CH646684A5

CH646684A5 - METHOD FOR REMOVING PHENYLALANINE FROM PROTEIN HYDROLYSATES OR MEAT FLAVORING CONCENTRATES.

Info

Publication number: CH646684A5
Application number: CH948480A
Authority: CH
Inventors: Lajos Dr Szente; Jozsef Dr Szejtli; Manfred Specht; Manfred Dr Rothe
Original assignee: Chinoin Gyogyszer Es Vegyeszet
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1984-12-14
Also published as: ES498105A0; SE449156B; CA1146167A; YU42713B; NO803934L; IT8050465A0; DK551180A; GB2066265B; SE8009070L; FR2472348B1; GB2066265A; DE3049328A1; NO154153B; YU326080A; ES8200701A1; CS221284B2; HU194487B; FR2472348A1; IT1143905B; NO154153C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Phenylalaningehaltes der Proteinhydrolysate oder Fleischaromakonzentrate durch eine Behandlung mit Cyclodextrin-Polymer. The present invention relates to a method for reducing the phenylalanine content of the protein hydrolysates or meat flavor concentrates by treatment with cyclodextrin polymer.

Die an Phenylalanin armen Proteinhydrolysate und die aus den Hydrolysaten hergestellten Produkte wie z.B. die Fleischaromakonzentrate spielen eine wesentliche Rolle im Proteinversehen der Patienten die an Phenylketonuria leiden. The protein hydrolyzates low in phenylalanine and the products made from the hydrolyzates, e.g. the meat flavor concentrates play an essential role in the protein oversight of patients suffering from phenylketonuria.

Die Literatur beschreibt einige Versuche die auf die Verminderung des Phenylalanins in Proteinhydrolysaten gerichtet wurden. Partridge, S.M. und Brinley R.C. /Biochem. J., 51,628, 1951/ entfernten Phenylalanin und Thyrosin aus den Proteinhydrolysaten durch chromatographische Methode mit Ionaustauscher-Verdränger /Zeo-Carb 215, Dowey 2 und sulphoniertes Polystyrol Harz/ und man eluierte mit 0,075 N Natriumhydroxyd und 0,15 N Ammoniak. The literature describes some attempts that have been made to reduce phenylalanine in protein hydrolyzates. Partridge, S.M. and Brinley R.C. / Biochem. J., 51, 628, 1951 / removed phenylalanine and thyrosine from the protein hydrolyzates by chromatographic method with ion exchanger displacer / Zeo-Carb 215, Dowey 2 and sulphonated polystyrene resin / and one eluted with 0.075 N sodium hydroxide and 0.15 N ammonia.

Die präparative ionaustauscher-chromatographische Methode /Zeo-Carb 225 Harz/ wurde durch Campbell, P.N., Jacobs S. und Werk T.S. /Chem. and Ind. 117, 1975/ weiterentwickelt. The preparative ion exchange chromatographic method / Zeo-Carb 225 resin / was developed by Campbell, P.N., Jacobs S. and Werk T.S. / Chem. and Ind. 117, 1975 / developed.

Celretti P. und Montesi G. und Silipardi N. /Arch. Scienze Biol., 11, 554 (1957)/ isolierten das Phenylalanin aus dem Hydrolysat durch eine präparative Methode auf Amberlit-IRC-50 Harz. Die bekannten Verfahren zur Herstellung von an Phenylalanin armen Proteinhydrolysaten haben den Nachteil, dass sie sehr kostspielig sind und der Geschmack der erhaltenen Produkte ist unangenehm. Celretti P. and Montesi G. and Silipardi N. / Arch. Scienze Biol., 11, 554 (1957) / isolated the phenylalanine from the hydrolyzate by a preparative method on amberlite-IRC-50 resin. The known methods for producing protein hydrolyzates low in phenylalanine have the disadvantage that they are very expensive and the taste of the products obtained is unpleasant.

Der unangenehme Geschmack der phenylalanin-freien Proteinhydrolysate die durch die ionaustauscher-chromato-graphische Methode hergestellt wurden, stammt aus dem Prozess der Hydrolyse. Die Ionaustauscher-Chromatogra-phie benötigt ein salzarmes Proteinhydrolysat, so wird die Hydrolyse nicht mit Salzsäure, sondern mit Schwefelsäure durchgeführt, die als Calziumsalz leicht aus dem System entfernt werden kann. The unpleasant taste of the phenylalanine-free protein hydrolyzates that were produced by the ion-exchange chromatographic method stems from the process of hydrolysis. The ion exchanger chromatography requires a low-salt protein hydrolyzate, so the hydrolysis is not carried out with hydrochloric acid, but with sulfuric acid, which can easily be removed from the system as calcium salt.

Es ist weiterhin bekannt, dass in den schwefelsäurigen Proteinhydrolysaten sogenannte Off-Flavor-Komponente entstehen /DE-PS 127 693, Prendestgast, K. Food Trade 44, 14-21.1974/. It is also known that so-called off-flavor components arise in the sulfuric acid hydrolyzates / DE-PS 127 693, Prendestgast, K. Food Trade 44, 14-21.1974 /.

In GB-PS 1 091 637 wurde beschrieben, dass ß-Cyclo-dextrin mit verschiedenen bifunktionellen Verbindungen / 5 wie z.B. Epichlorhydrin, Dichlorhydrin, Diepoxybutan, Di-epoxypropylether/vernetzt werden kann und man erhält dadurch ß-Cyclodextrin Polymere. In GB-PS 1 091 637 it was described that β-cyclodextrin with various bifunctional compounds / 5 such as e.g. Epichlorohydrin, dichlorohydrin, diepoxybutane, di-epoxypropyl ether / can be crosslinked and this gives β-cyclodextrin polymers.

Es ist weiterhin bekannt, dass ß-Cyclodextrin Polymere mit entsprechenden Verbindungen z.B. mit Aminosäuren xo Cyclodextrin Komplexe bilden. It is also known that β-cyclodextrin polymers with corresponding compounds e.g. Form complexes with amino acids xo cyclodextrin.

Aus dem Artikel von Wiedenhof /Stärke, 21,163 (1969)/ erfährt man, dass die komplex-bildenden Eigenschaften der Cyclodextrin Polymere als Basis für ein neues analytisches chromatographisches Verfahren und zwar für die Gelinklu-15 sionschromatographie diente. From the article by Wiedenhof / Starke, 21, 163 (1969) / one learns that the complex-forming properties of the cyclodextrin polymers served as the basis for a new analytical chromatographic method, namely for gel-ion sion chromatography.

Zsadon et. al. /Stärke, 31,11,1979/ beschrieben ein analytisches Verfahren in welchem Phenylalanin, Triptophan und Thyrosin voneinander bzw. gleichzeitig von Aminosäure getrennt werden konnten. Zsadon et. al. / Starch, 31, 11, 1979 / described an analytical method in which phenylalanine, triptophane and thyrosine could be separated from one another or simultaneously from amino acid.

20 Die Trennungsmethoden zur Trennung von aliphatischen und aromatischen Aminosäuren wurden bisher für präparative Zwecke nicht verwendet. 20 The separation methods for the separation of aliphatic and aromatic amino acids have so far not been used for preparative purposes.

Die bisher bekannten Verfahren betreffen eine analytische Trennung der aliphatischen und aromatischen Amino-25 säuren aus Amin-Säure Gemischen mit Cyclodextrin Polymeren. Das Ziel war also nicht die Herstellung von an Phenylalanin armen Proteinhydrolysaten. Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines technisch verwendbaren Verfahrens zur Entfernung von Phenylalanin aus Proteinhy-30 drolysaten und Reaktionsprodukten derselben. The previously known processes relate to an analytical separation of the aliphatic and aromatic amino-25 acids from amine-acid mixtures with cyclodextrin polymers. So the goal was not to produce protein hydrolyzates low in phenylalanine. The aim of the present invention is to develop a technically usable process for removing phenylalanine from protein hydrolyzates and reaction products thereof.

Schon längst sollte die Aufgabe gelöst werden eine Methode auszuarbeiten, durch welche aus Hydrolysaten mit einem Totalaminosäuregehalt von 10-30% und NaCl-Gehalt von 10-30% das Phenylalanin entfernt werden kann. 35 Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass unter bestimmten Umständen die Phenylalanin-Isolierung aus hochkonzentrierten Lösungen auch preparativ durchgeführt werden kann. The task of developing a method by which the phenylalanine can be removed from hydrolysates with a total amino acid content of 10-30% and NaCl content of 10-30% should have been solved long ago. 35 The invention is based on the knowledge that, under certain circumstances, phenylalanine isolation from highly concentrated solutions can also be carried out preparatively.

Die Trennung soll unter solchen Umständen stattfinden, 40 unter welchen das verwendete ß-Cyclodextrin-Polymer gegenüber dem Phenylalanin eine hochspezifische komplexbildende Aktivität aufweist. The separation should take place under those circumstances 40 under which the ß-cyclodextrin polymer used has a highly specific complex-forming activity compared to phenylalanine.

Viele Versuche beweisen, dass die Bindung des Phenylalanins und des Thyrosins an dem ß-Cyclodextrin-Polymer 45 von der Konzentration der beiden Aminosäuren in dem Proteinhydrolysat abhängt. Many attempts prove that the binding of the phenylalanine and the thyrosine to the β-cyclodextrin polymer 45 depends on the concentration of the two amino acids in the protein hydrolyzate.

Zur Verminderung des NaCl-Gehaltes der verwendeten salzsauren Proteinhydrolysate kann das Absalzungsverfah-ren gemäss DD-PS 127 693 oder das Elektrodialysis-Verfah-50 ren verwendet werden. To reduce the NaCl content of the hydrochloric acid hydrolysates used, the desalination process according to DD-PS 127 693 or the electrodialysis process can be used.

Die Menge des durch 1 g ß-Cyclodextrin Polymer gebundenen Phenylalanins hängt vom Durchmesser der mit dem Polymer gefüllten Säule, der Höhe der Füllung, der Phenyl-alanin-Konzentration der zu behandelnden Lösung, der Ge-55 schwindigkeit der Elution, vom pH und der Temperatur ab. The amount of phenylalanine bound by 1 g of β-cyclodextrin polymer depends on the diameter of the column filled with the polymer, the height of the filling, the phenylalanine concentration of the solution to be treated, the speed of the elution, the pH and the Temperature.

Wichtig ist die Tatsache, dass die Trennungskapazität der Säule, also die durch 1 g Polymer absorbierte Phenyl-alaninmengemit erhöhender Konzentration des Phenylalanins sich auch erhöht. What is important is the fact that the separation capacity of the column, i.e. the phenylalanine absorbed by 1 g of polymer, also increases with an increasing concentration of phenylalanine.

60 60

In dem erfindungsgemässen Verfahren soll die Konzentration des zu behandelnden Proteinhydrolysats so eingestellt werden, dass die Menge des Phenylalanins zwischen 0,5 g/1 und 3,0 g/1, und der totale Aminosäuregehalt 65 10-30 Gew.-%, vorzugsweise 20 Gew.-%, der Feststoffgehalt 20-50 Gew.-%, bevorzugt 40 Gew.-% beträgt. Auf 100 Gew.-Teile Proteinhydrolysat gibt man 10-100 Gew.-Teile Cyclodextrin Polymer zu. In the process according to the invention, the concentration of the protein hydrolyzate to be treated should be adjusted so that the amount of phenylalanine is between 0.5 g / 1 and 3.0 g / 1, and the total amino acid content is 65 10-30% by weight, preferably 20 % By weight, the solids content is 20-50% by weight, preferably 40% by weight. 10-100 parts by weight of cyclodextrin polymer are added to 100 parts by weight of protein hydrolyzate.

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Die zur Trennung des Phenylalanins nötigen Umstände wie z.B. pH-Wert, Temperatur, Säulengrösse, werden wie oben beschrieben ausgewählt. Die durchgeführten Trennungen sind in Tabelle I zusammengefasst. The circumstances necessary for the separation of the phenylalanine, e.g. pH, temperature, column size are selected as described above. The separations carried out are summarized in Table I.

Beispiel example

45 Gew.-Teile des nach DOS 2 927 733 hergestellten ß-Cyclodextrin Polymers werden in Wasser gequollen und in eine chromatographische Säule /70 x 2,5 cm/ gefüllt. Auf das Gelbett appliziert man 100 Teile Kazeinhydrolysat /Feststoffgehalt: 40%, Aminosäuregehalt: 20%, NaCl-Gehalt: 20%, Phenylalaningehalt: 0,15%, pH = 6. Das von der Säule abfliessende erste Volumen wird entfernt. Durch Verwendung von Druck und Vacuum kann das Hydrolysat vollkommen durch die Säule gepresst oder gesaugt werden. Die 45 parts by weight of the β-cyclodextrin polymer produced according to DOS 2 927 733 are swollen in water and filled into a chromatographic column / 70 x 2.5 cm /. 100 parts of kaezin hydrolyzate / solids content: 40%, amino acid content: 20%, NaCl content: 20%, phenylalanine content: 0.15%, pH = 6 are applied to the gel bed. The first volume flowing off the column is removed. By using pressure and vacuum, the hydrolyzate can be completely pressed or sucked through the column. The

Zusammensetzung der von der Säule abfliessenden Lösung ist wie folgt: The composition of the solution draining from the column is as follows:

Feststoffgehalt: 35%, Aminosäuregehalt: 17%, NaCl-Gehalt: 18%, Phenylalaningehalt: 0,02%. Solids content: 35%, amino acid content: 17%, NaCl content: 18%, phenylalanine content: 0.02%.

s Das an Phenylalanin arme Hydrolysat wird auf 1,5% NaCl-Gehalt verdünnt und hat einen angenehmen Fleischbrühe-Geschmack. s The low phenylalanine hydrolyzate is diluted to 1.5% NaCl and has a pleasant meat broth taste.

Das verwendete ß-Cyclodextrin-Polymer erhält man aus Cyclodextrin oder aus Cyclodextrin enthaltendem Kohlen-lo wasserstoff-Gemisch in Gegenwart von Polyvinylalkohol, oder Polyvinylacetat oder Polyvinyl-alkoholacetat Kopolymer durch Vernetzung mit einem polyfunktionellen Vernetzungsmittel, der mit Cyclodextrin und dem Polymer umgesetzt werden kann. (DOS 2 927 733). The β-cyclodextrin polymer used is obtained from cyclodextrin or from a hydrocarbon mixture containing cyclodextrin in the presence of polyvinyl alcohol, or polyvinyl acetate or polyvinyl alcohol acetate copolymer by crosslinking with a polyfunctional crosslinking agent which can be reacted with cyclodextrin and the polymer. (DOS 2 927 733).

Tabelle I Table I

Komplexbildung des Cyclodextrin-Polymer-Phenylalanins im wässrigen Medium als Funktion der Phenylalaninkonzentration (pH = 7, Säulendurchmesser: 16 mm) Menge des ß-Cyclodextrin Polymers: 0,5 g Complex formation of the cyclodextrin-polymer-phenylalanine in an aqueous medium as a function of the phenylalanine concentration (pH = 7, column diameter: 16 mm) Amount of the β-cyclodextrin polymer: 0.5 g

Höhe von Säulenfüllung: 2 cm Column filling height: 2 cm

Phenylalaninkonzentration Menge des aufgebrachten Phenylalanine concentration Amount of applied

Gebundene Phenyl- Bound phenyl

Menge von Phenylalanin Amount of phenylalanine

(mg/100 ml) Phenylalanins (mg) (mg / 100 ml) phenylalanine (mg)

alaninmenge amount of alanine

gebunden durch 1 g bound by 1 g

Cyclodextrinpolymermg Cyclodextrin polymer mg

mg mg

% %

50 15 mg (in 30 ml) 50 15 mg (in 30 ml)

1,25 1.25

8,3 8.3

2,5 2.5

100 30 mg (in 30 ml) 100 30 mg (in 30 ml)

1,70 1.70

5,7 5.7

3,5 3.5

150 45 mg (in 30 ml) 150 45 mg (in 30 ml)

2,00 2.00

4,4 4.4

4,0 4.0

Menge des ß-Cyclodextrin Polymers: 1,0 g Amount of the β-cyclodextrin polymer: 1.0 g

Höhe von Säulenfüllung: 4 cm Column filling height: 4 cm

50 15 mg (in 30 ml 50 15 mg (in 30 ml

1,75 1.75

11,7 11.7

1,7 1.7

100 30 mg (in 30 ml) 100 30 mg (in 30 ml)

2,95 2.95

9,8 9.8

3,0 3.0

150 45 mg (in 30 ml) 150 45 mg (in 30 ml)

4,00 4.00

8,9 8.9

4,0 4.0

Menge des ß-Cyclodextrin Polymers: 2,0 g Amount of the β-cyclodextrin polymer: 2.0 g

Höhe von Säulenfüllung: 7 cm Column filling height: 7 cm

50 15 mg (in 30 ml) 50 15 mg (in 30 ml)

3,25 3.25

21,7 21.7

1,6 1.6

100 30 mg (in 30 ml) 100 30 mg (in 30 ml)

4,70 4.70

15,7 15.7

2,4 2.4

150 45 mg (in 30 ml) 150 45 mg (in 30 ml)

7,75 7.75

17,2 17.2

3,9 3.9

Menge des ß-Cyclodextrin Polymer: 3,0 g Amount of ß-cyclodextrin polymer: 3.0 g

Höhe der Säulenfüllung: 10 cm Column filling height: 10 cm

50 15 mg (in 30 ml) 50 15 mg (in 30 ml)

4,80 4.80

32,0 32.0

1,6 1.6

100 30 mg (in 30 ml) 100 30 mg (in 30 ml)

7,00 7.00

23,3 23.3

2,3 2.3

150 45 mg (in 30 ml) 150 45 mg (in 30 ml)

11,25 11.25

25,0 25.0

3,8 3.8

Claims

646 684 PATENT CLAIMS

1. A method for reducing the phenylalanine content of protein hydrolyzates or of meat flavor concentrates produced from them, characterized in that the protein hydrolyzate or meat flavor concentrate is chromatographed on a column filled with β-cyclodextrin polymer.

2. The method according to claim 1, characterized in that the phenylalanine concentration in the protein hydrolyzate to be treated 0.5-3 g / 1, the total amino acid content 10-30 wt .-%, preferably 20 wt .-%, the solids content 20-50 wt .-%, preferably 40 wt .-%.

3. The method according to claim 1, characterized in that one leads 100 parts by weight of protein hydrolyzate through a column made of Î 0-100 parts by weight of β-cyclodextrin polymer.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the β-cyclodextrin polymer used from cyclodextrin or from a cyclodextrin-containing hydrocarbon mixture in the presence of polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate or polyvinyl alcohol acetate copolymer by crosslinking with a reactant with cyclodextrin and the polymer receives polyfunctional crosslinking agent.