-
-
Verfahren zum enzymatischen Abbau von Blut
-
In neuerer Zeit stellt sich verstärkt die Frage nach einer rationellen
Verwertung der bei Schlachtungen anfallenden Blutmengen.
-
Ein gewisser Teil des Blutes wird traditionell als Lebensmittel in
Blut- oder Rotwürsten und in Schwartenmagen verwendet.
-
Blut besteht aus dem eiweißreichen Plasma, in dem als celluläre Elemente
rote und weiße Blutkörperchen, ferner Blutplättchen suspendiert sind. Die roten
BlutKörperchen enthalten den Blutfarbstoff, das Haemoglobin.
-
Im Plasma finden sich neben anorganischen Salzen eine Reihe von Proteinen,
nämlich Albumine, verschiedene Globuline und Fibrinogen.
-
Im Verlauf der Blutgerinnung bildet sich -Katalysiert durch das Enzym
Thrombin - aus dem löslichen Fibrinogen das unlösliche Fibrin, dessen feines Netzwerk
alle Formelemente des Blutes, wie z.B. das Haemoglobin, einschließt.
-
In der Praxis der Blutverarbeitung verhindert man die Blutgerinnung
meist durch Zusatz ge-
rinnungshemmender Salze. Aus derart stabilisiertem
Blut erhält man beim Zentrifugieren ca. 70 ß Blutplasma mit 7 - 8 Gew.-,% Eiweiß,
das auch auf Trockenplasma verarbeitet wird.
-
Der verbleibende RücKstand der Plasmagewinnung (Blutkuchen) liefert
Dickblut (Schwerblut).
-
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, beim Schlachten anfallendes Blut
und Blutabfälle, die bis zu einem gewissen Grad als eine Belastung in oeKologischer
Hinsicht zu bewerten sind, wegen ihres hohen potentiellen Nährwertes für die Ernährung
oder für eine alternative Verwertung zu sichern. tVgl. D.M. Doty in Alternative
Source Protein Anim. Prod. Proc. Symp. S. 62 -72 (1973)] Besonders problematisch
gestaltet sich die Verwertung des Dick-Blutes, vor allem im Hinblick auf eine Verwendung
in der menschlichen Ernährung.
-
Es wurde gefunden, daß sich die im Blut nach der Schlachtung befindlichen
bzw. aus dem Blut stammenden Proteine, insbesondere das im Dickblut befindliche
Protein zu hochwertigen Hydrolysaten verarbeiten lassen, wenn man das genannte Proteinsubstrat
mittels einer oder mehrerer Proteasen in einem pH-Bereich, in dem das Enzym ausreichende
WirKsamKeit entfaltet, in Gegenwart von Harnstoff hydrolysiert.
-
Das Proteinsubstrat kann dabei z.B. in Form des gewöhnlichen Schwerbluts
ohne zusätzliche Vorbehandlung oder gegebenenfalls auch nach Vorbehandlung zur Anwendung
Kommen.
-
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung sieht im allgemeinen das
Erhitzen des Rohbluts auf eine Temperatur im Bereich von 90 - 1000C, im allgemeinen
von ca. 950C vor. Allerdings wird auch bei nicht-denaturiertem Rohmaterial ein Abbau
im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt.
-
Als Enzyme für das erfindungsgemäße Verfahren kommen neutrale und
saure Proteinasen, insbesondere aber alKalische Proteinasen infrage.
-
Der Abbau wird zweckmäßig in dem pH-Bereich durchgeführt, in dem das
bzw. die Enzyme ausreichende WirKsamKeit entfalten, in der Regel also in dem für
das betreffende Enzym optimalen pH-Bereich.
-
Die optimalen pH-Bereiche der einzelnen Enzyme sind bekannt0 AlKalische
Proteasen haben im allgemeinen ein Wirkungsoptimum zwischen pH 8 und 13, neutrale
Proteasen zwischen 6 und 8,5, saure Proteinasen zwischen 2 und 7.
-
Auch die übrigen Parameter werden beim erfindungsgemäßen Verfahren
den für. das vorliegende Enzymsystem gebräuchlichen Bedingungen angepaßt.
-
So wird die Temperatur beim enzymatischen Ansatz in der Regel zwischen
Raumtemperatur und 700C, vorzugsweise zwischen 25 und 500C liegen.
-
Als Proteasen werden vorwiegend solche mitrobiologischen Ursprungs,
insbesondere solche, die aus Bakterien oder Pilzen gewonnen werden, zur Anwendung
Kommen.
-
Genannt seien alkalische Proteasen, die aus Bacillus-Arten wie z.B.
Bacillus subtilis, Bacillus alcalophilus, Bacillus lichejformis, Bacillus cereus,
Bacillus mycoides gewonnen werden, insbesondere die sogenannten Subtilisine !val.
P.D. Boyer, H. Lardy und K. Myrbäck in ??The Enzymes" 5. Auflage, Bd. III, S. 566
ff., Academic Press, New Wort, 1975).
-
Weiter sind Enzyme aus Aspergillus- und Streptomyces-Arten im Sinne
der vorliegenden Erfindung anwendbar. Genannt seien z.B. Asp.
-
oryzae, Asp. flavus, Asp. saitoi, Asp. parasiticus, weiter Streptomyces
griseus.
-
Vorteilhaft kann die Verwendung mehrerer Enzyme in Kombination sein,
beispielsweise der Komplexe aus neutralen und alkalischen Proteasen und Begleitenzymen,wie
sie aus den Mikroorganismen gewonnen werden.
-
Weiter ist auch die Verwendung tierischer und pflanzlicher Proteinasen
wie z.B. des Pepsins als
einer sauren Protease und/oder des Papains
und des Bromelains vorgesehen. Anstelle oder in Kombination mit Proteasen können
auch Amylasen mit proteolytischer AKtivität insbesondere im sauren Reaktionsmedium
angewendet werden. Die proteolytischen BegleitaKtivitäten der Amylasen sind in der
Regel beKannt; solche Enzyme lassen sich mengenmäßig und in der sonstigen Anwendung
technologie nach den für saure Proteasen angegebenen Daten behandeln. Genannt seien
insbesondere die im sauren Gebiet verwendbaren PanKreas-, Pilz- und Bakterienamylasen.
Die mengenmäßige Anwendung der genannten Enzyme bemißt sich nach ihrer Aktivität.
Im allgemeinen wird der Anteil an den Enzymen im enzymatischen Ansatz bei 0,1 bis
ca. 5 Gew.- liegen. Besonders vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die stativ geringe Dauer des enzymatischen Abbauschrittes. So genügt im allgemeinen
ein Zeitraum von 1 bis 5 Stunden zur Durchführung des enzymatischen Abbaus, in der
Regel 2bis 3 Stunden.
-
Erfindungsgemäß wird dem enzymatischen Ansatz Harnstoff in einer Konzentration
zwischen 0,01 Mol und 1 Mol/l zugesetzt, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,1 Mol/l.
-
Die Durchführung des enzymatischen Verfahrens kann im übrigen in bereinstimmung
mit den üblichen Verfahrensbedingungen durchgeführt werden. Die Aufarbeitung geschieht
in der üblichen Weise,
beispielsweise durch InaKtivierung der verwendeten
Enzyme, vorzugsweise durch (xurzfristiges) Erhitzen auf 90°C. Vorteilhafterweise
wird das Hydrolysat durch Sieben von etwa vorhandenen Festbestandteilen und anschließend
vom Wasser befreit, beispielsweise mittels Sprühtrocknung. Man erhält in der Regel
ein nahezu farbloses Pulver, das sich'insbesondere auch dadurch auszeichnet, daß
es wenig bis überhaupt nicht hygroskopisch reagiert.
-
Den wertvollsten Anteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen
Produkte bilden die Eiweißhydrolysate. Durch Verwendung von geeigneten Enzymgemischen
lassen sich unterschiedliche Proteinhydrolysate herstellen, die sich hinsichtlich
des Abbaugrades, d.h. der MoleKülgröße, unterscheiden. Man kann somit das Ausgangsmaterial
je nach Verwendungszweck zu sehr homogenen Produkten verarbeiten. Die erhaltenen
Hydrolysate zeichnen sich durch reproduzierbare EinheitlichKeit und hohe Qualität
gegenüber herKömmlichen Eiweißhydrolysaten aus.
-
Durch Kombination von Enzymart, EnzymKonzentration, Temperatur und
Abbauzeit lassen sich lang-, mittel- oder KurzKettige Proteinhydrolysate gewinnen.
Die proteolytische WirKsamkeit der Enzyme wird zwecKmäßig nach der sogenannten Löhlein
Volhardmethode ("die Löhlein-Volhard'sche Methode zur Bestimmung der proteolytischen
AKtivität, Gerbereitechnisches
Taschenbuch, Dresden-Leipzig 1955)
bestimmt und in "LVE" (Löhlein-Volhard-Einheiten) angegeben bzw. bestimmt. Unter
einer LVE-Einheit ist diejenige Enzymmenge zu verstehen, die unter den spezifischen
Bedingungen der Methode 1,725 mg Kasein verdaut. Für die AKtivitätsbestimmung der
im sauren Bereich wirksamen Enzyme, die aus der Anson-Methode (M.L. Anson, J. Gen.
Physiol. 22, 79 1939)) abgeleitet wurde, gilt: Die Einheiten werdenals "Proteinase-Units
(Hamoglobin)" = UHb bezeichnet. Eine UHb entspricht derjenigen Enzymmenge, welche
die Freisetzung von trichloressigsäure-löslichen BruchstücKen aus Hämoglobin äquivalent
1 Mol Tyrosin pro Minute bei 370C (gemessen bei 280 nm) katalysiert. 1 mUHb = 103u
Hb Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren aer Erfindung erläutern ohne den
na chge suchten Schutz auf diese Ausführungsart zu beschränKen.
-
Beispiel 1 Verwendung alkalischer Proteasen 1 1 frisches Rinderblut
(mit Gerinnungsschutz) wird zentrifugiert und das Blutplasma abgetrennt. Das verbleibende
Schwerblut (ca. 450 g) wird mit Wasser wieder verdünnt im Verhältnis 1 : 3. Die
erhaltene Suspension wird unter Bewegen (Rühren) auf ca. 950C etwa 15 - 20 Minuten
erhitzt. Nach dem Abkühlen auf 600C stellt man mit ca. 3 %iger Natronlauge oder
einem anderen Alkali einen pH von 10,5 bis 11,5 ein. Zu dem auf 600C gehaltenen
Ansatz gibt man in Anteilen von ca. 2 Gew.-%, bezogen auf das ursprüngliche Schwerblutgewicht
ein Gemisch aus 2 g alkalischer Bakterienproteinase aus Bacillus licheniformis (9000
LVE) 8 g Harnstoff 10 g Ammoniumsulfat und bewegt den Enzymansatz ca. 60 - 18o min
bei 60°C. Anschließend wird durch Erhitzen auf 90 0C inaKtiviert. Anschließend wird
abgesiebt und die verbleibende Lösung mit Essigsäure auf einen pH von ca. 6 eingestellt.
Anschließend wird das Gut filtriert, abzentrifugiert und sprühgetrocknet Man erhält
ein leicht gefärbtes, locKeres, nicht besonders hygroskopisches Produkt (ca. 11
g Ausbeute, bezogen auf das Frischblut).
-
Anstelle von Enzym aus Bacillus licheniformis kann z.B. mit gleich
gutem Erfolg ein aus Bacillus
subtilis, Bacillus alKalophilus,
oder Bacillus mycoides gewonnenes Enzym verwendet werden.
-
Beispiel 2 Verwendung saurer Proteasen Vorbereitende Arbeiten für
das Schwerblut wie im vorangegangenen Beispiel 1 mit 5 1 Frischblut.
-
1 Teil DicKblut wird mit 3 Teilen Wasser 15 -20 min unter Bewegung
auf ca. 950C erhitzt.
-
Nach dem Abkühlen auf ca. 600c wird mit 80 zeiger Essigsäure auf pH
5 gestellt, dazu gibt man ca.
-
2 Gew.-, bezogen auf das DicKblut, eines Gemisches aus: 0,8 g saure
Pilzproteinase aus Aspergillus oryzae (3000 LVE) 2,0 g Papain (160 mUHb/mg bei pH
7,5) 12,0 g Harnstoff 6, ob g Ammoniumsulfat und bewegt den Enzymansatz 3 - 4 Stunden
bei 600C.
-
Dann wird inaktiviert durch Erhitzen auf ca. 90°C.
-
Nach dem Erkalten wird filtriert und abschließend wird das Gut sprühgetrocknet.
Man erhält ein sehr helles lockeres, wenig hygroskopisches Produkt.
-
Anstelle der sauren Enzyme aus Aspergillus oryzae Können mit gleieh
gutem Erfolg auch solche aus Aspergillus saitoi, Aspergillus parasiticus u.ä.
-
verwendet werden.