本PCT申请要求2014年8月11日提交的美国临时申请No.62/035,893的优先权。将以上提及的临时申请的整个说明书特此引入作为参考。
技术领域
本技术总体上涉及共轭亚油酸(CLA)、更具体地涉及富含顺式9，反式11CLA异构体并且具有特定比率的顺式9，反式11和反式10，顺式12CLA异构体的CLA。本技术还涉及用于制备具有特定比率的顺式9，反式11和反式10，顺式12异构体的CLA的工艺。
背景技术：
共轭亚油酸(CLA)指的是亚油酸(十八碳二烯酸)(其是被认为人类饮食所必要的并且优先地在乳制品和肉中发现的不饱和脂肪酸)位置和几何异构体的混合物。CLA由于它们的营养性、治疗性、和药理学性质而已经在学术界和商业界产生了很多兴趣。存在许多已知的CLA组合物、以及多种已知方法来制备和/或纯化这样的组合物。参见例如美国专利No.6,184,009(Cain等)、7,029,691(Saebo等)、和7,514,096(Haraldsson等)。
先前已知的用于制造共轭亚油酸材料的方法包括，例如，用过量的碱金属氢氧化物在水或者醇介质中异构化，其导致定量异构化。所得CLA为亚油酸的位置异构体的混合物。如下在理论上是可能的：9,11和10,12十八碳二烯酸的八种几何异构体(顺式9，顺式11；顺式9，反式11；反式9，顺式11；反式9，反式11；顺式10，顺式12；顺式10，反式12；反式10，顺式12；和反式10，反式12)可由顺式9，顺式12-十八碳二烯酸的异构化产生。然而，热力学上有利于顺式9，反式11和反式10，顺式12异构体，导致在所得CLA产物中顺式9，反式11异构体和反式10，顺式12异构体较高的分布。顺式9，反式11异构体和反式10，顺式12异构体典型地以约1:1的重量比存在于所得产物中。
Cain等的美国专利No.6,184,009描述了用于制备如下CLA材料的工艺：其具有不同于1.0的比率的顺式9，反式11异构体，反式10，顺式12异构体，使得所述CLA材料富含顺式9，反式11异构体或者反式10，顺式12异构体的一种或另一种。该工艺使用脂肪酶，例如由白地霉菌(Geotrichum candidum)或者皱褶念珠菌(Candida rugosa)得到的脂肪酶，以便酶促地转化CLA材料并且获得富含顺式9，反式11异构体或者反式10，顺式12异构体的一种或另一种的CLA材料。该‘009专利未公开所得CLA材料中其它CLA异构体的量，也未公开所得材料中饱和脂肪酸或者反式非CLA脂肪酸的总量。
美国专利No.5,892,074和美国专利No.6,153,774描述了由蓖麻油酸通过如下制造富含顺式9，反式11异构体的CLA的工艺：在12-羟基位置处形成甲磺酸酯或甲苯磺酸酯，且然后使所述二酯与强的有机碱1,8-二氮杂双环[54.0]十一碳-7-烯(DBU)反应。然而，用作衍生剂的磺酰卤释放腐蚀性的卤化氢，其必须从工艺流出气体涤除和中和。此外，由用所述有机碱处理得到的有机副产物为磺酸的有机胺盐，如果CLA用作食品增补剂，则该磺酸的有机胺盐必须被完全除去。此外，所述有机碱是相当昂贵的有机胺。
WO 2007/070302描述了用于由蓖麻油酸通过如下制备富含顺式9，反式11异构体的CLA的工艺：在12-羟基位置处形成羧酸酯，且然后使该中间体酯与烷氧化物碱反应。虽然该工艺避免了甲磺酸酯或甲苯磺酸酯衍生剂的使用，但是该工艺仍然包括需要除去副产物例如羧酸盐的化学过程来实现顺式9，反式11异构体。
对于制造如下的优良的CLA组合物的改进工艺仍然存在需要：其富含高度需要的顺式9，反式11异构体(也称作瘤胃酸)，但是其不合需要的反式，反式异构体和不合需要的反式非CLA脂肪酸方面也是低的(小于2％，优选地小于1％重量)。另外，对于如下的改进工艺存在需要：其可在不使用溶剂且无需用于除去杂质和不想要的异构体的进一步纯化步骤的情况下经济地制备这样的CLA组合物。
技术实现要素：
本技术的一个方面涉及有机材料，其包括约60重量％-约95重量％的共轭亚油酸部分(moiety)，其中所述部分以至少约3.5:1的顺式9，反式11对反式10，顺式12的重量比包括几何异构体顺式9，反式11和反式10，顺式12亚油酸，和其中所述部分的约55重量％-约70重量％为顺式9，反式11亚油酸。所述亚油酸部分进一步包括小于约2重量％的反式，反式共轭亚油酸异构体、小于约1重量％的反式非共轭脂肪酸、和小于约10重量％的饱和脂肪酸。
在另一方面中，本技术涉及营养组合物，其包括共轭亚油酸组分，所述共轭亚油酸组分包括约55重量％-约70重量％的顺式9，反式11共轭亚油酸，并且具有至少3.5:1的顺式9，反式11对反式10，顺式12共轭亚油酸异构体的重量比。这样的组合物可用于食物产品或者营养增补剂(supplement)中，并且对于保持或者改善关节灵活性是特别有用的。
在进一步的方面中，本技术涉及有机材料，其包括约60重量％-约95重量％的共轭亚油酸部分，其中所述部分以小于约1的顺式9，反式11对反式10，顺式12的重量比包括几何异构体顺式9，反式11和反式10，顺式12亚油酸，和其中所述部分的至少40重量％为反式10，顺式12亚油酸。所述亚油酸部分进一步包括小于约3重量％的反式，反式共轭亚油酸异构体、小于约1重量％的反式非共轭脂肪酸、和小于约10重量％的饱和脂肪酸。
本技术的另一方面为用于制备共轭亚油酸材料的工艺，所述共轭亚油酸材料包括基于总的CLA的约55重量％-约70重量％的顺式9，反式11共轭亚油酸异构体，并且具有至少3.5:1的顺式9，反式11对反式10，顺式12异构体的重量比。所述工艺包括提供包括共轭亚油酸部分的几何异构体的起始材料，其中所述几何异构体以约1:1的重量比包括顺式9，反式11和反式10，顺式12亚油酸部分。将所述起始材料用对于顺式9，反式11异构体为选择性的脂肪酶水解以形成包括游离脂肪酸级分和甘油酯级分的共轭亚油酸反应物流。当顺式9，反式11异构体对反式10，顺式12异构体的比率为至少5.25:1、但是不大于8.1:1时，通过将所述酶减活而停止反应。然后将所述反应物流蒸馏以将所述游离脂肪酸级分从所述甘油酯级分中分离。所收取的游离脂肪酸级分包括约55重量％-约70重量％的合乎需要的顺式9，反式11共轭亚油酸异构体，并且具有至少3.5:1的顺式9，反式11对反式10，顺式12异构体的期望重量比。
在进一步的实施方式中，本技术的工艺包括如下步骤：从所述CLA反应物流收取所述甘油酯级分，由此所述甘油酯级分包括至少40重量％的反式10，顺式12异构体且具有小于1的顺式9，反式11异构体对反式10，顺式12异构体的重量比。所述甘油酯级分中甘油单酯和甘油二酯对甘油三酯的比率为约1:1。
具体实施方式
本技术涉及CLA材料，其包括游离脂肪酸的混合物，其中所述游离脂肪酸混合物包括约55重量％-约70重量％的瘤胃酸(顺式9，反式11异构体)和小于2％重量的反式，反式CLA异构体。合乎需要地，所述游离脂肪酸混合物具有至少3.5:1、优选地至少4:1的顺式9，反式11异构体对反式10，顺式12异构体的重量比，并且具有小于10％重量的饱和脂肪酸、和小于1％重量的非CLA脂肪酸。除非上下文清楚地另有规定，本文中描述的重量比和重量百分数基于CLA部分(即，具有18个碳的碳链长度的多不饱和脂肪酸)的重量，而不考虑所述CLA为游离脂肪酸、脂肪酸烷基酯、盐还是甘油酯的形式。
本技术还涉及用于制备富含瘤胃酸的CLA材料的工艺。所述工艺包括使包含至少75重量％的CLA部分的材料经历酶促转化，其中施加具有在顺式9，反式11异构体和反式10，顺式12异构体之间进行区分的能力的酶。一种合适的酶为由皱褶念珠菌得到的脂肪酶，其是可从AmanoEnzyme USA Co.Ltd.,Elgin,Illinois以商品名AY AMANO 400SD商购获得的。
用于本工艺的起始材料是包含至少75重量％的共轭亚油酸部分并且至少包括顺式9，反式11异构体和反式10，顺式12异构体的那些。所述共轭亚油酸部分可为如下形式：游离脂肪酸、脂肪酸烷基酯、脂肪酸盐，或者替代地，甘油单酯、甘油二酯、或甘油三酯、或其混合物。当对可从Stepan Lipid Nutrition,Maywood,New Jersey以商品名Clarinol G80商购获得的具有约1:1的顺式9，反式11对反式10，顺式12异构体的比率的包含甘油三酯的材料进行转化时，已经获得了良好的结果。
起始的CLA材料是由亚油酸来源例如鱼油或植物油获得的。红花油是用于所述起始材料的特别合适的亚油酸来源。将亚油酸来源通过现有技术中已知的加工技术加工以获得起始的包含CLA的材料。
在本工艺的一种实施方式的第一步骤中，将所述包含甘油三酯的材料与水组合以形成反应混合物，和将由皱褶念珠菌得到的脂肪酶添加至所述混合物。基于所述反应混合物的总重量，水的量为约5重量％约15重量％，并且脂肪酶的量为所述反应混合物的总重量的约20-约30ppm。所述脂肪酶对于顺式9，反式11CLA异构体是选择性的并且选择性地水解CLA甘油三酯。所述水解在约40℃-50℃的温度下进行，并且水解进度通过气相色谱法(GC)监测。容许所述水解持续直至顺式9，反式11异构体对反式10，顺式12异构体的重量比为至少5.25:1但是不大于8.1:1。该水解反应的典型反应为约5-约8小时。
在所述水解之后，施加真空以从所述反应混合物除去水。当真空达到约20mmHg时，将所述混合物加热至至少80℃以使所述酶减活。任选地，可将真空压力进一步降低至约5mmHg以在不使所述酶减活的情况下进一步干燥所得CLA产物物流。
然后将所得产物CLA物流(其包含游离脂肪酸和甘油酯两者)通过分子蒸馏而蒸馏以将所述游离脂肪酸级分从所述甘油酯级分中分离。任选地，可将所述CLA物流在所述蒸馏操作之前过滤以除去固体和/或酶。
在一种实施方式中，蒸馏是通过将所述CLA物流供应至刮膜式蒸馏设备或其它低停留时间蒸馏设备而完成的。这样的蒸馏设备使蒸馏的物流经历高温(升高的温度)的时间最小化，从而防止或者至少减少CLA热重排为不合需要的异构体。例如，小于2分钟的停留时间对于使双键在高温下的热重排的可能性最小化是有利的。取决于所用的蒸馏装备，蒸馏的温度的范围可为约140℃-约190℃。所述蒸馏设备还优选地在减压例如约0.01mmHg-约1mmHg下操作。这样的低压是有利的，因为它们容许使用较低的蒸馏温度，其由于CLA的热不稳定性质而是重要的。
合适的蒸馏设备的一个实例为由Pope Scientific,Inc.(Saukville,WI)供应的刮膜式蒸发器。所述刮膜式蒸发器具有加热的壁和在所述单元的中央处的冷凝器。待蒸馏的CLA物流顺着加热的壁向下流动。将所述CLA物流通过刮板分布在所述壁上面，其在该加热的壁上形成膜。冷凝器在所述单元的中央，从而使蒸馏的物流处于高温下的时间最小化。馏出物物流沿着所述冷凝器向下流动并且残余物继续沿着所述蒸馏单元的壁向下流动。馏出物和蒸馏底部物两者可在离开所述单元时通过外部热交换器被冷却。所述内部冷凝器容许蒸馏的材料的快速冷凝和收取。
本技术的一个优点是，蒸馏操作产生两种完全不同的、独特的、且有用的CLA产物物流，一种富含合乎需要的顺式9，反式11异构体，和另一种富含合乎需要的反式10，顺式12异构体。由所述刮膜式蒸馏得到的顶部馏出物物流为游离脂肪酸级分并且包括约55重量％-约70重量％的瘤胃酸(顺式9，反式11CLA)和小于10重量％的甘油酯。来自所述蒸馏的底部蒸馏物流是甘油酯级分并且包括至少40重量％的反式10，顺式12CLA异构体含量和小于约10重量％的游离脂肪酸。有利地，本技术的工艺是在没有溶剂的情况下完成的，溶剂的使用可需要额外的处理步骤以除去它。所得CLA产物物流的异构体组成可通过GC测定，如现有技术中已知的。
除了将所述游离脂肪酸级分从所述甘油酯级分分离之外，所述蒸馏操作还从所述产物级分的每一种基本上除去非共轭反式脂肪酸和不想要的CLA异构体例如反式，反式异构体，而不需要进一步的纯化步骤来除去不想要的杂质和异构体。所得游离脂肪酸CLA产物具有小于约2重量％、替代地小于约1重量％的不合需要的反式，反式异构体，和小于约1重量％的反式非共轭脂肪酸。所得CLA甘油酯产物具有小于约3重量％、替代地小于约2重量％的不合需要的反式，反式异构体，和小于约1重量％的反式非共轭脂肪酸。所述甘油酯产物还具有约1:1的甘油单酯和甘油二酯对甘油三酯的重量比。
本技术的CLA材料具有多种用途。这些包括，例如，减少动物的体脂肪；增加动物的肌肉质量；降低人的体重；减少动物的过敏反应；防止动物由于免疫刺激引起的重量损失；提高动物的CD-4和CD8细胞计数；提高动物骨质的矿物质含量；防止动物的骨骼异常；降低动物血液中的胆固醇量、和维持或者提高关节灵活性。在各情况下，术语“动物”包括所有哺乳动物，包括人类。如本文中使用的，“关节灵活性”包括，但不限于，关节功能、关节强度、和/或活动范围。关节强度可例如经由握力计来评价，和活动范围可例如经由测角器评价。
本技术的CLA材料可引入到动物饲料、营养增补剂、饮食应用(dietary application)、或者药物应用中。所述CLA材料可用合适的载体例如淀粉、蔗糖或者乳糖配制成片剂、丸剂、糖衣丸、胶囊、溶液、液体、浆液、悬浮液和乳液。它们也可以水溶液或者油溶液提供。包括所述CLA的片剂、丸剂或胶囊可包覆有在约6.0-7.0的pH下溶解的肠溶性包衣。在小肠中溶解但是在胃中不溶解的合适的肠溶性包衣为邻苯二甲酸乙酸纤维素。富含CLA的异构体也可通过许多其它途径的任意者提供，所述途径包括，但不限于：静脉内、肌肉内、动脉内、髓内、鞘内、心室内、经皮下、腹膜内、鼻内、肠、局部(外用，topical)、舌下或者直肠手段。关于用于配制和服用(给药)的技术的进一步细节可参见Remington’s Pharmaceutical Sciences的最新版本(Maack Publishing Co.,Easton,PA)。
本技术的CLA材料也可作为增补剂添加于各种制备的食物产品和饮料中。对于本申请的意图而言，制备的食物产品意味着已经添加有本技术的CLA材料的任何天然的、经加工的、节食的或者非节食的食物产品。所述CLA材料可引入到各种制备的食物产品中，其包括但不限于节食饮料、节食棒(diet bar)、增补剂、制备的冷冻膳食、糖果、小吃产品(例如薯片)、制备的肉产品、奶、奶酪、酸奶和任何其它包含脂肪或油的食品。
所述富含瘤胃酸的CLA材料一种具体的预期用途是在婴幼儿配方奶粉方面。人类母乳典型地具有约4:1的顺式9，反式11对反式10，顺式12CLA异构体的重量比。通过调节加工参数或者替代地通过将较高比率的CLA与可商购得到的1:1异构体比率的CLA混合，可获得具有期望的4:1的顺式9，反式11对反式10，顺式12异构体的重量比的游离脂肪酸级分。所述脂肪酸在用于婴幼儿配方奶粉中之前可转化为甘油酯。
所述富含反式10，顺式12异构体的CLA甘油酯材料的一种具体的预期用途是在个人护理和化妆品应用、特别是局部皮肤应用方面。所述甘油酯材料具有约1:1的甘油单酯和甘油二酯对甘油三酯的比率，其已经被发现提供对于个人护理应用而言有用的良好的乳化性质。
实施例
实施例1
使用包含78.7％的共轭亚油酸(CLA)(其37.3％为顺式9，反式11异构体并且37.4％为反式10，顺式12异构体)甘油三酯材料(可得自Stepan Lipid Nutrition的Clarinol G80)作为起始材料。通过如下制备脂肪酶溶液：将3.2g皱褶念珠菌脂肪酶(可得自Amano Enzyme USA Co.Ltd.的Amano AY 400DS)与691g水在40℃-45℃下混合1小时。将681g包含0.46％重量脂肪酶的该溶液与111.7kg所述起始的甘油三酯材料以及12.3kg蒸馏水组合以形成反应混合物。将所述反应混合物调节至40℃-45℃。在5-6小时的反应时间之后，通过GC监测反应进度。当顺式9，反式11异构体对反式10，顺式12异构体的比率达到至少5.25:1时，向所述反应混合物施加真空以除去水。当真空压力达到20mmHg时，通过加热至80℃-85℃至少1小时以使所述酶减活而停止反应。将真空降低至5mmHg以进一步干燥所得CLA物流。
将所述CLA产物物流进料至刮膜式蒸馏设备以将游离脂肪酸级分从甘油三酯级分分离。所述级分的分离基于它们蒸气压的差异。顶部物流为游离脂肪酸级分和底部物流为甘油三酯级分。通过GC的分析显示，所述游离脂肪酸级分包含74.6％的CLA(59.1％的顺式9，反式11异构体和14.5％的反式10，顺式12异构体)，并且顺式9，反式11对反式10，顺式12异构体的重量比为4.08。作为总的CLA的百分数，顺式9，反式11异构体为79％。所述游离脂肪酸级分的完整分析示于表1中。
所述甘油酯级分的分析显示，所述级分包含80％的CLA(28.9％的顺式9，反式11异构体和46.9％的反式10，顺式12异构体)，并且顺式9，反式11异构体对反式10，顺式12异构体的重量比为0.6。作为总的CLA的百分数，反式10，顺式12异构体为59％。所述甘油酯级分的完整分析示于表1中。
表1
现在以这样的完整、清楚、简明且精确的措辞描述了本技术，以使其所属领域的任何技术人员能够实践其。应理解，前述内容描述了本发明的优选实施方式并且在不背离如在所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下可在其中进行改动。