Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden

Abstract

 Bei Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus mit ei­nem Ölsäuregehalt von 78 bis 92 Gew.-% und einem Linolsäurege­halt von 2 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf enthaltene Ge­samtfettsäuren unter Ausschluß von Anreicherungsschritten be­züglich des Ölsäuregehaltes zur Herstellung von Fettsäure-Mo­noglyceriden durch Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder durch Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin weisen die so erhaltenen Fettsäure-Monoglyceride eine überraschende Oxidationsbeständigkeit und ausgezeichnete Emulgatoreigenschaften auf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung eines fetten Öles ex He­lianthus annuus mit einem Ölsäuregehalt von 78 bis 92 Gew.-% und einem Linolsäuregehalt von 2 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf enthaltende Gesamtfettsäuren, Rest (auf 100 Gew.-%) gege­benenfalls Palmitinsäure und Stearinsäure sowie bis zu 1 Gew.-% Fettsäuren aus der von Myristin-, Palmitolein-, Lino­len-, Arachin-, Eikosen- und Erucasäure gebildeten Gruppe un­ter Auschluß von Anreicherungsschritten bezüglich des Ölsäu­regehaltes zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden durch

a) Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder

b) durch Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin.

[0002] Es ist bekannt, durch Umesterung von fetten Ölen mit Glycerin in Gegenwart von Katalysatoren Monoglyceride und Diglyceride herzustellen. Die größte wirtschaftliche Bedeutung haben dabei Glycerinmono- und -distearat (GMS) und Glycerinmono- und -dioleat (GMO).

[0003] GMS wird durch Glycerinolyse von Glycerin-tristearat bzw. von gehärteten Fetten, die mindestens 55 % Stearinsäure enthalten, in kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren herge­stellt, da das Ausgangsmaterial durch Härtung von Fetten und Ölen leicht zugänglich ist. GMO dagegen wird üblicherweise durch Veresterung von Ölsäure mit Glycerin hergestellt, da das für die Glycerinolyse erforderliche Glycerin-trioleat tech­nisch nur über mehrere Stufen herstellbar ist.

[0004] Die zur Veresterung mit Glycerin verwendete Ölsäure wird durch Anreicherung (Lösemittel- oder Umnetzverfahren) der in Talg­spaltfettsäure enthaltenen Ölsäure gewonnen. Diesen Anreiche­rungsverfahren sind allerdings prinzipielle Grenzen gesetzt. Technisch kommen daher lediglich 65 bis 70 %-ige Ölsäuren für die GMO-Herstellung zum Einsatz.

[0005] Fettsäure-Monoglyceride werden hauptsächlich in der Nahrungs­mitteltechnik als Emulgatoren eingesetzt. Sie sollen daher eine möglichst große Oxidationsbeständigkeit aufweisen, die durch Gehalte an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, insbeson­dere Linolsäure, herabgesetzt ist.

[0006] Es wurde nun gefunden, daß fette Öle mit der eingangs be­schriebenen Zusammensetzung aus bestimmten Sonnenblumen (He­lianthus annuus)-Arten, wie sie z. B. aus der US-PS 4 627 192 bekannt sind, ohne die nach dem Stand der Technik üblichen Aufbereitungsverfahren für die Herstellung von Fettsäure-Mo­noglyceriden durch an sich bekannte Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin einsetzen lassen.

[0007] Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß Fettsäure-Mo­noglyceride auf Basis dieser fetten Öle verbesserte anwen­dungstechnische Eigenschaften zeigen. So ist die oxidative Be­ständigkeit im Vergleich zu üblichen Fettsäure-Monoglyceriden deutlich größer. Dies ist insofern überraschend, da der Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren in den erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monoglyceriden vergleichbar hoch wie bei denjenigen aus Talgspaltfettsäure gewonnenen ist. Weiterhin weisen die erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monoglyceride gegenüber denjenigen aus dem Stand der Technik verbesserte Emulgatoreigenschaften auf. Schließlich ist es als überra­schend anzusehen, daß sich bei Verwendung von fetten Ölen der eingangs genannten Art Fettsäure-Monoglyceride erhalten las­sen, die Oxidationsbeständigkeit, Geruchs-, Geschmacks- und Farbneutralität sowie gute Emulgiereigenschaften aufweisen, ohne daß die als Ausgangsmaterialien verwendeten fetten Öle vor der Umsetzung irgendwelchen Anreicherungsschritten unter­zogen werden müssen.

[0008] Da die als Ausgangsmaterialien verwendeten fetten Öle Natur­stoffe sind, sind die Anteile ihrer Hauptkomponenten gewissen Schwankungen unterworfen. Typischerweise weisen die fetten Öle bzw. die daraus erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monogly­ceride hinsichtlich der Fettsäuren die folgenden Schwankungs­breiten auf:
Ölsäure:      78 bis 92 Gew.-%
Linolsäure:      2 bis 10 Gew.-%
Palmitinsäure:      2 bis 5 Gew.-%
Stearinsäure:      2 bis 7 Gew.-%

[0009] Die erfindungsgemäß unter Verwendung der obengenannten fetten Öle hergestellten Glycerinmonooleate weisen Monoestergehalte von 40 bis 60 % auf, die sich auf üblichem Wege, z. B. durch Molekulardestillation, auf einen Monoestergehalt von 90 % und darüber steigern lassen.

[0010] Das unter der erfindungsgemäßen Verwendung von fetten Ölen der obengenannten Zusammensetzung hergestellte GMO wurde im Ranci­maten gegen einen aus fraktionierter Ölsäure nach dem klassi­schen Verfahren hergestelltes GMO hinsichtlich seiner Oxida­tionsstabilität geprüft. Der Rancimat (Fa. Metrohm) ist ein in der Nahrungsmittelindustrie weit verbreitetes Analysengerät zur Prüfung der Oxidationsstabilität ungesättigter Öle.

[0011] Bei der Analyse wird bei erhöhter Temperatur (100 bis 120°C) durch eine definierte Probenmenge ein konstanter Luftstrom ge­leitet; die bei der Oxidation entstehenden flüchtigen Verbin­dungen werden in einem Kondensationsgefäß anhand der elektri­schen Leitfähigkeit derselben bestimmt. Die Zeit bis zur Bil­dung von flüchtigen, elektrisch leitenden Oxidationsprodukten wird als Induktionszeit bezeichnet.

[0012] Für das erfindungsgemäß hergestellte GMO wurde eine Induk­tionszeit von 4 h, für das aus Talgspaltfettsäure gewonnene eine solche von 2 h gemessen.

[0013] Zusätzlich wurden Geruch und Geschmack nach einer 10-Punkte-­Skala bewertet. 10 Punkte bedeuten ein geschmacks- und ge­ruchsneutrales, 1 Punkt ein völlig unbrauchbares Produkt. Zur Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie sollten Öle minde­stens eine Punktzahl von 6 aufweisen. Die Farbe wurde im Lovi­bond-Farbmeßgerät mit einer 5 1/4˝-Küvette gemessen.

[0014] Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zu­sammengefaßt.

[0015] Für das erfindungsgemäß erhaltene GMO ergeben sich deutliche sensorische und, wenn auch etwas schwächer ausgeprägt, farb­liche Vorteile.

[0016] Für die erfindungsgemäß beschriebenen Fettsäure-Monoglyceride ergeben sich entscheidende anwendungstechnische Vorteile, da die Möglichkeiten der GMO-Verwendung zur Herstellung von Emul­sionen, beispielsweise von Speisefettemulsionen als Kälber­ milch-Ersatz (Milchaustauscher) oder von hoch wasserhaltigen Margarinen oder anderen fetthaltigen Brotaufstrichen ("low calorie spread") sowie von technisch anzuwendenden Emulsionen (z. B. für Brotschneidemaschinen) durch zu geringe Oxidations­stabilität bzw. sensorische Beeinträchtigungen bisher stark eingeschränkt gewesen sind.

[0017] Das folgende Vergleichsbeispiel demonstriert die vorzügliche Eignung der unter Verwendung von fetten Ölen gemäß der obigen Zusammensetzung erhaltenen Monoglyceride für die Emulsionsher­stellung:
0,5 Gew.-Teile Emulgator aus Talgspaltfettsäure und gemäß der Erfindung wurden bei 40°C in jeweils 35 Gew.-Teilen Sojaöl ge­löst. Anschließend wurde unter Rühren in langsamem Strahl 64,5 Gew.-Teile Wasser hinzugegeben. Schließlich wurde die Voremul­sion in einem Hochdruckhomogenisator 2 x bei 120 bar feinhomo­genisiert.

[0018] Die Stabilität der erhaltenen Emulsionen wurde nach Stehenlas­sen von jeweils 100 ml frisch hergestellter Emulsion im gradu­ierten Zylinder nach 24 h und nach 8 Tagen durch visuelle Be­urteilung bzw. durch Extraktion von 25 ml-Schichten mit Pe­trolether bestimmt, wobei die 25 ml-Schichten jeweils von un­ten entnommen und mit Petrolether ausgeschüttelt wurden. Die organischen Phasen wurden abgetrennt, der Petrolether ver­dampft und der Rückstand (= Fettgehalt) gewogen.

[0019] Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt.

[0020] Wie sich aus der Tabelle 2 ergibt, weist das Glycerinmonooleat gemäß der Erfindung überlegene Emulgatoreigenschaften gegen­über demjenigen gemäß Stand der Technik auf.

[0021] Die Herstellung eines Glycerinmonooleats under erfindungsge­mäßer Verwendung eines fetten Öles wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0022] Das Sonnenblumenöl wies gemäß gaschromatografischer Auswertung die folgende Zusammensetzung der Fettsäureanteile auf:
Myristinsäure      0,1 Gew.-%
Palmitinsäure      3,1 Gew.-%
Stearinsäure      2,0 Gew.-%
Ölsäure      86,2 Gew.-%
Linolsäure      7,8 Gew.-%
Linolensäure      0,2 Gew.-%
Arachinsäure      0,2 Gew.-%
Eikosensäure      0,2 Gew.-%
Erucasäure      0,2 Gew/-%

[0023] 688 g Sonnenblumenöl der obigen Zusammensetzung wurden mit 290 g 99,5 %-igem Glycerin in einen 2 l-Dreihalskolben mit Rührer, Thermometer, Destillationsaufsatz und externer Heizung vorgelegt und unter Stickstoff auf 265°C erhitzt. Nach dem Er­reichen dieser Temperatur werden 0,05 Vol.-% 50 %-ige Natron­lauge zugesetzt. Die Reaktion war nach 5 bis 10 min beendet (Klarwerden des Kolbeninhaltes). Das Reaktionsprodukt wurde abgekühlt, bei 200°C mit Phosphorsäure neutralisiert und bei 100°C ca. 10 min stehengelassen. Das überschüssige Glycerin wurde abgezogen; anschließend wurde 3 x mit ca. 200 ml heißer gesättigter NaCl-Lösung bei 95°C gewaschen. Nach dem Trocknen bei 90 bis 100°C in Wasserstrahlvakuum wurde unter Zusatz von 1 % Filterhilfsmittel filtriert.

[0024] Man erhielt ein Ölsäure-Monoglycerid mit folgenden Kenndaten:
Säurezahl      1,3
Verseifungszahl      163
Jodzahl      74
OH-Zahl      239
Glyceringehalt:      0,6 Gew.-%
Monoglyceridgehalt:      60 Gew.-%.

Ansprüche

Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus mit einem Ölsäuregehalt von 78-92 Gew.-% und einem Linolsäuregehalt von 2-8 Gew.-%, jeweils bezogen auf enthaltende Gesamtfettsäuren, Rest (auf 100 Gew.-%) gegebenenfalls Palmitinsäure und Stea­rinsäure sowie bis zu 1 Gew.-% Fettsäuren aus der von Myri­stin-, Palmitolein-, Linolen-, Arachin-, Eikosen- und Eruca­säure gebildeten Gruppe unter Ausschluß von Anreicherungs­schritten bezüglich des Ölsäuregehaltes zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden durch
a) Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder
b) durch Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin.