DE69720478T2

DE69720478T2 - Proteine enthaltendes Futtermittel und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69720478T2
Application number: DE69720478T
Authority: DE
Inventors: Hendrik Jan Buurman; Sewlal Jhanjan; Marco Moes; Adrianus Jacobus Pieternel Nagelkerke; Wilhelmina Taverne-Veldhuizen; Jan Hendrik Van Ee
Original assignee: Cargill BV
Current assignee: Cargill BV
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: EP0925723A1; DE69720478D1; ATE235836T1; NO986026L; EP0925723B1; NO986026D0; DK0925723T3

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft bestimmte Verfahren für die Herstellung von Protein enthaltenden Produkten, die für den Gebrauch als Futtermittel oder zur Verwendung in Futtermitteln, zum Beispiel bei der Fischzucht, geeignet sind, weiter betrifft die vorliegende Erfindung bestimmte Protein enthaltende Produkte als solche und Verfahren zur Fütterung von Vieh mit bestimmten, Protein enthaltenden Produkten.

Hintergrund der Erfindung

Verfahren zur Konzentrierung und Isolierung von Protein aus pflanzlichen Quellen sind bekannt. Zum Beispiel umfaßt ein übliches Verfahren um Alkali-lösliches, mit Säure ausfällbares Protein zu erhalten, das Extrahieren des Proteins aus einer pflanzlichen Quelle, zum Beispiel aus entfettetem Sojabohnenmaterial, unter Verwendung von Wasser bei einem pH-Wert von 6 bis 10,5, Trennen des flüssigen Extraktes von den zurückbleibenden Feststoffen, Ausfällen des Proteins, typischerweise Glycinin, bei einem pH-Wert von 4,2 bis 4,6 durch Säurezugabe, Waschen des Fällungsproduktes und anschließendem Trocknen des Fällungsproduktes. Kürzlich wurde jedoch darauf hingewissen, dass herkömmliches Waschen für den Isoflavongehalt des isolierten Endproduktes schädlich ist: daher offenbart die EP-A-647,408 ein Verfahren zur Herstellung eines pflanzlichen isolierten Proteins, das reich an Isoflavonen ist, wobei das Verfahren umfaßt (a) das Extrahieren eines pflanzlichen Proteinmaterials, das Isoflavone, zum Beispiel Sojabohnenflocken, enthält, mit einem wässrigen Extraktionsmittel, das einen pH- Wert oberhalb des isoelektrischen Punktes des Materials, insbesondere einen pH- Wert von 6 bis 10 aufweist, um einen wässriges Protein- und Isoflavonextrakt herzustellen, (b) Einstellen des pH-Wertes des wässrigen Extraktes auf ungefähr den isoelektrischen Punkt des Proteinmaterials, insbesondere durch Zugabe einer Säure, wie zum Beispiel Essigsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salzsäure, um das Proteinmaterial auszufällen; und (c) Trennen des ausgefällten Proteinmaterials, das danach entweder in einem ungewaschenen Zustand belassen wird oder mit nur einer begrenzten Wassermenge, die beispielsweise 4 mal geringer, als das Gewicht des ausgefällten Materials ist, gewaschen wird.
Die US-A-2,881,076, die die Herstellung eines essbaren pflanzlichen Proteins betrifft, das besonders für die Behandlung von Fleisch nützlich ist, stellt einen weiteren Nachteil des herkömmlichen Verfahrens fest, das eine alkalische Extraktion und Säurefällung erfordert, und der darin besteht, dass die längerkettigen Komponenten des natürlich vorkommenden Glycinins der Sojabohne, deren Komponenten die besseren Emulgatoren sind, im Extraktionsrückstand verbleiben. Dieses U. S. Patent offenbart ein Verfahren zur Entfernung gewisser löslicher Stoffe aus Sojabohnenmaterial, wobei das Verfahren das Behandeln des Sojabohnenmaterials mit Wasser bei einem pH-Wert in der Nähe des isoelektrischen pH-Wertes des Glyciningehalts des Sojabohnenmaterials (insbesondere bei einem pH-Wert von 4,0 bis 4,8), das Trennen der entstehenden Lösung von dem unlöslichen Material und das Entfernen von im wesentlichen allen "Bestandteilen mit Bohnengeschmack", durch Waschen der entstehenden Feststoffe mit Wasser umfasst. Die Feststoffe können in der entstandenen Säureform getrocknet werden, es ist aber bevorzugt, den pH-Wert vor dem Trocknen der Feststoffe auf einen Wert von 6 bis 10,5 durch die Zugabe einer Lauge, zum Beispiel Natriumhydroxid oder eines eßbaren anorganischen Puffermittels zu erhöhen.
Die US-A-3,365,440 offenbart ein Verfahren, wobei ein Sojabohnenmaterialstrom, zum Beispiel Sojabohnenflocken, der einen wasserlöslichen Anteil enthält, in entgegengesetzter Richtung bezüglich eines Stroms von wässrigem Lösungsmittel für diesen Anteil geführt wird, zum Beispiel eine wässrige saure Lösung mit einem pH-Wert in dem Bereich von 4 bis 5, und wobei das Verhältnis der Ströme so geregelt wird, dass eine Konzentration von mindestens 2% der wasserlöslichen Fraktion in dem abfließenden Lösungsmittelstrom zur Verfügung gestellt wird. Die entstehende abfließende Extraktionsflüssigkeit kann zu einer sirupösen Konsistenz eingedampft, oder zu einem Pulver sprühgetrocknet werden. Die extrahierten Flocken oder anderer Sojabohnenrückstand kann weiter für die Extraktion des laugenlöslichen, sauer ausfällbaren Proteins verarbeitet werden.
Die US-A-3,762,929 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Sojabohnenkonzentrats, bei dem Sojabohnenflocken einer Extraktion mit Wasser bei einer Temperatur von 20 bis 50ºC während einer Dauer von 30 Minuten bis 2 Stunden und bei einem pH-Wert von 4,2 bis 4,6 unterworfen werden, wobei die Extraktion in Gegenwart von 0,5 bis 4,0 Gew.-% der Sojabohnenflocken, eines Polysaccharids, insbesondere Carboxymethylzellulose, Guarmehl, Natriumalginat, Karrageen, Karaya-Gummi, Alginsäure oder Agar durchgeführt wird.
Die US-A-3,809,767 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines essbaren, gleichbleibend schmackhaften pflanzlichen Proteinkonzentrats aus pflanzlichen Proteinmaterial, bei dem ein wesentlicher Anteil oder der Hauptanteil durch ein 40 Mesh Sieb nicht hindurchgeht und das einen Stickstofflöslichkeitsindex (NSI) von über 15 Gew.-% aufweist. Das pflanzliche Proteinmaterial wird ungefähr beim isolelektrischen pH-Wert des Proteingehalts, typischerweise bei 4,0 bis 4,8, zur Rückgewinnung einem Extraktionsverfahren unterworfen, und das flüssige Extrakt wird abgetrennt und verworfen. Das rückgewonnene unlösliche pflanzliche Proteinmaterial kann weiter bei einem "irgendwie sauren pH-Wert" gewaschen werden und wird dann durch Filtrieren, Sieben oder Zentrifugieren zurückgewonnen. Das rückgewonnene Material muß dann zumindest teilweise, im allgemeinen bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis 55 Gew.-%, unter kontrollierten Trocknungsbedingungen, wie beispielsweise bei einem NSI-Wert, der nicht geringer als bis auf einen Wert von 15% reduziert wird, getrocknet werden. Das teilweise getrocknete Material wird dann unter kontrollierten Bedingungen mit einem essbaren Alkali- oder Puffermittel auf einen pH-Wert von 5, 5 bis 10,5 neutralisiert. Das neutralisierte Material wird dann unter kontrollierten Bedingungen getrocknet, um einen Proteinausbeute mit einer guten natürlichen Struktur und Textur und einem NSI-Wert von mindestens 15 Gew.-% zu erhalten.
Die US-A-3,895,003 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Proteinkonzentrats, das die Schritte umfaßt: (a) Feinmahlen eines groben Ölsamenmehls, so dass 90% der Teilchen einen Durchmesser von weniger als 100 um aufweisen, (b) Luftklassifizierung des resultierenden Mehls, um eine erste grobe Fraktion und eine erste feinste Fraktion herzustellen, die 60-90 Gew.-% des gemahlenen Mehls ausmacht und wovon 90% einen Durchmesser von weniger als 45 um aufweisen, (c) Ultrafeinmahlen der ersten feinsten Fraktion, so dass 90% der Teilchen einen Durchmesser von weniger als 20 um aufweisen, (d) Luftklassifizierung des ultrafein gemahlenen Materials, um eine zweite grobe Fraktion und eine zweite feinste Fraktion herzustellen, wobei die letztere 50-90 Gew.-% der gemahlenen ersten feinsten Fraktion ausmacht und wovon mindestens 80% der Teilchen einen Durchmesser von weniger als 20 um aufweisen, und (e) Waschen der zweiten groben Fraktion mit Wasser bei einem pH-Wert von 4 bis 6 und Abtrennen eines Protein enthaltenden Rückstands von der überstehenden Flüssigkeit.
Die US-A-3,965,086 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Proteinkonzentrats, umfassend (a) das Feinmahlen eines groben Ölsamenmehls, so dass 90% der dabei erhaltenen Teilchen einen Durchmesser von weniger als 100 um aufweisen und Luftklassifizierung des gemahlenen Mehls, um einen Fraktion zu erhalten, die durch ihren relativ hohen Proteingehalt und relativ niedrigen Gehalt an wasserunlöslichem Kohlenwasserstoff charakterisiert ist, und (b) das Waschen dieser Fraktion in Wasser bei einem pH-Wert von 4 bis 6.
Es ist jedoch ebenfalls bekannt, dass die Verdaulichkeit vieler Pflanzen, insbesondere der Ölsamenpflanzen, wie zum Beispiel Sojabohnen und andere Hülsenfrüchte, durch natürlich vorkommende Substanzen gestört wird. Die Verwendung pflanzlicher Proteine bei der Viehernährung wird durch diese entgegen der Ernährung wirkenden Faktoren beschränkt.
Ein Sektor der Tierernährungsindustrie, in dem pflanzliche Proteinquellen gewöhnlich nicht verwendet werden, ist die Ernährungsindustrie für die Fischzucht. Die wichtigste und am meisten verwendete Proteinquelle bei der Fischzucht ist Fischmehl. Auf das Fischen und die Fischverarbeitung zu Fischmehl wurde jedoch Druck ausgeübt, weil zusammen mit dem dafür erforderlichen Fisch kleinere Fische und andere Spezies gefangen wurden, was das Überleben mancher Fischpopulationen gefährden kann.
Auf der anderen Seite kann eine Zunahme des Fischverbrauchs erwartet werden, hauptsächlich aufgrund mehrerer gesundheitlicher Gründe. Fisch hat gegenüber Fleisch einige Ernährungsvorteile, wie zum Beispiel eine größere Menge an mehrfach ungesättigten Fetten oder Lipiden und niedrige Cholesteringehalte.
Die Weltproduktion von Fischmehl ist ziemlich konstant und es wird nicht erwartet, dass sie in Zukunft zunimmt. Die Menge an Fischmehl, das gebraucht wir, um Futtermittel für Fisch herzustellen, könnte sich in der nächsten Dekade verdoppeln, falls die Fischzucht so wie vorhergesagt expandiert (Hardy, 1995). (Bibliographische Einzelheiten von darin enthaltenen Literaturverweisen sind am Ende der Beschreibung aufgelistet.) Es ist daher wünschenswert, einen Teil oder den ganzen Fischmehlanteil eines Futtermittels durch eine pflanzliche Proteinquelle zu ersetzen. Soll eine pflanzliche Proteinquelle Fischmehl ersetzen, so muß sie bestimmte Anforderungen erfüllen. Die Qualität und Zusammensetzung des Fischmehls sollte als Ausgangspunkt genommen werden: somit würden die wichtigsten Anforderungen zur Anwendung dieser pflanzlichen Proteinquelle in Fischfutter der hohe Proteingehalt, die geringe Menge an entgegen der Ernährung wirkenden Faktoren und die Verarbeitbarkeit sein.
Die am meisten einschränkenden Faktoren bei der Verwendung von beispielsweise Sojabohnenmehl als Fischmehlersatz sind die Oligosaccharide, Phytinsäure und Proteaseinhibitoren. Nach Arnesen et al. (1989) und Krogdahl (1989) haben Oligosaccharide eine signifikant negative Wirkung auf die Nährstoffabsorption, auf die Ausscheidung trockener Fäkalien und auf die Fettverdaulichkeit von Salmoniden. Nach Spinelli et al. (1983) ist die Rolle von Phytinsäure bei der Reduzierung der biologischen Verfügbarkeit von Mineralien aus Sojabohnenmehl gut bekannt und wurde ausgezeichnet zusammengefasst dargestellt. Nach mehreren Autoren (Sandholm et al., 1976; Olli ef al., 1989) sind Salmoniden gegenüber Proteaseinhibitoren sehr empfindlich. Proteaseinhibitoren verursachen eine Reduktion der intestinalen proteolytischen Aktivität, was zu einer Zunahme der fäkalen Proteinausscheidung führt.
Wenn Fischmehl durch eine pflanzliche Proteinquelle, wie Sojabohnenmehl, ersetzt wird, wäre es wünschenswert, ein leistungsfähiges wirkungsvolles Verfahren zur Behandlung von pflanzlichen Proteinquellen zu entwickeln, um ihre Verdaulichkeit und ihren Proteingehalt zu erhöhen. Wird das meiste Fischmehl durch eine solche pflanzliche Proteinquelle ersetzt, könnte dies sogar eine Voraussetzung dafür sein.
Es wurde über viele Untersuchungen berichtet, in denen der Ersatz von Fischmehl durch verschiedene pflanzliche Proteinquellen untersucht worden war. Pflanzenproteinquellen, die in Fischfutter verwendet werden können, sind zum Beispiel Rapssamenmehl, Sojabohnenmehl, Sojabohnenkonzentrat, Sojabohnenextrakt, Baumwollsamenmehl, Brennereigetreide und ähnliches (Lim und Sessa (Herausgeber). 1995). Die Mengen der verschiedenen Proteinarten, die in handelsüblichen Fischfuttermitteln verwendet werden können, hängen von mehreren Faktoren ab, einschließlich dem Nährwert des Proteins, dem Preis des Proteins, der Gegenwart von entgegen der Ernährung wirkenden Faktoren in der Proteinquelle und der Einfachheit, mit welcher die gesamte Nahrung pelletisiert werden kann (ihre "Pelletisierbarkeit"). Der Hauptgrund, dass kein Sojabohnenextrakt im Fischfutter verwendet wird, ist der hohe Preis. Bisher konnten Sojabohnenkonzentrate nur in einem beschränkten Ausmaß verwendet werden, was der Gegenwart von entgegen der Ernährung wirkenden Faktoren und den mangelhaften Pelletisierungseigenschaften zu verdanken ist.

Zusammenfassung der Erfindung

In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Protein enthaltenden Produktes zur Verfügung gestellt, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass eine pflanzliche Proteinquelle (a) einer Wärmebehandlung unterworfen wird, (b) hinterher in einem oder mehreren Schritten mit Wasser bei einer Temperatur von 50ºC oder weniger gewaschen wird und (c) hinterher einer weiteren Wärmebehandlung unterworfen wird.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Protein enthaltendes Produkt zur Verfügung, das mindestens 55-60% eines pflanzlichen Proteins auf Trockengewichtsbasis, von 0 bis 2% einfache Zucker auf Trockengewichtsbasis, einen Fettgehalt von 0 bis 1% auf Trockengewichtsbasis und einen Feuchtigkeitsgehalt von 0 bis 12% bezüglich des Trockengewichts des Produktes, einen Trypsin-hemmenden Faktor, der 1,0 mg oder weniger Trypsin pro Gramm Produkt hemmt, umfaßt. Im allgemeinen ist das Protein enthaltende Produkt ebenfalls durch einen Inosithexaphosphatgehalt (berechnet als Phytinsäure) von 0 bis 0,5% bezüglich des Trockengewichts gekennzeichnet.
In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung in Form von Lebensmitteln für den menschlichen Verzehr oder eines Viehfutters zur Verfügung, wobei die Zusammensetzung ein Protein enthaltendes Produkt umfaßt., das durch ein Verfahren nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, oder ein Produkt nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zusammen mit mindestens einem anderen Bestandteil, der aus Nahrungsquellen und Quellen essbarer Zusatzstoffe ausgewählt ist.
In einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ernähren von Menschen oder Vieh zur Verfügung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Menschen oder das Vieh mit einem Protein enthaltenden Produkt, das durch ein Verfahren nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, oder mit einem Produkt gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung versorgt werden.
In einem fünften Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbessern der Verarbeitbarkeit, zum Beispiel Pelletisierbarkeit, eines Futtermittels für Vieh zu Verfügung, wobei das Futtermittel ein pflanzliches Protein enthaltendes Produkt enthält, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Protein enthaltendes Produkt verwendet wird, das durch ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, und das in das Futtermittel in einer Menge von mehr als 5 Gew.-% bezogen auf das gesamte Futtermittel eingeführt wird.

Genaue Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird ein Verfahren für die Herstellung eines konzentrierten pflanzlichen Proteinprodukts beschrieben. Eine wichtige Anwendung für eine solche konzentrierte pflanzliche Proteinquelle wird in der Fischzucht liegen, als vollständiger oder teilweiser Fischmehlersatz in Fischfutter.
Grundsätzlich kann jede Pflanze oder jedes Pflanzenteil, das einen signifikanten Proteingehalt aufweist, für die Verwendung als pflanzliche Proteinquelle in Betracht gezogen werden. Solche Pflanzen umfassen die Ölsamenpflanzen, wie zum Beispiel die Sojabohne und andere Hülsenfruchtpflanzen, deren Samen (die gewöhnlich als Hülsenfrüchte, Bohnen oder Erbsen bezeichnet werden) gute Proteinquellen sind. Die in dem vorliegenden Verfahren als Ausgangsmaterial verwendete pflanzliche Proteinquelle kann natürlich aus zwei oder mehr Pflanzen und/oder Pflanzenteilen gewonnen werden. Weiterhin kann die pflanzliche Proteinquelle aus der ursprünglichen Pflanze oder Pflanzenteil durch geeignete Vorbehandlungen, wie zum Beispiel Enthülsen oder Entfernen von Schoten oder dergleichen, Abschälen, zumindest teilweises Entfernen des Fett- oder Ölgehalts, und/oder Mahlen, Zerreiben oder Feinzerkleinern gewonnen worden sein. Vorzugsweise enthält die, als Ausgangsmaterial in dem vorliegenden Verfahren verwendete Proteinquelle mindestens 10 Gew.-% Protein. Das Ausgangsmaterial kann in jeder geeigneten Form, zum Beispiel als Grobkörniges Mehl, als Flocken, als feines Mehl oder grobes Mehl vorliegen. Gegenwärtig sind besonders bevorzugte Materialien, die pflanzliches Protein enthalten, Sojaflocken, ein feines Sojamehl und ein grobes Sojamehl, besonders entfettete Sojaflocken, ein entfettetes feines Sojamehl und ein entfettetes grobes Sojamehl. Es können jedoch ebenfalls texturierte Sojaprodukte, die mit Extrudern behandelt werden, als Rohmaterialien zur Herstellung eines pflanzlichen Futtermittels verwendet werden. Das entfettete feine Sojamehl enthält ungefähr 50% Protein und weniger als 1, 2% Fett auf Trockengewichtsbasis.
Die pflanzliche Proteinquelle wird einer ersten Wärmebehandlung unterzogen. In bestimmten Ausführungsformen wird die Wärmebehandlung bei ausreichend hoher Temperatur und während eines ausreichenden Zeitraums durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Protein so denaturiert ist, dass die wärmebehandelte pflanzliche Proteinquelle einen Proteindispersibilitätsindex (PDI) von 35% oder weniger, vorzugsweise 30% oder weniger, besonders bevorzugt 25% oder weniger aufweist. Eine typische wärmebehandelte pflanzliche Proteinquelle wird einen PDI von ungefähr 20% aufweisen. Normalerweise wird die pflanzliche Proteinquelle bei dieser Wärmevorbehandlung auf eine Temperatur von mindestens 80ºC und vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens 90ºC erhitzt; normalerweise wird die pflanzliche Proteinquelle auf eine Temperatur von bis zu 150ºC, vorzugsweise bis zu 120ºC und besonders bevorzugt bis zu 110ºC erhitzt. Typischerweise liegt die Temperatur im Bereich von 100-105ºC. Die Dauer der Erwärmung wird in einem bestimmten Ausmaß von der ausgewählten Temperatur und den beabsichtigten Produktmerkmalen abhängen; jedoch werden Zeiträume von 5 bis 60 Minuten, zum Beispiel von 15 bis 30 Minuten, ebenfalls in Betracht gezogen.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen wird die Wärmevorbehandlung in einer Vorrichtung zum Entfernen von Lösungsmittel mittels Erwärmen (DT) durchgeführt. Die Behandlungen zur Lösungsmittelentfernung mittels Erwärmen sind in der Sojabohnen-Verarbeitungstechnik für die Lösungsmittelentfernung (Hexan) aus Sojabohnenmaterial nach der Entfettung und ebenfalls für die Optimierung des Nährwerts des Sojabohnenmehls, insbesondere durch Inaktivierung der Trypsinhemmenden Aktivität und durch Denaturierung von Sojabohnenprotein, um es gegenüber Angriff von proteolytischen Enzymen empfindlich zu machen, gut bekannt. Üblicherweise wird das Sojabohnenmehl bei einer Temperatur von 55-60ºC in die DT-Vorrichtung eingebracht und wird dann, um den üblichen Fachausdruck zu gebrauchen, bei 100-105ºC bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 16-24% und typischerweise ungefähr 20%, während 15-30 und typischerweise 20-25 Minuten "erwärmt" (das heißt gekocht). Das erwärmte entfettete Sojabohnenmehl oder eine andere pflanzliche Proteinquelle kommt typischerweise bei einer Temperatur von ungefähr 100ºC aus der DT-Vorrichtung heraus und kann daher einem Kühlungsschritt unterzogen werden, bevor es der Waschstufe unterzogen wird. Der Bequemlichkeit wegen wird das wärmebehandelte Material im Nachfolgenden als "erwärmt" bezeichnet, obwohl darunter auch zu verstehen ist, dass solche Bezeichnungen Material umfassen, das auf eine andere Weise als in einer DT- Vorrichtung wärmebehandelt wurde.
Das erwärmte entfettete Sojabohnenmehl oder eine andere pflanzliche Proteinquelle wird mit Wasser bei einer Temperatur von bis zu 50ºC gewaschen. Im allgemeinen sollte das Wasser keinen signifikanten Alkaligehalt aufweisen und wird normalerweise einen pH-Wert, der nicht höher als 9,5 ist, aufweisen.
Dementsprechend ist es im allgemeinen möglich Trink- oder Leitungswasser zum Waschen der erwärmten pflanzlichen Proteinquelle zu verwenden, da derartiges Wasser typischerweise eine pH-Wert innerhalb eines Bereichs von 5,5 bis 9,5 besitzt. Vorzugsweise wird der pH-Wert bei 8 oder weniger, bevorzugter bei 7,5 oder weniger liegen.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen wird das erwärmte entfettete Sojabohnemehl oder eine andere pflanzliche Proteinquelle mit Wasser, das einen pH-Wert von ungefähr 7 (neutral) oder insbesondere von weniger als 7 aufweist (im Nachfolgenden ebenfalls säurehaltiges Wasser genannt, wobei dieser Ausdruck angesäuertes Wasser und saures Wasser umfaßt), gewaschen. Es wird ein pH-Wert von mindestens 4 bevorzugt, um die Solubilisierung von Protein zu minimieren. In bestimmten Ausführungsformen ist der pH-Wert des Waschwassers vorzugsweise geringer als 6, besonders bevorzugt zwischen 4,3 und 5,5. In bestimmten anderen und gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen liegt der pH-Wert zwischen 5,5 und 7. Das Wasser kann aus jeder Wasserversorgung, deren Wasser für die Verwendung in der Futtermittelproduktion geeignet ist, bezogen werden; zum Beispiel kann das Wasser Leitungswasser, Trinkwasser aus natürlichen Quellen, wie zum Beispiel Wasserquellen, entsalztes Meerwasser oder destilliertes oder entionisiertes Wasser sein. Der pH-Wert des Waschwassers kann durch die Zugabe einer Säure, vorzugsweise in der Qualität einer Lebensmittel- oder Futtermittelsäure, auf den gewünschten pH-Wert erniedrigt werden. Die Säure kann eine anorganische Säure, zum Beispiel Schwefelsäure, Salpetersäure oder Salzsäure, oder eine organische Säure, zum Beispiel Zitronen- oder Essigsäure sein. Natürlich kann auch eine Mischung aus zwei oder mehr Säuren verwendet werden.
Weiterhin kann im allgemeinen Phytase bei mindestens einem Waschschritt, vorzugsweise bei mindestens der Hälfte der Waschschritte und besonders bevorzugt bei allen Waschschritten in diesem Wasser enthalten sein, so dass während dieses Verfahrens der lnosithexaphosphatgehalt des Sojabohnenmehls oder einer anderen pflanzlichen Proteinquelle verringert wird. Phytase mikrobiellen Ursprungs ist zur Zeit im Handel zum Beispiel bei Messrs. Gist Brocades oder Messrs. NOVO erhältlich. Die Phytasemenge wird im allgemeinen bei 0 bis 1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der pflanzlichen Proteinquelle, zum Beispiel bei 0,001 bis 1,0%, typischerweise bei 0,01 bis 1,0%, liegen.
Der empfohlene pH-Wert, insbesondere ein pH-Wert unterhalb von 7, ist ein Kompromiss, um die folgenden Ziele zu erreichen. Ein Hauptziel ist, dass vergleichsweise wenig Protein, wenn überhaupt, dazu tendieren wird, sich in dem Waschwasser zu lösen. Ein zweites Ziel ist es, das mikrobielle Wachstum minimal zu halten. Ein drittes Ziel ist es, die Phytase (falls sie verwendet wird) aktiv zu erhalten und ein viertes Ziel ist es, das Waschverfahren so wirksam wie möglich zu machen, besonders im Hinblick auf das Einhalten von Endverbrauchsanforderungen, zum Beispiel wenn das Produkt als Fischmehlersatz verwendet werden soll.
Das Waschen des entfetteten Sojabohnenmehls oder einer anderen pflanzlichen Proteinquelle kann auf jede geeignete Art durchgeführt werden, zum Beispiel durch kontinuierliches Waschen, schubweises Waschen, Gegenstrom-Waschen, Waschen in gleicher Stromrichtung oder zentrifugales Waschen. Vorzugsweise wird es in Gegenstromrichtung ausgeführt: ein Gegenstromverfahren ist leistungsfähig und sparsam, indem es erlaubt, mit weniger Wasser Zucker zu entfernen. Im allgemeinen wird das Waschen in einer Mehrzahl von Schritten durchgeführt, typischerweise in drei oder mehr, zum Beispiel bis zu sieben Schritten, vorzugsweise mit einer Dauer von je 10 bis 60, bevorzugter von 15 bis 30 Minuten, zum Beispiel ungefähr je 20 Minuten. Das Waschen wird in Behältern durchgeführt. Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Sojabohnenmehl (oder eine andere pflanzliche Proteinquelle) liegt normalerweise im Bereich von 10 : 1 bis 4 : 1, zum Beispiel 7 zu 1 und 4 zu 1. Durch die Wahl des richtigen Verhältnisses von Waschwasser zu Sojabohnenmehl (oder einer andere pflanzliche Proteinquelle) kann die Extraktion optimiert werden.
Es wurde festgestellt, dass vergleichsweise wenig Protein, wenn überhaupt, dazu neigt, sich im Waschwasser zu lösen, wenn die Temperatur des Waschwasser 20ºC nicht überschreitet. Wenn sich zu viel Protein auflösen sollte, würde dies den Proteingehalt des Endproduktes erniedrigen und die Ausbeute erniedrigen. Dennoch kann es im Hinblick auf die verbesserte Verarbeitbarkeit (im Nachfolgenden in näheren Einzelheiten besprochen), die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann, gelegentlich tolerierbar sein, eine höhere Temperatur, besonders eine Temperatur, die 35ºC nicht überschreitet, in der Waschstufe zu verwenden. Vorausgesetzt, dass das Wasser noch zur Durchführung des Waschens verwendet werden kann, scheint es keine genaue untere Temperaturgrenze zu geben, obwohl die Phytaseaktivität bei niedriger Temperatur niedriger sein wird. Es kann sich als praktisch erweisen, Waschwasser mit einer Temperatur von mehr als 5ºC zu verwenden.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen wird das erwärmte entfettete Sojabohnenmehl (oder eine andere pflanzliche Proteinquelle) in einer Vielzahl von Schritten gewaschen und das in jedem Waschschritt verwendete Waschwasser weist einen niedrigeren Gehalt (auf Trockengewichtsbasis) an löslichen Substanzen auf - insbesondere aus dem erwärmten entfetteten Sojabohnenmehl (oder einer anderen pflanzlichen Proteinquelle) extrahierte Substanzen - als das in dem vorhergehenden Schritt verwendete Waschwasser. Mit anderen Worten, das entfettete Sojabohnenmehl (oder eine andere pflanzliche Proteinquelle) wird in einer Reihe von Schritten gewaschen, wobei Waschwasser mit zunehmend niedrigeren Gehalten an lösliche Substanzen, insbesondere extrahierte lösliche Substanzen, verwendet wird. Somit wird zum Beispiel während des letzten Schritts das erwärmte entfettete Sojabohnenmehl (oder eine andere pflanzliche Proteinquelle) normalerweise mit frischen Waschwasser gewaschen. Das Wasser, das nach diesem Schritt übrig bleibt oder zurückgewonnen wird, wird in einem anderen Zyklus für den vor dem letzten Schritt liegenden Waschschritt verwendet, das heißt bei der Behandlung einer anderen Charge einer pflanzlichen Proteinquelle, und so weiter, so dass der erste Waschschritt mit dem am wenigsten frischen Wasser durchgeführt wird.
Nach jedem Waschschritt wird das gewaschene Material und das Waschwasser im allgemeinen voneinander getrennt. Auf diese Weise kann das meiste Wasser wieder verwendet werden. Vorzugsweise wird das erwärmte entfettete Sojabohnenmehl (oder eine andere pflanzliche Proteinquelle) mittels Wasserzyklonen (gewöhnlich wird eine Gruppe von mindestens drei Zyklonen verwendet) teilweise dehydriert, obwohl stattdessen andere Mittel, wie zum Beispiel ein Schritt mit Zentrifugieren und Druck ausüben anstelle davon verwendet werden können. Der Trockensubstanzgehalt des gewaschenen Produkts nach der Abtrennung des Waschwassers liegt im allgemeinen bei 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise bei 10 bis 20 Gew.-%. Durch Waschen mit Wasser bei einem pH-Wert zwischen 4 und 7 und Phytase werden im allgemeinen alle Oligosaccharide und das meiste Inosithexaphosphat in das Wasser übergehen. Ebenfalls lösen sich die kleineren hydrophilen Proteine in dem Wasser. Vorteilhafte Faktoren, wie zum Beispiel Isoflavone werden in dem Sojabohnenmehl (oder eine andere pflanzliche Proteinquelle) zurückbleiben. Aufgrund der Tatsache, dass die meisten kleinen hydrophilen Proteine schon gelöst sind, wird das Austreten von Proteinen des Endprodukts, besonders bei der Verwendung als Fischfutter bei der Fischzucht, minimal sein: weil es weniger Proteinverlust aus dem Futter gibt, wird die Verwendung eines solchen Fischfutters ergiebiger sein.
Die pflanzliche Proteinquelle wird, nachdem sie einer Wärmevorbehandlung und Waschen unterzogen worden ist, einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen, die praktischerweise aus einem thermischen Trocknungsgang bestehen kann oder einen solchen umfassen kann. Im allgemeinen wird das gewaschene Material bei dieser weiteren Wärmebehandlung einer Temperatur von mindestens 80ºC, vorzugsweise mindestens 90ºC ausgesetzt; im allgemeinen wird die Temperatur 150ºC nicht überschreiten und wird vorzugsweise nicht höher als 120ºC sein. Typischerweise wird die pflanzliche Proteinquelle eine Temperatur von 100-105ºC erreichen. Die Wärmebehandlung wird gewöhnlich so ausgeführt, dass sie zu einem Produkt führt, bei dem das Protein weiter denaturiert, vorzugsweise stark denaturiert ist: im allgemeinen wird der PDI des wärmebehandelten Produkt 20% oder weniger, vorzugsweise 15% oder weniger und besonders bevorzugt 12% oder weniger betragen. Typischerweise weisen die Produkte einen PDI von 5-12%, zum Beispiel 8- 12% auf. Im allgemeinen wird die Wärmebehandlung über einen Zeitraum von 10-60 Minuten, zum Beispiel 15-30 Minuten und typischerweise ungefähr 20 Minuten, durchgeführt. Interessanterweise wurde festgestellt, dass es für das wärmebehandelte Produkt wünschenswert ist, so dunkel wie möglich zu sein, insbesondere wenn es als oder in Fischfutter für Fisch, insbesondere für Salmoniden, verwendet werden soll. Dementsprechend ist es wünschenswert, die Wärme- Trocknungsbehandlung so durchzuführen, dass das Produkt eine braune Farbe entwickelt; obwohl der Anmelder an keine Theorie gebunden zu sein wünscht, scheint es, dass die Entwicklung der braunen Farbe darauf hinweist, dass zusätzlich zur reinen Trocknung ein Prozeß abläuft, obwohl gegenwärtig geglaubt wird, dass die Braunfärbung nicht auf irgendein signifikantes Verbrennen des Produkts zurückzuführen ist.
Nach dem letzten Waschschritt wird gewöhnlich so viel Wasser wie möglich mit mechanischen Mitteln aus dem erwärmten entfetteten Sojabohnenmehl (oder eine andere pflanzliche Proteinquelle) extrahiert, zum Beispiel unter Verwendung einer Dekantier/Presse oder Zentrifugen/Presse. Die Entwässerung wird im allgemeinen den Trockensubstanzgehalt des gewaschenen Materials von 25 auf 35 Gew.-%, vorzugsweise von 26 auf 33 Gew.-% erhöhen.
Nach dem Waschen und, sofern es ausgeführt wurde, nach dem Entwässern wird das gewaschene erwärmte entfettete Sojabohnenmehl (oder eine andere gewaschene erwärmte pflanzliche Proteinquelle) gewöhnlich bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 Prozent oder weniger, vorzugsweise von 5 bis 12 Prozent und typischerweise von 5 bis 10 Prozent, beispielsweise 8 Prozent, getrocknet. Das Trocknen - das, so wie es vorstehend beschrieben ist, ganz oder teilweise aus der Wärmebehandlung, der das gewaschene Material unterzogen wird, bestehen kann - kann beispielsweise mit Hilfe eines Wirbelschichttrockners, eines Heißdampf- Wirbelschichttrockners, eines rotierenden Trommeltrockners, eines Sprühtrockners oder Bandtrockners ausgeführt werden. Als Heizmedien kommen heiße Luft und Frischdampf in Betracht: somit kann man beispielsweise einen Wirbelschichttrockner mit Dampf bei einer Einlasstemperatur von ungefähr 300ºC und einer Auslasstemperatur von ungefähr 100ºC, oder einen rotierenden Trommeltrockner mit einer Luft-Einlaßtemperatur von ungefähr 500ºC und einer Luft- Auslaßtemperatur von 100ºC verwenden. Die dem Anmelder bekannte beste Art zu Trocknen ist mit einem vibrierenden Wirbelschichttrockner. Die Vorteile eines vibrierenden Wirbelschichttrockners gegenüber einem statischen Wirbelschichtrockner sind eine höhere thermische Wirksamkeit und Trocknungskapazität. Während des Trocknungsschritts kann eine Verringerung der Proteaseinhibitormenge stattfinden.
Es wurde nicht als notwendig erachtet, die gewaschene pflanzliche Proteinquelle vor der nachfolgenden Wärmebehandlung oder Trocknungsstufe irgendeiner chemischen Behandlung zu unterziehen. Somit wird im allgemeinen eine solche chemische Behandlung - zum Beispiel Neutralisation unter Verwendung einer Lauge oder einer alkalisch reagierenden Chemikalie - nicht zwischen den Wasch- und Wärmebehandlungs-/Trocknungschritten durchgeführt.
Nach dem Trocknen umfaßt das proteinhaltige Produkt im allgemeinen mindestens 60, zum Beispiel ungefähr 65 bis ungefähr 80 und typischerweise 70 bis 75 Prozent an Protein auf Trockengewichtsbasis. Besonders bevorzugt ist, dass das Produkt mindestens 70 Gew.-% an Protein auf Trockengewichtsbasis enthält. Wie mittels HPLC gemessen wurde, umfaßt das Produkt im allgemeinen 0 bis ungefähr 2 Prozent an einfachen Zuckern, die Galactose, Glucose, Fructose, Saccharose, Raffinose und Stachyose umfassen. Der maximale Gehalt an einem Trypsinhemmenden Faktor liegt im allgemeinen bei 1,0 mg gehemmtes Trypsin pro Gramm Produkt. Der maximale Fettgehalt dieses Proteinkonzentrats beträgt im allgemeinen 1 Prozent. Im allgemeinen beträgt der Inosithexaphosphatgehalt (berechnet als Phytinsäure) 0,5 Gew.-% oder weniger. Bestimmte bevorzugte Produkte weisen ebenfalls ein Gehalt an Isoflavonen auf, der gleich oder höher als der Isoflavongehalt von normalem entfetteten Sojabohnenmehl ist (ungefähr 900 ppm).
Das nach dem Trocknen erhaltene proteinhaltige Produkt kann als eine Komponente eines Nahrungsmittels oder eines Futtermittels verwendet werden, ohne dass eine solche weitere Verarbeitung, wie die Zugabe eines Alkalis oder einer alkalisch reagierenden Substanz um beispielsweise eine Neutralisation zu bewirken oder als Teil eines alkalischen Lösungs-, Säurefällungsprozesses, wie es nach dem Stand der Technik gelehrt wurde, erforderlich ist; und ohne dass es, wie es nach dem Stand der Technik gelehrt wurde, erforderlich ist, eine proteinreiche Fraktion mittels feinem Zerreiben, gefolgt von Luftklassifizierung zur Verfügung zu stellen. Weiterhin kann das Waschen einer pflanzlichen Proteinquelle mit Wasser, das einen pH-Wert von weniger als 7 aufweist, besonders wenn es Phytase enthält, überraschenderweise ein Protein ergeben, das gegenüber Futtermitteln des Standes der Technik, deutliche Vorteile aufzeigt, besonders wenn das nach einem solchen Waschen erhaltene Proteinkonzentrat in Futtermitteln für die Ernährung von Fisch, insbesondere von Lachs und von Ferkeln verwendet wird.
Es wird ersichtlich werden, dass es bei der Herstellung eines Proteinkonzentrats gemäß dem vorliegenden Verfahren möglich ist, die Isoflavone in der Proteinfraktion trotz des Waschschrittes weitgehend zu erhalten. Dies wird als überraschend angesehen, da die EP-A-647,408 lehrt, dass für die Bewahrung geringfügiger Komponenten, wie zum Beispiel Isoflavonen, das Proteinprodukt entweder nicht gewaschen werden sollte, oder nur in einem sehr eingeschränkten Umfang gewaschen werden sollte.
Das Waschen einer pflanzlichen Proteinquelle durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung bietet ein Mittel zur Erhöhung des Ernährungs- und Gesundheitswertes und der Verdaulichkeit des pflanzlichen Futtermittels. Somit wurde festgestellt, dass das Waschen mit Wasser, das einen pH-Wert von weniger als 7 aufweist, den Proteingehalt des pflanzlichen Futtermittels erhöht und auf diese Weise eine konzentrierte Proteinquelle mit einem niedrigen Fettgehalt hergestellt werden kann. Weiterhin wurde festgestellt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung das Waschen einer erwärmten pflanzlichen Proteinquelle, wie zum Beispiel erwärmtes entfettetes Sojabohnenmehl, zur Auswaschung von Mono-, Di- und Oligosacchariden führt. Ebenfalls wurde festgestellt, dass manche hydrophile Proteine entfernt werden und dies das Ölbindungsvermögen des sich ergebenden Futterbestandteils und die Stabilität eines darauf basierenden Fischfutters erhöht; während der Fütterung in der Fischzucht wird weniger Protein in das Wasser austreten.
Durch das Waschen mit Wasser bei einem bestimmten pH-Wert, anstelle von anderen Extraktionsflüssigkeiten, werden vorteilhafte gesundheitsbezogene Faktoren, wie Isoflavone bewahrt. Im Sojabohnenmehl sind die Isoflavone (zum Beispiel Genistein und Daidzein) in hohen Konzentrationen vorhanden. Diese Isoflavone werden durch die Herstellung eines Sojakonzentrats mit einer ethanolischen Lösung, oder durch Waschen mit Wasser bei einem hohen pH-Wert extrahiert. Durch das Waschen gemäß dem vorliegenden Verfahren werden diese Isoflavone jedoch bewahrt: die Isoflavone werden durch dieses Verfahren nicht beeinflusst, so dass der Gehalt an Isoflavonen in diesem Produkt auf dem höchsten Niveau gehalten werden kann. Die Isoflavone sind Antioxidantien und weisen mehrere gesundheitsbezogene Vorteile auf.
Durch Zugabe mikrobieller Phytase zu dem Waschwasser kann der Gesamtgehalt an Inosithexaphosphat verringert werden, so dass die Verfügbarkeit von Phosphaten und Mineralien zunimmt.
Es wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäße Behandlung pflanzlicher Proteinquellen den Proteingehalt und dessen Verdaulichkeit auf ein Maß erhöht, das ihre Verwendung als oder in Futtermitteln erlaubt. Der Ausdruck "Futtermittel" soll so weit gefasst werden, dass Futter oder ein Nahrungsbestandteil eines Futters enthalten sind. Das Futtermittel kann zur Ernährung von Vieh (einschließlich Tiere mit einem Magen, umfassend Säugetiere, wie zum Beispiel Schweine und ihre Ferkel und ebenfalls Geflügel und ähnliches; andere Tiere in der Landwirtschaft; Fisch, zum Beispiel Salmonide, wie zum Beispiel Lachs oder Forelle; und Krustentiere, wie zum Beispiel Garnelen), Haustiere, Arbeitstiere und Tiere, die für sportliche Zwecke gehalten werden, verwendet werden. Das konzentrierte Proteinprodukt kann ebenfalls als oder in einem Lebensmittel für Menschen verwendet werden.
In Fischfutter kann dieses konzentrierte Proteinprodukt mindestens 20 Prozent Fischmehl ersetzen. Ein anderer Vorteil bei der Verwendung dieses konzentrierten Proteinprodukts liegt darin, dass es gute Pelletisierungseigenschaften besitzt.: somit ist die Pelletisierung bei der Herstellung eines Fischfutters mit 20% an konzentriertem Proteinprodukt sehr zufriedenstellend. Weiterhin wurde festgestellt, dass das Endfutter, wenn es in Wasser gegeben wird, nicht zu schnell zerfällt, und dass es in pneumatischen Fütterungssystemen verwendet werden kann. Aufgrund der Textur und der Tatsache, dass manche hydrophilen Proteine ausgewaschen werden, ist das Vermögen dieses Futterbestandteils, Öl zu behalten verglichen mit anderen Proteinquellen sehr gut. Dies macht es sehr leicht, Fischöl, Öl anderer Herkunft, Ölfraktionen oder Ölderivate dieser Proteinquelle in hohen Konzentrationen zuzuführen, so dass die Herstellung des Endfutters relativ einfach ist. Die Proteinquelle kann spezifischen Anwendungen angepasst werden, zum Beispiel in Fischfutter, durch Zugabe von beispielsweise spezifischen und/oder modifizierten Fettsäuren, Bio-Farbstoffen, Proteinen, Aminosäuren, Kohlenhydraten oder Lipiden.
Dieses proteinhaltige Produkt kann nicht nur in der Fischzucht verwendet werden, sondern auch in vielen anderen Anwendungen, die die Verwendung in Haustierfutter, Schweine-Wachstumsstartfutter und in der Nahrung für den menschlichen Verzehr umfassen, weil ebenfalls die Textur dieses Produktes sehr geeignet ist. Die Mengen dieser konzentrierten pflanzlichen Proteinquelle sind nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt, weil so gut wie alle ernährungshemmenden Zucker ausgewaschen werden.
Nahrungsmittel für den menschlichen Verbrauch können folgende umfassen: Fleischimitate, proteinangereicherte Getränke, Würste, imitierter Käse, Kuhmilchersatz (für Personen, die gegenüber Kuhmilch allergisch sind) und dergleichen. Die Menge des Proteinkonzentrats, das in diese Produkte eingearbeitet werden kann hängt von der Formulierung des Nahrungsmittelprodukts und dessen Eigenschaften ab.

Beispiele

Die folgenden Beispiele dienen nur zur Erläuterung. Wie auch anderswo in der vorliegenden Beschreibung, sind Prozent- und Teileangaben auf das Gewicht bezogen, außer es ist anders angegeben.

Beispiel 1:

Die folgende Tabelle erläutert die physikalischen und chemischen Eigenschaften des konzentrierten Sojaproteinproduktes (A1 und A2), im Vergleich zu denjenigen des Sojabohnenkonzentrats (SBC), entfettetem Sojabohnenmehl (SBM) und texturiertem Sojabohnenmehl (TSP). Beachte, dass die konzentrierten Sojaproteinprodukte unter verschiedenen Bedingungen, aus verschiedenen Rohmaterialien hergestellt sind. A1 wird aus texturiertem Sojabohnenmehl hergestellt, A2 wird aus erwärmtem, entfettetem Sojabohnenmehl hergestellt. Während der Herstellung von A2 wurde ebenfalls Phytase zugegeben. Tabelle 1: Physikalische und chemische Eigenschaften von Sojaprodukten

Beispiel 2:

Es wurde eine dreiwöchige Untersuchung mit Atlantischem Lachs durchgeführt. In dieser Untersuchung wurden die experimentellen Produkte A1 und A2 mit einer Sojabohnenkonzentratnahrung, einer handelsüblichen Referenznahrung und mit einem Standardfischmehlfutter verglichen. Der Gehalt in dem Sojabohnenkonzentratfutter und den Produkten A1 und A2 beträgt in jedem Fall 5%. Das Futter wird als Pellet (4 mm) hergestellt. Für jede Nahrung wurden 65 Fische mit Anfangsgewichten von 150 Gramm getestet. Die Temperatur des Meerwassers betrug 7,3ºC. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2: Zusammensetzung der getesteten Fischfutter und Ergebnisse des Verdaulichkeitstests.
Beachte: DM = Trockensubstanz; BW = Körpergewicht
Aus diesem Test folgt, dass die Nahrungen, die die experimentellen Produkte (A1 und A2) enthalten, dieselbe Wirkungsweise zeigen, wie die anderen Nahrungen. Die Protein- und Fettverdaulichkeit von sowohl auf A1 als auch auf A2 basierenden Nahrungen tendiert dazu, etwas besser zu sein, als die der anderen Nahrungen, der Futterverbrauch zeigt ungefähr dieselbe Tendenz und die Futterkonversions- und spezifische Wachstumsrate tendieren etwas geringer. Es wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt.

Beispiel 3:

Es wurden zwei vierwöchige Untersuchungen mit Ferkeln durchgeführt. In der ersten Untersuchung wird texturiertes Sojabohnenmehl mit zwei anderen Proteinquellen, die im Ferkelfutter verwendet werden, verglichen. Diese sind entfettetes Milchpulver und Sojabohnenmehl. In der zweiten Untersuchung wird texturiertes Sojabohnenmehl mit dem experimentellen Produkt A1 verglichen. Das Futter wird als Pellet (4 mm) hergestellt. Die Pellets werden unter Zugabe von Dampf hergestellt. Die Pelletherstellungstemperatur beträgt ungefähr 70ºC. In beiden Untersuchungen werden mit ungefähr 26 Tagen entwöhnte Hypor Ferkel verwendet. Beide Experimente wurden als Versuche mit einem geteilten Wurf ausgelegt (3 bis 5 Ferkel pro halben Wurf). Zum Vergleich wurden mindestens 15 vollständige Würfe verwendet.
In Tabelle 3A sind die Zusammensetzung und Analysen der experimentellen Nahrungen angegeben. Tabelle 3A: Zusammensetzung und Analyse der experimentellen Nahrungen (SMP = Magermilchpulver, TSP = texturiertes Sojabohnenmehl, SBM = Sojabohnenmehl und A1 = das experimentelle Produkt)
*: Die Vormischung enthält Vitamine, Mineralien, Aminosäuren, wachstumsfördernde Stoffe und organische Säuren.
In Tabelle 3B sind die technischen Ergebnisse von beiden Untersuchungen angegeben. Tabelle 3B: Technische Ergebnisse der ersten Untersuchung, in der texturierte Sojabohnenmehlnahrung mit Magermilchpulvernahrung und davon getrennt mit der Sojabohnenmehlnahrung verglichen wird.
*: Durchfallvorkommnisse (%): (Anzahl gezählter Durchfälle/(Anzahl der Ställe*Anzahl der Tage))*100*
2: Durchfallschwere: (flacher Mist*1-Durchfall*2+wässrige Fäkalien*3)/(Anzahl gezählter Durchfälle)
Texturiertes Sojabohnenmehl führt zu gleichen technischen Ergebnissen, aber zu signifikant mehr Durchfall, während der ersten beiden Wochen nach der Entwöhnung, im Vergleich zu Magermilchpulver. Im Vergleich zu Standardsojabohnenmehl führt die Verwendung von texturiertem Sojabohnenmehl in einer Entwöhnungsnahrung zu einer signifikant besseren Futtereffizienz und zu signifikant weniger Durchfall während der ersten beiden Wochen nach Entwöhnung.

Beispiel 4:

Im Maßstab einer Pilotanlage wurde extrudiertes entfettetes Sojabohnenmehl kontinuierlich mit frischem Leitungswasser gewaschen. Es wurden ungefähr 300 g extrudiertes entfettetes Sojabohnenmehl in einen Behälter gegeben, der 2700 Liter Leitungswasser mit einer Temperatur von ungefähr 20ºC enthielt. In diesen Behälter wurden ein durchlöchertes rundes Rohr (Lochdurchmesser 1 mm) und ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 10 mm gesetzt. Durch diese Rohre wurde Luft durchgeblasen, so dass das Wasser und das Material vollständig gemischt wurden. Der Behälter wurde entleert.
Das extrudierte entfettete Sojabohnenmehl wurde kontinuierlich während 2 Stunden mit Leitungswasser von ungefähr 20ºC mit einem Wasserdurchfluß von ungefähr 1,8 m³/h abgebraust.
Nach zwei Stunden ließ man den Behälter vollständig über ein Sieb mit einem Durchmesser von ungefähr 1,5 m ablaufen. Der Lochdurchmesser in diesem Sieb betrug ungefähr 4 mm.
Das gewaschene Material wurde ausgepresst, um soviel Wasser wie möglich zu entfernen. Nach dem Auspressen wurde das Material mit einem Lamellentrockenofen bei einer Temperatur von ungefähr 100ºC bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 7% getrocknet. Der Proteingehalt dieses Produkt betrug ungefähr 73% auf Trockengewichtsbasis. Der Proteindispersibilitätsindex des getrockneten Materials betrug ungefähr 5.

Beispiel 5:

Im Maßstab einer Pilotanlage wurde erwärmtes entfettetes Sojabohnenmehl kontinuierlich mit frischem Leitungswasser gewaschen. Es wurden ungefähr 50 kg extrudiertes entfettetes Sojabohnenmehl in einen Behälter gegeben, der 450 Liter Leitungswasser mit einer Temperatur von ungefähr 20ºC enthielt. Diesem Behälter wurde durch ein durchlöchertes rundes Rohr (Lochdurchmesser 1 mm) eine einem Rohr mit einem Innendurchmesser von 10 mm Luft zugeführt. Die Luftzufuhr hatte den Zweck das Wasser und das Material richtig zu mischen. Der Behälter wurde entleert.
Das erwärmte entfettete Sojabohnenmehl wurde kontinuierlich während 2 Stunden mit Leitungswasser von ungefähr 20ºC mit einem Wasserdurchfluss von ungefähr 0,9 m³/h abgebraust.
Nach zwei Stunden ließ man den Behälter vollständig über ein Sieb mit einem Durchmesser von ungefähr 1,5 m ablaufen. Der Lochdurchmesser in diesem Sieb betrug ungefähr 4 mm. Das gewaschene Material wurde ausgepresst, um soviel Wasser wie möglich zu entfernen. Nach dem Auspressen wurde das Material auf einem Wirbelschichttrockner mit einem Lamellentrockenofen getrocknet. Die Lufteingangstemperatur dieses Trockners betrug ungefähr 300ºC. Die Ausgangstemperatur betrug ungefähr 100ºC. Die Verweildauer des Produkts in diesem Trockner betrug ungefähr 20 Minuten. Die Temperatur des getrockneten Produkts betrug ungefähr 100ºC. Der Feuchtigkeitsgehalt des getrockneten Materials betrug ungefähr 6%. Der Proteingehalt dieses Produkts betrug ungefähr 71% auf Trockengewichtsbasis. Der Proteindispersibilitätsindex des getrockneten Materials betrug ungefähr 5.

Beispiel 6:

Ein Gegenstromwaschverfahren wurde folgendermaßen im Labormaßstab simuliert. Das Wasser, das für dieses Verfahren verwendet wurde, wurde durch Einweichen der erwärmten entfetteten Sojaflocken während 60 Minuten in Leitungswasser erhalten. Die Temperatur des Wassers betrug 20ºC und das Verhältnis von Sojaflocken : Wasser betrugt 1 : 10 bezogen auf das Gewicht. Nach 60 Minuten wurde das Wasser durch Dekantieren von den erwärmten entfetteten Sojaflocken getrennt. Der Trockensubstanzgehalt des so erhaltenen Wassers betrug 5,4 Gew.-%, davon waren 18,2 Gew.-% dieser Trockensubstanz Protein. Ein Teil dieser Wassers wurde verdünnt, um Wasserfraktionen mit einem Trockensubstanzgehalt von 2,8 Gew.-%, 2,0 Gew.-% beziehungsweise 1,0 Gew.-% zur Verfügung zu stellen. Der pH-Wert von allen diesen Wasserproben wurde mittels verdünnter Salzsäure auf 5,5 eingestellt.
Das Gegenstromwaschverfahren wurde durchgeführt, indem zuerst 200 Gramm erwärmte entfettete Sojaflocken während 20 Minuten mit 1500 ml Waschwasser, das von den Proben mit einem Trockensubstanzgehalt von 5,4% entnommen wurde, gewaschen. Nach 20 Minuten wurde das Wasser abdekantiert und die Flocken zur weiteren Entwässerung ausgepresst. Zu den sich daraus ergebenden Flocken wurden 1500 ml Wasser mit einem Trockensubstanzgehalt von 2,8% gegeben und gründlich gemischt. Nach 20 Minuten wurde das Wasser abdekantiert, die Flocken ausgepresst und 1500 ml Wasser mit einem Trockensubstanzgehalt von 2,0% zugegeben. Nach 20 Minuten wurde das Wasser abdekantiert, die Flocken ausgepresst und 1500 ml Wasser mit einem Trockensubstanzgehalt von 1,0% zu den Flocken gegeben. Nach 20 Minuten Waschen wurde das Wasser abdekantiert, die Flocken ausgepresst und die so erhaltenen Flocken einem letzten Waschschritt von 20 minütiger Dauer, unter Verwendung von 1500 ml Leitungswasser, dessen pH- Wert mit verdünnter Salzsäure auf 5, 5 erniedrigt wurde, unterzogen. Nach Abdekantieren des Waschwassers und Auspressen wurden die Sojaflocken in einem Vakuumtrockenofen während 12 Stunden bei 60ºC getrocknet. Der Proteingehalt dieser Flocken betrug 73,1% auf Trockengewichtsbasis.
Das vorstehende Verfahren kann unter Verwendung von Wasserproben, die 0,02 Gew.-% mikrobielle Phytase (bezogen auf das Gewicht der als die pflanzliche Proteinquelle entfetteten Sojaflocken) enthalten, wiederholt werden, um ein Sojaproteinkonzentrat zu erhalten, das einen sehr niedrigen Inosithexaphosphatgehalt aufweist.

Beispiel 7:

Es wurden 150 kg Sojaflocken wurden in einem Behälter gegeben und 750 Liter frisches Leitungswasser zugegeben. Dies wurde 30 Minuten mit Hilfe eines Aufsatzmischers (Geschwindigkeit 340 rpm) gemischt. Dies war notwendig, weil sich das Produkt leicht absetzt. Nach dem Waschen wurde die Aufschlämmung in einem Fertiggesenk (FMC Modell 35, Siebgröße 0,51 mm) mit einem Druck am Ausgang von 40 bar filtriert. Die gewaschenen Sojaflocken wurden zum weiteren Waschen zurückgeführt und das Waschwasser zu einem 5 Stufen-Rieselfilm-Verdampfer geführt. Zu den zurückgeführten gewaschenen Sojaflocken wurde Wasser bis zu einem Endvolumen von ungefähr 850 Liter zugegeben und dieses nochmals während 30 Minuten, wie vorstehend beschrieben, gemischt. Nach diesem Waschschritt wurde ein weiterer Waschschritt durchgeführt.
Nach dem letzten Entwässerungsschritt wurden die Sojaflocken in einem direkten Feuertrockner mit einer guten Temperaturkontrolle getrocknet. Die Trocknungs- (Luftausgangs-)temperatur lag zwischen 93,3 bis 143,3ºC. Das Produkt wurde bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von maximal 10% getrocknet.
Dasselbe Experiment wurde mit saurem Waschwasser durchgeführt. Dem Wasser wurde Schwefelsäure zugegeben, so dass der pH-Wert der Mischung von Sojaflocken und Wasser 5,0 betrug. Bei jedem neuen Waschschritt wurde der pH- Wert auf 5,0 eingestellt. In der nachstehenden Tabelle sind die chemischen Analysen dieser Testprodukte angegeben (auf Prozentsatzbasis).

Beispiel 8:

Es wurden die technischen und physikalischen Eigenschaften des Produkts A2 untersucht. Es wurden die Pellethärte, Pelletlänge, Ausdehnung und Verarbeitbarkeit gemessen und die Endfuttermittel wurden ebenfalls visuell kontrolliert. Herkömmliches Sojakonzentrat und Fischmehl wurde als Referenzen berücksichtigt. Die Inklusionsmengen von Produkt A2 in den Endfuttermitteln betrugen 10, 15, 20 und 25% des gesamten Futters. Das Ziel dieser Untersuchung war festzustellen, ob A2 dieselbe technische Wirkung wie Fischmehl aufwies (da dies mit Sojakonzentraten nicht der Fall ist).
Wie frühere Untersuchungen gezeigt haben, ist herkömmliches Sojakonzentrat eine schwieriges Rohmaterial in der Fischfutterproduktion. Dies war jedoch nicht der Fall mit dem A2 Produkt. Die Bindungseigenschaften des A2 Produkts sind genauso gut wie die Bindungseigenschaften von Fischmehl. Ebenfalls zeigte A2 dieselbe Ausdehnung wie Fischmehl. Die letztere Eigenschaft ist wichtig, um genügend Fett in die Pellets zu bekommen (Ölfassungsvermögen). Diese beiden Parameter schränken die Verwendung herkömmlicher Sojakonzentrate in der Fischfutterproduktion ein. Das Ergebnis dieser Untersuchungen war, dass das A2 Produkt eine viel bessere technische Wirkung aufweist als herkömmliche Sojakonzentrate und so gut wie Fischmehl ist.
Obwohl die Leichtigkeit, mit der die vorliegenden pflanzlichen Proteinkonzentrateenthaltenden Futter pelletisiert werden können, ebenfalls von anderen Bestandteilen abhängen könnte, haben Untersuchungen gezeigt, dass die Einführung von konzentrierten pflanzlichen Proteinprodukten dieser Erfindung in typische Futter mit einem Gehalt von mehr als 5%, beispielsweise mehr als 10%, wie zum Beispiel 15% oder mehr, oder sogar 20% bis 25% bezogen auf das Gewicht des Endfutters, keine Problem bezüglich der Pelletisierung darstellt. Dies stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlicher Sojaprodukte dar, die nicht mit einem Gehalt von mehr als 5 Gew.-% erfolgreich eingeführt werden können.

BIBLIOGRAPHIE

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Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Protein enthaltendes Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß eine pflanzliche Proteinquelle (a) einer Wärmebehandlung unterworfen wird, (b) danach in einem oder mehreren Schritten mit Wasser bei einer Temperatur von 50ºC oder niedriger gewaschen wird, und (c) danach einer weiteren Wärmebehandlung unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Wasser Leitungs- oder Trinkwasser ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wasser einen pH-Wert von weniger als 7 aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Wasser einen pH-Wert von mindestens 4 aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wasser einen pH-Wert zwischen 5,5 und 7 aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin einer oder mehrere der Waschschritte in einem Gegenstromverfahren ausgeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die pflanzliche Proteinquelle mit Wasser in drei bis sieben Schritten gewaschen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die pflanzliche Proteinquelle mit dem Wasser in einer Vielzahl von Schritten gewaschen wird und das Material mindestens teilweise zwischen aufeinanderfolgenden Waschschritten entwässert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Wasser in mindestens einem Waschschritt Phytase enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Phytase in einer Menge von bis zu 1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der pflanzlichen Proteinquelle, z. B. in einer Menge von 0,001 bis 1,0 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der pflanzlichen Proteinquelle verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin 4 bis 10 Gewichtsteile Wasser in dem oder jedem Waschschritt pro Teil der pflanzlichen Proteinquelle verwendet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin das Waschen bei einer Temperatur bis zu 35ºC, z. B. bei einer Temperatur von bis zu 20ºC, durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin in der ersten Wärmebehandlung die pflanzliche Proteinquelle ausreichend erhitzt wird, um ihren Proteindispersibilitätsindex auf einen Wert, der geringer als 35% ist, z. B. geringer als 30%, zu reduzieren.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin in der ersten Wärmebehandlung die pflanzliche Proteinquelle auf eine Temperatur von 80ºC bis 150ºC erhitzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin die erste Wärmebehandlung in einer Vorrichtung zum Entfernen von Lösungsmitte) mittels Erwärmen durchgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin in der weiteren Wärmebehandlung die pflanzliche Proteinquelle ausreichend erhitzt wird, um ihren Proteindispersibilitätsindex auf einen Wert, der geringer als 20% ist, z. B. geringer als 15%, zu reduzieren.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, worin in der weiteren Wärmebehandlung die pflanzliche Proteinquelle auf eine Temperatur von 80º bis 180ºC erhitzt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin das gewaschene Material mindestens teilweise getrocknet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Trocknen des gewaschenen Materials den Schritt des Abdekantierens des Wassers, welches vom letzten Waschschritt zurückgeblieben ist, einschließt.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, worin das gewaschene Material einem thermischen Trocknungsschritt unterworfen wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die weitere Wärmebehandlung einen thermischen Trocknungsschritt umfaßt.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei der thermische Trocknungsschritt in einem Wirbelschichttrockner oder in einem rotierenden Trommeltrockner bewirkt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, worin das gewaschene Material bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 Gew.-% oder weniger getrocknet wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die pflanzliche Proteinquelle, welche den Waschschritten unterworfen wird, aus Sojabohnen und/oder anderen Hülsenfrüchten und/oder anderen Ölsamenpflanzen erhalten wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die pflanzliche Proteinquelle ein entfettetes grobes Sojamehl, ein entfettetes feines Sojamehl, ein entfettetes Sojabohnenmehl, ein texturiertes Sojaprodukt oder eine Mischung aus zwei oder mehreren von diesen ist.

26. Protein enthaltendes Produkt, welches mindestens 60% eines pflanzlichen Proteins auf Trockengewichtbasis, von 0 bis 2% einfache Zucker auf Trockengewichtbasis, einen Fettgehalt von 0 bis 1% auf Trockengewichtbasis und einen Feuchtigkeitsgehalt von 0 bis 12% auf das Gesamtgewicht des Produktes umfaßt und einen Trypsin-hemmenden Faktor, welcher 1,0 mg oder weniger Trypsin pro Gramm Produkt hemmt, aufweist.

27. Protein enthaltendes Produkt nach Anspruch 26, welches einen Inosithexaphosphatgehalt (berechnet als Phytinsäure) von 0 bis 0,5 Gew.-% aufweist.

28. Protein enthaltendes Produkt nach Anspruch 26 oder 27, wobei der Gehalt von Isoflavonen 900 ppm oder größer ist.

29. Zusammensetzung in Form von Lebensmitteln für den menschlichen Verzehr oder eines Futters für Vieh, wobei die Zusammensetzung ein Proteinenthaltendes Produkt, welches durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25 hergestellt worden ist, oder ein Protein-enthaltendes Produkt nach Anspruch 26, 27 oder 28 in Beimischung mit mindestens einem anderen Bestandteil, welcher aus Nahrungsquellen und Quellen eßbarer Zusatzstoffe ausgewählt ist, umfaßt.

30. Zusammensetzung nach Anspruch 29, welche (a) eine Nahrungsquelle, ausgewählt aus Ölen, Kohlenhydraten, Proteinen, Vitaminen, Mineralien, Aminosäuren, wachstumsfördernde Stoffe, organischen Säuren und Mischungen von zwei oder mehreren von diesen, und/oder (b) einen Zusatzstoff, ausgewählt aus Verfahrenshilfsstoffen, Biofarbstoffen, Antioxidantien und Mischungen von zwei oder mehreren von diesen, umfaßt.

31. Zusammensetzung nach Anspruch 29 oder 30, welcher eine Nahrungsquelle, ausgewählt aus Milchpulver, Fischmehl, Getreidearten, Getreidenebenprodukten, Lactose, Fleischmehl und anderen Tierprodukten, und Fette umfaßt.

32. Zusammensetzung nach Anspruch 29, 30 oder 31, welche das Proteinenthaltende Produkt in einer Menge von mehr als 5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-%, mehr bevorzugt mehr als 15 Gew.-%, umfaßt.

33. . Verfahren zum Ernähren von Menschen oder Vieh, dadurch gekennzeichnet, daß die Menschen oder das Vieh mit einem Protein enthaltenden Produkt, welches durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25 hergestellt worden ist, oder einem Protein enthaltenden Produkt nach Anspruch 26, 27 oder 28 oder einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 29 bis 32 versorgt werden.

34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Vieh aus Fisch, Krebsen und Tieren mit einem Magen ausgewählt wird, z. B. in welchen das Vieh aus Lachs, Forelle, Garnelen und Schweinen, beispielsweise Ferkeln, ausgewählt wird.

35. Verfahren zum Verbessern der Verarbeitbarkeit, z. B. Pelletierbarkeit, eines Futtermittels für Vieh, wobei das Futtermittel ein pflanzliches Proteinenthaltendes Produkt enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Proteinenthaltendes Produkt verwendet wird, welches durch ein Verfahren gemäß des ersten Aspektes dieser Erfindung hergestellt worden ist, und in das Futtermittel in einer Menge von mehr als 5 Gew.-% bezogen auf das gesamte Futtermittel eingeführt wird.