DE1962207A1

DE1962207A1 - Verfahren zur Herstellung von proteinhaltigen Materialien

Info

Publication number: DE1962207A1
Application number: DE19691962207
Authority: DE
Inventors: Weeks Lloyd Eugene; Wildi Bernard Sylvester
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1968-12-12
Filing date: 1969-12-11
Publication date: 1970-07-09
Also published as: US3578461A; FR2025986A1; NL6918582A; BE743019A; IL33515A0; ES374434A1

Description

Anwalts-Akte 19 106
Be/Sch ·

Monsanto Company " St. Louis/Missouri/USA

"Verfahren zur Herstellung proteinhaltiger

Materialien"

Diese Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geniess- bzw* verfütterbaren und nährenden eiweissartigen bzw. -haltigen Materials * In besonderer Hinsioht betrifft diese Erfindung ein YerfänreB zur Herstelluiig eines geniess- bzw« verfüttarbaren und nährenden proteinnaltigen Materials aus ungeniiciesbaröii bzw, nicht verfütter-

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baren Proteinmaterialien, wozu man das Proteinmaterial der digestiven Wirkung eines flüssigen Mediums unterwirft, das Wasser und ein Enzym, nämlich neutrale Protease, alkalische Protease und/oder Gemische der Enzyme enthält. Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines geniess- bzw. verfütterbaren und nährenden proteinhaltigen Materials aus ungeniessbaren bzw. nicht verfütterbaren Proteinmaterialien, wozu man die Proteinmaterialien der digestiven Wirkung eines flüssigen Mediums, das Wasser, ein die Reduzierung bewirkendes Bisulfid-Spaltmittel und ein Enzym, nämlich neutrale Protease, alkalische Protease und/öder Gemische dieser Enzyme enthält, unterwirft.

Die wirtschaftliche Notwendigkeit zur Verwendung von nicht geniess- bzw. verfütterbaren Protein-enthaltenden Abfallprodukten, wie Federn, lagel, Klauen, Ständer, Haare und Abfälle, die bei der Verarbeitung von Haustieren erhalten werden, ist allgemein anerkannt. In Ausrichtung auf dieses Ziel haben verschiedene zur Umwandlung solcher nioht geniess- bzw, verfütterbaren Proteinmaterialien in die geniess- bzw. verfütterbar©/ Form naoo; deift Stand der Teahnifc nur zu sehr unterschiedlichem ErJfclg geführt. Solche Ver-» fahren erfordern haupfcsäeliliöb, die Vepwen€ung von turen über 1QO⁰O₁ die Verwendung föü Kalk oder Kombinatione» von ti®i*ii_t um 4as nicht ftaiesm-« -barn» j ,

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verfütterbare Material der Digestion zuzuführen und da-.durch in eine geniessbare Form umzuwandeln. Ein solches vorgesehenes Verfahren beinhaltet die Verwendung von Pepsin- oder Trypsinenzymen, vorzugsweise in Gegenwart von Dampf* Ein weiteres Verfahren sieht das Erhitzen keratinhaltiger Materialienj wie Federn, in einer Flüssigkeit vor, die Wasser, einen niederen aliphatischen Alkohol, wie Äthanol, und ein die Reduzierung bewirkendes Disulfid-Spaltmittel, wie Mercaptoäthanol, bei.erhöhten Temperaturen vor» Die Verwendung solcher Temperaturen und/oder,die Verwendung von Kalk führt zu einem Abbau bestimmter ernährungsmäßig wertvoller Aminosäuren, wie Cystin, Isoleucin,; Threonin, Serin und Arginin. Durch ein solches Verfahren geht ein wertvoller Teil des potentiell in dem Proteinmaterial vorhandenen Nährwerts zu Verlust.

Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines geniess- bzw. verfütterbaren proteinhaltigen Materials, das reich an ernährungsmäßig , wertvollen Aminosäuren ist, zur Verfügung zu stellen.

Bin weiterer-Gegenstand der vorliegenden Erfindung ißt, d&& sie ein Verfahren zur Herstellung eines geniess- bzw« verfütterbaren und nährenden proteinhaltigen Materials mim nicht genieae—bsw. verfütterbarem Protein, das aus Haue- · ' tieren erhalten wurde, sur Verfügung stellt, wobei dieses

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Verfahren den Nährwert des proteinhaltigen Materials nicht nachteilig beeinflußt·

-Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin» daß ein geniess-.bzw· verfütterbares und nährendes proteinhaltiges Material aus nicht geniess- bzw· verfütterbaren Proteinen, die von Haustieren erhalten wurden, gebildet wird, wobei dieses Material als hochwertige Ernährungsquelle von Protein für Tiere dienen kann·

Dabei geht die vorliegende Erfindung von der Feststellung aus, daß, aus Haustieren erhaltene nicht geniess- bzw. verfütterbare Proteinmaterialien zu einem geniess- bzw. verfütterbaren proteinhaltigen Material ohne Abbau der Aminosäuren umgewandelt werden können, wenn man das proteinhaltige Material der Einwirkung eines flüssigen digestiven Mediums, das Wasser und ein Enzym wie neutrale Protease, alkalische Protease und/oder Gemische derselben für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur unterwirft, die ausreichend ist, das Proteinmaterial der Digestion zuzuführen· Eb wird bevorzugt, dem flüssigen Mediu« ein die Reduzierung bewirkendes Disulfid-Spaltaittel zuzugeben·

Du in dei Verfahren der -vorliegenden Erfindung verwendet· flüssige digestive Medium enthält Waster und ein Entyaa, nänlichalkalische Protease» neutrale Protease und/oder Gteieoht dieser Enzym#.. Wie Torauagehend angtgeben, ent- V

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hält das flüssige digestive Medium vorzugsweise ein die Reduzierung bewirkendes Disulfid-Spaltmittel. (nachfolgend gelegentlich als "reduzierendes Mittel "bezeichnet). Die Verwendung des reduzierenden Mittels wird bevorzugt, weil sie die Digestionszeit unerwartet abkürzt. Weitere verträgliche Materialien, wie Puffer- und oberflächenaktive Mittel (surfactants) können, wenn gewünscht, dem flüssigen digestiven Medium einverleibt werden» Das flüssige digestive Medium kann nach jedem-geeigneten Verfahren, beispielsweise durch Mischen des Enzyms und des reduzierenden Mittels in Wasser hergestellt werden. Die Konzentrationen des Enzyms und des reduzierenden Mittels in dem flüssigen digestiven Medium können über einen weiten Bereich geändert werden und es können alle geeigneten Konzenträtionea verwendet werden. Typischerweise ist das Medium eine verdünnte wäßrige Lösung, die von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5,0 Gew.# sowohl reduzierendes Mittel als auch Enzym enthält. Das Verhältnis reduzierendes" Mittel zu Enzym kann in weitem Bereich geändert werden, wobei ein Gewichtsverhältnis reduzierendes Mittel zu Enayi im Bereich von ungefähr 1Oi 1 bis ungefähr Ii5 typisofcSrwöise. verwendet; wird* Sin-· Verhältnis rtduzi©rend«ß Mittel au Enzya im Bertich Von ungefähr 3>s1 feie ungefähr 1?1 wird im allgemeinen bevorzugt.

Das in dfra Y#rfahrim d#r vorliegende Erfindung verwendet* ist £i& Froj?fte»en:Eym, ttU&itfE neutral« Protea»«/ ;

alkalische Protease und Gemische derselben· Das Enzym kann in Jeder geeigneten Form sein, jedoch wird es bevorzugtf daß es in Wasser leicht löslich ist. Proteaseenzyme sind dem Fachmann bekannt und werden durch Kultivierung eines Proteaseenzyms-bildenden Mikroorganismus in einem FermeritationsnähriBediüm erhalten. Zu den zur Herstellung von Proteäseenzymen verwendeten Mikroorganismen gehören beispielsweise die Proteaßa-Enzym-bilaenden Mikroorganismen des Bacillus, Aspergilliie und Streptomyoes genera, wie beispielsweise Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae und Streptomyoes griceus*. Ein besonderer Stamm von Mikroorga— nismen, die zur Herstellung von Gemischen von neutraler Protease und alkalischer Protease verwendet werden, ist ein mutanter Stamm des Bacillus subtilis,der in der U.S.-Patentschrift 3 03I 38Q beschrieben ist«, Eine KJaltur dieses Organismus lsi in der Kultursaamlung des "United States Department of Agriculture, Agricultural Service, Northern Utilization Division, Peoria, Illinoia" hinterlegt und steht zur Verfügung* Die βeisten Proteaee-Enaya-bildtnden Mikroorganismen bilden ein Gemisoh von neutraltr Prote».ae und »ilkftliacher Proteaee. ~ Wtnn es gewünscht wird, jedee . " Enzya für aioh allein au vtrwtndtn»; kftnn da» »uagewähltβ ^. MfIB au· de« Gemiioh duroh jedes gttignete Verfahrea abgetrennt werden, EnzyB2abtreßnungsv»rf*hr§Ei sied de« ?*ch« ^: mann bekannt und hierzu gehören Ohroniatogrftphit- und

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Jedes geeignete die Reduzierung bewirkende Disulfid-Spaltmittel (reduzierendes Mittel) kann in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Solche reduzierende Mittel sind dem Fachmann bekannt und zu ihnen gehören Meroaptoäthanol, Natriumsulfit, Natriumsulfid, Kaliumsulfit ι Natriumhydrosulfit, Kaliumhydrosulfit, Natriummetabisulfit, Zinkchlorbenzoat,. Wasserstoffsulfid, Cystin, Thioglykolsäure, Gemische der vorausgehenden und dergleichen· Wegen der ausgezeichneten erhaltenen Ergebnisse werden Meroaptoäthanol, Natriumsulfit und Gemische derselben in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bevorzugt.

Jedes aus Haustieren erhaltene nicht geniess- bzw· verfütterbare Proteinmaterial kann im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden· Zu solchen Haterialien gehörtn typisoherweise keratinhaltige Materialien wie Haare, Nägel bzw. Klauen, Ständer und Federn von Geflügel (Hühner, Truthühner), Schweinen, Hindern und dergleichen und andere nicht geniesebar· bzw. verfütterbare Proteinmaterialien, die beispielsweise bei« Schlechten der Haustiere erhalten wurden, wie Blut, Eingeweide, Lungen, uaw. und dergleichen. Es wird sur Ibküreung der Digestioneseit vorgezogen, dafl das nicht genieeebar· Etottineaterial »uerafc zerkleinert, geaalilen oder sonstwie in kleine einheitlich· Eartik·! nage* wandelt wird. ,

Zur Hirohführung d*s Verfahrene der vorliegenden lörfindung

wird das nicht geniess- bzw. verfütterbare Pr(steinmaterial der Einwirkung des flüssigen digestiven Mediums bei einer Temperatur und für einen Zeitraum unterworfen, der ausreichend ist, das Proteinmaterial zu digerieren, aber nicht ausreicht, einen wesentlichen Abbau der Aminosäuren herbeizuführen. Temperaturen im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 7O°G werden typisoherweise in dem Verfahren verwendet, wobei Temperaturen im Bereich von ungefähr 25° bis ungefähr 55°O bevorzugt werden. Temperaturen über ungefähr 70⁰O neigen dazu, den Abbau wertvoller Aminosäuren zu bewirken und sie sollten daher besonders während ausgedehnter Zeitspannen vermieden werden. Während Temperaturen unter ungefähr 1O⁰C- verwendet werden können, sind jedoch solche Temperaturen im allgemeinen wegen der geringen Digestionsgeschwindigkeit des Proteinmaterials unpraktisch. Die vollständige Digestion ist typischerweise in von ungefähr 1 bis ungefähr 20 Stunden bewirkt. Es wird vorgezogen, daß der pH-Wert des Mediums ungefähr 8 nicht überschreitet und besonders bevorzugt sind pH-Warte im Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 7· Wenn gewünscht, kann die Digestionszeit durch Behandlung des Proteinmaterials mit beispielsweise Dampf oder Alkohol vor der Behandlung mit dem Enzym abgekürzt werden. Die Vorbehandlung sollte aber vorzugsweise nicht von einer solchen Dauer sein, daß sie einen wesentlichen Abbau der Aminosäuren ermöglicht. Eine kurze Vorbehandlung mit Dampf wird besondere bevorzugt, weil sie dazu

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dient, das Proteinmaterial zufriedenstellend zu sterilisieren. Während es zweckmäßig und bevorzugt wird, daß das Reduzierungsraittel mit dem Enzym in dem flüssigen digestiven Medium enthalten ist, kann das Proteinmaterial, wenn gewünscht, der Behandlung mit einem wäßrigen Medium, das das Reduzierungsmittel enthält, entweder vor-oder nach der Behandlung mit dem Enzym unterworfen werden.

Das durch die Digestion nach der vorliegenden Erfindung hergestellte proteinhaltige Material kann aus dem flüssigen Medium nach Jedem geeigneten Verfahren gewonnen werden. Beispielsweise· kann das proteinhaltige Material durch Sprühtrocknen, Ofentrocknung oder durch einfaches Verdampfen gewonnen werden. Das proteinhaltige Material kann ebenso durch Ausfällung, beispielsweise mit einem Salz wie Magnet siumsulfat, in bekannter Weise gewonnen werden. Das gewonnene Material kann einem Futtermittelgemisch einverleibt werden und dient in dem futtermittel als Proteinquelle. Wenn gewünscht, kann das flüssige Medium, das das digestierte Protein enthält, beispielsweise durch Besprühen auf einen¹ absorbierenden geniess- bzw· verfütterbaren Träger mit Nähr- ■ wert absorbiert und dann unmittelbar dem Tier werden, 2u geeigneten Trägern gehören beispielsweiee grieß, Weizenmittelmehl, Maismehl, Fischmehl, gemahlene •Kaiekolben, usw. und dergleichen. Daß flüssige Medium kann ebenso beispielswai®« iiircfo Vmämwßtims^-gÄfiNafekaffe xmM ämm unmittelbar dta Tiesp gefüttert werden.

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Die Erfindung wird durch die nachfolgenden spezifischen Beispiele erläutert, ohne den Erfindungsbereich einzuschränken. .

Beispiel 1

Eine Lösung wurde hergestellt durch Mischen von 0,2 g Mercaptoäthanol, O_t1 gNatriumsulfit und 0,0125 g eines Gemische von alkalischer Protease und neutraler Protease in 10 ml Wasser. Das Enzymgemisch enthielt (wie durch Ver-P such festgestellt wurde) 1,32? χ IQ· ProteäsBeinheiten pro g und Q_t219 x 10 alkalische Proteasseinheiten pro g. Zu der sich ergebenden Lösung wurden 0,1 g gemahlene Geflügelfedern mit einer Partikelgröße zugegeben, die ausreichend klein ist, um durch ein Sieb mit 0,5 mm lichte; Mascheiweibe (JO mesh) durchzulaufen. Das sich ergebende Gemisch wurde schonend bei ungefähr 57⁰C unter Eühren erhitzt. Die Digestion war, wie dies durch die Löslichmachung der Federn erkeriabar war, nach zwei Stunden beendet·

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E& wurde ein proteinhaltiges _t an ernährungsmäßäig «

iünino säuren reiches Material »das als tierische Futtermittel geeignet ist, erhalten.

Beispiel 2 ' ■ ' ■ .... " -: . . --'■-..·' ." Eine Lösung wurde htrgestellt. duroh M4.aohen von 0,2 g Meroaptoäthanol, Q₁=I g Natriunsulfi,t und 0,0100 g

Erotea«. in 10: si Wasser. Zu dtr Lijeung *urd«& 0,1 g g·- ■

mahlene Geflügelfedern in einer Größe zugegeben, die ausreichend klein ist, um durch ein Sieb mit 0,5 mm lichte Maschenweite (30 mesh) durchzulaufen. Bas sich ergebende Gemisch wurde schonend bei ungefähr 37°0 unter Rühren erhitzt. Die Digestion der Federn war nach zwei Stunden beendet .

Beispiel 3

Eine Lösung wurde hergestellt durch Mischen von 0,2 g Meroaptoäthanol, Q,.1 g Natriumsulfit und 0,0100 g alkalische Protease in 10, ml Wasser. Zu dieser Lösung wurden 1 g gemahlene Geflügelfedern mit einer Partikelgröße zugegeben, die ausreichend klein ist, daß sie durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von O_t5 mm (30 mesh) läuft. Das sich ergebende Gemisch wurde schonend bei ungefähr 37°O unter Rühren erhitzt. Die Digestion der Federn war nach ungefähr zwei Stunden beendet.

Beispiel 4

Eine Lösung wurde hergestellt durch Mischen von 0,0125 g eines Gemische von alkalischer Protease und neutraler Pro tease in 10 ml Wasser. Der Lösung wurden 0,1 g gemahlene Geflügelfedtrn einer Partikelgröße zugegeben, die ausreichend klein ist, daß sie durch ein Sieb mit einer Höhten Maeohenweite von 0,5 ma (30 mesh) läuft« Das sieb, ergeben de Gemisch wurde schonend bei ungefähr 37°0 unter Rühren

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erhitzt. Die Digestion der Federn war nach annähernd Stunden beendet· .

' Beispiel 5

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde in allen wesentlichen Einzelheiten wiederholt, ausgenommen daß Natriumsulfit nicht der Lösung zugegeben wurde. Die Digestion der Federn wurde bewirkt.

Beispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde in allen wesentlichen Einzelheiten wiederholt, ausgenommen daß Meroaptoathanol nicht der Lösung zugegeben wurde. Die Digestion der Federn wurde bewirkt.

Beispiel 7

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde in allen wesentlichen Einzelheiten wiederholt, ausgenommen daß Zinkchlorbenzoat anstelle von Mercaptoäthanol und Natriumsulfit zur Digestion der Federn verwendet wurde.

Beispiel 8

Dae Verfahren von Beispiel 1 wurde in allen wesentlichen Einzelheiten wiederholt, ausgenommen daß kleine Borsten anstelle von Geflügelfedern verwendet wurden. Ee wurde ein geniess- bew. verfütterbares proteinhaltigee Material er-

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ORlGJNALlNSPECtED

Beispiel 9

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde in allen wesentlichen Einzelheiten wiederholt, ausgenommen daß vom Schlachten"' von Rindern erhaltene Eingeweide anstelle von Geflügelfedern verwendet wurden. Ein geniess— bzw. verfütterbares proteinhaltiges Material wird erhalten.

Es ist klar, daß ebenso andere reduzierende Mittel in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet weMen-kon-' nen und daß solche Materialien als Äquivalente der Materialien anzusehen sind, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sind.

Weiterhin können viele Ausführungsformen dieser Erfindung und viele Änderungen der hier angegebenen Äusführungsformen vorgenommen werden, ohtie von dem Erfindungsgedänken abzuweichen. ■-- ■■'-. -■·-·

original, Inspected

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines proteinartigen bzw, * -haltigen Materials, das reich ah ernährungsmäßig wertvollen Aminosäuren ist,, dadurch gekennzeichnet, ^;däß man'ein nicht geniessbäres bzw, verfütterbares Proteinmaterial, das von Haustieren erhalten wurde, der Einwirkung eines * flüssigen Mediums, das Wasser und ein Enzym, nämlich neu- trale Protease,' alkalische Protease und/oder Gemische derselben, bei einer Temperatur und für einen Zeitraum""untere wirft, die ausreichend sind, die Digestion des Proteinmaterials herb eizuf uhr eh ί wozu die Temperatur und "die'^:Ver-■ wendungszeit der Temperatur so eihges ehr ärikt wefdert," daB ~* ein wesentlicher Abbau der Aminosäuren vermieden wird,

2_t Verfahren zur Herstellung eines proteinhaltigen Materials, das reich an ernährungsmäßig wertvollen Aminosäuren ist, dadurch gekennzeichnet, daß man nicht geniess- bzw, verfütterbares Proteinmateriai, das von Haustieren erhalten wurde, der Einwirkung eines flüssigen Mediums aus Wasser, einem Enzym aus neutraler Protease, alkalischer " Protease und/oder Gemischen derselben und einem die Reduzierung bewirkenden Disulfid-Spaltiaittel bei "einer Temperatur und für eine Zeitdauer unterwirft, die ausreichend ist, das Proteinmaterial die Digestion durcb.auführsa^ woau die Temperatur und diejp&uer dieser £$φβΓ8*ΒΓ/ es begrenzt "#®a*>**.

ORIGINAL INSPECTED,; .;...

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den, daß ein wesentlicher Abbau der Aminosäuren vermieden wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym ein Gemisch von alkalischer Protease und neutraler Protease ist. .

4-· Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym neutrale Protease ist·

5. Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym alkalische Protease ist.

6· Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das die Reduzierung bewirkende Disulfid-Spaltmittel Natriumsulfat ist.

7· Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das die Reduzierung bewirkende Disulfid-Spaltmittel Heroaptoäthanol ist.

8· Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß da« di· Reduzierung bewirkend· Disulfid-Spaltnittd «in Graieoh von Mercaptoäthanol und Natriuosulfit ist»

9· Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gtkenn»tiohntt, daß

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die Temperatur im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 7O⁰G liegt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5»0 Gew«># Enzym und von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5»0 Gew.% das die Reduzierung bewirkendes Disulfid-Spaltmittel enthält.

11. Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des die Reduzierung bewirkenden Disulfid-Spaltmittels zu Enzym im Bereich von ungefähr 10:1 bis ungefähr 1:5 liegt. .

12. Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das nicht geniessbare bsw_e verfütterbare Proteinmaterial keratinhaltiges Material ist.

1-3· Verfahren gemäß Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß Federn das keratinhaltige Material sind.

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