DE10247036A1

DE10247036A1 - Vitamin B6 und/oder deren Salze enthaltende Futtermitteladditive und Verfahren zu deren Herstellung

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Publication number: DE10247036A1
Application number: DE10247036A
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-22
Also published as: AU2003293606A8; WO2004034810A2; AU2003293606A1; WO2004034810A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Vitamin B6-enthaltende Futtermitteladditive, Verfahren zu deren Herstellung, Tierfutterzusammensetzungen, additiviert mit einem erfindungsgemäßen Futtermitteladditiv, sowie Verfahren zur Additivierung von Tierfutterzusammensetzungen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Additive.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vitamin B6-enthaltende Futtermitteladditive, Verfahren zu deren Herstellung, Tierfutterzusammensetzungen, additiviert mit einem erfindungsgemäßen Futtermitteladditiv, sowie Verfahren zur Additivierung von Tierfutterzusammensetzungen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Additive.
Vitamin B6 ist ein wesentlicher Nahrungsbestandteil für Mensch und Tier und wird von Bakterien, Pilzen und Pflanzen biosynthetisiert. Der Begriff "Vitamin B6" steht für eine Gruppe von 6 chemisch eng verwandten Verbindungen, welche unter physiologischen Bedingungen enzymatisch ineinander überführbar sind. Diesen Verbindungen ist der 2-Methyl-3-hydroxypyridin-Ring gemeinsam. In den Ringpositionen 4 und 5 trägt dieser Ring verschiedene Substituenten. Die oben genannte Gruppe von Vitamin-B6-Verbindungen umfasst Pyridoxin, Pyridoxal, Pyridoxamin sowie die entsprechenden 5'-Phosphate dieser Verbindungen. Die gebräuchlichste Vitamin B6-Form ist das Pyridoxin-Hydrochlorid.
Vitamin B6 ist synthetisch sowohl auf chemischem als auch auf biochemischem Weg zugänglich. So beschreibt beispielsweise die EP-A-0 765 938 die fermentative Herstellung von Vitamin B6 durch Kultivierung eines Mikroorganismus der Gattung Rhizobium unter aeroben Bedingungen und anschließender Isolierung des gebildeten Vitamins aus der Fermentationsbrühe.
Die Reindarstellung von fermentativ hergestelltem Vitamin B6 ist jedoch zeit- und kostenintensiv. Dies wiederum verteuert die Herstellung Vitamin B6-haltiger Präparate.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einfach herzustellende und kostengünstigere Vitamin B6-Präparate bereitzustellen. Insbesondere sollten diese Präparate als Futtermitteladditiv anwendbar sein. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein geeignetes Verfahren für die Herstellung solcher neuartiger Präparate zu finden.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Gelöst wird obige Aufgabe durch Bereitstellung eines Vitamin B6-enthaltenden Futtermitteladditivs, abgeleitet aus der Fermentationsbrühe eines Vitamin B6-produzierenden Mikroorganismus, wobei Vitamin B6 im Gemisch mit wenigstens einem nichtflüchtigen Bestandteil der Fermentationsbrühe vorliegt.
Überraschenderweise wurde nämlich erfindungsgemäß festgestellt, dass Vitamin B6-haltige rauchbare Futtermitteladditive bereitgestellt werden können, die durch Trocknen der Fermentationsbrühe oder des Fermetationsüberstandes (Fermentationsbrühe nach Abtrennung zellulärer Bestandteile) des Produktionsstammes ohne vorhergehende Isolierung des gebildeten Vitamins zugänglich sind.
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Futtermitteladditiv einen Vitamin B6-Gehalt von etwa 1 bis 95% Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen Additivs, auf.
„Vitamin B6" im Sinne der Erfindung steht dabei für wenigstens eine Verbindung, ausgewählt unter Pyridoxin, Pyridoxamin, Pyridoxal, den 5'-Posphaten und den Säureadditionssalzen, wie z.B. Hydrochloriden, dieser Verbindungen.
Das Futtermitteladditiv liegt in trockener Form, vorzugsweise als Pulver oder Granulat, vorliegt. Gegebenenfalls kann das erfindungsgemäße Produkt ein herkömmliches Polymercoating aufweisen. Beispielsweise sind geeignete Beschichtungsmittel beschrieben in der WO-A-01/00042, worauf hiermit Bezug genommen wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Futtermitteladditiv außerdem einen inerten, futtermitteltauglichen, porösen Träger, vorzugsweise in einem Anteil von etwa 10 bis 90% Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen Additivs.
Gewünschtenfalls kann das Futtermitteladditiv außerdem wenigstens eine weitere Vitamin B6-kompatible, nicht flüchtige Futtermitteladditiv-Komponente, wie z.B. anderer Vitamine, Aminosäuren, Zucker und dergleichen, enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Futtermitteladditivs das dadurch gekennzeichnet, dass man

a) die Vitamin B6-haltige Fermentationsbrühe eines Vitamin B6-produzierenden Mikroorganismus einer Trocknung unterzieht und
b) das erhaltenen Trockenprodukt gegebenenfalls zerkleinert und klassiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vor dem Trocknen zuerst aus der Brühe zelluläre Bestandteile (Zellen oder Zellfragmente) des Produktionsstammes teilweise oder vollständig entfernt und der dabei anfallende Fermentationsüberstand wird anschließend getrocknet.
In einer weiteren Bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Trocknung der Fermentationsbrühe bzw. des Fermentationsüberstandes in Gegenwart eines inerten, futtermitteltauglichen, porösen Trägers.
Erfindungsgemäße brauchbare Trocknungsverfahren sind Sprühtrocknung, Sprühgranulation, Kontakttrocknung oder Gefriertrocknung. Die Sprühtrocknung ist dabei bevorzugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens wird der Fermentationsbrühe oder dem Fermentationsüberstand vor oder während der Trocknung wenigstens eine weitere Vitamin B6-kompatible, nicht flüchtige Futtermitteladditiv-Komponente zusetzt.
Erfindungsgemäß brauchbar sind grundsätzlich alle Vitamin B6-produzierenden Mikroorganismen, insbesondere alle rekombinanten oder nicht-rekombinanten prokaryotischen oder eukaryotischen Mikroorganismen. Bevorzugte Vitamin B6-produzierende Mikroorganismen sind ausgewählt ist unter Mikroorganismen der Gattung Bacillus, insbesondere der Spezies Bacillus subtilis.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft Tierfutterzusammensetzungen, additiviert mit wenigstens einem Vitamin B6-haltigen Futtermitteladditiv gemäß obiger Definition.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Additivierung einer Trierfutterzusammensetzung mit Vitamin B6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man einem üblichen Tierfutter wenigstens ein Vitamin B6-haltiges Additiv gemäß obiger Definition zusetzt und gegebenenfalls mischt und die Mischung gegebenenfalls weiter konfektioniert.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
a) Das erfindungsgemäße Futtermitteladditiv
Das erfindungsgemäße Futtermitteladditiv liegt vorzugsweise als feinteiliges, rieselfähiges Pulver bzw. in granulierter Form vor. Typische Partikelgrößenbereiche sind 5 bis 200 μm, wie z.B. 10 bis 150 μm, 20 bis 100μm oder 30 bis 80 μm.
Die Schüttdichte der erfindungsgemäßen Additive liegt im Bereich von etwa 100 bis 600 g/l, wie z.B. 150 bis 400 g/l oder 200 bis 350 g/l. Der Vitamin-B6-Gehalt des erfindungsgemäßen Additivs liegt im Bereich von etwa 1–95 Gew.-%, vorzugsweise bei etwa 20–80 Gew.-%, insbesondere etwa 30–75 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen Additivs. Der Gehalt an anorganischen Bestandteilen (insbesondere anorganische Rückstände aus der Fermentationsbrühe) kann in den erfindungsgemäßen Additivpräparaten im Bereich von etwa 1–50 Gew.-%, bei Verwendung eines bei der Herstellung zugesetzten Trägers sogar bis zu etwa 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen Additivs, betragen. Organische Bestandteile aus der Fermentationsbrühe können in einem Anteil von etwa 0,1–35 Gew.-% vorliegen. Der Gehalt an Biotrockenmasse, d.h. von nicht abgetrennten Mikroorganismen, oder Zellfragmenten, kann je nach Herstellungsweise ebenfalls bis zu etwa 40 Gew.-% betragen. Der Restfeuchtegehalt des fertigen Additivs liegt vorzugsweise im Bereich von weniger als etwa 3–5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Additivs. Obige Gewichtsprozentangaben sind bezogen auf das Gesamtgewicht des Trockenprodukts (vorzugsweise ohne Restfeuchte).
Gewünschtenfalls kann das erfindungsgemäße Futtermitteladditiv weitere ernährungsrelevante Komponenten, wie beispielsweise Vitamine, Aminosäuren, Mineralien und Spurenelemente enthalten. Diese können ebenfalls aus der Mikroorganismen-Kultur stammen oder im Laufe des später noch genauer beschriebenen Herstellungsverfahrens als exogene Substanzen zugesetzt werden.
b) Additivherstellung
b1) geeignete Mikroorganismen
Erfindungsgemäß brauchbar sind sämtliche, natürlich vorkommende oder rekombinante, Mikroorganismen, welche zur Produktion von Vitamin B6 befähigt sind. Besonders geeignet sind gram-positive oder gram-negative Bakterien der Gattung Bacillus, Escherichia, Coryebacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Streptomyces und Rhizobium, Salmonella, Klebsiella, Serratia, Pseudomonas und Proteus; sowie Hefen der Gattung Saccharomyces, wie die Stämme wie Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces pombe und Schizosaccharomyces pombe; und Pilze, wie z.B. solche der Gattungen Aspergillus und Penicillium.
Beispiele für geeignete Rhizobium-Stämme sind in der EP 765 938 genannt, worauf hiermit Bezug genommen wird. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Bakterien der Gattung Bacillus, insbesondere des Stammes Bacillus subtilis, Bacillus lentimorbus, Bacillus lentus, Bacillus firmus, Bacillus pantothenticus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus pumilus, Bacillus thuringiensis, Bacillus halodurans, und andere Bacillus species, beispielsweise charakterisiert durch the 16S rRNA Typ. Weiterhin sind zu nennnen Bacillus brevis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, und Bacillus pumilus. Bevorzugt sind Miroorganismen des Sfammen Bacillus Subtilis
b2) Fermentationsmedien
Die für die fermentative Vitamin-B6-Produktion verwendeten Kulturmedien sind in dem Fachmann bekannter Weise an die Kultivierungsbedingungen des jeweils verwendeten Mikroorganismus angepasst. Die Herstellung geeigneter Kulturmedien ist beispielsweise im "Manual of Methods for General Bacteriology", American Society for Bacteriology, USA, 1981 beschrieben.
Im Allgemeinen enthält jedes Kulturmedium eine assimilierbare Kohlenstoffquelle, eine Stickstoffquelle, anorganische Salze und gegebenenfalls weitete wachstumsfördernde bzw. die Vitamin-B6-Produktion begünstigende Bestandteile.
Als Beispiele für geeignete Kohlenstoftquellen sind zu nennen Zucker, wie Glucose, Fructose, Lactose, Galactose, Sucrose, Maltose, sowie Stärke, Stärkehydrolysate, wie Dextrin, Cellulosehydrolysate oder Melasse. Weitere Beispiele sind Alkohole, wie z.B. Glycerin, Säuren, wie z.B. Essigsäure, Öle und Fette, wie z.B. Sojaöl, Sonnenblumenöl und Kokosfett, Fettsäuren, wie z.B. Palmitin-, Stearin- und Linolsäure, sowie Mischungen oben genannter Stoffklassen.
Als Beispiele für geeignete Stickstoffquellen sind zu nennen: Ammoniak, Ammoniumsalze anorganischer oder organischer Säuren, wie Ammoniumchlorid, Ammoniumnitrat, Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfat und Ammoniumacetat; Harnstoff; Nitrat und Nitritsalze und andere stickstoffhaltigen Materialien, wie Aminosäuren, Fleischextrakt, Pepton, Fischmehl, Fischhydrolysate, Caseinhydrolysate, Sojabohnenhydrolysate, Hefeextrakt, getrocknete Hefe, Ethanol-Hefedestillat, Sojabohnenmehl, Baumwollsamenmehl und dergleichen.
Außerdem können zusätzlich anorganische Salze enthalten sein, wie z.B. Salze von Kalium, Calcium, Natrium, Magnesium, wie z.B. Salze der Schwefel- oder Phosphorsäure mit einem der obigen Metalle als Kation.
Geeignete Spurenelemente, wie z.B. Arsen, Cobalt, Chrom, Kupfer, Fluor, Jod, Lithium, Mangan, Eisen, Nickel Molybdän, Selen, Vanadium, Zinn und Zink, und Wachstumsfaktoren, wie z.B. Coenzym A, Pantothensäure, Biotin, Thiamin, Riboflavin, Flavinmononukleotid, Flavinadenindinukleotid und andere Vitamine, Aminosäuren, wie Cystein, Natriumthiosulfat, p-Aminobenzosäure, Niazinamid und dergleichen, können ebenfalls einzeln oder in Kombination zugesetzt werden. Diese können in reiner Form oder in Form natürlicher Stoffe, welche diese Substanzen enthalten, eingesetzt werden.
Als Phosphorquelle sind beispielsweise zu nennen Kaliumdihydrogenphosphat oder Dikaliumhydrogenphosphat und die entsprechenden Natriumsalze davon.
Außerdem können dem Fermentationsmedium geeignete Antischaummittel, wie z.B. solche auf Basis tierischer, pflanzlicher oder mineralischer Öle zugesetzt werden.
b3) Kultivierung
Die jeweils eingesetzte Fermentationstechnik richtet sich in erster Linie nach der Größe des Ansatzes. Während für kleinere Ansätze aerobe Schüttelkulturen prinzipiell geeignet sind, ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Fermentationsverfahrens im industriellen Maßstab eine Fermentation unter submersen aeroben Bedingungen bevorzugt. Dabei können die Mikroorganismen kontinuierlich oder auch diskontinuierlich, im Batch-Verfahren oder im Feed Batch-Verfahren oder im Repeated Feed Batch-Verfahren kultiviert werden. Eine Zusammenstellung geeigneter Verfahren ist beispielsweise zu finden in Bioprozesstechnik 1, Einführung in die Bioverfahrenstechnik, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart 1991 oder in Bioreaktoren und periphere Einrichtungen, Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden, 1994.
Der pH-Wert des Kulturmediums wird mit Hilfe geeigneter Puffer auf optimale Wachstumsbedingungen, d.h. auf Werte im Bereich von etwa 5–9, vorzugsweise etwa 6,5-7,5 eingestellt. Die Kultivierungstemperatur liegt bei etwa 10–45 °C, vorzugsweise bei etwa 25–35 °C. Die Kultivierungsdauer beträgt etwa 1–14 Tage, vorzugsweise 1–7 Tage.
Für die Herstellung der Produktionskultur wird sterilisiertes Fermentationsmediums mit einer frisch gewachsenen Vorkultur, beispielsweise einer Schüttelkultur, mit ausreichender Zelldichte, vorzugsweise nach Beendigung der logarithmischen Wachstumsphase, angeimpft.
Die auf diese Weise nach Kultivierung erhaltene Fermentationsbrühe weist eine Trockenmasse im Bereich von etwa 5–40 Gew.-% auf. Der Vitamin-B6-Gehalt liegt im Bereich von etwa 1–10 Gew.-%.
b4) Aufarbeitung der Vitamin B6-haltigen Fermentationsbrühe
Nach Beendigung der Fermentation kann die Vitamin B6-haltige Fermentationsbrühe entweder direkt zum fertigen trockenen Futtermitteladditiv verarbeitet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung können jedoch aus der Fermentationsbrühe zunächst die zellulären Bestandteile ganz oder teilweise, beispielsweise durch Zentrifugation, entfernt werden. Der dabei anfallende Fermentationsüberstand wird anschließend zum erfindungsgemäßen Futtermitteladditiv verarbeitet.
Die Aufarbeitung erfindungsgemäßer Vitamin B6-haltiger Fermentationsbrühen bzw. Fermentationsüberstände kann nach verschiedenen, aus dem Stand der Technik an sich bekannten Verfahren erfolgen. Insbesondere eignen sich zur Herstellung die Trocknungsverfahren wie Sprühtrocknung, Sprühgranulation, Kontakttrocknung oder Gefriertrocknung. Geeignete Verfahren sind beispielsweise beschrieben in: O. Krischer, W. Kast, Trocknungstechnik Erster Band, "Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik", Springer-Verlag 1978; Krischer/Kröll, Trocknungstechnik Zweiter Band, "Trockner und Trocknungsverfahren", Springer-Verlag 1959; K. Kröll, W. Kast, Trocknungstechnik Dritter Band, "Trocknen und Trockner in der Produktion", Springer-Verlag 1989; K. Masters, "Spray Drying Handbook", Longman Scientific & Technical 1991, 725 Seiten; N. Uhlemann, L. Mörl, "Wirbelschicht – Sprühgranulation", Springer-Verlag 2000; Gefriertrocknung: Georg-Wilhelm Oetjen, "Gefriertrocknen", VCH 1997. Auf die Offenbarung der oben beschriebenen Druckschriften wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen.
Besonders bevorzugt erfolgt der erfindungsgemäße Trocknungsschritt durch Sprühtrocknung, wie beispielsweise Sprühtrocknung mit integrierten Wirbelbett, oder durch Sprühgranulation.
Falls erwünscht kann die Trocknung in Gegenwart eines geeigneten fiuttermitteltauglichen Trägermaterials durchgeführt werden, wodurch insbesondere die Rieselfähigkeit und damit die Produktqualität verbessert werden kann.
Als futtermitteltaugliche Trägermaterialien können übliche inerte Träger verwendet werden. Ein "inerter" Träger darf keine negativen Wechselwirkungen mit Vitamin B6 und den gegebenenfalls weiteren in dem Additiv enthaltenen Nahrungszusätzen zeigen und muss für die Verwendung als Hilfsstoff in Futtermittelzusätzen unbedenklich sein. Als Beispiele für geeignete Trägermaterialien sind zu nennen: anorganische oder organische Verbindungen natürlichen oder synthetischen Ursprungs. Beispiele für geeignete niedermolekulare anorganische Träger sind Salze, wie Natriumchlorid, Calciumcarbonat, Natriumsulfat und Magnesiumsulfat, oder Kieselsäure. Beispiele für geeignete organische Träger sind insbesondere Zucker, wie z. B. Glucose, Fructose, Saccharose sowie Dextrine und Stärkeprodukte. Als Beispiele für höhermolekulare organische Träger sind zu nennen: Stärke- und Cellulosepräparate, wie insbesondere Maisstärke, Getreidemehle, wie z. B. Weizen-, Roggen-, Gersten- und Hafermehl oder Gemische davon oder Weizengrießkleie. Das Trägermaterial kann in dem Vitaminpräparat, bezogen auf Trockenbasis, in einem Anteil von etwa 5 bis 85 Gew. %, wie z.B. etwa 10 bis 30 Gew.-%, 20 bis 40 Gew.-% oder 50 bis 85 Gew.-%, enthalten.
Im folgenden sollen einige bevorzugte Trocknungstechniken in allgemeiner Form kurz abgehandelt werden.
Die Sprühtrocknung von flüssigen Fermentationsbrühen bzw.- überständen kann so durchgeführt werden, dass die man zunächst dien Vitamin B6-haltige Flüssigphase zum Zerstäuber im Sprühturm gepumpt. Die Zerstäubung erfolgt z.B. mittels einer Druckdüse (Einstoffdüse), einer Zweistoffdüse oder eines Zentrifugalzerstäubers. Die Trocknung der Tröpfchen erfolgt durch einen in den Sprühtrockner geleiteten Heißluftstrom. Bei Verwendung von Zentrifugalzerstäubern erfolgt die Trocknung vorzugsweise im Gleichstrom. Bei Düsen kann die Trocknung auch im Gegen- oder Mischstrom erfolgen. Das getrocknete Pulver kann am Turm ausgetragen werden oder es wird mit dem Luftstrom mitgeführt und in einem Zyklon und/oder Filter abgetrennt. Je nach Produkt und Fahrweise kann eine Nachtrocknung erforderlich sein, die in einem internen, an den Sprühtrockner aufgeflanschten oder einem externen Wirbelbett erfolgen kann.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Trocknungsverfahrens wird dem Trocknungsschritt, insbesondere der Sprühtrocknung eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Wirbelbettagglomeration nachgeschaltet. Dazu wird in einem Wirbelbetttrockner zu Beginn des Verfahrens ein pulverförmiges Material, z.B. durch Sprühtrocknung erhaltenes pulverförmiges Additiv, vorgelegt. Die Verwirbelung erfolgt z.B. durch Zufuhr vorgewärmter Luft. Man sprüht auf die Wirbelschicht eine Flüssigphase, wie z.B. Fermentationsbrühe oder Fermentationsüberstand oder eine bindemittelhaltige Lösung, auf, wodurch man das vorgelegte Pulver mit dieser Lösung benetzt und durch deren Klebeeigenschaften zunehmend agglomeriert. Gleichzeitig wird kontinuierlich oder quasikontinuierlich, d.h. intervallweise getaktet, eine Teilmenge Agglomerat aus der Wirbelschicht ausgetragen. Der Austrag wird z.B. mit Hilfe eines Siebs klassiert. Dabei anfallendes Grobgut kann dabei gemahlen und kontinuierlich in das Wirbelbett wieder zurückgeführt werden. Feinanteile, wie z.B. aus der Abluftfilteranlage, können ebenfalls kontinuierlich zurückgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante kann die Herstellung eines solchen agglomerierten Vitamin B6-Präparates kontinuierlich und zwar unter kontinuierlicher Zuführung der trockenen pulverförmigen Vorlage erfolgen. Dafür eignen sich besonders Wirbelbetttrockner mit mehreren Sprüh- und gegebenenfalls Trockenzonen. In der ersten Zone wird trockenes Vitamin b6-haltiges Pulver aufgegeben, verwirbelt und eine Lösung des oben beschriebenen Typs zur Agglomerierung eingesprüht. Das in dieser Zone gebildete Agglomerat wird in die nächste Zone überführt. In diese und gegebenenfalls in einer oder mehreren weiteren Zonen können ebenfalls Lösungen gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung eingesprüht werden. Durch einen für alle Zonen gemeinsamen Zuluftstrom oder getrennte Zuluftströme, die entsprechend erwärmt sind, wird der Wasseranteil der aufgesprühten Lösungen wieder entzogen. In einer oder mehreren der letzten Zonen kann noch nachgetrocknet werden. Hier befindet sich auch der Produktaustrag. Die Aufarbeitung des Produkts erfolgt wie oben beschrieben.
Eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante umfasst eine Sprühtrocknung von Fermentationsflüssigkeit zu einem Pulver, gekoppelt mit der anschließenden Agglomeration des sprühgetrockneten Pulvers. Diese kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Bevorzugt ist die kontinuierliche Fahrweise.
Derartige Verfahren können unter Verwendung herkömmlicher Sprühtrocknungsanlagen durchgeführt werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Durchführung aber in Vorrichtungen, welche als FSD (Fluidized Spray Dryer) SBD (Spray Bed Dryer) oder MSD (Multi Stage Dryer) bekannt sind.
Eine Fluidized Spray Dryer (FSD)-Trocknungsanlage zur kontinuierlichen Herstellung eines erfindungsgemäßen Vitamin B6-Präparates kann insbesondere nach folgendem Schema betrieben werden: Fermentationsflüssigkeit (Brühe oder Überstand) wird über eine Zuleitung in den Kopf des FSD-Trockners eingeleitet und mit Hilfe eines Zerstäubers zerstäubt. Die Trocknung erfolgt durch Einleitung von Luft im Gleichstrom. Die Luft wird dabei über eine Heizung vorgewärmt. Das sprühgetrocknete Pulver sammelt sich im integrierten Wirbelbett im Boden des FSD-Trockners und wird dort mit Hilfe einer Sprühvorrichtung unter Verwendung von Druckluft D mit Fermentationsflüssigkeit und/oder Bindemittellösung besprüht und mit eingeleiteter Luft verwirbelt wird. Die Luft wird dazu vorgewärmt und durch eine Zuleitung unterhalb des Anströmbodens des integrierten Wirbelbettes zugeführt. Das dabei anfallende Voragglomerat gelangt anschließend in ein nachgeschaltetes, externes Wirbelbett. In dieses Wirbelbett wird von unten über eine weitere Zuleitung vorgewärmte Luft eingeführt. Das im Wirbelbett vorgelegte Voragglomerat wird mit Hilfe einer weiteren Sprühvorrichtung unter Verwendung von Druckluft erneut mit Fermentationsflüssigkeit und/oder Bindemittellösung besprüht und zum Endprodukt agglomeriert. Das fertige Agglomerat wird aus dem Wirbelbett ausgetragen und kann, wie oben beschrieben, weiter aufgearbeitet werden.
Die Zusammensetzung und Menge der eingedüsten Flüssigkeiten richten sich nach den Klebeeigenschaften der eingesprühten Lösung, der zu erzielenden Agglomeratgrösse und den Prozessbedingungen.
Für den Fall, dass die Klebeeigenschaften der aufgesprühten Fermentationslösung und des vorgelegten pulverförmigen Materials nicht ausreichen, um nach dem Aufsprühen ein stabiles Verkleben der Partikel zu gewährleisten, ist zusätzlich die Verwendung eines Bindemittels von Vorteil. Dadurch wird vermieden, dass die Agglomerate beim Trocknen wieder zerfallen. In solchen Fällen ist es bevorzugt, ein in wässrigem Medium lösliches oder dispergierbares Bindemittel in das Wirbelbett einzusprühen. Das Bindemittel kann entweder in der einzusprühenden Fermentationslösung gelöst sein oder getrennt davon, gleichzeitig oder zeitlich versetzt, eingesprüht werden. Als Beispiele für geeignete Bindemittel sind zu nennen Lösungen von Kohlehydraten, wie z.B. Glucose, Saccharaose, Dextrine u.a., Zuckeralkohole, wie z.B. Mannit, oder Polymerlösungen, wie beispielsweise Lösungen von Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Polyvinylpyrrolidon (PVP), ethoxylierte Cellulose (EC), Ethylcellulose oder Propylcellulose. Durch gezielte Wahl von Menge und Klebeeigenschaften des eingesprühten Bindemittels entstehen Agglomerate unterschiedlicher Größe und Festigkeit.
Wird das Bindemittel im Gemisch mit der Fermentationslösung aufgesprüht, so liegt der Bindemittelanteil gewöhnlich im Bereich von etwa 0,5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise etwa 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung.
Wird das Bindemittel als separate Lösung aufgesprüht, so liegt der Bindemittelanteil der Lösung im Bereich von etwa 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Das Bindemittel liegt hierbei ebenfalls gelöst in einem wassrigen Medium, vorzugsweise keimfreies, entsalztes Wasser, vor. Übliche Zusätze, wie z.B. Puffer, oder Lösungsvermittler können ebenfalls enthalten sein.
Der Anteil des Bindemittels im Endprodukt beträgt erfindungsgemäß 0 bis etwa 20 Gew.-%, beispielsweise etwa 1 bis 6 Gew.-%. Die optimale Menge ist auch von der Art des gewählten Bindemittels abhängig. Dabei ist darauf zu achten, dass negative Einflüsse auf das Produkt vermieden werden.
c) Erfindungsgemäße Tierfutterzusammensetzungen
Die erfindungsgemäßen Vitamin B6-enthaltenden Futtermitteladditive können in handelsübliche Tierfutterformulierungen eingearbeitet werden, welche beispielsweise dann an Rinder, Schweine, Schafe, Geflügel und dergleichen verfüttert werden können. Hierzu wird das erfindungsgemäße Additiv mit üblichen Tierfutterbestandteilen vermischt und gegebenenfalls konfektioniert, beispielsweise pelettiert. Übliche Tiertutterbestandteile sind z.B. Mais, Gerste, Maniok, Hafer, Soja, Fischmehl, Weizengrießkleie, Sojaöl, Kalk, Mineralien, Spurenelemente, Aminosäuren und Vitamine.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Allgemeine Angaben:
Die Vitamin B6-Bestimmung erfolgt durch HPLC nach C. Argoudelis, Journal of Chromatography A, 790 (1997), 83 – 91.
Aufzucht de Mikroorganismen, Durchführung der Fermentation und Trocknung der Fermetationsbrühen und -überstände erfolgt unter Anwendung allgemein bekannten Methoden.
Beispiel 1: Herstellung eines Bacillus subtilis-Inokulums
Eine Probe eines Bitamin B6 überproduzierenden Bacillus subtilis-Stamms wurde auf LB Agar ausgestrichen (LB Agar, beschrieben in Maniatis, Molecular Cloning, Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1982). Diese Platten wurden über Nacht bei 37 °C inkubiert.
Beispiel 2: Herstellung einer Vitamin B6-haltigen Fermentationsbrühe
Die auf einer LB-Agarplatte vermehrten Bacillus subtilis-Zellen wurden in SVY-Medium überführt (SVY Medium besteht aus: 25 g/l Veal Infusion Broth, 5 g/l Hefeextrakt, 5 g/l Na-Glutamat, 2,7 g/l Ammoniumsulfat, 3% Glucose und 0,2 M Kaliumphosphatpuffer pH 7). 200 ml dieses Mediums sind anschließend in einem 2 l-Schüttelkolben bei 37 °C für 48 h geschüttelt worden.
Die optische Dichte (600 nm) der Vitamin B6-haltigen Fermentationsbrühe betrug nach dieser Inkubationszeit 90. Der Pyridoxingehalt betrug ca. 70 g/l.
Beispiel 3: Sprühtrocknung des Fermentationsüberstands
Eine pyridoxinhaltige Fermentationsbrühe wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt. Nach Zentrifugation (Sorvall RC 3B) bei 12000 g für 10 Minuten wurde der Überstand dieser Brühe zur Darstellung eines Pyridoxin-Trockenproduktes sprühgetrocknet. Hierzu wurde ein Laborsprühturm (Düse 1,2 mm) bei einer Eingangstemperatur von ca. 160 °C, einer Austrittstemperatur von 70 °C und einem Düsendruck von 2 bar eingesetzt. Als Trocknungsgas wurde Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 Nm³/h, als Düsengas ebenfalls Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,6 Nm³/h und einer Temperatur von 100 °C verwendet.
Das so hergestellte pyridoxinhaltige Produkt war rieselfähig. Der Gehalt an Pyridoxin wurde nah Auflösung des Pulvers in vollentsalztem Wasser per HPLC bestimmt und betrug 65 (w/w).
Die Trocknung wurde wiederholt, wobei jedoch eine Zudosierung des Zusatzes Aerosil^® (hochdisperse Kieselsäure, mittlere Primärpartikelgröße 12 nm, Anteil am Sprühpulver: 0,1 bis 1 Gew.-%) mit dem Düsengas erfolgte.
Beispiel 4: Sprühtrocknung der Fermentationsbrühe
Eine pyridoxinhaltige Fermentationsbrühe wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt. Die Brühe, die etwa 70 g/l Pyridoxin enthielt, wurde ohne vorheriges Abtrennen der Zellen sprühgetrocknet. Hierzu wurde ein Laborsprühturm (Düse 1,2 mm) bei einer Eingangstemperatur von ca. 160 °C, einer Austrittstemperatur von 70 °C und einem Düsendruck von 2 bar eingesetzt. Als Trocknungsgas wurde Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 Nm³/h, als Düsengas ebenfalls Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,6 Nm³/h verwendet.
Das so hergestellte pyridoxinhaltige Produkt war rieselfähig. Der Gehalt an Pyridoxin wurde nach Auflösung des Pulvers in vollentsalztem Wasser per HPLC bestimmt und betrug 50 % (w/w).
Die Trocknung wurde wiederholt, wobei jedoch eine Zudosierung des Zusatzes Aerosil® (hochdisperse Kieselsäure) mit dem Düsengas erfolgte.

Claims

Vitamin B6-enthaltendes Futtermitteladditiv, abgeleitet aus der Fermentationsbrühe eines Vitamin B6-produzierenden Mikroorganismus, wobei Vitamin B6 im Gemisch mit wenigstens einem nichtflüchtigen Bestandteil der Fermentationsbrühe vorliegt.
Futtermitteladditiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Vitamin B6-Gehalt von etwa 1 bis 95% Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen Additivs, aufweist.
Futtermitteladditiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in trockener Form, als Pulver oder Granulat, vorliegt.
Futtermitteladditiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem einen inerten (futtermitteltauglichen) porösen Träger, vorzugsweise in einem Anteil von etwa 10 bis 90% Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen Additivs, umfasst.
Futtermitteladditiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine Verbindung, ausgewählt unter Pyridoxin, Pyridoxamin, Pyridoxal, ein 5'-Posphat oder ein Säureadditionssalz dieser Verbindungen umfasst.
Futtermitteladditiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem wenigstens eine weitere Vitamin B6-kompatible, nicht flüchtige Futtermitteladditiv-Komponente enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Futtermitteladditivs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man a) die Vitamin B6-haltige Fermentationsbrühe eines Vitamin B6-produzierenden Mikroorganismus einer Trocknung unterzieht und b) das erhaltenen Trockenprodukt gegebenenfalls zerkleinert und klassiert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man vor dem Trocknen zuerst aus der Brühe zelluläre Bestandteile (Zellen oder Zellfragmente) teilweise oder vollständig entfernt und den dabei anfallenden Fermentationsüberstand trocknet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Trocknung in Gegenwart eines inerten (futtermitteltauglichen) porösen Trägers durchführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man der Fermentationsbrühe oder dem Fermentationsüberstand vor oder während der Trocknung wenigstens eine weitere Vitamin B6-kompatible, nicht flüchtige Futtermitteladditiv-Komponente zusetzt.
Verfahren nach einen der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung durch Sprühtrocknung, Sprühgranulation, Kontakttrocknung oder Gefriertrocknung erfolgt.
Verfahren oder Futtermitteladditiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vitamin B6-produzierenden Mikroorganismus ausgewählt ist unter rekombinanten oder nicht-rekombinanten prokaryotischen oder eukaryotischen Mikroorganismen.
Verfahren oder Futtermitteladditiv nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vitamin B6-produzierenden Mikroorganismus ausgewählt ist unter Mikroorganismen der Gattung Bacillus, insbesondere der Spezies Bacillus subtilis.
Tierfutterzusammensetzung, additiviert mit wenigstens einem Vitamin B6-haltigen Futtermitteladditiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zur Additivierung einer Trierfutterzusammensetzung mit Vitamin B6, dadurch gekennzeichnet, dass man einem Tierfutter wenigstens ein Vitamin B6-haltiges Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zusetzt und gegebenenfalls mischt und konfektioniert.