Gebiet der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Sorbitan- Carbonsäureestern sowie die Sorbitan-Carbonsäureester erhältlich nach diesem Verfahren. Stand der Technik

Aufgrund ihrer tensidischen Eigenschaften auf der einen Seite und der Möglichkeit, sie aus natürlichen und nachhaltigen Rohstoffen zu gewinnen, auf der anderen Seite sind Sorbitol- Carbonsäureester interessante Produkte für die Lebensmittel- und die kosmetische Industrie.

Die DE102009001748A beschreibt Sorbitanester erhalten aus der lösungsmittelfreien Umsetzung von 1 Mol Sorbitol (genannt auch Glucitol) mit 1 ,55 Mol Caprylsäure sowie die Verwendung der so erhaltenen Sorbitanester als Verdicker für wässrige Tensidsysteme. Ein Nachteil des Verfahrens ist, dass unter den beschriebenen Reaktionsbedingungen das Sorbitol nahezu vollständig, mindestens aber partiell dehydratisiert und so das sogenannte Sorbitan (ein Produktgemisch) bildet.

Vier unter solchen Bedingungen häufig auftretende Abbauprodukte des Sorbitols sind die Anhydro- Hexitole 1 ,4-Anhydro-Sorbitol, 2,5-Anhydro-Sorbitol, 1 ,5-Anhydro-Sorbitol (Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 1983, 41 , 27-66) und Isosorbid (1 ,4:3,6-Dianhydro- Sorbitol; ChemSusChem. 5 (1): 167-176).

Ein weiterer Nachteil dieser Sorbitanester ist deren dunkle Färbung, die eine Nachbehandlung z.B. mit Aktivkohle erfordert, um im kosmetischen Bereich verwendbare Produktqualitäten zu erreichen.

Die JP63133991 beschreibt die Umsetzung von 1 ,0 Äquivalenten Ölsäure mit 1 ,0 Äquivalenten Sorbitol in Gegenwart von >9% Lipase (Candida Sp.) bei 40-50 °C und 100 mmHg (133 mbar). Ein Nachteil dieses im Stand der Technik beschriebenen Verfahrens ist, dass nur ca. 70% Veresterung erreicht werden. Ein weiter Nachteil ist, dass nur reine Ölsäure eingesetzt wird, welche für industrielle Anwendungen im Lebensmittel- und kosmetischen Bereich zu teuer und damit unwirtschaftlich ist.

Die DE3430944 beschreibt die Umsetzung von >4,0 Äquivalenten Ölsäure oder Stearinsäure mit 1 ,0 Äquivalenten Sorbitol in Gegenwart von ca. 7% Lipase bei 40 °C für 72 h wobei die Reaktanden und das Enzym in einer Massenkonzentration von ca. 28 g pro 1000 mL in einem wässrigen Puffersystem miteinander umgesetzt werden. Ein Nachteil dieses im Stand der Technik beschriebenen Verfahrens ist die Verwendung von wässrigen Phosphatpuffer, dessen Salzfracht im Produkt unerwünscht ist für eine Verwendung in der Kosmetik. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Massenkonzentration der Reaktanden und der Lipase im Puffersystem nur ca. 3% beträgt, was eine viel zu geringe Raum-Zeit-Ausbeute für großtechnische Umsetzungen bedeutet. Ein weiter Nachteil ist, dass nur reine Ölsäure und reine Stearinsäure eingesetzt werden.

Lorie et al. beschreiben in Biotechnol. Bioeng. 1995, 48, 214-221 die Umsetzung von Sorbitol mit 1.0 Äquivalenten Ölsäure in Gegenwart von 15% Novozym 435 (Lipase aus Candida antarctica ; ca. 494000 PLU pro Mol Fettsäure) bei 90 °C und einem Druck von <0.7 kPa (<7 mbar). Ein Nachteil des im Stand der Technik beschriebenen Verfahrens ist, dass das eingesetzte Sorbitol als hochviskoser Semi-Feststoff am Boden des Reaktionsgefäßes bleibt, während die Ölsäure die darüberliegende Schicht darstellt. Dieses Verhalten erschwert die ohnehin schwierige Durchmischung der Reaktanden zusätzlich.

Die EP1755545B1 beschreibt ein Gemisch aus Sorbitan- uns Sorbitoiestern, wobei die Kettenlänge der Fettsäure des Sorbitanesters größer ist die die Kettenlänge der Fettsäure des Sorbitolesters und immer mehr als 80% gesättigter Fettsäuren zum Einsatz kommen. Die Sorbitanester stellen dabei mindestens 50% des Gemisches. Die Sorbitolester bestehen dabei nur aus Mono- und Diestern, mit mindestens 40% Monoester und weniger als 60% Diester und werden zur Beeinflussung der Emulsionsstabilität und -Viskosität angewendet. Ausgehend von Laurinsäure wird ein Gemisch erhalten bestehend aus 7% Sorbitanester, 68% C12 Sorbitolester und 25% Polyol. Ein Nachteil des im Stand der Technik beschrieben Verfahrens zur Herstellung ist die Tatsache, dass auch hier Sorbitanester gebildet werden, wodurch der hydrophile Teil des Tensids kleiner wird und außerdem eine schlechte Farbe erhalten wird.

Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung von Sorbitanestern bereitzustellen, welches mindestens einen Nachteil der Verfahren des Standes der Technik zu überwinden vermag.

Beschreibung der Erfindung

Überraschenderweise wurde gefunden, dass der im Folgenden beschriebene Sorbitol- Carbonsäureester sowie das im Folgenden beschriebene Verfahren die der Erfindung gestellte Aufgabe zu lösen vermag.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die erfindungsgemäßen Sorbitol- Carbonsäureester im Vergleich zum Stand der Technik hervorragende Verdickungsmittel für wässrige Tensidsysteme darstellen.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäßen Sorbitol-Carbonsäureester im Vergleich zum Stand der Technik dabei auch noch eine exzellente Farbe und einen sehr guten Geruch aufweisen. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass nur sehr wenig Abbauprodukte des Sorbitols oder Ester der Abbauprodukte als Reaktionsprodukte erhalten werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass das erfindungsgemäße Verfahren in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Sorbitol-Carbonsäureester in einem homogenen Reaktionsgemisch erhalten werden, so dass keine zusätzlichen Prozessschritte wie z.B. Extraktion, Kristallisation, Filtration oder Destillation erforderlich sind.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Verfahren bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden kann. Das führt zu einer besseren Mischbarkeit der Reaktionspartner während die Rezyklierbarkeit des eingesetzten Enzyms überraschend hoch ist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sich die erhaltenen Sorbitol- Carbonsäureester sehr leicht in Formulierungen, besonders in kosmetische Formulierungen, einarbeiten lassen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung eines Sorbitol-Carbonsäureesters umfassend die Verfahrensschritte

A) Bereitstellen von Sorbitol und mindestens einem Acylgruppendonor, bevorzugt Fettsäure- Acylgruppendonor, insbesondere ausgewählt aus Fettsäureestern und Fettsäuren, besonders bevorzugt Fettsäuren,

B) Umsetzen von Sorbitol mit dem mindestens einen Acylgruppendonor, in Gegenwart einer Lipase bei einer Temperatur von 75 °C bis 110 °C, bevorzugt von 77 °C bis 100 °C, noch mehr bevorzugt 80 °C bis 95 °C zu einem Sorbitol-Carbonsäureester, und gegebenenfalls

C) Aufreinigen des Sorbitol-Carbonsäureesters, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt A) Vermengen des Sorbitols und des mindestens einen Acylgruppendonors in einem Temperaturbereich von 80 °C bis 120 °C, bevorzugt von 90 °C bis 120 °C, noch mehr bevorzugt von 95 °C bis 120 °C, noch mehr bevorzugt von 100 °C bis 120 °C, für mindestens zehn Minuten, bevorzugt mindestens 30 Minuten, noch mehr bevorzugt mindestens 60 Minuten, umfasst.

Der Begriff „Sorbitol-Carbonsäureester“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zusammensetzung, welche zum Großteil, insbesondere mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 60 Gew.-% Carbonsäureester des Sorbitols bezogen auf die gesamte Zusammensetzung enthält. Daneben können aber gegebenenfalls auch Nebenprodukte aus dem jeweiligen Herstellverfahren, wie beispielsweise Carbonsäureester des 1 ,4-Anhydro-Sorbitols, Carbonsäureester des 2,5-Anhydro-Sorbitols, Carbonsäureester des 1 ,5-Anhydro-Sorbitols und Carbonsäureester des Isosorbids sowie nicht reagierte Edukte enthalten sein.

Die Begriffe „Sorbitol-Carbonsäureester“ und „Sorbitan-Carbonsäureester werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung synonym verwendet. Diese Begriffsnutzung ist angelehnt an die gängige Nomenklatur für Polyolester, die bekanntermaßen in ihrer Synthese zu Dehydratisierung neigen, und daher die Produkte Mischungszusammensetzungen darstellen. So versteht der Fachmann unter dem Begriff „Sorbitanester“ ein Gemisch enthaltend Ester des 1 ,4-Anhydro-Sorbitols, Ester des 1 ,5-Anhydro- Sorbitols, aber auch Ester des Isosorbids und Ester des Sorbitols, sowie freies Sorbitol, vgl. hierzu etwa Food emulsifiers and their applications, 1997, Seite 26.

Der Begriff „Carbonsäureester des Sorbitols“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet reine Sorbitol-Verbindungen.

Der Begriff „Carbonsäureester des 1 ,4-Anhydro-Sorbitols“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet reine 1 ,4-Anhydro-Sorbitol-Verbindungen.

Der Begriff „Carbonsäureester des 2,5-Anhydro-Sorbitols“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet reine 2,5-Anhydro-Sorbitol-Verbindungen.

Der Begriff „Carbonsäureester des 1 ,5-Anhydro-Sorbitols“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet reine 1 ,5-Anhydro-Sorbitol-Verbindungen.

Der Begriff „Carbonsäureester des Isosorbids“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet reine Isosorbid-Verbindungen.

Alle angegebenen Prozent (%) sind, wenn nicht anders angegeben, Massenprozent.

Es können erfindungsgemäß sämtliche Acylgruppendonoren erfindungsgemäß eingesetzt werden. Solche sind beispielsweise Carbonsäureester oder Carbonsäuren selbst, sowie Mischungen davon.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der in Verfahrensschritt A) bereitgestellte Acylgruppendonor Acylgruppen bereitstellt, welche sich ableiten von einer Carbonsäure enthaltend 2 bis 34, bevorzugt 4 bis 24, besonders bevorzugt 6 bis 22, Kohlenstoff-Atome, insbesondere einer natürlichen Fettsäure oder Mischungen davon.

Erfindungsgemäß bevorzugt als Acylgruppendonor eingesetzte Carbonsäureester sind ausgewählt aus Estern auf Basis von Alkanolen und Polyolen mit bis zu 6 C-Atomen, besonders bevorzugt mit bis zu 3 C-Atomen, ganz besonders bevorzugt Glycerinester.

Insbesondere erfindungsgemäß bevorzugt als Acylgruppendonor eingesetzte Carbonsäureester sind ausgewählt aus Triglyceriden, insbesondere natürlichen Fetten und Ölen, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend, bevorzugt bestehend aus, Kokosfett, Palmkernöl, Olivenöl, Palmöl, Arganöl, Rizinusöl, Leinöl, Babassuöl, Rapsöl, Algenöle, Sesamöl, Sojaöl, Avocadoöl, Jojobaöl, Diestelöl, Mandelöl, Baumwollsaatöl, Sheabutter, Sonnenblumenöl, Cupuaccubutter und Öle mit einem hohen Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFAS) eingesetzt. Ebenfalls bevorzugt eingesetzt werden können Sorbitanester, Monoglyceride und Diglyceride, insbesondere mit der im Folgenden beschriebenen Acylgruppen. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt wird der Acylgruppendonor ausgewählt aus Fettsäure- Acylgruppendonoren, die insbesondere eine Acylgruppe ausgewählt aus der Gruppe der Acylgruppen von natürlichen Fettsäuren bereitstellen, oder Mischungen davon. Bevorzugte Fettsäuren in diesem Zusammenhang sind Mischungen von natürlichen Fettsäuren, insbesondere Mischungen, bei denen keine Carbonsäure-Kettenlänge in der gesamten Kettenlängenverteilung einen Anteil von mehr als 95 Gew.-%, insbesondere von mehr als 99 Gew.-%, aufweist.

Natürliche Fettsäuren lassen sich auf Basis natürlich vorkommender pflanzlicher oder tierischer Öle darstellen und weisen bevorzugt 6 bis 30 Kohlenstoffatomen, insbesondere 8 bis 22,

Kohlenstoffatome auf. Natürliche Fettsäuren sind in der Regel unverzweigt und bestehen meist aus einer geraden Anzahl Kohlenstoffatomen. Eventuelle Doppelbindungen besitzen cis-Konfiguration. Beispiele sind: Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Pelargonsäure (erhältlich beispielsweise aus der Ozonolyse oder oxidativen Spaltung von Ölsäure), Isostearinsäure, Stearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure,

Dihydroxystearinsäure, Undecylensäure (erhältlich aus der Pyrolyse von Rizinolsäure), Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Petrolesinsäure, Elaidinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Erucasäure, Gadoleinsäure, Linolensäure, Eicosapentaensäure, Docosahexaensäure und Arachidonsäure. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt wird der Acylgruppendonor ausgewählt aus Fettsäure- Acylgruppendonoren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Acylgruppenmischung bereitstellen enthaltend mindestens zwei Acylgruppen von den Carbonsäuren ausgewählt aus der Gruppe Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Pelargonsäure (erhältlich beispielsweise aus der Ozonolyse oder oxidativen Spaltung von Ölsäure), Isostearinsäure, Stearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Dihydroxystearinsäure, Undecylensäure (erhältlich beispielsweise aus der Pyrolyse von

Rizinolsäure), Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Petrolesinsäure, Elaidinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Erucasäure, Gadoleinsäure, Linolensäure, Eicosapentaensäure, Docosahexaensäure und Arachidonsäure. Erfindungsgemäß bevorzugt als Acylgruppendonor werden Carbonsäuren, insbesondere Fettsäuren eingesetzt. Bevorzugte Fettsäuren in diesem Zusammenhang sind die oben im Zusammenhang mit den bevorzugt bereitgestellten Fettsäuren genannten.

Erfindungsgemäß alternativ bevorzugt als Acylgruppendonor werden Mischungen aus Fettsäuren mit Glycerinfettsäureestern eingesetzt, wobei die oben im Zusammenhang mit den bevorzugt bereitgestellten Fettsäuren genannten sowohl bei den Fettsäuren als auch bei den Gycerinfettsäurekomponenten mit identischem Bevorzugungsgrad bevorzugt eingesetzt werden. Bevorzugt weist die eingesetzte Mischung aus Fettsäure mit Glycerinfettsäureester ein Gewichtsverhältnis von Fettsäure zu Glycerinfettsäureester von 80 : 20 bis 99 : 1, bevorzugt von 90 : 10 bis 99: 1 , besonders bevorzugt von 95 : 5 bis 99 : 1 , auf. Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sorbitol und der mindestens eine Acylgruppendonor mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Reaktionsansatz zu Beginn des Verfahrensschrittes B) ausmachen.

Da in diesem Zusammenhang der gesamte Reaktionsansatz zum Großteil aus den Edukten, somit Sorbitol und Acylgruppendonor besteht, kann in dem gesamten Reaktionsansatz - wenn überhaupt - nur sehr wenig Lösungsmittel enthalten sein. Aufgrund des Vorgesagten ist offenbar, dass der

Acylgruppendonor in dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht unter den Begriff „Lösungsmittel“ fällt.

Mögliche Lösungsmittel wären beispielsweise Ketone wie beispielsweise Methylisobutylketon oder Cylclohexanon, sterisch gehinderte sekundäre Alkohole wie 2-Butyl-1-Oktanol, Methyl- cyclohexanole, 1-Methoxy-2-propanol, 2,3-Butandiol 2-Oktanol, Diacetonalkohol, 2-Methyl-2- butanol, und Ether wie 1 ,4-Dioxan, Tetrahydrofuran und Varonic APM.

Lösungsmittel sind bezogen auf den gesamten Reaktionsansatz in Summe höchstens mit weniger als 20 Gew.-%, bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, insbesondere weniger als 5 Gew.-%, enthalten. Der Begriff „höchstens mit weniger als X Gew.-% enthalten ist“ ist gleichzusetzen mit „einen Gehalt kleiner X Gew.-% beträgt“.

Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren lösungsmittelfrei durchgeführt. Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist somit insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B) der Wassergehalt bezogen auf den gesamten Reaktionsansatz kleiner 15 Gew.-%, bevorzugt kleiner 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner 1 ,0 Gew.-%, beträgt. Erfindungsgemäß in Verfahrensschritt B) bevorzugt eingesetzte Lipasen liegen auf einem festen Träger immobilisiert vor.

Erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Lipasen in Verfahrensschritt B) sind Lipasen ausgewählt aus der Gruppe umfassend die Lipase aus Thermomyces lanuginosus (accessionnumber 059952), die Lipasen A und B (accessionnumber P41365) aus Candida antarctica und, die Lipase aus Mucor miehei (accessionnumber P19515), die Lipase aus Humicola sp. (accessionnumber 059952), die Lipase aus Rhizomucor javanicus (accessionnumber S32492), die Lipase aus Rhizopus oryzae (accessionnumber P61872), die Lipasen aus Candida rugosa (accessionnumber P20261 , P32946, P32947, P3294 und P32949), die Lipase aus Rhizopus niveus (accessionnumber P61871), die Lipase aus PenicilHum camemberti (accessionnumber P25234), die Lipasen aus Aspergillus niger (ABG73613, ABG73614 und ABG37906) und die Lipase aus PenicilHum cyclopium (accessionnumber P61869), wobei die Lipasen A und B (accessionnumber P41365) aus Candida antarctica besonders bevorzugt sind, sowie jeweils deren auf Aminosäureebene mindestens 60 %, vorzugsweise mindestens 80 % bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95%, 98% bzw. 99 % homologen.

Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung angeführten Accession-Nummern entsprechen den ProteinBank Datenbank-Einträgen des NCBI mit Datum vom 01.01.2017; in der Regel wird vorliegend die Versionsnummer des Eintrages durch „.Ziffer“ wie beispielsweise „.1“, kenntlich gemacht.

Die auf Aminosäureebene homologen Enzyme weisen bevorzugt verglichen zur Referenzsequenz mindestens 50 %, insbesondere mindestens 90 %, Enzymaktivität in im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung definierten Propyllaurat Units (PLU) auf.

Zur Ermittlung der Enzymaktivität in PLU (Propyllaurat Units) werden 1 -Propanol und Laurinsäure in äquimolarem Verhältnis bei 60°C homogen gemischt. Mit Enzymzugabe wird die Reaktion gestartet und die Reaktionszeit gestoppt. In Abständen werden Proben aus der Reaktionsmischung entnommen und der Gehalt an umgesetzter Laurinsäure mittels Titration mit Kaliumhydroxid-Lösung bestimmt. Die Enzymaktivität in PLU ergibt sich aus der Geschwindigkeit, in der 1 g des betrachteten Enzyms 1 pmol Propyllaurat pro min bei 60°C synthetisiert, vgl. hierzu auch US20070087418, insbesondere [0185]

Kommerzielle Beispiele und ebenfalls bevorzugt eingesetzte Lipasen in erfindungsgemäßem Verfahren sind die Handelsprodukte Lipozyme TL IM, Novozym 435, Lipozyme IM 20, Lipase SP382, Lipase SP525, Lipase SP523, (alles Handelsprodukte der Firma Novozymes A/S, Bagsvaerd, Dänemark), Chirazyme L2, Chirazyme L5, Chirazyme L8, Chirazyme L9 (alles Handelprodukte der Firma Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Deutschland), CALB Immo Plus TM der Firma Purolite, sowie Lipase M „Amano“, Lipase F-AP 15 „Amano“, Lipase AY „Amano“, Lipase N „Amano“, Lipase R „Amano“, Lipase A „Amano“, Lipase D „Amano“, Lipase G „Amano“ (alles Handelsprodukte der Firma Amano, Japan).

Mit „Homologie auf Aminosäureebene“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die „Aminosäure- Identität“ verstanden, welche mit Hilfe bekannter Verfahren bestimmt werden kann. Generell werden besondere Computerprogramme mit Algorithmen unter Berücksichtigung spezieller Erfordernisse verwendet. Bevorzugte Verfahren zur Bestimmung der Identität erzeugen zunächst die größte Übereinstimmung zwischen den zu vergleichenden Sequenzen. Computer-Programme zur Bestimmung der Identität umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, das GCG- Programmpaket, einschließlich

GAP (Deveroy, J. et al., Nucleic Acid Research 12 (1984), Seite 387, Genetics Computer Group University of Wisconsin, Medicine (Wl), und BLASTP, BLASTN und FASTA (Altschul, S. et al., Journal of Molecular Biology 215 (1990), Seiten 403-410. Das BLAST-Programm kann erhalten werden vom National Center For Biotechnology Information (NCBI) und aus weiteren Quellen (BLAST Handbuch, Altschul S. et al., NCBI NLM NIH Bethesda ND 22894; Altschul S. et al., vorstehend). Der Fachmann ist sich bewusst, dass verschiedene Computerprogramme für die Kalkulation der Ähnlichkeit bzw. Identität zwischen zwei Nukleotid- oder Aminosäure-Sequenzen zur Verfügung stehen. So kann die prozentuale Identität zwischen zwei Aminosäure-Sequenzen z.B. durch den Needleman und Wunsch (J. Mol. Biol. (48): 444-453 (1970)) Algorithmus bestimmt werden, der in das GAP Programm im GCG Software-Paket (erhältlich über http://www.gcg.com) integriert wurde, und zwar entweder unter Verwendung einer Blossom 62-Matrix oder einer PAM250-Matrix, einer gap weight von 16, 14, 12, 10, 8, 6, oder 4 und einer length weight von 1 , 2, 3, 4, 5, oder 6. Der Fachmann wird anerkennen, dass die Verwendung unterschiedlicher Parameter zu leicht unterschiedlichen Ergebnissen führen wird, dass aber die prozentuale Identität zwischen zwei Aminosäure-Sequenzen insgesamt nicht signifikant unterschiedlich sein wird. Üblicherweise wird die Blossom 62-Matrix unter Anwendung der Voreinstellungen ( gap weight : 12, length weight : 1) genutzt.

Eine Identität von 60 % gemäß dem vorstehenden Algorithmus bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung 60 % Homologie. Das gleiche gilt für höhere Identitäten.

In Verfahrensschritt B) werden erfindungsgemäß bevorzugt pro Gramm umzusetzendem Sorbitol 500 PLU bis 2000 PLU, bevorzugt von 200 PLU bis 1500 PLU, besonders bevorzugt von 25 PLU bis 1250 PLU, Lipase eingesetzt.

Verfahrensschritt B) wird erfindungsgemäß bevorzugt bei einem Druck von kleiner 1 bar, bevorzugt kleiner 0,5 bar und besonders bevorzugt kleiner 0,1 bar durchgeführt. Verfahrensschritt B) wird erfindungsgemäß alternativ bevorzugt in einem Blasensäulenreaktor durchgeführt, wobei der Reaktionsansatz mit mindestens einem Inertgas durchströmt wird; dieses ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend, bevorzugt bestehend aus, Stickstoff und Argon. Es ist in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Gasstrom 1 bis 60 kg/h, bevorzugt 5 bis 25 kg/h, noch mehr bevorzugt 10 bis 14 kg/h, beträgt.

Verfahrensschritt B) ist erfindungsgemäß bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt B) spätestens 180 Stunden, bevorzug 120 Stunden, besonders bevorzugt 100 Stunden, nach Zugabe der Lipase beendet wird. Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von bereitgestelltem Sorbitol zu in allen bereitgestellten Acylgruppendonoren enthaltenen Acylgruppen in einem Bereich von 1 ,00 zu 0,50 bis 1 ,00 zu 5,00 bevorzugt von 1 ,00 zu 0,70 bis 1 ,00 zu 3,00, besonders bevorzugt von 1 ,00 zu 1 ,00 bis 1 ,00 zu 2,25, alternativ besonders bevorzugt von 1 ,00 zu 2,3 bis 1 ,00 zu 4,50, liegt.

Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B) entstehende Nebenprodukte, beispielsweise im Falle, dass der eingesetzte Acylgruppendonor eine Säure ist, Wasser, im Falle, dass der eingesetzte Acylgruppendonor ein Ester ist, der korrespondierende Alkohol, entfernt werden.

Dies ist beispielsweise durch Destillation möglich. Verfahrensschritt C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Aufreinigung des Sorbitol- Carbonsäureesters.

Hierzu sind alle Methodiken anwendbar, die erlauben, den Sorbitol-Carbonsäureester in höherer Konzentration zu erhalten.

Erfindungsgemäß bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren im Verfahrensschritt C) Abtrennen der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Lipase.

Im Falle, dass die Lipase auf einem Träger immobilisiert vorliegt, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Lipase durch Filtration durch einen Filter, insbesondere einen Beutelfilter, mit einer Feinheit von 0,1 m bis 1250 m, bevorzugt von 0,5 m bis 100 m, abgetrennt wird.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in ihm keinerlei Molsieb zum Einsatz kommt.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate nicht auf festen Trägern, wie beispielsweise Silica, immobilisiert vorliegend eingesetzt werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist der Sorbitol-Carbonsäureester erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Sorbitol-Carbonsäureester enthaltend

Carbonsäureester des Sorbitols, Carbonsäureester des 1 ,4-Anhydro-Sorbitols, Carbonsäureester des 2,5-Anhydro-Sorbitols, Carbonsäureester des 1 ,5-Anhydro-Sorbitol, und Carbonsäureester des Isosorbids wobei das Gewichtsverhältnis der in dem Sorbitol-Carbonsäureester enthaltenen

Sorbitol-Resten zu der Summe aller in dem Sorbitol-Carbonsäureester enthaltenen 1 ,4-Anhydro- Sorbitol-Resten, 2,5-Anhydro-Sorbitol-Resten, 1 ,5-Anhydro-Sorbitol-Resten und Isosorbid-Resten größer 90:10, bevorzugt größer 93:7, besonders bevorzugt größer 95:5, am bevorzugtesten größer 96:4, ist, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von veresterten primären Hydroxylgruppen zu veresterten sekundären Hydroxylgruppen in den Carbonsäureestern des Sorbitols 80:20 bis 20:80, bevorzugt 70:30 bis 30:70, noch mehr bevorzugt 60:40 bis 40:60, noch mehr bevorzugt von 55:45 bis 45:55, beträgt.

Aus dem Begriff „Sorbitol-Carbonsäureester, enthaltend Carbonsäureester des Sorbitols, Carbonsäureester des 1 ,4-Anhydro-Sorbitols, Carbonsäureester des 2,5-Anhydro-Sorbitols, Carbonsäureester des 1 ,5-Anhydro-Sorbitols und Carbonsäureester des Isosorbids, wobei das Gewichtsverhältnis der in den Carbonsäureestern enthaltenen Sorbitol-Resten zu der Summe aller in den Carbonsäureestern enthaltenen 1 ,4-Anhydro-Sorbitol-Resten, 2,5-Anhydro-Sorbitol-Resten,

1 ,5-Anhydro-Sorbitol-Resten und Isosorbid-Resten größer 90:10 ist“ geht klar und eindeutig hervor, dass in dem erfindungsgemäßen Sorbitol-Carbonsäureester der Gehalt von mindestens einem ausgewählt aus Carbonsäureester des 1 ,4-Anhydro-Sorbitols, Carbonsäureester des 2,5-Anhydro- Sorbitols, Carbonsäureester des 1 ,5-Anhydro-Sorbitols und Carbonsäureester des Isosorbids ungleich 0 (null) sein muss, da Divisionen durch 0 nicht definiert sind.

Die Bestimmung des Gewichtsverhältnis der in dem erfindungsgemäßen Sorbitol- Carbonsäureester enthaltenen Sorbitol-Resten zu der Summe aller in dem erfindungsgemäßen Sorbitol-Carbonsäureester enthaltenen 1 ,4-Anhydro-Sorbitol-Resten, 2,5-Anhydro-Sorbitol-Resten, 1 ,5-Anhydro-Sorbitol-Resten und Isosorbid-Resten erfolgt mittels High Performance Liquid Chromatografie (HPLC). Diese Methode beinhaltet die alkalische Hydrolyse des zu analysierenden Sorbitol-Carbonsäureesters, Abtrennung der Carbonsäuren und Analyse des Sorbitols und dessen Abbauprodukten 1 ,4-Anhydro-Sorbitol, 2,5-Anhydro-Sorbitol, 1 ,5-Anhydro-Sorbitol und Isosorbid. Hierzu werden 150 mg des zu analysierenden Sorbitol-Carbonsäureesters in 2,00 ml einer wässrigen 1 M KOH Lösung vorgelegt und unter Rühren 30 min bei 95 °C hydrolysiert. Anschließend wird die Reaktionslösung auf Raumtemperatur abgekühlt und mit einer 2 M wässrigen HCI-Lösung auf pH 2-3 eingestellt. Die dadurch ausfallenden Carbonsäuren werden anschließend mit Diethylether (3 ^c 3,00 mL) extrahiert, wobei der organische Überstand nach jeder Extraktion abpipettiert wird. Nach der Extraktion wird die wässrige Lösung unter Rühren für 20 min auf 50 °C erhitzt, wodurch der restliche Ether entfernt wird (Siedepunkt Diethylether: 34,6 °C).

Die oben gewonnene Lösung wird mit bidest. H2O auf 10,0 mL aufgefüllt, anschließend 1 :10 verdünnt und ein Aliquot der Lösung mittels HPLC analysiert. Die Analyse wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Säule: Aminex HPX-87C Column 300 x 7,8 mm

Eluent: H2O

Injektionsvolumen: 10,0 pL

Flussrate: 0,60 mL/min

Säulentemperatur: 50 °C

Detektor: G1362A / 1260 RID (Fa. Agilent), 35 °C

Messzeit: 30,0 min

Sorbitol und seine Abbauprodukte werden mittels lonenaustausch-Prozessen getrennt.

Zur Auswertung wird die Peakfläche von Sorbitol mit der Summe der Peakflächen von 1 ,4- Anhydro-Sorbitol, 2,5-Anhydro-Sorbitol, 1,5-Anhydro-Sorbitol und Isosorbid ins Verhältnis gesetzt. Referenzsubstanzen der Abbauprodukte des Sorbitols sind kommerziell erhältlich oder können alternativ durch Erhitzen von Sorbitol in Substanz in Gegenwart von sauren (>140 °C) oder basischen (>180 °C) Katalysatoren gewonnen werden. Die Bestimmung des molaren Verhältnisses von veresterten primären Hydroxylgruppen zu veresterten sekundären Hydroxylgruppen in den Carbonsäureestern des Sorbitols erfolgt durch die ¹³ C-NMR-Spektroskopie. Zur Probenvorbereitung werden 50-70 mg Substanz in 1 mL eines mit Relaxationsbeschleuniger (Chrom(lll)-acetylacetonat; 1%) versetzten deuterierten Lösungsmittels gelöst. Je nach Produkteigenschaft haben sich DMSO-d6, CDCb und Methanol-d4 als geeignete Lösungsmittel erwiesen. Wenn die Probe in einem der Lösungsmittel nicht vollständig löslich sein sollte, muss eine Lösungsmittelmischung gefunden werden. Die präparierte Probelösung wird in ein 5 mm-NMR-Röhrchen überführt und in das NMR-Spektrometer eingeführt.

Die NMR-spektroskopischen Untersuchungen können prinzipiell mit jedem handelsüblichen NMR- Gerät durchgeführt werden. Für die vorliegenden NMR-spektroskopischen Untersuchungen wurde ein Gerät vom Typ Avance 400 der Firma Bruker eingesetzt. Die Spektren wurden mit folgenden Parametern aufgenommen:

Temperatur: T = 295 K, Time delay: D1 = 2 s, Number of scans: NS = 2048, Transmitter frequency offset: Ol P = 110 ppm, Sweep width: SW= 300 ppm, Probenkopf: PA BBI 400 S1 H-BB-D-05-Z. Die Resonanzsignale werden gegen die chemische Verschiebung von Tetramethylsilan (TMS = 0 ppm) als internen Standard aufgezeichnet. Mit anderen handelsüblichen NMR-Geräten werden mit den gleichen Betriebsparametern vergleichbare Ergebnisse erhalten. Die Quantifizierung erfolgt durch Bestimmung der Fläche unter den jeweiligen Resonanzsignalen, d.h. der vom Signal von der Grundlinie eingeschlossenen Fläche. In den vorliegenden NMR-spektroskopischen Untersuchungen wurde die Integration mit Hilfe der Software TOPSPIN (Version 3.0) durchgeführt. Zur genauen Identifizierung der veresterten primären und der veresterten sekundären Hydroxylgruppen wird im Vorfeld ein DEPT-Spektrum aufgenommen. Die Bestimmung des molaren Verhältnisses von veresterten primären zu veresterten sekundären Hydroxylgruppen erfolgt, indem man den Integralwert P (Signalgruppe veresterter primärer Hydroxylgruppen) vom Integralwert C (Signalgruppe der Ester-Carbonylgruppen) abzieht. Man erhält so einen Integralwert S für die Signalgruppe der veresterten sekundären Hydroxylgruppen, die sich auf direktem Weg aufgrund von Überlagerung mit anderen Signalen nicht bestimmen lassen.

P = Integralwert der veresterten primären Hydroxylgruppen [R-CH ₂ -0C(0)R-Gruppen]

C = Integralwert der Ester-Carbonylgruppen S = C-P = Integralwert der veresterten sekundären Hydroxylgruppen [R ₂ -CH-0C(0)R-Gruppen] Das ermittelte Verhältnis von P zu S entspricht dem molaren Verhältnis von veresterten primären Hydroxylgruppen zu veresterten sekundären Hydroxylgruppen in den Carbonsäureestern des Sorbitols.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind Sorbitol-Carbonsäureester, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der mittlere Veresterungsgrad der enthaltenen Carbonsäureester des Sorbitols von 0,3 bis 4,0, bevorzugt von 1 ,0 bis 3,0, besonders bevorzugt von 1 ,1 bis 2,7, insbesondere bevorzugt von 1 ,3 bis 2,6, beträgt. Erfindungsgemäß alternativ bevorzugt sind Sorbitol-Carbonsäureester, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der mittlere Veresterungsgrad der enthaltenen Carbonsäureester des Sorbitols von 2,7 bis 4,0 beträgt.

Der mittlere Veresterungsgrad der in dem erfindungsgemäßen Sorbitol-Carbonsäureester enthaltenen Carbonsäureestern des Sorbitols wird beispielsweise bestimmt, indem zunächst bei einer Probe des betreffenden Sorbitol-Carbonsäureesters der Gehalt an freiem Sorbitol und dessen Abbauprodukten 1 ,4-Anhydro-Sorbitol, 2,5-Anhydro-Sorbitol, 1 ,5-Anhydro-Sorbitol und Isosorbid via GC oder HPLC bestimmt wird. Zusätzlich müssen die Verseifungszahl, die Säurezahl sowie der Gehalt an freien und neutralisierten Fettsäuren (beispielsweise via GC wie unten unter „Bestimmung des Gehaltes an freier Carbonsäure“ beschrieben) bestimmt werden. Die Bestimmung der Carbonsäurezusammensetzung nach alkalischer Verseifung liefert eine mittlere Molmasse der eingeesterten Carbonsäuremischung.

Hieraus lässt sich dann der mittlere Veresterungsgrad berechnen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Sorbitol-Carbonsäureester, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die enthaltenen Carbonsäureester des Sorbitols Monoester des Sorbitols, Diester des Sorbitols und Triesterdes Sorbitols enthalten, wobei die Triesterdes Sorbitols bevorzugt in einer Menge bezogen auf alle enthaltenen Carbonsäureester des Sorbitols von 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 15 Gew.-% bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, enthalten sind. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt, dass die enthaltenen Carbonsäureester des Sorbitols Monoester des Sorbitols, Diester des Sorbitols, Triester des Sorbitols und Tetraester des Sorbitols enthalten. Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Sorbitol-Carbonsäureester, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er 0,05 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 0,2 Gew.-% bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, freies Sorbitol enthält, wobei sich die Gewichtsprozente auf den gesamten Sorbitol-Carbonsäureester beziehen. Zur Bestimmung des im erfindungsgemäßen Sorbitol-Carbonsäureester enthaltenen Sorbitols mittels GC wird ein Teil der Probe in Pyridi Chloroform (4:1) gelöst. 0,25 ml dieser Lösung werden mit 0,5 mL MSTFA [N-Methyl-N-(trimethylsilyl) Trifluoroacetamide] und 0,5 mL einer Mischung von N-Trimethylsilylimidazole und Pyridin (11 :39) versetzt.

Die Alkohole werden durch Reaktion bei 80°C (30 Minuten) quantitativ in ihre Trimethylsilylether überführt und anschließend mittels GC/FID untersucht.

Dieses wird in einem Gaschromatograph, welcher mit einem split/splitless Injektor, einer Kapillarsäule und einem Flammenionisationdetektor ausgestattet ist, unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Injektor: 290 °C, Split 30 ml

Injektionsvolumen: 1 pl

Säule: 50 m *0,32 mm HP5 1 ,05 gm

Trägergas: Wasserstoff, constant flow, 2 mL/min

Temperaturprogramm: 100 °C - 140 °C mit 10 °C/min, dann 140 °C - 300 °C mit 5 °C/min, dann 5 Minuten bei 300 °C konditionieren.

Detektor: FID bei 310 °C Wasserstoff 30 ml/min Luft 400 ml/min Make Up Gas 12 ml/min

Das Sorbitol wird abgetrennt und dessen Massenanteil nach einer Methode des internen Standards bestimmt. Hierzu wird das GC System durch Vermessen von Mischungen Sorbitol und des internen Standards mit bekannter Zusammensetzung kalibriert.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Sorbitol-Carbonsäureester, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er weniger als 25 Gew.-%, bevorzugt von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, mindestens eine freie Carbonsäure enthält, wobei sich die Gewichtsprozente auf den gesamten Sorbitol-Carbonsäureester beziehen. Die mindestens eine freie Carbonsäure kann dabei in protonierter oder neutralisierter Form vorliegen.

Zur Bestimmung des Gehaltes an freier Carbonsäure in dem erfindungsgemäßen Sorbitol- Carbonsäureester wird zunächst die Säurezahl bestimmt. Über die Säurezahl und das Molgewicht der betreffenden Fettsäure lässt sich der Gewichtsanteil bestimmen.

Geeignete Methoden zur Bestimmung der Säurezahl sind insbesondere solche gemäß DGF C-V 2, DIN EN ISO 2114, Ph.Eur. 2.5.1 , ISO 3682 und ASTM D 974.

Dem Fachmann ist bekannt, dass, falls es sich um eine Carbonsäuremischung handelt, ergänzend auch eine GC-Analyse nach Verseifung des Sorbitol-Carbonsäureesters durchgeführt werden kann, um so ein mittleres Molekulargewicht der enthaltenen Carbonsäuremischung zu bestimmen: Hierzu werden 0,6 g des erfindungsgemäßen Sorbitol-Carbonsäureesters in 25 ml einer ethanolischen 0,5 M KOH Lösung unter Rückfluss für 4 Stunden gekocht. Dann wird der pH mit Schwefelsäure auf pH 2-3 eingestellt, und die freigesetzten Carbonsäuren werden durch dreimalige Extraktion mit jeweils einem Volumen Petrolether abgetrennt. Die vereinigten Extrakte werden durch Evaporation auf ca. 10 ml eingeengt.

Geeignete Bestimmungsmethoden zur Ermittlung der Fettsäureverteilung sind insbesondere solche gemäß DGF C VI 11a, DGF C-Vl 10 a und GAT - Ringtest 7/99.

Ein 0,5 ml Aliquot des wie oben beschriebenen erhaltenen Petroletherextraktes wird in einem Autosamplergefäß mit 0,5 ml MTBE und 1 ml Trimethylanilinium Hydroxide (0,2 M in Methanol) versetzt und mittels GC analysiert. Dieses wird in einem Gaschromatograph, welcher mit einem split/splitless Injektor, einer Kapillarsäule und einem Flammenionisationdetektor ausgestattet ist, unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Injektor: 290 °C, Split 30 ml

Injektionsvolumen: 1 pl

Säule: 30 m *0,32 mm HP1 0,25 gm

Trägergas: Helium, head pressure 70 kPa

Temperaturprogramm: 80 °C - 300 °C mit 8 °C/min, dann 20

Minuten bei 300 °C konditionieren.

Detektor: FID bei 320 °C

Wasserstoff 35 ml/min

Luft 240 ml/min

Make Up Gas 12 ml/min

Die Carbonsäuren werden als ihre Methylester nach ihrer Kohlenstoffkettenlänge getrennt. Durch Auswertung der Peakflächen kann das Massenverhältnis dieser Carbonsäuremethylester untereinander und mittels ihrer jeweiligen Molekulargewichte daraus ihr Stoffmengenverhältnis bestimmt werden, welches dem Stoffmengenverhältnis der zugehörigen Carbonsäuren entspricht. Außerdem kann ein mittleres Molekulargewicht dieser Fettsäuremischung bestimmt werden: mit a, = normierter Massenanteil des Carbonsäuremethylesters / am Gemisch aller Carbonsäuremethylester [%]. i Ai = Peakfläche des Carbonsäuremethylesters / im GC- Chromatogramm [%]. mit n, = Stoffmenge [mol] des Carbonsäuremethylesters / in 100 g (M _; + 14) Carbonsäuremethylestermischung; hieraus werden die Verhältnisse der einzelnen n, untereinander erhalten, die den Stoffmengenverhältnissen der zugehörigen Carbonsäuren im Sorbitol-Carbonsäureester entsprechen; somit kann die Gesamtstoffmenge n _s [mol] der Carbonsäuren in 1 g Sorbitol- Carbonsäureester, wie sie aus der Verseifungszahl erhalten wird (s.u.) den Verhältnissen entsprechend in ihre Komponenten aufgeteilt werden.

Mi = Molekulargewicht der dem Methylester entsprechenden Carbonsäure / [g/mol] mit

M _s = mittleres Molekulargewicht der Carbonsäuremischung. n, = Stoffmenge [mol] des Carbonsäuremethylesters / in 100 g Carbonsäure methylestermischung.

Mi = Molekulargewicht der Carbonsäure / [g/mol].

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Sorbitol-Carbonsäureester, der dadurch gekennzeichnet ist, dass im gesamten Monoesteranteil des Carbonsäureesters des Sorbitols von 5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 7 Gew.-% bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von 9 Gew.-% bis

13 Gew.-%, sekundäres Ester-Regioisomer enthalten ist.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Sorbitol-Carbonsäureester, der dadurch gekennzeichnet ist, dass im gesamten Monoesteranteil des Carbonsäureesters des Sorbitols und im gesamten Diesteranteil des Carbonsäureesters des Sorbitols jeweils mindestens zwei Regioisomere enthalten sind.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Sorbitol-Carbonsäureester, der dadurch gekennzeichnet ist, dass im gesamten Diesteranteil des Carbonsäureesters des Sorbitols von 25 Gew.-% bis 45 Gew.- %, bevorzugt von 28 Gew.-% bis 39 Gew.-%, besonders bevorzugt von 30 Gew.-% bis 37 Gew.-%, Regioisomere enthalten sind, bei denen mindestens eine sekundäre Hydroxylgruppe verestert ist. Die Bestimmung des Gehaltes an sekundärem Ester-Regioisomer im gesamten Monoesteranteil des erfindungsgemäßen Carbonsäureesters des Sorbitols sowie die Bestimmung des Gehalts an Triester-Spezies bezogen auf die Summe aller enthaltenen Carbonsäureester des Sorbitols sowie die Bestimmung des Gehalts an Regioisomeren im gesamten Diesteranteil, bei den mindestens eine sekundäre Hydroxylgruppe verestert ist, kann mittels Gaschromatographie gegebenenfalls gekoppelt mit Massenspektrometrie (GC-FID und GC-MS) durchgeführt werden:

Zunächst werden 10 mg einer Probe der entsprechenden Sorbitol-Carbonsäureester in 1 ,5 ml Trichlormethan gelöst und anschließend 0,15 ml N-Methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (MSTFA) zugegeben. Die Derivatisierung erfolgt für 30 Minuten bei 80°C. Eine Probe der so erhaltenen klaren Lösung wird mittels GC-FID und GC-MS analysiert. Die Parameter der Messmethode lauten:

Gaschromatograph: Agilent 7890

Säule: Agilent HP-5 (50 m, 0,32 mm, 0,5 pm), Flussrate: konstant 2 ml/min mit Wasserstoff (GC-MS: Helium)

Temperierung 80°C, 8°C/min; 300°C, 30 min, Injector 1 pl, split 1 :20, Detektor bei 310°C Detektor: FID, 310 °C / GC-MS Scan 35-650 d

In der GC-FID-Analyse werden die in der Probe enthalten Ester ihrer Gesamtkettenlänge nach aufgetrennt. Die Verhältnisse der einzelnen Ester-Spezies untereinander werden über die jeweiligen Flächenprozent der GC-FID-Peaks bestimmt. Die Identifizierung / Zuordnung der Peaks zu den einzelnen Esterspezies erfolgt über GC-MS, gegebenenfalls auch über einen Retentionszeitenvergleich separat hergestellter und isolierter Standards, z.B. für die ausschließlich an primären Hydroxylgruppen veresterten Mono- und Diester. Mit dieser Methode kann ebenfalls der Gehalt an freien protonierten und auch freien neutralisierten Carbonsäuren erfasst werden, da diese ebenfalls derivatisiert werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Sorbitol-Carbonsäureester als Viskositätsregler, Pflegewirkstoff, Schaum-Booster oder

Solubilisator, antimikrobielles Mittel, Antistatikum, Bindemittel, Korrosionsinhibitor, Dispergiermittel, Emulgator, Filmbildner, Feuchthaltemittel, Trübungsmittel, Mundpflegemittel, Konservierungsmittel, Hautpflegemittel, hydrophiles Emollient, Schaumstabilisator und nichtionisches Tensid, bevorzugt als Viskositätsregler, Emulgator, antimikrobielles Mittel und hydrophiles Emollient, besonders bevorzugt als Viskositätsregler, insbesondere als Verdicker, in insbesondere reinigenden oder pflegenden Formulierungen.

In den nachfolgend aufgeführten Beispielen wird die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung, deren Anwendungsbreite sich aus der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen ergibt, auf die in den Beispielen genannten Ausführungsformen beschränkt sein soll. Beispiele:

Es wurden verschiedene Sorbitol-Carbonsäureester wie folgt beschrieben dargestellt. Methode zur Bestimmung der Farbzahlen

Von der zu untersuchenden Probe wurde eine 25 %ige Lösung in einem Gemisch aus konzentrierter Essigsäure und Toluol (3:1) hergestellt und gegebenenfalls klar filtriert. Ein Aliquot dieser Lösung (ca. 10 g; so dass die Küvette ausreichend gefüllt ist) wurde bei Raumtemperatur in einer 11 mm Rundküvette in einem Lico 690 Spektralcolorimeter vermessen und die jeweils angegeben Farbzahlen protokolliert.

Beispiel 1: Enzymatische Veresterung von Sorbitol mit 1,55 Äq. Caprylsäure (erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (96,5 g, 0,529 mol, 1 ,00 Äq.) und Caprylsäure (Säurezahl = 389 mg KOH/g, >98%, 118,34 g, 0,821 mol, 1 ,55 Äq.) wurde unter Rühren und N2-Durchleitung auf 100 °C erwärmt. Nach 1 h wurde das Gemisch auf 85 °C abgekühlt, immobilisiertes Enzym Candida antarctica lipase B (6,44 g; Purolite D5619, entspricht 55747 PLU) zugegeben, weiter bei 85 °C und 15 mbar für 24 h gerührt und währenddessen kontinuierlich das entstehende Wasser abdestilliert. Anschließend wurde das Gemisch bei 80 °C über einen Büchnertrichter mit Schwarzbandfilter filtriert, um das Enzym zu entfernen. Das erhaltene Produkt wies eine Säurezahl von 3,0 mg KOH/g auf.

Beispiel 1B: Sorbitanester nach „Beispiel 0“ in DE102009001748A (nicht erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (70%ige wässrige Lösung, 390,45 g, 1 ,50 mol, 1.00 Äq.), Phosphorsäure (2,9 g) und Natriumhydroxid (5,0 g) wurden bei 140 °C für 30 min dehydratisiert. Anschließend wurden Caprylsäure (Säurezahl = 389 mg KOH/g, >98%, 334,8 g, 2,32 mol, 1 ,55 Äq.) zugegeben und das Gemisch bei 200 °C gerührt, bis eine Säurezahl von 8,1 mg KOH/g erreicht war. Beispiel 1C: Enzymatische Veresterung von Sorbitol mit 1,55 Äq. Caprylsäure nach Biotechnol Bioeng 199548214-221 (nicht erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (96,5 g, 0,529 mol, 1 ,00 Äq.), Caprylsäure (Säurezahl = 389 mg KOH/g, >98%, 118,34 g, 0,821 mol, 1 ,55 Äq.) und Novozym 435 (57.9 g, 405475 PLU) wurden bei 90 °C und <7 mbar für 24 h gerührt und das entstehende Wasser kontinuierlich abdestilliert. Anschließend wurde das Gemisch bei 85 °C über einen Büchnertrichter mit Schwarzbandfilter filtriert, um das Enzym zu entfernen. Das erhaltene Produkt wies eine Säurezahl von 2,0 mg KOH/g auf.

Beispiel 2: Enzymatische Veresterung von Sorbitol mit 2,00 Äq. technischer Ölsäure (erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (51 ,3 g, 0,282 mol, 1 ,00 Äq.) und Ölsäure (Säurezahl = 200 mg KOH/g, lodzahl = 92,3 g I2/IOO g, 157,9 g, 0,563 mol, 2,00 Äq.) wurde unter Rühren und IS -Durchleitung auf 100 °C erwärmt. Nach 1 h wurde das Gemisch auf 85 °C abgekühlt, immobilisiertes Enzym Candida antarctica lipase B (6,28 g; Purolite D5619, entspricht 54361 PLU) zugegeben, weiter bei 85 °C und 20 mbar für 24 h gerührt und währenddessen kontinuierlich das entstehende Wasser abdestilliert. Anschließend wurde das Gemisch bei 80 °C über einen Büchnertrichter mit Schwarzbandfilter filtriert, um das Enzym zu entfernen. Das erhaltene Produkt wies eine Säurezahl von 4,2 mg KOH/g auf.

Beispiel 2B: Enzymatische Veresterung von Sorbitol mit 1,00 Äq. Ölsäure nach Biotechnol Bioeng 199548214-221 (nicht erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (100,1 g, 0,549 mol, 1 ,00 Äq.), Ölsäure (>99%, 155,1 g, 0,549 mol,

1 ,00 Äq.) und Novozym 435 (38,7 g, 271126 PLU) wurden bei 90 °C und <7 mbar für 24 h gerührt und das entstehende Wasser kontinuierlich abdestilliert. Anschließend wurde das Gemisch bei 85 °C über einen Büchnertrichter mit Schwarzbandfilter filtriert, um das Enzym zu entfernen. Das erhaltene Produkt wies eine Säurezahl von 12,8 mg KOH/g auf.

Beispiel 3: Enzymatische Veresterung von Sorbitol mit 1,50 Äq. Stearinsäure (erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (62,6 g, 0,344 mol, 1 ,00 Äq.) und Stearinsäure (Säurezahl = 198 mg KOH/g, >92%, 146,7 g, 0,516 mol, 1 ,50 Äq.) wurde unter Rühren und N2-Durchleitung auf 115 °C erwärmt. Nach 1 h wurde das Gemisch auf 90 °C abgekühlt, immobilisiertes Enzym Candida antarctica lipase B (6,28 g; Purolite D5619, entspricht 54350 PLU) zugegeben, weiter bei 90 °C und <7 mbar für 24 h gerührt und währenddessen kontinuierlich das entstehende Wasser abdestilliert. Anschließend wurde das Gemisch bei 85 °C über einen Büchnertrichter mit Schwarzbandfilter filtriert, um das Enzym zu entfernen. Das erhaltene Produkt wies eine Säurezahl von 6,5 mg KOH/g auf.

Beispiel 3B: Enzymatische Veresterung von Sorbitol mit 1,50 Äq. Stearinsäure nach Biotechnol Bioeng 199548214-221 (nicht erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (62,6 g, 0,344 mol, 1 ,00 Äq.), Stearinsäure (Säurezahl = 198 mg KOH/g, >92%, 146,7 g, 0,516 mol, 1 ,50 Äq.) und Novozym 435 (7.77 g, 54393 PLU) wurden bei 90 °C und

<7 mbar für 24 h gerührt und das entstehende Wasser kontinuierlich abdestilliert. Anschließend wurde das Gemisch bei 85 °C über einen Büchnertrichter mit Schwarzbandfilter filtriert, um das Enzym zu entfernen. Das erhaltene Produkt wies eine Säurezahl von 10,4 mg KOH/g auf.

Beispiel 4: Enzymatische Veresterung von Sorbitol mit 1,80 Äq. Laurinsäure (erfindungsgemäß) Ein Gemisch aus Sorbitol (71 .4 g, 0,392 mol, 1 ,00 Äq.) und Laurinsäure (Säurezahl = 280 mg

KOH/g, >99%, 141 ,3 g, 0,705 mol, 1 ,80 Äq.) wurde unter Rühren und ISh-Durchleitung auf 100 °C erwärmt. Nach 1 h wurde das Gemisch auf 95 °C abgekühlt, immobilisiertes Enzym Candida antarctica lipase B (6,38 g; Purolite D5619, entspricht 55227 PLU) zugegeben, weiter bei 95 °C und 20 mbar für 24 h gerührt und währenddessen kontinuierlich das entstehende Wasser abdestilliert. Anschließend wurde das Gemisch bei 80 °C über einen Büchnertrichter mit

Schwarzbandfilter filtriert, um das Enzym zu entfernen. Das erhaltene Produkt wies eine Säurezahl von 3,5 mg KOH/g auf. Beispiel 4B: Sorbitolester nach „Preparation (ii),(a) aus EP1755545B1 (nicht erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (70%ige wässrige Lösung, 390,0 g, 1 ,50 mol, 1.00 Äq.), Laurinsäure (Säurezahl = 280 mg KOH/g, >99%, 330,0 g, 1 ,65 mol, 1 ,10 Äq.) und K2CO3 (16 g) wurden unter Rühren und N2-Durchleitung auf 180 °C erhitzt und so lange das entstehende Wasser kontinuierlich abdestilliert, bis eine Säurezahl von 3,5 mg KOH/g erreicht war.

Beispiel 4C: Sorbitolester nach „Preparation (ii),(b) aus EP1755545B1 (nicht erfindungsgemäß)

Ein Gemisch aus Sorbitol (99,0 g, 0,54 mol, 1.00 Äq.), Laurinsäuremethylester (140,0 g, 0,65 mol,

1 ,20 Äq.) und K2CO3 (6 g) wurden bei 50 mbar unter Rühren auf 160 °C für 5 h erhitzt und währenddessen das entstehende Methanol kontinuierlich abdestilliert. Beispiel 4D: Enzymatische Veresterung von Sorbitol mit 1,80 Äq. Laurinsäure nach Biotechnol Bioeng 199548214-221 (nicht erfindungsgemäß) Ein Gemisch aus Sorbitol (71 .4 g, 0,392 mol, 1 ,00 Äq.), Laurinsäure (Säurezahl = 280 mg KOH/g, >99%, 141 ,3 g, 0,705 mol, 1 ,80 Äq.) und Novozym 435 (49,8 g, 348253 PLU) wurden bei 90 °C und <7 mbar für 24 h gerührt und das entstehende Wasser kontinuierlich abdestilliert. Anschließend wurde das Gemisch bei 85 °C über einen Büchnertrichter mit Schwarzbandfilter filtriert, um das Enzym zu entfernen. Das erhaltene Produkt wies eine Säurezahl von 2,8 mg KOH/g auf.

Beispiel 5: Charakterisierung der Sorbitol-Carbonsäureester In Tabelle 1 sind die ermittelten Parameter der erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Beispiele gegenübergestellt.

Insbesondere aus den Beispielen 4, 4B und 4C ergibt sich, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sorbitol-Carbonsäureester eine besser Färbung als die aus der klassisch chemischen Synthese aufweisen.

Tabelle 1 ; erfindungsgemäße Beispiele sind mit * gekennzeichnet

Beispiel 6: Verdickungsleistung in kosmetischen Formulierungen

Die verdickende Wirkung der erfindungsgemäßen Beispiele wurde im Vergleich zu den korrespondierenden, nicht-erfindungsgemäßen Beispielen in zwei verschiedenen Formulierungen evaluiert: Formulierung 1 bestand aus 9% SLES, 3% Cocamidopropyl Betaine und 0,7% NaCI in Wasser. Der pH-Wert von Formulierung 1 wurde mit Citronensäure auf 5,2 eingestellt. Anschließend wurden jeweils 1 ,1% der o.g. Beispiel-Substanzen bei 60 °C unter Rühren für 30 min eingearbeitet und die Viskositäten mit Hilfe eines Brookfield-Viskosimeters (Spindel 62, 30 rpm Umdrehungen bei den Beispielen 1 , 1 B, 1 C, 2, 2B; Spindel 2, 60 rpm bei den Beispielen 3, 3B, 4, 4B, 4C, 4D) bei 22 °C gemessen.

Formulierung 2 bestand aus 5,6% AM C, 4,4% Lauryl Glucoside, 1 ,2% Coco-Glucoside und 3,6% Glutamate in Wasser. Der pH-Wert von Formulierung 2 wurde mit Citronensäure auf 5,2 eingestellt. Anschließend wurden jeweils 1 ,0% der o.g. Beispiel-Substanzen bei 60 °C unter Rühren für 30 min eingearbeitet und die Viskositäten mit Hilfe eines Brookfield-Viskosimeters

(Spindel 62, 30 rpm Umdrehungen bei den Beispielen 1 , 1 B, 1 C, 2, 2B; Spindel 2, 60 rpm bei den Beispielen 3, 3B, 4, 4B, 4C, 4D) bei 22 °C gemessen.

Die Ergebnisse der Viskositätsmessungen sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2: Viskosität der Beispielformulierung mit 1 ,1% Verdickungsmittel

^§ = Beispiel 3B war in Formulierung 2 nicht vollständig löslich, was ein weiterer Nachteil dieses nicht-erfindungsgemäßen Beispiels ist. Die Ergebnisse aus Tabelle 2 zeigen, dass mit dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 in beiden Formulierungen höhere Viskositäten erzielt werden als mit den nicht-erfindungsgemäßen Beispielen 1B und 1 C. Dasselbe ist für das erfindungsgemäße Beispiel 2 im Vergleich zu dem nicht-erfindungsgemäßen Beispiel 2B gezeigt, sowie für 3 versus 3B und 4 versus 4B, 4C und 4D.

Beispiel 7: Beschleunigte enzymatische Reaktion Die Literatur Biotechnol Bioeng 199548214-221 beschreibt den Einsatz von extrem hohen Mengen an Enzym, nämlich ca. 494000 PLU pro Mol eingesetzter Fettsäure. Ein solche hohe Enzymbeladung ist unwirtschaftlich. Interessante Beladungen bewegen sich um die 100000 PLU pro Mol eingesetzter Fettsäure oder darunter. Bei den Beispielen 3 (erfindungsgemäß) und 3B (nicht erfindungsgemäß) wurde nach Beendigung der Reaktion und nach dem Entfernen des Enzyms die Säurezahl bestimmt sowie ein Aliqout (ca. 30 g) in einem 100 mL-Messzylinder aus Glas für 24 h bei 90 °C im Wärmeschrank belassen und anschließend nach erfolgter Phasenseparation das Verhältnis (v/v) von der oberen Esterphase zur unteren Sorbitolphase bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2: Säurezahl und Verhältnis (v/v) von Ester- zu Sorbitolphase

Aus den in Tabelle 2 gezeigten Daten wird ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zu dem im Stand der Technik beschriebene Verfahren den Vorteil hat, dass nach einer Reaktionszeit von 24 h bereits eine niedrigere Säurezahl erreicht ist, was erwünscht ist und ebenfalls die sich in der Schmelze separierende Sorbitolphase einen geringeren Anteil stellt.

Ein weitere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt sich bei einem Vergleich von Beispiel 1 mit 1C: Trotz sieben Mal höherer Lipase-Menge liegt nach 24 h Reaktionszeit bei dem Verfahren des Standes der Technik die Umsatzrate gemessen an der Säurezahl im gleichen Bereich wie im erfindungsgemäßen.

Tabelle 3: Säurezahl Ein ähnliches Bild ergibt sich bei einem Vergleich von Beispiel 2 mit 2B: Bei gleicher Lipase-Menge liegt nach 24 h Reaktionszeit bei dem Verfahren des Standes der Technik die Umsatzrate gemessen an der Säurezahl sogar deutlich niedriger als im erfindungsgemäßen.

Tabelle 4: Säurezahl

Ein ähnliches Bild ergibt sich bei einem Vergleich von Beispiel 4 mit 4D: Bei gleicher Lipase-Menge liegt nach 24 h Reaktionszeit bei dem Verfahren des Standes der Technik die Umsatzrate im gleichen Bereich wieim erfindungsgemäßen.

Tabelle 5: Säurezahl

Formulierungsbeispiele

Rezepturen 1a, 1b und 1c: Aluminiumsalzhaltige AP/Deo Formulierungen

Rezepturen 2a, 2b und 2c: Aluminiumfreie Deo-Formulierung ohne AP-Wirkstoffe

Rezepturen 3a, 3b und 3c: OAV Deodorant-Emulsion enthaltend Kalialaun

Rezeptur 4a und 4b: AP/Deo Lotion

Rezepturen 5a, 5b und 5c: AP/Deo Cremes

Rezeptur 6a und 6b: Sun Care Spray SPF 30

Rezepturen 7a, 7b und 7c: Sonnenschutzspray

Rezepturen 8a, 8b und 8c: Sonnenschutzlotion SPF 30

Rezepturen 9a, 9b und 9c: Sonnenschutzlotion SPF 30, hoher UVA-Schutz

Rezepturen 10a, 10b und 10c: Sonnenschutzlotion SPF 30

Rezepturen 11a, 11b und 11c: Sonnenschutzlotion SPF 50, hoher UVA-Schutz

Rezepturen 12a, 12b und 12c: Sonnenschutzlotion SPF 50

Rezepturen 13a, 13b und 13c: Sonnenschutzlotion SPF 50+

Rezeptur 14a und 14b: Körperlotion

Rezeptur 15a und 15b: Natürliche Pflegecreme

Rezeptur 16a und 16b: Anti-Aging Creme

Rezeptur 17a und 17b: O N Foundation

Rezepturen 18a, 18b, 18c und 18d: Lotionen mit kosmetischen Wirkstoffen

Rezepturen 19a, 19b und 19c: Lotion mit geringem Ölphasengehalt

Rezepturen 20a, 20b 20c und 20d: OLL/ Seren 1

Rezepturen 20e, 20f,20g und 20h: O/W Seren 2

Rezepturen 21a, 21b und 21c: O/W Blemish Balm Lotion

Rezepturen 22a, 22b, 22c und 22d: Lotion für sensitive Haut

Rezepturen 23a, 23b, 23c und 23d: Pflegende Lotion für trockene Haut 1

Rezepturen 23e, 23f, 23g und 23h: Pflegende Lotion für trockene Haut 2

Rezepturen 24a, 24b und 24c: Konservierungsmittelfreie Lotionen 1

Rezepturen 24d, 24e und 24f: Konservierungsmittelfreie Lotionen 2

Rezepturen 25a und 25b: W/O Lotion

Rezepturen 26a und 26b: W/O Creme

Rezepturen 27a und 27b: Quick-breaking Creme

Rezepturen 28a, 28b und 28c: Cooling Body Lotion

Rezepturen 29a, 29b und 29c: W/0 Creme basierend auf natürlichen Inhaltstotfen

Rezepturen 30a, 30b und 30c: Kalt herstellbare Lotion

Rezepturen 31a, 31b und 31c: Feuchtigkeitsspendende Lotion mit Harnstoff

Rezepturen 32a, 32b, 32c und 32d: W/O Lotion mit seidig-leichtem Hautgefühl

Rezepturen 33a, 33b und 33c: Babypflege

Rezepturen 34a, 34b und 34c: Fußpflege

Rezepturen 35a und 35b: Sonnenschutzlotion SPF 30 UVA mit Insektenschutz

Rezepturen 36a und 36b: Sonnenschutzlotion SPF 30 UVA nach Ecocert-Kriterien

Rezepturen 37a, 37b, 37c und 37d: Sonnenschutzspray SPF 30 UVA

Rezepturen 38a, 38b, 38c und 38d: Sonnenschutzlotion SPF 50 UVA

Rezepturen 39a, 39b und 39c: Sonnenschutzlotion SPF 50 nach FDA-Kriterien

Rezepturen 40a, 40b, 40c, 40d, 40e und 40f: Foundation

Rezepturen 41a, 41b, 41c, 41 d, 41 e, 41 f und 41g: CC (Color Control) Fluid

Rezepturen 42a, 42b, 42c, 42d und 42e: AP/Deo Spray bzw. Aerosolspray

Rezepturen 43a, 43b, 43c und 43d: Sonnenschutzaerosol SPF 50 UVA

Rezeptur 44: Creme-Dusche

Rezeptur 45: Körpershampoo

Rezeptur 46: Shampoo

Rezeptur 47a und 47b: Shampoo Rezeptur 48: Liquid Soap

Rezeptur 49: Cream Soap

Rezeptur 50: Oil Bath

Rezeptur 51: Micellar Water for make-up removal

Rezepturen 52a und 52b: Lösung für wet wipes

Rezeptur 53: Anti-Transpirant Deo

Rezeptur 54: Mundwasser Rezeptur 55: Zahnpasta