NO309795B1 - FremgangsmOte for O stabilisere oljer samt anvendelse derav, fremgangsmOte for O stabilisere pigmenter, og fremgangsmOte for fremstilling av for - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å stabilisere vegetabilske og animalske oljer, samt pigmenter som astaxantin og canthaxantin. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av et for inneholdende slike stabiliserte pigmenter, samt anvendelse av slike stabiliserte oljer i fremstillingen av for til laksefisk.

I fiskeoppdrettsnæringen har det vært et økonomisk problem at oppdrettsfisk som laks og ørret ikke naturlig får samme sterke røde farge som fisk i vill tilstand. Slik oppdrettsfisk er lyserød dersom det ikke blir kunstig tilsatt større mengder røde pigmenter, og virker derfor ikke like tiltalende for kundene som fisk i vill tilstand.

I dag blir pigmenter som astaxantin og canthaxantin tilsatt fiskeforet for at fiskekjøttet skal bli rødere.

Kommersielt tilgjengelige astaxantin-produkter er svært kostbare, og har svært lav biologisk retensjon (typisk 10-12%). Dessuten er astaxantin en heller ustabil forbindelse, noe som naturligvis er en ulempe. Den lave stabiliteten til astaxantin skyldes oksidasjon. Kommersielle pigmentprodukter er utformet med henblikk på å unngå eller redusere oksidasjon. En typisk formulering for astaxantin er med gelatin og stivelse. Formuleringene som brukes er imidlertid ofte ikke optimale når det gjelder pigmentets biotilgjengelighet, og en ny formulering som kombinerer høy stabilitet med forbedret biotilgjengelighet ville derfor være av stor økonomisk betydning for fiskeoppdrettsnæringen. Et mer stabilt pigment er derfor svært ønskelig, ettersom dette ville gjøre det mulig å lage en formulering med mer optimal biologisk absorpsjon og dermed kunne åpne for betydelige kostnadsbesparelser.

Et annet problem for fiskeoppdrettsnæringen er nedbryting av og lav kvalitet på fettbestanddelene i foret som følge av oksidasjon. Når marint fett, som er den viktigste fettkilden i fiskefor, reagerer med oksygen, blir det først dannet primære oksidasjonsprodukter som peroksider. Peroksider fra flerumettet fett er ustabile, og blir lett nedbrutt ved omdanning til sekundære oksidasjonsprodukter.

Sekundære oksidasjonsprodukter er en kompleks gruppe av forbindelser som aldehyder og ketoner. For å analysere mengden av sekundære oksidasjonsprodukter, måler man anisidinverdien. Anisidintallet er intensiteten av en farge som utvikler seg gjennom reaksjon mellom det kjemiske anisidinet og aldehyder i fettet. Anisidinverdien oppgis uten måleenhet.

Oksidasjonsverdien er ofte oppgitt som totox-verdi. Totox-verdien er summen av anisidinverdien og to ganger peroksidverdien.

I fiskefor bør olje med totox-verdi under 20 brukes for at fisken skal vokse optimalt. I dag er det vanskelig å få tak i oljer med totox-verdi under 20. Oljer med totox-verdi opp til 30 er tilgjengelige. Ved å redusere oksidasjonen kunne oljer som ikke er ernæringsmessig akseptable gjøres tilgjengelige som fettkilde i foret. Dette ville være til stor verdi for fiskeoppdrettsnæringen, ettersom tilgjengeligheten av fiskeolje er begrenset.

Oksidasjon av fett er et problem også når det gjelder fettkilder som vegetabilske oljer og andre animalske oljer enn marine oljer.

Det har overraskende vist seg at ved å behandle fiskeoljer med urea, er oksidasjonen blitt betydelig redusert. Enda mer overraskende har det også vist seg at oksidasjonen av astaxantin i fiskeolje behandlet med urea er blitt betydelig redusert.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å frembringe en metode for å stabilisere vegetabilske og animalske oljer når det gjelder oksidasjon.

Et annet hovedformål med oppfinnelsen er å frembringe en metode for å stabilisere pigmenter som astaxantin og canthaxantin når det gjelder oksidasjon.

Dessuten er det et formål med oppfinnelsen å frembringe et for til laksefisk som er forbedret når det gjelder lagringsstabilitet/nedbryting og pigmentets biologiske virkning.

Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe en metode for å optimalisere virkningen av pigmentet i foret til laksefisk.

Disse og andre formål med oppfinnelsen blir oppnådd ved behandling med eller nærvær av urea slik det er beskrevet i de vedlagte patentkravene 1-9.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen blir oljen behandlet med urea og tilsatt til foret før eller etter ekstrudering. Oljen blir behandlet enten ved oppvarming i nærvær av urea, eller ved reaksjon med en vandig blanding av urea. En annen foretrukket utførelse er at urea blir tilsatt direkte til forblandingen, enten i vandig fase eller i fast form.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det følgende gjennom eksempler og de vedlagte illustrasjonene, fig. 1-5. Eksemplene er ment å illustrere oppfinnelsen og skal ikke oppfattes som begrensende. Fig. 1 viser et diagram over oksidasjon basert på sekundære oksidasjonsprodukter, ved forskjellige temperaturer av en fiskeolje behandlet med urea. Fig. 2 viser et diagram over oksidasjon basert på sekundære oksidasjonsprodukter, av en fiskeolje behandlet med urea, sammenliknet med oksidasjon av en fiskeolje som ikke er behandlet med urea. Fig. 3 viser et diagram over oksidasjon av astaxantin i en fiskeolje behandlet med urea og diverse antioksidanter, sammenliknet med oksidasjon av astaxantin i en fiskeolje som ikke er behandlet med urea, men behandlet med diverse antioksidanter. Fig. 4 viser et diagram over oksidasjon av astaxantin i en fiskeolje behandlet med urea sammenliknet med oksidasjon av astaxantin i en fiskeolje behandlet med urea der uoppløst urea er fjernet. Figuren viser også oksidasjon av astaxantin i en kontrollgruppe med bare fiskeolje. Fig. 5 viser et diagram over oksidasjon av astaxantin i forskjellige fiskeoljer behandlet med urea.

Eksempel 1

5% urea ble tilsatt til en fiskeolje og gradvis oppvarmet til 140°C under omrøring for å oppløse urea i oljen. Smeltepunktet for urea er 132,7°C. Analyseprøver til analyse ble tatt under oppvarmingen ved 20, 60, 80, 120, 130 og 140°C. Etter oppvarmingen ble oljeblandingen kjølt ned. Krystallisering ble observert ved ca. 133°C. Det ble også tatt en prøve ved romtemperatur med henblikk på analyse. Prøvene ble filtrert og analysert med tanke på anisidinverdi. Anisidinverdien har sammenheng med intensiteten av fargen som oppstår gjennom kjemiske reaksjoner mellom anisidin og karbonylforbindelser (dvs. aldehyder) i oljen. Den analytiske fremgangsmåten i henhold til Den europeiske farmakopé i monografien for torskeleverolje (type A) (3. utgave, monografi 1998:1192) ble brukt.

Før tilsettingen av urea hadde fiskeoljen en anisidinverdi på 21. Under oppvarming av oljen til 140°C som beskrevet ovenfor, ble anisidinverdien gradvis redusert, og etter nedkjøling til romtemperatur var anisidinverdien 10. Disse resultatene er vist i fig. 1.

Eksempel 2

5% urea ble tilsatt til 100 g fiskeolje og oppvarmet til 140°C, og deretter nedkjølt. Oljeblandingen ble omrørt kontinuerlig ved hjelp av magnetomrøring ved romtemperatur i 35 dager. Det ble tatt hyppige prøver med henblikk på analyse.

Til sammenlikning ble 100 g fiskeolje kontinuerlig omrørt ved hjelp av magnetomrøring ved romtemperatur i 35 dager. Det ble tatt hyppige prøver med henblikk på analyse.

Prøvene ble filtrert og analysert med henblikk på anisidinverdi (p-Av) i henhold til fremgangsmåten beskrevet i Den europeiske farmakopé i monografien om torskeleverolje (type A) (3. utgave, monografi 1998:1192). Ved innledningen av testen hadde kontroll-oljen en anisidinverdi på 21,5. Ved behandling med urea ble anisidinverdien i oljen redusert til 6,5. Kontroll-oljen viste en stigende anisidinverdi, som på dag 34 var nådd opp i 38. På dag 34 var anisidinverdien 10 i fiskeoljen behandlet med urea. Disse resultatene er vist i fig. 2.

Eksempel 3

5% urea ble tilsatt til 500 g fiskeolje og oppvarmet til 140°C, deretter kjølt ned til romtemperatur.

IA) 200 ppm tokoferol, 50 ppm askorbinsyre og 100 ppm astaxantin ble tilsatt til 100 g av fiskeoljen behandlet med urea.

IB) 200 ppm tokoferol, 200 mm askorbinsyre og 100 ppm astaxantin ble tilsatt til 100 g av fiskeoljen behandlet med urea.

IC) 100 ppm astaxantin ble tilsatt til 100 g av fiskeoljen behandlet med urea.

2A) 200 ppm tokoferol, 50 ppm askorbinsyre og 100 ppm astaxantin ble tilsatt til 100 g fiskeolje.

2B) 200 ppm tokoferol, 200 ppm askorbinsyre og 100 ppm astaxantin ble tilsatt til 100 g fiskeolje.

2C) 100 ppm astaxantin ble tilsatt til 100 g fiskeolje.

Oljeprøvene 1A, 1B, 1C, 2A, 2B og 2C ble plassert i ultralydbad i isvann i 1 time for å oppløse antioksidantene (tokoferol og askorbinsyre) samt astaxantinet. De homogene prøvene ble plassert i varmebad ved 75°G med kontinuerlig gjennomstrømming av luft. Det ble tatt prøver hver time. Disse prøvene ble filtrert og målt ved 490 nm på et spektrofotometer. Resultatene av disse målingene er angitt i % Abs.

Verdien for % Abs er relativ i forhold til null, der null er mengden ved begynnelsen av eksperimentet. Etter hvert som stoffet brytes ned, vil verdien for % Abs derfor bli negativ. Det er også mulig at verdien innledningsvis kan øke som følge av høyere løselighet av stoffet ved økende temperatur.

Disse eksperimentene viste at nedbrytingen av astaxantin kan reduseres ved å tilsette tokoferol og askorbinsyre til fiskeoljen. Når fiskeoljen på forhånd behandles med urea, blir reduksjonen betydelig. Tokoferol og askorbinsyre tilsatt til forhåndsbehandlet olje viste en ytterligere stabiliserende effekt. Disse resultatene er vist i fig. 3.

Askorbinsyren i 1A, 1B, 2A og 2B kan erstattes med askorbylpalmitat eller andre stoffer avledet av askorbinsyre, og også gi forbedret beskyttelse sammenliknet med fiskeolje som kun ble behandlet med urea.

Eksempel 4

CP- løsning ( CP = Caro<p>hvl Pink): 0,6 g emulgator (glyseryl-polyetylenglykolricinoleat), 1,25 g Carophyl Pink (kommersielt astaxantinprodukt fra Hofmann La Roche) og 10,6 g vann ble tilsatt til en flaske under nærvær av N2 og oppvarmet til 50°C. Denne løsningen inneholder 100 ppm astaxantin. 1) 5 g urea og 1,25 g CP-løsning ved en temperatur på ca. 50°C ble tilsatt til 95 g fiskeolje. Oljeblandingen ble oppvarmet til 140°C og nedkjølt til romtemperatur. 2) 5 g urea og 1,25 g CP-løsning ved en temperatur på ca. 50°C ble tilsatt til 95 g fiskeolje. Oljeblandingen ble oppvarmet til 140°C og nedkjølt til romtemperatur. Utfelt urea ble filtrert fra oljeblandingen. Denne oljeblandingen inneholdt 570 mg nitrogen/kg. 3) 1,25 g CP-løsning ved en temperatur på ca. 50°C ble tilsatt til 100 g fiskeolje under konstant omrøring. Denne fiskeoljen inneholdt 54 mg nitrogen/kg. 200 ppm tokoferol og 200 ppm askorbinsyre ble tilsatt til 1) og 2). Flaskene ble plassert i et ultralydbad i isvann i 1 time for homogenisering. De homogene oljeprøvene ble plassert i et varmebad ved 75°C med kontinuerlig gjennomstrømming av luft. Det ble tatt prøver hver time. Disse prøvene ble filtrert og målt ved 480 nm på et spektrofotometer. 2) viste samme egenskaper som 1) når det gjelder oksidasjon av astaxantin. Oljene viste ikke noen tegn på oksidasjon av pigmentet etter 25 timer. Etter 5 timer begynte astaxantinet i 3) å oksidere, og det var fullstendig nedbrutt etter 15 timer. Disse resultatene er vist på fig. 4.

Eksempel 5

5 gram urea ble oppløst i 5 gram vann. Vannet inneholdt 6% av en emulgator (glyseryl-polyetylenglykolricinoleat). Denne løsningen (10% etter vekt) ble omrørt med fiskeolje (100 gram) ved romtemperatur i 15 minutter. Analyse viste at anisidinverdien var blitt redusert fra 14,5 til 7,2.

Et tilsvarende eksperiment ble utført der det kun ble tilsatt vann (med 6% emulgator) til fiskeolje. Etter 15 minutters omrøring ved romtemperatur hadde oljen en anisidinverdi på 14,5, dvs. det hadde ikke skjedd noen endring.

Man kan dermed konkludere med at urea er forbindelsen som reagerer med aldehydene og forårsaker reduksjonen i anisidinverdien.

Eksempel 6

Eksperiment 1) Astaxantin (100 mg/g) ble oppløst i fiskeolje som var blitt behandlet med 5% urea ved 140°C. 100 g av denne oljen ble boblet med luft ved 70°C.

Eksperiment 2) Astaxantin (100 mg/g) ble tilsatt til ubehandlet fiskeolje. 100 g av denne oljen ble blandet med 5 g urea og 5 g vann. Vannet inneholdt 6% av en emulgator (glyseryl-polyetylenglykolricinoleat). Blandingen ble boblet med luft ved 70°C.

Som man ville forvente ut fra de forrige eksemplene, var astaxantinkonsentrasjonen i eksperiment 1) stabil over en periode på flere timer. Astaxantinet i oljefasen av eksperiment 2) var imidlertid stabilt over enda lengre tid. Dette er vist i fig. 5. Dette betyr at oljen kan behandles effektivt med vandig urea.

Eksempel 7

En kommersiell formulering av astaxantin (Carophyl Pink, Roche) ble tilsatt til en forblanding før ekstrudering slik at den beregnede astaxantinkonsentrasjonen i det ekstruderte produktet ble 102 mg/kg, under forutsetning av at det ikke fant sted noen nedbryting under prosessen. Analyse av det ekstruderte produktet ga en konsentrasjon på 56,0 mg/kg. Når oljen i forblandingen ble erstattet med olje forhåndsbehandlet med urea (olje og 5% urea oppvarmet til 140°C, oljen filtrert etter nedkjøling til romtemperatur) inneholdt det ekstruderte produktet 70,2 mg/kg astaxantin.

På samme måte ble forblandinger med identiske konsentrasjoner av renset astaxantin ekstrudert. Etter ekstrudering inneholdt prøven med ubehandlet fiskeolje 26,0 mg/g astaxantin, mens prøven med fiskeolje behandlet med urea inneholdt 32,2 mg/g astaxantin.

Disse eksperimentene viser at tilsetting av fiskeolje behandlet med urea beskytter astaxantin mot nedbryting under ekstrudering av fiskefor.

Eksempel 8

100 g fiskeolje med en opprinnelig anisidinverdi på 23,8 ble omrørt med 5% urea og oppvarmet til 140°C. Etter å ha nådd denne temperaturen ble oljen nedkjølt til romtemperatur. Anisidinverdien av en prøve av denne oljen viste seg ved analyse å være 22,9.

100 g av den samme fiskeoljen ble behandlet på identisk måte, bortsett fra at oljen ble holdt ved en temperatur på 140°C i 20 minutter før nedkjøling. Anisidinverdien i denne oljen etter nedkjøling til romtemperatur var 6,5.

Dette viser at det tar en viss tid for oljen å reagere med urea på den ønskede måten. Den nøyaktige tiden vil avhenge av oljens sammensetning og kvalitet. Temperaturen på 140°C er ikke påkrevet. Som vist i eksempel 1 (fig. 1) kan man se reduksjon i anisidinverdien også ved lavere temperaturer. Ved å reagere oljen med urea over tilstrekkelig tid vil man få en betydelig reduksjon i anisidinverdien også ved lavere temperaturer. Ureamengden på 5% er heller ikke påkrevet; avhengig av kvaliteten på oljen er en langt lavere mengde også tilstrekkelig. I de påfølgende eksemplene blir oljen behandlet med 5% urea ved 140°C som et passende eksempel. Andre temperaturer, konsentrasjoner og oppvarmingstider kan eventuelt gi tilsvarende resultater når det gjelder stabilisering av pigmenter.

Eksempel 9

I alle eksemplene nedenfor skal ordet "vann" forstås som vann som inneholder 6% emulgator (glyseryl-polyetylenglykolricinoleat).

0,5 g urea og 0,5 ml vann ble omrørt med 100 g fiskeolje (anisidinverdi 23) ved omgivelsestemperatur. Etter 20 minutter var anisidinverdien i oljen blitt redusert til 9,0, mens verdien etter 2 timer var blitt redusert til 8,3.

Et identisk eksperiment ble gjennomført med 0,5 g urea, 5,0 ml vann og 100 g av samme olje som ovenfor. Etter 20 minutter var anisidinverdien i oljen blitt redusert til 7,9, mens verdien etter 2 timer var blitt redusert til 7,8.

Et identisk eksperiment ble utført med 5,0 g urea og 5,0 ml vann. Anisidinverdiene var henholdsvis 5,7 (etter 20 minutter) og 2,3 (etter 2 timer).

Eksempel 10

1,0 g urea ble omrørt med 100 g fiskeolje (anisidinverdi 23) og oppvarmet til 140°C. Prøver ble tatt så snart denne temperaturen var nådd, samt etter 30 minutter. Anisidinverdiene viste seg ved analyse å være henholdsvis 23 og 8,9.

Et identisk eksperiment ble utført med 5 g urea. Anisidinverdiene viste seg ved i analyse å være 17 (så snart temperaturen var nådd opp i 140°C) og 6,9 (etter 30 minutter ved denne temperaturen).

Urea kan tilsettes på en rekke måter, og ikke bare direkte til en olje slik det er beskrevet i eksemplene ovenfor. Ved fremstilling av et for kan urea for eksempel tilsettes under ekstruderingen, ved vakuumbelegging, sprøytebelegging og ved oljebad. Urea kan også tilsettes i vandig fase eller i fast form.

Melet, som er en viktig ingrediens i foret, er marint eller vegetabilsk. Fiskemel, som typisk inneholder rundt 10% fett, brukes ofte i fiskefor. Fettet fra fiskemel blir i imidlertid sterkt oksidert. Det ville derfor være fordelaktig å tilsette olje behandlet med urea i henhold til oppfinnelsen til melet før pigmentet tilsettes til forblandingen. I tillegg til å redusere oksidasjonen og dermed forbedre kvaliteten på fettet og igmentene under produksjonsprosessen, vil oppfinnelsen gjøre det mulig å lagre foret lengre. Hvilken stabilitet pigmentet har når det gjelder oksidasjon er en faktor som er med på å avgjøre hvor lenge foret kan lagres. Et pigment med forbedret stabilitet gir et for med lengre lagringstid. Dette gir den fordel at det blir mulig å bygge opp større lagre, slik at forprodusentene ikke blir så sårbare overfor f.eks. produksjonsstans.

Følgelig er det i henhold til foreliggende oppfinnelse blitt vist at oljer behandlet med urea og pigmenter som er blitt holdt i kontakt med oljer behandlet med urea er mindre utsatt for oksidasjon og følgelig nedbryting enn ubehandlede oljer og pigmenter som ikke har vært i kontakt med oljer behandlet med urea. Oppfinnelsen beskriver også et for som vil kunne lagres lengre enn ethvert annet lignende kjent for, samt et for der virkningen av pigmentene er høyere enn i noe tidligere kjent for.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for å stabilisere vegetabilske og animalske oljer,karakterisert vedat oljen behandles med urea og eventuelt en eller flere antioksidanter, enten ved å varme opp oljen i nærvær av urea, fortrinnsvis til en temperatur høyere enn smeltepunktet for urea, og fortrinnsvis holdt ved denne temperaturen i 20-30 minutter, eller ved å reagere oljen med urea som er løst i vann.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 karakterisert vedat oljen varmes opp i nærvær av urea til en temperatur høyere enn smeltepunktet for urea og holdes ved denne temperaturen i 20-30 minutter.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat oljen reageres med 0,1-40 vekt% urea i forhold til oljens vekt.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert vedat oljen reageres med 0,5-5 vekt% urea.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat antioksidantene er tokoferol og/eller askorbinsyre.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat antioksidantene er tokoferol og/eller askorbylpalmitat.

7. Fremgangsmåte for å stabilisere pigmenter som astaxantin og canthaxantin,karakterisert vedat pigmentene blir eksponert for olje som er behandlet med urea i henhold til krav 1, eventuelt etter at det tilsatte urea er fjernet.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av et for inneholdende pigmenter som er stabilisert i henhold til krav 7, karakterisert vedå tilsette pigmentene som er blitt holdt i en olje behandlet med urea og eventuelt en eller flere antioksidanter i henhold til krav 1 under ekstrudering, ved vakuumbelegging, sprøytebelegging eller ved oljebad, eller å tilsette en olje behandlet med urea i henhold til krav 1, urea i vandig form eller urea i fast form og pigmentene og eventuelt en eller flere antioksidanter under ekstrudering, ved vakuumbelegging, sprøytebelegging eller ved oljebad.

9. Anvendelse av en eller flere marine oljer og/eller vegetabilske oljer behandlet med urea og eventuelt en eller flere antioksidanter i henhold til krav 1, i fremstilling av et for til laksefisk med henblikk på å redusere nedbrytingen av foret og forbedre virkningen av pigmentet.