СОХРАНЕНИЕ ДОКОЗАГЕКСАЕНОВОЙ КИСЛОТЫ (DHA) В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕРАБОТКИ КАНОЛЫ

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно дате подачи предварительной патентной заявки США №61/582169, поданной 30 декабря 2011 г. и озаглавленной «Сохранение DHA в процессе переработки канолы».

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает масла растительного происхождения и, в частности, масла из семян масличных растений, содержащие докозагексаеновую кислоту. Согласно некоторым вариантам осуществления, предлагается переработка масла из семян канолы, содержащего докозагексаеновую кислоту, в рафинированное, осветленное и дезодорированное (RBD) масло, которое является хорошо пригодным для использования в пищевых продуктах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Масла растительного происхождения постепенно замещают масла и жиры животного происхождения в качестве основного источника жира, поступающего с пищей. В то время как ненасыщенные жиры (мононенасыщенные и полиненасыщенные), как правило, считаются полезными, насыщенные жиры и транс-жиры не являются полезными. Насыщенные жиры и транс-жиры повышают уровни нежелательного холестерина липопротеинов низкой плотности (LDL) в крови. Таким образом, рекомендуется выбирать пищевые продукты, имеющие низкие уровни насыщенного жира, транс-жира и холестерина, в качестве части здорового питание. Чтобы способствовать распространению здорового образа жизни, Министерство сельского хозяйства США (USDA) в последнее время рекомендует, чтобы насыщенные жиры составляли менее чем 10% калорийности повседневного питания. Однако потребление насыщенных жиров в большинстве промышленно развитых стран остается на уровне, составляющем приблизительно от 15% до 20% суммарной калорийности питания.

Чтобы повысить уровень информированности потребителей, текущие положения по маркировке, которые издает Министерство сельского хозяйства, требуют, чтобы суммарные уровни насыщенных жирных кислот составляли менее чем 1,0 г на 14 г, чтобы получить маркировку низкого содержания насыщенных жирных кислот, и менее чем 0,5 г на 14 г, чтобы получить маркировку отсутствия насыщенных жирных кислот. Это означает, что содержание насыщенных жирных кислот в растительных маслах должно составлять менее чем 7% и 3,5%, чтобы получить маркировку низкого содержания насыщенных жирных кислот и отсутствия насыщенных жирных кислот, соответственно. После издания этих положений произошел резкий рост спроса потребителей на масла, имеющие маркировку низкого содержания насыщенных жирных кислот и отсутствия насыщенных жирных кислот. До настоящего времени этот спрос удовлетворялся, главным образом, за счет масла канолы и в значительно меньшей степени за счет подсолнечного и сафлорового масел. Масло канолы имеет наименьшее содержание насыщенных жирных кислот из всех растительных масел.

Характеристики масел, включая масла растительного и животного происхождения, определяются преимущественно числом атомов углерода и водорода в молекулах масла, а также числом и положением двойных связей, присутствующих в углеродной цепи жирных кислот. Большинство масел, получаемых из растений, составляют присутствующие в различных количествах пальмитиновая (16:0), стеариновая (18:0), олеиновая (18:1), линолевая (18:2) и линоленовая (18:3) жирные кислоты. Традиционно пальмитиновая и стеариновая кислоты называются термином «насыщенные», потому что их углеродные цепи являются насыщенными атомами водорода и, следовательно, в них отсутствуют двойные связи; они содержат максимально возможное число атомов водорода. Однако олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты представляют собой жирные кислоты, цепи которых содержат 18 атомов углерода, в которых присутствуют одна, две и три двойные связи, соответственно. Как правило, олеиновая кислота рассматривается как мононенасыщенная жирная кислота, в то время как линолевая и линоленовая кислоты рассматриваются как полиненасыщенные жирные кислоты.

Ненасыщенная жирная кислота, вызывающая особый интерес, представляет собой докозагексаеновую кислоту (DHA) (C22:6). DHA представляет собой омега-3 жирную кислоту, которая является основным структурным компонентом головного мозга и сетчатой оболочки глаз человека. При использовании в питании DHA может уменьшать риск сердечных заболеваний посредством снижения уровня триглицеридов в крови человека, а также может оказаться полезной в лечении рака толстой кишки и предстательной железы. Потребление DHA часто рекомендуется для женщин в период беременности или грудного вскармливания. Кроме того, с низкими уровнями DHA связана болезнь Альцгеймера. Многие животные способны производить DHA из α-линоленовой кислоты (18:3), которая содержится в растениях. Однако α-линоленовую кислоту (18:3) можно получать только из дикорастущих растений. Хотя α-линоленовая кислота заслуженно используется в питании, она не является доступной для человека в такой степени, как DHA, и не считается, что она является настолько полезной для здоровья, как DHA.

Ненасыщенные липиды в маслах могут окисляться, образуя нежелательные продукты окисления, которые могут придавать нежелательные запахи и/или вкусы пищевым маслам и жирам, а также изготовленным из них продуктам. На скорость окисления влияют несколько факторов, в том числе присутствие кислорода, воздействие света и тепла, а также присутствие в масле природных или добавленных антиоксидантов и ускорителей окисления. Окисление может происходить в результате повторного использования для обжаривания (индуцированное окисление) и/или хранения в течение продолжительного периода (самоокисление). Натуральные масла различаются по своему составу и, таким образом, по механизмам своего окисления. Вследствие сложного состава натуральных масел и многочисленных возможных реакционных путей для данной реакции окисления, эти окислительные реакции не являются полностью понятными. Однако известно, что некоторые из них протекают по механизму радикального цепного многостадийного реакционного каскада. Окислительная порча масел представляет собой распространенное явление и ограничивает срок годности масла. Кроме того, масло, получаемое из семян масличного растения, которые хранились в течение продолжительного периода времени после сбора урожая, часто содержит больше продуктов окисления, чем масло, получаемое из свежесобранных семян масличных растений.

На первой стадии окисления липидов двойные связи реагируют с кислородом, образуя аллильные гидропероксиды (также известные как пероксиды). Поскольку гидропероксиды образуются на первой стадии окисления, они рассматриваются как первичные продукты окисления. Как правило, их количественный анализ представляет собой стандартное определение пероксидного числа. Масло хорошего качества, которое обладает относительно мягким вкусом и слабым запахом, как правило, имеет низкое пероксидное число (PV). Часто требуется, чтобы значения PV пищевых масел, которые поступают на предприятия пищевой промышленности, были ниже определенного уровня, обеспечивающего высокое качество изготавливаемых пищевых продуктов. Пероксиды являются неустойчивыми и легко вступают в последующие реакции. Низкое значение PV представляет собой не единственный показатель хорошего качество масла, потому что значение PV масла может достигать высокого уровня и затем уменьшаться по мере того, как пероксиды вступают в дальнейшие реакции разложения, образуя вторичные продукты окисления.

Вторичные продукты окисления можно классифицировать, разделяя их на три группы согласно размеру образующихся в результате молекул. Хотя многие высокомолекулярные ненасыщенные липиды сами по себе не имеют отличительного запаха и вкуса, продукты их разложения часто обладают сильным запахом и вкусом, что неблагоприятно влияет на качество и устойчивость масел. Некоторые вторичные продукты окисления имеют меньшую молекулярную массу, чем исходные липиды, и, таким образом, являются более летучими, чем исходные липиды и пероксиды. Эти вторичные продукты окисления (например, альдегиды, карбонильные соединения, кетоны, спирты, кислоты, сложные эфиры, простые эфиры, углеводороды и лактоны) являются проблематичными в промышленном производстве пищевого масла, как пишет Gunstone в статье «Реакции, обусловленные двойными связями» в книге «Химия жирных кислот и липидов», издательство Aspen Publishers, Гейтерсберг (штат Мэриленд), 1999 г. Многие из этих вторичных продуктов окисления можно определять по вкусу или запаху даже при очень низких концентрациях.

Подверженность конкретных жирных кислот окислению зависит от их степени ненасыщенности. Таким образом, скорость окисления линоленовой кислоты, молекула которой имеет три двойные связи между атомами углерода, в 25 раз выше, чем скорость окисления олеиновой кислоты, молекула которой имеет только одну двойную связь, и в два раза выше, чем скорость окисления линолевой кислоты, молекула которой имеет две двойные связи. Таким образом, из встречающихся в природе жирных кислот, которые содержатся в масле семян масличного растения, линолевая и линоленовая кислоты производят наибольшее воздействие на вкус и запах. Напротив, имеющее высокое содержание олеиновой кислоты (не менее 70%) масло является в меньшей степени подверженным окислению в процессе хранения, обжаривания и очистки, и его можно нагревать до более высокой температуры без образования дыма, что делает его более подходящим в качестве масла для приготовления пищи. Примеры имеющихся в продаже сортов канолы, у которых масло семян содержит более чем 70 масс.% олеиновой кислоты и менее чем 3,5 масс.% линоленовой кислоты, представляют собой сорта NEXERA®, которые продает компания Dow AgroSciences LLC (Индианаполис, штат Индиана), и из данных сортов производится так называемое негидрированное масло омега-9, имеющее высокое содержание олеиновой кислоты и низкое содержание линоленовой кислоты. Масло омега-9 в настоящее время используется в многочисленных процессах приготовления пищи, включая обжаривание во фритюре, пассерование, выпекание, разбрызгивание и приготовление заправок для салатов.

Традиционные способы переработки семян канолы для производства масла составляют механический отжим семян и последующая экстракция масла растворителем из отжатых семян. Полученное механическим отжимом и экстрагированное растворителем масло объединяют, получая неочищенное масло. Неочищенное масло очищают, чтобы получить продукт для промышленного использования, осуществляя удаление фосфолипидов (обессмоливание); удаление свободных жирных кислот (щелочное рафинирование); удаление окрашивающих веществ, металлов и продуктов окисления (осветление); и удаление обладающих запахом соединений (дезодорирование). В молекуле DHA присутствуют шесть двойных связей, и, таким образом, она является весьма подверженной окислению. Высокие температуры, которые используются в течение традиционных процессов, таких как дезодорирование, при переработке масел из семян масличных растений, являются уместными и даже предпочтительными для переработки масел семян масличных растений, содержащих компоненты жирных кислот, которые присутствуют в природе в данных маслах. Однако такие условия не являются подходящими для переработки масла, содержащего DHA, молекулы которой отличаются очень высокой реакционной способностью и термической неустойчивостью. При высоких температурах DHA разлагается, и ее присутствие в маслах семян масличных растений, как правило, представляет собой проблему в отношении производства пищевого масла.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Недавно были получены генетически модифицированные растения и семена канолы, содержащие обнаруживаемое количество докозагексаеновой кислоты (DHA, C22:6, n-3). См. международную патентную заявку WO 2011/146524 A1. Однако традиционные способы переработки семян канолы для производства растительного масла в качестве продукта не являются подходящими для получения содержащего DHA масла семян канолы. В настоящем документе описаны способы переработки семян масличных растений (например, канолы), содержащих обнаруживаемое количество DHA. Как показывает практика способа согласно некоторым вариантам осуществления, DHA из таких семян масличного растения может сохраняться в растительном масле, получаемом в качестве продукта переработки данных семян. Способы согласно некоторым вариантам осуществления можно использовать, чтобы производить переработанное содержащее DHA масло канолы, которое удовлетворяет техническим условиям традиционного масла канолы. Согласно примерам, такое переработанное содержащее DHA масло канолы имеет хорошие сенсорные и органолептические свойства, которые могут способствовать продаже и использованию этого полезного для здоровья масла.

Согласно вариантам осуществления, способ переработки семян масличных растений, содержащих обнаруживаемое количество DHA, может включать одну или более стадий традиционной переработки семян масличных растений, в том числе, в качестве примера и без ограничения, следующие: подготовка, предварительная обработка, механическое извлечение, экстракция растворителем, обессмоливание, нейтрализация/химическая очистка, осветление, дезодорирование и хранение. Согласно некоторым вариантам осуществления, неочищенное масло получают из семян масличного растения, содержащих обнаруживаемое количество DHA, посредством механического отжима, без использования экстракции растворителем. Согласно некоторым вариантам осуществления, неочищенное масло, получаемое посредством механического отжима, объединяют с маслом, получаемым посредством экстракции растворителем отжатого осадка, образующегося в процессе механического отжима. Механически отжатое масло, вследствие меньшего содержания фосфолипидов, имеет более высокую концентрацию DHA, чем экстрагированное растворителем масло. Таким образом, согласно конкретным вариантам осуществления, для отдельной механической переработки неочищенного масла (без его объединения с экстрагированным растворителем маслом) может потребоваться меньшее число стадий, и такое масло можно продавать с маркировкой «масло первого отжима».

Согласно конкретным вариантам осуществления, в течение одной или нескольких стадий переработки семян масличных растений используется относительно низкая температура. В том числе, согласно некоторым примерам, относительно низкую температуру можно использовать в процессе дезодорирования. Согласно определенным примерам, использование таких низких температур гарантирует высокую степень сохранения DHA в образующемся в результате масле без неблагоприятного воздействия на качество или органолептические характеристики масла. Согласно некоторым вариантам осуществления, предусмотрены конкретные условия в отношении обращения с неочищенным маслом в процессе очистки. Например, неочищенное масло можно загружать вручную в процессе очистки.

Кроме того, в настоящем документе описаны масла, пищевые продукты и товарные продукты, включающие содержащее DHA растительное масло, которое подвергается переработке способом согласно настоящему изобретению.

Представленные выше и другие отличительные признаки становятся более очевидными из следующего подробного описания нескольких вариантов осуществления, которые представлены со ссылкой на сопровождающие чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет иллюстрацию стадий традиционного процесса переработки семян канолы, который можно использовать для производства неочищенного масла канолы, которое подвергают дополнительной переработке, чтобы производить рафинированное, осветленное и дезодорированное масло канолы. Проиллюстрированный традиционный процесс составляют предварительная обработка (кондиционирование, хлопьеобразование и термическая обработка), механическое извлечение (предварительный отжим) и экстракция растворителем (экстракция, отделение растворителя и испарение растворителя).

Фиг. 2 представляет иллюстрацию стадий традиционного процесса переработки семян канолы, который можно использовать для дополнительной очистки неочищенного масла канолы, чтобы производить рафинированное, осветленное и дезодорированное масло канолы. Проиллюстрированный традиционный процесс составляют обессмоливание, химическое рафинирование, осветление и дезодорирование. Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения, стадию дезодорирования можно осуществлять, используя нетрадиционные низкие температуры и условия выдерживания, чтобы обеспечивать сохранение DHA в рафинированном, осветленном и дезодорированном масле, получаемом в данном процессе.

Фиг. 3 представляет графическую иллюстрацию степени сохранения DHA, наблюдаемой на стадиях переработки масла семян канолы, обогащенного DHA. Полученное механическим путем масло содержит DHA на значительно более высоких уровнях (приблизительно 1,3%), чем экстрагированное растворителем масло (приблизительно 0,75%). Традиционная стадия дезодорирования (включающая термическую обработку приблизительно при 245°C в течение 2 часов) приводила к сохранению лишь 32% DHA. Напротив, способ переработки семян масличных растений, включающий дезодорирование в нетрадиционных условиях (термическая обработка приблизительно при 210°C в течение 60 минут), приводил к сохранению приблизительно 97% DHA.

Фиг. 4 представляет графическую иллюстрацию степени сохранения DHA, наблюдаемой на стадиях переработки масла семян генетически модифицированных растений канолы, в семенах которых содержалась DHA. См. международную патентную заявку WO 2011/146524 A1. Согласно наблюдениям в исследованиях обогащения DHA, неочищенное отжатое шнековым прессом масло генетически модифицированной канолы содержит больше DHA, чем экстрагированное растворителем масло. Кроме того, введение нетрадиционной стадии дезодорирования в традиционный процесс очистки масла значительно повышает степень сохранения DHA.

Фиг. 5 представляет результаты сравнительного исследования анализатором запахов типа «электронный нос» масла канолы сорта NEXERA® и содержащего DHA масла генетически модифицированной (GM) канолы. Фиг. 5 (сверху) представляет изображение, показывающее положение всех результатов на диаграмме разброса данных. Фиг. 5 (снизу) представляет увеличенное изображение участка RBD, показывая близкое сходство рафинированного, осветленного и дезодорированного масла канолы сорта NEXERA® и генетически модифицированной канолы.

ВАРИАНТ (ВАРИАНТЫ) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I. Обзор нескольких вариантов осуществления

В настоящем документе описан улучшенный способ переработки образца семян масличного растения (например, семян канолы) или образца неочищенного растительного масла, содержащего докозагексаеновую кислоту (DHA), который можно использовать для производства в качестве продукта рафинированное, осветленное и дезодорированное масло, содержащее DHA. Хотя способы, описанные в настоящем документе, не являются обязательными (и могут оказываться неблагоприятными) для производства рафинированного, осветленного и дезодорированного масла, не содержащего DHA, эти способы позволяют по существу предотвращать разложение и/или потери DHA из семян масличного растения или образца неочищенного масла, содержащего DHA, и они используются для производства рафинированного, осветленного и дезодорированного масла. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предусмотрены способы, которые обеспечивают экономичный процесс очистки масла из семян масличных растений, который можно легко поставить на промышленную основу для максимального сохранения DHA, например, в маслопродуктах, полученных из генетически модифицированной канолы, содержащих обнаруживаемое количество DHA. Переработанное масло (например, масло канолы), получаемое способами, которые описаны в настоящем документе, могут удовлетворять техническим условиям традиционного масла канолы, а также могут обладать хорошими сенсорными и органолептическими характеристиками, чтобы способствовать продаже и/или использованию содержащих DHA маслопродуктов.

II. Сокращения

DC - холодильно-сушильный агрегат.

DCP - плазма постоянного тока.

DHA - докозагексаеновая кислота.

DI – деионизированный.

DT - испаритель для удаления растворителя.

DTDC - интегрированный испаритель для удаления растворителя и холодильно-сушильный агрегат.

GC - газовая хроматография.

ICP - индуктивно связанная плазма.

NHP - негидратируемый фосфатид.

RBD - рафинирование, осветление и дезодорирование.

TOC - суммарное содержание органического углерода.

III. Термины

Канола: Термин «канола» означает подвид рапса, растения рода капусты (Brassica), в семенах которого содержание эруковой кислоты (C22:1) составляет не более чем 2 масс.% (по отношению к суммарному содержанию жирных кислот в семенах), и которое производит (после измельчения) высушенный на воздухе пищевой продукт, содержащий менее чем 30 мкмоль глюкозинолатов на 1 г обезжиренного (не содержащего жира) пищевого продукта. Этот подвид рапса отличаются своей пищевой пригодностью по сравнению с более традиционными разновидностями. Масло канолы признано как превосходное пищевое масло вследствие своего низкого уровня содержания насыщенных жирных кислот.

Хотя рапсовые продукты питания имеют относительно высокое содержание белка, их высокое содержание волокон снижает их способность усвоения и ценность в качестве корма для животных. По сравнению с соевыми продуктами питания, обычные продукты питания на основе канолы отличаются повышенным содержанием пищевых волокон. Вследствие своего высокого содержания пищевых волокон, продукты питания на основе канолы имеют приблизительно на 20% уменьшенную метаболическую энергию (ME), чем соевые продукты питания. В результате этого пищевая ценность оказывается низкой по сравнению с продуктами из семян других масличных растений, таких как соевые продукты питания, в частности, в рационах для свиней и птицы. См. работу Rakow «Повышение качества продуктов питания на основе канолы посредством выведения разновидностей с желтыми семенами: историческая перспектива», бюллетень по устойчивым производственным системам Министерства сельского хозяйства и продовольствия Канады (AAFC), 2004 г. (a). Кроме того, присутствие глюкозинолатов в некоторых продуктах питания на основе канолы также уменьшает их ценность вследствие вредного воздействия, которое производят данные соединения на рост и размножение домашнего скота.

Разновидности канолы различаются, в частности, по цвету оболочки своих семян. Цвета оболочки семян, как правило, разделяются на два основных класса: желтый и черный (или темно-коричневый). Кроме того, наблюдаются разнообразные оттенки этих цветов, такие как красновато-коричневый и желтовато-коричневый. Разновидности канолы, имеющие более светлый цвет оболочки семян, согласно многочисленным наблюдениям имеют меньшую толщину оболочки и, таким образом, меньшее содержание волокон и большее содержание масла и белка, чем разновидности с темным цветом оболочки семян. См. Stringam и др. «Химические и морфологические характеристики, связанные с цветом оболочки семян рапса», материалы IV Международного конгресса по рапсу, Гиссен, Германия, 1974 г., с. 99-108; Bell и Shires, Can. J. Animal Science (Канадский журнал науки о животных), 1982 г., т. 62, с. 557-65; Shirzadegan и Röbbelen, Göttingen Fette, Seifen, Anstrichmittel (Геттингенский журнал жиров, мыла и лакокрасочных материалов), 1985 г., т. 87, с. 235-7; Simbaya и др. J. Agr. Food Chem. (Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии), 1995 г., т. 43, с. 2062-6; Rakow «Желтосеменная канола вида Brassica napus для канадской рапсовой промышленности», бюллетень по устойчивым производственным системам Министерства сельского хозяйства и продовольствия Канады (AAFC), 2004 г. (b). Это интуитивно имеет смысл, поскольку растение канолы может расходовать больше энергии на производство белков и жиров, если ему не требуется эта энергия на производство волокнистых компонентов оболочки семян. Кроме того, согласно сообщениям, желтосеменные линии канолы имеют низкое содержание глюкозинолатов. Rakow и др., материалы X Международного конгресса по рапсу, Канберра, Австралия, 26-29 сентября, 1999 г., стендовый доклад № 9. Таким образом, цель разработки желтосеменной разновидности канолы представляла собой возможность повышения пищевой ценности продуктов питания на основе канолы. См. Bell «Использование продуктов питания и побочных продуктов для питания животных» в книге «Производство и использование семян масличных растений рода капусты», редакторы Kimber и McGregor, издательство Cab International, Уоллингфорд, Оксфордшир, OX108DE, Великобритания, 1995 г., с. 301-37; а также см. выше Rakow (2004 г., b); Rakow и Raney (2003 г.).

Желтосеменные формы видов растений рода капусты имеют близкое родство к виду рапса (B. napus); например, показано, что репа (B. rapa) и горчица сарептская (B. juncea) отличаются пониженными уровнями содержания волокон в своих семенах и изготовленных из них продуктах питания. Развитие фенотипических признаков желтосеменного рапса (B. napus) показало, что можно снижать содержание волокон в семенах рапса посредством интеграции генов, регулирующих окраску семян, от родственных видов рода капусты (Brassica). Однако интеграция генов, регулирующих окраску семян, от родственных видов рода капусты в ценных разновидностях масличных растений рода капусты, таких как разновидности канолы, усложняется тем, что множество рецессивных аллелей принимают участие в наследовании желтого цвета оболочки семян у существующих в настоящее время желтосеменных линий. Кроме того, скручивание стручков также представляет собой проблему, которая обычно встречается в процессе интеграции желтого цвета оболочки семян вследствие неудовлетворительной конъюгации хромосом, когда происходит интрогрессия желтого цвета оболочки семян от других видов растений рода капусты, таких как горчица сарептская (B. juncea) и горчица эфиопская (B. carinata).

Содержание масла: При использовании в настоящем документе термин «содержание масла» означает характеристику масла в растениях или частях (например, семенах) растений. Согласно некоторым вариантам осуществления, содержание масла выражается в процентах по отношению к массе цельных высушенных семян. Согласно некоторым вариантам осуществления, содержание масла в семенах конкретного масличного растения представляет собой характеристику данной разновидности растений, которую можно использовать для отличия растения данной разновидности от других растений того же вида. Содержание масла можно измерять посредством использования разнообразных аналитических методов, в качестве примера и без ограничения, таких как спектроскопия ядерного магнитного резонанса, спектроскопия в ближней инфракрасной области, анализ метиловых эфиров жирных кислот (FAME) и экстракция в аппарате Сокслета (Soxhlet).

Согласно конкретным вариантам осуществления, характеристика «содержание масла» может представлять собой процентное содержание олеиновой кислоты и/или процентное содержание линоленовой кислоты. При использовании в настоящем документе термин «процентное содержание олеиновой кислоты» означает процентное содержание олеиновой кислоты по отношению к суммарной массе масла семян масличного растения, определяемое методом анализа FAME. При использовании в настоящем документе термин «процентное содержание линоленовой кислоты» означает процентное содержание линоленовой кислоты по отношению к суммарной массе масла семян масличного растения, определяемое методом анализа FAME.

Анализ FAME можно использовать для измерения процентного содержания определенной жирной кислоты по отношению к суммарному содержанию жирных кислот в образце. Что касается масла семян масличного растения, данное процентное содержание можно определять, получая образец масла из семян, синтезируя метиловые сложные эфиры жирных кислот, присутствующих в данном образце масла, и анализируя пропорции разнообразных жирных кислот, которые присутствуют в образце, с использованием газовой хроматографии. Определенное таким способом содержание масла может представлять собой отличительную характеристику данной разновидности растений.

Полиненасыщенная жирная кислота: При использовании в настоящем документе термин «полиненасыщенная жирная кислота» или «PUFA» означает жирную кислоту, у которой длина углеродной цепи составляет, по меньшей мере, 16 атомов углерода, по меньшей мере, 18 атомов углерода, по меньшей мере, 20 атомов углерода или 22 или более атомов углерода, включая, по меньшей мере, 3 двойных связи или более, 4 двойных связи или более, 5 двойных связи или более, или 6 двойных связи или более, причем все двойные связи присутствуют в цис-конфигурации.

Длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты: При использовании в настоящем документе термин «длинноцепочечная полиненасыщенная жирная кислота» или «LC-PUFA» означает жирную кислоту, у которой длина углеродной цепи составляет 18 и более атомов углерода или 20 и более атомов углерода, включая 3 двойных связи или более, или 22 или более атомов углерода, включая, по меньшей мере, 3 двойных связи или более, 4 двойных связи или более, 5 двойных связей или более, или 6 двойных связей или более. Кислоты ряда омега-6 LC-PUFA включают, но не ограничиваются этим, следующие: гамма-линоленовая кислота (C18:3); ди-гомо-гамма-линоленовая кислота (C20:3, n-6); арахидоновая кислота (C20:4, n-6); адреновая кислота (также называется термином «докозатетраеновая кислота» или DTA) (C22:4, n-6); и докозапентаеновая кислота (C22:5, n-6). Кислоты ряда омега-3 LC-PUFA включают, но не ограничиваются этим, следующие: альфа-линоленовая кислота (C18:3); эйкозатриеновая кислота (C20:3, n-3); эйкозатетраеновая кислота (C20:4, n-3); эйкозапентаеновая кислота (C20:5, n-3); докозапентаеновая кислота (C22:5, n-3) и докозагексаеновая кислота (C22:6, n-3). Кислоты LC-PUFA также включают жирные кислоты, содержащие в углеродной цепи более чем 22 атома углерода и 4 двойные связи или более, в качестве примера и без ограничения, C28:8, n-3.

Физическое рафинирование: При использовании в настоящем документе термин «физическое рафинирование» означает процесс, в котором свободные жирные кислоты в неочищенном или обессмоленном масле удаляются путем испарения вместо нейтрализации и удаления в форме мыла в процессе щелочного рафинирования.

Омыление: При использовании в настоящем документе термин «омыление» означает гидролиз триглицеридов, которые представляют собой сложные эфиры жирных кислот, основанием (например, гидроксидом натрия NaOH) с образованием карбоксилатной соли.

IV. Переработка семян масличных растений

Варианты осуществления включают способ производства рафинированного масла (например, рафинированного, осветленного и дезодорированного масла), содержащего, по меньшей мере, одну полиненасыщенную жирную кислоту. Согласно конкретным вариантам осуществления, предусматривается производство масла, содержащего DHA и/или EPA. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ может включать получение масла из содержащего PUFA генетически модифицированного растения (например, канолы), например, посредством экстрагирования (например, отжима) и переработки масла из семян генетически модифицированного растения. Таким образом, согласно конкретным вариантам осуществления, предусматривается использование генетически модифицированного растения, причем данное генетически модифицированное растение производит PUFA такого типа или в таком количестве, которые не встречаются в дикорастущей разновидности растения данного вида. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ согласно настоящему изобретению может включать рафинирование масла из образца масла, которое было обогащено или улучшено посредством добавления одной или нескольких полиненасыщенных жирных кислот.

Согласно некоторым примерам, способ получения масла, содержащего, по меньшей мере, одну PUFA, может включать получение неочищенного масла семян масличного растения из генетически модифицированного вида растения рода капусты Brassica, которое производит DHA и/или EPA. Такое неочищенное масло семян масличного растения может содержать, например, жирные кислоты, причем содержание олеиновой кислота (C18:1) составляет приблизительно 70 масс.% или более, и/или содержание линоленовой кислоты (C18:3) составляет приблизительно 4 масс.% или менее. Потребление таких масел, как правило, считается полезным для здоровья человека, причем они обладают повышенной устойчивостью для использования в общественном питании и производстве продуктов в потребительских упаковках по сравнению с маслами, имеющими более высокое содержание линоленовой кислоты. Такие масла могут также сокращать необходимость гидрирования и обеспечивать питательные преимущества по сравнению с другими маслами, которые содержатся в пищевых продуктах. Устойчивость к окислению масла, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, например, масла, которое можно изготавливать согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, можно повышать посредством введения антиоксидантов и/или других добавок, известных в технике.

Согласно некоторым вариантам осуществления, генетически модифицированное растение, из которого производится масло, может содержать одну или несколько PUFA, в качестве примера и без ограничения, такие как EPA (эйкозапентаеновая кислота (C20:5, n-3)), DHA (докозагексаеновая кислота (C22:6, n-3)), DPA (докозапентаеновая кислота (C22:5, n-6 или n-3)), ARA (эйкозатетраеновая кислота или арахидоновая кислота (C20:4, n-6)), GLA (гамма-линоленовая кислота (C18:3, n-6)), ALA (альфа-линоленовая кислота (C18:3, n-3)), SDA (стеаридоновая кислота, (C18:4, n-3)), а также сочетания любых из представленных выше кислот. Согласно некоторым вариантам осуществления, генетически модифицированное растение, из которого производится масло, может представлять собой растение, которое было генетически модифицировано для рекомбинантной экспрессии системы синтазы PUFA и фосфопантетеин-трансферазы (PPT). Согласно конкретным вариантам осуществления, данное растение может быть генетически модифицированным таким образом, чтобы обеспечивать дополнительную экспрессию акцессорного белка, например, такого как AcoAS (синтаза ацил-кофермента A), GPAT (глицерин-3-фосфатацилтрансфераза, LPAAT (ацилтрансфераза лизофосфатидной кислоты), DAGAT (диацилглицеринацилтрансфераза) или ACCase (карбоксилаза ацетил-кофермента A), для улучшения производства и/или накопления полиненасыщенных жирных кислот (или других биоактивных продуктов синтазы PUFA) генетически модифицированным растением. Примеры генетически модифицированных растений, которые могут оказаться полезными согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, включают производящие LC-PUFA растения, описанные в международной патентной заявке PCT WO 2011/146524 A1.

Согласно некоторым вариантам осуществления, масличные семена, из которых можно получать масло для переработки в рафинированный, осветленный и дезодорированный маслопродукт, дают высшие растения, в том числе двудольные и однодольные растения. Согласно вариантам осуществления, масличные семена производят используемые в пищу растения, такие как культурные растения, из которых производится масло. Согласно конкретным примерам, растения, производящие маслосодержащие семена, могут представлять собой, в том числе и без ограничения, следующие: канола (Brassica napus); репа (B. napus); индийская горчица (B. juncea), эфиопская горчица (B. carinata), турнепс (B. rapa); капуста (B. oleracea), соя (Glycine max), лен (Linum usitatissimum), маис (Zea mays), сафлора или дикий шафран (Carthamus tinctorius), подсолнечник (Helianthus annum), табак (Nicotiana tabacum), резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana), бразильский орех (Betholettia excelsa), клещевина обыкновенная (Ricinus communis), кокосовый орех (Cocus nucifera), кориандр (Coriandrum sativum); хлопок (виды рода Gossypium), арахис (Arachis hypogaea), симмондсия китайская или жожоба (Simmondsia chinensis), масличная пальма (Elaeis guineensis), олива (Olea eurpaea), рис посевной (Oryza sativa), тыква гигантская (Cucurbita maxima), ячмень обыкновенный (Hordeum vulgare), пшеница мягкая (Triticum aestivum) и ряска (виды рода Lemnaceae). Согласно определенным примерам, можно использовать любые и все генотипы и культурные сорта растений, производящих масличные семена, выбор которых осуществляется по усмотрению специалиста в данной области техники.

Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают конкретные способы переработки и/или рафинирования масла, которые эффективно сохраняют полиненасыщенные жирные кислоты (например, DHA и EPA) в образце масла. Переработанные или рафинированные масла можно получать традиционно, используя любой из нескольких способов очистки масла, включая, в том числе и без ограничения, следующие: экстракция сверхкритической текучей средой, отжим, экстракция растворителем и сочетания перечисленных выше способов. Способы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения означают системы, процессы и стадии процессов в традиционных технологиях, которые известны специалистам в данной области техники. Например, в маслах, получаемых посредством экстракции растворителем, смесь масла и растворителя называется термином «мисцелла», а липиды, остающиеся после удаления растворителя, называются термином «неочищенное масло». Отжатое или выжатое на прессе масло известно под названием «прессовое масло». Как отмечено выше, масла можно перерабатывать посредством последовательного применения представленных выше систем и способов. Например, масло канолы можно получать, отжимая сначала семена канолы и получая отжатое неочищенное масло и отжатый осадок. Масло, остающееся в отжатом осадке, можно затем извлекать посредством экстракции растворителем, таким как гексан, и в результате этого получается мисцелла. После удаления растворителя из мисцеллы получается экстрагированное растворителем неочищенное масло. Отжатое неочищенное масло и экстрагированное растворителем неочищенное масло можно затем объединять, получая нерафинированное масло канолы.

Неочищенные растительные масла, получаемые в результате механического отжима и/или экстракции растворителем, представляют собой смеси липидов, которые включают, в качестве примера и без ограничения, следующие: триацилглицериды, фосфолипиды, стеролы, токоферолы и свободные жирные кислоты. Неочищенные масла также включают в следовых количествах металлы и другие соединения. Чтобы изготовить маслопродукт для дальнейшего использования (например, потребления в пищу), часто оказывается необходимой последующая переработка/очистка неочищенного масла. Традиционные способы переработки масла, а также способы переработки согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, могут включать одну или несколько технологических стадий, включающих, в качестве примера и без ограничения, следующие: предварительная обработка, механический отжим, экстракция растворителем, обессмоливание, рафинирование (нейтрализация), осветление и дезодорирование. Другие стадии, которые можно необязательно включать в процесс переработки масла, включают следующие: депарафинизация, гидрирование, частичное гидрирование, этерификация, внутримолекулярная переэтерификация, межмолекулярная переэтерификация, фракционирование и гидролиз.

Семена некоторых масличных растений можно перерабатывать посредством последовательного осуществления стадий. Например, масло канолы можно производить, отжимая сначала семена для получения отжатого неочищенного масла и отжатого осадка. Масло, остающееся в отжатом осадке, можно затем извлекать посредством экстракции растворителем, таким как гексан, и при этом получается мисцелла. После удаления растворителя из мисцеллы можно получать экстрагированное растворителем масло. Отжатое неочищенное масло и экстрагированное растворителем масло можно объединять, получая нерафинированное масло канолы. Стадии процесса переработки масла можно осуществлять независимо, или в интегрированном или частично интегрированном режиме.

i. Предварительная обработка/подготовка

Согласно некоторым вариантам осуществления, после сбора семян масличного растения, но до извлечения неочищенного масла из семян масличного растения, семена масличного растения можно подвергать предварительной обработке на одной или нескольких стадиях. Хотя семена масличного растения могут содержать масла в количестве, составляющем от приблизительно 20% до приблизительно 50%, масло в неповрежденных семенах прочно связано внутри клеток, и это масло необходимо принудительно извлекать или делать более доступным для растворителя, чтобы осуществлять экстракцию растворителем. Предварительную обработку можно осуществлять таким образом, чтобы в достаточной степени подготавливать семена масличного растения для извлечения масла посредством экстракции растворителем или механическими способами, и, согласно некоторым примерам, необходимо удалять оболочки и/или другие материалы с ядра семени или мякоти. Таким образом, конкретные примеры могут предусматривать предварительную обработку на одной или нескольких стадиях, таких как, в качестве примера и без ограничения, следующие: рафинирование, отделение загрязняющего материала, термическая обработка, удаление оболочки, расщепление (например, с использованием рифленых валков или дробильных машин), кондиционирование/термическая обработка, провеивание, высушивание, удаление шелухи/корки, горячее шелушение, хлопьеобразование и хранение.

Способы очистки различаются в значительной степени в зависимости от конкретных используемых семян масличных растений и исходного качества образца. Для конкретных образцов может оказаться желательной, например, очистка растения от стеблей, веток, листьев и инородного материала. Инородный материал может разлагаться и вызывать нагревание массы семян в процессе хранения, и в результате этого ухудшается качество масла. Согласно некоторым примерам, способ очистки может включать использование магнита, предназначенного для отделения примесного металла, крупного решета, предназначенного для отделения грубых частиц и тяжелых материалов, и/или мелкого сита, предназначенного для отделения мелких и средних частиц. Согласно конкретным примерам, можно также использовать провеивание для отделения легких инородных материалов. Могут быть предусмотрены способы очистки, включающие использование сочетания вращающихся или вибрирующих крупных решет и барабанов, а также провеивание, что обычно называется термином «отсеивание крупных фракций», и эти процессы могут быть включены согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Поставщики оборудования для очистки отсеивания крупных фракций включают Buhler (Плимут, штат Миннесота), Carter-Day (Фридли, штат Миннесота) и Kice Metal Products (Вичита, штат Канзас).

Чтобы способствовать извлечению масла или осуществлению других технологических стадий, может оказаться желательным регулирование уровня влажности семян масличных растений перед получением масла. Таким образом, семена масличного растения можно высушивать в процессе предварительной обработки. Можно использовать большие вертикальные зерносушилки с открытым пламенем для высушивания семян масличных растений. Примерные зерносушилки могут включать множество колонн, в которых семена масличных растений медленно перемещаются вниз через данное устройство, причем верхняя часть колонны используется для высушивания, а нижняя часть используется для охлаждения. Кроме того, может оказаться желательным повышение влажности семян до определенного уровня. Например, можно смешивать семена масличного растения с водой и выдерживать их до установления равновесия.

Хлопьеобразование или расщепление можно использовать для разрушения клеточных оболочек семян масличного растения, в результате чего становится более доступным масло, изготавливаемое из данных семян масличного растения. Хлопьеобразование можно использовать для изготовления из мякоти хлопьев, толщина которых составляет, например, приблизительно от 0,25 до 0,37 мм (например, 0,30 мм). Примеры оборудования, которое можно использовать согласно некоторым примерам для изготовления хлопьев или расщепления семян масличных растений перед извлечением масла, включают, без ограничения, следующие: плющильный станок для хлопьев, станок для расщепления семян (их поставляют, например, компании Buhler и CPM Roskamp (Ватерлоо, штат Айова)); измельчитель (например, кофемолка); и двухвалковое устройство для хлопьев (например, устройство с гладкими валками от компании Bauermeister Inc. (Мемфис, штат Теннеси)). Установочные параметры некоторых устройств для хлопьеобразования и/или расщепления можно регулировать таким образом, чтобы производить измельчение семян до желательной толщины. Согласно конкретным примерам, в процессе предварительной обработки семена масличного растения измельчают, используя кофемолку.

Семена масличного растения можно также кипятить или подвергать термическому воздействию в процессе предварительной обработки, таким образом, чтобы денатурировать белки, высвободить масло и/или инактивировать ферменты. Например, содержащийся в рапсовом масле фермент мирозиназа катализирует гидролиз глюкозинолатов, образуя нежелательные соединения, такие как изотиоцианаты и нитрилы. Семена рапса можно подвергать термической обработке в многоступенчатых нагревательных устройствах, и при этом инактивируется фермент мирозиназа. Например, семена рапса можно предварительно нагревать при температуре от 20 до 50°C в течение менее чем 5 минут, а затем вводить в контакт с острым паром при 120°C. Как правило, термическая обработка при высокой температуре не является обязательной для семян подсолнечника. Расщепленные и очищенные от оболочки соевые бобы можно кондиционировать при температуре, составляющей от приблизительно 65°C до приблизительно 90°C, при продолжительности выдерживания, составляющей, например, приблизительно от 20 до 30 минут, и регулировании влажности с помощью водяного пара. Семена канола имеют в значительной степени пониженные уровни глюкозинолатов, чем семена традиционного рапса, и таким образом семена канолы можно подвергать термической обработке при меньшей температуре, составляющей, например, менее чем 100°C, чтобы предотвратить образование изотиоцианатов и нитрилов. Согласно конкретным примерам, расщепленные или превращенные в хлопья семена канолы в процессе предварительной обработки нагревают при температуре, составляющей от приблизительно 75°C до приблизительно 95°C (например, приблизительно 85°C), в течение периода времени, составляющего от приблизительно 5 минут до приблизительно 60 минут (например, приблизительно 20 минут).

Кипячение, кондиционирование и термическое воздействие также можно использовать для придания семенам масличного растения упругости, что способствует разрушению клеток, коалесценции капель масла и агрегации белков, таким образом, что повышается производительность хлопьеобразования и эффективность экстракции. Кондиционирование можно осуществлять, например, используя вращающиеся барабаны с внутренним паровым змеевиком или тарельчатый нагреватель. Можно использовать механические лопасти, чтобы перемешивать материал семян и обеспечивать равномерное нагревание.

После подготовки семян масличного растения, неочищенное масло можно извлекать из материала хлопьев или семян масличного растения. Измельченные или превращенные в хлопья семена масличного растения можно подвергать экстракции непосредственно (например, в случае семян, имеющих пониженное содержание масла, таких как соевые бобы), или их можно подвергать механическому отжиму перед экстракцией (например, в случае семян, имеющих повышенное содержание масла, таких как семена канолы и подсолнечника). Можно использовать определенные технологии, известный в технике, чтобы улучшать экстракцию масла и/или физическое рафинирование подготовленного материала, в том числе, в качестве примера и без ограничения, следующие: инактивация ферментов группы липазы в подготовленном материале семян, процесс ALCON™ компании Lurgi GmbH и использование расширителя.

ii. Механическое извлечение

Согласно вариантам осуществления, материал семян масличного растения можно подвергать механическому прессованию, таким образом, чтобы извлекать образец масла из материала семян масличного растения. Такое механическое извлечение масла может включать ряд стадий, в том числе, в качестве примера и без ограничения, следующие: термическая обработка, прессование, экструзия, осаждение, охлаждение осадка, эмульгирование осадка, измельчение осадка, заключительная обработка и фильтрация масла. Согласно традиционной процедуре механического извлечения, семена масличного растения подвергают предельному нагреванию и давлению, которые механически выдавливают масло из содержащих масло клеток. Согласно некоторым примерам конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, содержащие PUFA семена масличного растения можно подвергать механическому прессованию без предельного нагревания. Неограничивающие примеры устройств для механического прессования, которые можно использовать, согласно конкретным примерам включают, без ограничения, следующие: шнековый пресс, такой как прессы, поставляемые компаниями Anderson International Corp. (Кливленд, штат Огайо), Simon-Rosedowns (Халл, Великобритания), а также пресс Taby типа 20A от компании Taby Skeppsta (Эребру, Швеция). Согласно некоторым примерам, посредством механического отжима можно извлекать, по меньшей мере, приблизительно 60% (например, по меньшей мере, приблизительно 70%, по меньшей мере, приблизительно 80% и, по меньшей мере, приблизительно 90%) масла из материала семян масличного растения (например, хлопьев или частиц измельченных семян масличного растения). С другой стороны, отжатый осадок, образующийся в результате механического извлечения, может содержать приблизительно от 15% до 19% остаточного масла.

Согласно некоторым примерам, механическое извлечение может включать введение термически обработанного материала семян масличного растения в механический пресс, в котором доступное масло (составляющее, например, приблизительно 60% или более суммарной массы масла) отделяется посредством приложения высокого механического давления. Масло, полученное в процессе механического отжима, как правило, содержит высокую концентрацию мелких металлических частиц, которые можно отделять в седиментационном резервуаре, после чего следует прижимной лист или диск и рамочный фильтр, а затем неочищенное масло поступает в процесс рафинирования. Согласно некоторым примерам, способствующее фильтрованию вещество (например, в количестве, составляющем приблизительно 1%) можно добавлять в механически выделенное масло перед фильтрованием. Согласно некоторым примерам, механически извлеченное масло фильтруют, используя фильтровальную бумагу, например, в воронке, установленной над сборным резервуаром или сосудом.

В заключение процесса механического извлечения, образующийся в результате осадок на фильтре, как правило, оказывается уплотненным и достаточно твердым, и выделенное масло семян масличного растения собирают, используя сливные рычаги в механическом прессе. После операции прессования отжатый осадок можно измельчать и охлаждать, а затем подвергать экстракции растворителем для заключительного выделения масла.

iii. Экстракция растворителем

Согласно некоторым вариантам осуществления, материал семян масличного растения (например, отжатый осадок, изготовленный посредством механического отжима) можно экстрагировать растворителем, чтобы выделять и получать масло из этого материала. Как правило, для осуществления экстракции растворителем материал семян масличного растения можно смешивать с растворителем при определенном соотношении растворителя и материала семян масличного растения (составляющем, например, от приблизительно 2:1 до приблизительно 3:1) и оставлять в контакте с растворителем в течение определенной продолжительности выдерживания. Образующееся в результате неочищенное экстрагированное растворителем масло можно затем собирать и хранить (например, в атмосфере азота) до последующей переработки. Экстракция растворителем может включать стадии/процессы, в том числе, в качестве примера и без ограничения, следующие: экстракция, удаление/испарение растворителя, дистилляция, отделение растворителя, рафинирование с использованием мисцеллы и восстановление жидкой фазы. Растворители, которые можно использовать для экстракции масла из материала семян масличного растения, включают, в качестве примера и без ограничения, следующие: гексан, изопропиловый спирт и сверхкритический CO₂.

Экстрагируемость масла увеличивается при повышенных температурах, и, таким образом, специалист в данной области техники, как правило, желает поддерживать температуру на максимально возможном уровне в течение традиционного процесса экстракции растворителем. См. справочник Bailey «Промышленные масложировые продукты», шестое издание, т. 5, глава 5.1.5 («Экстракция растворителем»), издательство John Wiley & Sons, Хобокен, штат Нью-Джерси, 2005 г. Согласно некоторым примерам конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, можно использовать относительно низкую температуру в процессе экстракции растворителем масел из материала семян масличных растений, в которых содержится, по меньшей мере, одна полиненасыщенная жирная кислота.

Согласно некоторым вариантам осуществления, экстракция растворителем включает использование экстрактора (такого как, например, противоточный экстрактор, вращающийся экстрактор и имеющий глубокий слой экстрактор). Как правило, по мере того, как экстрагируемый материал поступает в экстрактор, он вступает в контакт с мисцеллой приблизительно при максимальной концентрации масла. После этого первого промывания мисцелла (которая может содержать, например, от приблизительно 25% до приблизительно 30% масла) выходит из экстрактора для дистилляции и извлечения растворителя. После прохождения через несколько стадий промывания, экстрагируемый материал (который может содержать, например, от приблизительно 25% до приблизительно 35% остаточного растворителя) можно затем подвергать удалению растворителя, которое можно осуществлять, например, используя испаритель для удаления растворителя (DT) или аналогичное устройство. Один неограничивающий пример экстрактора, который можно использовать согласно конкретным примерам, представляет собой экстрактор Сокслета (Soxhlet™) от компании Ace Glass (Вайнленд, штат Нью-Джерси). Неограничивающий пример испарителя, который можно использовать согласно конкретным примерам отделения растворителя от экстрагируемого материал, представляет собой роторный испаритель, такой как испаритель модели Buchi Rotavapor RE111™ от компании Buchi (Швейцария).

После выхода из экстрактора мисцелла может проходить через ряд дистилляционных устройств для отделения масла и восстановления растворителя. Как правило, в этом процессе используют ряд испарителей с ниспадающей пленкой и ректификационных колонн. Например, в испарителе первой ступени, использующем водяной пар и пары растворителя, выделяющиеся из DT, мисцелла может концентрироваться от приблизительно 28% до приблизительно 80% или более. Выделяющиеся пары можно конденсировать и направлять в рабочий резервуар для разделения воды и растворителя. Мисцелла затем может проходить в испаритель второй ступени, как правило, работающий при атмосферном давлении или в условиях вакуума, где продолжается концентрирование мисцеллы, в результате чего она содержит, например, от приблизительно 95% до приблизительно 98% масла. Наконец, мисцелла может поступать в колонну для отпарки масла или ректификационную колонну, в которой отделяется основная масса оставшихся летучих соединений в процессе работы при низком абсолютном давлении, составляющем, например, приблизительно 50 мм рт. ст. (6666 Па) или менее.

iv. Обессмоливание

Переработка растительного масла, в частности, переработка растительных масел, имеющих высокое содержание фосфора (например, соевое, кукурузное и подсолнечное масло), как правило, включает отделение фосфолипидов и лецитинов (в совокупности именуемых термином «смолы») в так называемом процессе обессмоливания. При обессмоливании из образца неочищенного масла также удаляются и другие примеси, такие как углеводы и белки, и готовится масло для химического рафинирования и физического рафинирования. Обессмоливание может включать стадии/процессы, в том числе, в качестве примера и без ограничения, следующие: подкисление, фильтрование, смешивание, гидратация, (центрифужное) разделение, пероксидное осветление и высушивание. Как известно в технике, можно использовать обессмоливание водой для отделения гидратируемых фосфатидов, которые имеют большее сродство к водной фазе, чем к масляной фазе. Однако, как правило, требуются особые виды обработки, чтобы эффективно отделять негидратируемые фосфатиды (NHP).

Согласно некоторым примерам, технология обессмоливания кислотой используется в подготовке образца масла для химического рафинирования. Обессмоливание кислотой можно осуществлять посредством добавления небольшого количества кислоты (например, фосфорной кислоты) в образец неочищенного масла (который можно получать в результате механического выделения и/или экстракции растворителем), после чего осуществляется добавление небольшого количества воды (промывание) и отделение обогащенной водой смоляной фазы, в которой содержатся фосфолипиды. В результате получается обессмоленное масло.

Согласно конкретным примерам, можно использовать обработку определенной кислотой и другие процессы, чтобы получать имеющее низкое содержание фосфора обессмоленное масло. Такие процессы, которые известны специалистам в данной области техники, обладают таким преимуществом, что соли кальция, магния и железа и фосфатидной кислоты обладают большим сродством к масляной фазе, чем в водной фазе, и по этой причине их необходимо удалять из масла, используя особый процесс. Предварительная обработка масла фосфорной кислотой, лимонной кислотой или другим веществом при соответствующей температуре, в течение соответствующего времени и в условиях надлежащего перемешивания, после которой следует стадия промывания водой, которая описана выше, может оказаться эффективной для удаления содержащих фосфатиды компонентов. Согласно конкретным примерам, процессы абсорбции диоксидом кремния могут также оказаться эффективными для осаждения этих фосфатидов.

Разработано множество вариантов обессмоливания кислотой для повышения устойчивости обессмоленного масла, получаемого в данном процессе. Например, один из способов, разработанных для канолы, предусматривает введение небольшого количества разбавленной щелочи после предварительной обработки кислотой и непосредственно перед центрифугированием. Кроме того, можно использовать сухое обессмоливание в качестве предварительной обработки для физического рафинирования масел, имеющих пониженное содержание фосфатидов, в качестве альтернативы обессмоливания водой. Данный сухой процесс можно интегрировать в операцию осветления, причем, как правило, предусматривается введение кислоты, которую удаляют вместе с осажденными фосфатидами в процессе осветления.

Согласно некоторым вариантам осуществления, содержащий DHA или EPA образец масла (который, например, можно получать посредством выделения под давлением) можно подвергать обессмоливанию, используя процесс, в котором образец масла смешивают с водой (вводя, например, приблизительно от 0,5% до 2% воды) и водным раствором кислоты, в котором содержатся свободная щавелевая кислота и/или фосфорная кислота (или их подходящие соли) в расчете на массу масла. Согласно некоторым примерам, обессмоливание можно осуществлять, используя процесс, включающий добавление приблизительно от 0,1% до 0,3% фосфорной кислоты (например, приблизительно 0,1% раствора 85% фосфорной кислоты) в образец масла в расчете на массу масла. В традиционном процессе обессмоливания смесь масла, воды и кислоты можно затем перемешивать при температуре, составляющей от приблизительно 75°C до приблизительно 95°C, в течение времени выдерживания, составляющего приблизительно от 20 минут до 1 часа, и в результате этого происходит обессмоливание образца масла. Согласно некоторым примерам конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, содержащий PUFA образец масла можно нагревать при температуре, составляющей от приблизительно 40°C до приблизительно 70°C (например, приблизительно 50°C), и можно добавлять приблизительно 2% воды (при температуре, составляющей от приблизительно 80°C до приблизительно 100°C). Смесь масла и воды можно затем перемешивать в течение периода, составляющего от приблизительно 10 минут до приблизительно 30 минут (например, приблизительно 20 минут).

После перевода фосфолипидов и лецитинов в водную фазу посредством обессмоливания кислотой, смесь масла и воды можно центрифугировать для отделения смол и другие примесей, чтобы получать обессмоленное масло. Надлежащее центрифугирование обеспечивает разделение водной фазы и масляной фазы. Масляную фазу можно отделять от водной фазы, например, посредством декантации или с помощью пипетки.

v. Рафинирование/нейтрализация

Термин «рафинирование» означает процессы, предназначенные для нейтрализации свободных жирных кислот, присутствующих в образце масла (например, обессмоленного масла), посредством введения щелочи и центрифужного отделения нерастворимого материала тяжелой фазы. Рафинирование может также обеспечивать удаление фосфолипидов, окрашенных частиц и других примесей. Рафинирование включает как физические, так и химические операции. Как правило, химическое рафинирование можно осуществлять посредством добавления небольшого количества щелочного вещества в обессмоленное масло и центрифугирования содержащего щелочь масла для отделения фазы осадка после омыления, содержащей соли полученных при омылении жирных кислот (мыло), и в результате получается рафинированное масло.

Рафинирование можно осуществлять в открытой периодической системе или в процессе непрерывной переработки, причем его можно сочетать с обессмоливанием. Операции физического рафинирования, как правило, сочетаются с операциями обессмоливания, осветления и дезодорирования в единой системе (например, интегрированной системе парового рафинирования).

Согласно некоторым вариантам осуществления, используется процесс химического щелочного рафинирования. Щелочное рафинирование может включать стадии/процессы, в том числе, в качестве примера и без ограничения, следующие: нагревание, смешивание щелочи с неочищенным или обессмоленным маслом, (центрифужное) разделение, выдерживание, добавление промывочной воды и высушивание. Щелочное рафинирование обеспечивает несколько преимуществ по сравнению с альтернативными физическими способами. Например, если операция обессмоливания оказывается неполной или неэффективной, щелочное рафинирование удаляет основную массу фосфатидов. Аналогичным образом, если металлы (в частности, кальций и/или магний) присутствуют в большом количестве, их можно удалять в ходе процесса. Кроме того, щелочное рафинирование можно использовать, как правило, в случае семян масличных растений различных видов; т.е. система, предназначенная для одного масла, как правило, будет производить удовлетворительные результаты в случае другого масла.

Согласно некоторым примерам, процесс щелочного рафинирования может включать, в качестве предварительной обработки, введение в охлажденное неочищенное обессмоленное масло заданного количества кислоты (например, фосфорной кислоты), чтобы способствовать удалению негидратируемых фосфатидов. Например, в случае канолы кислоту можно вводить в масло, используя зонный смеситель, непосредственно перед введением щелочи, а также второй зонный смеситель, который может уменьшать потери при рафинировании и улучшать цвет масла. Количество любой используемой кислоты желательно сокращать до минимума, поскольку ее необходимо нейтрализовать щелочью. Количество негидратируемого фосфора в данной партии неочищенного масла можно измерять, используя встроенное в линию оборудования для анализа методом плазмы постоянного тока/индуктивно связанной плазмы (DCP/ICP). В качестве альтернативы, специалист в данной области техники может определять уровень фосфора на основании своего собственного опыта, а также обеспечивать избыточное количество, необходимое для удаления ожидаемого количества, таким образом, чтобы компенсировать незначительные колебания.

Согласно некоторым примерам, процесс щелочного рафинирования может включать нагревание неочищенного или обессмоленного масла (при температуре, составляющей, например, от приблизительно 40°C до приблизительно 70°C, например, приблизительно 60°C). После этого в масло можно добавлять надлежащее количество термостатированного разбавленного раствора щелочи (например, гидроксида натрия), причем надлежащее количество можно определять, например, путем измерения или аппроксимации уровней свободных жирных кислот в масле. Изготовление разбавленного щелочного раствора можно осуществлять, смешивая концентрированную щелочь и умягченную воду до известной плотности и температуры (например, от 16 до 24°C). Нейтрализационный раствор можно также изготавливать, используя ряд проточных устройств, которые измеряют скорость потока и плотность раствора. Данный способ может оказаться желательным в системах, в которых с ним можно интегрировать ICP и компьютерные управляющие системы.

Используемое количество нейтрализационного раствора определяется на основании теоретического количества щелочи для нейтрализации свободных жирных кислот плюс необязательный избыток для удаления других примесей. Как правило, оказывается предпочтительным использование минимального количества избытка щелочи, необходимого для удаления свободных жирных кислот и других примесей, таким образом, чтобы сокращать до минимума омыление нейтральных липидов. В качестве примера и без ограничения, гидроксид натрия можно добавлять в обессмоленное масло в количестве, составляющем избыток от приблизительно 2% до приблизительно 20% (например, приблизительно 12,5%) по отношению к массе масла. При определении используемого количества нейтрализационного раствора специалист в данной области техники должен учитывать, что предварительная обработка кислотой влияет на результаты титрования для определения свободных жирных кислот, и, следовательно, вычисленный избыток необходимо исправлять соответствующим образом.

Согласно некоторым примерам, после того, как масло смешивают с надлежащим количеством термостатированного разбавленного щелочного раствора, содержащий масло и щелочь раствор встряхивают или перемешивают, используя, например, встроенный в линию высокосдвиговый смеситель или статическое встряхивающее устройство. Омыление свободных жирных кислот происходит почти моментально, но может потребоваться некоторый период выдерживания, чтобы любая избыточная щелочь и вода гидратировали фосфолипиды и прореагировали с цветными пигментами. Согласно определенным примерам, смешивание с механическим встряхиванием можно осуществлять в течение периода выдерживания, но может оказаться желательным наблюдение и/или регулирование этого перемешивания во избежание образования устойчивых эмульсий, которые не будут разделяться в центрифуге. Надлежащая продолжительность выдерживания, как правило, зависит от типа и качества перерабатываемого масла. Например, в случае соевого масла может потребоваться 5 минут или более для осуществления выдерживания, причем в случае кукурузного масла требуется менее продолжительное выдерживание. См. работу Farr «Влияние обработки и хранения соевых бобов на качество продукта в производстве и переработке соевого масла», представленную в Научно-исследовательском центре пищевого белка Техасского университета A&M, 1987 г., с. 67-10.

Согласно некоторым примерам, содержащий масло и щелочь раствор можно нагревать (например, при температуре от приблизительно 75°C до приблизительно 80°C) для уменьшения вязкости и обеспечения более определенного разделения мыла и масла. В типичных традиционных процессах щелочного рафинирования, содержащий масло и щелочь раствор нагревают при температуре от приблизительно 75°C до приблизительно 80°C. Согласно некоторым примерам конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, содержащий масло и щелочь раствор нагревают при температуре, составляющей от приблизительно 40°C до приблизительно 70°C (например, приблизительно 65°C). Согласно наблюдениям, эффективность разделения может пострадать, если на масло не воздействует высокотемпературный градиент, создаваемый водяным паром. См. вышеупомянутый справочник Bailey «Промышленные масложировые продукты», глава 5.1.7 «Щелочное рафинирование», 2005 г. Таким образом, в традиционных процессах щелочного рафинирования, как правило, используется водяной пар.

Согласно некоторым примерам, содержащий масло и щелочь раствор центрифугируют, чтобы отделить мыло от масла после смешивания в процессе выдерживания (и после любого нагревания). Масло можно отделять от мыла после разделения, например, путем декантации или с помощью пипетки.

Согласно некоторым примерам, после центрифугирования осадок тяжелой фазы, образующийся в результате омыления, поступает в систему подкисления, или в некоторых случаях его вводят обратно в исходный поток. Образующее легкую фазу рафинированное масло, выходящее из центрифуги, можно нагревать, смешивать с горячей водой (составляющей, например, приблизительно от 10 до 15%) для промывания и затем перемешивать. Для максимального увеличения адсорбции мыла может оказаться желательным, чтобы данная смесь масла и воды поступала на дополнительное выдерживание при перемешивании, снова при достаточном, но слабом встряхивании во избежание эмульгирования. Фосфорную кислоту можно добавлять в воду для промывания, чтобы уменьшать содержание остаточного мыла в рафинированном масле и обеспечивать лучшее разделение между масляной и водной фазами.

Согласно конкретным примерам, образующую легкую фазу смесь рафинированного масла и воды можно направлять на второе центрифугирование (промывание водой). Это второе центрифугирование может в значительной степени сокращать содержание остаточного мыла (например, в 10 раз или более), причем остаточная концентрация мыла, которая присутствует в масле, как правило, составляет менее чем 50 частей на миллион. После этого второго промывания водой и центрифугирования масло можно направлять в вакуумную сушилку, где из него может быть удалена остаточная влага. В качестве альтернативы, остаточная влага может переноситься в процесс осветления, поскольку остаточная влага усиливает эффективность адсорбции определенных осветляющих веществ. Как правило, масло охлаждают после его удаления из центрифуги с промыванием водой, причем в это время можно использовать атмосферу азота. Согласно альтернативным примерам, можно исключить стадию промывания водой, и можно использовать гидратированный диоксид кремния или другие материалы, чтобы адсорбировать мыло и остаточный фосфор в течение последующего процесса осветления.

vi. Осветление

Осветление представляет собой адсорбционный способ очистки, используемый в процессе очистки масла. Хотя осветление традиционно использовали для ослабления цвета пищевых масел, современные технологии адсорбционного осветления можно использовать для удаления множества нежелательных соединений из масла и, таким образом, их можно использовать для обеспечения множества качественных выгод. Таким образом, адсорбенты и конкретные процессы можно выбирать согласно мнению специалиста в данной области техники, чтобы оптимизировать адсорбцию разнообразных примесей. Например, осветление можно использовать для удаления фосфолипидов, остающихся после обессмоливания и нейтрализации. Фосфатиды и остаточное мыло, которое образуется в процессе щелочного рафинирования, можно также удалять, используя процесс осветительной адсорбции. Если это мыло не удалять, оно может вызывать полимеризацию в процессе дезодорирования. Продукты окисления, в том числе первичные (пероксиды) и вторичные (анизидины), можно также удалять в процессе осветления. Кроме того, в процессе осветления можно удалять следовые металлы (например, железо и медь). Хотя хелатообразование посредством лимонной кислоты в процессе дезодорирования может уменьшать каталитический окислительный потенциал этих металлов, может оказаться желательным их удаление из процесса в минимально возможный срок. Как представлено выше, показатель эффективности осветления может представлять собой один или несколько из следующих: цвет, остаточное содержание мыла, содержание фосфора, содержание пероксидов и содержание анизидинов.

Согласно некоторым вариантам осуществления, процедура осветления может включать, в качестве примера и без ограничения, следующие процессы: деаэрация, предварительная обработка кислотой/кондиционирование, введение осветляющего вещества (например, осветляющая глина), обработка диоксидом кремния, выдерживание с осветляющим веществом (например, в течение приблизительно 30 минут); вакуумное осветление и фильтрование/удаление глины и адсорбированных материалов. Согласно конкретным примерам, процедура осветления может включать нагревание масла (например, при температуре, составляющей от приблизительно 90°C до приблизительно 110°C, в том числе приблизительно 95°C) с твердой осветляющей глиной для удаления примесей, включающих окрашенные частицы и остаточное мыло, и фильтрование для получения подтвержденного рафинированного и осветленного (RB) масла. Осветление можно осуществлять в открытой периодической системе или в режиме непрерывной переработки.

Осветляющие глины, как правило, получают из глинистых минеральных отложений, а затем высушивают, измельчают, просеивают и, возможно, активируют кислотой. Осветляющие глины, как правило, представляют собой очень тонкие порошки, в которых, например, по меньшей мере, приблизительно 90% частиц глины имеют диаметр, составляющий менее чем приблизительно 80 мкм, и/или в которых у основной массы глины частицы имеют диаметр, составляющий менее чем приблизительно 200 мкм. Один распространенный тип осветляющей глины, которая является пригодной для активации кислотой, представляет собой бентонит, который содержит алюмосиликаты, известные как монтмориллонит. Осветляющие глины поставляют несколько компаний, в том числе, например: Sud-Chemie Inc. (Мюнхен, Германия), LaPorte Absorbents (Чешир, Великобритания) и Engelhard Corp. (Бичвуд, штат Огайо). Неограничивающие примеры осветляющей глины, которую можно использовать согласно определенным примерам, включают осветляющие глины Tonsil 126FF от компании Sud-Chemie и Gr 160 от компании Englehard.

Согласно некоторым вариантам осуществления, осветление может включать деаэрацию образца масла (например, химически рафинированного масла). Например, образец масла можно нагревать в вакууме, чтобы деаэрировать масло. Согласно конкретным примерам, масло можно нагревать в целях деаэрации при температуре, составляющей от приблизительно 40°C до приблизительно 70°C (например, приблизительно 50°C). Согласно некоторым вариантам осуществления, масло можно предварительно обрабатывать кислотой («сухое обессмоливание») перед осветлением. Например, можно добавлять раствор лимонной кислоты, содержащий, например, 0,2 масс.% раствора 50% лимонной кислоты.

Основные цветные пигменты в пищевом масле представляют собой хлорофилл (зеленый) и каротиноиды (оранжевый). Каротиноиды, как правило, удаляются в процессе дезодорирования (и/или гидрирования), но хлорофилл удаляется в процессе осветления. Чтобы осветлять имеющие высокое содержание хлорофилла семена (например, канолы), как правило, используется повышенная доза осветляющей глины, и ее действие можно усиливать посредством добавления активированного угля или других веществ. После выдерживания в течение достаточного периода в масло можно добавлять глину и/или другое осветляющее вещество (вещества) в суспензионном резервуаре. Данные вещества можно вводить в отводимый поток масла, причем образующуюся в результате суспензию можно направлять обратно в основной поток масла, или ее можно вводить в резервуар, предназначенный для содержания всего потока масла (например, в атмосфере азота), на несколько минут. В качестве альтернативы, осветляющие материалы можно вводить непосредственно в резервуар для осветления без предварительного суспендирования масла в отдельном суспензионном резервуаре. Кроме того, традиционный осветляющий резервуар можно заменять устройством, в котором обеспечивается продолжительность выдерживания суспензии глины и масла посредством ряда труб.

Согласно некоторым вариантам осуществления, в масло можно добавлять диоксид кремния, чтобы удалять мыло и фосфолипиды перед добавлением осветляющей глины. Один неограничивающий пример диоксида кремния, который можно использовать согласно некоторым примерам, представляет собой добавляемый на уровне приблизительно 0,5% (по отношению к массе масла) Trysil™ от компании Grace Davidson (Колумбия, штат Мэриленд). Диоксид кремния можно непрерывно добавлять в масло в суспензионной системе при атмосферных условиях и остаточной влажности от стадии промывания водой. В случае систем сухого обессмоливания воду можно добавлять в масло с заданным количеством кислоты для предварительной обработки, чтобы повышать влагосодержание. После реакции с диоксидом кремния влагу можно удалять в вакууме (составляющем, например, приблизительно 1 мм рт. ст. (133,3 Па), приблизительно 5 мм рт. ст. (666,6 Па), приблизительно 10 мм рт. ст. (1333 Па) и промежуточные значения) перед добавлением осветляющей глины, которую можно предварительно наносить на фильтры.

В резервуар или емкость для осветления можно также вводить и другие материалы, такие как активированный уголь в случае масла канолы и/или других масел, а также способствующие фильтрованию вещества. Масло можно перемешивать (используя, например, паровое перемешивание или механический перемешивание) в контакте с осветляющими веществами в течение периода выдерживания, а затем его можно направлять, по меньшей мере, на один осветляющий фильтр в целях отделения твердых и адсорбированных материалов. Согласно некоторым примерам конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, масло можно перемешивать в контакте с осветляющим веществом (веществами) в вакууме при температуре, составляющей от приблизительно 90°C до приблизительно 110°C (например, приблизительно 95°C), в течение периода, составляющего от приблизительно 15 минут до 1 часа (например, приблизительно 30 минут).

После периода выдерживания можно использовать испарительный резервуар, чтобы удалять влагу, содержащуюся в масле. Осветленное масло можно фильтровать для отделения следов твердых веществ, а затем масло можно охлаждать и хранить (например, в атмосфере азота). Согласно некоторым примерам, в осветленное масло можно добавлять антиоксидант, чтобы ингибировать окисление.

vii. Дезодорирование

Согласно вариантам осуществления, масло RB, изготовленное на описанных выше технологических стадиях, можно направлять на стадию дезодорирования. В большинстве неочищенных растительных масел содержатся натуральные компоненты, которые придают изготовленным из них маслам RB нежелательные запахи и вкусы, если данные компоненты не удалены. Такие компоненты включают придающие нежелательные запахи и вкусы вещества, а также продукты гидрирования, которые придают неприятный запах и цвет, причем все эти вещества можно удалять, используя дезодоратор. Дезодорирование также непосредственно увеличивает срок хранения и улучшает цвет получаемого в результате маслопродукта. Масло, которое было подвергнуто рафинированию, осветлению и дезодорированию, называется термином «рафинированное, осветленное и дезодорированное масло» (масло RBD).

Согласно некоторым вариантам осуществления, содержащий PUFA образец масла можно дезодорировать, осуществляя процесс, включающий, в качестве примера и без ограничения, следующие стадии: деаэрация, нагревание, нагревание в вакууме, введение (или барботирование) водяного пара в масло, охлаждение, мгновенное испарение, фильтрование, сбор дистиллята и получение дезодорированного масла. Существует значительное различие между давлением пара масла и летучих материалов, которые влияют на запах, цвет и устойчивость масла, что позволяет селективно испарять эти летучие материалы из масла при низких давлениях, составляющих, например, от приблизительно 1 мм рт. ст. (133,3 Па) до приблизительно 4 мм рт. ст. (533,2 Па). Можно использовать любой способ, чтобы испарять эти летучие вещества без ущерба для масла, в качестве процесса дезодорирования согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Дезодорирование можно осуществлять, используя, в качестве примера и без ограничения, периодический процесс, непрерывный процесс и полунепрерывный процесс.

Согласно некоторым примерам, система дезодорирования может включать деаэрацию масла RB (например, при температуре, составляющей от приблизительно 60°C до приблизительно 90°C). Деаэрация может оказаться необходимой перед нагреванием масла, поскольку из масла семян большинства масличных растений осаждаются полимеры, когда на масло, содержащее кислород, воздействуют нагревательные поверхности. Согласно конкретным примерам, после того, как масло проходит через деаэратор, масло может проходить через масляный теплообменник. Масло можно затем нагревать до температуры дезодорирования.

Дезодорирование, как правило, обеспечивает одно или несколько условий, которые заставляют нежелательные летучие вещества переходить в парообразное состояние. Например, дезодорирование, как правило, предусматривает воздействие газа-носителя на тонкую пленку при повышенной температуре и низком давлении. Очищающий газ (например, водяной пар) можно вводить для перемешивания масла, и в результате этого на все масло в образце масла RB воздействуют поверхностные условия. Очищающий газ затем уносит летучие вещества из дезодоратора в систему рециркуляции пара. Согласно конкретным вариантам осуществления, барботирование образца масла может включать первоначальное нагревание образца масла в вакууме при температуре, составляющей приблизительно 100°C, и затем барботирование водяного пара через масло при скорости, составляющей, например, приблизительно 1 масс.% масла в час.

Варианты осуществления настоящего изобретения предотвращают особенно резкое снижение содержание PUFA в дезодорированном масле, что является особенно характерным в условиях очень высоких температур, традиционно используемых для испарения летучих веществ. В традиционном процессе дезодорирования газ-носитель поступает в масло при предельно высокой температуре, которая приближается к температуре дымообразования масла, составляя, например, приблизительно от 235 до 260°C, причем газ поступает в течение периода времени, составляющем не более чем несколько часов (например, приблизительно 90 минут). Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения, газ-носитель можно вводить в образец масла в процессе дезодорирования при температуре, составляющей, например, приблизительно 200°C, приблизительно 202°C, приблизительно 204°C, приблизительно 206°C, приблизительно 208°C, приблизительно 210°C, приблизительно 212°C, приблизительно 214°C, приблизительно 216°C, приблизительно 218°C, приблизительно 220°C и приблизительно 225°C. Согласно некоторым примерам, газ-носитель поступает при температуре, составляющей приблизительно 210°C. Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения, газ-носитель можно вводить в образец масла в течение периода времени, который составляет, например, приблизительно 20 минут, приблизительно 25 минут, приблизительно 30 минут, приблизительно 35 минут, приблизительно 40 минут, приблизительно 45 минут, приблизительно 50 минут, приблизительно 55 минут, приблизительно 60 минут, приблизительно 70 минут, приблизительно 75 минут, приблизительно 80 минут, приблизительно 85 минут и приблизительно 90 минут. Согласно некоторым примерам, газ-носитель поступает в течение приблизительно 60 минут.

После нагревания до температуры дезодорирования масло, как правило, интенсивно перемешивают в резервуаре для дезодорирования в течение заданного периода времени до тех пор, пока не будет удалена основная масса летучих веществ и не закончится термическое осветление. Получаемое в результате масло затем охлаждают. В то время, когда масло охлаждается, в масло могут быть введены в небольшом количестве хелатообразующие вещества (например, лимонная кислота) и/или один или несколько антиоксидантов. Летучие вещества, удаляемые в течение процесса дезодорирования, как правило, конденсируют и извлекают в паровом скруббере. Остальная масса летучих газов, включая очищающий водяной пар и другие более летучие соединения, как правило, конденсируется в вакуумной системе. Когда вакуум снимается, рафинированное, осветленное и дезодорированное масло, как правило, хранится в атмосфере азота или другого инертного газа.

В технике известно множество традиционных способов дезодорирования. Примеры процессов дезодорирования включают, в том числе и без ограничения, технологии дезодорирования, которые описывает O.L. Brekke «Дезодорирование» в книге «Справочник по переработке и использованию соевого масла», редакторы D.R. Erickson и др., Американская соевая ассоциация и Американское общество специалистов по химии масла, с. 155-191; а также справочник Bailey «Промышленные масложировые продукты», пятое издание, т. 2 (с. 537-540) и т. 4 (с. 339-390), редактор Hui, издательство John Wiley & Sons, Inc. Другие процессы дезодорирования включают, без ограничения, процессы, которые описывают патенты США №6172248 и №6511690, а также патентная публикация США №2005/0014237 A1.

V. Продукты, включающие растительное масло, содержащее полиненасыщенные жирные кислоты

Согласно некоторым вариантам осуществления, предусмотрены пищевые продукты, добавки, лечебные продукты или питательные продукты («маслопродукты»), в которых содержится, по меньшей мере, одна полиненасыщенная жирная кислота (например, DHA и/или EPA). Согласно конкретным вариантам осуществления, маслопродукты можно использовать в любых приложениях, для которых являются подходящими масла, изготовленные способами согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Как правило, масла, изготовленные способами согласно некоторым вариантам осуществления, можно использовать, чтобы заменять, например, минеральные масла, сложные эфиры, жирные кислоты или животные жиры в разнообразных кулинарных и некулинарных приложениях, таких как смазочные материалы, смазочные добавки, текучие среды для обработки металлов, гидравлические текучие среды и огнестойкие гидравлические текучие среды. Согласно конкретным вариантам осуществления, маслопродукт, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, можно использовать в некулинарных или пищевых процессах и композициях. В качестве дополнения или альтернативы, масла, изготовленные способами согласно некоторым вариантам осуществления, можно использовать как материалы в процессе производства модифицированных масел. Примеры технологий для модификации масел включают фракционирование, гидрирование, изменение содержания олеиновой кислоты или содержания линоленовой кислоты в масле, а также другие технологии модификации, которые являются известными для специалистов в данной области техники.

Неограничивающие примеры некулинарных приложений, в которых можно использовать маслопродукт, содержащий, по меньшей мере, одну полиненасыщенную жирную кислоту, включают промышленные, косметические и медицинские приложения, причем в любом приложении масло, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, заменяет минеральное масло, сложный эфир, жирную кислоту или животный жир. Примеры косметических приложений для маслопродукта, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, включают использование данного продукта в качестве смягчающего средства в косметической композиции, в качестве заменителя вазелина, в качестве составляющего компонента мыла или в качестве материала в процессе производства мыла, в качестве составляющего компонента раствора для обработки полости рта, в качестве составляющего компонента композиции для обработки путем старения и в качестве составляющего компонента пенного аэрозоля для обработки кожи или волос. Медицинские приложения для маслопродукта, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, включают, в качестве примера и без ограничения, использование в качестве защитного барьера против инфекции. Кроме того, масла с высоким содержанием жирных кислот омега-9 можно использовать для улучшения приживаемости трансплантата. См. патент США №6210700.

Согласно некоторым вариантам осуществления, маслопродукт, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, можно выбирать из группы, которую составляют пищевой продукт, пищевая добавка, фармацевтическая композиция, молоко животных, приближенное по составу к женскому молоку, смесь для питания младенцев, содержащий полезные добавки пищевой продукт и функциональный пищевой продукт. Подходящие фармацевтические композиции включают, в качестве примера и без ограничения, следующие: противовоспалительная композиция, средство для химиотерапии, активное вспомогательное вещество, средство для лечения остеопороза, антидепрессант, противосудорожное средство, лекарственное средство против бактерий вида Helicobacter pylori, средство для лечения нейродегенеративных заболеваний, средство для лечения дегенеративных заболеваний печени, антибиотик и снижающая уровень холестерина композиция. Согласно некоторым вариантам осуществления, маслопродукт, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, можно использовать для лечения состояний, выбранных из группы, которую составляют хроническое воспаление, острое воспаление, желудочно-кишечное расстройство, рак, общая атрофия, рестеноз сосудов сердца, нейродегенеративное расстройство, дегенеративное расстройство печени, расстройство липидов крови, остеопороз, остеоартрит, аутоиммунное заболевание, преэклампсия, преждевременные роды, возрастная макулопатия, легочное расстройство и пероксисомная патология.

Согласно некоторым вариантам осуществления, маслопродукт, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, может представлять собой пищевой продукт или функциональный пищевой продукт. Подходящие пищевые продукты включают, в качестве примера и без ограничения, следующие: тонкие хлебобулочные изделия, хлеб и булочки, зерновой завтрак, плавленый и натуральный сыр, приправы (например, кетчуп и майонез), молочные продукты (например, молоко, йогурт и топленое масло), пудинги, желатиновые десерты, газированные напитки, чаи, порошковые смеси для приготовления напитков, переработанные рыбные продукты, фруктовые напитки, жевательная резинка, карамель, замороженные молочные продукты, переработанные мясные продукты, орехи и ореховые пасты, макаронные изделия, переработанные продукты из мяса птицы, подливы и соусы, картофельные хлопья и другие хлопья или хрустящие закуски, шоколадные и другие кондитерские изделия, супы и суповые смеси, продукты на соевой основе (например, молоко, напитки, кремы и забеливатели), продукты для намазывания на бутерброд на основе растительного масла и напитки на растительной основе.

Согласно некоторым вариантам осуществления, маслопродукт, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, может представлять собой питательную или кормовую композицию (или добавку для питательной или кормовой композиции), которая предназначена для животных. Термин «животное» распространяется на всех животных, в том числе на человека. Неограничивающие примеры животных, которых можно кормить, используя маслопродукт, в котором содержится, по меньшей мере, одна PUFA, представляют собой нежвачные животные (например, свиньи, птица или рыба) и жвачные животные (например, коровы, овцы и лошади). Термин «пища» или «пищевая композиция» означает любые составы, препараты, смеси или композиции, которые являются подходящими или предназначаются для кормления животных.

Следующие примеры представлены, чтобы проиллюстрировать определенные конкретные отличительные признаки и/или варианты осуществления. Данные примеры не следует истолковывать как ограничивающие настоящее изобретение конкретными отличительными признаками или вариантами осуществления, которые представлены в качестве примеров.

ПРИМЕРЫ

Масло канолы, содержащее DHA, получали посредством механического отжима и экстракции растворителем генетически модифицированной канолы, которая производит DHA, и посредством добавления DHA в традиционное масло канолы. Масло, которое получали посредством механического отжима из генетически модифицированной канолы, содержало 0,28% DHA, а экстрагированное растворителем масло содержало 0,21% DHA. Обе эти фракции полученного масла объединяли, получая неочищенное масло генетически модифицированной канолы, содержащее DHA. Масло генетически модифицированной канолы и масло канолы с добавкой DHA подвергали переработке в разнообразных условиях. Процессы, в которых содержащее DHA масло дезодорировали при пониженных температурах (например, нагревание при температуре, составляющей приблизительно от 210 до 220°C в течение 60 минут), не оказываются предпочтительными для традиционных масел, и в результате получали масло, содержащее 0,24% DHA и имеющее желательные сенсорные и органолептические характеристики. При переработке с использованием стандартных условий дезодорирования (нагревание при температуре от 235 до 260°C в течение 90 минут) полученное масло содержало только 0,17% DHA.

ПРИМЕР 1. МАТЕРИАЛЫ И СПОСОБЫ

Канола сорта NEXERA® от компании Dow Agrosciences LLC (Индианаполис, штат Индиана) представляет собой стандартную разновидность канолы, которая не производит DHA. Семена масличного растения NEXERA® тонко измельчали, используя кофемолку, и смешивали с неочищенным маслом Martek DHA-S от компании Martek (Колумбия, штат Мэриленд). Семена канолы насыщали маслом Martek до целевого уровня DHA, составляющего 1,2 масс.%. Смешанные образцы перемешивали в течение ночи, используя смеситель Hobart от компании Hobart (Троя, штат Огайо), и перерабатывали, используя различные технологии переработки семян масличных растений технологии. Фиг. 1 и фиг. 2 представляют схемы технологических процессов переработки семян канолы и стадии переработки неочищенного масла. Каждая индивидуальная технологическая стадия далее описана более подробно. Переработку содержащего добавку DHA масла семян канолы повторяли три раза для воспроизводимости использования отдельных партий семян канолы сорта NEXERA®.

Прессование семян масличного растения. Чтобы отделить масло от семян канолы, семена нагревали до комнатной температуры в лаборатории. В отличие от стадии переработки традиционных масличных семян канолы, эти семена канолы измельчали в кофемолке вместо превращения в хлопья. Измельченные семена затем подвергали термической обработке посредством нагревания в печи при 85°C±10°C в течение 20 минут. После термической обработки измельченные семена подвергали отжиму, используя пресс типа Täby 20A от компании Täby (Эребру, Швеция). Отжатое на шнековом прессе неочищенное растительное масло суспендировали, добавляя 1% способствующего фильтрованию вещества (по отношению к массе получаемого масла), и фильтровали, используя колбу Эрленмейера (Erlenmeyer), воронку Бюхнера (Buchner) и ватманскую фильтровальную бумагу Whatman № 4. После этого профильтрованное отжатое на шнековом прессе масло хранили в охлажденном или замороженном виде, а затем объединяли с экстрагированным растворителем маслом.

Экстракция растворителем. Осадок на фильтре после стадии отжима из семян масличного растения, получаемый с использованием пресса компании Täby, экстрагировали растворителем для выделения и сбора содержащегося в нем остаточного масла. Осадок на фильтре помещали в целлюлозные гильзы, которые, в свою очередь, помещали в экстрактор Сокслета (Soxhlet™) от компании Ace Glass (Вайнленд, штат Нью-Джерси). Гексан использовали в качестве экстракционного растворителя, и система экстрактора Soxhlet™ работала в течение от 7 до 8 часов приблизительно при 70°C. После экстракции растворителем остаток удаляли из целлюлозных гильз и очищали от растворителя перед утилизацией. Содержащая экстрагируемое масло и гексан смесь (мисцелла) поступала на роторное испарение для отделения гексана с использованием роторного испарителя Rotavapor RE111™ от компании Buchi (Швейцария). Это экстрагированное растворителем масло затем объединяли с отжатым на шнековом прессе маслом, получая неочищенное масло канолы.

Обессмоливание. Фосфолипиды отделяли от неочищенного масла канолы, используя процесс обессмоливания кислотой. В данном процессе неочищенное масло переносили в стеклянный реактор и нагревали до 50°C±5°C в процессе медленного перемешивания. После этого 0,1% (по отношению к массе масла) 85% фосфорной кислоты добавляли в неочищенное масло, и смесь дополнительно выдерживали при 50°C±5°C в процессе медленного перемешивания в течение 30 минут. После выдерживания в течение 30 минут в масло добавляли 2% (по отношению к массе масла) деионизированной воды, которая была нагрета до 50°C±5°C. Масло дополнительно выдерживали при 50°C±5°C в процессе перемешивания в течение 15-20 минут. После выдерживания масло переносили в центрифужные сосуды и центрифугировали при 4200 об/мин в течение 10 минут. Масло выделяли посредством декантации, и фосфолипиды отбрасывали.

Химическое рафинирование. После того, как масло канолы было обессмолено, его рафинировали для удаления свободных жирных кислот. На данной стадии обессмоленное масло помещали в стеклянный реактор и нагревали до 60°C±5°C в процессе медленного перемешивания. После этого в масло добавляли 12,5% щелочи в расчете на содержащиеся в нем свободные жирные кислоты. Добавляемое количество щелочи вычисляли, используя формулу из раздела «Пищевые масложировые продукты: технология переработки» в справочнике Bailey «Промышленные масложировые продукты», пятое издание, т. 4, с. 316. Масло нагревали и выдерживали при 65°C±5°C в процессе медленного перемешивания в течение 15 минут. После выдерживания масло переносили в центрифужные сосуды и центрифугировали при 4200 об/мин в течение 10 минут. Затем декантировали масло для последующей переработки и отбрасывали свободные жирные кислоты, нейтрализованные в форме мыла.

Осветление. Рафинированное масло канолы осветляли, чтобы удалять остаточное мыло, окрашенные вещества (хлорофилл), продукты окисления (альдегиды и кетоны) и присутствующие в следовых концентрациях металлы. В процессе осветления рафинированное масло помещали в стеклянный реактор и нагревали в вакууме при 50°C±5°C в процессе медленного перемешивания в течение 15 минут, чтобы деаэрировать масло. После этого вакуум заменяли азотом, и в масло добавляли 0,2% (по отношению к массе масла) раствора 50% лимонной кислоты. Масло выдерживали при 50°C±5°C в процессе медленного перемешивания в течение последующих 15 минут. После этого в масло добавляли 0,5% (по отношению к массе масла) диоксида кремния Trysil™ от компании Grace Davidson (Колумбия, штат Мэриленд). Масло нагревали и выдерживали при 60°C±5°C в процессе медленного перемешивания в течение 30 минут. После этого в масло добавляли от 1 до 2% (по отношению к массе масла) осветляющей глины Tonsil 126FF от компании Süd-Chemie (Мюнхен, Германия), а затем масло нагревали при 95°C±5°C в вакууме в процессе медленного перемешивания в течение последующих 30 минут. После выдерживания в течение 30 минут масло охлаждали до 50°C±5°C, вакуум заменяли азотом, и масло фильтровали, используя колбу Эрленмейера, воронку Бюхнера и ватманскую фильтровальную бумагу №4.

Дезодорирование. Рафинированное осветленное (RB) масло затем дезодорировали, чтобы отделять продукты окисления и обладающие запахом соединения. Это осуществляли, помещая масло в стеклянный резервуар, который можно нагревать до очень высоких температур в вакууме и который обладает способностью барботировать масло водяным паром. Масло помещали в данный резервуар и нагревали до 100°C±5°C в вакууме. Когда масло достигало температуры 100°C±5°C, водяной пар пропускали через масло при скорости 1 масс.% масла в час. Используя в качестве контроля традиционный способ дезодорирования, масло нагревали до 235°C±5°C и выдерживали при этой температуре в процессе барботирования водяным паром в течение 90 минут. Данные, полученные с использованием других значений температуры и продолжительности выдерживания в процессе дезодорирования, представлены в таблице 1. Неожиданно было обнаружено, что при снижении температуры и сокращении продолжительности барботирования водяного пара обеспечивается сохранение содержания DHA. Максимальное сохранение DHA наблюдалось, когда масло нагревали до приблизительно 210°C±5°C, и при этом водяной пар барботировали в течение приблизительно 60 минут. Другие исследованные значения температуры и продолжительности выдерживания представляли собой следующие: (1) нагревание при 245°C±5°C в процессе барботирования в течение приблизительно 120 минут; (2) нагревание при 210°C±5°C в процессе барботирования в течение приблизительно 30 минут; и (3) нагревание при 225°C±5°C в процессе барботирования в течение приблизительно 30 минут. Во всех данных способах масло впоследствии охлаждали до температуры, составляющей приблизительно 100°C±5°C, и при этой температуре барботирование водяного пара прекращали, и вакуум заменяли азотом.

Следующие исследования осуществляли, чтобы определить степень сохранения DHA при использовании усовершенствованного способа переработки масла семян канолы, и чтобы охарактеризовать качество масла, которое было изготовлено с использованием данного способа.

Анализ объемной концентрации DHA посредством метиловых эфиров жирных кислот (FAME). Анализ FAME осуществляли, чтобы количественно определить содержание DHA в образцах масла. Образцы масла изготавливали для анализа FAME, смешивая навеску 20 мг масла и 1,0 мл смеси изомеров гептана в пробирке диаметром 12 мм и длиной 75 мм. Пробирку встряхивали, и аликвоту 250 мкл разбавленного масла помещали в ампулу с рифленой крышкой объемом 2 мл, содержащую 750 мкл смеси изомеров гептана и 40 мкл раствора 1% метоксида натрия в метаноле. Ампулы закрывали крышками, слегка встряхивали в течение 10 секунд и выдерживали при комнатной температуре в течение 60 минут перед анализом методом газовой хроматографии (GC).

После этого 1 мкл образца впрыскивали в газовый хроматограф Agilent 6890 от компании Agilent Technologies (Санта-Клара, штат Калифорния), оборудованный пламенным ионизационным детектором (FID). Стандартные метиловые сложные эфиры приобретали от компании Nu-Chek-Prep, Inc. (Элизайан, штат Миннесота) и использовали для идентификации пиков жирных кислот в каждом образце масла, разбавленном до такой же концентрации, как данные образцы. Используемая колонка представляла собой колонку DB-23 от компании Agilent Technologies, имеющую длину 60 м, внутренний диаметр 0,25 мм и толщину пленки 0,25 vrv. Температуру печи устанавливали на уровне 190°C и выдерживали в течение всего эксперимента. Соотношение деления потока на впуске составляло 1:25, и температура на впуске составляла 280°C. Водород в качестве газа-носителя пропускали при скорости потока 3,0 мл/мин в течение 0,3 минут, затем скорость потока увеличивали ступенчатым образом по 0,5 мл/мин до 4,0 мл/мин и выдерживали в течение 15,5 минут, и затем поток снижали до 3,5 мл/мин при скорости 0,5 мл/мин и выдерживали в течение 5,0 минут, в результате чего суммарная продолжительность эксперимента составляла 24 минуты. Температуру детектора устанавливали на уровне 300°C при постоянном потоке газа-носителя на уровне 20 мл/мин, потоке водорода на уровне 30 мл/мин и потоке окислителя на уровне 400 мл/мин.

Программное обеспечение Empower™ от компании Waters Corporation (Милфорд, штат Массачусетс) использовали для вычисления и определения значений относительной процентной площади пиков и концентрации каждого исследуемого образца. Пики FAME идентифицировали путем сравнения с продолжительностью удерживания сравнительных стандартных соединений. Относительные содержания жирных кислот в составе каждого образца вычисляли путем деления площадей отдельных пиков на сумму площадей всех пиков FAME.

Влагосодержание. Чтобы проанализировать влагосодержание семян канолы, использовали обычную приобретенную в универсальном магазине кофемолку для измельчения семян этого масличного растения перед анализом. Параметры анализатора влагосодержания IR-35 от компании Denver Instrument (Богемия, штат Нью-Йорк) устанавливали, чтобы получить температуру высушивания на уровне 130°C и продолжительность автоматического анализа, составляющую 25 минут. Крышку анализатора открывали, 6,00±0,05 г материала измельченных семян помещали на кювету весов, и материал измельченных семян анализировали согласно методике, рекомендованной производителем.

Содержание масла в семенах масличного растения. Способ определения содержания масла в семенах масличного растения или биомассе осуществляли посредством экстракции растворителем, используя шведские пробирки. Сначала получали навески по 3,00±0,1 г образцов семян канолы. По три шарика из нержавеющей стали и 30 мл гексана помещали в каждую шведскую пробирку от компании Carlson & Beauloye (Сан-Диего, штат Калифорния). Образец семян канолы переносили в шведскую пробирку. Для герметичного закрытия шведской пробирки использовали неопреновую пробку №2. Шведскую пробирку помещали во встряхиватель модели Eberach™ 6015 от компании Fisher Scientific (Хэмптон, штат Нью-Гемпшир) и встряхивали при высокой скорости в течение 90 минут. Круглодонную колбу взвешивали, и ее массу записывали с точностью до четвертого десятичного знака. Вакуумное фильтровальное устройство, состоящее из воронки Бюхнера от компании Fisher Scientific и фильтра из бумаги №113 или №114 Whatmann GF/C от компании Fisher Scientific, устанавливали на колбу Бюхнера. Измельченный материал семян масличного растения помещали в фильтровальное устройство и фильтровали в вакууме. Гексан выпаривали, используя роторный испаритель, в котором температуру водяной бани поддерживали на уровне, не превышающем 40°C. Круглодонную колбу, содержащую измельченный материал семян масличного растения, помещали в вакуумную печь, которая находилась при температуре 35°C, и колбу высушивали в течение, по меньшей мере, 30 минут. Круглодонную колбу, содержащую измельченный материал семян масличного растения, взвешивали с точностью до четвертого десятичного знака, и содержание масла в материале семян масличного растения определяли, используя уравнение 1.

Содержание масла (%) = (A-B)⋅100/W (1),

где

A представляет собой массу колбы и неочищенного масла/жира в граммах,

B представляет собой массу колбы в граммах,

W представляет собой массу образца в граммах.

Анализ цвета. Спектрометр Lovibond™ PFX 880 от компании Wilkens-Anderson (Чикаго, штат Иллинойс) использовали, чтобы анализировать и измерять цвет жиров и масел из семян канолы. Анализ цвета осуществляли, используя форматированную цветовую аналитическую шкалу Lovibond™ под наименованием AOCS RY, и длину оптического пути для анализа устанавливали на уровне 2,5 см. Чтобы подтвердить правильную работу спектрометра и проводить правильные измерения, в устройство помещали эталонный фильтр. При получении показаний 0,3R+/-0,2R и 1/1Y+/-0,2Y подтверждали, что спектрометр работает правильно. Измеряли образцы масел и жиров. Показания цвета неочищенного, обессмоленного и рафинированного масла определяли, помещая масло в стеклянную ячейку шириной 2,5 см. Показания цвета осветленного, вымороженного, рафинированного, осветленного и дезодорированного масла определяли, помещая масло в стеклянную ячейку шириной 13,34 см и изменяя длину оптического пути до 13,34 см. Получаемые в результате показатели цвета определяли для интервала от 0 до 20 по красной шкале и от 0 до 70 по желтой шкале. Максимальные показатели для рафинированного, осветленного и дезодорированного масла канолы представляют собой 1 по красной шкале и 10 по желтой шкале.

Определение свободных жирных кислот. Свободные жирные кислоты определяли в образцах масла, используя автоматическую систему титрования Brinkmann 808 Titrando™ от компании Brinkmann Corporation (Даллас, штат Техас). Для осуществления этого анализа использовали модифицированный официальный способ Ca 5a-40 AOCS. Образцы представляли собой навески, содержащие 7,05+0,05 г неочищенного/обессмоленного масла, 28,2+0,2 г рафинированного/осветленного/вымороженного масла или 56,4+0,2 г дезодорированного масла, которые помещали в лабораторный стакан объемом 250 мл, содержащий небольшую мешалку. Образец масла равномерно перемешивали и полностью превращали в жидкость; нагревание на горячей плитке обеспечивало осуществление тщательного перемешивания. После этого добавляли 75 мл нейтрализованного этилового спирта в образец неочищенного/обессмоленного/очищенного/осветленного/ вымороженного масла, в то время как 50 мл нейтрализованного этилового спирта добавляли в образец дезодорированного масла. На следующей стадии добавляли 0,25н раствор NaOH в блок 808 Titrando™ в случае неочищенного/обессмоленного масла или 0,1н раствор NaOH в случае рафинированного/осветленного/вымороженного/дезодорированного масла. Измеритель pH промывали деионизированной (DI) водой. После этого смесь этилового спирта и масла помещали на соответствующую плитку для перемешивания блока 808 Titrando™. Наконечник бюретки и зонд измерителя pH блока 808 Titrando™ опускали в раствор. Содержание свободных жирных кислот определяли путем титрования, используя программное обеспечение Tiamo™ от компании Metrohm (Милуоки, штат Висконсин), и скорость перемешивания на уровне 12 выбирали для получения однородной смеси масла без образования слоев. Автоматически вычисляли содержание свободных жирных кислот, которое представляло собой процентное содержание олеиновой, лауриновой и пальмитиновой кислот. Эксперимент осуществляли по три раза для каждого образца.

Определение анизидинового числа. Количество альдегидов, представляющих собой вторичные продукты окисления, в масле семян масличного растения определяли, используя модифицированный способ Cd 18-90 AOCS. Измеряли образец масла массой от 0,5 до 5,0+/-0,001 г. Образец масла растворяли, разбавляли до 25 мл изооктаном, а затем встряхивали в целях однородности. Оптическую плотность раствора масла в изооктане измеряли, используя спектрофотометр при длине волны λ, составляющей 350 нм, и сравнивали с оптической плотностью изооктана в качестве контрольного образца. Данную оптическую плотность записывали как Ab. Изготавливали свежий раствор, содержащий 0,25 г п-анизидина на 100 мл ледяной уксусной кислоты. В пробирку помещали 5 мл смеси изооктана и масла, и добавляли 1 мл раствора п-анизидина. Пробирку закрывали крышкой, и раствор встряхивали. После выдерживания в течение 10 минут при комнатной температуре оптическую плотность раствора, содержащего изооктан, жир и п-анизидин, измеряли, используя спектрофотометр при длине волны λ, составляющей 350 нм, и сравнивали с оптической плотностью контрольного раствора п-анизидина в изооктане. Данную оптическую плотность записывали как As. Анизидиновое число (pAV) определяли, используя уравнение 2.

pAV=25⋅(1,2As-Ab)/m (2),

где

m представляет собой массу исследуемого образца в граммах.

Определение пероксидного числа. Пероксидное число масел определяли, используя модифицированную методику согласно способу Cd 8b-90 AOCS. Все вещества определяли в миллиэквивалентах пероксида, который окисляет йодид калия, на 1000 г образца. Сначала навеску образца масла помещали в лабораторный стакан объемом 250 мл, в котором содержалась небольшая мешалка. Лабораторный стакан помещали на плитку для перемешивания и добавляли 50 мл смеси уксусной кислоты и изооктана в объемном соотношении 3:2, чтобы растворить образец. После этого к образцу добавляли 0,5 мл насыщенного раствора йодида калия. Образец перемешивали в течение одной минуты, а затем в лабораторный стакан добавляли 30 мл деионизированной воды. Образец интенсивно перемешивали до тех пор, пока все реагенты не оказывались полностью смешанными. После этого в лабораторный стакан добавляли 0,5 мл раствора 10% додецилсульфата натрия и 0,5 мл раствора крахмала в качестве индикатора. Лабораторный стакан переносили на плитку мешалки для титрования, и титрование осуществляли 0,02н раствором тиосульфата натрия с использованием платинового электрода. Электрод и наконечник бюретки опускали в фазу растворителя образца. Результаты титрования образца определяли, используя программное обеспечение Tiamo™ от компании Metrohm (Милуоки, штат Висконсин). Процедуру повторяли три раза, чтобы определить среднее значение, а также среднеквадратическое отклонение и коэффициенты ковариации для образцов.

Устойчивость масла. Подмножество образцов анализировали, используя прибор Rancimat™ от компании Metrohm (Ривервью, штат Флорида) при 110°C, согласно методике, предлагаемой производителем. Аликвоты (по 3 г) каждого образца помещали в маркированные реакционные резервуары, и каждый резервуар снабжали впуском воздуха и крышкой. В сборные резервуары помещали по 70 мл ультрачистой воды Milli-Q, а затем помещали их на Rancimat™. После этого соединяли трубкой реакционный резервуар и сборный резервуар. Когда была достигнута заданная температура 110°C, вставляли резервуары в нагревательный блок и создавали поток воздуха из прибора Rancimat™ на уровне 20 мл/мин. Прибор показывал увеличение проводимости в сборных резервуарах и определял точку перегиба показателя устойчивости к окислению (OSI) масла как точку перегиба на кривой проводимости. Значения OSI затем пересчитывали в стандартные значения по методу активного окисления (AOM), как описали Anwar и др. (J. Am. Oil Chem. Sci., 2003 г., т. 80, №2, с. 151-5).

Анализ токоферолов. Токоферолы представляют собой встречающиеся в природе антиоксиданты, которые присутствуют в растительных маслах. Был разработан высокопроизводительный анализ токоферолов методом сверхэффективной жидкостной хроматографии (UPLC) для количественного определения уровней токоферолов, присутствующих в очищенном масле канолы. Осуществляли способ анализа содержания токоферолов, используя сверхэффективный жидкостной хроматограф Acquity™ от компании Waters, содержащий колонку BEH Shield C18 диаметром 2,1 мм и длиной 150 мм, наполненную частицами размером 1,7 мкм (Waters). В процессе UPLC осуществляли изократический поток со скоростью 0,5 мл/мин, используя раствор, содержащий 99,5% смеси 95% ацетонитрила и 5% воды и 0,5% смеси 70% изопропилового спирта (IPA) и 30% метанола (MeOH).

ПРИМЕР 2. DHA В МАСЛЕ СЕМЯН ТРАНСГЕННОЙ КАНОЛЫ

Образцы семян канолы (отдельные семена или объемные образцы) гомогенизировали в гептане, содержащем тригептадеканоин (Nu-Chek Prep) как триацилглицеридный внутренний стандарт, используя мельницу со стальными шарами. Перед гомогенизацией добавляли свежеприготовленный раствор 0,25 М метоксида натрия от компании Sigma-Aldrich (Сент-Луис, штат Миссури) в метаноле. Экстракцию осуществляли при 40°C в процессе постоянного встряхивания. Результаты подтверждало обнаружение метиллированной суррогатной жирной кислоты C17. Экстракцию метиловых эфиров жирных кислот (FAME) повторяли три раза, и гептановые слои объединяли перед анализом. Полноту реакции подтверждала проверка присутствия эндогенных FAME в четвертой экстракции/дериватизации. Образующиеся в результате FAME анализировали методом GC-FID, используя капиллярную колонку BPX 70 от компании SGE (длина 15 м, диаметр 0,25 мм, размер частиц 0,25 пМ). Каждый FAME идентифицировали по времени удерживания и количественно определяли путем введения стандартной смеси рапсового масла от компании Matreya LLC (Плезант-Гэп, штат Пенсильвания) в качестве калибровочного стандарта с добавлением соответствующих длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот от компании Nu-Chek-Prep, Inc. (Элизайан, штат Миннесота).

В результате анализа методом GC-FAME семян T₁, как представлено ниже в таблице 1, было обнаружено, что экстракты FAME, полученные из семян семи трансгенных разновидностей канолы, содержащих гены синтазы PUFA, а именно SzACS-2 и HetI, проявляли пики, соответствующие DHA и DPA (n-6). Таблица 1 показывает, что число содержащих DHA семян канолы изменяется (как ожидалось от сегрегации разнообразных копий трансгенного набора, введенного в геном канолы), причем максимальное содержание DHA наблюдалось в одиночных семенах.

Семена T₁ разновидности 5197[14]-032.002 высаживали в оранжерее, и образцы листьев получали с 96 растений на стадии 4-5 листьев для анализа DNA, чтобы определить число копий трансгена в каждом сегрегантном растении T₁. Это осуществляли путем гидролитического зондового анализа гена PAT, причем были идентифицированы три различных класса сегрегантов: 21 гомозиготных, 45 гетерозиготных и 30 нулевых растений. Все гомозиготные и 31 нулевых растений выращивали в оранжерее до зрелого состояния, и собирали их семена. Среднее количество семян T₂, полученных с каждого из гомозиготных и нулевых растений, составляло 7,36 г и 8,61 г, соответственно.

Содержание длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот (LC-PUFA) в семенах T₂ от выращенных в оранжерее растений T₁ разновидности 5197[14]-032.002 определяли путем объемной экстракции 8-12 семян с последующим анализом GC-FAME, как описано выше. В качестве контрольных образцов также выращивали до зрелого состояния 21 нулевое сегрегантное растение. Никакие LC-PUFA не были обнаружены в семенах какого-либо из нулевых сегрегантов. Объемный анализ семян 20 трансгенных линий показал содержание DHA, составляющее от 0,28% до 0,90%. Содержащие DHA семена также содержали от 0,09 до 0,34% DPA (n-6). Средняя доля DHA в сумме PUFA (DHA+DPA) составляла 77%.

Таблица 2 представляет состав жирных кислот, содержащихся в семенах четырех линий, производящих более 0,7% DHA, по сравнению с результатами для четырех нулевых сегрегантных линий.

Семена T₂ от десяти гомозиготных линий 5197[14]-032.002, которые содержали максимальные уровни DHA, объединяли, получая 60 г семян. Кроме того, объединяли семена от 10 нулевых сегрегантных линий, получая 47 г семян для использования в качестве отрицательного контроля. Семена высаживали в двух местах в Северной Дакоте в мае 2009 г., включая 8 участков содержащих трансгены семян, 6 участков нулевых сегрегантных семян и два участка товарных контрольных семян сорта NEXERA® 845 CL на каждом месте. Все участки трансгенных растений и четыре участка нулевых сегрегантных растений были закрыты изолирующими клетками в процессе цветения. Оставшиеся два участка нулевых растений и участки растений NEXERA® 845CL оставались незакрытыми. Растения скосили для сбора урожая в сентябре, согласно обычной практике. На первом месте с каждого участка в среднем собрали по 0,95 кг семян от трансгенных растений и по 0,99 кг семян от нулевых растений. На втором месте с каждого участка в среднем собрали по 0,64 кг семян от трансгенных растений и по 0,73 кг семян от нулевых растений. Анализ методом GC-FAME содержания липидов в семенах с каждого участка осуществляли для определения уровней LC-PUFA в выращенных на поле семенах.

Среднее содержание DHA по результатам объемного анализа 10 семян T₃ от трансгенных растений составляло 0,19% с первого места и 0,26% со второго места. Максимальное содержание DHA составляло 0,38% (включая 0,03% EPA). Среднее процентное соотношение LC-PUFA (n-3) и суммарного количества PUFA составляло 73%.

Образцы растений каждой линии T₂, используемые в полевых исследованиях, также выращивали в оранжерее. Среднее содержание DHA по результатам объемного анализа 10 семян выращенных в оранжерее растений T₃ составляло 0,22%, причем семена отдельных растений содержали вплоть до 0,8% DHA. Это коррелирует с содержанием DHA в семенах, выращенных в поле.

Эти содержащие DHA генетически модифицированные растения канолы использовали для получения масличных семян, содержащих DHA, в целях разработки способа переработки масла с сохранением DHA в изготовленных из него рафинированных маслопродуктах.

ПРИМЕР 3. СОХРАНЕНИЕ DHA В РЕЗУЛЬТАТЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЕМЯН МАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ

Фиг. 3 иллюстрирует сохранение процентного содержания DHA в результате вновь разработанных способов переработки обогащенного DHA масла семян канолы. Таблица 3 представляет исследования качества переработанного масла, получаемого с использованием различных способов переработки семян масличных растений.

Вследствие ограниченного количества семян канолы омега-3 исследования с обогащением осуществляли вначале, чтобы определить воздействие технологических стадий на качество масла. Это осуществляли, смешивая измельченные семена канолы сорта NEXERA® с неочищенным обогащенным DHA маслом, получаемым от компании Martek Biosciences. Смешанный материал перерабатывали, используя традиционный способ переработки семян масличных растений. Масло, полученное в результате исследований с обогащением, дезодорировали при различных условиях температуры и продолжительности выдерживания. Было предположено, что повышенное сохранение DHA, получаемое в результате усовершенствованного способа переработки семян канолы в обогащенном DHA масле семян канолы, также приводит к повышенному сохранению DHA из семян трансгенной канолы, которая производит жирные кислоты омега-3.

В результате этого анализа было измерено содержание DHA в экстрагированном масле, и было определено, что неочищенное прессовое масло (содержащее приблизительно 1,3% DHA) имеет значительно более высокое содержание DHA по сравнению с экстрагированным растворителем маслом (приблизительно 0,75% DHA). Кроме того, значительное разложение DHA происходило в течение стадии дезодорирования в традиционных технологических условиях. Модификация этой стадии приводила к сохранению более высоких концентраций DHA. Стандартные условия для стадии дезодорирования в традиционном способе переработки масла семян канолы приводили к сохранению 32% DHA. С другой стороны, условия для стадии дезодорирования вновь разработанного модифицированного масла способа переработки масла семян канолы неожиданно приводили к сохранению 97% DHA. Высокие потери DHA, обнаруженные с использованием традиционной методологии переработки масла семян канолы, наиболее вероятно, возникают в результате термического разложения молекул DHA при предельно высоких температурах. Представленные выше результаты показывают, что модификация условий дезодорирования, включая пониженную температуру, сама по себе способна в значительной степени увеличивать степень сохранения DHA в рафинированном, осветленном и дезодорированном масле.

ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СОДЕРЖАЩИХ DHA МАСЛИЧНЫХ СЕМЯН ТРАНСГЕННОЙ КАНОЛЫ

Биосинтетические гены. Растения трансгенной канолы (омега-3), описанной в примере 2, выращивали на двух отдельных полях. Собранные семена канолы с двух полей смешивали в соотношении 1:1. Из семян канолы получали неочищенное масло, и содержание DHA измеряли, используя метод газовой хроматографии, который показал ее содержание, составляющее 0,26% от суммарного содержания жирных кислот в масле. Семена перерабатывали, используя описанные выше технологические стадии переработки масличных семян канолы. Масло дезодорировали в условиях двух типов, согласно традиционному способу переработки масла семян канолы (235°C в течение 90 минут) и модифицированному способу переработки масла семян канолы (210°C в течение 60 минут). Фиг. 4 показывает сохранение 96% DHA в масле, дезодорированном в условиях модифицированного способа переработки масла, в то время как только 65% DHA сохранял образец, переработанный в условиях традиционного способа переработки масла семян канолы.

Масло семян канола получали из канолы сорта NEXERA® и дезодорировали, используя стандартные и низкотемпературные условия, согласно описанным выше методикам. Измерения качества осуществляли для масла трансгенной канолы омега-3 по сравнению с обогащенным маслом канолы сорта NEXERA®. Таблица 4 сравнивает результаты измерений качества различных масел. Масло омега-3, полученное с использованием условий модифицированного способа переработки масла семян канолы (210°C в течение 60 минут), после дезодорирования показывало результаты измерений качества, которые были сопоставимыми с техническими параметрами масла канолы сорта NEXERA®.

Значения по методу активного окисления (AOM) обоих образцов масла были выше в условиях низкотемпературного дезодорирования, что показывает более высокую устойчивость. Эта более высокая устойчивость может быть обусловлена повышенным содержанием токоферолов в образцах масла в более мягких условиях дезодорирования. При всех условиях значение AOM для масла канолы омега-3 было ниже, чем для масла канолы сорта NEXERA®. Это свидетельствует о химической реакционной способности и неустойчивости молекулы DHA.

ПРИМЕР 4. НОРМАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАПАХА В РЕЗУЛЬТАТЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЕМЯН МАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ

Фиг. 5 и фиг. 6 показывают, что характеристики запаха, которые измеряет анализатор типа «электронный нос», для рафинированного, осветленного и дезодорированного масла канолы омега-3 оказались лишь незначительно отличающимися от характеристик товарного рафинированного, осветленного и дезодорированного масла канолы сорта NEXERA® и воздуха в качестве холостой пробы. Система Analytical Technologies Аlpha MOS Fox 4000 от компании Alpha MOS (Гановер, штат Мэриленд) оборудована 18 металлооксидными датчиками, что делает ее способной обнаруживать широкое разнообразие запахов. Система типа «электронный нос» обнаруживает запахи, которые образуют сложные смеси сотен, если не тысяч соединений, содержащихся в исследуемых образцах масла. Данные, которые производит система «электронный нос», можно использовать, чтобы идентифицировать и различать запахи нормальных и испорченных продуктов в исследованиях устойчивости при хранении.

Аналитические условия, используемые для измерения образцов, представлены в таблице 5. Для анализа масла использовали нагретый шприц объемом 5,0 мл, чтобы впрыскивать образцы массой 1,0 г в систему «электронный нос». Печь-инкубатор имеет 6 нагреваемых позиций для ампул объемом 2, 10 или 20 мл и обеспечивает нагревание до температуры от 35 до 200°C с точностью до 1°C. Кроме того, инкубатор имеет круговой встряхиватель, чтобы перемешивать образец в процессе нагревания. В системе используется газовый компрессор TOC, который производит синтетический сухой воздушный поток для системы. Диагностический набор образцов исследовали еженедельно, чтобы гарантировать надлежащую работу датчиков, и автоматические исследования осуществляли еженедельно, чтобы обеспечивать надлежащее функционирование устройства автоматического ввода образцов и регулирование температуры в камерах.

Анализ с помощью системы «электронный нос» осуществляли, используя следующие образцы: не содержащее DHA масло канолы NEXERA®, содержащее 0,5% DHA масло канолы NEXERA®, содержащее 1,0% DHA масло канолы NEXERA®, не содержащее DHA товарное масло канолы, содержащее 0,5% DHA товарное масло канолы и содержащее 1,0% DHA товарное масло канолы. Образцы массой от 5 до 10 г хранили при 130°F (54,44°С) в прозрачных стеклянных сосудах. Аликвоты этих образцов извлекали три раза, в том числе через 60 суток, 30 суток и в начальный момент времени (т.е. в день 0), и анализировали, используя систему «электронный нос».

Результаты показывают, что масла имели очень слабый обнаруживаемый запах, и что масла обладали хорошими сенсорными и органолептическими характеристиками. Фиг. 5 представляет, что рафинированное, осветленное и дезодорированное масло канолы омега-3 производит в системе «электронный нос» аналогичные результаты по сравнению с рафинированным, осветленным и дезодорированным маслом канолы сорта NEXERA®. Фиг. 6 представляет собой увеличенное изображение анализа основного компонента (PCA), представленного на фиг. 5. Увеличенное изображение на фиг. 6 показывает слегка расширенную дискриминацию между рафинированным, осветленным и дезодорированным маслом канолы омега-3, которое было переработано при двух различных температурах дезодорирования, по сравнению с тем, что представлено для рафинированного, осветленного и дезодорированного масла канолы сорта NEXERA®, которое было переработано при двух различных температурах дезодорирования.