DE2444875A1 - Verfahren zur senkung des eisengehaltes von proteinhaltigen materialien - Google Patents
Verfahren zur senkung des eisengehaltes von proteinhaltigen materialienInfo
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Description
PATENTANWÄLTE ?/ / / Q7R
DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD ^ *» 4 4 O /
DR.-!NG. TH. MEYER DR. FUES DlPL-CHEM. ALEK VON KREISLER
DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-SMG. KLÖPSCH DiPL.-ING. SELTING
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
Köln, den 18. Sept. ]97-'i
Kl/Ax
Verfahren zur Senkung des Eisengehaltes von proteinhaltigen Materialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der Nutritionaeigenschaften oder Nährwerteigenschaften
von proteinhaltigem mikrobiellem Material, insbesondere ein Verfahren zur Senkung des Eisengehalts und Erhöhung
des Gehalts an gewissen essentiellen Aminosäuren.
Verfahren zur Erzeugung von Mikroorganismen für die Verwendung als Nahrungsmittel- und Futterproteine sind bekannt.
Bei diesen Verfahren werden die zu verwendenden Mikroorganismen unter Submersbedingungen gezüchtet, wobei
als Kohlenstoffquelle Kohlenwasserstoffe, oxydierte Kohlenwasserstoffe, z.B. organische Säuren oder Alkohole,
oder Kohlenhydrate verwendet werden. Im allgemeinen werden einzellig Mikroorganismen, z.B. Hefen, bei diesen
Verfahren verwendet. Traditionell werden Kohlenhydrate, z.B. Melasse, Glucose oder Sulfitablaugen aus der Holzzellstoff
Industrie als Kohlenstoffquellen verwendet. Pur
die Erzeugung von proteinhaltigem mikrobiellem Material für die Verwendung als Wahrungs- und Futtermittel wurden
jedoch kürzlich Verfahren entwickelt, bei denen Kohlenwasserstoffe als Kohlenstoffquelle verwendet werden. Im
allgemeinen wird bei diesen Verfahren ein Kohlenwasser-
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stoffe verwertender Mikroorganismus in einem Kulturmedium gezüchtet, das einen Kohlenwasserstoff als Kohlenstoffquelle,
ein wässriges Mährrnedium und ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas enthält. Anschließend wird der
Mikroorganismus vom Kulturmedium abgetrennt und getrocknet, ZoBo mit einem Sprühtrockner. Eine Gruppe von
Kohlenwasserstoffe verwertenden Mikroorganismen, die häufig bei diesen Verfahren verwendet wird, sind die
Hefen, insbesondere Hefen der Gattung Candida, z.B. '■ Candida lipolytica oder tropicalis. j
Zur Zeit wird die Hauptine ng e des nach diesen Verfahren hergestellten mikrobiellen Materials als Futtermittel
für Tiere verwendet. Im allgemeinen dient dieses mikrobielle Material als Ersatz für Pflanzenproteine, z.B.
Sojamehl, oder Fischmehlproteine im Viehfutter. i
Eine besondere Anwendung dieses Proteintyps ist die Verwendung
in Milchersatzmischungen, in denen das Protein als Ersatz für einen Teil oder die Gesamtmenge des Milcheiweißes
verwendet wird. Wenn die Milchersatzmischung zur Fütterung von Mastkälbern verwendet werden soll, ist
es offensichtlich vorteilhaft, die im Futter vorhandene Eisenmenge zu regeln und zu begrenzen. Demzufolge ist
eine Milchersatzmischung mit niedrigem und geregeltem
Eisengehalt erwünscht. j
Gegenstand der Erfindung ist ein einfaches und zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung von eisenarmem proetinhaltigem
mikrobiellem Material« Es ist ein überraschendes Merkmal, daß das Verfahren gemäß der Erfindung außerdem
eine Erhöhung des Gehalts an essentiellen Aminosäuren im Material ermöglicht. ,
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Veränderung der Nutritionseigenschaften oder Ernährungseigenschaften
von Mikroorganismen ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem getrockneten vollständigen Mikroorganismus und ·
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Wasser ein wässriges Gemisch herstellt, dessen pH-Wert
man auf 5,0 Ms 8,0 einstellt, den Mikroorganismus zur Senkung seines Eisengehalts mit Wasser in Berührung hält
und anschließend aus dem wässrigen Gemisch einen Mikroorganismus mit herabgesetztem Eisengehalt abtrennt.
Als Mikroorganismus wird vorzugsweise eine Hefe, insbesondere eine Kohlenwasserstoffe verwertende Hefe, z.B.
eine Kohlenwasserstoffe verwertende Hefe der Gattung Candida, ζ.B, Candida lipolytica oder Candida tropicalid,
verwendet. Der Mikroorganismus kann aerob in Submerskultur in einem Kulturmedium, das Nährstoffe enthält, ge- ;
züchtet werden. Das Kulturmedium kann zur Verminderung seines Wassergehalts zentrifugiert werden, wobei eine
Paste gebildet wird. Der Mikroorganismus in dieser Paste wird vor dem Gebrauch beim Verfahren gemäß der Erfindung
getrocknet. :
Der Mikroorganismus wird vorzugsweise durch Einwirkung von Wärme auf einen Wassergehalt von 4 Gew.-^ oder weniger
getrocknet. Die Temperatur, auf die der Mikroorganismus erhitzt werden kann, liegt gewöhnlich im Bereich
von 50 bis 120 C. Die Temperatur darf jedoch nicht den Wert überschreiten, bei dem das Protein des Mikroorganismus
denaturiert wird. Die obere Grenze liegt ungefähr bei 1300C. Vorzugsweise wird bei Temperaturen im Bereich
von 100 bis 1100C getrocknet. · j
Die Mikroorganismen können nach beliebigen üblichen Ver- . fahren getrocknet werden, z.B. durch Sprühtrocknen,
Trocknen auf der Trockenwalze oder durch Flashtrockneno
Wenn der getrocknete Mikroorganismus zur Bildung eines wässrigen Gemisches mit Wasser zusammengegeben wird,
kann der Mikroorganismus in eine Aufschlämmung mit Wasser überführt werden. Die Aufschlämmung kann einen als feststoffe
gerechneten Gehalt an Mikroorganismus bis etwa 20 Gew.-'/ό, vorzugsweise von 10 Gew.-°/o aufweisen. Der
natürliche pH-V/ert der Aufschlämmung liegt gewöhnlich im
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erforderlichen pH-Bereich von 5,0 Ms 8,0. Wenn der pH-Wert außerhalb dieses Bereichs liegt, kann er durch
Zugabe von Säuren, z.B. Salzsäure, oder von Alkalien, z.B. Natriumcarbonat oder Natriumhydroxyd, auf den gewünschten
Wert eingestellt werden. Bevorzugt wird ein pH-Wert im Bereich von 5,5 bis 6,5. Der optimale pH-Wert
für die Entfernung der maximalen Eiseumenge beträgt etwa 6,2.
Die Temperatur des wässrigen Gemisches kann im Bereich von Umgebungstemperatur bis 80 C liegen. Die Temperatur
hat jedoch einen sehr geringen Einfluß auf die entfernte Eisenmenge oder die zur Entfernung des Eisens erforderliche
Zeit. Zweckmäßig ist eine Temperatur von 60 C.
Die Kontaktzeit zwischen dem getrockneten Mikroorganismus und dem Wasser beträgt etwa 10 bis 60 Minuten, z.B.
etwa 30 Minuten. Ein gewisser Bewegungsgrad ist zweckmäßig. Im allgemeinen wird die Aufschlämmung beispielsweise
durch Rühren genügend bewegt, um den Mikroorganismus im Wasser in Suspension zu halten.
Der Mikroorganismus kann nach der Behandlung zur Herabsetzung des Eisengehalts nach üblichen Verfahren, z.B.
durch Filtration, Zentrifugieren oder Dekantieren, vom wässrigen Gemisch abgetrennt werden. Die nach der Abtrennung
des Mikroorganismus erhaltene wässrige Phase enthält wertvolles löslich gemachtes Proteinmaterial,
Aminosäuren und Vitamine.
Der abgetrennte Mikroorganismus kann nach bekannten Verfahren, z.B. durch Sprühtrocknen oder Trockenen auf
der Trockenwalze, getrocknet werden.
Wenn es sich bei dem Mikroorganismus um eine Hefe, z.B. Candida tropicalis oder lipolytica, handelt, die unter
Verwendung eines Kohlenwasserstoffs als Kohlenstoffquelle gezüchtet worden ist, beträgt der Eisengehalt im allgemeinen
etwa 300 Teile pro Million Teile. Es ist ein
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Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung, daß von den im mikrobiellen Material enthaltenen Metallen nur das
Eisen in wesentlicher Menge entfernt wird. Durch das Verfahren wird somit das Eisen selektiv entfernt.
Es ist sehr überraschend, daß durch das Verfahren gemäß der Erfindung auch der Gewichtsanteil an gewissen essentiellen
Aminosäuren im Verhältnis zum Gesamtstickstoff erhöht wird.
Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von mikrobiellem Protein für die Verwendung in Milchersatzmischungen,
in denen ein niedriger und geregelter Eisengehalt im Material vorteilhaft ist. Außerdem führt
das behandelte mikrobielle Material bei Verwendung in diesen Mischungen zu einer verbesserten Farbe im Vergleich
zu der Farbe der Mischungen, die unbehandeltes
Material enthalten. · ,
Nach der Abtrennung und Gewinnung des eisenarmen mikrobiellen Materials kann die wässrige Phase einer Behandlung
zur Rückgewinnung von löslich gemachtem Proteinmaterial, Aminosäuren und Vitaminen unterworfen werden.
Beispiel; Trockenhefe.
Das Kulturmedium aus einer in aerober Submerskultur unter Verwendung von η-Paraffinen als Kohlenstoffquelle
durchgeführten Fermentation von Candida lipolytica wurde zentrifugiert, wobei eine Hefecreme erhalten wurde» Diese
Creme mit einem Feststoffgehalt von 15$ wurde bei einer
Eintrittstemperatur der Luft von 3200C und einer Austrittstemperatur der Luft von 115°C sprühgetrocknet, wobei
Trockenhefe mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa A-fo erhalten wurde.
Eine Menge von 100 g der Trockenhefe wurde in 1 1 Wasser
suspendiert und 30 Minuten unter Rühren bei 600C gehalten.
Die Hefesuspension hatte einen pH-Wert von 6
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und wurde dann zentrifugiert, wobei eine Paste, die
80 g Hofe und 260 ml V/asser enthielt, erhalten wurde. Zu dieser Paste wurden weitere 540 ml V/asser gegeben«
Die Hefe wurde dispergiert und die Dispersion dann zentrifugiert. Die Hefepaste wurde auf Metalle und Aminosäuren
analysiert» Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 genannt«
| Ursprüngliche Hefe |
Metalle, ppm, Trockenbasis | 220 | Essentielle Aminosäuren,g/kg N | 3,7 | Extrahierte Hefe |
6,0 | |
| Eisen | 230 | Valin | 4,9 | i | 5,4 | ||
| Tabelle 1 | Mangan | 80 | Isoleucin | 7,5 | 160 ! | 8,3 | |
| Zink | 110 | Leucin | 4,6 | 230 : | 4,8 | ||
| Magnesium | 8,6 | Phenylalanin | 6,9 | 82 | 8,3 | ||
| Kupfer | Lysin | 2,0 | 88 | 2,5 | |||
| Histidin | 5,2 | 5,6 i |
5,9 | ||||
| Arginin | 5,3 | I ! I |
5,2 : | ||||
| Threonin | 1,8 | 2,0 | |||||
| Methionin |
Der Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch der pH-Wert der ersten Aufschlämmung auf verschiedene Werte eingestellt
wurde. Er wurde durch Zugabe von Salzsäure gesenkt und durch Zugabe von Natriumhydroxyd erhöht. Die
Ergebnisse sind in der Abbildung graphisch dargestellt. Sie zeigen, daß durch das Verfahren gemäß der Erfindung
eine Erniedrigung des Eisengehalts und eine Erhöhung des Gehalts an gewissan essentiellen Aminosäuren erzielt
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v/ird.
Vergleichsversuch: Frische Hefe
Die auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise erhaltene zentrifugierte Hefecreme, die etwa 15$ Peststoffe enthielt,
wurde mit Wasser zu einer 10bigen Aufschlämmung
verdünnt, auf die in Beispiel 1 für die Trockenhefe angegebene Weise auf 600C erhitzt und auch den gleichen
Nachbehandlungen unterworfen· Die Analyse ergab, daß
keine wesentlichen Unterschiede in den Konzentrationen an verschiedenen Metallön vorlagen, wie Tabelle 2 zeigt.
| Tabelle 2 | Extrahierte Hefe |
| Ursprüngliche Hefe |
270 |
| nbasis 270 |
220 |
| 240 | 92 |
| 94 | 131 |
| 134 | 7,1 |
| 7,5 | |
Metalle, ppm, Trockenbasis
Mangan
Magnesium
Kupfer
Dieser Versuch veranschauljcht, daß es beim Verfahren
gemäß der Erfindung wesentlich ist, Trockenhefe zu verwenden.
" 509814/1035
Claims (6)
- Patentanspruch e) Verfahren zur Veränderung der liutritionseigenschaften oder Nährwerteigenschaften von Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß man aus getrockneten vollständigen Mikroorganismen und Wasser ein -wässriges Gemisch herstellt, den pH-Wort des Gemisches auf 5,0 bis 8,0 einstellt, den Mikroorganismus zur Herabsetzung des Eisengehalts mit dem Wasser in Berührung hält und anschließend einen Mikroorganismus mit herabgesetztem Eisengehalt aus dem wässrigen Gemisch abtrennt.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die getrockneten Mikroorganismen mit Wasser in einer solchen Menge zusammenführt, daß eine wässrige Suspension des Mikroorganismus in Wasser mit einem als Feststoffe gerechneten Gehalt an Mikroorganismus bis 20 Gew.-^, vorzugsweise bis 10 Gew.-^ erhalten wird. ;
- 3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des wässrigen Gemisches auf 5,5 bis 6,5 einstellte (
- 4) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die getrockneten Mikroorganismen 10 bis 60 Minuten, mit dem V/asser in Berührung hält.
- 5) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mikroorganismen nach ihrer Abtrennung vom wässrigen Gemisch trocknet.
- 6) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mikroorganismen auf dem Walzentrockner oder durch Sprühtrocknen trocknet.509 8 H/1035
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