DE2221869A1 - Enzymatische behandlung von huelsenfruechten und daraus hergestellten produkten - Google Patents

Enzymatische behandlung von huelsenfruechten und daraus hergestellten produkten

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Description

Enzymatische Behandlung von Hülsenfrüchten und daraus hergestellten Produkten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Behandlung von HUlsenfrechten und daraus hergestellten Produkten, die in der menschlichen und/oder tierischen Ernährung Verwendung finden. Dabei werden als Hülsenfrüchte Früchte von Pflanzen der Familie fabaceae (SchmetterlingsblUtengewächse), wie Erbsen, Bohnen insbesondere Soja-Bohnen verstanden. t ' '
Hülsenfrüchten sind wegen ihres hohen Eisweissgehaltes für die menschliche und tierische Ernährung sehr wertvoll.
Insbesondere aus Soja-Bohnen gewonnene Produkte, wie z.B. Sojaflocken, Sojaschrot, Sojamehl, Sojamilch oder TVP (textured vegetable protein) stellen eine wertvolle Proteinquelle dar. Ausserdem werden derartige Produkte wegen ihrer struktur- und konsistenzverbessernden Eigenschaften als Zusätze zu Nahrungsmitteln, beispielsweise Back- und Wurstwaren, in grossem Umfang eingesetzt. (J. Agr. Food Chemistry J1S (6) 969 ff (197O)).
Die Verwendbarkeit der vorgenannten Produkte für die menschliche Ernährung, insbesondere für Kinder wird jedoch dadurch eingeschränkt, dass sie Bestandteile enthalten, die schwerwiegende VerdauungsInsuffizienzen zur Folge haben (vgl. z.B. Med. Klin. 65, Nr. 25, 1204-1207 (1970) und J. Agr. Food Chem. Γ8 Γ6) 977 ff (197O)). Diese Störungen
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werden u.a. durch den Gehalt der Bohnen an galactosehaltigen Oligosacchariden verursacht (vgl. J. Food Science 35^, 634-639, (197O)). Entfettetes Sojamehl enthält beispielsweise etwa 7 % galactose-haltige Oligosaccharide (ca. 5 % Stachyose, ca. 2 % Raffinose). Dieser Oligosaccharidanteil kann aus Sojaprodukten durch Extraktion mit Wasser oder mit wässrigem Alkohol entfernt werden. Daher sind sie in Proteinkonzentraten aus Soja, die bei ihrer Herstellung derartige Verfahrensstufen durchlaufen, nicht mehr· vorhanden. Das gleiche gilt für die sogenannten Isolate, die durch isoelektr. Ausfällung der in verdünnter Lauge gelösten Proteine hergestellt werden. Diese Produkte sind jedoch 3 bis 5 mal so teuer wie die eingangs ■' erwähnten. Letztere werden auf einfache Weise aus Sojabohnen, durch Entfernen der Hüllen, Zerkleinern, Extraktion mit Wasser, gegebenenfalls Entfetten hergestellt.
In diesen Produkten, wie z.B. Sojaflocken, Sojaschrot, Sojamehl, Sojamilch, aber auch in den im Extrusionsverfahren hergestellten Sojaprodukten (TVP; GB 1'049'848) sind die störenden Galacto-Oligosaccharide noch vorhanden.
In der Tierernährung hat es bisher ebenfalls nicht an Versuchen gefehlt, Sojaprotein aus Preiigrtinden als Milchaustauschfutter zu verwenden, (vgl. O.M. Radostits und J.M. Bell, Can. J. Animal Sei.Dezember 1970, sowie Z. Nitsan et al., J. Dairy Sei. 54_ (1971) 1294). Diese Versuche sind jedoch an der schlechten Verträglichkeit von Soja flir Jungtiere gescheitert. Hierfür werden vier Gründe angegeben:
a) Anwesenheit eines Trypsininhibitors, der eine normale Verdauung der Sojaproteine verhindert
b) Anwesenheit von Hemagglutininen :h
c) Die ungenügende proteolytische Aktivität im Magen-DarmL trakt der Jungtiere
d) Anwesenheit von nicht resorbierbaren Kohlehydraten, die eine fermentative Diarrhöe verursachen.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren das gestattet, diese Anteile auf einfache Weise zu vermindern. - ,
Es ist ein Versuch bekannt, die Verträglichkeit eines Sojaproduktes durch enzymatischen Abbau der vorgenannten Galacto-Oligosaccharide zu verbessern. Sojamilch wurde mit einer von Aspergillus saitoi produzierten, aus dem technisch zugänglichen Enzympräparat MOLSIN (Firma Seishin Pharmaceutical Co. Ltd., Noda-Chiba, Japan) durch Reinigung gewonnenen a-Galactosidase bei pH 6,2 behandelt. (J. Food Science, 35,-655 (197O)).
Bei der Behandlung von Sojaschrot mit Pektinase oder mit Mischungen aus Pektinase und Cellulase wurde eine Verbesserung der Verträglichkeit von Sojaschrot für die Kälberaufzucht angestrebt (französische Patentanmeldung Nr. 2'013'753),
Die beiden bisher vorgeschlagenen Methoden zur enzymatischen Behandlung von Soja bzw. aus Soja hergesfellten Produkten, lösen das vorliegende Problem nicht zufriedenstellend.
Im ersten Fall ist die Verwendbarkeit der aus MOLSIN gewonnenen a-Galactosidase auf die Behandlung von Sojamilch beschränkt. Im zweiten Fall wird das hier vorliegende Problem nur zum Teil gelöst, indem der für die Jungtiere verträgliche Soja-Anteil lediglich von 5 auf höchstens 25 % des Futters erhöht wird. ;
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, Hülsenfrüchte der eingangs genannten Art oder daraus hergestellte Produkte in wässriger Suspension oder Lösung bei pH 3-7, vorzugsweise pH 4-6 mit 0,05-5 Gew. J0, vorzugsweise 0,1-2 Gew.7o eines aus Aspergillus inuii IAM* 2268 (R-3021) durch 48-72 stUndige Fermentation von sterilisierter Weizenkleie mit eitlem Feuchtig" keitsgehalt von 50 Gew.7e bei 300C, Extraktion mit Wasser, Fällung mit Aethanol und anschliessendes Trocknen gewonnenen Enzyms zu behandeln.
*IAM - Institute of Applied Mierobiology, University of Tokyo.
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Die erfindungsgeraässe Behandlung wird vorteilhaft bei 10-800C, vorzugsweise bei 20-7O0C durchgeführt. Die Behandlungsdauer beträgt je nach Bohnenart bzw. daraus hergestelltem Produkt und Enzymkonzentration zwischen 1 Minute und 24 Stunden.
Als Sojaprodukte, für die sich das erfindungsgemässe Verfahren eignet, sind insbesondere zu nennen: Sojaflocken, Sojaschrot, Sojamehl und Sojamilch. Die erfindungsgemässe Behandlung von Sojaflocken, Sojaschrot und Sojamehl kann mit den vollfetten oder mit den ganz oder teilweise entfetteten Produkten durchgeführt werden. Die Behandlung kann an jeder geeigneten Stelle in die Herstellungsverfahren dieser Produkte eingebaut werden.
Die erfindungsgemässe Behandlung kann bei der Hastellung von Sojaschrot, Sojaflocken oder Sojamehl nach der Zerkleinerung der von der Hülle befreiten Sojabohnen, gegebenenfalls nach Entfetten derselben, erfolgen.
Beispielsweise wird Sojamehl in einem geeigneten beheizbaren Behälter mit verdünnter Essigsäure bei pH 4 bis 5 angerührt. Die Rührmasse wird auf 600C erwärmt und. portionsweise mit der entsprechenden Menge des Enzyms versetzt. Das Re akt ions gemisch wird 4 Stunden bei 600C gerührt. Zur Beendigung der Umsetzung wird das Gemisch 10 Minuten auf 900C erhitzt. Das Gut wird am besten durch Sprühtrocknung, nötigenfalls nach Verdünnung mit Wasser, aufgearbeitet. In einer zweiten Variante wird das Gut im Vakuumschaufeltrockner getrocknet. Das auf diese Weise hergestellte Sojaprodukt kann vorteilhaft extrudiert werden (TVP Verfahren).
Eine Enzymbehandlung wird analog mit Sojamilch durchgeführt .
Die erfindungsgemäss behandelten Produkte werden von Kindern und Jungtieren wesentlich besser vertragen als die entsprechenden unbehandelten Produkte, da sie einen wesentlich geringeren Gehalt an störenden Galacto-Oligosacchariden besitzen als diese. Weiterhin bewirkt die erfindungsgemässe Behandlung eine teilweise Spaltung der hochmolekularen Proteine
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zu löslichen Anteilen (niedermolekulare Proteine, Peptide und Aminosäuren), wodurch die behandelten Produkte insbesondere für Kinder und Jungtiere leichter· verdaulich werden,
Die Ausführung"des erfindungsgemässen Verfahrens wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:
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Beispiel 1 Behandlung von Sojamehl· für die menschliche Ernährung
Nutrisoy 220 (Archer Daniels Midland Co., USA):
Proteingehalt 39 % (Kjeldahl-N χ 5,7)
Fettgehalt 24 %
Stachyöse 3,8 %
Raffinose 0,8 %
Enzym aus Aspergillus inuii IAM 2268 (R-3021):
Dieses Enzym wird durch 48-72 sttindige Fermentation von sterilisierter Weizenkleie mit einem Feuchtigkeitsgrad von 50 Gew. % bei 3O0C, Extraktion mit Wasser, Fällung mit Aethanol und anschliessendes Trocknen gewonnen.
50 Gramm Nutrisoy 220 werden in 200 ml verdünnter Essigsäure (0,5 %) suspendiert, wobei ein pH-Wert von 4,8 resultiert. Zu der auf 55°C erwärmten Suspension gibt man unter Rühren 0,5 Gramm Enzym aus Aspergillus inuii. Das Gemisch wird 2 Stunden lang bei 550C gerührt. Die enzymatische Einwirkung wird durch kurzes Aufheizen auf 900C beendet. Das Wasser/Essigsäuregemisch wird entweder durch Sprühtrocknung oder im Vakuum entfernt. Das behandelte Sojamehl wird quantitativ gewonnen.
Der Galactosegehalt des wässrigen Extraktes entspricht einem Abbau der ursprünglichen im Sojamehl enthaltenen Galacto-Oligosaccharide von mindestens 50 "L.
In einem Parallelversuch bei dem an Stelle des Enzyms aus Aspergillus inuii 0,5 Gramm "MOLSIK11 (der Firma Seishin Pharmac. Co. , Noda-Chiba Japan) eingesetzt wird beträgt der Abbau der Galacto-Oligosaccharide, gemessen an der freigesetzten Galactose, weniger als 6 %.
In einem Blindversuch ohne Zusatz von Enzym ist keine Galactose nachweisbar. 3 fj , ;. -; / (] 7 B 9
- 7 - . 2221863
Beispiel 2
50 Gramm Nutrisoy 220 werden wie in Beispiel 1 mit 0,1 Gramm des Enzyms aus Aspergillus inuii bei pH 4,8 behandelt. Das Gemisch wird 4 Stunden lang bei 600C gerührt.
Der Abbau der Galacto-Oligosaccharide beträgt mehr als 50 %.
Bei einem Parallelversuch mit 0,1 Gramm "MOLSIN" R beträgt der Abbau der Galacto-Oligosaccharide, gemessen . an* der freigesetzten Galactose, weniger als 4 %.
Beispiel 3 Behandlung von So jaschrot für die Tierernährung
Entfettetes geröstetes Sojaschrot.
Proteingehalt 44~ % (Kjeldahl-N χ 5,7) Fettgehalt 2 %
50 Gramm Sojaschrot werden in 250 ml verdünnter Essigsäure 0,5 7O) suspendiert, wobei ein pH-Wert von 4,9 resultiert. Zu der auf 38°C erwärmten Suspension wird 0,8 Gramm des Enzyms aus Aspergillus inuii,zugegeben. Das Gemisch wird 8 Stunden bei 38°C gerührt. Aufarbeitung wie «in Beispiel Der Abbau der Galacto-Oligosaccharide, gemessen an der freigesetzten Galactose, beträgt über 60 V0.
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Beispiel 4
In einem heizbaren Rührkessel werden 100 kg feingemahlenes Sojaschrot mit einem Gemisch von 300 Liter Wasser und 2 Liter konzentrierter Essigsäure suspendiert, wobei ein pH-Wert von 4,8 resultiert.
Unter massigem Rlihren werden 0,6 kg Enzym aus Aspergillus inuii zugesetzt. Dieses Gemisch wird während 16 Stunden bei 50° bis 55°C gehalten. Anschliessend wird der Kesselinhalt rasch auf Raumtemperatur abgekühlt.
Durch Zugabe von 10 N Natronlauge wird der pH auf 6,5 eingestellt. Durch Sprühtrocknung dieser wässrigen · Suspension erhält man ein cremefarbenes feines Pulver. Bei
Verwendung einer Zweistoffdüse wurde eine Luftzutritttemperatur von 180 bis 185°C und eine Luftaustrittstemperatur von bis 950C gewählt.
Enzymbehandeltes Unbehandeltes Sojaschrot Sojaschrot
Wassergehalt 5 % 10 %
Stickstoffgehalt 7,3 % . 7,3 %
Nitrogen Solubility
Index" (NSI)- * 70 15
gesamte reduzierende
Zucker (nach Somogyi-
Nelson bestimmt)in mg
Aequivalent Glucose/g Soja 140 2
oc-Galactoside ** 12 36
Die im e'nzymbehandelten Sojaschrot bestimmbaren Keimzahlen (Bakterien und Pilze) sind kleiner als diejenigen die im unbehandelten Sojaschrot vorhanden sind.
* NSI: nach Smith et al., Cereal Chem. 43 (1966), 261 bestimmt.
** als freisetzbare Galactose photometrisch in Gegenwart von Galactosedehydrogenase und Diphosphorpyridinnukleotid bestimmt, (ausgedrückt in mg Galactose Gramm Soja).
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Das enzymbehandelte Sojaschrot ist sehr gut in lauwarmem Wasser dispergierbar und ist in allen Gewichtsverhältnissen mit Magermilchpulver kompatibel.,Es entsteht dabei eine milchartige Suspension, die von jungen Kälbern gut aufgenommen wird.
Beispiel 5 - ,<■■-'_
Enzymatisierung von Bohnen des Typs Phaseolus vulgaris ("Navy Beans").
3 kg dieser Bohnen werden·mit 9 Liter verdünnter Essigsäure und 30 g Enzym aus Aspergillus inuii IAM 2268 versetzt und während 20 Stunden bei pH 4,8 und 50°C gerührt.
Durch Gefriertrocknung erhält man ein Bohnenpulver dessen Restgehalt an a-Galactooligosacchariden 18 % des in den unbehandelten Bohnen vorhandenen Gehalts beträgt.
Beispiel 6
Enzymatisierung von Bohnen des Typs "California Small,White Beans".
Die Enzymatisierung erfolgt wie beim Beispiel Nr. 5.
Durch Gefriertrocknung erhält man ein Bohnenpulver in dem keine a-Gälactooligosaccharide mehr nachgewiesen werden können*»;
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Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung der Verträglichkeit von Hülsenfrüchten oder daraus hergestellten Produkten, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hülsenfrüchte oder die daraus hergestellten Produkte in wässriger Suspension oder Lösung bei pH 3-7 mit 0,05 - 5 Gew. % eines aus Aspergillus inuii IAM 2268 (R-3021) durch 48-72 stündige Fermentation von
sterillisierter Weizenkleie mit einem Feuchtigkeitsgehalt
von 5.0 Gew.7o bei 300C, Extraktion mit Wasser, Fällung mit
Aethanol und Trocknen gewonnenen Enzyms behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Soja-Bohnen oder daraus hergestellte Produkte
behandelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung bei pH 4-6 durchfuhrt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man 0,1-2 Gew.% des Enzyms in Bezug auf das zu behandelnde Produkt anwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung bei einer Temperatur zwischen 20
und 700C durchführt.
6. Verwendung der gemäss Ansprüchen 1-5 behandelten
Hülsenfrüchten als Zusatz zu Lebens- und Futtermitteln.
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