DE1492959C3

DE1492959C3 - Verfahren zur Gewinnung von Abbauprodukten von Proteinen

Info

Publication number: DE1492959C3
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: 1974-09-26
Also published as: LU45052A1; CH471539A; DE1492959A1; IT996501B; GB1035060A; US3258407A; OA00092A; ES294759A1; DE1492959B2; FR1353515A

Description

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

Dieser Brei wird der Einwirkung von pektinolytischen Enzymen unterworfen. Zum Beispiel werden für diesen Zweck Zubereitungen, die reich an Pektin-Esterasen und Pektin-Polyglacturonasen bakterieller oder pilzlicher Herkunft sind (wie sie industriell für Klärung von Fruchtsäften verwendet werden), benutzt. Der pH-Wert wird auf 6 und die Temperatur auf 20° C eingestellt. Die Menge an auf einem neutralen Trägerstoff befindlichen getrockneten Diastasen beträgt 2 g/l des für die Herstellung des Behandlungsbreies verwendeten Wassers. Die Zeitdauer der enzymatischen Einwirkung beträgt etwa 1 Stunde.

Nach Ablauf dieser Zeitdauer wird der derart behandelte Brei einer amylolytischen Enzymbehandlung unterworfen, um die Stärke löslich zu machen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise eine a-Amylase (a-Glucosidase) von der Art der entsprechenden für die Entleimung von Textilien verwendeten Stoffe benutzt. Der pH-Wert wird auf 6 bis 6,5 gehalten und die Temperatur auf 50° C erhöht. Die Dauer dieser enzymatischen Behandlung beträgt wieder 1 Stunde. Die Menge an eingesetztem Enzym beträgt größenordnungsmäßig Ig trockenes Enzym je Liter des zur Herstellung des Breis verwendeten Wassers. Darauf wird der Brei der Einwirkung der Proteasen unterworfen. Zum Beispiel wird für diesen Zweck eine industriell hergestellte 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 Temperatur auf 55° C erhöht. Die Dauer dieser Phase der enzymatischen Behandlung beträgt ebenfalls 1 Stunde und die Menge an eingesetztem Enzym vorteilhafterweise größenordnungsmäßig 2 g an trockener Diastase je Liter des zur Herstellung des Breies verwendeten Wassers. Darauf wird der Brei filtriert, der Filterrückstand gewaschen, erneut filtriert und die beiden Filterflüssigkeiten miteinander vereinigt.

Im Falle der Behandlung von ganzen Ölfruchtsamenkörnern oder von an Öl reichen Kuchen wird diese Flüssigkeit zentrifugiert, um das Öl vor der Weiterbehandlung abzuscheiden.

Im Falle der Behandlung von entölten Ölkuchen fällt diese Phase fort, da kein Öl mehr abzuscheiden ist.

In jedem Falle werden, gegebenenfalls nach der letzteren fakultativ in Betracht kommenden Phase, die Proteine ausgefällt. Zu diesem Zweck wird z. B. der pH-Wert durch Zusatz von HCl oder durch ein anderes hierfür geeignetes Verfahren auf 4,8 eingestellt. Anschließend werden die Proteine durch Zentrifugieren abgeschieden und der Proteinkörper, z. B. nach dem Sprühtrocknungsverfahren, getrocknet.

Beispiel 2 Beispiel 3

Die verschiedenen Enzymbehandlungen können, wie oben ausgeführt wurde, statt wie im Falle des Beispiels 1 in aufeinanderfolgenden Phasen auch gleichzeitig unter Änderung der Bedingungen hinsichtlich

ίο des pH-Wertes, der Temperatur und der Behandlungsdauer durchgeführt werden. Gemäß dem Beispiel wird wie folgt gearbeitet:

a) Die erste und die zweite Phase der enzymatischen Behandlung, d. h. die pektinolytische und die amylolitische Behandlung, können gleichzeitig bei einem pH-Wert von 6,5 und einer Temperatur von 37 bis 40° C durchgeführt werden. Die Zeitdauer der gemeinsamen Einwirkung dieser Enzyme muß dann auf etwa 1 Stunde 30 Minuten verlängert werden.

b) Die dritte enzymatische Einwirkung, die der Proteasen, kann ebenfalls gleichzeitig mit den beiden ersterwähnten Behandlungen, dann aber z. B. bei einem pH-Wert von 7 und einer Temperatur von 40° C durchgeführt werden. In diesem Falle wird die Zeitdauer der gleichzeitig und gemeinsam durchgeführten verschiedenen enzymatischen Behandlungen auf 2 Stunden 15 Minuten verlängert.

Beispiel 4

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des neuen Verfahrens kann vor der Durchführung der dritten Behandlungsstufe, der Einwirkung der Proteasen, die Abscheidung des Öls erfolgen.

Als Folge dieser Behandlung entstehen Lipido-Proteinkomplexe, so daß also eine gewisse anteilige Menge an Lipiden gebunden ist. So findet sich in Erdnußkuchen, die je nach dem angewendeten Extraktionsverfahren, sei es 0,9% oder 4 bis 4,5% Öl enthalten, am Ende der im Beispiel 1 beschriebenen Behandlung in der nach der Koagulation der Proteine verbleibenden Mutterlauge bzw. überstehenden Flüssigkeit keine Spur von Lipiden.

Falls ein maximales Ölausbringen erzielt werden soll, ist es vorteilhaft, das Öl abzuscheiden, bevor die pflanzlichen Gewebe der Einwirkung der proteolytischen Enzyme unterworfen werden. Das Verfahren gemäß dem Beispiel 1 ist mit besonderem Vorteil dann anwendbar, wenn, sei es zum Zweck der Herstellung eines Nahrungsmittels oder etwaiger Verwendung für industrielle Zwecke (wie z. B. der Herstellung von synthetischen Textilstoffen oder Kunststoffen), eine Höchstmenge an lipido-proteinischen Komplexen erhalten werden soll.

Es wird wie nach Beispiel 1 gearbeitet, jedoch soll statt Gewinnung der Proteine als solcher ein Nahrungsmittel hergestellt werden, welches am Ende der Behandlung sämtliche Bestandteile des Erzeugnisses enthält. Zu diesem Zweck wird am Ende der Behändlung das Erzeugnis, z. B. durch Konzentrieren und Versprühen, in der gleichen Weise getrocknet, wie das z. B. bei der Herstellung von Trockenmilch erfolgt.

Beispiel 5

Die Abtrennung der löslichen stickstoffhaltigen Stoffe, Aminosäure bzw. Peptide sowie der anderen wasserlöslichen Stoffe kann durch nach Ausfällen der Proteine, jedoch vor der Trocknung, erfolgendes Abfiltern erfolgen, wodurch sich vom Gesichtspunkt gewisser Verwendungszwecke als Nahrungsmittel ein 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 erao sichtlich, daß, gleichgültig nach welcher Ausführungsform des neuen Verfahrens zur Extraktion von Proteinen und anderen wertvollen Bestandteilen aus pflanzlichen Geweben gearbeitet wird und welchen Anweridungszwecken das hierdurch hergestellte Eras zeugnis 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 Patentanmeldung P 14 92 959.O41

g Sojabohnenmehl + 750 ml Wasser

Stunde im Autoklav bei 1,5 bar

Die Temperatur wird auf 44⁰C erniedrigt, und es werden 10 g feinzermahlenes Malz und 100 mg Papain zugesetzt

Einstellen auf einen pH-Wert von

Es werden folgende Temperaturen aufrechterhalten:

30 Minuten bei 44°C, dann 30 Minuten bei 65 ⁰C, dann 1 Stunde bei 7O⁰C, dann 30 Minuten bei 75⁰C, dann 15 Minuten bei 79 ⁰C.

Zentrifugieren und Aufbewahrung des Überstands im Kühlschrank

100 g Sojabohnenmehl + 1000 ml Wasser werden in in der Fermentationsvorachtung bei einer kontrollierten Temperatur gerührt

Es werden zugefügt:
2 g Pectinolytische Enzyme
2 g Amylolytische Enzyme
2 g Proteolytische Enzyme

Man stellt auf einen pH-Wert von 6,5 ein, bringt die Temperatur auf 37⁰C und läßt unter Rühren 2 Stunden und 15 Minuten stehen

Man zentrifugiert und isoliert einen Überstand, den man im Eisschrank aufbewahrt

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 Verfahren behandelt 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 durchgeführt. 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 ¹Z₁₀ 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 unbehandeiten 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

^a5 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 US A.-Patentschrift 2 051 017 auf Grund der zu großen Viskosität nicht durchgeführt werden.

409 639/22

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 20° C für die Dauer von liehen Kohlenhydraten aus zerkleinerten ölhaltigen 1 Stunde erfolgt. 30 Samen oder entölten Samenmehlen mittels pektino-

lytischer, amylolytischer und proteolytischer Enzyme, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem mit dem fünffachen Volumen Wasser angerührten Ausgangsmaterial größenordnungsmäßig 2 g eines pektino-25 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 20° C 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 4° 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 20° C. 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 50° C. 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 55°C. Die Konzentration der gebenenfalls Druckbehandlung vorzunehmen, wäh- proteolytischen Enzyme liegt im Verhältnis zu dem zu rend demgegenüber erfindiingsgemäß 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 proteolytischc 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-