DE2034692B2

DE2034692B2 - Herstellung von Konzentraten essentieller Spurenelemente

Info

Publication number: DE2034692B2
Application number: DE2034692A
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Chem. Dr. 8090 Wasserburg Engl; Arie 8094 Reitmehring Kuipers
Original assignee: Meggle Milchindustrie & Co Kg 8094 Reitmehring GmbH
Current assignee: Meggle Milchindustrie & Co Kg 8094 Reitmehring GmbH
Priority date: 1970-07-13
Filing date: 1970-07-13
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2034692C3; DE2034692A1

Description

Die Bedeutung von Spurenelementen und insbesondere von Spurenmetallen der Übergangselemente des Periodensystems für die Ernährung der Tiere ist hinreichend bekannt. Sie stellen einen wesentlichen Bestandteil der Fermente des intermediären Stoffwechsels dar und müssen deshalb dem Organismus, wenn auch in sehr geringen Mengen, zugeführt werden. Es ist bekannt, daß ein Mangel an essentiellen Spurenelementen in der natürlichen Nahrung bzw. im Boden, welcher diese Nahrung hervorbringt, zu bestimmten Krankheitsbildern führen kann. Auf der anderen Seite bringt der Einsatz rekombinierter Futtermittel, wie Milchaustauscher für die Kälberaufzucht und Kälbermast, sowie der einseitige Einsatz bestimmter Futterkomponenten die Notwendigkeit mit sich, diese essentiellen Spurenelemente gezielt einzusetzen.

Es ist üblich, diese Spurenelemente als Salze oder Oxide zusammen mit Mineralstoffmischungen, die z. B. Natrium, Calcium, Magnesium, Chlorid oder Phosphat als Hauptkomponenten enthalten, in Form von Trokkenvormischungen den Futtermitteln zuzusetzen.

Aus der US-PS 22 95 643 sind Futtermittel bekannt, die durch Erhitzen eines Gemisches aus einer Metallverbindung, einem eßbaren Protein und einer proteinspaltenden Säure in Anwesenheit von Feuchtigkeit erhalten werden. Als Metallverbindungen werden beispielsweise die Oxide, Hydroxide oder Carbonate von Calcium, Magnesium, Mangan, Kobalt, Eisen, Kupfer und Zink eingesetzt. Jedoch werden auch die Verbindungen Manganacetat, -chlorid, -sulfat und -silikat, Eisenacetat, -chlorid, -sulfat und -lactat, Kobaltchlorid und -sulfat sowie Kupferacetat und -chlorid als geeignet bezeichnet.

Ein Nachteil der Verwendung herkömmlicher Trokkenvormischungen besteht darin, daß diese kein völlig gleichmäßiges Gemisch der einzelnen Komponenten darstellen und nach Maßgabe der jeweiligen Kristallgröße der Spurenelementverbindungen zu lokaler Überdosierung und unkontrollierbarer Resorption führen können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Spurenelementverbindungen teilweise schwer löslich sind, so daß zumindest ein Teil der mit dem Futtermittel aufgenommenen Spurenelemente unverändert wieder ausgeschieden wird.

Aufgabe der Erfindung war somit, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und Spurenelementkonzentrate zu entwickeln, die die Spurenelemente in völlig gleichmäßiger Verteilung enthalten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, Spurenelementkonzentrate zu entwickeln, die die Spurenelemente in physiologisch vorteilhafter Form enthalten und somit eine optimale Verwertung der Spurenelemente im Futtermittel gestatten. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung, die durch den Patentanspruch definiert ist, gelöst.

Der besondere Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die flüssigen Molkeprodukte überraschenderweise ein vorzügliches Medium für die Auflösung der Spurenelementverbindungen darstellen. Auf diese Weise erhält man eine völlig gleichmäßige Verteilung der Spurenelemente im Spurenelementkonzentrat. Eine lokale Überdosierung und unkontrollierte Resorption bzw. eine mangelhafte Verwertbarkeit im Verdauungütrakt infolge Unlöslichkeit wird hierdurch vermieden.

Darüber hinaus wurde überraschenderweise gefunden, daß durch das Auflösen in den flüssigen Molkeprodukten die Spurenelemente in komplexer Form gebunden werden, was den Vorteil einer besseren physiologischen Verwertbarkeit der Spurenelemente mit sich bringt.

Es ist bekannt, daß nicht nur die physikalische Verteilung der Spurenelemente im Futtermittel von Bedeutung für die Physiologie der Ernährung ist, sondern auch die chemische Bindung, in der die Spurenelemente im Endprodukt vorliegen. So hat sich z. B. gezeigt, daß die Resorption von Spurenelementen positiv beeinflußt wird, wenn diese in Verbindung mit bestimmten organischen Stoffen eingebracht werden, welche zur Komplex- bzw. Chelatbindung mit den Spurenelementen befähigt sind. Als Komplexbildner kommen hier bestimmte organische Säuren, wie Citronensäure oder Fumarsäure in Frage; weiterhin sind auch Eiweißstoffe, Peptide oder Aminosäuren der Komplexbildung mit Metallen befähigt. Weiterhin ist bekannt, Spurenelemente in Form ihrer Chelatkomplexe mit organischen Komplexbildnern, wie Äthylendiamintetraesüigsäure, zu therapeutischen Zwecken zur Regulierung des Spurenelementstoffwechsels einzusetzen. Zur Behebung eines akuten Eisenmangels dienen andererseits Komplexverbindungen des dreiwertigen Eisenhydroxids mit Kohlehydraten. Einzelheiten zu diesem Sachgebiet sind aus dem Buch von Theodor B e r s i η »Biochemie der Mineral- und Spurenelemente« , Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt (Main\ 1963, zu ersehen. Im Futtermittelbereich existieren Verfahren, Spurenelemente in Form ihrer Citronensäiirekomplexe in Verbindung mit langkettigen Fettsäuren als Leckstein einzusetzen (DE-PS 12 59 689).

Gegenüber den in der deutschen Patentschrift 12 59 689 verwendeten Citronensäurekomplexen oder anderen Komplexen bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß die Spurenelementkonzenträte in einfacher Weise durch Einrühren der Spurenelementverbindungen in die Molkeprodukte erhalten werden, die ohnehin als Futtermittelkomponente Verwendung finden. Außerdem besteht nicht die Gefahr wie bei der Verwendung von künstlichen Komplexbildnern, wie Äthylendiamintetraessigsäure, daß eine ungünstige Verschiebung von Stoffwechseigleichgewichten eintreten kann.

Es ist zwar bekannt, daß bestimmte Verbindungen,

ζ. Β. Aminosäuren, Peptide, Eiweißstoffe oder andere Komplexbildner, mit Spurenelementen unter bestimmten Bedingungen Komplexe eingehen. Es war jedoch nicht zu erwarten, daß man mit den flüssigen Molkeprodukten durch einfaches Einrühren der Spurenelemente Komplexe erhält, die über einen weiten pH-Bereich bis herunter zu pH 3 stabil sind, und daß man auf diese Weise Spurenelementkonzentrate herstellen kann, deren Elementkonzentration ein Vielfaches der in den Molkeprodukten vorkommenden Konzentration sein kann. Die pH-Stabilität der Spurenelementkomplexe ist in Anbetracht der verschiedenen pH-Bereiche, welche das Futter im Verdauungstrakt durchläuft, vorteilhaft Weiterhin sind Molkeprodukte wohlfeil, und ihre spezielle Zusammensetzung und Eigenschaften können hier optimal ausgenützt werden.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten flüssigen Molfc.eprodukte sind im Patentanspruch genannt und dem Fachmann hinreichend bekannt

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten flüssigen Molkeprodukte sind im Patentanspruch genannt und dem Fachmann hinreichend bekannt.

Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Spurenelementverbindungen sind z. B. Oxide bzw. Hydroxide oder Salze. Im allgemeinen werden die Salze wegen ihrer besseren Löslichkeit bevorzugt. Beispiele für Oxide bzw. Hydroxide sind die in der chemischen Industrie als Nebenprodukte anfallenden Oxide bzw. Hydroxide, wie Eisenhydroxidschlamm, die im Gegensatz zu den bergmännisch gewonnenen Oxiden bzw. Hydroxiden leichter löslich sind.

Beispiele Für Salze sind die handelsüblichen Sulfate oder Chloride des Eisens, Mangans, Kobalts, Zinks oder Kupfers. Insbesondere werden die wasserlöslichen Salze verwendet.

Die Konzentration der essentiellen Spurenelemente beträgt nach Maßgabe des Spurenelements 1 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf die milchzuckerfreie Trockenmasse des angewandten Mo'keprodukts.

In der Praxis kann das erfindungsgemäße Verfahren folgendermaßen durchgeführt werden: Die Spurenelementverbindungen werden am besten in Form wäßriger Lösungen in das flüssige Molkeprodukt vom pH 3 bis 7 eingemischt. Je nach Bedarf und Anwendungsgebiet ist die Zusammensetzung der essentiellen Spurenelemente frei wählbar. Die Mischung wird sodann auf einen pH-Wert von 5 bis 7 zum Zwecke der optimalen Chelatisierung eingestellt. Die Einstellung des pH-Wertes erfolgt z. B. mit Mineralsäuren, wie Salz- oder Phosphorsäure, oder mit Basen, wie Natron- oder Kalilauge, Ammoniak oder Soda, Salzsäure und Natronlauge eignen sich besonders gut. Die Menge der eingebrachten Spurenelemente kann bei Eisen, Mangan und Zink bis zu 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die milchzuckerfreie Trockenmasse, betragen, bei Kobalt bis zu 1,5 Gewichtsprozent und bei Kupfer bis zu 8 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf milchzuckerfreie Trockenmasse. In dieser genannten Menge sind die Spurenmetalle weitestgehend als stabile Komplexe gebunden. Die Mischung aus Spurenelementen und Molkeprodukt wird nach Einstellung des Chelatisierungs-pHs einige Minuten bis mehrere Stunden, am besten etwa 3 bis 7 Stunden, stehengelassen und kann selbstverständlich gegebenenfalls getrocknet werden. Die Trocknung kann durch Walzen- oder Sprühtrocknung erfolgen. Eine weitere Trocknungsmöglichkeit besteht darin, in das Konzentrat aus Molke und Spurenelementen wasserbindende Trägersubstanzen einzurühren und dadurch das Gemisch in einen rieselfähigen Zustand zu überführen.

Das erfindungsgemäße Spurenelementkonzentrat ist insbesondere für die Tierfütterung geeignet Das

ί Spurenelementkonzentrat kann in jeder beliebigen maßgeschneiderten Zusaemmensetzung in bezug auf die Spurenelemente in Mineralstoffmischungen, Lecksteinen und Futtermischungen, sowie in Kraftfutter eingesetzt werden. Insbesondere bietet sich ein

ί ο Kupferkonzentrat für die Ferkelaufzucht und Schweinemast an. Eisenkonzentrate sind geeignet zur Behebung akuter Eisenmangelzustände, ohne daß hierfür ärztliche Betreuung notwendig wird. Bei entsprechender Beachtung der lebensmittelrechtlichen Bestimmungen ist das

ii Verfahren der Erfindung selbstverständlich auch zur Herstellung von Nahrungsmittel-Spurenelementkonzentraten anwendbar.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.

₎₍₎ Beispiel 1

100 kg Süßmolkekonzentrat (typische Zusammensetzung: 30% TM, 23% MZ, 3,5% Eiweiß, 2% Mineralstoffe, 1,5% organische Säuren und andere Restbestandteile, pH 6 bis 6,5) werden durch Zugabe von Salzsäure auf

.') einen pH-Wert von 5 eingestellt. Es werden 2 kg Kupfersulfat (CuSO₄ - 5 H₂O) in Form einer wäßrigen konzentrierten Lösung eingerührt und die Mischung einige Stunden stehengelassen. Anschließend wird die Mischung auf Walzen oder im Sprühturm getrocknet.

in In einem Testversuch wurde eine Probe des Produkts aufgelöst und über Nacht mit einem Kationenaustauscher (mit Natriumacetat-Puffer pH 5 beladen) zusammen stehengelassen. Die Menge des Austauschen war so berechnet, daß seine Austauschkapazität den

ii Kationengehalt der Probe überstieg. Nach Auswaschen und Eluieren des Kationenaustauschers mit Säuren waren nur verschwindend kleine Mengen an Kupfer nachweisbar, im Unterschied zu einer Blindprobe, bestehend aus einer wäßrigen Lösung, welche im

to Salzgehalt Jer Molke angepaßt war und der der Probe entsprechenden Menge Kupfersulfat.

Beispiel 2

100 kg Sauermolkekonzentrat (typische Zusammen-

■ii Setzung: 30% TM, 18% MZ, 3,5% Eiweiß, 3,5% Mineralstoffe, 5% organische Säuren u. a. Reststoffe, pH 4,5) wurden mit 2 kg Kupfersulfat wie oben versetzt.

Die Mischung wurde mit Natronlauge auf pH 6 eingestellt, einige Stunden stehengelassen und anschlie-

■io ßend getrocknet. Im Ionenaustauscher-Versuch erwies sich wie oben der größte Teil des eingebrachten Kupfers als komplexgebunden.

Beispiel 3

Y> 100 kg teilentzuckertes Molkekonzentrat (typische Zusammensetzung: 40% TM, 10% Eiweiß, 8% Mineralstoffe, 15% MZ, 7% organische Säuren u. a. Reststoffe, pH 4) wurden wie oben mit 8 kg Kupfersulfat versetzt, die Mischung mit NaOH auf pH 5 eingestellt, einige

ho Stunden stehengelassen und anschließend getrocknet. Im Ionenaustauscher-Versuch erwies sich wiederum der größte Teil des eingebrachten Kupfers als stabil komplexgebunden.

_h- B e i s ρ i e I 4

100 kg teilentzuckertes Molkekonzentrat, 40prozentig gemäß Beispiel 3, wurde mit 5 kg Eisensulfat (FeSO₄ · 7 H2O) aufgelöst in Wasser, versetzt, die

Mischung mit NaOH auf pH 5 eingestellt, einige Stunden stehengelassen und anschließend getrocknet. Der Ionenaustauscher-Versuch ergab weitgehende Bindung des Eisens als Komplex.

Beispiel 5

100 kg teilentzuckertes Molkekonzentrat, 40% TM gemäß Beispiel 3, wurden mit 5 kg einer Spurenelement-Salzmischung in Form ihrer wäßrigen Lösung versetzt, durchgerührt, mit NaOH auf pH 6 eingestellt, einige Stunden stehengelassen und anschließend getrocknet Die Mischung der Spurenelementsalze enthielt die Spurenelemente Eisen, Kupfer, Mangan, Kobalt und Zink im Gewichtsverhältnis 50 :15 :10 :2 : 25. Im Endprodukt waren sämtliche Spurenelemente weitestgehend komplexgebunden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Konzentraten essentieller Spurenelemente, dadurch gekenn- ^r< zeichnet, daß man die Spurenelementverbindungen in flüssigen Molkeprodukten vom pH-Wert 3 bis 7 nach Maßgabe des Spurenelements in einer Menge von 1 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf die milchzuckerfreie Trockenmasse des angewandten i» Molkeprodukts, auflöst, wobei als Molkeprodukt

a) Molkekonzentrat,

b) teilentzuckertes Molkekonzentrat,

c) ein Molkeprodukt, welches durch eine Vorbe- ₍. handlung einen zusätzlichen Eiweißabbau erfahren hat oder

d) teilentzuckertes Molkeprodukt, das einem proteolytischen Abbau unterworfen worden ist,

eingesetzt wird. »<>