DE2153106A1 - Verfahren zur Herstellung von Lactulosepulver - Google Patents

Description

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039-17.7Ο4Ρ 25. 10. 1971

MORINAGA MILK INDUSTRY CO., LTD., Tokio (Japan)

Verfahren zur Herateilung von Lactuloaepulver

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Lactulosepulver.

Lactulose ist ein Disaceharid, das nicht nur für die kindliche Ernährung als Bifidus-Faktor außerordentlich wertvoll, sondern auch speziell bei Obstipation und hepatischer Encephalopathie wirksam und somit als Arzneimittel und Nährzusatz von besonderer Bedeutung ist. Die Bereitstellung von iactulosepräparaten mit hohem Lactuloseanteil und zu mäßigen Kosten ist daher von großem Interesse.

Lactulose ist nun jedoch stark wasserlöslich, und beim Trocknen einer wässrigen lactuloselösung besteht eine starke

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Neigung zur Bildung hoch viskoser Massen, die an der Wand der Trockenkammer haften und es ist praktisch unmöglich, gepulverte Lactulose herzustellen. Bislang wurde Lactulose daher nur in form in Sirup verwendete Lactulose in flüssiger form unterliegt jedoch Beschränkungen hinsichtlich der Anwendung. So konnten z.B„ bislang keine lactulosehaltigen festen Nahrungs- oder Arzneimittel erzeugt werden. Lactulose in flüssiger form erfordert darüber hinaus die Abfüllung in Glasflasehen oder Behälter, was Handhabung, Transport und Anwendung beträchtlich behindert und sie ist im übrigen wegen der hohen Viskosität der Lösungen schwierig zu handhaben.

Die vorgenannten Mangel wären durch Lactulose in Pulverform zu beheben,, Zahlreiche Untersuchungen befassen sich daher mit der Überführung wässriger Lactuloselösungen in die Pulverform. So wird beispielsweise ein Verfahren zur Trocknung von wässriger Lactuloselösung unter Zugabe einer das Trocknen erleichternden Substanz in der US-PS 3 110 600 (DT-PS 1 189 839) beschriebene Nach diesem Verfahren wird eine Lactulose und Lactose enthaltende wässrige Lösung in ein heißes Gas bei einer Temperatur von 135 bis 170⁰G eingesprüht, das einen Lactulose, Lactose und ggf. andere Kohle- W hydrate enthaltenden Peststoff enthält. Bei diesem Verfahren wird lediglich ein Pulver mit maximal 45 bis 50 °ß> Lactulose erhalten. Ein so geringer Lactulosegehalt unter 50 °/o ist jedoch für die beabsichtigten Anwendungen ungenügend. Ein Verfahren zur Herstellung eines Lactulosepulvers mit höherer Reinheit bzw. Konzentration ist mithin erwünscht, aber bislang unbekannt.

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Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren zur industriellen Herstellung eines Lactulosepulvers mit mehr als 55 f°i vorzugsweise über 60 ^ü/o Lactulose im Feststoff zu massigen Preisen.

Anhand zahlreicher Untersuchungen zur Entwicklung eines solchen Produktes wurde gefunden, daß Lactulose unter Verwendung von Protein in Mengen oberhalb eines bestimmten Verhältnisses zur Lactulose ausgehend von lactulosehaltiger wässriger Lösung in Pulverform erhalten werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Lactulosepulver mit mehr als 55 ^a/° Lactulose ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung mit mehr als 60 fi Lactulose im Peststoffgehalt mit einer proteinhaltigen Lösung mischt, die bezogen auf das Gewicht der Lactulose zumindest 5,0 io Protein enthält, den pH-Wert der Mischlösung auf unter 7,0 einstellt und die Lösung trocknet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend mehr im einzelnen erläutert:

(1) Lactulosehaltige wässrige Lösung

Die erfindungsgemäß verwendete wässrige Laetuloselösung kann durch irgendein Verfahren hergestellt werden. Es ist jedoch notwendig, daß die wässrige Lactuloselösung Lactulose in einem solchen Verhältnis enthält, daß im Endprodukt mehr als 55 fy Lactulose enthalten sind. Obgleich die wässrige Lactuloselösung, die gemäß der Erfindung verwendet wird, theoretisch irgendeine wässrige Lösung sein kann, die mehr als 57,2 # Lactulose im enthaltenen Feststoff aufweist,

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muß eine zumindest 60 $ Lactulose im Peststoffgehalt enthaltende wässrige Lactuloselösung verwendet werden, damit 55 i° Lactulose im Endprodukt enthalten sind, da die "Reinheit" bzw. Konzentration der Lactulose im Endprodukt infolge seines mit dem Protein zusammenhängenden Feuchtigkeits- und Aschegehalts vermindert ist.

Die Mischlösung aus lactulosehaltiger wässriger Lösung und Proteinlösung muß auf einen pH-Wert unter 7»0 eingestellt werden, da die Lactulose andernfalls beim Trockenprozeß zersetzt und ihr Gehalt vermindert wird und das erhaltene Pulver merklich eingebräunt ist. Selbstverständlich muß jedoch der pH-Wert über einem kritischen Punkt liegen, an dem Ausfällung oder Koagulation des in der Mischlösung enthaltenden Proteins stattfinden würden.

(2) Proteinlösung

Als Proteine, die gemäß der Erfindung verwendet werden können, kommen Gasein als Protein der Milch, handelsüblich erhältliches Sojabohnenproteinpulver, Magermilchpulver, Molkepulver usw. in Präge.

Als Gasein der Milch wird eine Alkali-Caseinlösung (casein alkali solution) oder eine wässrige Lösung von Natriumcaseinat (pH-Wert unter 7,0) unter Verwendung eines für die Aufnahme durch den Menschen akzeptablen alkalischen Mittels gelöstem Milchsäure- oder Salzsäurecasein von pH <7>0 verwendet. Weiter kann auch eine Proteinlösung aus Sojabohnenproteinpulver, Magermilchpulver oder Molkepulver und Wasser mit einer wässrigen lactulosehaltigen Lösung gemischt werden." In diesem Falle ist es wichtig, daß der Proteingehalt der

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obigen Proteinlösung bezogen auf die Laetulosemenge der lactulosehaltigen wässrigen Lösung, mit der die Proteinlösung gemischt werden soll, zumindest 5 °ß> beträgt. Der Grund dafür liegt in der Wirkung bei der nachfolgenden Trocknung. Zur Prüfung der Wirkung der Proteinzugabe wurde folgender Versuch durchgeführt;

Eine wässrige lactulosehaltige Lösung mit 65 i° Gesamtfeststoffgehalt, 50 <fo Lactulose,. 7,0 <ji Galactose, 7,ö °/> Lactose und 0,2 $ anderen Bestandteilen und eine Alkali-Gaseinlösung mit 10 ?έ Proteinkonzentration und pH 6,4 mit gelöstem Milchsäurecasein und Trikaliumphosphat im Verhältnis von 11,9 kg zu 0,715 kg wurden hergestellt. Beide Lösungen wurden in solchen Mengenverhältnissen miteinander gemischt, daß ein Verhältnis von Protein zu Lactulose von 2, 3, 5, 10 und 20 °/o (Protein) erhalten wurde und diese Mischlösungen wurden mit einem konventionellen Sprühtrockner getrocknet. Dabei wurde mit einer Heißlufteinlaßtemperatur von 220 bis 23O⁰G und einer Auslaßtemperatur von 90 bis 94⁰G gearbeitet. Beim Trocknen der Mischlösungen wurde innerhalb des Trockners folgendes Verhalten beobachtet:

Beim Trocknen einer Mischlösung mit einem Proteingehalt von 2 bis 3 fe (pro Lactulose) hafteten versprühte Tropfen an der Innenwand des Trockners im leicht viskosen Zustand und bildeten Akkumulate, die schwierig wieder vom Trockner zu entfernen waren. Das auf mechanischem Wege entfernte getrocknete Material war ein großer Klumpen ohne freie Fließfähigkeit und weit entfernt von pulverförmiger Beschaffenheit. Diese Tendenz war für die Mischung mit 2 '/0 Protein ausgeprägter als für die mit 3 ^ck Protein. Bei der Trocknung einer Lö-

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sung mit 5 °ß> Protein war eine solche Ablagerung an der Innenwand beträchtlich geringer. Das abgelagerte Material konnte von der Innenwand des Trockners leicht entfernt werden, so daß in diesem lalle ein industrielles Sprühtrocknen möglich war. Beim Trocknen einer Lösung mit mehr als 10 ^ Proteinzusatz war das Verhalten innerhalb des Trockners so gut, daß keinerlei merkliche Differenz zu der Trocknung von herkömmlichem Magermilchpulver festgestellt wurde und ein industrielles Sprühtrocknen mithin sehr leicht war.

Um jedoch zu einem Bndprodukt mit mehr als 55 f° Lactulose zu gelangen, muß die angewandte Proteinmenge nach oben zu begrenzt werden. Die minimale Proteinmenge für eine wirksame industrielle Sprühtrocknung beträgt bezogen auf die lactulose zumindest 5 ⁰A.

Die Zusammensetzung des durch Einbringen von 5 °/° Protein pro Lactulose bei obigem Versuch erhaltenen frei fließfähigen Lactulosepulvers war folgende:

Lactulose 72,50 °/o

^ Galcto se 10,30 Ji

™ Lactose 11,50 °/o

Protein 3,64 °p

Asche 0,35 $>

Wasser 1,80 i»

Re st 0,11 yi

Dieses Analysenergebnis entsprach nahezu dem theoretischen Wert und eine Zersetzung der Zuckerkomponente durch das Trocknen wurde nicht wahrgenommen. Der Zuckergehalt wurde chromatographisch nach dem Verfahren von Sweely u. a. (J. Am.

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Ghem. Soc, 85 (1963) 2497) bestimmt, der Aschegehalt durch entsprechendes Veraschen, der Proteingehalt nach Kjeldahl und der Wassergehalt durch ein thermisches Trokkenverfahren.

Wie vorstehend gezeigt wurde, ist das Ergebnis bei Verwendung von Casein als Protein der Milch gut und es wird ein frei fließfähiges Pulver bei Zusatz von zumindest 5 i» Protein (bezogen auf die Lactulose) erhalten. Oanach wurden ähnliche Versuche mit Sojabohnenproteinpulver, Molkepulver, Magermilchpulver usw. durchgeführt und das Verhalten in der Trokkenkammer sowie die Fließfähigkeit des getrockneten Pulvers beobachtet, wobei gefunden wurde, daß bei der Trocknung von Mischlösungen mit einem Proteingehalt über 5 i° (bezogen auf die lactulose) ein Anhaften von Pulver an der Innenwand des Trockners in allen Fällen beträchtlich vermindert war und die Ausgabe des Pulvers glatt erfolgte, wobei ein fließfähiges trockenes Pulver erzielt wurde, d.h. eine industrielle Sprühtrocknung war stets möglich.

Die "Reinheit" der Lactulose bzw. der lactulosegehalt im Endprodukt ändert sich jedoch mit derjenigen des Proteins im angewandten proteinhaltigem Material, da mit dem Protein unterschiedliche Substanzen eingebracht werden, selbst wenn die gleiche lactulosehaltige wässrige Lösung verwendet wird. Bei Zusatz von 5 % Protein pro Lactulose wurde folgende "Reinheit" des Lactulosepulvers gefunden:

- Bei Verwendung von handelsüblich erhältlichem Sojabohnenpulver (Proteingehalt 59 i°) wurde ein Lactulosegehalt von etwa 69 $ gefunden;

- bei Verwendung von Molkepulver (Proteingehalt von 12,5 °/°) wurde ein Lactulosegehalt von etwa 58 $ gefunden;

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- bei Verwendung von Magermilchpulver (34 ^ Proteingehalt) wurde ein Lactulosegehalt von etwa 68 $ gefunden.

Danach wird für die Erzielung eines Lactulosepulvers mit höherer "Reinheit" vorzugsweise ein Gasein mit höherem Proteingehalt verwendet. Jedoch kann Sojabohnenprotein oder anderes Protein für die Herstellung eines Lactulosepulvers mit über 55$ Lactulose verwendet werden, obgleich dessen Lactulosegehalt dann etwas geringer sein kann als im Falle der Verwendung von Gasein.

Ferner wurden Kohlehydrate, wie Lactose, Malzdextrin, Reispulver usw. allein oder in Kombination zu obiger laetulosehaltiger wässriger Lösung derart zugesetzt, daß ein Endprodukt mit mehr als 55 $ Lactulosegehalt zu erwarten war und die Mischung unter den gleichen Bedingungen mit dem gleichen Sprühtrockner wie oben getrocknet, wobei Sprühtröpfchen an der Innenwand des Trockners in viskosem Zustand anhafteten und aufgesammelt wurden und das Pulver sehr schwierig vom Trockner zu entfernen war. Das erhaltene "getrocknete" Produkt war ein nicht frei fließfähiger großer Klumpen und in einem solchen Zustand, daß es unmöglich zu trocknen war. Ähnlich wurde auch bei Zusatz von Aschekomponenten, wie beispielsweise Salz (NaGl) in Mengen entsprechend 5 ^a/° der Lactulose ein etwa gleiches Ergebnis erzielt. Zur Gewinnung von Lactulosepulver mit hoher "Reinheit" erweist sich also der· Zusatz von Protein als bemerkenswert wirksam.

Die Mischlösung von Lactulose und Protein gemäß der Erfindung kann leicht unter den bei der Trocknung von Vollmilchpulver oder Magermilchpulver üblichen Bedingungen mit einem üblicherweise verwendeten Sprühtrockner vom Drucktyp

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oder Zentrifugaltyp oder auch ggf. mit einem Trockner vom Trommeltyp getrocknet werden, und es ist schließlich auch möglich, das Trocknen durch Gefriertrocknen vorzunehmen, d.h. irgendwelche speziellen Trockenbedingungen müssen nicht beachtet werden. Bei der Herstellung eines trockenen Pulvers gemäß der Erfindung mit weniger als 4 $ Wassergehalt wie bei herkömmlichem Vollmilch- oder Magermilchpulver sind Menge und Beschaffenheit des an der Innenwand des Trockners haftenden Pulvers nahezu die gleichen wie bei Vollmilch- oder Magermilchpulver und das Trocknen kann mithin unter günstigen Bedingungen ausgeführt werden. Das erhaltene Produkt ist ausgezeichnet frei fließfähig, gut löslich und wohlschmeckend und besitzt eine Reinheit von über 55 °/> (Lactulosegehalt) und ist damit vielseitigerer Anwendung zugänglich.

D.h. das erfindungsgemäße erhaltene Lactulosepulver kann mit anderen gepulverten oder festen Nahrungsmitteln in irgendeinem Verhältnis gemischt und auch leicht zu Tabletten geformt werden. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Pulver wegen der pulverförmigen Beschaffenheit Erleichterungen hinsichtlich der Aufbewahrung und des.Transports. Denn statt eines reinen lactulosesirups kann gemäß der Erfindung ein Pulver mit mehr als 93 $> Lactulosegehalt erzielt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Durch Zugabe von 298 g handelsüblich erhältlichem Säure-Casein (Zusammensetzungι 84 i> Protein» 1,5 $> Fett, 2,5 $> Asche und 12 i» Wasser) und 17,9 g Trikaliumphosphat zu 2180 g

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Wasser und Aufheizen der Mischung auf 75⁰G wurde eine Caseinlöaung mit 10 °jo Proteingehalt und einem pH-Wert von 6,4 hergestellt und zu 10 kg Lactulosesirup mit 50 $ Lactulose, 7,0 <fo Galactose, 7»8 $ Lactose, 0,2 i» anderen Bestandteilen und 35 $ Wasser hinzugegeben, durchmischt und der pH-Wert auf 6,5 eingestellte Die erhaltene Flüssigkeit wurde mit einem Sprühtrockner vom Zentrifugaltyp (von Anhydro Go.) bei einer Heißlufteinlaßtemperatur von etwa 240⁰G und einer Auslaßtemperatur von etwa 100 C unter Erzielung von etwa 6,9 kg Lactulosepulver mit etwa 72 $ Lactulose getrocknet.

Beispiel 2

Eine 7,08 $ige Proteinlösung wurde durch Auflösen von 600 g Sojabohnenprotein("Prorich" von Aji-no-moto Co.; Zusammenset zungs 59 $> Protein, 0,2 fi Fett, 25 $> Zucker, 8,5 ^ Asche, 2,3 $> andere Bestandteile und 5 # Wasser) in 4,4 kg Wasser hergestellt und zu 10 kg Lactulosesirup mit 50 $ Lactulose, 7,0 Galactose, 7,8 <$> Lactose, 0,2 # anderen Bestandteilen und 35 $> Wasser hinzugegeben, durchmischt und der pH-Wert auf 6,6 eingestellt. Die erhaltene Flüssigkeit wurde mit einem Sprühtrockner vom Zentrifugaltyp (von An- f hydro Co.) bei einer Heißlufteinlaßtemperatur von etwa 180⁰C und einer Auslaßtemperatur von etwa 90⁰G getrocknet und ergab etwa 7,2 kg Lactulosepulver mit etwa 69,5 ft Lactulo·».

Beispiel 3

Bine 11,3 jiig· Proteinlesung wurde durch Auflöetn v|m 1 kg handelsüblich erhältlichem Magermilchpulver (Zusammensetzung: 34 ?ί Protein, 54 i» Lactose, 1 ^ Fett, 8 $ Asch· und 3 i» Waeaer) in 2 kg warmem Wasser hergestellt und zu 10 kg Lactuloetairup mit 50 f Lactuloee, 7,0 i» Galaoto*·,

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7,8 ?έ Lactose, 0,2 $ anderen Bestandteilen und 35 i* Wasser hinzugegeben. Die erhaltene Mischflüssigkeit wurde mit einem Sprühtrockner vom Zentrifugaltyp (von Anhydro Co.) bei einer Heißlufteinlaßtemperatur von etwa 220⁰G und einer Auslaßtemperatur von etwa 105 G getrocknet und etwa 7,6 kg Lactulosepulver mit etwa 65,5 $ Lactulose erhalten.

Beispiel 4

Eine 2,5 #ige Proteinlösung wurde durch Auflösen von 2 kg handelsüblich erhältlichem Molkepulver (Zusammensetzung: 12,5 ^S Protein, 73,5 5^ Lactose, 1 ft Fett, 9 1° Asche und 4 i» Wasser) in 8 kg warmem Wasser hergestellt und zu 10 kg Lactulosesirup mit 50 # Lactulose, 7,0 $ Galactose, 7,8 $ Lactose, 0,2 $ anderen Bestandteilen und 35 f» Wasser hinzugegeben, durchmischt und der pH-Wert auf 6,7 eingestellt. Die erhaltene Flüssigkeit wurde mit einem Sprühtrockner vom Zentrifugaltyp (von Anhydro Go.) bei einer Heißlufteinlaßtemperatur von etwa 200⁰C und einer Auslaßtemperatur von etwa 88⁰G getrocknet unter Ei-E3e?ung von etwa 8,7 kg Lactulosepulver mit etwa 57,5 fo Lactulose.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Lactulosepulvers mit über 55 $ Lactulose, dadurch gekennzeich net, daß man eine wässrige Lösung mit über 60 i» Lactulose im Feststoffgehalt mit einer proteinhaltigen Lösung mischt, die bezogen auf das Gewicht der Lactulose zumindest 5 °/o Protein enthält, den pH-Wert der Mischlösung auf unter 7,0 einstellt und die Lösung trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Protein ein Casein mit möglichst hohem Proteingehalt verwendet wird.

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