DE2332668A1 - Verfahren zum extrahieren von proteinen aus organischem material - Google Patents
Verfahren zum extrahieren von proteinen aus organischem materialInfo
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Description
ο τ i t a β N u pr ot S.A., Schweiz,? r e 1 b u r g .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von Proteinen aue organischem Material,wie z.B.Schlachthaueabfällen,Molkereiabfällen,städtischen Abwässern ,welche oft durch toxische
Mikroorganismen infiziert sind und infolgedessen für die Ernährung und Fütterung ungeeignet und.
Ib allgemeinen bestehen organische Materialien aus niedrigwertignn Bakromukolaren Substanzen,wie Cellulose,Kollagen,Wasser,das
oft in sehr grosser Menge vorhanden ist,Salzen und höherwertigen
anderen Substanzen,wie betten,Proteinen und wasserhaltigen Kohlehydraten.Das Trennen dieser Substanzen voneinander ist nur bis zu
einem gewissen Grade möglich,aber in einzelne reine Komponenten schwierig,da Fette,Proteine,wasserlösliche Kohlehydrate und Salze 8ehr leicht wasserlöslich sind.
Fette können wiedergewonnen werden,z.B. durch Abschöpfen oder
Extrahieren mit Hexan nach dem Trocknen.
Proteine werden nach dem Koagulieren getrennt,und zwar gewöhnlich
durch Erhitzen oder Verminderung des pH-Wertes. Kohlehydrate werden bis zu einem gewissen Umfange durch Verdampfung und Kristallisation wiedergewonnen.
Salze werden durch Ionenausscheider gewonnen. Es werden auch mikrobiologische Verfahren zur Wiedergewinnung
durch Umwandlung in trennbare Substanzen angewendet. Der Proteinanteil des Materials kann aber bisher nur bis zu einem
gewissen Umfange konzentriert werden,ohne dass eine Proteinänderung stattfindet,was oft ,z.B.durch Koagulation ,mehr oder minder
vollständig erfolgt.
In diesem Zusammenhang wird auch auf die US-Patente 3 232 8o7,
3 o99 649,2 619 425,3 ooo 789 und 3 39o 999 verwiesen,von denen
3 09885/1395
dae zuletzt genannte das Fällen von proteinhaltigem Material aus
wasserreichen Abfällen von Schlachthäusern,Fiechverarbeitungsanlagen,Stärkeraffinerien und Molkereien durch Zusatz von Lignosulfonsäure beschreibt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin,die bisher Jahr für Jahr
unausgenutzt in den organischen Materialien,wie z.B. Schlachthausabfällen,Molkereiabfällen, städtischen Abwässern u.dgl.enthaltenen und verlorengehenden Proteine auf rationelle Weise in einem
solchen Zustand wiederzugewinnen,dass sie für die erneute Verwendung ,insbesondere für die menschliche Ernährung und die Tierfütterung, nutzbar gemacht werden können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch Wiedergewinnung von reinen Proteinen aus organischen Materialien,die als Hauptbestandteile,ausser Protein,mindestens eine weitere Komponente
enthalten dadurch,dass die Trennung mit Hilfe von ausgewählten organischen Lösungen von einem trocknen Material erfolgt.
Die benutzte Lösung wirkt auf einen der beiden Hauptbestandteile, z.B.die .Proteine oder auf den oder die weiteren Bestandteile,während der andere feil dann unberührt bleibt.
Die auf die Proteine wirkende,aber gegenüber anderen Komponenten
des organischen Materials inactive Lösung wird aus einer Gruppe genommen,die Propylenglycol,m-Cresol und 2-Metoxyäthanol enthält.
Eine auf die weiteren Komponenten des organischen Materials einwirkende Lösung,die aber gegenüber Proteinen unwirksam ist,wird aus
der Gruppe ausgewählt,die Glycerol und Äthylenglycol enthält.
Das organische Material,das der erfindungsgemäseen Behandlung unterworfen wird,enthält folgende BestandteileiMakromulekulare Substanzen ,die in Wasser unlöslich sind,wie Cellulose oder Kollagen,
Wasser Fette,Pueteine,Salze,Wasser,wasserlösliche Kohlehydrate.
Die übrigen Bestandteile des organischen Materials werden nachstehend "der Be st"genannt.
Zur Wiedergewinnung von reinen oder unveränderten Proteinen,z.B.
durch Dispersion,wird das Material gemahlen oder geraspelt,wobei wasserunlösliche Bestandteile getrennt werden.Anschliessend wird
das Material unter Beachtung der Temperaturempfindlichkeit der Proteine getrocknet,die mit dem Proteintyp,der Zeit und der Trokkenmetbodevariiert.lm allgemeinen sind 6o-7o°C die obere Grenze.
309885/1395
Das Rückgewinnen der Proteine aus dem pulverisiertem Material kann
entweder durch Auflösung der Proteine in Propyleuglycol^m-Greeol
oder 2 -Methoxyäthanol oder Mischungen derselben und nachfolgendes
Ausfällen der Proteine erfolgen oder aber durch Auflösung des Restes,der Fette,Kohlehydrate und Salze enthält,aber nicht der Proteine,in
Glycerol oder Äthylenglycol oder Mischungen derselben. Wenn die Proteine in Propylenglycol,m-Cresol oder 2-Hethoxyäthanol
oder Mischungen derselben gelöst sind,wird die proteinhaltige Lösung von dem Rest durch Zentrifugieren oder Filterung getrennt.
Die Proteine können sich dann leicht,z.B.durch Zusatz von Äthanol
und Kühlung,niederschlagen und durch Zentrifugieren oder Filterung
davon getrennt und dann in Wasser aufgelöst werden. Wenn der Rest der Bestandteile,ausser den Proteinen,in Glycerol
oder Äthjrlenglycol gelöst wird,dann wird diese Lpsung von dem Proteinrückstand,
der dann in Wasser aufgelöst wird,getrennt. Das Trennverfahren kann kontinuierlich oder absatzweise erfolgen
Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 ;
Beispiel 1 ;
Hierbei handelt es sich um das Trennen der Proteine von Molke,was
bisher infolge der ausserordentlich guten Wasserlöslichkeit der
einzelnen Komponenten völlig unmöglich war.Es erfolgt* vielmehr nur eine Konzentration.^emäss dem Beispiel erfolgt die Aussonderung
der Proteine aus der Molke,die
Miltihfett o,8#
Proteine 0,85ε
Lactose 4,5$
Salze(hauptsächlich NaCl) o,5#
Wasser 93,4$
enthält,wobei die Anteile je nach der Art des produzierten Käses
schwanken können und die angegebenen Werte nur Durchschnittswerte sind,folgendermassen.
Io Kilogramm Molke werden zu 5o% Trockensubstanz eingedampft.Rund
80$ der Lactose kristallisieren nach der Kühlung und werden durch
Zentrifugieren ausgeschieden.Der als lactosearme Molke bezeichnete
Rest enthält
Milchfett 80 g
3 O 9 b 3 ο / 1 3 9 b
| ε | 2332 | R | 68 | |
| 8ο | ε | |||
| 9ο | ε | |||
| 5ο | β- | |||
| 66ο | ||||
Proteine
Lactose
Salze
Wasser
Der Rest wird zu 3oo g wasserfreiem Pulver getrocknet,das 3 Minuten
lang zusammen mit 7oo g Glycerol geschüttelt und dann zentrifugiert
wird.Das überschüssige Glycerol wird durch Waschen mit
4oo g einer 5o/5o Äthanol/Aceton Lösung entfernt und anschliessend der feste Bestandteil getrocknet.Auf diese Weise sind 75 g undenaturiertes,wasserlösliches Proteinpulver gewonnen worden.
In gleicher Weise kann das Verfahren mit Äthylenglycol als Lösungsmittel ausgeführt werden,wobei sich der gleiche Extractionsanteil ergibt.
Beispiel 2:
4oo g einer 5o/5o Äthanol/Aceton Lösung entfernt und anschliessend der feste Bestandteil getrocknet.Auf diese Weise sind 75 g undenaturiertes,wasserlösliches Proteinpulver gewonnen worden.
In gleicher Weise kann das Verfahren mit Äthylenglycol als Lösungsmittel ausgeführt werden,wobei sich der gleiche Extractionsanteil ergibt.
Beispiel 2:
Hierbei wird Blutplasma gemäss der Erfindung behandelt.
Blutplasma aus Schlachthäusern hat einen hohen Nährwert.Leider ist seine Verwendung infolge des hohen Salzgehaltes begrenzt.
GetrocknetesBlfttplasma besteht hauptsächlich aus
Blutplasma aus Schlachthäusern hat einen hohen Nährwert.Leider ist seine Verwendung infolge des hohen Salzgehaltes begrenzt.
GetrocknetesBlfttplasma besteht hauptsächlich aus
Plasmaproteine 83$
Salze 13&
Glycose
NPN(nicht proteinhaltiges Nitrogen)
Die Zusammensetzung variiert je nach der Tierart.Die vorstehend
angegebenen Werte sind Durchschnittswerte.
1 Kilogramm getrocknetes Blutplasma wird 5 Minuten lang zusammen mit 6 Kilogramm Propylenglycol geschüttelt,wobei das meiste Pulver
gelöst wird.Der feste Teil wird durch Zentrifugieren ausgeschieden.Die
Lösung wird bis auf -lo°C gekühlt.Dann werden 12 Kilogramm Äthanol von -lo°C zugegeben.Der Niederschlag wird in einer
Zentrifuge ausgeschieden,mit einer 5o/5o Mischung aus Äthanol und Wasser gewaschen und in Wasser aufgelöst.Nach dem Trocknen ergeben
sich 8oo g reine,wasserliche Plasmaproteine.In gleicher Weise
ergibt sich die gleiche Proteinmenge bei der Behandlung mit
m-Gresol oder 2-Methoxyäthanol.
Beispiel 3:
m-Gresol oder 2-Methoxyäthanol.
Beispiel 3:
Städtische Abwasser enthalten einen grossen Anteil nahrhafter Substanzen.
Daa ist ein grosses Keinigungeproblem,das viele Gemeinden
3 U 9 b J 5 / ι d fi h
-5- 2332R68
mit mikrobiologischen Kulturen behandelntum sie weitgehend zu neutralisieren.Biese Abwäaser enthalten einen grossen Anteil an Proteinen.Sie
sind jedoch stark infiziert und daher für die Ernährung und Fütterung ungeeignet.
Gemäss diesem Beispiel werden Io Kilogramm eines entwässerten mikrobischen
Schlammes mit einer Trockensubstanz von 5o# entsprechend
der Erfindung behandelt.Die vorhandenen Mikroorganismen werden in
bekannter Weise behandelt und dann das Material getrocknet,wobei
5 Kilogramm Pulver folgender Zusammensetzung erhalten werden>
Proteine
Salze
Cellulose 47#
Das Pulver wird mit 15 Kilogramm Propylenglycol 5 Minuten langgemischt.Der
feste Bestandteil wird zentrifugiert.Dann werden 3o Kilogramm Äthanol von -lo°Czu der Propylenglycollösung hinzugegeben.Der
sich bildende Niederschlag wird mit einer Zentrifuge getrennt.Nach dem Waschen mit einer 5o/5oÄthanol/Wasser Lösung
wird der Niederschlag in Wasser gelöst und getrocknet.Dadurch werden 2 Kilogramm reines,wasserlösliches Proteinpulver erhalten.
In gleicher Weise und mit dem gleichen Resultat kann die behandlung
mittels m-Cresol oder 2-Methoxyäthanol erfolgen.
Wie die Beispiele zeigen»ist das Verfahren nach der Erfindung zur Extraction von Proteinen aus organischem Material durch die Verwendung
von Lösungemjbtteln gekennzeichnet,die eine spezifische Lösungsfähigkeit besitzen,wodurch Proteine von anderen Bestandteilen aus
dem trocknen organischen Material ausgeschieden werden.
Claims (1)
- Patentansprüche.1.)Verfahren zum Extrahieren von Proteinen aus organischem Material, das auseer Proteinen mindestens noch einen anderen Bestandteil enthält,dadurch gekennzeichnet,dass das organische Material zu trockenem Pulver verarbeitet und dieses mit einem Lösungsmittel behandelt wird,das nur auf einen der Bestandteile des Materials wirkt,aber unwirksam gegenüber dem bzw. den anderen Bestandteilen ist,worauf aus der erhaltenen Lösung der Rückstand ausgeschieden und anechliesaend die Lösung von den Proteinen entfernt wird. 2.)Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dass das Lb"-309885/13 95sungsmittel aua einer Gruppe ausgewählt wird,die Propylenglycol,m-Cresol und 2-Methoxyäthanol enthält .5.)Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dass das Lösungsmittel aus einer Gruppe ausgewählt wird,die Glycerol und Äthylenglycol enthält.4.)Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dass als organisches Material Schlachthausabfälle oder Molkereiabfallprodukte verwendet wurden.5. ^erfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dass organisches Material verwendet wird,das mikrobiologisch behandelte Abfallstoffe enthält.09885/1395
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