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Verfahren zur Gewinnung wasserlöslicher Abbauprodukte aus Gerüsteiweißstoffen
E s ist bekannt, daß die durch den oxydativen Abbau von Keratin, beispielsweise
durch Brom-Eisessig-Behandlung, erhaltenen Abbauprodukte durch die Einwirkung von
priteolytischen Fermenten in wasserlösliche Stoffe übergeführt werden können. Bei
der oxydativen Behandlung von Keratin findet ein sehr tief,greifender Abbau statt,
wobei der Schwefelgehalt des Keratins weitgehend verändert und die darin enthaltenen
aromatischen Aminosäuren, wie z. B. Tryptophan, und außerdem das ebenfalls darin
enthaltene Cystin zum größten Teil zerstört bzw. verändert werden. In der Literatur
wird sogar die oxydative Veränderung einzelner Aminosäuren als Erfordernis für die
enzymatische Angreifbarkeit betrachtet.
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Es wurde nun gefunden,- daß man auch die durch Auflösung von Keratinen
in Me-Ilamminlösungen und Wiederausfällung mit Säuren entstandenen Produkte m:t,els
Proteinasen außerordentlich leicht zu wasserlöslichen Produkten abbauen kann. Die
Behandlung der Keratine mit der Metallamminlösung kann beispielsweise nach dem von
Schweitzer (journal f. prakt. Chemie 72
118571, S. iog) angegebenen
Verfahren erfolgen. Außer ammoniakalischer Kupferoxydlösung sind auch die Lösungen
anderer entsprechender Metallammine in gleicher Weise C#eci-net. Auch die nach dem
Verfahren der Patentschrift 445 503 erhaltenen Produkte können dem Abbau
mit proteolytischen Enzymen unterworfen werden.
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Es ist überra-schend, daß die durch Umfällung mit Metallamminlösungen
erhaltenen Z, Z, -
Produkte sich in so glatter Weise durch Proteinasen verdauen
lassen. -Keratine und andere Gerüsteiweißstoffe zeichnen sich näm-]ich von allen
anderen Protein#en dadurch aus, daß sie von Fermenten nicht oder nur außerordentlich
langsam angegriffen werden. Die mittels Metallamminlösungen gewonnenen Produkte
sollen nun gemäß der Beschreibung der Patentschrift 445 503 unverändertes
Keratin darstellen. Sie stehen sicherlich, im Gegensatz zu den durch einen vorwieuend
oxvd,itiven- Abbau gewonnenen Produkten, d ein unveränderten Keratin noch
sehr nahe.
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Außer Keratinen, wie Haare-, Federn, Horn, Hufe und Wolle, können
auch andere in entsprechender Weise mit Metallamminlösungen vorbehandelte Gerüsteiweißkörper
(Scleroproteine), wie z. B. Seide, Elastin, Fischschuppen u. dgl., in der beschriebenen
Weise enzy--matisch abgebaut werden.
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Die für die Zwecke vorliegender Erfindung in Betracht kommenden Enzyme
ge-
hören zu den Proteinasen und sind beispielsweise Pepsin, Trypsin, aktiviertes
Papain und Kathepsin. Mit besonderem Vorteil sind Pankreasauszüge bzw. Trypsin-Kinase
zu verwenden. je nach der Einwirkungszeit und dem beabsichtigten Verwendungszweck
der erhaltenen Abbauprodukte kann der enzymatische .Abbau verschieden weit geführt
werden. So können einerseits wasserlösliche Produkte von größerem Molekulargewicht,
wie beispielsweise Peptone, erhalten werden, andererseits kann der Abbau aber auch
bis zu den Amminosäuren durchgeführt werden. Wenn man eine besonders weitgehende
enzymatische
Spaltung bewirken will, dann empfiehlt sieh unter Umständen
auch noch eine Behandlung mit Erepsin bzw. geeigneten Peptidasen.
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Die bei vorliegendem Verfahren erhaltenen wasserlöslichen Endprodukte
untersch#eideiisich -, soweit Keratine als Ausgangsstoff in Betracht kommen, von
den durch enzyniatische Behandlung aus den oxydativen Abbauprodukten des Keratins
erhaltenen Stoffen dadurch, daß ihr Schivefelgehalt sowie ihr Gehalt an hochwertigen
Eiweißbausteinen, z.B. Tryptophan, weitgehend unverändert geblieben ist. Sie können
daher mit Vorteil zur Darstellung der verschiedensten Aniinosäuren benutzt werden,
insbesondere auch solcher -, deren Gewinnung durch Hydrolyse mit Säuren oder Alkalien
schwierig bzw. unmöglich ist, da sie bei dieser Behandlung zerstört oder verändert
werden (Racemisi,2-rung). Die bei dem vorliegenden schonenden z' ZD Abbauverfahren
gewonnenen Produkte können wegen ihres hohen Gehalts an freien oder peptidartig
gebundenen physiologisch wertvollen Aminosäuren eine ausgedehnte therapeutische
Verwendung finden, wie z. B. zur Behandlung von Ekzemen, als Haut- und Haarpflegemittel
u. dgl. Infolge des hohen Gehalts an aromat'schen Aminosäuren, w,e Tryptophan, und
des Gehalts an anderen selteneren und empfindlichen Ei%#,#eißbatisteinen kommen
sie auch als Nährböden für Bakterien- und Gewebskulturen in Bctrach,. Beispiel
1
i5o,- durch Auflösen in ammoniakalischer Kupferoxydlösung und Behandlung
mit C
Säuren uni,gefälltes, durch gründliche3 Auswaschen gereinigtes Keratin
werden mit 500ccill -.i-i-.\H,CI-NH3-Puffer (bestehend aus -2 Teilen ii-i-Ammonial,
und i Teil n-i-Ammonchloridl#sung) und 303ccmGlycerinauszug ans Trockenpankreas
(i:io), der mit Eilterokinase aktiviert worden ist, angesetzt und mit Wasser auf
51 aufgefüllt. In einer halben Stunde ist das Keratin vollkommen in Lösung
gegangen und kann durch z# ZD Säuren nicht wieder ausgefällt werden. Durch Eindampfen
der Lösung und Behandlung mit beispielsweise Methylalkohol erhält man das abgebau-e
Keratinat in Form einer weißlich-,grauen Masse, die eLwa 2ooo Ammonchlorid enthält.
Die Analyse die-zer Mischung ergibt, auf salzfreies Produkt umgerechnet, einen Stickstoffgehalt
von i einen Cvstiii-5,4 halt von 500 und einen Tryptophangehalt von 1,120
'Q, während das als Aus rial verwendete Horn einen Cystingehalt von etwa
6 bis 170o und einen Tryptophangehalt von etwa i,i9#,o hatte. Das Tryptophan
ist also vollständig und das Cystin zum größten TeiJ bei dem Abbau erhalten geblieben.
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Beispiel 2
| el, |
| . A ##5 0. M .4.e werden mit einer Lösung von |
| -5( _* Mmelbulfat, 1 1 konzentriertem Ammo- |
niak und 'go
g 33prozentiger Natronlauge unter Schütteln behandelt. Das nach
23 Stunden in Lösung gegangene Keratin wird durch Ansäuern abgeschieden,
abfiltriert, mit verdünnter Säure nickelfrei gewaschen und getrocknet. Das erhaltene
Produkt weist einen Cystingehalt von 4,i0,'o auf.
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5 g des so gewonnenen Ausgangsstoffes r' werden mit ioccm ii-i-NH,CI-NH3-Puffer
(bestehend aus ?- Teilen n-i-Ammoniak und i Teil ii- i -,Aminonchlorid), 20
CCM wäßrigem Pankreasatiszug (i:io) und 50ccm Wass?r versetzt. Nach
3 Tagen ist bei einer Temperatur VOn 40' das gesamte Keratinat bis auf einen
ganz geringfügigen Rückstand (etwa 5%) in Lösung gegangen, und beim Ansäuern erfolgt
keinerlei Abscheidung mehr. Die eingeengten Verdauungslösungen werden mit Aceton
ausgefällt, und das erhaltene Produkt, das noch etwa 2,5#,o Ammonchlarid enthält,
ergibt bei der Analyse einen auf salzfreies Produkt umgerechneten Stickstoffgehalt
von i4,90,"o, einen Cvstingehalt von 4()'o und einen Tryptophangehalt vono,8%.
C
Beispiel 3
5,-, des nach Beispie12 durch Umfällung mit ammonialalisciier
Nickellösung gewonne- 7
nen Keratins werden mit 8occm n-ioo-Salzsäure auf
ein pl, von etwa 2 gebracht und mit 2oo mg Pepsin versetzt. Nach 2 Tagen ist bei
einer Temperatur von 4o' das angewendete Keratinat bis auf einen Rückstand von etwa
i5%, der abzent'rifugiert wird, in Lösung gegangen. Die Lösung wird.im Vakuum bei
etwa 4o' eingedampft und mittels Acetons ein salzfreies Produkt ausgeschieden, das
einen Stickstoffgehalt von i5,io/o, einen Cystingehalt von 2,io,10 und einen Tryptophangehalt
von o,.3(),o zeigt.