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Verfahren ztn Spaltung von Lactose und Entfernung ihrer Spaltprodukte
aus Milch und anderen Lösungs- sowie Emulsi onsgemischen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Spaltung von Lactose (= Milchzucker) und Entfernung ihrer Spaltprodukte
Glucose und Galaktose aus Lösungs- sowie Emulsionsgemischen, insbesondere aus der
Milch, sowie ein Verfahren zur Adaptierung fermenterzeugender Mikroorganismen- zwecks
Spaltung der Lactose « an Lactose und zwecks schneller Metabolisierung der Spaltpiodukte
Glucose und Galaktose, ebenfalls Adaptierung an diese beiden Monosaccharide.
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Milchzucker kommt in jeder Säugermilch als einziges Sohlenhydrat vor,
er ist in Frauenmilch mit ca 7 % gegenüber Kuhmilch mit ca, 4,8 % besonders reichlich
vorhanden.
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Eine gestört Lactose-Galaktöse-Glucoserwertung liegt bei folgenden
angeborenen und erworbenen Krankheiten vor: 1. die sehr häufige Lactosemalabsorption,
welche insbesondere bei schwarzen und asiatischen Bevölkerungsgruppen anzutreffen
ist 2. Lactose-Intoleranz 3. Galaktosämie 4. Glucose-Galaktose-Malabsorption Bei
allen vior Gruppen handelt es sich um schwere Krankheitserscheinungen mit Auszehrung
sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsen, wobei Kinder, insbesondere Säuglinge,
sehr häufig -arsterben.
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Die bei diesen Krankheiten bisher verabreichte Ersatznahrung beruht
einmal auf pflanzlicher Basis, zumeist Soja, und hat sich biologisch als unzureichend
erwiesen. Zum andern kommen Hydrolisate aus Fleisch und Milcheiweiß zur Verwendung.
Hydrolysat aus Milcheiweiß enthält erstens noch Spuren von Milch zucker und zweitens
nur schwerer verdauliches Casein und wird deshalb in Fachkreisen zur Ernährung von
Patienten mit den angeführten Krankheiten als ungeeignet abgelehnt. Hydrolysat aus
Fleisch ist sehr kostenaufwendig1 außerdem ist die Zufuhr
von Fleischproteinhydrolysat
für Säuglinge in den ersten Lebensmonaten unphysiologisch.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine kohlehydratfreie Milch
berzustellan, die für Patienten mit gestörter Lactose-Galaktoseverwertung verträglich
ist, und die für ihre physiologische Ernährung eine besondere Bedeutung hat.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, die Lactose
zu spalten und die Spaltprodukte auf eine die übrigen Milchbestandteile schonende
Weise fermentativ zu entfernen, soie geeignete Mikroorganismen zu gewinnen, die
zur Spaltung der Lactose und Entfernung ihrer Spaltprodukte Galaktose und Glucose
befähigt sind.
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Die Entfernung der Lactose kann mittels gereinigter Lactase Präparate
erfolgen.
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Zur Entfernung der Lactose und ihrer Spaltprodukte Galaktose und Glucose
sind adaptierte Reinkulturen bestimmter Mikroorganismen, insbesondere der Hefen
Saccharomyces fragilis und Saccharomyces lactis geeignet die Lactose, Galaktose
und Glucose in tösungs sowie Emulsiongemischen, wie der Milch, ohne nachteilige
Veränderung der übrigen Bestandteile, insbesondere des Milchweißes, abzubauen vermögen.
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Zur Adaptierung der Hafen an die geforderten Fermentleistungen werden
Einsporisolate in Galktose- und Lactose-Nährmedien vorkultiviert. Nach mehreren
Passagen, die sick über einen Zeitraum von zwei Jahren erstrecken, über 1,5 % wässrige
Peptonlösungen, die Lactose ( 7 %) bzw. Galaktose (2 %) enthalten, sind die Hefen
adaptiert und ill der Lage, aus der Pepton-Lactose-Lösung die Lactose vollständig
und rasch zu Spalten, wobei zuerst die anfallende Glucose in Alkohol und CO2 und
mit geringer Verzögerung auch die Galaktose umgesetzt wird. Die Umsetzung kann durch
papierchromatographischen Nachweis verfolgt werden.
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Sobald die Leistungsfähigkeit der Hefestimme nachgewiesen ist, wird
eine bestimmte Menge Hefebodensatz im Verhältnis 1 : 5 bis 1 : 1000 (oder itoch
@ weniger) zu rohi,
steriler oder anderweitig keimarm oder keimfrei
gemachter Vollmilch bzw. Magermilch zugesetzt, Bei Temperaturen, vorzugsweise zwischen
27 und 1400 C, erfolgt die Spaltung der Lactose und Entfernung ihrer Spaltprodukte.
Je nach Menge der zugeführten Hefe und je nach den Temperaturbedingungen läuft der
Prozeß innerhalb von 24 Stunden oder bis zu 2 Wochen ab Der Nachweis erfolgt mittels
Wöhlk'scher Probe oder auf papierchromatographischem Wege, In einem Ausführungsbeispiel
wird nachstehend das Verfahren zur Spaltung der Lactose und Entfernung ihrer Spaltprodukte
unter einfachen labortechnischen Bedingungen näher beschrieben und eine Erläuterung
des Verfahrens zur Adaptierung der Hefen an due Zucker gegeben: Zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich grundsätzlich nur solche Hefen, die
in der Lage sind, Lactose zu spalten und danach Glucose und Galaktose zu Alkohol
und CO2 abzubauen. Milchsäurebakterien sind wegen gleichzeitiger starker Herabsetzung
des pH-Wertes und Fällung des Eiweißes im Vergleich zu den beschriebenen Hefen weniger
geeignet. Zu dem beschriebenen Zuckerabbau wird vorzugsweise handelsübliche Magermilch
eingesetzt, die im Autoklaven bei 1,2 at für 10 bis 20 Minuten sterilisiert wird.
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In die stsrilisierte Milch, deren pH-Wert zwischen 6 und 5,4 liegt,
werden pro Liter 1 bis 5 com Hefebodensatz der adaptierten Hefestämme gegeben. Es
ist dabei zu beachten, daß der Lactosenachweis in der Hefe-Kultur bereits negativ
ist, damit nicht zusätzliche Mengen Lactose in die Milch überführt werden.
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Nach der Hefezugabe werden die Gefäße (wir benutzten dazu ca. 1/2-gefüllte
Fernbach-Kolben) bei Temperaturen zwischen 27 bis 400 C in einem keimarmen Brutraum
aufbewahrt und gegebenenfalls täglich mehrmals geschüttelt. Unter diesen Bedingungen
ist eine Lactose-, Glucose- und Galaktosefreiheit in 5 bis 15 Tagen zu erreichen,
Nach diesem Prozeß
hat sich der pH-Wert nicht verändert und die
Milch ist nicht geronneil. Ist auf diese Weise die Spaltung der Lactose und Elimination
der Glucose und Galaktose erfolgt, so wird die Milch einer nochmaligen Erhitzung
zwecks Abtötung der Mikroorganismen unterzogen, vorzugsweise bei 1210 über eine
Zeit von 10 Minuten (unter taboratoriumsbedingungen). Sie kann danu in sterilem
Zustand über längere Zeit aufbewahrt werden. Je nach Erhitzungsgrad hat danach eine
lockere Verfestigung der Milch stattgefunden9 so daß sie vor Verbrauch durch ein
Sieb passiert werden muß.
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Bei kommerzieller Herstellung kann die lactosefreie Milch als Büchsen-
oder Trockenmilch abgegeben werden. Durch die abschließende Hitze-Inaktivierung
der Keime wird gleichzeitig der in geringen Mengen noch vorhandene Alkohol.fast.
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vollständig entfernt.
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Unter industriellen Bedingungen können die sonst gebräuchlichen technischen
Verfahren bei mikrobiellem Einsatz Anwendung finden.
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Zur Verwendung als Säuglingsnahrung sind Zusätze von 8 %igem Reisschleim
im Verhältnis von 2 Teilen Milch und 1 Teil Reisschleim zweckmäßig. Auf die Gesamtmenge
können dann 5 % Fruktose, 3*5 % Oliven-, Maiskeim- oder Sonnenblumenöl zugefügt
werden, Noch besser geeignet erscheint ein Zusatz mittelkettiger Trigliyzieride.
Zugaben von Vitamin A, B und C sind notwendig, Änderungen des Eiweißgehaltes zugunsten
der Album mine und Globuline sowie Erhöhung des Monosaccharidzusatzes bis 7 % unter
Wegfall des PoLysaccharidzu,satzes sind prinzipiell möglich. Auch diese Mischungen
sid steril konserviert haltbar.
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Ohne Zusatz ist die Milch als vorübergehende, ungesäuerte, eiweißreiche,
kohlenhydrat- und fettfreie Diät nach schweren Verdauungstörungen im Sinne einer
Buttermilchnahrung - und besser noch als diese - geeignet.
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Zur industriellen Anwendung können die adaptierten Hefen unter Umständen
als Preß- oder Trockenhefe hergestellt werden, so daß nicht für jede Milchaufbereitung
ein neuer Ansatz zur Adaptierung der Hefen erforderlich ist.
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Klinische Erprobungen an mehr als 15 Fällen ergaben, daß die mit lactose-)
galaktose- und glucosefreier Milch ernährten Kinder, die an den oben aufgezählten
vier Krankheitscheinungen leiden, ebenso vorzüglich gedeihen wie normale Kinder
unter normaler Ernährung.
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Bei allen diesen Kindern wären ohne den Einsatz asr beschriebenen
Milohnahrung schwere körperliche und gsistige Entwicklungsstörungen und bei mehr
als 70 % der Fälle der Exitus letalis zu erwarten gewesen.