CZ293344B6 - Způsob konverze fytátu na anorganický fosfát - Google Patents

Způsob konverze fytátu na anorganický fosfát Download PDF

Info

Publication number
CZ293344B6
CZ293344B6 CZ2001607A CZ2001607A CZ293344B6 CZ 293344 B6 CZ293344 B6 CZ 293344B6 CZ 2001607 A CZ2001607 A CZ 2001607A CZ 2001607 A CZ2001607 A CZ 2001607A CZ 293344 B6 CZ293344 B6 CZ 293344B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
solvent
phytate
food
seeds
Prior art date
Application number
CZ2001607A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2001607A3 (cs
Inventor
David Daniel Maenz
Henry Leonard Classen
Wayne Newkirk Rex
Original Assignee
University Of Saskatchewan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University Of Saskatchewan filed Critical University Of Saskatchewan
Publication of CZ2001607A3 publication Critical patent/CZ2001607A3/cs
Publication of CZ293344B6 publication Critical patent/CZ293344B6/cs

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23JPROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y301/00Hydrolases acting on ester bonds (3.1)
    • C12Y301/03Phosphoric monoester hydrolases (3.1.3)
    • C12Y301/030264-Phytase (3.1.3.26), i.e. 6-phytase
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23JPROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/14Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from leguminous or other vegetable seeds; from press-cake or oil-bearing seeds
    • A23J1/142Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from leguminous or other vegetable seeds; from press-cake or oil-bearing seeds by extracting with organic solvents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K10/00Animal feeding-stuffs
    • A23K10/10Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
    • A23K10/14Pretreatment of feeding-stuffs with enzymes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L11/00Pulses, i.e. fruits of leguminous plants, for production of food; Products from legumes; Preparation or treatment thereof
    • A23L11/30Removing undesirable substances, e.g. bitter substances
    • A23L11/33Removing undesirable substances, e.g. bitter substances using enzymes; Enzymatic transformation of pulses or legumes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L5/00Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
    • A23L5/20Removal of unwanted matter, e.g. deodorisation or detoxification
    • A23L5/25Removal of unwanted matter, e.g. deodorisation or detoxification using enzymes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L7/00Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
    • A23L7/10Cereal-derived products
    • A23L7/104Fermentation of farinaceous cereal or cereal material; Addition of enzymes or microorganisms
    • A23L7/107Addition or treatment with enzymes not combined with fermentation with microorganisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11BPRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B1/00Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/10Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting
    • C11B1/108Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting after-treatment, e.g. of miscellae

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Fodder In General (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
  • Seeds, Soups, And Other Foods (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

Způsob konverze fytátu obsaženého v krmivu nebo potravinách na anorganický fosfát zahrnuje stupně: (i) mechanického míchání suspenze obsahující: a) 100 hmotnostních dílů potraviny nebo krmiva obsahujícího fytát, b) 60 až 1000 hmotnostních dílů rozpouštědlové směsi obsahující vodu a organické rozpouštědlo nerozpustné ve vodě s teplotou varu 20 až 100 .degree.C, přičemž s vodou nemísitelné organické rozpouštědlo tvoří 20 až 85 % hmotnostních rozpouštědlové směsi a c) fytázu; a (ii) sušení krmiva nebo potraviny za účelem odstranění rozpouštědla. Výhodou tohoto způsobu je, že umožňuje vysoký stupeň konverze fytátu na anorganický fosfát.ŕ

Description

Tento vynález se týká konverze fytátu na anorganický fosforečnan. Zvláště se týká takového způsobu, který se může kombinovat s konvenčními způsoby používanými pro extrakci oleje z olejnatých semen.
Dosavadní stav techniky
Fytát [myoinositol-l,2,3,4,5,6-hexakis (dihydrogenfosfát)J se v různých koncentracích vyskytuje ve všech rostlinách jako hlavní zásobárna fosforu. Ve formě fytátu je v rostlinách 60 až 80 % veškerého fosforu. Fytát se v rostlinách často nalézá ve formě komplexů s kationty vápníku, hořčíku nebo draslíku. Výsledné komplexy se někdy nazývají fytin. Zde používaný výraz fytát specificky zahrnuje tyto fytinové komplexy.
Monogastričtí živočichové fytát špatně tráví. V důsledku toho monogastričtí živočichové krmená pící bohatou na fytát mohou přesto trpět nemocemi způsobenými nedostatkem fosforu.
Příčinou je, že fosfor ve fytátu není biologicky dostupný a většina fytátu v krmivu nebo potravě konzumovaná monogastrickým živočichem prochází gastrointestinálním traktem a je vyměšována výkaly. Toto vyměšování představuje zvláštní obtíž v oblastech s intenzivním chovem hospodářských zvířat (koní, ovcí), kde nadměrná množství hnoje bohatého fosforem může ohrožovat životní prostředí.
Další problém spojený s přítomností fytátu v potravinách (a krmivech) je, že tvoří komplexy s vícemocnými kationty. Proto může narušovat biologickou dosažitelnost těchto kationtů pro zvířata a lidi. To může vést k poruchám z nedostatku kovů nebo k vadné mineralizaci kostí, zvláště v případě vegetariánů, starších lidí a malých dětí.
Další nevýhodou fytátu je, že inhibuje různé enzymy v gastrointestinálním traktu včetně pepsinu a trypsinu. Také vytváří komplexy s proteiny s tím brání jejich trávení. Z těchto důvodů je přítomnost fytátu v dietě v rozporu se skutečným zájmy výživy, protože snižuje stravitelnost přítomných proteinů.
Jedním z řešení navržených pro odstranění výše uvedených problémů je konverze fytátů na anorganický fosforečnan. Fosfor v anorganickém fosfátu je biologicky dosažitelný pro monogastrické živočichy. Snižuje se tím obsah fosforu ve výkladech, uvolňují se kationty z komplexní vazby ve fytátu, podporuje se trávení proteinu a brání se inhibici gastrointestinálních enzymů fytátem. Je známo, že se této konverze dosáhne působením fosfatázového enzymu zvaného fytáza na fytát in vitro nebo in vivo. Reakčními produkty této konverze jsou moyoinositol a ortofosfát, který se v této specifikaci označuje jako anorganický fosfát.
Konverze in vivo se provádí přidáním fytázy k potravinám nebo krmivům obsahujícím fytát. Potom jsou v gastrointestinálním traktu přítomny jak fytát tak i fytáza, takže alespoň teoreticky může fytáza přeměnit fytát na anorganický fosfát. To se však ukázalo jako účinné jen zčásti a výsledkem byla v nej lepším případě konverze nejvýše 55 % fytátového fosforu na anorganický fosforečnan, obvykle podstatně menší podíl. Tato nedokonalá konverze je v první řadě důsledkem podmínek v gastrointestinálním traktu, jež jsou značně odlišné od podmínek optimálních pro aktivitu fytázy. Teplota, pH, vlhkost a obsah minerálů v obsahu zažívacího traktu jsou takové, že během doby potřebné k průchodu potravy zažívacím traktem je fytáza jen zčásti účinná.
-1 CZ 293344 B6
Bylo zjištěno, že druhé řešení, totiž hydrolyzovat potraviny obsahující fytát fytázou in vitro, je účinnější než výše uvedená konverze in vivo. Příčinou je, že podmínky provedení reakce in vitro se mohou zvolit takové, aby umožnily optimální aktivitu fytázy. Patentový spis EP-A-0380 343 popisuje příklad způsobu, jímž se konvertuje fytát v proteinu izolovaném ze sóji na anorganický fosfát. Konverze se provádí ve vodném roztoku fýtázou bakteriálního původu při pH 2 až 6 a teplotě 20 až 60 °C.
Bylo však zjištěno, že takové řešení rovněž nevy hovuje. Předně proto, že suspenze vznikající při tomto způsobu se musí vysušit oddělením značného množství obsažené vody. I když je toto sušení poměrně jednoduchý stupeň, je poměrně nákladný v důsledku velkého množství běžně používané vody. Takové množství je potřebné za prvé pro vytvoření vodného prostředí potřebného pro zajištění katalytické aktivity fytázy a za druhé pro usnadnění míchání suspenze, jež by jinak vytvořila poměrně viskózní hmotu. Vinou tohoto problému se sušením měly způsoby in vitro v komerčním měřítku jen omezené úspěchy. Druhým zjištěným problémem tohoto řešení je, že konverze fytátu na anorganický fosfát v těchto způsobech in vitro není ani zdaleka stoprocentní, ledaže by se použilo extrémně vysokých koncentrací fytázy, jež je poměrně drahá.
Podstata vynálezu
Původci tohoto vynálezu zjistili, že příčinou je skutečnost, že se fytát vyskytuje ve dvou formách: ve formě k fytáze vnímavé a ve formě vůči fytáze rezistentní s vázanými minerálními prvky. Bylo zjištěno, že forma rezistentní vůči fytáze je fytát ve formě komplexu s kationty kovů alkalických zemin jako je Mg2’ a Ca*. Proto je prvním cílem tohoto vynálezu nabídnout komerčně proveditelný způsob pro konverzi fytátu v potravinách na anorganický fosfát. Druhým cílem je dodat takový komerčně proveditelný způsob, v němž se na anorganický fosfát mění více než 50 % fytátu. Třetím cílem je napojit tento způsob na běžný způsob extrakce oleje z olejnin a získat jako vedlejší produkt šrot bohatý anorganickými fosfáty a vhodný jako přísada v krmivu pro zvířata a v potravinářství obecně.
Pokud jde o první cíl, poskytuje tento vynález způsob konverze fytátu v potravinách nebo krmivech na anorganický fosfát a má tyto stupně: (i) mechanické míchání suspenze obsahující (a) 100 dílů hmotnostních potraviny (krmivá) obsahující fytát, (b) 60 až 1000 hmotnostních dílů rozpouštědlové směsi složené z vody a z organického rozpouštědla nemísitelného s vodou, které má teplotu varu 20 až 1000 °C a tvoří 20 až 85 % hmotnostních rozpouštědlové směsi a (c) fytázu; (ii) druhým stupněm je vysušení potraviny nebo krmivá za účelem odstranění organického rozpouštědla.
Je výhodné, když ve výše uvedeném způsobu obsahuje suspenze 150 až 750 hmotnostních dílů rozpouštědlové směsi, raději však 250 až 600 hmotnostních dílů a nejvýhodněji 325 až 475 hmotnostních dílů.
Výše uvedený způsob může konvertovat fytát přítomný v potravině na anorganický fosfát za nižších nákladů než dříve dostupné způsoby in vitro a s vysokými výtěžky. Fytáza vyžaduje pro účinnou katalýzu konverze fytátu na anorganický fosfát přítomnost značného množství rozpouštědla. Zatímco ve starších patentových spisech se vždy předpokládalo, že tímto rozpouštědlem má být výhradně voda, původci tohoto vynálezu s překvapením zjistili, že se značná část této vody může nahradit nemísitelným organickým rozpouštědlem, aniž by se tím významně ovlivnila schopnost fytázy katalyzovat konverzi fytátu na anorganický fosfát. Použití rozpouštědlového systému obsahujícího 20 až 85 % hmotnostních, výhodněji 40 až 75 % hmotnostních a nejvýhodněji 50 až 70 % hmotnostních s vodou nemísitelného organického rozpouštědla může stimulovat aktivitu fytázy a navíc přináší výhodu, že vysušení suspenze po konverzi katalyzované fytázou na přijatelný obsah vlhkosti pod 20 % hmotnostních je podstatně levnější než sušení srovnatelné suspenze, v níž veškeré rozpouštědlo představuje voda. Je tomu
-2CZ 293344 B6 tak proto, že rozpouštědlová směs používaná v tomto vynálezu požaduje menší příkon energie pro odpaření ze suspenze.
Je výhodné, když mechanicky míchaná suspenze dále obsahuje chelatační činidlo pro kationty kovů alkalických zemin. Toto chelatační činidlo soupeří s fytátem ve snaze vázat anorganické kationty, zejména kationty kovů alkalických zemin jako je Ca2+ a Mg2+. Důsledkem této vazby anorganických kationtů na chelatační činidlo je konverze fytátu rezistenčního vůči fytáze na fytát vůči fytáze vnímavý, který je následně schopen konverze přítomnou fytázou na anorganický fosfát.
Potravina, již lze zpracovat podle tohoto vynálezu je kterákoliv potravina nebo krmivo obsahující fytát. Tyto potraviny jsou v typickém případě rostlinného původu. Podle zvláště výhodného pojetí vynálezu je touto potravinou takový potravinářský zdroj, který se získá smíšením drcených olejnatých semen s organickým rozpouštědlem s cílem extrahovat olej z olejnatých semen a pak oddělit drcená olejnatá semena znečištěná rozpouštědlem od miscelly (rozpouštědla s olejovou příměsí). Jsou to typické stupně při extrakci oleje z například sojových bobů, slunečnicových semen, řepkových semen, semen kanoly, rýže, rýžových plev, kukuřice, bavlníkových semen, podzemnice olejné, saflorových semen, kokosových ořechů, palmových jader, vlašských ořechů nebo lískových oříšků, nebo jakéhokoliv meziproduktu, jako jsou například výlisky sojových bobů. Další zdroje fytátu, jež lze takto zpracovávat, zahrnují zrna obilnin jako pšenice, ječmene, triticale, rýže, čiroku nebo ovsa.
Při extrakci oleje z výše uvedených semen se 10 až 80% hmotnostních (výhodně 35 až 60% hmotnostních) drcených olejnatých semen smísí s 90 až 20 % hmotnostními (výhodně 65 až 40 % hmotnostními) organického rozpouštědla, kterým je typicky n-hexan, i když lze použít kteréhokoliv jiného s vodou nemísitelného organického rozpouštědla s teplotou varu 20 až 100 °C. Účinkem intenzivního míchání přechází olej z drcených olejnatých semen do hexanu, načež následuje oddělení olejem obohaceného hexanu od drcených olejnatých semen (šrotu), na nichž ulpívá zbytkové množství hexanového rozpouštědla. Rozpouštědlem kontaminovaná rozdrcená semena typicky obsahují 15 až 65 % hmotnostních rozpouštědla a 85 až 35 % hmotnostních semen, výhodněji 25 až 50 % hmotnostních rozpouštědla a 75 až 50 % hmotnostních drcených olejnatých semen a nejvýhodněji 35 až 45 % hmotnostních rozpouštědla a 65 až 55 % hmotnostních semen. Rozpouštědlem kontaminovaná drcená olejnatá semena jsou někdy v tomto technickém oboru označována jako matoliny nebo bílé vločky.
V typických způsobech extrakce oleje z olejnatých semen podle starších patentových spisů by se v tomto stupni šrot z olejnatých semen kontaminovaný rozpouštědlem sušil pro odstranění všech stop organického rozpouštědla.není tomu tak ve způsobu podle vynálezu, v němž se tento rozpouštědlem kontaminovaný šrot z olejnatých semen v dalším zpracovává za účelem konverze přítomného fytátu na anorganický fosfát. Děje se to smíšením 100 hmotnostních dílů (bez rozpouštědla) šrotu z olejnatých semen kontaminovaného organickým rozpouštědlem s 10 až 10 000 jednotkami fytázy na kg drcených olejnatých semen, 30 až 350 hmotnostními díly (výhodněji 100 až 250 hmotnostními díly, nejvýhodněji 120 až 180 hmotnostními díly) vody za vzniku suspenze, k níž lze případně přidat další s vodou nemísitelné organické rozpouštědlo s teplotou varu 20 až 100 °C, jež může být buď stejné, nebo odlišné od organického rozpouštědla použitého ve stupni extrakce oleje, tak, aby celkové množství organického rozpouštědla bylo 30 až 850 dílů hmotnostních (výhodněji 125 až 500 dílů hmotnostních a nejvýhodněji 200 až 300 dílů hmotnostních). Tato suspenze se míchá mechanickým, například Hobbartovým míchadlem, přičemž se fytát ve šrotu z olejnatých semen účinkem fytázy přemění na anorganický fosfát.
Výše uvedená suspenze může dále obsahovat 0,05 až 10 hmotnostních dílů chelatačního činidla. Jak uvedeno výše, toto činidlo konkuruje fytátu při vazbě anorganických kationtů, čímž umožňuje konverzi fytátu rezistentního vůči fytáze na fytát vůči fytáze vnímavý. Chelatační činidlo je kterákoliv látka, která může s kationty kovů alkalických zemin vytvářet cheláty.
-3CZ 293344 B6
Typickými představiteli těchto činidel jsou bi—, tri-, nebo tetrakarboxylové kyseliny jako kyselina askorbová, ftalová, citrónová nebo EDTA.
V tomto stupni je výhodnější, když se 100 hmotnostních dílů olejnatých semen (nepočítaje 5 rozpouštědlo) smísí s 0,5 až 5 díly hmotnostními chelatačniho činidla a 100 až 1000 jednotkami fytázy na kg šrotu z olejnatých semen.
Je výhodné, když k této reakci suspenze dojde v míchadle, v němž se fytát konvertuje na anorganický fosfát katalytickým účinkem fytázy v průběhu 5 minut až 2 hodin, výhodněji 10 15 až 90 minut a nejvýhodněji 30 až 75 minut a při teplotě výhodně 10 až 70 °C, výhodněji až 65 °C a nej výhodněji 40 až 60 °C. Suspenze má výhodně pH 2 až 8, výhodně 3 až 6 a nej výhodněji 4,5 až 5,5. Acidita suspenze je způsobena přítomností kyselého chelatačniho činidla, ačkoliv se alternativně nebo navíc může přidat minerální kyselina jako HC1 nebo H3PO4 s cílem upravit pH suspenze na hodnotu optimální pro aktivitu fytázy.
Lze použít kteréhokoliv s vodou nemísitelného rozpouštědla pokud má teplotu varu 20 až 100 °C. Rozpouštědla s vyšším bodem varu nejsou žádoucí, protože se snadno odpařují nebo vyvařují ze suspenze. Je samozřejmé, že zvolené organické rozpouštědlo má mít teplotu varu vyšší než je teplota, při níž probíhá konverze fytátu na anorganický fosfát. Typickými organickými 20 rozpouštědly s požadovanou teplotou varu jsou alifatická rozpouštědla s nejméně 5 uhlíkovými atomy a výhodnými rozpouštědly jsou pentan, hexan a heptan, jejich strukturní izomery a izooktan.
Ve výhodném provedení vynálezu suspenze dále obsahuje jeden nebo více druhů obilného zrní, 25 obilné mouky, tuku, vitaminů, aminokyselin nebo jeden nebo více enzymů. Obilné zrní a obilná mouka obsahují fytáty, jež se mohou rovněž výhodně převádět účinkem fytázy na anorganické fosfáty. Výhodná je také přítomnost jednoho nebo dvou enzymů jako jsou proteáza, karboxypeptidáza, celuláza, xylanáza, mannáza, amyláza, α-galaktosidáza, pektináza, β-glukanáza nebo esteráza. Je tomu tak proto, že tyto enzymy mohou pomoci uvolnit z rostlinného organismu 30 a učinit jej vnímavějším k působení fytázy a/nebo působit na další složky krmivá nebo potraviny zlepšením jejich stravitelnosti.
V následujícím stupni se potravina suší s cílem odstranit alespoň organické rozpouštědlo a pokud možno alespoň část vody. Toto lze docílit odstraněním rozpouštědla například zahříváním nebo sušením rozprašováním. Výsledný vysušený produkt výhodně obsahuje méně než 0,1 % hmotnostní a výhodně méně než 0,04 % hmotnostních organického rozpouštědla a vlhkosti méně než 20 % hmotnostních a výhodně méně než 15 % hmotnostních.
Výsledná potravina nebo krmivo obohacené anorganickým fosfátem se potom může zpracovat na 40 krmivo pro zvířata nebo potravinu pro lidi tím, že se podle potřeby smísí s jednou nebo více dalšími potravinářskými přísadami.
Výsledné krmivo nebo potravina obohacená anorganickým fosfátem má pro lidi a všechny druhy hospodářských zvířat podstatně větší hodnotu než potravina původní. Výsledné krmivo 45 obohacené fosfáty totiž může být přimíšeno do krmivových směsí hospodářských zvířat jako jsou kuřata, krocani, prasata, dobytek, ryby a ovce. Protože výsledná krmivá mají poměrně nízký nebo zanedbatelný obsah fytátů, je jejich předností i to, že zlepšují biologickou dosažitelnost minerálů a proteinů v potravinách a krmivech, v nichž jsou obsaženy. Zvláště jde o to, že kationty nyní komplexně vázané na chelatační činidlo jsou biologicky dostupné, protože výsledné soli jsou 50 rozpustné ve vodě. Rovněž se tím zlepší biologická dostupnost proteinů v potravině, protože zde už není fytát, který by je vázal v komplexech protein-fytát.
Fytáza používaná v tomto vynálezu je produkována různými mikroorganismy jako je Aspergillus spp., Rhizopus spp. a určité kvasinky. Fytázu rovněž produkují semena různých rostlin, například
-4CZ 293344 B6 pšenice, během klíčení. Kvalitní fytázy obsahuje Natuphos® od firmy BASF, SRN, Phytase Novo od firmy Novo Nordisk a Finase® S od Alko Ltd.
Množství potřebné fytázy závisí na způsobu přípravy, obsahu fytátu v potravině a reakčních podmínkách. Odborník snadno určí vhodné dávkování. Aktivita fytázy se může stanovit pomocí 1 % fytátu sodného (od firmy Sigma, St. Louis, Missouri) jako substrátu. Enzymatická reakce se provádí při pH 5,5 a při teplotě 40 °C. Fytáza uvolňuje fosfátové skupiny z fytátu. Stanovení uvolněného anorganorganického fosforu se zakládá na vzniku zabarvení po redukci fosfomolybdátového komplexu.
Vedle usnadnění sušení suspenze má přítomnost organického rozpouštědla v systému spolu s vodou výhodu v tom, že značně snižuje celkovou viskozitu suspenze. Bylo zjištěno, že za přítomnosti organického rozpouštědla mohou ve vodě rozpustné proteiny přítomné v potravině natolik zvýšit viskozitu suspenze, že brání nezbytnému mechanickému míchání pokud se nepřidá velký nadbytek vody.
V dalším se tento vynález podrobněji objasňuje na následujícím příkladu.ukazuje, jak lze způsob podle vynálezu zařadit do typického způsobu extrakce oleje z řepkových semen. Je na místě poznamenat, že účelem tohoto příkladu není jakkoliv omezit rozsah tohoto vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Zpracování řepkových semen
Řepková semena obsahují v buňkách drobná tuková tělíska a pro získání tohoto oleje se řepka ve značném měřítku komerčně pěstuje. Sklizená řepková semena se čistila, sušila a známým způsobem upravovala pro zpracování. Potom se tato semena vločkovala válcováním, čímž se otevřely lusky chránící semena. Provedlo se to průchodem řepkových semen dvojicí hladkých otáčejících se rozdílnými rychlostmi. Působením těchto válců se semena štípala na vločky, přičemž praskly některé olejové buňky.
Tyto vločky se v dalším asi hodinu tepelně upravovaly při asi 80 °C, čímž se otevřely zbývající olejové buňky. Tento stupeň též pomohl zlepšit biologickou dosažitelnost proteinů ve výsledném produktu. Upravené vločky, které obsahovaly asi 42 % hmotnostních oleje a asi 8 % hmotnostních vlhkosti, se potom uváděly do řady nízkotlakých kontinuálních vřetenových lisů, kde se pod mírným tlakem lisovaly. V tomto stupni se z řepkových semen izolovala asi polovina dosažitelného řepkového oleje.
Předlisovaný materiál opouštějící vřetenové lisy se dále uváděl do rozpouštědlového extraktoru Rotocell, kde se komerčním n-hexanem extrahoval kanolový olej. Do rozpouštědlového extraktoru se předlisky přiváděly přes jednotku s parním uzávěrem, v níž byly uloženy v koši. N-hexan procházel ložem výlisků gravitační perkolací tak, že difundoval do fragmentů předlisků a nasycoval je. Obsažený řepkový olej migroval do organického rozpouštědla a rozpouštědlo obsahující olej potom vytékalo nosným sítem pro předlisky ve dně separačního koše.
Tenze par n-hexanu omezuje praktickou provozní teplotu rozpouštědlového extraktoru na asi 55 °C. Vyšší teplota nepatřičně zvyšuje množství páry rozpouštědla, jež je třeba regenerovat. Kromě toho, je-li teplota výlisků blízko teploty varu rozpouštědla, parní fáze na rozhraní mezi fragmenty extrahovaného materiálu a rozpouštědlem účinně brání difúzi kapalné fáze. Tímto způsobem extraktor produkoval v zásadě kapalnou fázi obsahující kanolový olej a n-hexan, a pevnou fázi řepkových semen zbavených oleje a kontaminovaných n-hexanem.
-5CZ 293344 B6
Při konvenčním zpracovávání řepkových semen se v dalším stupni takto kontaminovaná řepková semena zbavovala rozpouštědla. V souladu se způsobem podle vynálezu se však v dalším na řepková semena působí íytázou s cílem konvertovat fytát v semenech na anorganický fosfát.
kg drcených a oleje zbavených řepkových semen a obsahujících 0,38 molů veškerého fosfátu ve formě fytátu kontaminovaných 0,3 litry n-hexanu se zpracovalo na suspenzi s 750 Jednotkami Natuphos ®, íytázou od firmy BASF SRN, 1 litrem vody a 1,1 litrem dalšího n-hexanu. Množství fytátu přítomného v řepkových semenech zbavených oleje se může určit způsobem popsaným 10 v článku: Tangkongchitr a další, Cereal Chem., sv. 58, ss. 226 až 228. Výsledná suspenze se potom uzavřela v nádobě z plexiskla udržované na teplotě 50 °C inkubací ve vodní lázni a nepřetržitě míchala 1 hodinu v míchadle s rotorem ve tvaru háku užívaném v pekárnách. Na konci inkubační doby obsahoval výsledný šrot (vzorek 1) 0,17 molů anorganického fosfátu, což odpovídá konverzi 45 molámích % primárního fytátu. Je známo více způsobů určování anorga15 nického fosfátu, například Pons a Guthrie (Ind. Eng.Chem. Anal. ED., sv. 18, ss. 184-186). Pro srovnání se tentýž způsob aplikoval na 1 kg drcených řepkových semen s tím rozdílem, že se vynechal stupeň s íytázou. Výsledný šrot (vzorek 2) obsahoval jen 0,019 molů anorganického fosfátu, což odpovídá konverzi jen 5 molámích % původního fytátu obsaženého v řepkových semenech zbavených oleje.
Stejně jako výše uvedený vzorek 1 se zpracoval další 1 kg drcených řepkových semen s tím rozdílem, že se k suspenzi přidala jako chelatační činidlo kyselina citrónová tak, aby její podíl v suspenzi byl 0,5 % hmotnostních. Kyselina citrónová snížila pH směsi na 5,0. Výsledkem této operace bylo, že šrot (vzorek 3) obsahoval 0,32 molů anorganického fosfátu, což odpovídalo 25 konverzi 85 % molámích původního fytátu. Vzorek 3 ukazuje výhodu kombinovaného zpracování jak s organickým rozpouštědlem, tak s chelatačním činidlem. Podobně vysokých hodnot konverze fytátu lze docílit i užitím dalších chelatačních činidel jako je EDTA nebo kyselina ftalová.
Výsledné anorganickým fosfátem obohacené drcené olejniny ze vzorků 1 a 3 byly potom zbavovány rozpouštědla ohřevem. Při tomto způsobu se odstraňuje n-hexan pro recyklaci zpět do stupně extrakce odpařením ze šrotu společně s podílem vody. Výsledný vysušený šrot se potom může přímo použít jako doplněk s vysokým obsahem proteinu a anorganického fosfátu do krmivá pro zvířata nebo potraviny pro lidi.

Claims (5)

1. Způsob konverze fytátu obsaženého v potravinách nebo krmivu na anorganický fosfát, vyznačující se tím, že zahrnuje tyto stupně:
45 (i) reakci mechanicky míchaných komponent vytvářejících suspenzi, přičemž komponenty zahrnují:
(a) 100 hmotnostních dílů krmivá nebo potraviny obsahuj ící fytát, (b) 60 až 1000 hmotnostních dílů rozpouštědlové směsi, která obsahuje vodu a anorganické rozpouštědlo nemísitelné s vodou, jež má teplotu varu 20 až 100 °C, přičemž organické
50 rozpouštědlo nemísitelné s vodou tvoří 20 až 85 % hmotnostních rozpouštědlové směsi a
(c) fytázu; a (ii) následné sušení tohoto krmivá nebo potraviny pro odstranění organického rozpouštědla.
-6CZ 293344 B6
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že organické rozpouštědlo nemísitelné s vodou tvoří 40 až 75 % hmotnostních rozpouštědlové směsi.
3. Způsob podle nároku 1 nebo2, vyznačující se tím, že suspenze dále obsahuje chelatační činidlo pro kationty kovů alkalických zemin.
4. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačuj ící se t í m , že krmivo nebo potravina obsahující fytát pro přípravu suspenze se získá tak, že se drcená olejnatá semena míchají s organickým rozpouštědlem nemísitelným s vodou za účelem extrakce oleje z olejnatých semen a drcená olejnatá semena kontaminovaná rozpouštědlem se oddělí od rozpouštědla obsahující olej.
5. Způsob podle nároku 4, vy zn ač u j í cí se t í m, že 10 až 80 % hmotnostních drcených olejnatých semen se smísí s 90 až 20 % hmotnostních organického rozpouštědla.
6. Způsob podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že drcená olejnatá semena kontaminovaná rozpouštědlem obsahují 15 až 65% hmotnostních rozpouštědla hmotnostních drcených olejnatých semen.
7. Způsob podle nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že suspenze vznikne smíšením:
100 hmotnostních dílů (bez přítomného rozpouštědla) drcených olejnatých semen kontaminovaných rozpouštědlem;
10 až 10 000 Jednotek fytázy na kilogram drcených olejnatých semen;
30 až 350 hmotnostních dílů vody; a případně dalšího organického rozpouštědla, takže celkové množství organického rozpouštědla v suspenzi představuje 30 až 850 hmotnostních dílů.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že suspenze dále obsahuje 0,05 až 10 hmotnostních dílů chelatačního činidla pro kationty kovů alkalických zemin.
9. Způsob podle nároku 3 nebo 8, vyznačující se tím, že chelatačním činidlem je kyselina askorbová, kyselina fialová, kyselina citrónová a EDTA.
10. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 4až9, vyznačující se tím, že olejnatými semeny jsou sojové boby, slunečnicová semínka, semena řepky, semena kanoly, rýže, rýžové plevy, kukuřice, semena bavlníku, semena podzemnice olejné, saflorová semena, palmová jádra, vlašské ořechy nebo lískové ořechy.
11. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že stupeň míchání (i) se provádí v míchadle po dobu 5 minut až 2 hodiny při teplotě 10 až 70 °C a při pH 2,0 až 8,0.
12. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že organickým rozpouštědlem je pentan, hexan nebo heptan.
13. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že suspenze dále obsahuje jeden nebo více druhů obilného zrní, mouky z obilnin, tuků, vitaminů, aminokyselin, nebo jeden či více enzymů.
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že jeden nebo více enzymů se ze skupiny, kterou tvoří proteáza, karboxypeptidáza, celuláza, xylanáza, mannáza, amyláza, α-galaktoxidáza, pektináza, β-glukanáza a esteráza.
5 15. Způsob výroby krmivá pro zvířata nebo potravy pro lidi, vyznačující se tí m, že zahrnuje stupně konverze fytátu v krmivu nebo potravině na organický fosfát podle kteréhokoliv z předchozích nároků a přimíšení výsledného krmivá nebo potraviny obohaceného anorganickým fosfátem k jednomu nebo více dalšímu výživnému produktu.
CZ2001607A 1998-08-19 1999-08-17 Způsob konverze fytátu na anorganický fosfát CZ293344B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9818126A GB2340727B (en) 1998-08-19 1998-08-19 Process for converting phytate into inorganic phosphate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2001607A3 CZ2001607A3 (cs) 2001-07-11
CZ293344B6 true CZ293344B6 (cs) 2004-04-14

Family

ID=10837547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2001607A CZ293344B6 (cs) 1998-08-19 1999-08-17 Způsob konverze fytátu na anorganický fosfát

Country Status (26)

Country Link
EP (1) EP1105004B1 (cs)
JP (1) JP4160262B2 (cs)
KR (1) KR20010072780A (cs)
CN (1) CN1119941C (cs)
AT (1) ATE234567T1 (cs)
AU (1) AU760631B2 (cs)
BG (1) BG105318A (cs)
BR (1) BR9912998A (cs)
CA (1) CA2340640C (cs)
CZ (1) CZ293344B6 (cs)
DE (1) DE69906089T2 (cs)
DK (1) DK1105004T3 (cs)
ES (1) ES2192882T3 (cs)
GB (1) GB2340727B (cs)
HR (1) HRP20010120A2 (cs)
ID (1) ID28340A (cs)
NO (1) NO320794B1 (cs)
NZ (1) NZ509779A (cs)
PL (1) PL192370B1 (cs)
PT (1) PT1105004E (cs)
RU (1) RU2236146C2 (cs)
SK (1) SK2282001A3 (cs)
TR (1) TR200100552T2 (cs)
UA (1) UA72894C2 (cs)
WO (1) WO2000010404A2 (cs)
ZA (1) ZA200101057B (cs)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6451572B1 (en) 1998-06-25 2002-09-17 Cornell Research Foundation, Inc. Overexpression of phytase genes in yeast systems
US6740508B2 (en) 1999-02-11 2004-05-25 Renessen Llc Fermentation-based products from corn and method
US7083954B2 (en) 1999-02-11 2006-08-01 Renessen Llc Method of producing fermentation-based products from corn
DE60104296T2 (de) * 2000-04-19 2005-08-04 University Of Saskatchewan Technologies Inc., Saskatoon Entphytinisierung von produkten auf pflanzenbasis in mischungen mit nebenprodukten tierischen, pflanzlichen oder mikrobiellen ursprungs
US6955831B2 (en) 2000-05-09 2005-10-18 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Fisheries And Oceans Protein and lipid sources for use in aquafeeds and animal feeds and a process for their preparation
US7320876B2 (en) * 2001-10-31 2008-01-22 Phytex, Llc Phytase-containing animal food and method
CA2363451C (en) 2001-11-20 2005-05-10 Mcn Bioproducts Inc. Oilseed processing
CA2925807C (en) 2002-09-13 2020-09-15 Cornell Research Foundation, Inc. Using mutations to improve aspergillus phytases
US7919297B2 (en) 2006-02-21 2011-04-05 Cornell Research Foundation, Inc. Mutants of Aspergillus niger PhyA phytase and Aspergillus fumigatus phytase
US8540984B2 (en) 2006-08-03 2013-09-24 Cornell Research Foundation, Inc. Phytases with improved thermal stability
KR200457803Y1 (ko) * 2011-05-27 2012-01-03 주식회사 이케이 코프레이션 방충 기능을 갖는 매트
DE102020200670A1 (de) * 2020-01-21 2021-07-22 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Verfahren zur Bereitstellung von Phosphat aus einer Phytat-haltigen Biomasse, Phytat- und Phosphat-reduzierte Biomasse und Verwendungen hiervon

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3736147A (en) * 1971-04-05 1973-05-29 Coca Cola Co Process for preparing protein products
JP2549531B2 (ja) * 1987-09-30 1996-10-30 第一稀元素化学工業株式会社 米糠を原料とする水酸アパタイト又はリン酸三カルシウムの製造方法
WO1990008476A1 (en) * 1989-01-25 1990-08-09 Alko Ltd. Novel method for production of phytate-free or low-phytate soy protein isolate and concentrate
AU3628493A (en) * 1992-02-13 1993-09-03 Gist-Brocades N.V. Stabilized aqueous liquid formulations of phytase
EP0619369B2 (en) * 1993-04-05 2009-09-30 Aveve N.V. Phytate hydrolysis and enzyme composition for hydrolyzing phytate
JPH09512164A (ja) * 1994-04-06 1997-12-09 ノボ ノルディスク アクティーゼルスカブ ダイエット大豆基材製品、その製造方法およびその使用
CA2188542C (en) * 1994-04-22 2008-08-19 Per Munk Nielsen A method for improving the solubility of vegetable proteins
WO1998030681A1 (en) * 1997-01-09 1998-07-16 Novo Nordisk A/S Phytase combinations

Also Published As

Publication number Publication date
TR200100552T2 (tr) 2001-07-23
JP2002523026A (ja) 2002-07-30
ATE234567T1 (de) 2003-04-15
ZA200101057B (en) 2002-05-07
RU2236146C2 (ru) 2004-09-20
CZ2001607A3 (cs) 2001-07-11
WO2000010404A2 (en) 2000-03-02
CA2340640A1 (en) 2000-03-02
PT1105004E (pt) 2003-07-31
GB2340727B (en) 2002-05-22
GB2340727A (en) 2000-03-01
EP1105004B1 (en) 2003-03-19
WO2000010404A3 (en) 2000-05-18
BR9912998A (pt) 2001-05-08
DE69906089T2 (de) 2004-02-19
GB9818126D0 (en) 1998-10-14
NO20010846D0 (no) 2001-02-19
KR20010072780A (ko) 2001-07-31
AU760631B2 (en) 2003-05-22
DE69906089D1 (de) 2003-04-24
DK1105004T3 (da) 2003-04-22
PL346862A1 (en) 2002-03-11
PL192370B1 (pl) 2006-10-31
NZ509779A (en) 2002-08-28
NO320794B1 (no) 2006-01-30
BG105318A (en) 2001-11-30
CN1312686A (zh) 2001-09-12
ID28340A (id) 2001-05-10
ES2192882T3 (es) 2003-10-16
SK2282001A3 (en) 2001-09-11
UA72894C2 (uk) 2005-05-16
CA2340640C (en) 2009-11-03
NO20010846L (no) 2001-02-19
EP1105004A2 (en) 2001-06-13
AU5993899A (en) 2000-03-14
HRP20010120A2 (en) 2002-02-28
CN1119941C (zh) 2003-09-03
JP4160262B2 (ja) 2008-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69333071T2 (de) Phytate-Hydrolyse und enzymatische Zusammensetzung für die Hydrolyse von Phytat
US6284502B1 (en) Process for converting phytate into inorganic phosphate
Vohra et al. Phytases: microbial sources, production, purification, and potential biotechnological applications
US5853779A (en) Process for preparing grain product
AU2001259983B2 (en) Fractionation and processing of oilseed meal
Zyla et al. Comparison of the efficacies of a novel Aspergillus niger mycelium with separate and combined effectiveness of phytase, acid phosphatase, and pectinase in dephosphorylation of wheat-based feeds fed to growing broilers
CZ293344B6 (cs) Způsob konverze fytátu na anorganický fosfát
Shuvo et al. Cholesterol reduction and feed efficiency enhancement in broiler through the inclusion of nutritionally improved fermented rice bran
KR101042124B1 (ko) 치어용(稚魚用) 사료
US7255890B2 (en) Continuous direct enzymatic protein solubilization process for industrial wastes
JPH08214822A (ja) 穀類を原料とした生成物、その使用方法およびその製造方法
KR102636514B1 (ko) 가공된 단백질 제품
MXPA01001823A (en) Process for converting phytate into inorganic phosphate
JP3007135B2 (ja) 食物繊維及びその製造方法
RU2095005C1 (ru) Способ приготовления кормовой добавки или удобрения
SU1591923A1 (ru) Способ обезвреживания растительного сырья
Maller et al. Fungal Phytases: Production, Properties and Biotechnological Application
WO2016123447A1 (en) Soybean processing method
Gunashree Studies on the production and characterization of phytate degrading enzymes in Aspergillus niger

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20170817