HU191997B - Process for producing animal fodder preparation containing lysine - Google Patents

Description

(57) KIVONAT

A találmány 35-48 tömeg% lizint tartalmazó, szilárd, stabil állati takarmány készítmény előállítására vonatkozik.

Az eljárás szerint a lizint termelő mikroorganizmust a fermentálható anyagokat az összes szárazanyagra vonatkoztatva több, mint 80%-ban tartalmazó szénforrást, továbbá nitrogénforrást tartalmazó közegben tenyésztik, a szénforrás koncentrációja 5-15 g/liter, a nitrogénforráeé 1-5 g/liter, a pH célszerűen 7.3, majd a kapott fermentlevet koncentrálják és vízmentesitik.

A találmány lizintartalmú állati takarmánykészitmény előállítására szolgáló eljárásra vonatkozik.

A lizin egyszerű gyomrú állatok eszenciális aminosava, amit elsősorban az állati takarmányozásban alkalmaznak.

A lizin előállítható kémiai vagy biokémiai módszerekkel. Habár a biokémiai módszerek gazdaságilag sokkal értékesebbek, mint a kémiai módszerek, a lizin extrahálása viszonylag alacsony kitermeléssel valósítható meg, különleges berendezésekre és költséges anyagokra van szükség.

Ha a lizint állati takarmányozásra használják fel, különböző takarmányokkal keverik, igy gabonafélékkel, amelyek összetétele meglehetősen pontatlan. Ilyen körülmények között a tisztított lizin használata nem tűnik szükségesnek.

Megállapítottuk, hogy a lizin termelésére használt tömény fermentlevek azonos tápértékűek, mint a tisztított lizin. A biomasszának és a lizin termeléséhez szükséges fermentációs közeg különböző alkotórészeinek, valamint származékainak nincs semmilyen káros hatása az állatokra, emellett a fermentlevek, amelyeket olyan mértékben sűrítünk be, hogy a kívánt felhasználáshoz megfelelő lizintartalmüak legyenek, viszkózus folyadékok, amelyeknek állati takarmányokkal alkotott keveréke nehézséget okozhat.

A teljesen vízmentesltett fermentlevek sűrű, ragadós és rendkívül higroszkópikus szilárd anyagok, ennek következtében nehezen kezelhetők.

Javasolták, elsősorban a 480 397 számú szovjet leirásban és a 2 217 347 szám alatt nyilvánosságra hozott 7 340 738 számú francia szabadalmi leirásban, olyan szilárd készítmények előállítását, amelyek a lizin koncentrált fermentlevéből készülnek és adott esetben vizelvonó adalékot tartalmaznak. Ezek a készítmények azonban nem mindig megfelelő minőségűek, gyakran higroszkópikusak vagy az adalék olyan mennyiségben való alkalmazása szükséges, hogy a kész készítményben a lizintartalom nagyon kevés.

A 2 409 627 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali irat lizintartalmú állati takarmány előállítását ismerteti. Az eljárás szerint a lizint termelő mikroorganizmus mellett egy olyan mikroorganizmust is adnak a fermentléhez, amely cukor jelenlétében nem asszimilálja a lizint. Az eljárással azonban legfeljebb 21% lizintartalmú készítmény állítható elő.

Azt is javasolták, elsősorban a 2 464 032 számon nyilvánosságra hozott 7 921 646 számú francia szabadalmi leirásban, hogy stabil, szilárd, könnyen kezelhető készítmény előállítására, amely nedvesség hatására nem duzzad és 10-35% lizint tartalmaz, a lizin előállítására használt tömény fermentléhez széndioxid gáz jelenlétében meszet vagy lecsapott magnézium-karbonátot adagoljanak. Ezekben a készítményekben a lizintartalom meglehetősen alacsony és nagy az adalék mennyisége.

Az találtuk - és ez találmányunk tárgya -, hogy lizint termelő mikroorganizmus jól meghatározott körülmények között való tenyésztésével kapott tömény fermentléhól ipari méretekben és reprodukálható módon olyan készítmény állítható elő, amelynek nagy a lizintartalma és rendelkezik az állati takarmányozáshoz való felhasználás szükséges jellemzőivel.

A találmány szerint a lizint termelő mikroorganizmust a fermentálható anyagokat az összes szárazanyagra vonatkoztatva több, mint 80% arányban tartalmazó szénforrást és nitrogénforrásként ammónium-szulfátot vagy ammóniát tartalmazó közegben tenyésztjük, miközben a közegben a szénforrás koncentrációját 5 és 15 g/liter között, az ammóniumionok koncentrációját 1 és 5 g/litei· között, és a pH-t kénsavval célszerűen 7,3 értéken tartjuk, majd 30-100 órás tenyésztés után, amikor a maradék cukor koncentrációja 2 g/ /liter alá csökken, a kapott fermentlevet koncentráljuk és vízmentesítjük.

A találmány szerint előállított készítmény tulajdonságai a következők:

- magas lizintartalom, amely lizinbázisban kifejezve rendszerint 35 és 48 t% között van;

- nedves levegővel szembeni ellenállóképesség, még az alkalmazás során rendszerint fellépő legkedvezőtlenebb körülmények között is, a mechanikai tulajdonságok jelentős változása nélkül, elsősorban a csomóképződés vagy agglomerálódás vagy összeragadás elmaradása. Továbbá 120 óra hoszszat 25 °C-on 90%-os relatív páratartalmú közegben tartva a termék vizfelvétele rendszerint 5-10%, amely egyenértékű a kristályos lizin hidrokloridjának vízfelvételével. 70%-os relatív páratartalmú közegben a vízfelvétel általában 2-5%;

- a termék tárolása alatt stabil marad. A lizintartalom csökkenése 50 °C-on egy hónap után nem haladja meg az 5%-ot, 25 °C-on 6 hónap után nincs csökkenés;

- a szokásos módszerekkel meghatározott fizikai tulajdonságok a következők:

a) a folyékonyság meghatározása kalibrált nyílású .homokóra módszerrel (50 g termék kifolyásához szükséges idő 5 mm átmérőjű nyiláson 40-45 másodperc), a .lejtőszög’ módszerrel rendszerint 30-35° és a .lejtösik hajlásszöge’ módszerrel általában 28-30°;

b) agglomerálódásra való hajlamosság hiánya kompresszometriás csomósodási vizsgálatban;

- alkalmasság az állati takarmányozásban használatos teljes takarmányokkal és premixekkel való keveréshez. A keveredés homogenitását a diszpergálódás mértéke alapján határoztuk meg, amely általában 5% alatt van, bármennyi is a lizinadalék adag-24

I ja, lizinbázisban kifejezve és amely 0,05-20% lehet;

- a termék bevitele után a teljes takarmány és/vagy a premix stabil: 50 °C-ig terjedő hőmérsékleten kéthónapos tárolás után a lizintartalom csökkenése általában kisebb, mint 10% és csökkenést nem tapasztaltunk 25 °C-on hat hónapos tárolás után.

Általánosan a találmány szerint előállított készítményt a következő módon jellemezhetjük:

finom, rózsás bézsszínű-barna por; relatív sűrűség 0.4-0.6; százalékos összetétel (tőmeg%):

szárazanyag	95-98%
lizin (bázisban ki-
fejezve)	35-48%
fehérjék	10-15% (1)
lizintől eltérő ősz-
szes szabad aminosav	1-3 % (2)
tejsav	0.5-3% (3)
más savak, amelyek szén-
atomszáma 8 alatt van	2-10% (3)
poliszacharidok, oli-
goszacharidok	2-7% (4)
zsírok, olajok	1-6% (6)
víz	0.5-3%
ásványi anyagok	10-25% (6).

(1) A fehérjetartalmat a szerves nitrogéntartalom alapján szokásos módszerekkel határoztuk meg (az összes nitrogénből levonva az ásványi nitrogént). Ebből levontuk a lizinnek és a többi szabad aminosavnak megfelelő nitrogéntartalmat, amelyet ioncserélő gyantán való kromatografálással vagy kolorimetriásan határoztunk meg és értékeltünk.

(2) Meghatározás Biotronic készülékkel.

(3) Meghatározás gázfázisú kromatografálással derivatizálás után.

(4) A redukáló cukor meghatározása hidrolízis után.

(5) Meghatározás etil-éterrel való extrahálás után.

(6) Meghatározás kéntartalmú hamu alapján.

Az ásványi anyagok a fermentációs közeg alkotórészeiből és a lizin sóképzéséből erednek a képződés sorrendjében. Figyelembe véve a fermentációs közegben alkalmazott szubsztrát összetételének változását és minden fermentációs művelet önmagából következő ingadozásait, a találmány szerint előállított készítmény jellemzői eltérhetnek a fent megadott értékektől anélkül, hogy a találmány egyéb ismérvei csorbát szenvednének.

A találmány szerinti készítmény előállítható a lizint termelő fermentléből kiindulva.

A lizin termelésére nagy mértékben képes mikroorganizmussal, például Brevibactérium vagy Corynebactérium nembe tartozó mikroorganizmussal megfelelő közegben, amely legalább egy szénforrást és egy asszimilálható nitrogén forrást, valamint ásványi sókat tartalmaz, 25-40 °C-on és 5-8 pH-értéken való fermentálással állítjuk elő. Rendszerint a szénforrás és a nitrogénforrás komplex elegy, Így cukorrépa vagy nádcukor melasz, kukoricalekvár vagy szójaliszt hidrolizátum. Ilyen közegek használata esetén, a későbbi vizmentesítés után kapott tömény fermentlevek olyan termékeket eredményeznek, amelyek nem rendelkeznek a kívánt tulajdonságokkal.

Megállapítottuk, hogy a kívánt hatás elérése érdekében szükséges, hogy a tenyészközeg, az oltókőzeg és a termelőközeg könynyen ellenőrizhető mennyiségű és minőségű, kevésbé komplex összetevőket tartalmazzon. Nevezetesen fontos, hogy olyan szénforrást alkalmazzunk, amelyben a fermentálható anyag és az összes szilárd anyag tömegaránya 80% fölött legyen, és a fermentálható anyagok olyan anyagok, amelyek a fermentáció során hatásosan metabolizálhatók, ha közvetlenül nem asszimilálhatok a termelő törzs által. A szénforrások közül megemlíthetjük a glükózt, a szacharózt, amidon-hidrolizátumokat és minden olyan más elegyet, amely alkalmas megfelelő mértékű tisztasági arányban asszimilálható szén és oxigén szolgáltatására. A mikroorganizmus tenyésztésére szükséges többi anyag, valamint a lizin előállításához szükséges anyagok előnyösen gyakorlatilag tiszták vagy legalább koncentráltak.

A fermentációs műveletet oly módon hajthatjuk végre, hogy a közegben a fő reagensek koncentrációja az előzőkben meghatározott értékek között legyen. Ilyen módon lehetséges nemcsak a lizin képződését, hanem a termelő törzs normális metabolizmusából származó melléktermékek képződését is vagy lehetséges eltéréseiket is ellenőrizni, amelyek fontos szerepet játszanak a végtermék tulajdonságainak kialakulásában.

Egyébként a lizin képződése folyamán sóvá való alakítását különösen előnyösen úgy oldhatjuk meg, hogy a fermentléhez folyamatosan vagy szakaszosan ásványi savat, igy kénsavat adunk. Gyakorlati szempontból a sóképzést megoldhatjuk úgy, hogy a fermentációs közeghez ammóniumsót, igy ammónium-szulfátot ammónia jelenlétében vagy ammóniát sav, így kénsav jelenlétében adagolunk oly módon, hogy az ammóniumion-tartalmat állandó értéken tartjuk, és a pH-t is ellenőrizhessük.

A fermentáció időtartama rendszerint 30-100 óra és a fermentációt megállítjuk, ha az asszimilálható szén és nitrogén koncentrációja eléggé lecsökkent, például ha a maradék cukor koncentrációja 2 g/liter alá csökken. Ilyen módon a fermentlé koncentrálását minden előzetes elválasztás nélkül kézben tarthatjuk.

A fermentlé szárazanyag tartalma a koncentrálás előtt általában 10-20 t%.

A 10-20 t% szárazanyagot tartalmazó fermentlevet szokásos módszerekkel koncentrálhatjuk olyan hőmérsékleten, nyomáson és időtartam alatt, amelyek elpusztítják az élő

-3191997 mikroorganizmusokat a lizin bomlása nélkül. Például a koncentrálást megvalósíthatjuk vékonyréteges bepárlóban, amelyet 130 °C-os gőzzel fűtünk, és a koncentrált fermentlé hőmérséklete 110-120 °C lehet.

Általánosan azt mondhatjuk, hogy a koncentrálást addig folytatjuk, amíg a szárazanyag-tartalom eléri az 50-70 t%-ot.

Az igy kapott koncentrátumot ezt követően vizmentesítjük szokásos módszerekkel, amelyek alkalmasak az ilyen műveletekhez, adott esetben adalékok hozzáadása után, amelyek elősegítik a végtermék kialakítását olyan körülmények között, hogy a termék jellemzőit és összetételét jelentősen ne befolyásolják. Például a vízmentesitést megvalósíthatjuk porlasztással, gyúrással és granulálással, szárítással és leválasztással, alkalmas oldószer jelenlétében való azeotróp vizmentesitéssel.

Általánosan azt mondhatjuk, hogy a vízmentesitést olyan körülmények között valósítjuk meg, amely a végterméket nem károsítja. Pédául ha azeotróp desztillálást alkalmazunk, a tömény fermentlevet takarmányozási szempontból összeférhető és elfogadható oldószerrel keverjük össze, majd a desztillálást előnyösen csökkentett nyomáson végezzük. Erre a célra különösen célszerű takarmányozási célokra alkalmas parraffinolajat, mint oldószert használni. Az azeotróp desztillálja befejezése után a találmány szerinti vízmentes készítmény az oldószerben szuszpendálva van, amelytől szűrései elkülöníthető, majd szárítható.

A találmány szerint előállított készítmény jellemzőit túlnyomó részben a kapott termék kémiai összetétele alapján határozzuk meg. Az összetételt befolyásolja a vízmentesítési művelet folyamán kapott szilárd anyag szerkezete.

Különösen előnyös az előállítási műveletet úgy végezni, hogy a kapott termékben a kristályok aránya 50% körül legyen {röntgen-diffrakciós módszerrel meghatározva), a mikroporozitás körülbelül 0.3 ml/g és a fajlagos felület körülbelül 0,5 m²/g.

Az alkalmazott fermentációs közegtől és a fermentáció során hozzáadott savtól függően a lizin a végtermékben só, például szulfát formájában lehet.

Akármilyen vízmentesitési műveletet is alkalmazunk, a kapott termék közvetlenül felhasználható állati takarmány-adalékként.

A találmány szerinti eljárással előállított termék kitűnik kiváló stabilitásával. Hat hónapig körülbelül 25 °C-on tárolva, a végtermék lizintartalma nem változik.

A találmány szerinti termék elsősorban állati takarmányozáshoz alkalmazható. Mivel a termék szilárd és nedvességre lényegében közömbös, kiválóan keverhető az állatok takarmányozására szolgáló tápokhoz. A kapott termék stabilitásának következtében, a teljes takarmány felhasználását megelőzően, lényegesen korábban elkészíthető.

A találmány szerinti takarmány készítmények mind baromfinál, mind sertésnél egyenértékűek a tisztított lizin-hidrokloriddal.

A következő példa mutatja be a találmány gyakorlati megvalósítását anélkül azonban, hogy oltalmi körünket korlátozná.

Példa

Keveróvel és levegöztetővel felszerelt. 20 literes fermentorha a következő anyagokat töltjük:

víz 3 liter kukorica-kivonat 250 g

A közeget 20 percig 120 °C-os gőz átvezetésével sterilizáljuk. 35 °C-ra való lehűlés után steril vízzel a térfogatot 5 literre kiegészítjük.

A következő steril oldatokat állítjuk elő:

liter, 650 g/literes glükóz oldat;

liter, 500 g/literes ammóniuni-szulfát-oldat;

liter, 15 s/tf,%-os ammónium-hidi— oxid-oldat;

0,15 liter, 10 g leucint tartalmazó leucin-foszfát-oldat;

0,1 liter szójaolaj.

Összekeverés után a pH-értéket steril ammónium-hidroxiddal 7,30-ra állítjuk.

A fermentort 2 literes lombikban lévő, az előzőekben megadott tenyészközeggel analóg táptalajon tenyésztett 500 ml-es tenyészettel beoltjuk.

A keverés sebessége 500/perc, a levegőztetés aránya 600 liter/óra.

A fermentációs közeget 5 és 15 g/literes glükóz-oldattal tápláljuk; a pH-érték 7,30-on tartására ammónium-hidroxid-oldatot, és az ammónium-ionok 1 és 5 g/liter közötti koncentráción tartására ammónium-szulfátot adunk hozzá.

A fermentációs közeghez 3 ml/óra menynyiségben leucin-foszfát-oldatot, valamint időszakonként a habképződés csökkentésére szójaolajat adunk.

óra hosszat 35 °C-on való tenyésztés után körülbelül 12 liter fermentlevet kapunk, amely 70 g/liter lizint tartalmaz lizinbázisban kifejezve és szárazanyag-tartalma 15%.

A 15% szárazanyag tartalmú fermentlevet csökkentett nyomáson, 130 °C-os gőzzel melegített vékonyréteg bepárlóban bepároljuk. A közeg hőmérsékletét körülbelül 90 °C-on tartjuk. A koncentrálást addig folytatjuk, amíg 60 t%' szárazanyag-tartalmú koncentrátuniot kapunk.

liter, 160 °C fölötti forráspontú paraffinolajjal töltött, keverővei felszerelt lombikba beletöltjük a 60 t% szárazanyag tartalmú koncentrátumot, majd csökkentett nyomáson (4-13,3 kPa, desztilláljuk a kondenzvíz eltávolításával.

Végül 100 °C körüli hőmérsékleten olajban lévő porszuszpenziőt kapunk.

A port kiszűrjük, majd bepárlóban szárítjuk. 245 g terméket kapunk, amelynek jellemzői a következők: 5 finom, rózsás bézs-sötétbarna por; relatív sűrűsége: 0.52 lizintartalom (bázisként): 44% t%-os összetétel:

szárazanyag kb.	97%
fehérjék	13%
olaj, zsirszerű anyagok	1.2%
ásványi anyagok	3.8%
teljes foszfor	0.35%
összes aminosav (li—
zinen kivül)	2.5%
szulfátion (kénsav-
ban kifejezve)	14.5%
víz	1.2%.

SZABADALMI IGÉNYPONT

Claims (1)

1. Eljárás 35-48 tömeg% lizint tartalmazó, szilárd, stabil állati takarmánykészitmény előállítására fermentálással és a lizint tartalmazó fernienlló vízmenlesiLésével, azzal jellemezve, hogy a lizint termelő mikroorganizmust a fermentálható anyagokat az összes szárazanyagra vonatkoztatva több, mint 80% arányban tartalmazó s.zénforrást és nitrogénforrásként animónium-szulfátot vagy ammóniát tartalmazó közegben tenyésztjük, miközben a közegben a szénforrás koncentrációját 5 és 15 g/liter között, az ammöniumionok koncentrációját 1 és 5 g/liter között, és a pH-t kénsavval célszerűen 7,3 értéken tartjuk, majd 30-100 órás tenyésztés után amikor a maradék cukor koncentrációja 2 g/liter alá csökken, a kapott fermentlevet koncentráljuk és vizmentesítjük.