DE2444875A1 - PROCESS FOR REDUCING THE IRON CONTENT OF PROTEIN-CONTAINING MATERIALS - Google Patents

Description

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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. SELTINGDR.-ING. BY KREISLER DR.-ING. BEAUTIFUL FOREST ^ * »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, DEICHMANNHAUSCOLOGNE 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 18. Sept. ]97-'i Kl/AxCologne, Sept. 18] 97-'i Kl / Ax

The British Petroleum Company Limited,The British Petroleum Company Limited, Britannic House, Moor Lane, London EC£Y 9BU (England).Britannic House, Moor Lane, London EC £ Y 9BU (England).

Verfahren zur Senkung des Eisengehaltes von proteinhaltigen MaterialienProcess for lowering the iron content of proteinaceous materials

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.The invention relates to a method for changing the nutritional properties or nutritional properties of proteinaceous microbial material, in particular a method for reducing and increasing iron content the content of certain essential amino acids.

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-Methods for producing microorganisms for use as food and feed proteins are known. In these processes, the microorganisms to be used are grown under submerged conditions, whereby as a carbon source hydrocarbons, oxidized hydrocarbons, e.g. organic acids or alcohols, or carbohydrates are used. In general, unicellular microorganisms such as yeast become involved in these Procedure used. Traditionally, carbohydrates such as molasses, glucose or sulphite waste liquors are made from wood pulp Industry used as carbon sources. Pure the production of proteinaceous microbial material for use as food and feed however, recently developed methods using hydrocarbons as a carbon source. in the in general, a hydrocarbon

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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. jmaterial-utilizing microorganism grown in a culture medium containing a hydrocarbon as a carbon source, an aqueous nutrient medium and a gas containing free oxygen. The microorganism is then separated from the culture medium and dried, ZoBo with a spray dryer. A group of hydrocarbons utilizing microorganisms, which is often used in these methods, the yeasts, in particular yeasts of the genus Candida, such as "■ Candida lipolytica or tropicalis are. 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. iAt present, the main use of the microbial material produced by this process is used as animal feed used for animals. In general, this microbial material serves as a substitute for vegetable proteins, e.g. Soy meal, or fish meal proteins in cattle feed. 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 geregeltemA particular application of this type of protein is its use in milk substitute mixtures in which the protein is used as a substitute for part or all of the milk protein is used. If the milk substitute mixture is to be used for feeding fattening calves, it is it is obviously advantageous to regulate and limit the amount of iron present in the feed. Hence is a milk substitute blend with both low and regulated

Eisengehalt erwünscht. jIron content desirable. 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. ,The invention relates to a simple and useful process for the production of low-iron proetin-containing microbial material «It is a surprising feature that the method according to the invention also enables an increase in the content of essential amino acids in the material. ,

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Veränderung der Nutritionseigenschaften oder Ernährungseigenschaften von Mikroorganismen ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem getrockneten vollständigen Mikroorganismus und ·The method according to the invention for changing nutritional properties or nutritional properties of microorganisms is characterized in that the dried complete microorganism and

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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.Water produces an aqueous mixture whose pH adjusted to 5.0 Ms 8.0, the microorganism is kept in contact with water to reduce its iron content and then separating a microorganism with a reduced iron content from the aqueous mixture.

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- ;As a microorganism, a yeast, especially a hydrocarbon utilizing yeast, e.g. a hydrocarbon-utilizing yeast of the genus Candida, ζ.B, Candida lipolytica or Candida tropicalid, used. The microorganism can aerobically submerged in a culture medium containing nutrients;

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 Erfindungbe bred. The culture medium can be centrifuged to reduce its water content, with a Paste is formed. The microorganism in this paste is prior to use in the method according to the invention

getrocknet. :dried. :

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. · jThe microorganism is preferably dried by applying heat to a water content of 4% by weight or less. The temperature to which the microorganism can be heated is usually in the range of 50 to 120 C. However, the temperature must not exceed the value at which the protein of the microorganism is denatured. The upper limit is approximately 130 ⁰ C. Preferably, is dried at temperatures in the range of 100 to 110 ⁰ C. · J

Die Mikroorganismen können nach beliebigen üblichen Ver- . fahren getrocknet werden, z.B. durch Sprühtrocknen, Trocknen auf der Trockenwalze oder durch Flashtrocknen_o 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 imThe microorganisms can according to any conventional method. drive can be dried, for example by spray drying, drying on the drying roller or by flash drying _o If the dried microorganism is combined with water to form an aqueous mixture, the microorganism can be converted into a slurry with water. The slurry may have a solids content calculated as a microorganism to about 20 wt .- '/ ό, preferably 10 wt -. ° / o have. The natural pH of the slurry is usually in

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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.required pH range of 5.0 Ms 8.0. If the pH is outside of this range, it can get through Add acids, e.g. hydrochloric acid, or alkalis, e.g. sodium carbonate or sodium hydroxide, as required Value can be set. A pH in the range from 5.5 to 6.5 is preferred. The optimal pH for the removal of the maximum amount of ice is about 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.The temperature of the aqueous mixture can range from ambient temperature to 80.degree. The temperature however, has very little effect on the amount of iron removed or that required to remove the iron Time. A temperature of 60 C. is advisable.

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.The contact time between the dried microorganism and the water is about 10 to 60 minutes, e.g. about 30 minutes. A certain degree of movement is appropriate. In general, the slurry is, for example agitated enough by stirring to keep the microorganism in suspension in the water.

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.The microorganism can, after the treatment for reducing the iron content, according to conventional methods, e.g. be separated from the aqueous mixture by filtration, centrifugation or decanting. The one after the separation The aqueous phase obtained from the microorganism contains valuable solubilized protein material, Amino acids and vitamins.

Der abgetrennte Mikroorganismus kann nach bekannten Verfahren, z.B. durch Sprühtrocknen oder Trockenen auf der Trockenwalze, getrocknet werden.The separated microorganism can by known methods, for example by spray drying or drying the drying roller.

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 einIf the microorganism is a yeast, e.g. Candida tropicalis or lipolytica, which under Having grown using a hydrocarbon as a carbon source, the iron content is generally about 300 parts per million parts. It is a

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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.Feature of the method according to the invention that of the metals contained in the microbial material only Iron is removed in substantial quantities. The process thus selectively removes the iron.

Es ist sehr überraschend, daß durch das Verfahren gemäß der Erfindung auch der Gewichtsanteil an gewissen essentiellen Aminosäuren im Verhältnis zum Gesamtstickstoff erhöht wird.It is very surprising that by the method according to the invention, the proportion by weight of certain essential Amino acids is increased in relation to total nitrogen.

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 unbehandeltesThe process is particularly suitable for the production of microbial protein for use in milk substitute mixtures, in which a low and regulated iron content in the material is advantageous. It also leads the treated microbial material compared to an improved color when used in these blends to the color of the mixes that are untreated

Material enthalten. · ,Material included. ·,

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.After the separation and recovery of the low-iron microbial material, the aqueous phase can be treated subject to the recovery of solubilized protein material, amino acids and vitamins.

Beispiel; Trockenhefe. Example; Dry yeast .

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.The culture medium from a study carried out as a carbon source in aerobic submerged culture using η-paraffins fermentation of Candida lipolytica was centrifuged to obtain a yeast cream was obtained "This cream with a solids content of 1 5 $ was subjected at an inlet air temperature of 320 ⁰ C and Spray-dried outlet temperature of the air of 115 ° C., whereby dry yeast with a moisture content of about A-fo was obtained.

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 6A quantity of 100 g of the dry yeast was suspended in 1 l of water and ^{kept at 60 °} C. for 30 minutes with stirring. The yeast suspension had a pH of 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«and was then centrifuged, leaving a paste that 80 g Hofe and 260 ml V / ater contained, was obtained. A further 540 ml v / ater were added to this paste « The yeast was dispersed and the dispersion then centrifuged. The yeast paste was made based on metals and amino acids analyzed »The results are given in Table 1 below«

Ursprüngliche
HefeOriginal
yeast Metalle, ppm, TrockenbasisMetals, ppm, dry basis 220220 Essentielle Aminosäuren,g/kg NEssential amino acids, g / kg N 3,73.7 Extrahierte
HefeExtracted
yeast 6,06.0 Eiseniron 230230 ValinValine 4,94.9 ii 5,45.4 Tabelle 1Table 1 Manganmanganese 8080 IsoleucinIsoleucine 7,57.5 160 !160! 8,38.3 Zinkzinc 110110 LeucinLeucine 4,64.6 230 :230: 4,84.8 Magnesiummagnesium 8,68.6 PhenylalaninPhenylalanine 6,96.9 8282 8,38.3 Kupfercopper LysinLysine 2,02.0 8888 2,52.5 HistidinHistidine 5,25.2 5,6
i5.6
i 5,95.9 ArgininArginine 5,35.3 I
!
II.
!
I. 5,2 :5.2: ThreoninThreonine 1,81.8 2,02.0 MethioninMethionine

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 erzieltThe experiment was repeated except that the pH of the first slurry was adjusted to different values became. It was lowered by adding hydrochloric acid and increased by adding sodium hydroxide. the Results are shown graphically in the figure. They show that by the method according to the invention a decrease in the iron content and an increase in the content of certain essential amino acids achieved

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v/ird.v / ird.

Vergleichsversuch: Frische Hefe Comparative experiment: Fresh yeast e

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.The centrifuged yeast cream obtained as described in Example 1, containing about 15 $ Peststoffe was diluted with water to a 10bigen slurry, heated to the specified in Example 1 for the dry yeast manner at 60 ⁰ C and also subjected to the same post-treatments · The analysis showed that there were no significant differences in the concentrations of various metals, as Table 2 shows.

Tabelle 2Table 2 Extrahierte
HefeExtracted
yeast Ursprüngliche
HefeOriginal
yeast 270270 nbasis
270base
270 220220 240240 9292 9494 131131 134134 7,17.1 7,57.5

Metalle, ppm, Trockenbasis Metals , ppm, dry basis

Manganmanganese

Magnesiummagnesium

Kupfercopper

Dieser Versuch veranschauljcht, daß es beim Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich ist, Trockenhefe zu verwenden.This experiment demonstrates that the procedure according to the invention it is essential to use dry yeast.

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Claims (6)

Patentanspruch eClaim 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. ) Procedure for changing the liutrition properties or nutritional properties of microorganisms, thereby characterized in that one -aqueous from dried complete microorganisms and water Make the mixture, adjust the pH of the mixture to 5.0 to 8.0, reduce the microorganism keeps the iron content in contact with the water and then a microorganism with degraded Separates iron content from the aqueous mixture. 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. ;2) Method according to claim 1, characterized in that that one brings together the dried microorganisms with water in such an amount that an aqueous Suspension of the microorganism in water with a content of microorganism calculated as solids up to 20 wt .- ^, preferably up to 10 wt .- ^ is obtained. ; 3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des wässrigen Gemisches auf 5,5 bis 6,5 einstellte ₍ 3) Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the pH of the aqueous mixture is adjusted to 5.5 to 6.5 ₍ 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.4) Process according to claims 1 to 3, characterized in that that the dried microorganisms are kept in contact with the water for 10 to 60 minutes. 5) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mikroorganismen nach ihrer Abtrennung vom wässrigen Gemisch trocknet.5) Process according to Claims 1 to 4, characterized in that the microorganisms are separated after they have been separated off dries from the aqueous mixture. 6) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mikroorganismen auf dem Walzentrockner oder durch Sprühtrocknen trocknet.6) Process according to claims 1 to 5, characterized in that the microorganisms on the drum dryer or dries by spray drying. 509 8 H/1035509 8 H / 1035