DE1492959B2

DE1492959B2 - Verfahren zur Gewinnung von Abbauprodukten von Proteinen

Info

Publication number: DE1492959B2
Application number: DE1492959A
Authority: DE
Inventors: Etienne Marie Joseph Paris Blanchon
Original assignee: IONIGAZ EXTENSION Sarl FREIBURG (SCHWEIZ)
Current assignee: IONIGAZ EXTENSION Sarl FREIBURG (SCHWEIZ)
Priority date: 1962-12-22
Filing date: 1963-12-19
Publication date: 1974-02-21
Also published as: DE1492959C3; CH471539A; OA00092A; FR1353515A; ES294759A1; GB1035060A; DE1492959A1; US3258407A; LU45052A1; IT996501B

Description

3 4

vorrichtungen auf trockenem oder auf nassem Wege
wird durch Zusatz von hierfür hinreichenden Wassermengen, d. h. dem Fünffachen des Volumens des Beispiel 3
Mahlgutes, ein Brei hergestellt.

Dieser Brei wird der Einwirkung von pektino- 5

lytischen Enzymen unterworfen. Zum Beispiel werden Die verschiedenen Enzymbehandlungen können,

für diesen Zweck Zubereitungen, die reich an Pektin- wie oben ausgeführt wurde, statt wie im Falle des Bei-

Esterasen und Pektin-Polyglacturonasen bakterieller spiels 1 in aufeinanderfolgenden Phasen auch gleich-

oder pilzlicher Herkunft sind (wie sie industriell für zeitig unter Änderung der Bedingungen hinsichtlich

Klärung von Fruchtsäften verwendet werden), be* ίο des pH-Wertes, der Temperatur und der Behandlungs-

nutzt. Der pH-Wert wird auf 6 und die Temperatur dauer durchgeführt werden. Gemäß dem Beispiel wird

auf 20°C eingestellt. Die Menge an auf einem neu- wie folgt gearbeitet:

tralen Trägerstoff befindlichen getrockneten Diastasen a) Die erste und die zweite Phase der enzymatischen

beträgt 2 g/l des für die Herstellung des Behandlungs- Behandlung, d. h. die pektinolytische und die amylo-

breies verwendeten Wassers. Die Zeitdauer der enzy- 15 litische Behandlung, können gleichzeitig bei einem

matischen Einwirkung beträgt etwa 1 Stunde. pH-Wert von 6,5 und einer Temperatur von 37 bis

Nach Ablauf dieser Zeitdauer wird der derart be- 40° C durchgeführt werden. Die Zeitdauer der gemeinhandelte Brei einer amylolytischen Enzymbehandlung samen Einwirkung dieser Enzyme muß dann auf etwa unterworfen, um die Stärke löslich zu machen. Zu 1 Stunde 30 Minuten verlängert Werden,
diesem Zweck wird beispielsweise eine a-Amyläse 20 b) Die dritte enzymätische Einwirkung, die der (a-Glucosidase) von der Art der entsprechenden für Proteasen, kann ebenfalls gleichzeitig mit den beiden die Entlehnung von Textilien verwendeten Stoffe be- ersterwähnten Behandlungen, dann aber z. B. bei nutzt. Der pH-Wert wird auf 6 bis 6,5 gehalten und die einem pH-Wert von 7 und einer Temperatur von Temperatur auf 50°C erhöht. Die Dauer dieser enzy* 4O⁰C durchgeführt werden. In diesem Falle wird die matischen Behandlung beträgt wieder 1 Stunde. Die Men- 25 Zeitdauer der gleichzeitig und gemeinsam durchge an eingesetztem Enzym beträgt groBenordnungsma- geführten verschiedenen enzymatischen Behandlungen ßiglg trockenes Enzym je Liter des zur Herstellung des auf 2 Stunden 15 Minuten verlängert.
Breis verwendeten Wassers. Darauf wird der Brei der
Einwirkung der Proteasen unterworfen. Zum Beispiel

wird für diesen Zweck eine industriell hergestellte 3° Beispiel4
Protease bakterieller Herkunft, wie sie üblicherweise
benutzt wird, um Bier gegen Kältetrübung zu schützen,

benutzt. Der pH-Wert wird auf 8,5 eingestellt und die Gemäß einer weiteren Ausführungsform des neuen

Temperatur auf 55 ⁰C erhöht. Die Dauer dieser Phase Verfahrens kann vor der Durchführung der dritten

der enzymatischen Behandlung beträgt ebenfalls 35 Behandlungsstufe, der Einwirkung der Proteasen, die

1 Stunde und die Menge an eingesetztem Enzym vor- Abscheidung des Öls erfolgen.

teilhafterweise größenordnungsmäßig 2 g an trockener Als Folge dieser Behandlung entstehen Lipido-

Diastase je Liter des zur Herstellung des Breies ver- Proteinkomplexe, so daß also eine gewisse anteilige

wendeten Wassers. Darauf wird der Brei filtriert, der Menge an Lipiden gebunden ist. So findet sich in

Filterrückstand gewaschen, erneut filtriert und die 40 Erdnußkuchen, die je nach dem angewendeten Ex-

beiden Filterflüssigkeiten miteinander vereinigt. traktionsverfahren, sei es 0,9% oder 4 bis 4,5% Öl

Im Falle der Behandlung von ganzen Ölfrucht- enthalten, am Ende der im Beispiel 1 beschriebenen

Samenkörnern oder von an Öl reichen Kuchen wird Behandlung in der nach der Koagulation der Proteine

diese Flüssigkeit zentrifugiert, um das Öl vor der verbleibenden Mutterlauge bzw. überstehenden Flüssig-

Weiterbehandlung abzuscheiden. 45 keit keine Spur von Lipiden.

Im Falle der Behandlung von entölten Ölkuchen Falls ein maximales Ölausbringen erzielt werden

fällt diese Phase fort, da kein Öl mehr abzuscheiden ist. soll, ist es vorteilhaft, das Öl abzuscheiden, bevor die

In jedem Falle werden, gegebenenfalls nach der pflanzlichen Gewebe der Einwirkung der proteoly-

letzteren fakultativ in Betracht kommenden Phase, die tischen Enzyme unterworfen werden. Das Verfahren

Proteine ausgefällt. Zu diesem Zweck wird z. B. der 50 gemäß dem Beispiel 1 ist mit besonderem Vorteil dann

pH-Wert durch Zusatz von HCl oder durch ein anwendbar, wenn, sei es zum Zweck der Herstellung

anderes hierfür geeignetes Verfahren auf 4,8 eingestellt. eines Nahrungsmittels oder etwaiger Verwendung für

Anschließend werden die Proteine durch Zentrifu- industrielle Zwecke (wie z. B. der Herstellung von

gieren abgeschieden und der Proteinkörper, z. B. nach synthetischen Textilstöffen oder Kunststoffen), eine

dem Sprühtrocknungsverfahren, getrocknet. 55 Höchstmenge an lipido^proteinischen Komplexen erhalten werden soll.

Beispiel 2

Beispiel 5
60

Es wird wie nach Beispiel 1 gearbeitet, jedoch soll

statt Gewinnung der Proteine als solcher ein Nah- Die Abtrennung der löslichen stickstoffhaltigen

rungsmittel hergestellt werden, welches am Ende der Stoffe, Aminosäure bzw. Peptide sowie der anderen

Behandlung sämtliche Bestandteile des Erzeugnisses wasserlöslichen Stoffe kann durch nach Ausfällen der

enthält. Zu diesem Zweck wird am Ende der Behänd- 65 Proteine, jedoch vor der Trocknung, erfolgendes Ab-

lung das Erzeugnis, z. B. durch Konzentrieren und filtern erfolgen, wodurch sich vom Gesichtspunkt

Versprühen, in der gleichen Weise getrocknet, wie das gewisser Verwendungszwecke als Nahrungsmittel ein

z. B. bei der Herstellung von Trockenmilch erfolgt. erheblicher Vorteil ergibt.

	1	492	959	6
5				Tabelle II
Tabelle I

Versuchsergebnisse bei der Extraktion von

pflanzlichen Geweben durch das erfindungsgemäße

Verfahren

	Behandlung	Erfindungs
Ausgangsstoff	mit Essigsäure	gemäße Behandlung
	mg/g	mg/g
1. Erdnüsse
Proteide
a) unlösliche	0,38	2,38
b) Aminosäuren	0,68	3
Kohlenhydrate	1,9	2,9
2. Durch Lösungsmittel
entölte Kuchen
Proteide
a) unlösliche	54	125
b) lösliche:
Aminosäuren
und Peptide	25	121,25
Kohlenhydrate	1,8	5,15
3. Erdnußkleie
Proteide
a) unlösliche	1,63	0,028
b) lösliche
(insgesamt)	3,75	40,63
Kohlenhydrate	5,7	6,8

Ergebnisse chromatographischer Untersuchungen
von entölten Kuchen

Ausgangsmaterial

Entölte Kuchen, die nicht
der enzymatischen Behandlung gemäß der Erfindung
unterzogen wurden.

Entölte Kuchen, die der
erfindungsgemäßen enzymatischen Behandlung unterworfen wurden.

Chromatographische
Ermittlung von Zuckern

Fruktosane (schlecht
verdauliche Fruchtzucker)

Fruchtzucker + Stärkezucker (Glucose)
(beide sehr leicht assimilierbar)

Aus den vorstehend beschriebenen Beispielen ist ersichtlich, daß, gleichgültig nach welcher Ausführungsform des neuen Verfahrens zur Extraktion von Proteinen und anderen wertvollen Bestandteilen aus pflanzlichen Geweben gearbeitet wird und welchen Anwendungszwecken das hierdurch hergestellte Erzeugnis dient, gegenüber den bekannten Verfahren erhebliche Vorteile, insbesondere der, daß nunmehr die Extraktion der Gesamtheit der in pflanzlichen Geweben, insbesondere ölhaltigen pflanzlichen Geweben, enthaltenen Nährstoffe möglich wird und die Verdaulichkeit der pflanzlichen Gewebe, insbesondere der hergestellten Kuchen mit hohem Gehalt an nicht verdaulichem Kohlenhydrat, erheblich verbessert wird, erzielt werden.

Beispiel 6

Zu Vergleichszwecken wurde das Verfahren nach der Erfindung mit der im USA.-Patent 2 051 017 angegebenen Verfahrensweise verglichen. Diese Verfahrensweisen sind in der folgenden Tabelle angegeben:

USA.-Patent 2 051 017	Patentanmeldung P 14 92 959.0-41
100 g Sojabohnenmehl + 750 ml Wasser	100 g Sojabohnenmehl + 1000 ml Wasser werden in in der Fermentationsvorrichtung bei einer kontrol lierten Temperatur gerührt
1 Stunde im Autoklav bei 1,5 bar	Es werden zugefügt: 2 g Pectinolytische Enzyme 2 g Amylolytische Enzyme 2 g Proteolytische Enzyme
Die Temperatur wird auf 44° C erniedrigt, und es werden 10 g feinzermahlenes Malz und 100 mg Papain zugesetzt	Man stellt auf einen pH-Wert von 6,5 ein, bringt die Temperatur auf 37° C und läßt unter Rühren 2 Stunden und 15 Minuten stehen
Einstellen auf einen pH-Wert von 6	Man zentrifugiert und isoliert einen Überstand, den man im Eisschrank aufbewahrt
Es werden folgende Temperaturen aufrechterhalten: 30 Minuten bei 44°C, dann 30 Minuten bei 65 ⁰C, dann 1 Stunde bei 70⁰C, dann 30 Minuten bei 75⁰C, dann 15 Minuten bei 79°C.
Zentrifugieren und Aufbewahrung des Überstands im Kühlschrank

Der Gehalt an freien Aminosäuren wird vor der enzymatischen Behandlung an Hand einer Standardprobe festgestellt. Anschließend wird jede Probe nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift bzw. nach dem vorliegenden Verfahren nach der Erfindung behandelt.

Die Probe, die nach dem vorliegenden Verfahren der Erfindung behandelt wurde, ergab ein flüssiges Produkt. Dagegen ergab die Probe, die nach dem in der USA.-Patentschrift 2 051 017 beschriebenen Verfahrenbehandelt worden war, ein viskoses ' Produkt, das nicht in üblicher Weise zur Feststellung der Aminosäure verwendet werden konnte. Der Gehalt an Aminosäuren wird normalerweise dadurch festgestellt, daß die flüssigen Produkte auf einem Harz aufgetrennt werden und dann die Menge der einzelnen Aminosäure durch Anfärbung mit Ninhydrin herausgefunden wird.

Aus diesem Grunde wurden bei einer Vergleichsprobe vor den Behandlungen und bei zwei Proben nach den Behandlungen Formoltitrationen durch- ao geführt. Die Formoltitration bzw. der Formolindex ist die sicherste Berechnungsmöglichkeit bei Berücksichtigung des viskosen Zustandes des Produkts, das nach dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift erhalten wird.

Bei den Untersuchungen erhielt man die folgenden Werte:

Vergleichsprobe vor der Behandlung 8,25 für 1 g '

Sojabohnenmehl

Nach der Behandlung entsprechend
dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 051017 11,52 g für 1 g

Sojabohnenmehl

Nach der Behandlung entsprechend
dem vorliegenden Verfahren

nach der Erfindung 30,0 für 1 g

Sojabohnenmehl

Der Formolindex erhöht sich bei dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift 2 051 017 um 36,3% im Vergleich zu der Vergleichsprobe und um 263,5% bei dem vorliegenden Verfahren nach der Erfindung.

Bei der Formoltitration wurden die Proben mit ¹I

45

10

normaler Sodalösung vermischt und auf einen pH-Wert von 8,3 eingestellt und dann mit vorher auf einen pH-Wert von 8,3 eingestellten Formol titriert. Der Titrationswert steht in Relation zu dem Gehalt an Aminosäuren in den Proben.

Der Gehalt an freien Aminosäuren wurde bei der unbehandelten Probe und bei der Probe, die nach dem Verfahren der Erfindung behandelt wurde, mittels eines Aminosäureanalysators der Firma Technicon untersucht. Bei dieser Vorrichtung werden die Aminosäuren mittels eines Harzes aufgetrennt und die Menge mittels Anfärbung bestimmt.

Diese 'Untersuchung ergab folgende Aminosäuregehalte:

Aminosäuren

Die Ergebnisse sind angegeben in mg/100 g Sojabohnenmehl

Aminosäuren

Asparaginsäure

Threonin

Serin

Glutaminsäure

Prolin

Glycin

Alanin ,

Valin

Cystin

Methionin

Isoleucin

Leucin

Tyrosin ,

Phenylalanin ..

Lysin ,

Histidin ,

Arginin

Vergleichsprobe

vor der
,Behandlung

Störpeak

14,4

16,8

58,8

Spuren

15,0

+ Peptide

14,1

Spuren

10,2

Spuren

19,8

20,7

24,6

65,7

Hydrolyse mit der

enzymatischen

Mischung

nicht auswertbare, sehr starke peaks, Peptide und Störpeaks

105

51

48

95 140

61

65

92

54 228

Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß nach der Behandlung mit dem Verfahren nach der Erfindung ein starker Anstieg bestimmter Aminosäuren stattfindet. Der Gehalt dieser Aminosäuren multipliziert sich in manchen Fällen auf das Zehnfache. Der Gehalt an Aminosäuren erhöht sich also wie bei der Formoltitration stark gegenüber der nicht behandelten Vergleichsprobe. Eine ähnliche Analyse konnte mit dem viskosen Produkt nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 051 017 auf Grund der zu großen Viskosität nicht durchgeführt werden.

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Claims

1 2 anderliegenden Temperaturstufen. Auch bei diesem stufenweise durchgeführten Verfahren werden keine Patentansprüche: pektinolytischen Enzyme verwendet, so wie dies erfin dungsgemäß vorgesehen ist. 5 Die USA.-Patentschrift 2 607 768 bezieht sich

1. Verfahren zur Gewinnung von Abbau- lediglich auf die Ausfällung von löslichem Protein. Es produkten von Proteinen sowie von löslichen wird vorgeschlagen, in der als Suspension vorliegenden Kohlenhydraten aus zerkleinerten ölhaltigen Samen Proteinausfällung ein fällbares pektinisches Material oder entölten Samenmehlen mittels pektinoly- aufzulösen, worauf dieses durch Zugabe von mehrtischer, amylolytischer und proteolytischer En- io wertigen Salzen oder Säure ausgefällt wird. Dabei zyme, dadurch gekennzeichnet, daß wird das pektinische Material in voluminöser Form dem mit dem fünffachen Volumen Wasser ange- ausgefällt, wobei die feinen Teilchen des ausgefällten rührten Ausgangsmaterial größenordnungsmäßig Proteins eingeschlossen werden. Dieser Literaturstelle 2 g eines pektinolytischen Enzympräparates bak- ist keinerlei Hinweis zu entnehmen, ein pflanzliches terieller oder pilzlicher Herkunft, bezogen auf 11 15 Gewebematerial derart aufzuschließen, daß daraus die des verwendeten Wassers, zugesetzt werden. Proteine, Öle und Zucker isoliert werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung zeichnet, daß die Einwirkung des pektinolytischen von Abbauprodukten von Proteinen sowie von lös-Enzympräparates bei 20⁰C für die Dauer von liehen Kohlenhydraten aus zerkleinerten ölhaltigen 1 Stunde erfolgt. ao Samen oder entölten Samenmehlen mittels pektino-

lytischer, amylolytischer und proteolytischer Enzyme, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem mit dem fünffachen Volumen Wasser angerührten Ausgangsmaterial größenördnungsmäßig 2 g eines pektino-85 lytischen Enzympräparates bakterieller oder pilzlicher Herkunft, bezogen auf 11 des verwendeten Wassers,

zugesetzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung erfolgt die Einwirkung des 30 pektinolytischen Enzympräparates bei 2O⁰C über einen Zeitraum von 1 Stunde.

Durch das Verfahren nach der Erfindung lassen sich Proteine und andere wertvolle Bestandteile, die

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung in pflanzlichen Geweben enthalten sind, extrahieren, von Abbauprodukten von Proteinen sowie von lös- 35 wobei der besondere Vorteil des Verfahrens nach der liehen Kohlenhydraten aus zerkleinerten ölhaltigen Erfindung darin liegt, daß alle Nährstoffe, die in den Samen oder entölten Samenmehlen mittels pektino- pflanzlichen Geweben enthalten sind, extrahiert werden litischer, amylolytischer und proteolytischer Enzyme. können und der Abbau der Proteine nicht nur bis zu In der USA.-Patentschrift 2 051 017 wird ein Ver- den löslichen Proteinen, sondern tatsächlich bis zu den fahren zur Herstellung von pflanzlichen Substanzen 40 Aminosäuren selbst führt.

beschrieben, die mit Proteinen angereichert sind. Die pflanzlichen Gewebe werden nach einer Ein-

Dieses Verfahren besteht darin, die jeweils verwendete stellung des pH-Wertes auf ungefähr 6 der Einwirkung Ausgangsverbindung, beispielsweise Sojabohnenmehl, der pektinolytischen Enzyme unterzogen. Dabei bein einer wäßrigen Suspension zu erhitzen. Das Er- trägt die Temperatur vorzugsweise ungefähr 2O⁰C. Die hitzen erfolgt, um einen Zerfall der Zellwände zu be- 45 pflanzlichen Gewebe werden vorzugsweise nach einer wirken. Daraufhin wird die auf einen geeigneten Einstellung des pH-Wertes auf 6 bis 6,5 der weiteren pH-Wert eingestellte Suspension mit einem proteoly- Einwirkung der amylolytischen Enzyme unterzogen, tischen Enzym zusammen mit gemahlenem Malz be- Dabei erfolgt diese Einwirkung nach der Einstellung handelt, worauf die erhaltene Lösung von dem unlös- der Temperatur auf ungefähr 50⁰C. Die Konzenlichen Rückstand abgetrennt wird. Bei diesem be- 50 tration der amylolytischen Enzyme im Verhältnis zu kannten Verfahren wird im Gegensatz zu dem erfin- dem zu behandelnden Medium liegt in der Größendungsgemäßen Verfahren ein Malz verwendet, welches Ordnung von 1 g/l.

überhaupt keine oder äußerst geringe Mengen an Die pflanzlichen Gewebe werden dann der Ein-

pektinolytischen Enzymen mehr enthält. Es ist daher wirkung der proteolytischen Enzyme nach einer Eingemäß der genannten USA.-Patentschrift erforderlich, 55 stellung des pH-Wertes auf 8,5 unterzogen. Dabei zur Zerstörung der Zellwände eine Wärme- und ge- beträgt die Temperatur 55⁰C. Die Konzentration der gebenenfalls Druckbehandlung vorzunehmen, wäh- proteolytischen Enzyme liegt im Verhältnis zu dem zu rend demgegenüber erfindungsgemäß die Zellulose- behandelnden Medium in der Größenordnung von zellen der Gewebe auf einfache und schonende Weise 2 g/l.

auf enzymatischem Wege mittels pektinolytischer En- 60 Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung,
zyme geöffnet werden.

Die deutsche Patentschift 744 259 betrifft eine

Weiterentwicklung des in der zuvor genannten USA.- Beispiel 1

Patentschrift beschriebenen Verfahrens. Dort werden
auch lediglich proteolytische Enzyme und Malz zur 65

Behandlung des pflanzlichen Gewebes verwendet, Nach dem Mahlen der Samenkörner oder der Fein-

allerdings erfolgt dort die Behandlung mit dem Malz zerkleinerung des Ölkuchens in einer Hammermühle in drei verschiedenen, zeitlich etwa 1 Stunde ausein- oder anderen zweckentsprechenden Zerkleinerungs-