Development of biotechnologically modified fat compositions enriched with omega-3 fatty acids using a two-stage transesterification method

Abstract

The object of the study is a two-stage combined transesterification of a fat composition to enrich the latter with ω-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA). The problem was the need to create a stable fat system enriched with ω-3 PUFA, which is minimally oxidized during the production process. The rational parameters of the enzymatic stage of transesterification of fat substrates were substantiated (process temperature 65°C, fat substrate composition: refined deodorized soybean oil: intermediate fat system PMS-MF). The proposed conditions ensure the degree of transesterification of the fat composition at the level of 74.2% with the formation of 0.6% free fatty acids. The oxidative stability of the resulting product is maximum at 4°C, when in 30 days the peroxide value increases to 15.3 mmol ½O2/kg with losses of ω-3 PUFA of 5.1%. The results of the research are explained by the combination of two stages of transesterification: chemical modification of the fat matrix (product – PMS-MF) and enzymatic using Lipozyme TL IM, which minimizes hydrolytic and oxidative processes of labile components. The key distinguishing feature of the research is the combination of a high degree of enzymatic transesterification (74.2%) with a low level of by-products (0.6% free fatty acids). This was achieved due to the rational ratio of substrates and the temperature of enzymatic transesterification, at which ω-3 PUFA are introduced into the fat system. The obtained results open up prospects for the industrial production of health-promoting fat products with an increased content of ω-3 PUFA and specialized food systems. The technology is effective for fat raw materials with a content of ω-3 PUFA of 7±1% and a peroxide value of less than 1 mmol ½O2/kg Об’єктом дослідження є двостадійна комбінована переетерифікація жирової композиції для збагачення останньої ω-3 поліненасиченими жирними кислотами (ПНЖК). Проблема полягала в необхідності створення стабільної жирової системи, збагаченої ω-3 ПНЖК, що мінімально окиснюється під час виробничого процесу. Обґрунтовано раціональні параметри ферментативної стадії переетерифікації жирових субстратів (температура процесу 65°C, склад жирового субстрату: соєва олія рафінована дезодорована : проміжна жирова система PMS-MF). Запропоновані умови забезпечують ступінь переетерифікації жирової композиції на рівні 74,2% при утворенні 0,6% вільних жирних кислот. Окисна стабільність отриманого продукту є максимальною при 4°C, коли за 30 діб пероксидне число зростає до 15,3 ммоль ½O₂/кг при втратах ω-3 ПНЖК 5,1%. Результати досліджень пояснюються поєднанням двох етапів переетерифікації: хімічною модифікацією жирової матриці (продукт – PMS-MF) та ферментативною з використанням Lipozyme TL IM, що мінімізує гідролітичні та окисні процеси лабільних складових. Ключовою відмінною рисою дослідження є поєднання високого ступеню ферментативної переетерифікації (74,2%) з низьким рівнем побічних продуктів (0,6% вільних жирних кислот). Це досягнуто за рахунок раціонального співвідношення субстратів та температури ферментативної переетерифікації, на якій в жирову систему вводять ω-3 ПНЖК. Отримані результати відкривають перспективи для промислового виробництва жирових продуктів оздоровчого призначення з підвищеним вмістом ω-3 ПНЖК та спеціалізованих харчових систем. Технологія є ефективною для жирової сировини з вмістом ω-3 ПНЖК 7±1% та пероксидним числом менше, ніж 1 ммоль ½O₂/кг.