Desgomado enzimático utilizando una mezcla de fosfolipasas PLA y PLC.

Un método para desgomar una composición oleosa, método que comprende:

(a) Proporcionar una composición oleosa que contenga una cantidad de fosfolípidos,

(b) Poner en contacto dicha composición oleosa simultáneamente con una o más enzimas fosfolipasa A en una cantidad de aproximadamente 2 ppm de enzima activa o menos y una o más enzimas fosfolipasa C en una cantidad de aproximadamente 30 ppm de enzima activa o menos, en condiciones suficientes para que las enzimas reaccionen con los fosfolípidos para crear productos de reacción fosfolipídicos, y

(c) Separar los productos de reacción fosfolipídicos de la composición oleosa, siendo la composición oleosa restante después de la separación una composición oleosa desgomada,

Mediante lo cual durante la etapa (b) la reacción de dicha una o más enzimas fosfolipasa A transcurre a una velocidad más rápida que la que sería en ausencia de dicha una o más enzimas fosfolipasa C, donde la duración de la reacción de las enzimas con los fosfolípidos es menor que una hora, y donde dicha reacción de las enzimas con los fosfolípidos se lleva a cabo a un pH de aproximadamente 3-7 a una temperatura de aproximadamente 40-80ºC, y la composición oleosa desgomada de la etapa (c) tiene un contenido de fosfolípidos, medido como partes por millón de fósforo, de aproximadamente 20 ppm o menos.

Desgomado enzimático utilizando una mezcla de fosfolipasas PLA y PLC Campo de la invención

Esta solicitud se refiere a un método enzimático para separar varios fosfolipidos y lecitinas (colectivamente conocidos como "gomas") de aceites vegetales para producir un producto, aceite o grasa desgomada que puede usarse para la producción de alimentos y/o aplicaciones no alimentarias. Más particularmente, esta solicitud se refiere a un método para el tratamiento enzimático y la separación de varios fosfolipidos y lecitinas, método que puede practicarse con aceites brutos o aceites desgomados con agua. En una realización, la reacción enzimática o el período de tratamiento enzimático puede ser menor que aproximadamente una hora.

Antecedentes de la invención

Los aceites vegetales brutos obtenidos por métodos de prensado o de extracción con disolventes son una mezcla compleja de triacilgliceroles, fosfolipidos, esteróles, tocoferoles, ácidos grasos libres, metales traza y otros compuestos minoritarios. Es deseable separar los fosfolipidos, los ácidos grasos libres y los metales traza con el fin de producir un aceite de calidad para ensaladas con un gusto suave, color claro y una larga vida durante el almacenamiento.

La separación de los fosfolipidos genera casi todas las pérdidas asociadas con el refinado de los aceites vegetales. Como se ilustra en la Fig. 1, los fosfolipidos contienen un grupo fosfato sobre uno de los dos extremos de la cadena de glicerol, mientras que un triacilglicerol contiene al menos un ácido graso.

El grupo fosfato del fosfolípido es "hidrófilo" o "amante del agua", lo que significa que el grupo funcional X se siente atraído por el agua. Las cadenas R1 y R2 de ácido graso de los fosfolipidos son "lipófilas" o "amantes de los lípidos", lo que significa que se sienten atraídas por los lípidos. Puesto que la molécula de fosfolípido posee tanto un grupo funcional hidrófilo como cadenas lipófilas de ácidos grasos es un excelente emulsionante natural.

El grupo funcional del fosfolípido que contiene el grupo fosfato denotado en la Fig. 1 como "X" determina el grado de su naturaleza hidrófila. El grupo funcional X en la Fig. 1 puede ser cualquiera de varios de una diversidad de tipos conocidos, unos pocos de los cuales se ilustran en la Fig. 2.

Los fosfolipidos que contienen los grupos funcionales colina y etanolamina tienen la mayor afinidad por el agua, mientras que los ácidos, las sales de ácidos (de calcio, magnesio y hierro) y el inositol tienen una afinidad por el agua mucho menor. El ácido fosfatídico y las sales del ácido fosfatídico son comúnmente conocidos como "Fosfolipidos no Hidratables" o NHPs. Los fosfolipidos son comúnmente medidos en aceite como "contenido de fósforo" en partes por millón. La Tabla 1 contiene las cantidades típicas de fosfolipidos presentes en los principales cultivos de semillas oleaginosas, y la distribución de los diversos grupos funcionales como porcentaje de los fosfolipidos presentes en el aceite.

Composición de fosfolipidos

Tabla 1. Concentraciones típicas y distribuciones de fosfolipidos en semillas oleaginosas comunes

Los fosfolipidos pueden separarse parcial o totalmente de los aceites vegetales por medio de diferentes medios conocidos. Los procedimientos más comúnmente usados en la industria son el desgomado con agua, el desgomado ácido, el refinado cáustico y el desgomado enzimático.

Desgomado con agua

Esta técnica se aplica usualmente a aceites brutos que contienen una alta cantidad de fosfolipidos hidratables. Debido a sus suaves características, los fosfolipidos obtenidos pueden ser usados como lecitina (un emulsionante natural). En general, al aceite obtenido mediante esta técnica se le refiere en la industria como que está

"desgomado", a pesar de estar sólo parcialmente desgomado. Puesto que el aceite desgomado con agua aún contiene altas cantidades de fosfolípidos, especialmente fosfolfpidos no hidratables, puede requerirse el uso de otras técnicas de procesado, tales como el refinado cáustico o el desgomado con la enzima PLA1, para producir un aceite acabado de alta calidad que tenga alta estabilidad y poco color.

En el procedimiento de desgomado con agua se añade agua (1 a 5% en peso) a un aceite bruto a 6-75°C con vigoroso mezclado. A continuación, el aceite se mezcla suavemente durante 15 a 6 minutos para ayudar a la hidratación de los fosfolípidos presentes en el aceite. La hidratación de los fosfolípidos o "gomas" provoca que las gomas se hinchen y aglomeren como un floculante. El floculante es una emulsión o mezcla de gomas hidratadas y aceite. La emulsión tiene un peso específico mayor que el del aceite y puede separarse por sedimentación, filtración o la práctica industrial de centrifugación. La centrífuga da dos corrientes, aceite desgomado con agua y gomas húmedas. El procedimiento de desgomado separa predominantemente sólo los fosfolípidos hidratables. Los restantes fosfolípidos (5 a 25 ppm), medidos como las sales del ácido fosfatídico y/o Pl, pueden separarse en operaciones subsiguientes de procesado.

Las gomas húmedas separadas son una mezcla del aceite emulsionado que contiene al menos una molécula de triacilglicerol (o aceite) por cada dos moléculas de fosfolípido (o goma). Este aceite emulsionado no puede separarse o recuperarse físicamente de la emulsión y se considera una pérdida de procesado. Las gomas pueden secarse y venderse como lecitina de grado alimentario, pero usualmente se usan como un subproducto en otras aplicaciones tales como alimentación animal o en un procedimiento industrial, con un menor valor económico.

La pérdida de aceite por formación de la emulsión es significativa, con un impacto negativo en el balance económico global sobre el coste de procesado del aceite refinado.

Desgomado ácido

Esta técnica se aplica usualmente a aceites brutos cuando el objetivo es la separación total de los fosfolípidos. El aceite obtenido es usualmente denominado en la industria "super desgomado" o "totalmente desgomado".

El aceite bruto se trata con 25 a 2 ppm de ácido fosfórico o ácido cítrico a 6-9°C con vigoroso mezclado. El ácido se deja reaccionar con las sales de los NHPs durante un período de 1 a 9 minutos. El ácido mejora la naturaleza hidrófila de los NHPs, ayudando así a su separación. A continuación, se añade agua (1 a 5% en peso) al aceite bruto tratado con ácido a 6-75°C con vigoroso mezclado. A continuación, el aceite se mezcla suavemente durante 15 a 6 minutos para ayudar a la hidratación de los fosfolípidos. La hidratación de los fosfolípidos o "gomas" provoca que las gomas se hinchen y aglomeren como un floculante. El floculante es una emulsión o mezcla de gomas hidratadas y aceite. La emulsión tiene un peso específico mayor que el del aceite y puede separarse por sedimentación, filtración o la práctica industrial de centrifugación. La centrífuga da un aceite desgomado con ácido y una goma húmeda. El procedimiento de desgomado con ácido separa la mayoría de los fosfolípidos, pero bastantes aún permanecen (25 - 1 ppm) en el aceite desgomado para requerir un procesado adicional. Para aplicaciones alimentarias, el aceite desgomado con ácido usualmente se envía a un procedimiento de blanqueo y desodorización, procedimiento conocido en la industria como "refinado físico". Las gomas tratadas con ácido no pueden ya usar como lecitina grado alimentario.

Como en el procedimiento de desgomado con agua, las gomas separadas y secas en el procedimiento de desgomado con ácido contienen al menos una molécula de triacilglicerol (o aceite) por cada dos moléculas de fosfolípido (o goma). Este aceite emulsionado no puede separarse o recuperarse físicamente y se considera una pérdida de procesado, con un impacto económico negativo en el balance económico global del coste de procesado del aceite refinado.

Refinado cáustico

Esta técnica se aplica usualmente a aceites brutos o desgomados... [Seguir leyendo]

1. Un método para desgomar una composición oleosa, método que comprende:

(a) Proporcionar una composición oleosa que contenga una cantidad de fosfolípidos,

(b) Poner en contacto dicha composición oleosa simultáneamente con una o más enzimas fosfolipasa A en una cantidad de aproximadamente 2 ppm de enzima activa o menos y una o más enzimas fosfolipasa C en una cantidad de aproximadamente 3 ppm de enzima activa o menos, en condiciones suficientes para que las enzimas reaccionen con los fosfolípidos para crear productos de reacción fosfolipídicos, y

(c) Separar los productos de reacción fosfolipídicos de la composición oleosa, siendo la composición oleosa restante después de la separación una composición oleosa desgomada,

Mediante lo cual durante la etapa (b) la reacción de dicha una o más enzimas fosfolipasa A transcurre a una velocidad más rápida que la que sería en ausencia de dicha una o más enzimas fosfolipasa C, donde la duración de la reacción de las enzimas con los fosfolípidos es menor que una hora, y donde dicha reacción de las enzimas con los fosfolípidos se lleva a cabo a un pH de aproximadamente 3-7 a una temperatura de aproximadamente 4-8°C, y la composición oleosa desgomada de la etapa (c) tiene un contenido de fosfolípidos, medido como partes por millón de fósforo, de aproximadamente 2 ppm o menos.

2. El método según la reivindicación 1, donde la duración de la reacción de las enzimas con los fosfolípidos es aproximadamente treinta minutos.

3. El método según la reivindicación 1, donde dicha una o más enzimas fosfolipasa A se seleccionan del grupo que consiste en una enzima fosfolipasa A1 y una enzima fosfolipasa A2.

4. El método según la reivindicación 1, donde dicha una o más enzimas fosfolipasa C se seleccionan del grupo que consiste en una enzima fosfolipasa C y una enzima fosfolipasa C fosfatldil-lnositol específica.

5. El método según la reivindicación 1, donde dicha reacción de las enzimas con los fosfolípidos ocurre a un pH de aproximadamente 4-5.

6. El método según la reivindicación 1, donde dicha reacción de las enzimas con los fosfolípidos ocurre a una temperatura de aproximadamente 4-6°C, o a una temperatura de aproximadamente 45-55°C.

7. El método según la reivindicación 1, donde dicha composición oleosa comprende un aceite bruto, o un aceite previamente desgomado.

8. El método según la reivindicación 1, donde dicha enzima PLC está presente en una cantidad de aproximadamente 2 ppm de enzima activa o menos, o de aproximadamente 1 ppm de enzima activa o menos.

9. El método según la reivindicación 1, donde dicha enzima PLC está presente en una cantidad de aproximadamente 1 ppm de enzima activa o menos, o de aproximadamente ,5 ppm de enzima activa o menos.

1. El método según la reivindicación 1, donde durante la etapa (b) la mezcla de la composición oleosa y las enzimas se mezcla ¡nicialmente por cizalla, preferiblemente donde dicha mezcla por cizalla continúa durante una duración de al menos aproximadamente 45 segundos.

11. El método según la reivindicación 1, donde durante la etapa (b) se añade una cantidad de agua, preferiblemente donde dicha cantidad de agua es al menos aproximadamente 1,5% en peso de la mezcla total, es al menos aproximadamente 3,% en peso de la mezcla total, o es al menos aproximadamente 4,5% en peso de la mezcla total.

12. El método según la reivindicación 1, donde la composición oleosa desgomada de la etapa (c) tiene un contenido de fosfolípidos, medido como partes por millón de fósforo, de aproximadamente 1 ppm o menos, o es aproximadamente 5 ppm o menos.

13. Un procedimiento para desgomar aceites que comprende la etapa de hacer reaccionar una enzima fosfolipasa A con fosfolípidos en una composición oleosa, método caracterizado porque la composición oleosa se pone simultáneamente en contacto con al menos una enzima fosfolipasa A en una cantidad de aproximadamente 2 ppm de enzima activa o menos y al menos una enzima fosfolipasa C en una cantidad de aproximadamente 3 ppm de enzima activa o menos, para que reaccionen con los fosfolípidos de la composición oleosa, en condiciones de reacción tales que la reacción con la enzima fosfolipasa A transcurra a una velocidad más rápida que la que se daría en ausencia de la enzima fosfolipasa C, donde la duración de la reacción de las enzimas con los fosfolípidos es menor que una hora, y donde dicha reacción de las enzimas con los fosfolípidos se lleva a cabo a un pH de aproximadamente 3-7 a una temperatura de aproximadamente 4-8°C, y la composición oleosa desgomada tiene un contenido de fosfolípidos, medido como partes por millón de fósforo, de aproximadamente 2 ppm o menos.