DE1203588B - Verfahren zum Isolieren von pflanzlichem Eiweiss - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

A 23 j

Deutsche KL: 53 i-1/07

1203 588
F 40760IV a/53 i
14. September 1963
21. Oktober 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Isolieren von Eiweiß und betrifft insbesondere eine verbesserte Methode zum Freisetzen von Eiweiß aus pflanzlichen Mehlen oder Preßkuchen.

Samen wie solche von Baumwolle, Sesam, Soja, Raps, Weizenkleie, Kokosnuß und Saflor werden häufig behandelt, um daraus das in den Samen enthaltene pflanzliche öl zu entfernen. Als Nebenprodukt bei dieser Behandlung fällt ein Mehl oder Preßkuchen mit sehr hohem Eiweißgehalt an. Jedoch liegt Jas Eiweiß in Verbindung mit cellularen und nicht nahrhaften Bestandteilen vor, von denen viele entweder geschmacklich ungenießbar für den Menschen sind oder eine allergische Wirkung auf den Menschen haben, so daß Preßkuchen für den menschlichen Verzehr ungenießbar sind. Demzufolge wird die Hauptmenge dieser hocheiweißhaltigen Mehle für Futtermittel verwendet, bei denen die Verunreinigungen in Kauf genommen werden können.

Es sind in der Vergangenheit Methoden entwickelt worden, um das Eiweiß von denjenigen Bestandteilen des Preßkuchens, die für den menschlichen Verzehr ungeeignet sind, abzutrennen. Im allgemeinen bedient man sich bei diesen Methoden eines alkalischen Hydrolysevorganges, so daß das Eiweiß in dem Preßkuchen hydrolysiert und dabei löslich gemacht wird. Der in unlöslicher Form zurückbleibende Anteil des Preßkuchens kann dann abfiltriert werden. Das in Lösung befindlicHe Eiweiß läßt sich ausfällen und kann gewonnen und für irgendeinen gewünschten Zweck verwendet werden.

Der besonders große Nachteil, der einem solchen direkten alkalischen Hydrolyseverfahren anhängt, besteht darin, daß die dabei erreichbare Ausbeute extrem niedrig ist. Zwecks Verbesserung der Ausbeute wurden weitere Verfeinerungen bei dem Verfahren entwickelt. Am bedeutendsten war dabei die Verwendung von proteolytischen Enzymen. Die proteolytischen Enzyme unterstützen die Hydrolyse des in dem Mehl verfügbaren Eiweißes dadurch, daß sie das Eiweiß in eine besser lösliche Form umwandeln und es so von dem cellularen Gerüst des Preßkuchens freisetzen. Dabei erreicht man, daß eine größere Menge des Eiweißes löslich gemacht wird und daß eine erheblich größere Ausbeute erzielt wird, als sie sich erreichen läßt, wenn man die Hydrolyse ohne Unterstützung der proteolytischen Enzyme durchführt. Beide bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß das Eiweiß, nachdem die Hydrolyse beendet und die unlöslichen Anteile des Mehles abgetrennt sind, durch Ausfällung zurückgewonnen werden muß, wobei die Masse so fein aus-Verfahren zum Isolieren von pflanzlichem Eiweiß

Anmelder:

Food Techniques, Inc. San Jose, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Dabringhaus, Patentanwalt,

Düsseldorf 1, Charlottenstr. 58

Als Erfinder benannt:
Robert A. Johnson, San Jose, Calif.;
Patricia T. Anderson, San Mateo, Calif.
(V. StA.)

flockt, daß sie nur mit sehr großen technischen

ao Schwierigkeiten abzentrifugiert werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in hoher Ausbeute Eiweißsubstanzen aus pflanzlichem Material, wie Preßkuchen und Getreidemehlen u. ä., zu isolieren, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens der alkalischen Hydrolyse, bei dem das Eiweiß löslich gemacht und abgetrennt wird, gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Mehl in einer auf einen pH-Wert von 9 bis 12 alkalisch eingestellten Flüssigkeit suspendiert, die Suspension auf eine Temperatur von 66 bis 93° C, vorzugsweise auf etwa 70° C, in Anwesenheit von 0,01 bis 0,4 Mol Wasserstoffperoxyd je 100 g des Mehles erhitzt und hydrolysiert, danach die das dabei in Lösung gebrachte Eiweiß enthaltende Flüssigkeit von dem ungelösten Rückstand abtrennt und gegebenenfalls das in der Flüssigkeit gelöste Eiweiß als Feststoff wie üblich abscheidet. Es kann vorteilhaft sein, wenn man beim erfindungsgemäßen Verfahren neben der alkalischen Hydrolyse noch ein proteolytisches Enzym verwendet.

Man kann erfindungsgemäß als pflanzliche Mehle alle Produkte einsetzen, die aus Samen von verschiedenen Pflanzen durch Abpressen des pflanzliehen Öls gewonnen werden können. Bevorzugte pflanzliche Mehle sind insbesondere solche, die bei der Abpressung des pflanzlichen Öls aus den Samen von Baumwolle, Sesam, Soja, Raps, Weizenkleie, Saflor oder Kokosnuß anfallen.

Man arbeitet dabei üblicherweise so, daß eine wäßrige Aufschlämmung des pflanzlichen Mehles oder Preßkuchens in Wasser gebildet wird. Diese

509 718/258

Aufschlämmung soll so hergestellt werden, daß sie vorzugsweise etwa 10 bis 20Vo an Festkörper enthält. In jedem Fall muß die Aufschlämmung fließfähig sein, so daß ohne weiteren Zusatz von Flüssigkeit gearbeitet werden kann. Jedoch müssen die gesamten Oberflächen des Mehles während des Rührens und der nachfolgenden Behandlung mit der Flüssigkeit Kontakt haben.

Zur Aufschlämmung wird eine alkalische Substanz, wie beispielsweise Kalium- oder Natriumhydroxyd, zugegeben. Dann muß eine ausreichend lange Zeit auf Temperaturen bis zu 93° C erhitzt werden, wobei das Eiweiß löslich wird und von der festen Masse durch irgendeine bekannte Methode, wie beispielsweise Filtrieren oder Zentrifugieren, abgetrennt werden kann. Wenn man erfindungsgemäß bei dieser Arbeitsweise das Mehl zusätzlich mit Wasserstoffperoxyd behandelt, wobei man vorzugsweise das Wasserstoffperoxyd dem pflanzlichen Mehl zugibt, nachdem das Mehl aufgeschlämmt worden ist, dann erhält man eine höhere Ausbeute an Eiweiß als nach dem bekannten Verfahren ohne die Wasserstoffperoxydbehandlung, und beim Ausfällen entsteht ein dichter Niederschlag, der sich leicht zentrifugieren läßt. Das resultierende Eiweißprodukt hat eine erwünschte helle Farbe, während ohne Wasserstoffperoxydbehandlung in bekannter Weise hergestelltes Eiweiß als dunkles Eiweißprodukt mit im allgemeinen unerwünschtem Aussehen anfällt.

Man kann das Peroxyd auch, falls gewünscht, zu einem späteren Zeitpunkt beim Hydrolyseverfahren zufügen und erhält ebenfalls gute Ergebnisse. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Erhitzung und Hydrolyse in Gegenwart von Wasserstoffperoxyd durchgeführt, bis die Anzeichen dafür erkennbar sind, daß die Peroxydreaktion abgeschlossen ist. Dies Anzeichen kann allgemein darin gesehen werden, daß die Schaumentwicklung aufhört.

Die Menge an Wasserstoffperoxyd, die zugefügt werden muß, kann über einen beachtlichen Bereich variieren, je nach dem speziellen pflanzlichen Mehl, das verarbeitet wird, und je nachdem, ob das Peroxyd in Verbindung mit einer Enzymbehandlung eingesetzt wird oder nicht. Es wurde gefunden, daß hervorragende Ergebnisse erhalten werden können, wenn Wasserstoffperoxyd in einer Menge von 0,01 bis etwa 0,4 Mol je 100 g des pflanzlichen Samenmehles, das bearbeitet werden soll, verwendet wird. Jedoch können die eingesetzten Mengen variieren; man kann geringere Mengen an Peroxyd dann verwenden, wenn der Zusatz in einer späteren Verfahrensstufe, nachdem die erste Konzentrierung von Eiweiß durch Entfernen des cellularen Materials vorgenommen worden ist, erfolgt. Es können ohne nachteilige Wirkung größere Mengen an Peroxyd eingesetzt werden, jedoch gewinnt man damit im allgemeinen keine weiteren Vorteile.

Die Mengenangaben für den Zusatz an Peroxyd wurden für solche Samenmehle angegeben, die die übliche Konzentration an Eiweiß von etwa 42 bis 52% aufweisen. Samenmehle, die einen anderen Eiweißgehalt aufweisen, erfordern mehr oder weniger Peroxyd, je nachdem, ob ihre Eiweißkonzentration höher oder niedriger liegt. In der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen wird als Richtmaß eine 100-g-Einheit an Samenmehl unterstellt, in der etwa 42 bis 52% Eiweiß enthalten sind.

Die Ausbeute läßt sich noch steigern, wenn man zusätzlich proteolytische Enzyme verwendet. Es empfiehlt sich dabei, vor der Zugabe der Enzyme die Aufschlämmung hinsichtlich Temperatur und pH-Wert so einzustellen, daß die optimale Enzymaktivität für das jeweilige Enzym und Eiweißsubstrat in der Aufschlämmung gesichert ist. Der genaue Temperaturbereich und der Bereich der Wasserstoffionenkonzentration ändern sich je nach den spezi-

eilen Enzymen, die verwendet werden. Im einzelnen sind diese Bedingungen dem Fachmann bekannt. Im allgemeinen werden die bevorzugt eingesetzten Enzyme in einer Lösung verwendet, die einen pH-Wert im Bereich von 4 bis 9 hat, und die Bereiche der größten Akitivität liegen zwischen diesen beiden Grenzwerten, je nach dem speziell verwendeten Enzym. Beispiele für geeignete Enzyme sind Bromelain, Papain, Ficin u. dgl. Allgemein gesprochen sind diese Anzym aktiv innerhalb eines Temperatur-

bereiches von etwa 21 bis etwa 66° C. Bromeain beispielsweise hat Bereiche höchster Aktivität bei pH-Werten von 4,5, 5,5, 7,0 und 8,5. Das Bromelain ist aktiv bei Temperaturen von etwa 15 bis 60° C in neutralen Lösungen, und man kann auch etwa 66° C anwenden, wenn man eine geringe Inaktivierung des Enzyms in Kauf nimmt.

Andere proteolytische Enzyme oder Mischungen von Enzymen können angewendet werden, wenn man den pH-Wert und die Temperatur entsprechend einstellt, um die optimalen Bereiche zu erhalten. Es wurde gefunden, daß die proteolytischen Enzyme, die aus pflanzlichem Material erhalten wurden, bevorzugt bei diesem Verfahren verwendet werden, und zwar deswegen, weil bei der Verwendung von Enzymen tierischer Ursprünge möglicherweise Verfärbungen und Geruchsbeeinträchtigungen auftreten können.

Das Enzym soll der Aufschlämmung in ausreichender Menge beigegeben werden, so daß eine Enzymreaktivität mit dem größten Teil des in der Aufschlämmung vorhandenen Eiweißes erreicht wird. Es wurde beispielsweise gefunden, daß bei Verwendung von Bromelain eine Konzentration von etwa 0,05 bis 2% Bromelain, berechnet auf das in der Aufschlämmung verfügbare Eiweiß, ausreicht, um Enzymaktivität mit der größten Menge des zurückgewonnenen Eiweißes erreicht wird. Die Bestimmung der Enzymmenge, die erforderlich ist, wird durchgeführt, bevor das Verfahren in Gang gesetzt wird, und zwar in der Weise, daß der Eiweißgehalt in dem Kuchen festgestellt wird.

Man läßt dann die Inkubationszeit vergehen und hält die Aufschlämmung während dieser Zeit, zweckmäßig unter Rühren, in dem erforderlichen optimalen Bereich von Temperatur und pH-Wert, und zwar über eine Zeit, die ausreicht, um das Enzym auf praktisch das gesamte Eiweiß zur Einwirkung zu bringen. Wenn man beispielsweise Bromelain verwendet, benötigt man für die Inkubationszeit etwa 2 Stunden und hält währenddessen die Mischung im Bereich von 15 bis 38° C. Die Inkubationsperiode ermöglicht volle Reaktion des Enzyms mit dem Eiweiß.

Am Ende der Inkubationsperiode wird das Eiweiß in Lösung gebracht, dadurch, daß die Aufschlämmung auf einen höheren pH-Wert eingestellt wird. Dies erfolgt in der Weise, daß eine Base, wie beispielsweise Alkalihydroxyd, zu der Aufschlämmung

hinzugefügt wird. Nachdem das Eiweiß in Lösung gegangen ist, erfolgt Neutralisation des Alkali, wobei es wünschenswert ist, genügend Alkali zuzugeben, so daß die Wasserstoffionenkonzentration in der resultierenden Lösung bei einem pH-Wert von etwa 9 bis 12 liegt.

Es ist bereits bekannt, von Feststoffen freie Lösungen von Eiweißsubstanzen mit einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxyd zu vermischen und einige Stunden zu rühren, wobei die Lösung schwach alkalisch sein kann. Dabei müssen die Eiweißsubstanzen zunächst jedoch mittels der üblichen Säurespaltung gewonnen werden, und die so gewonnene Lösung wird dann alkalisch eingestellt und mit Wasserstoffperoxyd behandelt. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich nicht um ein Verfahren zur Isolierung von Eiweiß aus einem pflanzlichen Mehl, sondern um ein Verfahren zur Behandlung von beispielsweise aus solchem Mehl bereits gewonnenem Eiweiß.

Demgegenüber läßt sich erfindungsgemäß mit hoher Ausbeute Eiweiß höchster Qualität direkt aus dem pflanzlichen Material gewinnen.

Beispiel 1
Eiweißgewinnung durch direkte alkalische Hydrolyse

Es wurde ein durch einen Schneckenwolf abgepreßtes Baumwollsamenmehl mit einem Eiweißgehalt von 50,3% und einem Feuchtigkeitsgehalt von 5,32% verwendet. Das Mehl wurde gemahlen und durch ein 42-Maschen-Sieb zwecks Sicherstellung der Gleichförmigkeit hindurchgedrückt. Eine 20-g-Probe des Mehles wurde in 180 ml destilliertem Wasser aufgeschlämmt. Zu der Aufschlämmung wurden 2,4 ml einer 15gewichtsprozentigen Natriumhydroxydlösung zugegeben, und die Aufschlämmung wurde auf eine Temperatur von 71° C erhitzt und auf dieser Temperatur 30 Minuten lang unter zeitweisem Rühren gehalten. Dann wurde die Aufschlämmung zentrifugiert und die Eiweiß enthaltende Flüssigkeit von dem unlöslichen Material abgetrennt. Das unlösliche Material wurde danach durch Aufschlämmung in 120 ml heißem alkalischem Wasser (1 ml 19°/oiges Natriumhydroxyd je Liter destilliertes Wasser) gewaschen. Die gewaschene Aufschlämmung wurde 15 Minuten lang bei 71° C gehalten und dabei gelegentlich gerührt und danach, wie zuvor beschrieben, zentrifugiert.

Die überstehende Waschflüssigkeit wurde zu der zuerst abgetrennten Flüssigkeit hinzugefügt, und das zurückbleibende unlösliche Material wurde getrocknet. Die Eiweiß enthaltende Flüssigkeit hatte ein Gesamtvolumen von 244 ml und wurde analysiert, wobei ein Gehalt an 3,08% Feststoffen insgesamt und 1,34% Eiweiß festgestellt wurde. Der pH-Wert der Flüssigkeit betrug 9,9. An getrocknetem unlöslichem Material wurden 11,40 g gewonnen.

Wie aus den obengenannten Daten berechnet werden kann, erbrachte das zuvor beschriebene Verfahren 39,6% an Feststoffen und 32,6% des verfügbaren Eiweißes als Extrakt aus dem ursprünglichen Baumwollsamenmehl. Zwecks Gewinnung von reinem getrocknetem Protein wurden 231 ml der zuvor beschriebenen alkalischen eiweißhaltigen Flüssigkeit auf 38° C erwärmt, und das Eiweiß wurde aus der Lösung durch Zugabe von 3,1% Salzsäure und Erniedrigen des pH-Wertes auf 4,5 ausgefällt. Das Eiweiß fiel in Form einer sehr feinen Masse aus, die mit 2400 UpM nicht merklich zentrifugiert werden konnte. Es ließen sich nur 3,8% des Eiweißes durch Zentrifugieren entfernen. Dies war zum größten Teil auf die Feinheit der Masse bei der Ausfällung zurückzuführen.

Beispiel 2

Gewinnung von Eiweiß aus pflanzlichem Mehl durch alkalische Hydrolyse und Peroxydbehandlung

Eine 20-g-Probe, die gleich war derjenigen, wie sie in Beispiel 1 verwendet ist, wurde in 180 ml destilliertem Wasser aufgeschlämmt. Es wurden 1,6 ml einer 19gewichtsprozentigen Natriumhydroxydlösung zu der Aufschlämmung hinzugegeben und auf 88° C erhitzt. Darauf wurden sofort 3 ml von 130 Volumen Wasserstoffperoxyd zugefügt, und die Aufschlämmung wurde 35 Minuten lang bei 88° C gehalten. Nach dieser Zeit hatte das Schäumen nachgelassen, ein Anzeichen dafür, d#ß die Peroxydaktion vollständig war.

Die Aufschlämmung wurde dann auf eine Temperatur von 71° C abgekühlt, und es wurden 3 ml von 15%igem Natriumhydroxyd zugegeben und der pH-Wert auf 9,5 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde 30 Minuten lang unter zeitweisem Rühren bei 71° C gehalten, dann wurde zentrifugiert, um die Eiweiß enthaltende Flüssigkeit von dem unlöslichen Material abzutrennen. Das unlösliche Material wurde gewaschen in der Weise, daß es mit 120 ml von heißem alkalischem Wasser (1 ml 19%iges Natriumhydroxyd je Liter destilliertes Wasser) gewaschen wurde. Die gewaschene Aufschlämmung wurde 15 Minuten lang unter gelegentlichem Ruhten bei 71° C gehalten und dann, wie zuvor beschrieben, zentrifugiert.

Die überstehende Flüssigkeit wurde zu der zuvor abgetrennten Flüssigkeit zugegeben, und das zurückbleibende unlösliche Material wurde 48 Stunden bei 71° C getrocknet. Die Eiweiß enthaltende Flüssigkeit hatte ein Gesamtvolumen von 257 ml und zeigte bei der Analyse die Anwesenheit von 5,03% Gesamtfeststoffen und 2,86% Eiweiß. An getrocknetem unlöslichem Material wurden 6,12 g gewonnen.

Aus den zuvor genannten Daten ließ sich berechnen, daß 68,3% der Feststoffe und 73,2% des verfügbaren Eiweißes aus dem Baumwollsamenmehl mittels dieses Verfahrens extrahiert wurden. Dies bedeutet eine Zunahme von 40,6% an Eiweißausbeute gegenüber dem direkten Hydrolyseverfahren des Beispiels 1.

244 ml der alkalischen Protein enthaltenden Flüssigkeit wurden auf 38° C erwärmt, und das Eiweiß wurde aus der Lösung durch Zugabe von 3,1% Salzsäure bis zur Einstellung eines pH-Wertes von 3,8 ausgefällt. Das resultierende Gemisch wurde dann bei 2400UpM zentrifugiert, und die Eiweißausfällung wurde zweimal gewaschen, jedesmal mit 50-ml-Portionen von angesäuertem Wasser (pH 4,5),

So und wiederum zentrifugiert. Die gesamte Menge an Waschflüssigkeiten und Filtratflüssigkeit hatte ein Volumen von 350 ml, und die Analyse zeigte die Anwesenheit von 1,83% Gesamtfeststoffen und 0,554% Eiweiß. Die Ausbeute an ausgefälltem Eiweiß wurde dann aus der Differenz berechnet, und es zeigte sich, daß 72,2% des verfügbaren Eiweißes in der alkalischen Eiweiß enthaltenden Flüssigkeit in diesem Verfahren als ein saurer Niederschlag ge-

wonnen werden konnten. Diese hohe gewonnene Menge ergab sich dadurch, daß der saure Niederschlag die gewünschten physikalischen Charakteristiken aufwies. Der Niederschlag war ausreichend dicht und verarbeitbar, so daß er mittels handelsüblichen Separatoren behandelt werden konnte. Die Gesamtausbeute an Eiweiß als saurer Niederschlag, berechnet auf das verfügbare Eiweiß in dem ursprünglichen pflanzlichen Mehl, betrug 52, 8%.

In den nachfolgenden Beispielen 3 und 4 sind die Vorteile der vorliegenden erfindungsgemäßen Verbesserungen zum Isolieren von Eiweiß im Vergleich mit den unter Verwendung von Enzymen arbeitenden Hydrolyseverfahren demonstriert.

Beispiel 3

Isolierung von Eiweiß aus pflanzlichem Mehl durch alkalische Hydrolyse-Enzym-Verfahren

Eine 20-g-Probe von gemahlenem, gesiebtem, mittels Schneckenwolf ausgepreßtem Baumwollsamenmehl wurde in 180 ml destilliertem Wasser aufgeschlämmt. Das Mehl war durch ein 42-Maschen-Sieb abgesiebt und hatte einen Eiweißgehalt von 48,8%.

0,2 ml von 19%iger Natriumhydroxydlösung wurden zu der Aufschlämmung hinzugegeben, um den pH-Wert der Aufschlämmung auf 7 einzustellen. Dann wurde Bromelain in einem Ausmaß von 0,2% im Verhältnis zu dem Eiweißsubstrat hinzugefügt. Insgesamt wurden 3,9 ml einer 0,5%igen wäßrigen Bromelainlösung (0,0195 g an trockenem Bromelain) zugefügt.

Die Aufschlämmung wurde auf etwa 29,5° C erwärmt und 2 Stunden bei dieser Temperatur der Inkubation überlassen. Nach dieser Zeit wurden 1,5 ml einer 19%igen Natriumhydroxydlösung zu der Aufschlämmung zugegeben, um einen End-pH-Wert von etwa 10 einzustellen. Die Auf schlämmung wurde dann auf 71° C erhitzt und 30 Minuten bei dieser Temperatur gehalten, um das verfügbare Substrat in Lösung zu bringen.

Dann wurde die Aufschlämmung zentrifugiert und das unlösliche Material von der Flüssigkeit abgetrennt. Das verbleibende unlösliche Material wurde dann mit 120 ml an heißem alkalischem Wasser (1 ml 19%iges Natriumhydroxyd je Liter destilliertes Wasser) gewaschen und 15 Minuten unter gelegentlichem Rühren bei 71° C gehalten. Dann wurde das gewaschene unlösliche Material, wie zuvor beschrieben, zentrifugiert.

Die resultierenden vereinigten Flüssigkeiten hatten einen pH-Wert von 9,9. Das Gesamtvolumen der Lösung betrug 258 ml. Die Analyse der Lösung ergab die Anwesenheit von 2,13% Eiweiß und 3,89% Gesamtfeststoffen. Berechnungen zeigten, daß 56,4% des Eiweißes bei diesem Verfahren aus dem Baumwollsamenmehl extrahiert worden waren. Dies ergibt eine beachtliche Zunahme gegenüber dem einfachen alkalischen Hydrolyseverfähren des Beispiels 1. Die Eiweiß enthaltende Flüssigkeit hatte eine ziemlich dunkle, schwarzbraune Färbung.

245 ml der resultierenden Lösung wurden auf etwa 24° C erwärmt, und das Eiweiß wurde durch Zugabe von 3,1% Salzsäurelösung unter guter Rührung, bis zur Erreichung eines pH-Wertes von 4,5, aus der Lösung ausgefällt. Die resultierende Mischung wurde dann zentrifugiert, und das ausgefällte Eiweiß wurde zweimal gewaschen, jedesmal mit einer 50-ml-Portion von angesäuertem Waschwasser (pH 4,5), und wiederum zentrifugiert. Das Gesamtvolumen an Flüssigkeit einschließlich der Waschwässer betrug 314 ml. Die vereinigten Flüssigkeiten hatten einen Eiweißgehalt von 0,670%. Berechnungen zeigten, daß das insgesamt bei diesem Verfahren gewonnene Eiweiß 33,8% ausmachte. Die Probe des ίο Eiweißniederschlages hatte eine dunkle, graubraune Färbung.

Beispiel 4

*5 Isolierung von Eiweiß aus pflanzlichem Mehl durch das erfindungsgemäß verbesserte alkalische Hydrolyse-Enzym-Verfahren

Eine derjenigen des Beispiels 3 entsprechende

ao 20-g-Probe wurde in 180 ml destilliertem Wasser aufgeschlämmt. Es wurden 1,6 ml an 19%iger Natriumhydroxydlösung zugefügt. Dann wurde die Aufschlämmung auf 88° C erhitzt und 3 ml von 130 Volumen Wasserstoffperoxyd unter Rühren hinzugefügt.

as Die Aufschlämmung wurde 30 Minuten lang bei 88° C gehalten, bis die Peroxydaktion vollständig war, wie dies aus dem Absinken des Schaumes hervorging. Dann wurde'die Aufschlämmung auf etwa 29,5° C gekühlt, und es wurde destilliertes Wasser zwecks Wiederherstellung des ursprünglichen Volumens hinzugefügt. Der pH-Wert der Aufschlämmung betrug 7,32. Eine 0,5%ige wäßrige Bromelainlösung wurde in einem Maß von 0,2% Bromelain im Verhältnis zu dem Festgehalt an Eiweißsubstrat hinzugegeben. Insgesamt wurden 3,9 ml an Bromelain (0,0195 g) zugefügt. Dann wurde die Auf schlämmung 2 Stunden lang bei etwa 29,5° C der Inkubation überlassen.
Nachdem die Inkubationsperiode verstrichen war, wurden 1,6 ml von 19%iger Natriumhydroxydlösung zugegeben, um einen End-pH-Wert von 10 in der Aufschlämmung einzustellen. Dann wurde die Aufschlämmung auf 71° C erhitzt und 30 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten, um das verfügbare Eiweißsubstrat in Lösung zu bringen.

Danach wurde die Aufschlämmung zentrifugiert, um das unlösliche Material von der Flüssigkeit abzutrennen. Das verbleibende unlösliche Material wurde dann mit 120 ml von heißem alkalischem Wasser (1 ml an 19%igem Natriumhydroxyd je Liter destilliertes Wasser) gewaschen und 15 Minuten lang unter gelegentlichem Rühren bei 71° C gehalten. Das gewaschene unlösliche Material wurde dann, wie zuvor beschrieben, wiederum zentrifugiert.

Die resultierenden vereinigten Flüssigkeiten hatten einen pH-Wert von 9,3. Das Gesamtvolumen der Lösungen betrug 277 ml. Die Analyse der Lösung ergab die Anwesenheit von 2,28% Eiweiß und 4,34% Gesamtfeststoffen. Berechnungen zeigten, daß 64% des Proteins aus dem Baumwollsamenmehl mittels dieses Verfahrens extrahiert worden waren. Dies stellt eine 9,3%ige Zunahme gegenüber dem Verfahren des Beispiels 3, bei dem nicht die erfindungsgemäße Verbesserung eingesetzt wurde, dar.

Darüber hinaus zeigte sich, daß die Farbe der Eiweiß enthaltenden Flüssigkeit hellcremefarben war und der unlösliche Rückstand auch eine beträchtlich aufgehellte Färbung zeigte.

ίο

264 ml der resultierenden alkalischen Lösung wurden auf etwa 24° C erwärmt, und das Eiweiß wurde aus der Lösung durch Zugabe von 3,1% Salzsäure, bis ein pH-Wert von 3,8 erreicht war, ausgefällt. Die Mischung wurde dann zentrifugiert und das ausgefällte Eiweiß wurde zweimal gewaschen, jedesmal mit einer 50-ml-Portion von angesäuertem Wasser (pH 4,5), und wiederum zentrifugiert.

Die gesamte Flüssigkeit einschließlich des Waschwassers betrug 381 ml. Die Analyse ergab einen Eiweißgehalt von 0,467%. Die Ausbeute an ausgefälltem Eiweiß wurde dann aus der Differenz berechnet.

Die Gesamteiweißausbeute bei diesem Verfahren betrug 45,4%. Dies ergibt eine Zunahme von 11,6% gegenüber dem Enzymverfahren, wenn dieses ohne die erfindungsgemäße Verbesserung durchgeführt wurde. Darüber hinaus zeigten die Eiweißproben eine sehr viel wünschenswertere helle cremefarbene Färbung.

Eine Reihe von Experimenten wurde durchgeführt, um zu demonstrieren, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere pflanzliche Mehle (insbesondere Saflormehl) angewendet werden kann, und um die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens über einen weiten Bereich von Konzentrationen an Wasserstoffperoxyd nachzuweisen. All diese Experimente wurden unter Verwendung der erfolgreichen Enzymmethode durchgeführt. Die Verfahren, nach denen die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Zahlenwerte erhalten wurden, war praktisch das gleiche wie dasjenige, das im Beispiel 3 für das bekannte Enzym-Verfahren und im Beispiel 4 für das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von Wasserstoffperoxyd beschrieben ist.

Gewinnung von Eiweiß aus pflanzlichem Mehl mit und ohne erfindungsgemäße Verbesserung

Art des verwendeten Mehles *)	ml (100 Volumen) 30 Vo Wasserstoff peroxyd je 100 g an Mehl	ml (130 Volumen) 35 */o Wasserstoff peroxyd je 100 g an Mehl	Ausbeute an Eiweiß Extraktionsphase %
Baumwollsamen, schneckengepreßt, Hochtemperatur verfahren, ungemahlen desgl. desgl. desgl. Baumwollsamen, vorgepreßt, mit Hexan extrahiert, Niedrigtemperaturverfahren, gemahlen desgl. desgl. Saflormehl, ungemahlen desgl. desgl.	0 0 40 60	33,7 0 30 17 33,5 6,25	66,2 69,4 75,3 78,3 88,3 70,8 94,2 70,6 70,6 64,8

*) Hochtemperaturverarbeitung zeigt die Denaturierung voa Protein und ergibt allgemein eine geringere Ausbeute im Vergleich mit Tieftemperaturverfahren, 'daher ist ein Vergleich der Ausbeuteziffern bei verschiedenen Ausgangsmaterialien nicht möglich.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Isolieren von Eiweiß aus einem pflanzlichen Mehl durch alkalische Hydrolyse, wobei das Eiweiß löslich gemacht und dann abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mehl in einer auf einen pH-Wert von 9 bis 12 alkalisch eingestellten Flüssigkeit suspendiert, die Suspension auf eine Temperatur von 66 bis 93° C, vorzugsweise auf etwa 70° C, in Anwesenheit von 0,01 bis 0,4 Mol Wasserstoffperoxyd je 100 g des Mehles erhitzt und hydrolysiert, danach die das dabei in Lösung gebrachte Eiweiß enthaltende Flüssigkeit von dem ungelösten Rückstand abtrennt und gegebenenfalls das in der Flüssigkeit gelöste Eiweiß als Feststoff wie üblich abscheidet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man neben der alkalischen Hydrolyse noch ein proteolytisches Enzym verwendet. '

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 901447.

509 718/258 10.65 © Bundesdruckerei Berlin