CH680698A5

CH680698A5 - Degradation of nitroso derivs. contained in aq. medium - e.g. acidic protein hydrolysate, by suspending iron@, zinc@ or aluminium@ powder in the aq. medium under specified conditions of pH, time and temp.

Info

Publication number: CH680698A5
Application number: CH1546/90A
Authority: CH
Inventors: Pierre Hirsbrunner; Hans Weymuth
Original assignee: Nestle Sa
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1992-10-30

Abstract

Nitroso derivs. contained in an aq. medium are degraded by putting pulverulent Fe, Zn or Al in suspension in the aq. medium in amt. of 500-2000 ppm at a pH of 2-6 for 1-8 hrs. at 20-90 deg.C. Amt. of Fe, Zn or Al in suspension is 1000 ppm and particle size of the metal powder is 0.01-0.1 mm. The process is effected at a pH of 2-3, for 3-6 hrs. at 50-80 deg.C. The Fe, Zn or Al is pptd. with Na phosphate. USE/ADVANTAGE - For degrading nitroso derivs., esp. nitrosamine in acidic protein hydrolysates. The process does not adversely affect the organoleptic aspect of the prod.

Description

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CH 680 698 A5 CH 680 698 A5

Description Description

L'invention concerne un procédé de dégradation de dérivés nitrosés dans un milieu aqueux en contenant. The invention relates to a process for degrading nitroso derivatives in an aqueous medium containing them.

La probabilité de la présence de dérivés nitrosés, notamment de nitrosamines dans les hydrolysats acides de protéines a été envisagée suite aux constatations suivantes: présence de nitrites et nitrates dans les tourteaux servant de matières premières pour la fabrication desdits hydrolysats et présence d'amines secondaires, notamment sous forme des acides aminés proline, hydroxyproline, arginine, tryp-tophane. Dans une première approche, le brevet EP 166 090 mentionne l'élimination des précurseurs de dérivés nitrosés, les nitrates et nitrites par réduction du nitrate en nitrite par un sel ferreux et décomposition du nitrite par adjonction d'amines primaires. The probability of the presence of nitrosated derivatives, in particular of nitrosamines in the acid hydrolysates of proteins was considered following the following observations: presence of nitrites and nitrates in the cakes used as raw materials for the manufacture of said hydrolysates and presence of secondary amines, especially in the form of the amino acids proline, hydroxyproline, arginine, tryp-tophane. In a first approach, patent EP 166 090 mentions the elimination of the precursors of nitrosated derivatives, nitrates and nitrites by reduction of nitrate to nitrite by a ferrous salt and decomposition of nitrite by addition of primary amines.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé de dégradation direct de dérivés nitrosés dans un milieu aqueux en contenant. Pour ce faire, on met en suspension du fer, du zinc ou de l'aluminium sous forme pulvérulente à une teneur comprise entre 500 et 2000 ppm (en poids) dans ledit milieu aqueux à un pH compris entre 2 et 6 pendant 1 à 8 heures à une température comprise entre 20 et 90°C. The object of the present invention is to provide a process for the direct degradation of nitroso derivatives in an aqueous medium containing them. To do this, iron, zinc or aluminum are suspended in powder form at a content between 500 and 2000 ppm (by weight) in said aqueous medium at a pH between 2 and 6 for 1 to 8 hours at a temperature between 20 and 90 ° C.

Par dérivés nitrosés dans la présente description, on entend les dérivés nitroso-alkylés, comme l'acide 4-nitroso-butanoïque, les dérivés nitroso-arylés, comme la 4-nitroso-diméthylaniline et les dérivés N-nitrosés, comme les alkyl-nitrosamines, par exemple la diméthyl nitrosamine, la diéthyl nitrosamine, la méthyl propyl nitrosamine, la nitroso-méthylurée et les nitrosamines cycliques, comme la N-nitroso-pro-line, la n-nitroso-pyrrolidine et la N-nitroso-hydroxyproline. By nitroso derivatives in the present description is meant the nitroso-alkylated derivatives, such as 4-nitroso-butanoic acid, the nitroso-arylated derivatives, such as 4-nitroso-dimethylaniline and the N-nitroso derivatives, such as the alkyl- nitrosamines, for example dimethyl nitrosamine, diethyl nitrosamine, methyl propyl nitrosamine, nitroso-methylurea and cyclic nitrosamines, such as N-nitroso-pro-line, n-nitroso-pyrrolidine and N-nitroso-hydroxyproline.

De manière avantageuse, le milieu aqueux contenant des dérivés nitrosés est un hydrolysat de protéine. Cet hydrolysat est obtenu de manière classique par hydrolyse des protéines végétales à l'acide chlorhydrique concentré, première neutralisation de l'hydrolysat, séparation des premiers insolubles, seconde neutralisation de l'hydrolysat, stockage et séparation des seconds insolubles. Comme source de protéines végétales, on utilise par exemple des tourteaux de graines d'oléagineuses, du gluten de céréales ou de la farine de soja dégraissée. Advantageously, the aqueous medium containing nitrosated derivatives is a protein hydrolyzate. This hydrolyzate is obtained in a conventional manner by hydrolysis of vegetable proteins with concentrated hydrochloric acid, first neutralization of the hydrolyzate, separation of the first insolubles, second neutralization of the hydrolyzate, storage and separation of the second insolubles. As a source of vegetable protein, oilseed meal, cereal gluten or defatted soy flour are used, for example.

La première neutralisation de l'hydrolysat se fait avec une base concentrée, de préférence du carbonate de sodium sous forme sèche ou pâteuse, jusqu'à un pH d'environ 2-3. On constate expérimentalement que c'est à ce pH que la dégradation des dérivés nitrosés est optimale. The first neutralization of the hydrolyzate is done with a concentrated base, preferably sodium carbonate in dry or pasty form, up to a pH of about 2-3. It has been found experimentally that it is at this pH that the degradation of the nitroso derivatives is optimal.

Comme il est très difficile de savoir de manière exacte quelle est la teneur en dérivés nitrosés dans les hydrolysats, on a effectué toutes les mesures expérimentales en ajoutant dans les hydrolysats une quantité déterminée de dérivés nitrosés dont on a ensuite étudié la dégradation dans le temps. La température préférentielle de traitement est comprise entre 50 et 80°C et on ajoute une quantité de fer, zinc ou aluminium de l'ordre de 1000 ppm. C'est avec le zinc que la dégradation des dérivés nitrosés est la plus rapide. On opère normalement sur une durée comprise entre 3 et 6 heures. Après la première neutralisation, on filtre les premiers insolubles, à savoir les humines, on effectue une seconde neutralisation avec du carbonate de sodium pour arriver à un pH de l'ordre de 5, on stocke et on précipite les ions de métal avec du phosphate de sodium et on fait une séparation conjointe avec les leucines. As it is very difficult to know exactly what is the content of nitroso derivatives in the hydrolysates, all the experimental measurements were carried out by adding a determined quantity of nitroso derivatives to the hydrolysates, the degradation of which was then studied over time. The preferred treatment temperature is between 50 and 80 ° C and an amount of iron, zinc or aluminum is added on the order of 1000 ppm. It is with zinc that the degradation of nitroso derivatives is most rapid. We normally operate over a period of between 3 and 6 hours. After the first neutralization, the first insolubles are filtered, namely the humines, a second neutralization is carried out with sodium carbonate to arrive at a pH of the order of 5, the metal ions are stored and precipitated with phosphate. sodium and a joint separation is made with the leucines.

On a constaté également que la mise en œuvre du procédé selon l'invention n'altérait pas de façon notable l'aspect organoleptique du produit. It was also found that the implementation of the method according to the invention did not significantly alter the organoleptic appearance of the product.

Le fer, le zinc et l'aluminium utilisés doivent se présenter sous la forme de poudre très fine de manière à présenter des surfaces de réaction relativement grandes. On choisit une granulométrie comprise entre 0,01 et 0,1 mm. La suite de la description est faite en référence aux exemples sur lesquels on a étudié la dégradation d'un seul dérivé nitrosé, à savoir la N-nitrosoproline. Avant d'en étudier sa dégradation, il y a lieu de voir comment on extrait cette nitrosoproline des hydrolysats de protéine. The iron, zinc and aluminum used must be in the form of very fine powder so as to have relatively large reaction surfaces. We choose a particle size between 0.01 and 0.1 mm. The following description is made with reference to the examples in which the degradation of a single nitrosed derivative, namely N-nitrosoproline, has been studied. Before studying its degradation, it is necessary to see how this nitrosoproline is extracted from protein hydrolysates.

Exemple 1 : Extraction de nitrosoproline EXAMPLE 1 Extraction of Nitrosoproline

100 ml d'hydrolysat sont acidifiés à pH 2 avec de l'acide chlorhydrique 25% sous agitation et avec l'aide d'un pH-mètre. Cet hydrolysat présente un pouvoir tampon considérable et il faut environ 30 ml d'acide pour atteindre le pH 2. Une partie de cette solution de base est également analysée et sert comme témoin. 100 ml of hydrolyzate are acidified to pH 2 with 25% hydrochloric acid with stirring and using a pH meter. This hydrolyzate has a considerable buffering capacity and it takes approximately 30 ml of acid to reach pH 2. Part of this basic solution is also analyzed and serves as a control.

100 ml d'hydrolysat acidifiés sont transvasés dans un erlenmeyer. On ajoute 2 mg de N-nitrosoproline. Après avoir mélangé, on prélève un aliquote qui sera analysé et qui servira comme référence «temps 0». 100 ml of acidified hydrolyzate are transferred to an Erlenmeyer flask. 2 mg of N-nitrosoproline are added. After mixing, take an aliquot which will be analyzed and which will serve as a "time 0" reference.

Ensuite 200 mg de fer ou zinc métallique sont ajoutés. On ferme le récipient puis on le met dans un bain d'huile chauffé à 80°C - combiné avec un agitateur magnétique. On fait des prélèvements horaires de 6 ml. Then 200 mg of iron or metallic zinc are added. The container is closed and then put in an oil bath heated to 80 ° C - combined with a magnetic stirrer. We take hourly samples of 6 ml.

Après avoir refroidi à 20°C, 5 ml d'aliquote sont pipettés dans un entonnoir à séparation. On extrait la N-nitrosoproline avec 3x25 ml d'acétate d'éthyle. On réunit les fractions dans un erlenmeyer et on sèche sur 1 g Na2S04 anhydre, ajouté en trois portions. Après 15 min env. la solution est limpide et peut être filtré sur un filtre dans un ballon. Erlenmeyer et filtre doivent être rincés avec des petites portions d'acétate d'éthyle, afin de récupérer quantitativement la nitrosoproline. After cooling to 20 ° C, 5 ml of aliquot are pipetted into a separation funnel. The N-nitrosoproline is extracted with 3 × 25 ml of ethyl acetate. The fractions are combined in an Erlenmeyer flask and dried over 1 g anhydrous Na2SO4, added in three portions. After 15 min approx. the solution is clear and can be filtered through a filter in a flask. The Erlenmeyer flask and filter must be rinsed with small portions of ethyl acetate in order to recover the nitrosoproline quantitatively.

On évapore le solvant à l'aide d'un évaporateur rotatif à 30°C. Le résidu est repris dans Péluant pour HPLC et transvasé quantitativement dans un ballon jaugé de 10 ml. Cet extrait est finalement filtré par Millipore. The solvent is evaporated using a rotary evaporator at 30 ° C. The residue is taken up in the eluent for HPLC and transferred quantitatively to a 10 ml volumetric flask. This extract is finally filtered by Millipore.

2 2

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15 15

20 20

25 25

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CH 680 698 A5 CH 680 698 A5

Cette solution est maintenant prête à l'injection HPLC (Chromatographie liquide haute performance). On se sert d'un spectophotomètre UVPYE-UNICAM et d'un appareil HPLC Varian. La colonne est une colonne micropac avec un mélange 35:65 méthanol:eau. Le débit de passage sur colonne est de 1,2 ml/min et la mesure spectrophotométrique se fait à 232 nm. This solution is now ready for HPLC (high performance liquid chromatography) injection. A UVPYE-UNICAM spectophotometer and a Varian HPLC device are used. The column is a micropac column with a 35:65 methanol: water mixture. The column flow rate is 1.2 ml / min and the spectrophotometric measurement is made at 232 nm.

Exemple 2: Résultats Example 2: Results

On atteint les conditions optimales de dégradation avec une addition de 1000 ppm de zinc ou de fer à un pH de 2 et à une température de 80°C. Optimal degradation conditions are reached with the addition of 1000 ppm of zinc or iron at a pH of 2 and at a temperature of 80 ° C.

Temps heures Time hours

% dégradation 1000 ppm zinc 80°C, pH 2 % degradation 1000 ppm zinc 80 ° C, pH 2

1000 ppm fer 80°C, pH 2 1000 ppm iron 80 ° C, pH 2

0 0

2 2

93 93

62,5 62.5

4 4

100 100

75 75

6 6

100 100

82,5 82.5

8 8

100 100

89,5 89.5

24 24

100 100

L'usage du zinc finement pulvérisé, à raison de 1000 ppm permet l'élimination complète de la nitrosoproline déjà après 3 heures aux conditions précitées. Le fer, à quantité égale, est moins réactif puis-qu'après 8 heures de traitement aux mêmes conditions, 90% de la nitrosoproline est dégradé. Une prolongation du traitement ou une élévation de la température de réaction peuvent conduire à l'élimination complète. The use of finely pulverized zinc, at a rate of 1000 ppm, allows the complete elimination of nitrosoproline already after 3 hours under the above conditions. Iron, in equal quantity, is less reactive since after 8 hours of treatment under the same conditions, 90% of the nitrosoproline is degraded. Extending the treatment or raising the reaction temperature can lead to complete elimination.

Claims

1. A process for degrading nitrosated derivatives in an aqueous container medium, characterized in that iron, zinc or aluminum are suspended in pulverulent form at a content of between 500 and 2000 ppm in said aqueous medium at a pH between 2 and 6 for 1 to 8 hours at a temperature between 20 and 90 ° C.

2. Method according to claim 1, characterized in that the aqueous medium containing nitrosated derivatives is a protein hydrolyzate.

3. Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that about 1000 ppm of iron, zinc and aluminum is suspended in said aqueous medium.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it operates at a pH between 2 and 3.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that one operates for 3 to 6 hours.

6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it operates at a temperature between 50 and 80 ° C.

7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the iron, zinc or aluminum is precipitated with sodium phosphate.

8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that iron, zinc or aluminum are used in the form of powder with a particle size between 0.01 and 0.1 mm.

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