Az átészterezés zsírok és olajok reakciója , amelyben a zsírsav- észterek egymással vagy zsírsavakkal reagálnak , ami zsírsavcsoportok kicserélődését és új észterek képződését eredményezi. Leegyszerűsítve az átészterezést úgy tekinthetjük, mint az egyes gliceridek felosztását , egy véletlenszerűen kiválasztott zsírsav eltávolítását, más zsírsavakkal való összekeverését és egy másik, véletlenszerűen kiválasztott zsírsavval való helyettesítését. A természetes olajokban és zsírokban a zsírsavak átrendeződésének véletlenszerű előfordulása miatt az átészterezési folyamatot néha randomizációnak vagy átrendeződésnek is nevezik [1] .
A kémiai átészterezés legkorábbi feljegyzése 1844 -ben volt , amikor Théophile-Jules Pelouze tanulmányt publikált a triglicerid szintéziséről a glicerin vajsavval történő észterezésével [2] . 1920-ban Wilhelm Norman, aki a zsírsavak katalitikus hidrogénezését is szabadalmazta, szabadalmat kapott az étrendi lipidek kémiai átészterezésére [3] . A kémiai átészterezés iparilag életképessé vált az élelmiszeriparban, mióta az 1940-es években alkalmazták a disznózsír kenhetőségének és süthetőségének javítására . Az 1970 -es években újult érdeklődés mutatkozott ez iránt az eljárás iránt, különösen a hidrogénezés helyettesítőjeként, hogy transz-izomerek nélküli margarinokat állítsanak elő [4] .
Az átészterezési reakciót közvetlenül alkalmazzák természetes eredetű olajokra vagy zsírokra, vagy hidrogénezett vagy frakcionált olajokra. Általában a nyersanyag (kiindulási termék) két vagy több olaj keveréke [5] .
Az alkalmazott katalizátortól függően az átészterezés következő típusait különböztetjük meg: kémiai és enzimatikus (enzimatikus). Mindegyik módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai [6] .
Az átészterezés hatása a termék olvadási tulajdonságaira az alapanyagtól függ. Az olvadási görbe meredekebb lejtését és a termék alacsonyabb olvadáspontját a tűzálló zsírok és folyékony olajok átészterezésével érik el. Ezenkívül lelassul a kristályok átmenete a stabilabb β-formába, ami lehetővé teszi, hogy az átészterezett zsírok β'-formájú kristályokká stabilizálódjanak [6] .
A véletlenszerű átészterezés során a zsírsav gyökök szabadon mozognak ugyanabban a gliceridben egyik pozícióból a másikba, vagy egyik gliceridből a másikba. A zsírsavak átrendeződése után létrejön az egyensúly, amely az alapanyag összetételén alapul [1] . Ha az átészterezést két tiszta trigliceridre alkalmazzuk, amelyek mindegyikében három azonos zsírsav van (AAA és BBB), az eredmény hat különböző trigliceridet (AAA, AAB, ABA, ABB, BAB és BBB) tartalmazhat. A szám 6, nem pedig 23 =8, a glicerin gerincének szimmetriája miatt . Ez a szám sokkal magasabb, ha az alapanyag három vagy több különböző zsírsavat tartalmaz [7] .
Az irányított átrendeződés megakadályozza a zsírsavösszetétel átlagolását, eltolja a keverék egyensúlyát. Ezt az eljárást alacsony hőmérsékleten hajtják végre, hogy a keverék egy része kikristályosodjon, miközben a zsírsavak cseréje a folyékony fázisban folytatódik. Ebben az esetben eltérő összetételű termékek keletkeznek, amelyek nagyobb arányban tartalmaznak tűzálló glicerideket és ennek megfelelően nagyobb arányban nagyon alacsony olvadáspontú glicerideket. Az eltérés mértéke a hőmérséklettől, időtartamtól és egyéb reakciókörülményektől függ [1] .
A kémiai átészterezés során nátrium-katalizátorokat (nátrium-metoxidot vagy etoxidot) használnak, amelyek a leggyakoribbak, megkövetelik a tárolási feltételek betartását: szoros csomagolás, távol a nyílt tűz forrásaitól, magas páratartalom . Ezek a vegyületek nem valódi katalizátorai a reakciónak, hanem csak magként szolgálnak ilyen (nátrium-glicerát) képződéséhez. A reakció után a katalizátort inaktiválni és eltávolítani kell, mert az átészterezés reverzibilis. A megsemmisítés úgy történik, hogy vizet vagy foszforsavat juttatnak a rendszerbe. A kémiai átészterezéssel nyert terméket további tisztításnak vetik alá, és megfelel a hatályos szabályozási dokumentumok [8] által meghatározott összes biztonsági követelménynek .
A kémiai átészterezés előnyei az enzimatikus átészterezéssel szemben elsősorban a megtérüléssel (vagy a termelési költségek megtérülésével) és a kezdeti beruházással kapcsolatosak. A kémiai katalizátorok sokkal olcsóbbak, mint a lipázok . Még lipáz immobilizációs eljárások esetén is az eljárás költsége magas marad. Másodszor, a kémiai átészterezés bevált eljárás; már jó ideje létezik, és az ipari technológiák és berendezések széles körben elérhetőek [9] .
Az enzimatikus átészterezés során katalizátorként enzimeket használnak , nevezetesen a különböző forrásokból származó lipázokat. Nem specifikus lipázok alkalmazásakor, valamint kémiai átészterezéskor randomizált keveréket kapunk.
Az 1,3-specifikus lipázok használata a zsírsavak nem statisztikai eloszlását eredményezi. A szelektív hasítás általában a triacilgliceridek sn-1 és sn-3 pozíciójában található zsírsavakat érinti anélkül, hogy az sn-2 pozíciót befolyásolná. Az 1,3-specifikus lipázok alkalmazása nagy lehetőségeket nyit a triacilglicerid molekulákban meghatározott zsírsaveloszlású zsír- és olajtermékek, például kakaóvaj-analógok , szerkezeti lipidek, anyatejzsírpótló anyagok előállítására [7] .
Az enzimeket a biotechnológia rohamos fejlődése miatt széles körben alkalmazzák az orvostudományban és az élelmiszeriparban . Az enzimkészítmények gyártói által végzett hatalmas munka után az enzimatikus átészterezés viszonylag nemrég vált elérhetővé az olaj- és zsírtermékek ipari méretekben történő előállításában [8] .
Ennek az az oka, hogy az enzimatikus folyamatok vizes közegben játszódnak le, hiszen a biokatalizátorok fehérjemolekulái vízben jól oldódnak , míg a zsírok és olajok vízben oldhatatlanok. Sokáig azt hitték, hogy a biokatalizátorok nem működhetnek víz nélkül vagy szerves oldószerekben. A vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a száraz por alakú enzimkészítmények vízmentes környezetben bizonyos körülmények között aktívak és stabilak, ami lehetővé tette a biokatalizátorok használatát zsírok és olajok módosításában. Kutatások ezen a területen a 80-as évek elején. olyan cégeket vezetett, mint az Unilever, a Novozymes és a Fuji Oil [10] .
Az enzimatikus átészterezés tág lehetőségeket rejt magában adott kémiai összetételű és technológiai tulajdonságú zsíros termékek előállítására. Fő előnyei: zsírok előállítása a zsírsavak szükséges eloszlásával, a tokoferolok megőrzése, környezetbarát és biztonságos eljárás. De érdemes megemlíteni ennek a módszernek a fejlődését hátráltató jelentős hátrányait - ez az enzimek magas költsége, nagy érzékenységük a környezet pH-jára, szabad zsírsavakra és oxidációs termékekre, a kiindulási zsírok alaposabb előkészítése. szükséges [11] .