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Verfahren zur Veredlung natürlicher Proteinstoffe Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Veredlung von gewissen Proteinstoffen tierischen und pflanzlichen
Ursprungs zwecks Überführung in Produkte mit hohem Nährwert, die zur Ernährung von
Mensch und Tier bestimmt sind. Der wachsende Bedarf an Nahrungsmitteln macht mehr
und mehr die Veredlung von Proteinstoffen, die bisher vernachlässigt oder wenig
nutzbar gemacht wurden, notwendig. Durch eine derartige Veredlung könnte man sich
Proteine, die innig mit Nichtproteinstoffen, wie Flüssigkeiten, Gluciden, Cellulose,
Mineralstoffen usw. vermischt sich vorfinden, zunutze machen. Gleichfalls könnte
man diese Veredlung anwenden, um Proteinstoffe in eine leichter zu konservierende
Form, als sie im natürlichen Zustand vorliegt, überzuführen. Schliesslich kann man
diese Veredlung benutzen hrum den Nährwert der Proteine zu verbessern, indem sowohl/mittleres
Molekulargewicht als auch die Anordnung und Aufeinanderfolge der Elementarmoleküle
der Aminoeäuren im Makromolekül in zweckentsprechender Weise modifiziert werden.
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Bekanntlich besteht das beste Mittel, um. zu diesen Zielen
zu
gelangen, im Löslichmachen unlöslicher Proteine, indem man sie einer Teilhydrolyse
unterwirft (unter "Löslichmachen" wird hier und im folgenden das Überführen in-eine
echte oder kolloidale Lösung verstanden). Sobald sich alle Proteinstoffe in einer
teilweise echten, teilweise kolloidalen Lösung befinden, werden die Proteinstoffe
von unerwünschten Nichtproteinstofien durch ein physikalisches Mittel, wie Absieben,
Filtrieren, Zentrifugieren, Dekantieren usw., befreit. Die erhaltene Lösung wird
anschliessend entweder konzentriert oder getrocknet.
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Jedoch muss dieses Löslichmachen der Proteine unter solchen Bedingungen
durchgeführt werden, dass die erhaltenen Produkte folgende Eigenschaften aufweisen:
a) erhöhten Nährwert,-zumindest einen gleichen wie die Ausgangsproteine; b) leichte
Konservierung.
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Liegen die Endprodukte als Pulver vor, dürfen sie nicht hygroskopisch
sein. Befinden sie sich in konzentrierter wasserhaltiger Form, dürfen sie nicht
der Sitz von Fäulnisgärungen sein, demzufolge man Stoffe, welche die Produkte zur
Ernährung unbrauchbar machen würden, zusetzen müsste.
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Diese Eigenschaften sind durch die chemische Zusammensetzung der Polypeptide
bedingt, d.h. durch die Art und die anteiligen Mengen der Aminosäuren, welche das
Makromolekül bilden, durch die Anordnung und Aufeinanderfolge der Aminosäure-Moleküle,
durch das mittlere Molekulargewichtund durch Streuung der Molekulargewiehte der
Makromoleküle.
Ein hoher Nährwert wird bei der Umwandlung nur so
weit aufrechterhalten, als die unentbehrlichen Aminosäuren, wie Lysin, Methionin,
Tryptophan usw., vollständig erhalten geblieben sind und die Aufeinanderfolge der
Elementarmoleküle eine derartige ist, dass die Polypeptide beim Verdauen leicht
assimiliert werden können.
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Obwohl verscY@iedene Methoden zur Verwirklichung des Löslichmachens
der Proteine durch eine Teilhydrolyse vorgeschlagen worden sind, keine dieser Methoden
gestattet jedoch die Gewinnung eines den genannten Forderungen genügenden Produktes.
Die Behandlung der Proteine mit einer starken Säure oder Base stellt nämlich eine
zu rohe Methode dar, als dass sie nicht mit Bestimmtheit eine Zersetzung der wesentlichen
Aminosäuren verursachen würde.
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Dagegen führt die enzymatische Hydrolyse, die eine Spaltung der Makromoleküle
ohne Zerstörung der wesentlichen Aminosäuren gestatten würde, unter den bisher bekannten
Arbeitsbedingungen zu hygroskopischen Produkten.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der aufgezählten
Nachteile.
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Die Erfindung hat zum Gegenstand ein Verfahren zum Veredeln von natürlichen
Proteinen durch Teilhydrolyse zu wasserlöslichen Polypeptiden und Verarbeitung der
Hydrolysate mit üblichen Nahrungsmittelbestandteilen zu Nahrungsmitteln für Mensch
und Tier. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass (A) die
Hydrolyse im wässrigen Medium bei einem pH von 6,5 bis 7,8 mit Hilfe von durch Reduktionsmittel
aktivierten Proteinase-Enzymen bei einer Temperatur zwischen 6o und 9o, vorzugsweise
65 und 85 0C in etwa 5 - 6o
Minuten durchgeführt wird, wobei
die aktivierten Enzyme erst zugesetzt werden, wenn die Proteinstoffe auf die Hydrolysetemperatur
gebracht sind und daher zu koagulieren beginnen, und dass (B) die Hydrolysate mit
Lipiden und ggf. @luciden. sowie anderen Nahrungsmittelbestandteilen zu Nährmittelkompositionen
verarbeitet werden.
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Demnach wird die Hydrolyse (A) mit bestimmten spezifischen Enzymen
in einem engen Temperaturbereich durchgeführt, ohne zu gestatten, dass die Hydrolyse
bei niedrigerer Temperatur beginnt, indem man nämlich die Proteinstoffe vor der
Hydrolyse auf die erwählte Hydrolysetemperatur bringt.
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Es ist nämlich bekannt, dass beim Mischen eines Materials wie Hackfleisch
mit einem Enzym in der Kälte unter den.für die Hydrolyse günstigen Bedingungen -(PH,
rH, Konzentration usw.) und allmählichen Erhöhen der Temperatur auf die Hydrolysetemperatur,man
nach Beendigung der Hydrolyse sowie des anschliessenden Filtrierens und Trocknens
der filtrierten Lösung ein sehr hygroskopisches Pulver erhält, das in einer Atmosphäre
mit 8o % relativer Feuchtigkeit im Laufe von einigen Stunden zerfliesst.
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Wenn dagegen gemäss der Erfindung das Ausgangsmaterial, nachdem ihm
die erforderliche Wassermenge zugesetzt und sein PH eingestellt war, zwischen 6o
und 9o, vorzugsweise zwischen 65 und 85°C vorerhitzt und in der Wärme das Enzym
eingeführt wird, erhält man zum Schluss ein nicht hygroskopisches Pulver, das nur
6 bis 8 % Wasser absorbiert, wenn es 48 Stunden lang einer Atmosphäre mit 8o % relativer
Feuchtigkeit ausgesetzt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht
die Durchführung der enzymatischen Hydrolyse der Proteinstoffe unter solchen Bedingungen,
dass das thermodynamische Gleichgewicht zur Umwandlung der unlöslichen Proteine
in Polypeptide führt, deren Molekulargewichte gerade genug@niedrig sind, um (echt
oder kolloidal)lösliche Produkte zu geben, ohne dass im Endprodukt gleichzeitig
andere freie Aminosäuren, als die zuvor im Ausgangsprodukte vorhanden waren 1oder
niedere Polypeptide in Mengen, die das Produkt hygroskopisch machen könnten, vorliegen
können.
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Das Verfahren gemäss der Erfindung gestattet ausserdem die Durchführung
der enzymatischen Hydrölyse der Proteinstoffe unter derartigen Bedingungen, dass
günstige Abänderungen der Aufeinanderfolge der Elementarmoleküle vor sich gehen,
welche den Nährwert des Endproduktes verbessern, und dies umso mehr, als-die Proteine
von anderen Bestandteilen des ursprünglichen Ausgangsstoffes befreit sind.
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Das erfindungsgemässe Verfahren, das die Anwesenheit niedriger Peptide
in den Endprodukten zu begrenzen erlaubt, führt zur Erlangung von Pulvern sehr schwacher
Hygroskopizität so-wie infolge der angewandten Arbeitsbedingungen zu sterilen
Produkten, die ggf. im konzentrierten Zustand konserviert werden können.
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Die Anmelderin hat festgestellt, dass beim Durchführen der enzymatischen
Hydrolyse unter Bedingungen, bei denen in den Proteinmolekülen nur eine geringe
Zahl von Bindungen zerschnitten wird, man Peptide von erhöhten Molekulargewichten
erhält, welche viel leichter kondensierbar sind als die niederen Produkte, so dass
die Verbindung von zwei Peptidmolekülen umso weniger Energie benötigt, je höher
deren Molekulargewichte sind.
. Die Anmelderin hat einen Weg zur
gleichzeitigen Durchführung der beiden Reaktionen der Hydrolyse und der Polykondensation
gefunden. Sie hat festgestellt, dass die auf diese Weise erhaltenen Polypeptide
einen höheren Nährwert besitzen. Sie nimmt an, - ohne dass diese Hypothese die Bedeutung
der Erfindung irgendwie beschränkte -, dass dieser Befund sich daraus ergibt, dass
die Polykondensation nach Massgabe der Bildung niederer Peptide verläuft, d.h. während
diese noch im Ionenzustand sich befinden.
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Eines der Kennzeichen der Erfindung ist somit, dass von Anfang des
Vorgangs an solche Bedingungen eingehalten werden, welche das thermodynamische Reaktionsgleichgewicht
(A-B bedeutet die Polypeptidverkettung eines Proteins) genügend nach rechts (Hydrolyse)
verschiebt, damit die grossen Proteinmoleküle aufgespalten werr.er, und-genügend
nach links (Polykondensation) verschiebt, damit die sich bildenden zu kurzen Bruchstücke
sich augenblicklich wieder vereinigen, solange sie noch im Ionenzustand sind. Um
dies zu erreichen, wird, wie oben angegeben, die Hydrolyse in einem engen Temperaturbereich
durchgeführt, wobei das Enzym nicht eher zugefügt wird, als das Proteinmaterial
auf die Reaktionstemperatur gebracht ist. Die Qualität des Endproduktes beeinflussen
noch folgende Umstände: a) die Wahl des Enzyms, b) die mehr oder minder starke Aktivierung
des Enzyms, c) die Voraktivierung des Proteinausgangsstoffes sowie d) die Wahl der
übrigen Reaktionsbedingungen.
Die gemäss der Erfindung durchgeführten
systematischen Versuche haben gezeigt, dass die besten Ergebnisse erhalten werden,
wenn Proteinase-Enzyme mit sehr starker spezifischer Wirksamkeit verwendet werden.
Dies sind besonders die pflanzlichen Enzyme wie Papain, Bromelin, Ficin und Asclepain,
wie auch gewisse Enzyme tierischen Ursprungs, wie die Catheptase, sowie ganz allgemein
alle Enzympräparate, welche die oben angegebenen Hydrolysebedingungen vertragen
können.
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Zur Zeit ist Papain das bevorzugte Enzym, weil es'ein als leicht beschaffbares
Handelsprodukt alle erwünschten günstigen Kennzeichen aufweist: es ist thermisch
stabil; man braucht es, um es rasch zu zerstören, nur auf looo zu erhitzen; es hat
eine starke spezifische Wirksamkeit.
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Im übrigen haben die Arbeiten von Bergmann und seinen Schülern (J.
Biol. Chem. 119 (1937), 707; 124 (1938), 1, 7, 321;
129 (1939), 587) gezeigt, dass Papain ein ausgezeichneter Polykondensationskatalysator
ist und zudem Transamidationen bewirkt, wenn man das Enzym unter zwischen der Hydrolyse
und der-Kondensation liegenden Bedingungen einwirken lässt.
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Die Anmelderin hat festgestellt, dass diese Transamidationen Modifikationen
in der Aufeinanderfolge der Elementarmoleküle bewirken und dieses zu einer Verbesserung
des Nährwertes der Endprodukte führt.
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Man kann übrigens das Verhältnis zwischen der katalytischen Hydrolyseaktivität
und der katalytischen Polykondensationsaktivität der Enzyme, wie z.D. des x'apains,
verändern, indem man deren Aktivitätsgrad und/oder den PH-Wert des Gemisches, wie
weiter unten dargelegt, modifiziert.
Im allgemeinen setzt man erfindungsgemäss
eine Enzymmenge von etwa 0,5 bis 1o auf 1ooo Gewichtsteile Protein ein, entsprechend
der Beschaffenheit und dem physikalischen Zustand der Proteine sowie der Stoffe,
mit denen diese verbunden sind. Vom wirtschaftlichen Standpunkt ist es natürlich
vorteilhaft, eine möglichst geringe Enzymmenge zu benutzen, jedoch wirkt selbst
ein beträchtlicher Enzymüberschuss weder quantitativ, noch qualitativ auf das Verfahrensergebnis
schädlich ein.
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Die erfindungsgemäss verwendbaren Enzyme sind mit Reduktionsmitteln
aktiviert, beispielsweise mit Cyanwasserstoff, Schwefelwasserstoff oder eine SH-Gruppe
enthaltenden Verbindungen, wie Cystein oder Merkaptanen. Sie sind andererseits durch
Oxydationsmittel inhibiert.
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Die Arbeitsbedingungen gemäss der Erfindung sind in der Weise ausgewählt,
dass die Reaktionen, - sowohl die Hydrolyse wie die Polykondensation -, sehr schnell
ablaufen. In Wirklichkeit wird die Reaktionsdauer nicht durch die Umsetzungskinetik,
die praktisch augenblicklich verläuft, bedingt, sondern durch die Geschwindigkeit,
mit welcher das Enzym in die unlöslichen Proteinbruchstücke eindringt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung weist folgende Verfahrensstufen
auf: a) Der Ausgangsstoff wird durch Zerstückeln, Zerquetschen, Zerhacken usw. in
möglichst kleine Teile zerteilt.
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b) Der Wassergehalt des Ausgangsstoffes wird auf einen entsprechend
der Wirkungskraft der Mischung günstigen Grad eingestellt.
c) Der
Ausgangsstoff wird unter Erhitzen bei einer Temperatur, die gerade zum Hervorrufen
des Beginns der Koagulation genügt (6o bis 9o0C, entsprechend der Proteinart), im
Laufe von 5 bis 6o Minuten erhitzt. Dieses Erhitzen gewährleistet die Voraktivierung
des eingesetzten Proteins. Wenn dieses sehr lipidreich ist, muss das Erhitzen im
Bereich der Koagulationstemperatur verlängert werden, bis die Lipide im flüssigen
Zustande sich leicht vom Stoff trennen lassen; man entfernt sodann den Lipidüberschuss
vor Einleiten der enzymatischen Hydrolyse. Führt man die Lipidausscheidung durch
oder nicht, das Produkt muss jedenfalls zum Schluss durch Aufheizen oder Abkühlen
auf die gewählte Hydrolysetemperatur gebracht und bei dieser Temperatur solange
gehalten werden, bis das Temperaturgleichgewicht im Innern der unlöslichen Proteinkörner
sich eingestellt hat.
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d) Sodann stellt man den p.- ein. Die hydrolytische Wirksamkeit von
Papain oder der oben angeführten anderen Enzyme ist am stärksten, wenn der p. etwa
gleich 5 ist; ihre katalytische Wirkung auf die Kondensation ist bei einem PH von
etwa 8 maximal. Es wurde festgestellt, dass man den PH für den beabsichtigten Zweck
bei einem Wert zwischen 6,5 und 7,8, vorzugsweise zwischen 6,8 und 7,o halten soll.
Es ist von Interesse, dass der PH von 6,8 bis 7,o bemerkenswert gleich wirksam für
die Mehrzahl der Proteine ist. Im allgemeinen braucht man daher den p. nicht oder
nur sehr wenig nachzustellen. Das Endprodukt wird bei einem pH erhalten, welches
demjenigen des Ausgangsstoffes benachbart ist; daher ist das Produkt zur Anwendung
als Nahrungsmittel hervorragend geeignet.
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e) Nach Einhaltung der-obigen Bedingungen und der entsprechend der
Art des Ausgangsstoffes zwischen 6o und 9o0 liegenden
Temperatur
fügt man unter Aufrechterhaltung des Rührens das ggf. aktivierte Enzym zu, das in
Form eines trocknen Pulvers, einer wässrigen Lösung, falls es löslich i-st, oder
einer wässrigen Suspension, falls es unlöslich ist, vorliegen kann. Diese Verfahrensstufe
dauert, entsprechend der chemischen Beschaffenheit und dem physikalischen Zustand
des eingesetzten Ausgangsstoffes 5 bis 6o Minuten; bis der gewünschte Hydrolysegrad
erreicht ist. Vorzuziehän, wenn auch nicht unerlässlich, ist die Durchführung der
Stufe c) bis e) unter Sauerstoffschutz, um die Enzymaktivität zu einem Maximum zu-
führen. Man arbeitet daher vorzugsweise eher in einem geschlossenen Gefäss als an
freier Luft, entweder in einer Atmosphäre eines inerten Gases oder unter vermindertem
Druck, der dem Teildruck von Wasser bei der Arbeitstemperatur gleich ist.
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f) Sobald die Proteinstoffe völlig löslich gemacht sind (nachprüfbar
durch eine Probenahme), wird die Temperatur, entsprechend der Enzymbeschaffenheit,
auf 95 bis 105o erhöht, um das Enzym zu-zerstören und somit seine weitere Wirksamkeit
bei niedrigen Temperaturen zu unterbinden.
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Man kann die Enzymwirksamkeit auch ohne Temperaturerhöhung unterbinden,
und zwar durch Zusatz eines Oxydationsmittels oder eines sonstigen Stoffes, der
auf die Wirksamkeit von Enzymen der Papain-Klasse inhibierend wirkt.
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Wenn man andererseits das Hydrolysat sofort nach seiner Reinigung
trocknet, wie dies weiter unten erläutert wird, kann es für gewisse Anwendungen
wünschenswert sein, dass das Enzym seine Wirksamkeit wiädererlangt, sobald das Pulver
in Lösung gebracht wird. In diesem Falle darf man
gegen Ende der
Hydrolyse die Temperatur nicht über 9o bis 950 erhöhen.
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g) Das auf eine der beschriebenen Arten erhaltene Hydrolysat wird
sodann einer oder mehreren physikalischen Behandlungen unterworfen, um die unerwünschten
unlöslichen Stoffe zu entfernen. Bestimmte Nichtproteinstoffe wie die Lipide können,
entsprechend dem verfolgten Ziel, im Hydrolysat belassen öder gänzlich bzw. teilweise
abgetrennt werden. Das gereinigte Hydrolysat kann in einem Zerstäuber (Atomisator)
oder auf einem Heizwalzentrockner oder in einer beliebigen anderen Vorrichtung getrocknet
werden. Man kann ebenfalls das anfallende Hydrolysat im Vakuum bis zu einem Trockenstoffgehalt
von 4o bis 6o % konzentrieren und das Konzentrat mit Phosphorsäure oder einer anderen
Säure, die eine Konservierung gewährleistet, ansäuern.
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Die erfindungsgemäss erhaltenen Hydrolysate besitzen nachstehende
Eigenschaften: 1. Im getrockneten Zustande liegen sie in Form sehr wenig hygroskopischer
Pulver vor, die leicht verpackt und.versandt werden können sowie in Wasser leicht
löslich sind.
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2. Ihr Nährwert ist gegenüber dem Ausgangsmaterial erhöht. 3. Im Gegensatz
zu den nach bekannten Verfahren bereiteten Hydrolysaten können die erfindungsgemäss
gewonnenen löslichen Hydrolysate dank ihrer geringen Hygroäkopizität und ihrer starken
Emulsionsfähigkeit als Träger oder als Umhüllung für Produkte, die im Zustand schwach
hygroskopischer und leicht konservierbarer flüssiger Pulver schwer
unmittelbar
zu erhalten sind, verwendet werden. Beispielsweise kann man aus diesen Hydrolysaten
Lipido-Proteino-oder Glucido-Lipido-Proteino-Präparate_, vor allem konzentrierte
Fett-Vermischungen in Pulverform erhalten, welche wiederhergestellte Proteinkompositionen
("cenapses" -durch Vereinigung von Protein mit einem Lipid oder einem Glucid gebildete
zusammengesetzte Nährpräparate) darstellen. Um derartige Präparate zu erhalten,
genügt es, ein Proteinhydrolysat gemäss der Erfindung,. ggf. unter Zusatz eines
Emulgiermittels, mit der gewünschten Menge an Lipiden, die durch ein oder mehrere
Antioxydationsmittel geschützt und von synergistischen Produkten begleitet sein
können, zu vermischen. Das Gemisch lässt man durch einen Homogenisator oder eine
für die Bereitung feiner Emulsionen geeigneten Vorrichtung laufen und die erhaltene
stabile Emulsion anschliessend trocknen.
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Das erhaltene pulverförmige Lipido-Proteino-Präparat kann zur Gewinnung
eines zur Ernährung dienenden Milchersatzes benutzt werden. Beispielsweise kann
man dieses Pulver in Molke , die ausser gewissen Proteine die erforderlichen Glucide
enthält, auflösen. Auch kann ein Gemisch vitaminisierter Mineralsalze, wie es üblicherweise
zur Herstellung von Futtermitteln verwendet wird, zugefügt werden.
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Man kann auch einen vollständigen Milchersatz aus der Proteinhydrolysatiösung
durch Zusatz eines Glucids und vitaminisierter Mineralsalze sowie erforderlichenfalls
eines Emulgators und der gewünschten Menge an durch ein Antioxydationsmittel geschützten
Lipiden gewinnen. Das erhaltene Glucido-Lipido-Proteino-Präparat wird getrocknet.
Jedoch
hat die Anmelderin festgestellt, dass es vom Standpunkt des Nährwertes der Endprodukte
oft vorzuziehen ist, ein Lipido-Proteino-Präparate im Trockenzustand mit dem Glucid
zu vermengen. Manche Polypeptide erleiden nämlich beim Erwärmen in Gegenwart von
Gluciden eine mehr oder weniger zur Gärung neigende Denaturierung. Dagegen erhält
man einen pulvrigen Milchersatz von hohem Nährwert durch Vermischen einer pulverförmigen
hipido-Proteino-Komposition mit einer geringen Menge getrockneter Milch.
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Im allgemeinen gestattet das erfindungsgemässe Verfahren, sämtliche
tierische und pflanzliche Proteinstoffe zu veredeln, beispielsweise minderwertige
Fleischstücke, ("les bas morceaux'1), Schlachthaus- und Metzgereiabfälle, Abfälle
der Fleischhandlungen, Fische und Fischabfälle sowie Mikroorganismen wie Hefen (Saccharomyces,
Torula, Candida usw.), Bakterien und Plankton und schliesslich Ölkuchen.
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Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele erläutern die Erfindung:
Beispiel 1
In ein emailliertes, mit einem gasdichten Deckel, einem Kondensator
und einem Doppelmantel für Heizdampf versehenes Rührgefäse einer 'l300 1-Kapazität
führt man 80o kg eines Gemisches zerquetschter Fische und Fischabfälle, enthaltend
30 % Trockenstoff und 7o % Wasser, ein. Man erhitzt unter Rühren auf 700C
und erzeugt einen Unterdruck, der zu einer schwachen Wasserverdampfung ausreicht.
Die Temperatur von 7o0 wird 1o Min. aufrechterhalten, dann ein Gemisch von
250 g Papain und 1 g Cyetein zugeführt. Hierauf wird in 15 Min.
unter
Verringerung des Unterdrucks in der Weise, dass eine Yerdampfgeschwindigkeit von
1 - 2 1 Wasser/min. aufrechterhalten wird, die Temperatur auf 850 erhöht.
Sodann wird mit Hilfe einer entnommenen Probe festgestellt, dass der Proteinstoff
vollständig löslich gemacht ist. Nun Wird unter allmählichem Aufheben des Unterdrucks
die Temperatur auf .105o gebracht und dieselbe 5 Min. lang eingehalten. Durch einen
mit Milch vorgenommenen Koagulationsversuch wird festgestellt, dass das Papain vollständig
inaktiviert ist. Der Inhalt des Gefässes wird sodann zur Entfernung der Gräten durchgesiebt,
das Flüssige filtriert, zwecks Beseitigung der Lipide geschleudert und auf Walzen
getrocknet. Man erhält 18o kg Pulver mit 2 % Feuchtigkeit und einem Gehalt von lediglich
2,5 % an Lipiden.
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Das gewonnene Fischfleischhydrolysat ist leicht löslich in Wasser.
Die Analyse zeigt einen Gehalt von 13,16 % Stickstoff (titriert nach Kjeldahl),
davon 2,8 % Stickstoff der freien Aminosäuren (bestimmt nach Börensen). Wird das
Hydrolysat 48 Stunden der Einwirkung von Luft von Zoo und 70 % relativer
Feuchtigkeit ausgesetzt, so steigt die Hydrolysatfeuchtigkeit von 2 auf 8,1 %, womit
ein nicht hygroskopisches Produkt gekennzeichnet wird.
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Beispiel 2
Man arbeitet gemäss Beispiel 1, jedoch lässt man
die Temperatur nicht über 850 steigen. Nachdem das Hydrolysat gesiebt, filtriert
und zentrifugiert worden ist, wird das entölte Filtrat bis zu einem Trockengehalt
von nicht mehr als 50 9& konzentriert. Benutzt wird-ein Dreietufen-Eindampfapparat;
die in der ersten Stufe bewirkte Überhitzung genügt, um das Enzym
zu inhibieren. Man erhält 3fio kg
Konzentrat, das mit der gleichen
Menge einer 5o %igen Lösung von Cholinchlorhydrat vermischt wird. Das Gemisch homogenisiert
man unter einem Druck von 15o kg und trocknet in einem Zerstäuber. Es werden 36o
kg eines aus 4o Protein und 49 % Cholinchlorhydrat bestehenden Pulvers mit 2 % Feuchtigkeit
erhalten, das leicht in Wasser löslich ist und in dem bei 24 Stunden langer Einwirkung
von Luft von Zoo und 7o %iger relativer Feuchtigkeit der Feuchtigkeitsgrad Auf 6,8
% ansteigt.
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Das gewonnene Pulver ist von besonderer Bedeutung, um sehr zahlreiche
Viehfuttermittel mit Cholin und Fischprotein anzureichern.
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Beispiel 3
In ein stählernes, mit einem gasdichten Deckel und
einem Rührer versehenes Kochgefäss von 16oo 1 Fassungsvermögen werden iooo kg einer
grosstückig zerhackten Mischung von Schwarten und fettigem Bindegewebe eingefüllt,
enthaltend 25 % Protein 35 % Lipide 40 % Wasser.
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Dieses Gemisch wird auf 7o0 erhitzt und 45 Minuten unter fortlaufendem
Erhöhen der Temperatur auf 750 gerührt.
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Dann wird das Gefäss geleert und der Inhalt, indem er einfach durch
ein Gitterwerk geseiht wird, vom bereits geschmolzenen Fett befreit.
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Dir, teilweise entfetteten Gewebe werden nunmehr fein zerhackt und
dann mit ioo 1 kaltem Wasser, 25 g Citronensäure
und looo g Kochsalz
wieder in das Kochgefäss eingebracht. Nachdem die Temperatur auf 700, erhöht wurde,
fügt man 4oo g Papain unter Zusatz von ö,8 g Cystein zu. Man erzeugt im Gefäss ein
teilweises Vakuum und erhöht die Temperatur fortschreitend in der Weise, dass nach
Ablauf von 2o Minuten 850 und nach weiteren 1o Minuten 1o20 erreicht sind. Dann
wird das Gefäss sofort geleert, indem man den Inhalt durch eine Zentrifuge schickt,
in welcher ein Tuch die Verunreinigungen, wie Haare, Kleinknochen, Hornstücke usw.,
zurückhält.
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Der gereinigten Lösung werden unter Aufrechterhaltung einer Temperatur
von 6o0 das in der ersten Arbeitsstufe abgetrennte Fett zugesetzt und sodann unter
Rühren 125 g Butylhydroxytoluol, ioo g Citronensäure und 7 kg Glycerinmonostearat
zugefügt. Unter weiterer Aufrechterhaltung einer Temperatur von 6o0 leitet man das
Gemisch durch einen Kolbenhomogenisator, an derem Auslauf eine völlig stabile Lipido-Proteino-Komposition
aufgefangen wird, die sofort in-einem Zerstäuber getrocknet wird. Man erhält 6oo
kg eines trocknen, wenig hygroskopischen, 2 % Feuchtigkeit enthaltenden Pulvers,
das in einer Atmosphäre von 2o0 und 7o % relativer Feuchtigkeit nicht mehr als 5
% Wasser absorbiert. Es enthält Polypeptide und Lipide in einem Verhältnis von 4o
: 6o. Wie ein fettes Milchpulver löst sich das gewonnene Pulver leicht in Wasser
von 4o - 450, d.h. bei der Schmelztemperatur von_Fett.
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Seine Verwendung ist insbesondere von Interesse für Landwirte, die
ihre Milch selber abrahmen und durch Versetzen des Pulvers mit Molke einen völligen
Milchersatz erhalten.
Beispiel 4
Man führt in das gemäss
Beispiel 1 benutzte Gefäss 8oo kg einer fein gehackten Mischung von Gedärmen und
Produkten, die vom Ausfleischen frischer Häute herstammen und 75 % Wasser enthalten,
ein, erhitzt unter Rühren auf 7o0 und erzeugt einen Unterdruck, der genügt, um ein
schwaches Verdampfen des Wassers zu bewirken. Die Temperatur von 7o0 wird 1o Minuten
lang aufrecht erhalten und nach Zufuhr einer trocknen Mischung von 250 g
Papain und 0,5 g Cystein im Laufe von 15 Minuten auf 85o gebracht, wobei
man den Unterdruck in der Weise herabsetzt, dass eine schwache Wasserabdampfung
beibehalten wird. Die Masse versetzt man nunmehr zwecks Inaktivierung des Enzyms
mit Zoo ccm einer 2 %igen Wasserstoffsuperoxydlösung, siebt sie zur Entfernung fester
Verunreinigungen durch und trocknet sie in einem Zerstäuber, Es werden 17o kg Pulver
mit 2 % Feuchtigkeit sowie 65 % Proteinstoffen und 3o % Lipiden erhalten.
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Beispiel 5
Es wird gemäss Beispiel 3 vorgegangen, jedoch führt
man die Lösung nach Entziehung der Verunreinigungen zwecks vollständiger Entfernung
des Fettes in eine Milchzentrifuge ein. Die ablaufende Lösung wird nun im Vakuum
bis zu einem Trockengehalt von nicht mehr 50 % konzentriert und anschliessend durch
Zerstäuben getrocknet. Man erhält 25o kg eines wenig hygroskopischen Pulvers, das
in einer Atmosphäre von Zoo und 7o % relativer Feuchtigkeit nicht mehr als 8 % Wasser
absorbiert. Das Pulver enthält 94,5 Protein und 1 % Lipide und löst sich selbst
in kaltem Wasser sehr schnell auf.
Das gewonnene Pulver ist für
die menschliche Ernährung verwendbar,-vorzugsweise in Fleischereien, beim Einpökeln
und zur Erhöhung des Proteingehaltes von Konserven.-Beispiel 6
Man führt in
das gemäss Beispiel 3 benutzte Gefäss looo kg des dort genannten Gemisches, nachdem
es fein zerhackt war, ein. Unter Rühren wird 45 Minuten lang bei 70o erhitzt, worauf
die im Gefäss enthaltene Luft durch Stickstoff, dem 1 Vol. % Schwefelwasserstoff
zugesetzt war, ersetzt wird. Nun fügt man eine Suspension von 6oo g Bromelin in
2 1 Wasser hinzu, bringt die Temperatur auf 8o0, hält diese 15 Minuten bei und erhöht
sie dann zwecks Inaktivierung des Enzyms auf 1o20. Hierauf wird das Reaktionsgemisch
durch ein feines Sieb durchgeseiht und anschliessend zwecks Abtrennung der Lipide
geschleudert. Die gereinigte Lösung wird im Vakuum bis zum Trockenstoffgehalt von
65 % konzentriert, dann schnell auf +1o° abgekühlt und durch Zusatz von Phosphorsäure
auf einen PH unterhalb 4,6 gebracht. Beispiel 7
In das im Beispiel 3 benutzte
Gefäss werden 35o kg feingepulverter Sojaölkuchen und looo 1 Wasser eingebracht.
Nach Einstellen des pH durch Zusatz von Natriumcarbonat auf 7,0 unterwirft
man das Gemisch einer 30 Minuten dauernden Vorerhitzung. Anschliessend setzt
man eine Suspension von 3o0 g Papain, dem o,6 g Gystein zugefügt sind, in 2 1 leicht
angesäuerten Wassers (PH 6,5) zu und bringt, nachdem das Reaktionsgefäss unter Vakuum
gesetzt ist, die Mischung auf 8o°. Nach Ablauf vors 15 Minuten ist das Inlösunggehen
der Proteine vollständig. Nun kühlt man schnell
auf 10o ab und
trocknet das Produkt auf einem Saugtrommeltrockner. Man erhält auf diese Weise 35o
kg Schuppen, die 5o % lösliche Proteine und 4 % Lipide sowie vom Ölkuchen stammende
Stärke und Cellulose, die nicht entfernt worden waren, enthalten. Das in den Schuppen
erhalten gebliebene Papain wird beim Wiederauflösen der Schuppen in Wasser wieder
aktiv. Das Produkt stellt einen vorzüglichen Ausatzstoff für Futtermittel dar.
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Beispiel 8
Man vermischt Zoo kg der nach Beispiel 3 erhaltenen
Lipido-Proteino-Komposition, die aus 4o % löslichem Protein und 6o % Tipiden besteht,
mit Zoo kg entrahmter Milch in Pulverform, die 34 % Protein und 54 % Lactose enthält,
sodann fügt man.5 g Tocopherol und 15 kg Mineralsalze, die für Kälber vitaminisiert
waren, hinzu. Auf diese Weise wird ein pulverförmiger Milchersatz erhalten, der
36 % lösliche Proteine, 2o g6 Lipide und 36 % Glucide sowie die gewünschten Anteile
an Vitaminen und Mineralsalzen enthält.
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Beispiel 9
In das Gefäss, welches im Beispiel 1 benutzt wurde,
werden Zoo kg trockne Torula-Hefe, die 45 j Protein enthält, und 8oo 1 Wasser eingeführt.
Das Gemisch unterwirft man einer 45 Minuten dauernden Vorerhitzung bei 7o o unter
Luftabschluss, gibt dann 150 g Papain und 1 g Cystein zu und bringt die Temperatur
im Laufe von 3o Minuten auf 75o, anschliessend zur Inaktivierung des Enzyms auf
1o20. Das Reaktionsgefäss wird nun sofort in eine Zentrifuge entleert, worauf die
flüssige Phase im Vakuum konzentriert und anschliessend
im Zerstäuber
getrocknet wird. Man erhält Zoo kg Pulver mit 4 % Feuchtigkeit.
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Das erhaltene Hefehydrolysat ist leicht in Wasser löslich. Analytisch
wird ein Gehalt von 78 % löslichem Protein ermittelt. Bei Aussetzen des Pulvers
der Luft von Zoo und 7o % relativer Feuchtigkeit erhöht sich nach 48 Stunden der
Feuchtigkeitsgrad von 4 auf 9,8 @.
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Beispiel 1o
Man-führt in das im Beispiel 1 angegebene Gefäss
loookg eines Rahms lebender Torula-Hefe, bestehend aus Zoo kg Trockenhefe und 80o
kg Wasser, ein und unterwirft den Rahm einer 3o Minuten langen Vorerhitzung bei
65o unter Luftabschluss, worauf Zoo g Papain und 1 g Cystein zugegeben werden. Die
Temperatur wird nun im Laufe von 2o Minuten auf 70o gebracht, sodann in 1o Minuten
zur Enzyminaktivierung auf 1o20 erhitzt. Hierauf wird das Reaktionsgefäss sofort
in eine Zentrifuge entleert, wodurch 4 kg Lipide sowie aus dem Innern der Hefekultur
stammende Verunreinigungen, die leichter als Wasser sind, entfernt werden. Man homogenisiert
die aus der Zentrifuge austretende wässrige, pastöse Phase, trocknet sie auf Walzen
und zerkleinert das Trockengut aufs Feinste. Man erhält Zoo kg eines teilweise (etwa
40 %) in Wasser löslichen Pulvers, das 48 % Protein enthält. Setzt man das Pulver
einer 48 stündigen Einwirkung von Luft von 2o.0 und 7o % relativer Feuchtigkeit
aus, so steigt der Feuchtigkeitsgrad von 6 auf 9,5 %. Versuche an Ratten zeigen,
dass dieses Pulver einen Nährwert aufweist, der nm 25 % höher ist, als derjenige
eines durch eine einfache Trocknung erhaltenen Hefepulvers.
Vorstehende
Beispiele zeigen, dass erfindungsgemäss aus bisher wenig oder schlecht verwerteten
Ausgangsstoffen unter Anwendung einfacher technischer Mittel Produkte erhalten werden,
die für die Ernährung von Mensch und Tier von grosser Bedeutung sind.
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Diese Produkte bestehen in der Regel aus Gemischen von Peptiden, bei
denen 5 bis 25 % der Stickstoffatome freien oder salzartigen Aminogruppen (-NH2),
mindestens 75 % dagegen Amidogruppen (-CONH-) angehören. Die zur Zeit verfügbaren
analytischen Methoden erlauben leider nicht die Ermittlung der genauen Verhältnisse
zwischen dem chemischen Bau eines Proteinstoffes und seines Nährwertes.
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Zwecks Prüfung des Wertes der erfindungsgemäss bereiteten Produkte
wurden Versuche in vivo durchgeführt, und zwar sowohl an Laboratorientieren wie
auch in Schweine- und Kälber-Aufzuchtbetrieben, wobei die gewonnenen Produkte mit
den nach bekannten Methoden erhaltenen Fleisch-, Fisch- und anderen Nährpulvern
verglichen wurden. Als Ergebnis ist festzustellen, dass die erfindungsgemäss erhaltenen
Produkte den Nährwert der Protein-Rohstoffe um 15 bis 35 % erhöhen.
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Die Lipido-Proteino-Kombinationen und die Milchersatzpulver, bereitet
nach den Beispielen 3 und 8, zeigen ganz besonders gute Ergebnisse bei der Fütterung
von Kälbern und erlauben eine bedeutend bessere Verwertung der frischen Molken und
der Lactoseren guter Qualität. Die derart bereiteten Milchersatzprodukte stellen
für Jungtiere auserlesene Nährmittel dar.