DD157258A1

DD157258A1 - Verfahren zur herstellung salz-und phenylalaninfreier proteinhydrolysate

Info

Publication number: DD157258A1
Application number: DD21723079A
Authority: DD
Inventors: Baerbel Lieske; Gerd Konrad
Original assignee: Baerbel Lieske; Gerd Konrad
Priority date: 1979-11-29
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1982-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung salz- und phenylalaninfreier Proteinhydrolysate fuer diaetetische Zwecke, insbesondere fuer die Ernaehrung von Kindern, die an Phenylketonurie leiden, in Form von Aminosaeureloesungen, Speisewuerzen, Bruehen, Suppen, Sossen und als Rohstoff zur Gewinnung thermisch gebildeter Aromakonzentrate.Das Ziel der Erfindung besteht in der sensorischen Qualitaetsverbesserung salz-und phenylalaninfreier Proteinhydrolysate zur Behandlung der Phenylketonurie sowie in der Vereinfachung des Herstellungsverfahrens. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermoeglicht, salz- und phenylalaninfreie sowie sensorisch hochwertige Proteinhydrolysate herzustellen und gleichzeitig die Abtrennung von Kochsalz und Phenylalanin in einem Verfahrensschritt vorzunehmen. Erfindungsgemaess wird ein toxikologisch unbedenkliches Salzsaeure-Hydrolysat tierischen oder pflanzlichen Ursprungs in einem Verfahrensschritt durch Gelfiltration an einem Molekularsieb der Porengroesse < 120 Mikrometer in drei Hauptfraktionen eluiert.Zur Naehrwerterhoehung koennen die erhaltenen Hydrolysate mit essentiellen Aminosaeuren supplementiert und anschliessend konzentriert und/oder getrocknet werden.

Description

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Verfahren zur Herstellung salz- und phenylalaninfreier

Pro t e inhydrρlys: a t e

Anwendungsgebiet der Erfindung "'

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung salz- und phenylalaninfreier Proteinhydrolysate für diätetische Zwecke, insbesondere für die Ernährung von Kindern, die an Phehylketonurie leiden,.in Form von Aminosäurelösungen, Speisewürzen, Brühen, Suppen, Soßen und als Rohstoff zur Gewinnung thermisch gebildeter Aromakonzentrate_e

Chakateristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt,.daß Menschen, die an Phenylketonurie leiden, infolge eines angeborenen Enzymdefektes nicht in der Lage sind, das in natürlichen Proteinen vorhandene Phenylalanin zu Tyrosin abzubauen. Anstelle des Tyrosins bildet der Organismus Pheny!brenztraubensäure, die im Verlauf des kindlichen Wachstums irreversible Hirnschäden verursacht· Zur erfolgreichen Behandlung dieser Krankheit werden Proteinhydrolysate benötigt, die weitgehend frei von Phenylalanin sein müssen und — aufgrund der langen Behandlungsdauer der an Phenylketonurie leidenden Menschen von etwa 10 Jahren - einen möglichst angenehmen Geschmack aufweisen sollen. Während in den ersten Lebenswochen eine geschmacksneutrale Nahrung angenommen wird, akzeptieren die heranwachsenden Kinder nur eine aromareiche und geschmacklich variable Kost» Die stoffliche Zusammensetzung muß so be-

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schaffen sein, daß ein natürliches Wachstum gewährleistet ist. Zu diesem Zweck werden 'phenylalaninfreie Hydrolysate mit ausgewählten Aminosäuren und Nährstoffen supplementierto

Das Abtrennen von Phenylalanin aus Proteinhydrolysaten erfolgt bei allen Verfahren durch eine aufwendige Aktivkohle-Behandlung, die entweder diskontinuierlich im Chargenverfahren (DDR-WP 70 096) oder nach dem Säulenverfahren in kontinuierlicher Arbeitsweise (BRD-OS 2 117 243) ausgeführt wird. Bei einer solchen Verfahrensweise werden aromatische Aminosäuren, und damit auch das Phenylalanin, adsorptiv an Aktivkohle gebunden und mit dieser abgetrennt. Die Verwendung von Aktivkohle ist jedoch kostspielig aufgrund des hohen Preises, des hohen Bedarfes (ca. 2O.Gew.-%) und der problematischen Entsorgung von Aktivkohle-Pilterrückständen, da Aktivkohle nicht regenerierbar isto Das Dosieren pulverförmiger Aktivkohle bereitet aufgrund lästiger Staubbildung Schwierigkeiten* Weitere Nachteile · ergeben sich in der langwierigen Adsorption des Phenylalanine sowie der sich anschließenden Abtrennung des hohen Aktivkohle-Anteiles durch eine diffizile Filtration.

Da erhöhte Kochsalzdosen, wie im Tierversuch nachgewiesen, Nierenschäden verursachen, sind gesundheitlich unbedenkliche Proteinhydrolysate ausschließlich aus kochsalzfreien Hydrolysaten herstellbar. Die erforderlichen kochsalzfreien Hydrolysate erhält man nach einer schwefelsauren Hydrolyse von Proteinen· Das daraus hergestellte phenylalaninfreie Eiweißhydrolysat weist jedoch einen sehr unangenehmen Geschmack auf, der bei längerem Genuß zu Aversionen beim Patienten führt.

Die aus salzsauren Hydrolysaten hergestellten phsnylalaninfreien Produkte sind diesen Proteinhydrolysaten sensorisch

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zwar überlegen, eignen sich aber aufgrund des hohen Kochsalzgehaltes für den genannten Anwendungszweck nicht. Nach Entsalzung mittels Ionenaustausch oder Elektrodialyse ergibt sich der Nachteil, daß die Aminosäuren nicht als geschmacksaktive Natriumsalze gewonnen werden und von Schwefelsäure-* Hydrolysaten sensorisch nicht mehr zu unterscheiden sind« ·

Gegen den Einsatz von Enzymhydrolysaten als Ausgangsprodukt für phenylalaninfreie Hydrolysate spricht vor allen Dingen der in diesen Präparaten auftretende Bittergeschmack*

Aufgrund der unbefriedigenden sensorischen Qualität werden

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Schwefelsäure-Hydrolysate auch nicht als Rohstoff·für phenylalaninfreie Speisewürzen, Brühen,' Suppen, Soßen sowie thermisch gebildete Aromakonzentrate verwendet»

Ziel &er Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der sensorischen Qualitätsverbesserung salz- und phenylalaninfreier Proteinhydrolysate zur Behandlung der Phenylketonurie sowie in der, Vereinfachung des Herstellungsverfahrensο

Darlegung des Wesens ,der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, salz- und phenylalaninfreie sowie sensorisch hochwertige Proteinhydrolysate herzustellen und gleichzeitig die Abtrennung von Kochsalz und Phenylalanin in einem Verfahrensschritt vorzunehmen,»

Erfindungsgemäß können aus salzsauren Proteinhydrolysaten sensorisch hochwertige Hydrolysate gewonnen werden, indem neutralisierte Salzsäure-Hydrolysate ein Molekularsieb passieren, wobei in einer Fraktion Kochsalz, Phenylalanin und Tyrosin gemeinsam eluieren«.

Sin solches Ergebnis war aus der Kenntnis theoretischer Grundlagen zur GelChromatographie nicht zu erwarten, da die Mole-

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kulargewichts-Unterschiede zwischen Kochsalz und den einzelnen Aminosäuren zu gering sind. Aus umfangreichen gelchromatographischen Untersuchungen an diversen Eiweißhydrolysaten kann geschlußfolgert werden, daß Aminosäuren in Abhängigkeit vom pH-Wert unterschiedliche Ladungsänderungen erfahren, die zu einer variablen Mobilität im Gelsieb führen«

Erfindungsgemäß wird ein toxikologisch unbedenkliches SaIzsäure-Hydrolysat mittels Gelfiltration an einem Molekularsieb der Porengröße Ό 20jm in drei Hauptfraktionen eluiert· In der ersten Fraktion eluieren die dunkel gefärbten, löslichen Huminstoffe, in der zweiten Fraktion - der Hauptfraktion - die Aminosäuren und in der dritten Fraktion das Kochsalz zusammen mit Phenylalanin-und Tyrosin. Als EIutionsmittel dient Wasser, wobei das Elutionsprofil und somit die Trennschärfe in besonderem Maße pH-abhängig sind· Eine wirtschaftliche Filtration des Säuröhydrolysates gelingt bei pH-Werten zwischen 2,5 und 6,0, vorzugsweise im pH-Bereich zwischen 4,0 und 6,0· Die Filtration kann im aufwärts oder abwärts gerichteten Strom erfolgen· Der Aminosäurenfraktion können zur Herstellung optimaler Mengenverhältnisse Tryptophan und, in Abhängigkeit vom Rohstoff, weitere Aminosäuren sowie nährwerterhöhende Stoffe zugesetzt werden. Soll die phenylalaninfreie Aminosäurefraktion als einzige Eiweißquelle in der.Nahrung an Phenylketonurie erkrankter Kinder fungieren, so wird die biologisch erforderliche Aminosäurezusammensetzung durch Supplementieren mit anderen Aminosäuren, z_eB_o Tryptophan, Tyrosin und Methionin, eingestellt« Zur Herstellung von Suppen, Brühen, Soßen und thermisch gebildeten Aromakonzentraten werden die in der zweiten Fraktion'eluierten phenylalaninfreien· Aminosäuren allein verwendet© In Abhängigkeit vom Verwendungszweck kochsalz- und phenylalaninfreier Proteinhydrolysate können diese nach bekannten Verfahren schonend konzentriert und/oder getrocknet werden^

Stehen andere Proteinhydrolysate als Salzsäure~Proteinhydro« lysate zur Verfügung, läßt sich das erfindungsgemäße Verfah-

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ren ebenso auf diese anwenden. Da jedoch bei diesen Hydrolysaten die Aminosäuren nicht in.ihrer geschmacksaktiven Form als Katriumsalze vorliegen^ werden die Hydrolysate zur Geschmacksverbesserung-mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 2 bis 3 angesäuert und nachfolgend mit Soda neutralisiert» Über diesen Verfahrensschritt gelingt es, einen Teil der Aminosäuren in ihre geschmacksaktiven Natriumaalze zu überführen. Das Phenylalanin sowie Kochsalz werden erfindungsgemäß durch Gelfiltration entfernt und die erhaltene Aminosäurefraktion je nach Anwendungszweck, wie bei den Salzsäure-Hydrolyse.ten angegeben, weiterverwendet·

Ausführungsbe i spiele. ' .

1. 21,0 GeWo-% getrocknetes Kaseinisolat werden mit 23_}O Gew_e-% konzentrierte Salzsäure und 56,0 Gew.~% Wasser gemischt» Dieser Ansatz wird 20 Stunden bei 103 ⁰C unter Rückfluß gekocht und anschließend mit Soda auf einen pH-Wert von 5,0 neutralisiert und filtriert* Das Filtrat wird auf eine 1,5 m hohe und mit einem Molekularsieb der Porengröße <C12O /xm gefüllte Säule aufgetragen und mit Wasser eluiert. Während die erste, die Huminstofffraktion sowie die dritte, die Phenylalanin-Kochsalzfraktion verworfen werden, wird die Aminosäurefraktion unter Vakuum eingeengt und sprühgetrocknete Die Wiederfindungsrate an freien Aminosäuren beträgt bezogen auf das eingesetzte Hydrolysat 80,0 %e Das so hergestellte Produkt hat einen vorzüglichen milden bouillonartigen Geschmack und wird supplementiert mit Tryptophan,' Methionin., Tyrosin und Isoleucin zur -behandlung der Phenylketonurie eingesetzt. ^;

2. Ein entsprechend Beispiel 1 hergestelltes Molkenproteinhydrolysat wird mit Soda auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt und filtriert* Nach Gelfiltration gemäß Beispiel 1 wird die Aminosäurefraktion mit Hilfe einer Umkehrosmose-

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anlage auf eine Trockenmasse von 50 % konzentriert· Das so erhaltene Aminosäuregemisch dient als Rohstoff zur Gewinnung thermisch gebildeter Aromakonzentrate·

25 Gew_#~% Weizenkleberisolat werden zusammen mit 25 Gew«-% reiner, konzentrierter Salzsäure und 50 Gew_o--% V/asser unter Rückfluß 20 Stunden gekocht₀ Danach wird mit Soda auf pH 4,5 neutralisiert und filtriert* Das .erhaltene Hydrolysat wird, wie im Beispiel 1 angegeben, gelfiltriert und anschließend auf .einen.Trockenmassegehalt von 50 % schonend konzentriert· Ausgehend von diesem phenylalaninfreien Aminosäurekonzentrat ist ein wohlschmeckendes, phenylalaninfreies Aroma mit Rind~ fleischnote durch thermische Reaktion mit Glucose und Cystein herstellbar» Zur weiteren Geschmacksabrundung' dienen Ribonucleotide und Fette«

Claims

*7

Erfindungsanspruch

Verfahren zur Herstellung salz- und phenylalaninfreier Proteinhydrolysate dadurch gekennzeichnet, daß ein toxikologisch unbedenkliches Salzsäure-Proteinhydrolysat tierischen oder
pflanzlichen Ursprungs, vorzugsweise aus Kasein-oder Molkenprotein oder Vifeizenkleberisolat, in einem
Verfahrensschritt durch Gelfiltration an einem
Molekularsieb der Porengröße <Ί20 μτα bei einem
pH-Wert zwischen 2,5 und 6,0 gereinigt, entsalzt und von Phenylalanin befreit wird, wobei die Trennung
in eine Hurninstofffraktion, eine Aminosäurefraktion und eine Phenylalanin-Kochsalzfraktion erfolgt, und die erhaltene Aminosäurefraktipn gegebenenfalls zur Nährwerterhöhung mit essentiellen Aminosäuren
supplementiert und in Abhängigkeit vom Verwendungszweck konzentriert und gegebenenfalls getrocknet wird.