DE1492868A1 - Verfahren zur Herstellung Mononatriumglutamat enthaltender Gaerprodukte - Google Patents

Description

Dr. Han*-Hdnrich Willrath Dipl.-Ing. Harry Roever

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Commercial Solvents Corporation, Terre Haute, Indiana, USA

Verfahren zur Herstellung Mononatriumglutamat enthaltender Gärprodukte

Zusatz zu Patent . (Patentanmeldung C 26 103 IVa/53g)

Priorität: 330 552 vom 16. Dezember 1963 in USA

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* Die Erfindung betrifft die Herstellung trockenei**, nicnll klebriger, frei flieaaeader öärprodukte. Eine eiwünschte Methö.de zur Herstellung von lj-Mononatriiunglutamat verwendet l-GlutaminsHure. die duroh Gälung gewonnen wurde. ÜHnlge Gärverf^ren. haben fan Vorteil, eil ein 1-Glut aminaäur β zü^! bilden. Seibit Jtdotih, wenn lediglichjjl-putaminBäure gebildet wird, ;iet fe eäur

BAD OWGlNAL

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mat ein teures un:l viel Zeit für die Herstellung erforderndes Material. V/o je η liebes hoh-~n Gestehungspreiaeu ist seine Verwendung als Geschmacksverbesnerer für Ilahrur^i.mi t, tel auf den menschlichen Verbrauch beschränkt.

Die vorliegende Erfindung richtet *:ich auf die Herstellung eine-Ί GärproJukter; mit ein«:a Gehalt an Mononatriumglutamat, das r,.B. al3 Tierfutterzusatzinittel verwendbar ist, ohce lass bei licrer Herjtellung die Schwierigkeiten, der Zeitaufwand und die Kosten bei der Aufarbeitung nach früheren Verfahren erforlorlich sind, wie dier. noch heute bei der Gewinnung von Glutaminsäure aus einem GSrmedium und nachfolgender Umwandlung der Glutaminsäure in die form von Hononatriumglutamat der Fall ist, welches z.B. als Tierfutterzusatzmittel benutzt v/erden kann. Auch ist die Schaffung einor Gärproduktes mit einem Gehalt an Mononatriumglutaiü&t nach bekannten Methoden für bestimmte Zwecke, wie aln Tierfutterzusatz3toffe, nicht geeignet, da solche Gärprodukte auch unerwünschte Komponenten, wie Natriumsulfat öler natriumchlorid (als Ergebnis der Verwendung von Ammoniumsulfat oder Ammoniumchlorid als Stickstoffquelle in dem Gärmedium) enthalten können, was die Verwendung des Gärproduktes, das ausser dem Mononatriumglutamat solche unerwünschten Komponenten enthält, für bestimmte Zwecke aus- ' schliesst. '

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Hononatrium- I glutamatprodukt so billig herzustellen, dass es als Geschmacks«! verbesserer i# Tierfutter verwendet werden kann. Eine weitere * Aufgabe der Erfindung ist es, ein trockenes, nicht klebriges, ' frei flieeeendes Gärprodukt aus einer hygroskopen Gärmaische zu liefern. Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden' durch die nachfolgende Beschreibung klarer verständlich.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch Verwendung von Ammoniak, Ammoniumhydroxyd oder Harnstoff als StiokBtoffquelle in Kombination mit einem pH-Kontrollmittel, wie Ammoniak, Ammoniumhydroxyd oder Harnstoff, und duroh Zueatz von Natriumionen (β.B, in Porm von latriumhydroxyd) 214 dem j*

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GHrroedium, nachdem cinn wesentliche Menge l-Gluta^insäure gebildet worden war und während der letzten Giirabschnitte, ein Fermentatlon3produl:t mit ninem Gehalt an Kononatriunglutainat in grosoen Mengen gewonnen wird, das die oben erwähnten uncrwUnachten Komponenten nicht onthfilt. Solch ein Frojukt kann unmittelbar ul;s Ticrfuttersusatzmlttel verwendet werden, z.B. ohne dans man nach herkömmlichen Hethoden untnr Schwierigkeiten, Zeitverlust und Kosten die Produkte aufarbeiten raun:-,, was heute noch allg^nein der Pail ist. Das vorteilhafte Ergebnis bei der Verwendung eines Mononatriuraglutauiat onthal tor.ien Girproduktofl, welches nach dor vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, wird nachfolgend geneigt, wenn z.B. iargelpgt wird, ianr Sohwelne und Lämmer mehr Schweinefutter brw. LMmmnrfuttrr aufnahmen, wenn dieaes iaa Produkt nach der vorliogeni<?n Erfindun enthielt, aln wenn Putter olme diesen Produkt angeboten wurde.

Bin beaoniers vorteilhaftes Merkmal der Frfindung besteht in der Verwendung eines pH-ReguXiermittels, das gleichseitig als 8tickatoffquelle dient, in den ernten Phasen der Garung, bis eine wesentliche Menge an l-Olutaminaäure gebildet wurde, bevor man dann llatriumionon i:u den G^ri-ediua zusetzt. Dien fuhrt eu einer hohen Ansammlung von Glutaminsäure und demzufolge einen hohen Gehalt an Kononatriumglutainat in dem resultierenden Gärprodukt, L.B. enthielt ein iurch Sprühtrocknung getrocknetes Produkt, wie unten ausgeführt ist, 50 # Hononatriumgiutanat.

Ein anderes vorteilhaftes Kerkmal 3er Erfindung besteht in der Tatsache, dass drr gleiche Susat" zu lern ?ermentationsmedium (Ammoniak, Aomoniumhydroxyd oder Harnstoff) sowohl ale Stioketoffquelle wie auch als pH-Reguliermittel verwendet werden kann. Auf diese Weise kann durch Verwendung eines eineigen Zusatzstoffes zu dem Gäraedium als Reguliersaittel und gleichzeitig als Stickstoffkomponente das Verfahren wirtschaftlicher gestaltet werden.

In dem vorliegenden Verfahren wird Monunatriumglutamat unmittelbar in dem Gärmedium hergestellt, und das gesamte Gär-

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gemisch, das das Mononatriumglutamat enthält, wird getrocknet. Auf diese V/eise wird eine neue Zusammensetzung gewonnen, die nicht nur die erwünschten günstigen Eigenschaften von Mononatriumglutamat aufweist, sondern darüberhinaus Vitamine, Mineral-· stoffe und Proteinmaterialien enthält, sowie eigene GeschmackßeigeuKchafton Lesü :;t , die die Verwendung als WUrzstoffe für viele Futterarten und Nahrungsstoffe ermöglichen.

Gar::: allgemein umfasst diesen neue Verfahren die Herstellung von Glutaminsäure durch Gärung und Umwandlung der in dem GMmedium gebildeten Glutaminsäure in Mononatriumglutarna1 lurch Zu:.a1r: von Natriumionen zu dem G-'irmediura während dee letr;1r?n Teilers 1er G^:irung. Allgemein können die Natriumionen 2uge.se'. r⁴ werfen, nachdem ein wesentlicher Teil des erwarteten l-Glutaminsauref roiulrte-ü gebildet, wurde, gewöhnlich nachdem etwa 50 /S und vorzugsweise etwa zwischen 55 und etwa 70 $C odei* mehr der erv/arteten Glutaminsäure vorliegt. Das Mononatriumglutamat wird dann als trockenes, I'ononatriumglutamat enthaltendem Pulver gewonnen. j

Die Erfindung ist selbstverständlich für viele Gärver- \ fahren unter Herstellung von Glutaminsäure anwendbar· Das Verfahren umfa.:.:⁴, die Züchtung eines Glutaminsäure liefernden Mikroorganismus, wie Brevibacterium divaricatum und Micrococcur: glutamicus, in einem Gärmedium. Die Gärung wird in einem ITähnnediurn durchgeführt, das eine kohlehydrat- oder zuckerhaltige^ Quelle, eine Stickstoffquelle, eine Quelle für Wachstumsstinulanz, Mineralstoffe und Spurenmineralien enthält· Die Gärung wird in einem vorgeschriebenen Temperaturbereich auegeführt und wird auf einem vorgeschriebenen pH, wit g.B."von 6 bis 9, gehalten. Während der Gärung ist es sehr vorteilhaft und bequem, nach der vorliegenden Erfindung Ammoniumhydroxyd, Harnstoff oder Ammoniak als Stickstoffquelle zu verwenden, die der Organismus bei der Bildung von 1-Glutarainsäure benutzt und die gleichzeitig als Mittel für die Regulierung d·· pH-Wertes des Gärmediums dient. 1-Mononatriumglutamat wird in dem Gärmedium hergestellt, ohne dass vorher 1-Glutamineäure abge- ^L f

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trennt, gewonnen oder gereinigt werden muso, indem man Natriumhydroxyd in den letzten Stufen der Gärung zu dem Gärmedium zugibt.

Dabei ist es vorteilhaft, bis zu etwa 50 °/o z.B. des Ammoniumhydroxyds, Harnstoffs oder Ammoniaks durch Natriumhydroxyd zu ersetzen. Das Natriumhydroxyd wird zugegeben, wenn es erforderlich ist, den nötigen pH-Wert des Gärmediuma aufrechtzuerhalten.

Es ist nicht nur möglich, einen Teil des früher verwendeten Ammoniumhydroxyds durch Natriumhydroxyd zu ersetzen, sondern es ist auch möglich, einen Teil anderer früher verwendeter Basen und/oder Stickstoff liefernder Materialien, wie Harnstoff oder Ammoniak, Ln ähnlichen, Glutaminsäure'liefernden Gärungen durch Ilatriumhydroxyd zu ersetzen.

Diese Erfindung ooll nicht auf Hc Verwendung von Natriumhydroxyd als einzige Natriumionen^uelle bei ler Bildung von Mononatriumglutamat beschränkt wer.len. Atilere Quellen für Ilatrlumionen, wie Natriumcarbonat, Natriumlacta* usw., l:önnen ebenfalls verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, ITatriuuhydroxyd zu benutzen, da dadurch keine störenden Nebenprc luktr gebildet werden. Auch dessen leichte Handhabung und niedrige ilontrti machen die Verwendung von Natriumhydroxyrl vorteilhaft.

Das 1-Mononatriuingl'.i^a:natprodukt wird durch Konzentrieren gewonnen. Dieses Konzentrieren kann durch Eindampfen, erfolgen. Palis erwünscht, können labei Piltrations- unl/oder Knt ""irbungsstufon mi t Hilfe von Tierkohle oder einen anderen geeigneten Mit* ein, eingeschaltet worden. Das filtrierte Produkt ist eine klare, dunkle, viskose Flüssigkeit, wenn sin aioht entfärbt wurde, und wird viel heller durch die Entfärbung. Dic.v;-. Γ 1.OiL₁Iw ^f,o können la gleicher Wei:;e beau Iz'. werden wie kr i.:: tall ines 1-Mononatriumglutamat.

Ein trockenes Mononatriuniglutamatprodukt kann durch Upr'lhtrocknung leu gesamten Gärmedlums oder durch andere her-LV)mmIi ehe Trocknungumo thoden erlialten werden. Da:; rerml

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Produkt ist ein leicht lederfarbnnes Pulver. Nach einer anderen Variante der Erfindung kö'nnen auch Tabletten oder Perlon aus dem oben erwähnten Pulver hergestellt werden. Eine vorteilhafte Methole zur Tablettierung bzw. Granulierung besteht in ler Zugabe einer ausrelchenien Menge von Zucker, v/ie z.B. Glucose, zu lern Pulver, um zu veranlassen, lass lieson zusammenbackt, worauf eine ausreichende Menge Magnesiums tearat al3 Schmiermittel zu lern klebrigen, pulverigen Gemisch zubegeben wiri, wodurch 'le rs ο en Tenienz, an den Metallteilen der Mti icherweise verwendeten Granulieranlage kleben zu bleiben, verbindert wird, idf resultierenden Tabletter, öler Granulate .'. Lnd leicht zu handhaben und liefern auch eine vorher bemessene Mononatriumglutama¹einheit in einer Fτη.., "Ue fortig f-'ir Ii?. Verwertung ist.

Jas gesa:nte flMsige 3'^;rprodukt (auch als GMri.iai nche bezeiclmet) ist schwierig ru trocknen, ia es 'Jazu noigt, leicr.t •i7£;ro3kopi3ch zu :;fi:i. Dan Verfahren der T^rf Lndun^· Ur^uz:: ^ die Cchar:"ung einf; ; *roo>-?ner., nich¹ klr.br:._oer., frei ''] i^r ;::;enden GHrproduktes auc ein^r hyjroskopen Ci'irriiaische. In Ver'r.in'lL.r.g ianit wirl verteil hai'terweino ein nicht hy^r^nkor. en, ?cuohtif;kei t absorbierendes Ver-Hnriuag^nuterial 2:,. 1er 3^;ir::.ainche, Ii¹" 'lie jlutaininsäureprciukte, -..-ie ζ.P. Glutaminsö.urp., Mononatri .. .^Iutarnat uni/oier Am:;: on Li, !:glutuir.£it, enthält, in Kengen zagcöetzt, die ausreichen, die Trocknung 3er Maische, et.ru durch Sprühtrocknung oder Trommel trocknung, zu erleichtern. Diese Mengen betragen allgemein etwa 10 bis 50 $, vorzugsweise 20 bis 40 #, bezogen auf die Gesamtmenge an Trockensubstanz in der Maiacne. Geeignete nicht hygroskope, feuchtigkeit absorbierende Materialien sind etwa Stärkematerialien, Kalk und Sojabohnenmaterial, v/ie Sojabohnerunc-hl und Sojatohnenhiil.^?-:en, loch ist Haircfirke bevorzugt.

Nachfolgende Beispiele dienen selb^tvers t"n::P ' jh lediglich der Er läuterung, co das;; die Erfindung nicht auf" :[■ rüellen MaLoi-ial i en, "rngeri olor Veri'ahi'en.sbedir^at^f.i-, ^- hier beschrieben sind, btvjchrän¹.. L ist.

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BAD

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Belapiel 1

Eiu ?.5 1-Gärgefäß wurde mit 10 1 Htdium der folgenden beschickt:

Glucose 100Γ ^

Harnstoff 20 g

ICgJO. .7H₀O 5 ο

PeSO. · 40 ;ag

Wei:senkleieextrakt« 400 ι:Λ

Wasrsnr nur Au Γ Γ;": lung auf 10 1

* hergestellt durch Abfiltrierew der unlf5alic:.ru iie;:landt eile von 100 g WriLPtikleie in 1000 ml Wasser nach TO Hinu'.ru: 3odampfuug.

Die obige Gärung:$l euchickung wurde auf pH 7 eingestellt. Diene Gärutigsbesohickung wurde 10 I'.inulon unter 0,415 kg/cm*" (15 Pfund) Druck sterilisiert. Dann warin sie ir.i⁴. einer Samenkultur von Brevi bacterium livaricat um lliiKL B-2312 beimpft. Die GUrung wurde Vci einer Temperatur von 30° C unier Belüftung und mechanischer Bewegung durchgeführt. Während der Gärung wurde das Medium lurch Zugabe von 3ⁿ0 i:j1 "inc-r wässrigen Aamoniumhydroxydlöeung (enthaltend 28 bis 30 $ NH,) nach Bedarf auf pH 7 gehalten. Venn lie 300 ml Aminoniunhyircxydlösung verbraucht waren, wurde dip Gärung auf dem erforderlichen pH-Wert durch Zugabe von GO jS-iger !latriu-nhydroxydlösung in Wasser gohalten^ Ea war notwendig, 255 nl llatriuahydroxydlösung zuzugeben, um den richtigen pH-Wert bis :un Schluss der Gärung zu halten. 1-Mononatriuaglutamat wurde in einer Menge vor. 41 g/l Kulturmiachung, berechnet als freie Glutaminsäure, oder 47 g 1-Mononatriumgluta^iat je Liter erhalten.

Der pH-Wert der Gärmaische wurde dann durch Zugabe von Schwefelsäure auf 6,5 eingestellt. Haisstärke wurde su der gesamten Gärmaische in einer Menge von etwa 30 ?o der gesamten Trockensubstanz in der Maische zugesetzt, ue» die Sprühtrocknung zu erleichtern. Die gesamte Gärmaische enthielt etwa 10 fi Trok-

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Diese gesamte Maische mit augeept?sti(Br gtttefci WUrff

iri einPpi Bpv€n~lfabpratp|'iufli88ppilhtroc}inP?' fep.4 2^5 fete *

2^Ο^Ρ U Einlanste(iiper^tyr getrocknet, Die Aue lap ρ tPJBpeF§tyr 4Pf ^! Sprühtrocknern betrug 130 bie 14D⁰ P?

Dan fertige eprllhgetropjinete J'rci4 lieh bectimmtrr Berlanitnilp an^ly^iert«

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Z/at: uaci. 'eseii. Verfahren l.ergente^Xtß y/i|r<lf {443;: a'^f tfiifien Vitai..ifö^rhalt ar»i*lysicrt, Er^elrif-f nrr.ieJt wur^erjj

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fc]j:'urr Γ4,2

r^ri Irxi j. 15

Niacin 5^f>,5

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^ehyirc- 31,3 «fi/100 g | Vί'

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Beispiele 2 bis 4

Sas oben in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde im wesentlichen in der gleichen Wei3e wiederholt mit der Ausnahme, dass anstelle von Maisstärke als VerdUnnungsmaterial die in nachfolgender Tabelle aufgeführten Materialien eingenetzt wurden.

Bej-BPiel Verdünnungsmaterial

2 Kalk

3 Sojabohnenmehl

4 SojabohnenhUlsen

Obwohl die Beispiele jeweils für eine spezielle Gärung mit einem speziellen Organismus beschrieben wurden, kann die Erfindung auch für andere ähnliche Gärungen zur Herstellung von Glutaminsäure unter Verwendung anderer Organismen angewendet werden.

Das neue Produkt ist als Geschmacksverbesserer oder al3 Mittel zur Erhöhung eines Anreizes für lie Putteraufnähme in Tierfutter verwendbar. Ein Teil des durch Sprühtrocknung getrockneten, nach lern Verfahren des Beispiels 1 hergestellten Produktes wurde Lammfutter zugeoetst, und es zeigte sich, dass dao erhaltene Futter £ans unvergleichlich lieber von den Lämmer.! aufgenommen wurde, ala ein gleich EusammengeaeIztea Putter, das^ kein Produkt nach der Erfindung enthielt. Bei freier Wahl verbrauchten die Lämmer wesentlich mehr Putter mit einem Gehalt /on 0,5 /£ dey Sprühtrocknungsproduktes nach Beispiel 1 als von eitt-n· L lentischen Putterzusammense tzung ohne Pro lukt nach der hvi Lnaαng.

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Claims (3)

Γ a t tanaprUche

1. Verfahren zur Heretellung eines 1-mononatriumglutamathaltigen Gärproduktes lurch Züchtung tines Glutaminsäure erzeugenden Mikroorganismus in oinem IT't.rmedium, lan eine assimilierbare Kohlehydratquelle und ο ine assimilierbare Stickstoff quelle aus Ammoniak, Amraoniumh,/ lroxyd und/oder Harnstoff enthält und dessen pH-Bereich auf < iwa 6 bie 9 gehalten wird, wobei in den letzten Abschnitten !er Gärung, wenn eine wesentliche Menge l-Glutainineäure gebiliet wurde, Natriumionen zu dem Gärmediuin in ausreichender !!enge zugesetzt werden, um ein iüononatriumglutama thai tiges Girprodukt zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass man das ': ononatriunglutamathaltige Gärprodukt trocknet und diese Trocknung lurch Zusatz einec nicht nygroskopen, Feuchtigkeit absorbierenden Verdünnungomattrials zu dem Gärmedium erleichtert.

2. Verfahren nuoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungen -orial ein Stärkematerial, Kalk, oder ein Sojabohnenmateri llI ist.

3. Verfu·. 'en nach Anspruch 1 und 2, dadurch jekr-nnzeichnet, das3 zu '':·ί (Järfae.iium Maisstärke in einor Henße /on etwa 10 bis 50 G -·.■;! :Aits-^c/j, bezogen auf den Gesamt^ohult des Gärmediuns an Tr;.c'.cnncubstanz zugesetzt wir'3.

\. Y·-1·fuhren nach Anspruch 1 biü 3, dadurch gekennzeichnet, Ία.::? Μια durch Sprühtrocknung trocknet.

■;. Terfahron nach Ansprüche 1 bia 3, dadurch gckenriacichnet, Ιι·,,.τ :nan durch Tro:nmeltrocknung trocknet. _f

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