterizado porque la lipasa es una lipasa de Thermomyces lanuginosa que tiene una actividad de al menos 250 IUN en el comienzo del procedimiento y el contenido de agua en la mezcla de reacción es desde el 0, 001 hasta el 0, 1 % en peso.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el catalizador tiene una actividad de al menos 300 IUN, más preferentemente al menos 350 IUN.

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque Ra es mayor de 0, 32Re -0, 06, preferentemente mayor de 0, 32Re -0, 04.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la cantidad de catalizador cuando se usa en un reactor por lotes es del 0, 05 -9 % en peso, preferentemente del 0, 05 -5 % en peso, más preferentemente del 0, 05 -3 %, calculada en la mezcla de reacción.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque en la primera hora de dirigir al aceite a través de un reactor de lecho empaquetado el tiempo de residencia del aceite en el lecho de catalizador es menor de 25 minutos, preferentemente menor de 20 minutos, más preferentemente menor de 15 minutos.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la grasa de triglicéridos se selecciona de la lista que comprende

cualquier mezcla que comprenda un aceite líquido y una aceite hidrogenado, cualquier grasa de triglicéridos que no se haya sometido a hidrogenación y

una mezcla de grasa de palma o de fracción de grasa de palma y una grasa láurica o una fracción de grasa láurica.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque el grado de conversión Re es menor de 0, 9, preferentemente menor de 0, 85.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque el grado de conversión Re es al menos 0, 35, preferentemente al menos 0, 4.

9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque el contenido de agua en la mezcla de reacción es desde el 0, 001 hasta el 0, 05 % en peso.

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, caracterizado porque la temperatura de la mezcla de reacción es desde 40 hasta 85 ºC, preferentemente desde 45 hasta 80 ºC, más preferentemente desde 50 hasta 75 ºC.

Fig. 1

Tiempo Fig. 2

tiempo de contacto (h)

Fig. 3

tiempo/h