DE2261177C3 - Behandeltes Pflanzenmaterial - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein behandeltes Pflanzenmaterial, das reich an Proteinen und arm an
Kohlenhydraten ist und das dadurch erhalten worden ist, daß man auf eine wäßrige Suspension von Mehl,
Flocken oder Klumpen aus Pflanzenmaterial, das teilweise oder vollkommen entölt, thermisch behandelt
oder nicht behandelt ist, mit einem oder mehreren Enzymen, wie Cellulasen, Hemicellulasen, Pektinasen
und Amylasen, diese Kohlenhydrate abgebaut hat, sowie ein Verfahren zur Behandlung des obengenannten
Pflanzenmaterials.
Das weltweite Angebot an Proteinen tierischen Ursprungs reicht nicht aus, um die Bedürfnisse zu
befriedigen. Fast ein Drittel der Weltbevölkerung leidet an Unterernahrung infolge Proteinmangels. Man nimmt
an, daß im Jahre 2000 in den unterentwickelten Bereichen die Proteine in Mengen verfügbar sein
müssen, die diejenigen des Jahres 1958 um das Vier- bis
Siebenfache übertreffen.
Das Mengenproblem wird weiter durch ein wirtschaftliches Problem vergrößert da ein Proteinüberschuß
zum einen nur sehr wenig angehobenen Wiederverkaufspreis bereitgestellt werden muß. Bestimmte
Pflanzenmaterialien, die intensiv produziert werden können, erfüllen die erforderlichen quantitativen
und wirtschaftlichen Kriterien.
Allerdings ist zu berücksichtigen, daß diese Pflanzenmaterialien
teilweise vom Organismus nicht besonders (ut vertragen werden. Ausgeprägt ist dies z. B. im Falle
von ganzer oder entölter Rohsoja, die vom Organismus nur schlecht vertragen wird. Rohsoja führt zu einem
ungenügenden Wachstum und erzeugt physiologische Schwierigkeiten. Soja enthält verschiedene bekannte
und gewisse noch unbehandelte Bestandteile, die seine digestive Assimilation inhibieren, beispielsweise antienzymatische
Substanzen (Anti-Trypsin, Anti-«-Chymotrypsin).
Die industriellen Behandlungen vor allem thermischer
Art, erlauben eine Verbesserung der Ernährungsqualität des Soja, wobei gewisse enzymatische Inhibito-
ren inaktiviert werden (Annales de Zootechnie, Band 20, Nr. 1,1971, Seiten 11 -89). Das erhitzte Soja (geröstet),
das dem Futter für Tiere nach deren Entwöhnung beigefügt wird, weist nicht die Eraährungsmängel des
Rohsoja auf. Wenngleich das hinsichtlich seiner Antiprotease-Wirkung thermisch behandelte Soja ein
physiologisch störungsfreies Wachstum bei dem jugendlichen und erwachsenen Organismus gewährleistet, so
ist dies unter keinen Umständen bei dem jungen, vor allem in der neonatalen Zeit sichergestellt.
Der hohe Milchpreis (vor allem in Hinblick auf die
Verwendung zur Fütterung junger Wiederkäuer mit Milch), die schnell defizitäre Produktion der Milch, die
Unverträglichkeit bei vielen Kindern, sind ausreichende Gründe, um geeignete Mittel zur Reinigung von
Pflanzenmaterialien zu erforschen und diese zur Proteinernährung von Kindern und Tiernachwuchs als
Ersatz der natürlichen Milch zur Verfügung zu stellen.
Im Falle von Soja ist bekannt, daß außer den Proteaseinhibitoren die Anwesenheit gewisser Kohlenhydrate
insbesondere der Oligosaccharide (Stachyose, Raffinose etc.) für die Verdauungsschwierigkeiten
(Blähungen, Diarrhöe etc.) und die ungenügende
Proteinassimilation bei den Kleinkindern und den Jungtieren verantwortlich sind, selbst wenn das Soja
eine thermische Behandlung erfahren hat. Diese Kohlenhydrate sind in Wasser praktisch unlöslich
(weniger als *% sind wasserlöslich).
Die Wirkungen gewisser Enzyme auf die Oligosaccharide, die man in den Bohnen bzw. Samen von
Gemüsen und gewisser Knollenpflanzen Findet, sind unter anderem aus den Arbeiten von H. S u ζ u k i. Y.
O ζ a w a und O. T a η a b e bekannt:
1963: »Decomposition of raffinose by a-galactosidase
of Actinomycetes«. I. Isolation and selection of strain. Nippon Nogei Kagaku Kaisha 37:
673-697;
1964: »Decomposition of raffinose in beet molasses by Λ-galactosidase«. Hakko Kyokaishi 22:444—459;
1966: »Studies on the decomposition of raffinose by Λ-galactosidase of Actinomycetes«. IV. Characteristics
of Λ-galactosidase and estimation of raffinose by the enzyme preparation. Agr. Biol.
Chem.3:IO39-lO46.
Die US-PS 7 2S497 (angemeldet am 30. April 1968
durch Rohm und Haas Company) beschreibt ein Verfahren, worin die die Blähungen hervorrufenden
Oligosaccharide, die in gewissen Nahrungs- bzw. Futtermitteln vorliegen, durch eine enzymatische
Wirkung, deren Prinzip durch die vorstehend angeführten Autoren beschrieben worden ist, zersetzt werden.
Bei diesem Verfahren werden aber die durch die enzymatische Zersetzung erhaltenen Zucker nicht
extrahiert und der Ausgangswert an Proteinen wird nicht erhöht.
Weiter existiert auch ein Viehfutter auf Sojabasis, das bisher im Experimentalmaßstab erhalten wurde, dessen
Toleranz durch die Tatsache der Zersetzung der unverdaulichen Kohlenhydrate infolge Enzymwirkung
auf das Soja durch Pectinasen allein oder in Verbindung mit Cellulasen oder Hemicellulasen verbessert wird. In
diesem Futter bzw. Nahrungsmittel werden die infolge der enzymatischen Zersetzungen erhaltenen Zucker
nicht extrahiert und der Ausgangsproteingehalt wird nicht erhöht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neben der Vermeidung der schlechten Verträglichkeit des Pflanzenmaterials
für den menschlichen oder tierischen Organismus eine Anreicherung des Proteingehaltes des
Pflanzenmaterials zu erzielen.
Die vorliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß nach der Einwirkung von Enzymen auf das Pflanzenmaterial
die abgebauten Kohlenhydrate mittels Nahrungsmittelhcfen metabolisiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man die in Wasser durch die enzymatische Wirkung
löslich gemachten Kohlenhydrate durch eine Nahrung*- mittelhefe, die in Hie wäßrige Suspension eingebracht
wird, metabolisiert, ohne daß man zuvor eine Trennung der solubilisierten Kohlenhydrate durchführen muß.
Dadurch wird eine Verunreinigung der Umgebung durch den Auslaß von mit Kohlenhydraten beladenem
Wasser vermieden. Darüber hinaus werden die entstehenden Kohlenhydrate durch die Hefe zu Proteinen mit
großem Nährwert metabolisiert. Die Pflanzenmaterial/ Hefesuspension kann unmittelbar nach der Biozersetzungsphase
der Kohlenhydrate durch jedes geeignete jo Mittel getrocknet werdea
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele, die keine Einschränkung
bedeuten, veranschaulich t
Beispiel !
(nachgebracht am 7.3. Ti)
(nachgebracht am 7.3. Ti)
100 g Mehl aus kleinen weißen, geschälten Bohnen (Phaseolus vulgaris) werden in 300 g reinem Wasser bei
einer Temperatur von 7° C suspendiert Man stellt den pH-Wert der Suspension durch Zugabe von Phosphorsäure
auf 6,5 ein.
Zu der Suspension werden 150 mg im Handel erhältliche «-Amylase zugegeben. Die Amylase enthält
10 000 PS40-Einheiten, d.h.. sie besitzt ein Saccharin-Zierungsvermögen
von 10 000 Einheiten bei 400C. Die Temperatur wird mit einer Geschwindigkeit von l°/min
auf 95° C erhöht. Man erhält die Suspension unter Rühren 30 Minuten lang bei dieser Temperatur.
Darauf werden zu der Suspension 100 g kaltes Wasser zugegeben. Man senkt die Temperatur auf 52° C
und stellt den pH-Wert der Suspension durch Zugabe von Phosphorsäure auf 5,2 ein.
Daraufhin gibt man zu der Suspension 150 mg handelsübliche 0-Glucanase, die eine Aktivität von 80%
/7-Glucanase besitzt, 150 mg einer Amyloglucosidase.
die 200 AG-Einheiten enthält, und 150 mg handelsübliche Invertase. die ein Inversionsvermögen von 560
Einheiten (P|) aufweist.
Man rührt die bei 52° C gehaltene Suspension 6 Stunden lang. Die Temperatur wird dann für eine Zeit
von 20 Minuten auf 80sC erhöht, um die Enzyme zu inaktivieren.
Man fügt nun zu der Suspension, die bei einer Temperatur von 28°C gehalten wird, 20 g einer
Suspension von Bierhefe hinzu, die einen Feststoffgehalt von 20% hat. Die Bierhefe ist vom Typ Saccharomyces
carlsbergensis. Man läßt die Hefe 6 Stunden lang auf die Suspension einwirken, wobei man ständig rührt und
Stickstoff der Suspension in Form von 200 mg Ammoniumphosphat zugegeben wird. Außerdem wird
sterile Luft mit einer Geschwindigkeit von 5 l/h in die Suspension eingeblasen.
Nach Beendigung der Hefeeinwirkung pasteurisiert man die Suspension, konzentriert durch Eindampfen im
Vakuum und trocknet sie durch Sprühtrocknung.
Zu Beginn der Operation enthält das Bohnenmehl 27% Rohprotein, 0,38% reduzierende Zucker und 38%
Stärke.
Nach der Enzymbehandlung erreicht der Gehalt an reduzierenden Zuckern 34%, bezogen auf den trockenen
Extrakt Das Endprodukt enthält nach der Gärung ■44% Rohprotein und weniger als 1% reduzierende
Zucker, bezogen auf den trockenen Extrakt
Beispiel 2
(nachgebracht am 7.3.77)
(nachgebracht am 7.3.77)
Man stellt eine Suspension von 100 g Kichererbsenmehl in 300 g reinem Wasser her, das auf 70° C erhitzt
ist Die Kichererbsen sind von der Art Cicer arietinum. Durch Zugabe von Phosphorsäure bringt man den
pH-Wert der Suspension auf 6,5.
Man fügt zu der Suspension 150 mg einer handelsüblichen
a-Amylase, die 100 000 PS 40-Einheiten enthält,
und man erhöht die Temperatur der Suspension mit einer Geschwindigkeit /*ait PC/min bis auf 95°C. Unter
Rühren hält man die Suspension 30 Minuten lang bei dieser Temperatur. Darauf fügt man 100 g kaltes, reines
Wasser zu der Suspension und erniedrigt die Temperatur auf 25° C. Der pH-Wert wird mit Hilfe von
Phosphorsäure auf 5,2 eingestellt
Nun fügt man zu der Suspension 150 mg handelsübliche
Amyloglucosidase, die 200 AG-Einheiten enthält, 150 mg einer handelsüblichen Invertase, die ein
Inversionsvermögen von 560 Einheiten hat, und 150 mg
einer handelsüblichen /J-Glucanase mit 80% jJ-Glucanase-Aktivität
zu. Man rührt die Suspension, die bei einer Temperatur von 52° C gehalten wird, A Stunden lang.
Dann erhöht man im Verlaufe von 2υ Minuten die Temperatur auf 80°C, um die Enzyme zu inaktivieren.
Man fügt nun zu der Suspension, die auf 28° C gehalten wird, 20 g einer Suspension von Bierhefe (20%ig) vom
Typ Saccharomyces carlsbergensis. Unter ständigem Rühren läßt man die Hefe 6 Stunden einwirken, wobei
Stickstoff in Form von 200 mg Ammoniumphosphat zugegeben wird, und ein Durchblasen von steriler Luft
mit einer Geschwindigkeit von 5 l/h erfolgt.
Nach Beendigung dir Hefeeinwirkung pasteurisiert man die Suspension, konzentriert sie durch Eindampfen
im Vakuum und trocknet durch Sprühtrocknung.
Zu Beginn der Operation hatte das Kichererbsenmehl einen Gehalt von 22% Rohproteinen, 03% reduzierenden
Zuckern und 55% Stärke.
Nach der Enzymbehandlung betrug der Gehalt an reduzierenden Zuckern 48%. bezogen auf den trockenen
Extrakt.
Das Endprodukt enthielt nach der Hefeeinwirkung 46% Rohproteine und weniger als 1% reduzierende
Zucker, bezogen auf den trockenen Extrakt.
Beispiel 3
(nachgebracht am 7.3.77)
(nachgebracht am 7.3.77)
100 g aus ganzen Maiskörnern gewonnenes Mehl (Zea mays) werden in 200 g reinem Wasser, das auf
70°C erhitzt isi, suspendiert. Der pH-Wert der Suspension wird auf 6,5 durch Zugabe von Phosphor-
säure eingestellt.
Zu der Suspension werden 150 mg einer handelsüblichen
«-Amylase, die 10 000 PS 40-Einheiten enthält, zugegeben. Man steigert die Temperatur langsam auf
95"C1 wobei man eine Temperaturerhöhung von
PC/min anstrebt Die Suspension wird unter Rühren 30 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten. Darauf
fügt man 100 g reines, kaltes Wasser zu der Suspension zu, erniedrigt die Temperatur derselben auf 500C und
stellt den pH-Wert durch Zugabe von Phosphorsäure auf 5,2 ein.
Man gibt nun zu der Suspension 150 mg Amylogiucosidase (handelsüblich), die 200 AG-Einheiten enthält,
sowie 150 mg einer im Handel erhältlichen Invertase, die ein Inversionsvermögen von 560 Einheiten aufweist
Man rührt die bei 52° C gehaltene Suspension 6 Stunden lang. Darauf bringt man die Temperatur der
Suspension im Verlaufe von 20 Minuten auf 800C, um
die Enzyme zu inaktivieren.
Zu der Suspension, die bei 28° C erhalten wird, werden nun 20 g einer 20%igen Hefesuspension vom
Typ Saccharomyces florentinus zugegeben. Man läßt die Gärung vor sich gehen, wobei man ständig rührt
Stickstoff in Form von 200 mg Ammoniumphosphat zugibt und sterile Luft mit einer Geschwindigkeit von
5 I/h in die Suspension einbläst
Am Ende der Hefeeinwirkung pasteurisiert man die Suspension, konzentriert sie durch Eindampfen im
Vakuum und trocknet durch Sprühtrocknung.
Zu Beginn der Operation enthält das Maismehl 93% so
Rohproteine, 0,4% reduzierende Zucket und 65% Stärke.
Nach der Enzymbehandlung beträgt der Gehalt Rn
reduzierenden Zuckern 50%, bezogen auf den trockenen Extrakt.
Das Endprodukt enthält nach der Gärung 35% rohe Proteine und weniger als 1% reduzierende Zucker,
bezogen auf den trockenen Extrakt.
(nachgebracht am 7.3.77)
Im folgenden werden drei pflanzliche Produkte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt, und zwar
1. ein Mehl aus enthülsten, entölten und gerösteten Sojabohnen (Glycine max).
2. ein Mehl aus enthülsten Ackerbohnen (Vicia faba minor. Sub»ar. Ascot) und
3. ein Mehl aus geschälten Manihotwurzeln (Manihot esculenta).
Die obengenannten pflanzlichen Produkte wurden drei verschiedenen Versuchsverfahren unterworfen:
1. nur Enzymeinwirkung.
2. nur Hefeeinwirkung.
3. Enzymeinwirkung mit darauffolgender Hefeeinwir- 5^
kung.
mit Vergleichsbeispielen Μ
Mehl aus enthülsten, entölten und gerösteten Sojabohnen
4.1.1. Versuchsverfahren nur mit Enzymwirkung
a) 100 g enthülstes, entöltes und geröstetes Mehl aus b5
Sojabohnen werden in 100 g destilliertem Wasser suspendiert, das bei einer Temperatur von 45°C
geheilten wird. Der pH-Wert der Suspension wird durch Hinzufügung von Schwefelsäure auf 5,2
gebracht.
b) 150 mg einer handelsüblichen Pectinase werden
der Suspension zugegeben. Diese Pectinase j-eigt
die folgenden enzymatischen Wirkungen:
Pectinmethylesterase
(PG-Aktivität/20 Einheiten/g),
(PG-Aktivität/20 Einheiten/g),
Pectintranseliminase (Aktivität nicht gemessen),
ι ο /3-Glucanase (Aktivität nicht gemessen),
ι ο /3-Glucanase (Aktivität nicht gemessen),
Hemicellulase (Aktivität CMC/Cx*)
11 400 Einheiten/g),
11 400 Einheiten/g),
Außerdem werden der Suspension 50 mg einer handelsüblichen Invertase (Invertase-Aktivität 560
c) Die Suspension mit Sojamehl wird ständig gerührt und die Temperatur 5 Stunden lang auf 45° C
gehalten.
d) Die Suspension wird unter ständigem Umrühren 30 Minuten lang auf eine Temperatur von 70° C
erwärmt um die Enzyme zu ■'.. aktivieren.
*) = Aktivität auf Carboxymethylc .llulose
bezogen auf Aktivität reiner Cellulose.
*) = Aktivität auf Carboxymethylc .llulose
bezogen auf Aktivität reiner Cellulose.
%22. Versuchsverfahren nur mit Hefeeinwirkung
(fermentative Behandlung)
(fermentative Behandlung)
a) 100 g Mehl aus enthülsten, entölten und gerösteten
Sojabohnen werden in 400 g destilliertem Wasser suspendiert bei einer Temperatur von 300C. Der
pH-Wert wird durch Hinzufügung von Phosphorsäure auf 5 gebracht.
b) Eine Mischung von Mineralsalzen
(150 mg Mg SO4 + 50 mg NaCI
+ 02 mg ZnSO4
+ 0.015 mg CuSo4
+ 100 mg CaCl2
+ 0,1 mg FeCI,
+ 100 mg Mg(OH)2
+ 0,125 mg COSO4
+ 0.05 mg KJ
+ 0.25 mg H1BO1
+ 02 mg ZnSO4
+ 0.015 mg CuSo4
+ 100 mg CaCl2
+ 0,1 mg FeCI,
+ 100 mg Mg(OH)2
+ 0,125 mg COSO4
+ 0.05 mg KJ
+ 0.25 mg H1BO1
wird der Suspension zugegeben.
c) 20 g einer Suspension von 20% Bierhefe-Trockensubstanz (Saccharomyces carlsbergensis) wird der
Suspension zugefügt.
d) Die der Fermentierung unterworfene Suspension wird während 6 Stunden dauernd gerührt, unter
Zuführung von steriler Luft (ungefähr 100 l/h). Der Stickstoff wird in Form von auf 10% verdünntem
Ammoniak tropfenweise zugegeben. Die insgesamt hinzugefügte Ammoniakmenge, gerechnet als reiner
Ammoniak, beträgt ungefähr 13 ml.
e) Die Fernvsitierung wird 6 Stunden lang bei einer
gleichbleibenden Temperatur ton 300C durchgeführt.
f) Die Suspension wird pasteurisiert, um so Jen Fermentkrungsvorgang anzuhalten.
45
50 4.1.3. Versuchsverfahren mit Enzyireifiwirkung,
auf welche ein fermentativer Vorgang folgt
auf welche ein fermentativer Vorgang folgt
a) Verfahren, wie unter 4.1.1. a,b,c,d beschrieben.
b) Die Suspension wird auf 30°C abgekühlt.
c) Verfahren wie unter 4.1.2. b,c,d,e,f beschrieben.
4.2 Ergebnisse der Analyse, ausgedrückt ing/1 OX) g Trockenextrakt
(aufgerundet auf die nächsthöhere Einheit):
| Mehl aus enthülsten. | Mehl vor der | Nach der | Nach fermentativer | Nach sowohl |
| entölten und gerösteten | Behandlung | Behandlung | Behandlung | enzym, als auch |
| Sojabohnen | ferment. Be | |||
| handlung | ||||
| Proteine N X 6,25 | 52 | 52 | 57 | 62 |
| Millionen an Hefezellen | 0 | 0 | 55 | 75 |
| pro ml der Suspension | (40 zu Beginn) | (40 zu Beginn) | ||
| Polysaccharide des | ||||
| Sojamehls: | ||||
| Cellulose | 3 | 03 | 3 | 03 |
| Sonstige: | ||||
| Arabinogalactane, | 15 | 8 | 15 | 8 |
| Arabinane, etc. | ||||
| ^/iigi/aa\A.n<ii \\i\. \ι\.λ | ||||
| Sojamehls: | ||||
| Saccharose | 6 | 0 | 3 | 0 |
| a-Galactoside | 7 | 7 | 0 | 0 |
| Reduzierende Zucker | 2 | 18 | 1 | 1 |
Mehl aus enthülsten Ackerbohneh 5.1.1. Versuchsverfahren nur mit Enzymeinwirkung
a) 100 g Mehl aus enthülsten Ackerbohnen wird in
200 g destilliertem Wasser suspendiert, das bei einer Temperatur von 700C gehalten wird. Der r,
pH-Wert der Suspension wird durch Zufügung von d) Phosphorsäure auf 6.5 gebracht.
b) 150 mg einer handelsüblichen m-Amylase wird der
Suspension zugegeben. Diese Λ-Amylase besteht aus 100 000 PS40-Einheiten. Die Temperatur wird
(im Verhältnis von PC/min) allmählich bis auf 95°C gesteigert. Die Suspension wird unter Rühren 30 e)
Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten.
c) 100 g kaltes destilliertes Wasser wird dieser
Suspension zugegeben, deren Temperatur auf 25" C gesenkt wird. Der pH-Wert wird durch Hinzufügung
von Phosphorsäure auf 5,2 gebracht. 150 mg handelsüblicher Amyloglucosidase mit 200
AG-Einheiten und 150 g einer handelsüblichen Invertase mit einem Inversionsvermögen von 560
Einheiten werden der Suspension zugegeben, welche unter Rühren 6 Stunden lang bei einer
Temperatur von 52°C gehalten wird. Die Suspension wird unter ständigem Rühren während 30 Minuten auf eine Temperatur von 800C
erwärmt, um so die Enzyme zu inaktivieren.
5.1.2. Versuchsverfahren nur mit fermentativer Wirkung
a) 100 g Mehl aus enthülsten Ackerbohnen werden in 200 g destilliertem Wasser suspendiert, das eine
Temperatur von 30°C aufweist. Der pH-Wert wird
durch Hinzufügung von Phosphorsäure auf 5 gebracht.
b) Ein Gemisch von Mineralsalzen
(150 mg MgSOi +
50 mg NaCI
0.2 mg ZnSO*
0.015 mg CuSO1
100 mg CaCI2
0,1 mg FeCIi
100 mg Mg(OH)2
0.125 mg COSO«
0,05 mg KJ
0.25 mg HiBOj)
0.2 mg ZnSO*
0.015 mg CuSO1
100 mg CaCI2
0,1 mg FeCIi
100 mg Mg(OH)2
0.125 mg COSO«
0,05 mg KJ
0.25 mg HiBOj)
wird der Suspension zugefugt.
c) 2ö g einer Suspension von 20% trockener Bierhefe
(Saccharomyces carlsbergensis) werden der Suspension
zugegeben.
d) Während der Fermentierung wird die Suspension ständig gerührt, und es wird ihr sterile Luft
zugeführt (ungefähr 100 l/h). Stickstoff wird in
Form von auf 10% verdünntem Ammoniak tropfenweise zugegeben. Die gesamte Ammoniakzugabe,
reines Ammoniak, beträgt ungefähr 1,5 ml.
e) Die Fermentierung wird während 6 Stunden bei einer gleichbleibenden Temperatur von 300C
durchgeführt
f) Die Suspension wird pasteurisiert, um auf diese
Weise den Fermentierungsvorgang anzuhalten.
5.13. Versuchsverfahren mit Enzymeinwirkung, auf welche ein Fermentierungsvorgang folgt
a) Verfahren wie unter 5.1.2 a.b.cÄe beschrieben.
b) Die Suspension wird auf eine Temperatur von 35=C abgekühlt.
c) Verfahren wie unier 5.12. b,cd,e.f beschrieben.
9 10
5.2. Ergebnisse der Analyse, ausgedrückt in g/100 g Trockenextrakt
(aufgerundet auf die nächsthöhere Einheit)
-Mehl aus enthülsten
Ackerbohnen
Ackerbohnen
Mehl vor der
Behandlung
Behandlung
Nach der Behandlung
Nach fermentativer
Behandlung
Behandlung
Nach sowohl enzym, als auch fement. Behandlung
| Proteine N X 6,25 | 32 | 32 | 36 | 58 |
| Millionen an Hefezellen | 0 | 0 | 48 | 105 |
| pro ml der Suspension | (40 zu Beginn) | (40 zu Beginn) | ||
| Polysaccharide der | ||||
| Ackerbohnen: | ||||
| Stärke | 50 | 2 | 50 | 1 |
| Verschiedene | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Oligosaccharide der | ||||
| Ackerbohne: | ||||
| Saccharose | 2 | 0 | 1 | 0 |
| «-Galactoside | 4 | 4 | 0 | 0 |
| Verschiedene, nicht- | i,5 | 2 | 2 | 2 |
| reduzierende Oligoside | ||||
| Reduzierte Zucker | 0.5 | 50 | 0 | 1 |
Beispiel 6 mit Vergleichsversuchen
Mehl ausgeschälten Maniokwurzeln
Mehl ausgeschälten Maniokwurzeln
6.1.1. Versuchsverfahren nur bei Enzymeinwirkung
a) 100 g Mehl der geschälten Manihotwurzeln werden
in 200 g destilliertem Wasser suspendiert, das bei einer Temperatur von 70°C gehalten wird. Der
pH-Wert der Suspension wird durch Hinzufügung von Phosphorsäure auf 6,5 gebracht.
b) 20mg einer handelsüblichen «Amylase werden
der Suspension zugegeben. Diese «-Amylase enthält 100 000 PS 40-Einheiten. Die Temperatur
wird allmählich gesteigert (l°C/min), und zwar bis auf 95"C. Die Suspension wird unter Rühren
während 30 Minuten bei dieser Temperatur gehalten.
c) 100 g destilliertes, kaltes Wasser werden dieser Suspension zugegeben, deren Temperatur auf 52° C
gesenkt wird. Der pH-Wert wird durch Hinzufügung von Phosphorsäure auf 5,2 gebracht.
4) 200 mg einer handelsüblichen Amyloglucosidase mit 200 AG-Einheiten und 200 mg einer handelsüblichen
Invertase mit einem Inversionsvermögen von 560 Einheiten werden der Suspension zugegeben,
welche unter Rühren 6 Stunden lang bei einer Temperatur von 52° C gehalten wird.
·) Die Suspension wird unter ständigem Rühren während 30 Minuten von 80" C gebracht, um so die
Enzyme zu inaktivieren.
6.1.2. Versuchsverfahren nur für
fermentative Wirkung
a) 100 g Mehl aus geschälten Manihotwurzeln werden
in 400 g destilliertem bei einer Temperatur von 30° C gehaltenem Wasser suspendiert Der
32. Ergebnisse der Analyse, ausgedrückt in g/100 g Trockenextrakt
(aufgerundet auf die nächsthöhere Einheit)
pH-Wert wird durch Hinzufügung von Phosphorsäure auf 5 gebracht,
b) Ein Gemisch von Mineralsalzen
b) Ein Gemisch von Mineralsalzen
(300 mg MgSO4 + 100 mg NaCI
+ 0,4 mg ZnSO4 + 0,030 mg CuSO4
+ 200 mg CaCI2 + 0,2 mg FeCI1
+ 200 mg Mg(OH)2 + 0,250 mg CoSO4
+ 0,10 mg KJ + 0,50 mg H3BOj).
c) 40 g einer Suspension von 20%iger trockenei Bäckerhefe (Saccharomyces cerevesiaejwird dei
Suspension zugegeben.
d) Die Suspension wird während des Fermentierungs Vorganges unter Zufuhr von steriler Luft (ungefähi
100 l/h) dauernd gerührt. Stickstoff wird in Forrr von auf 10% verdünntem Ammoniak tropfenweiss
zugegeben. Die Gesamtzugabe an Ammoniak (ausgedrückt in reinem Ammoniak) beträgt unge
fähr 3 ml.
e) Die Fermentierung wird 6 Stunden lang bei einei gleichbleibenden Temperatur von 30°C durchge
führt.
f) Die Suspension wird pasteurisiert, um so der Fermentierungsprozeß anzuhalten.
6.1 J. Versuchsverfahren mit Enzymeinwirkung, auf weiche ein fermentativer Vorgang folgt
a) Verfahren wie unter 6.1.1. a,b,c,d,e beschrieben.
b) Die Suspension wird auf eine Temperatur von 30° C abgekühlt.
c) Verfahren wie unter 6.12. b,c,d,e,f beschrieben.
Mehl am geschalter
Manihotwurzei
Manihotwurzei
Mehl vor der
Behandlung
Behandlung
Nach der Behandlung
Nach fermentativer
Behandlung
Behandlung
Nach sowohl enzym, als auch ferment Behandlung
| Proteine N X 6.25 | 2 | 2 | 5 | 37 |
| Millionen an Hefezellen | 0 | 0 | 88 | 205 |
| pro ml der Suspension | (80 zu Beginn) | (80 zu Beginn) |
Fortsetzung
Mehl aus geschälter
Manihotwurzel
Manihotwurzel
Mehl vor der Behandlung
Nach der Behandlung Nach fermenlativer
Behandlung
Behandlung
Nach sowohl
enzym, als auch
fermenl. Behandlung
enzym, als auch
fermenl. Behandlung
Polysaccharide der
Manihotwurzel:
Stärke
Stärke
Verschiedene
Oligosaccharide der Manihotwurzel:
Reduzierende Zucker
Oligosaccharide der Manihotwurzel:
Reduzierende Zucker
87 2
84 87
2
2
Überblick über die Ergebnisse der Beispiele 4—6 mit Vergleichsbeispielen
I. Eigenschaften der Pflanzenmaterialien
nach enzymatischer Behandlung ohne nachfolgende fermentative Behandlung
1.1. Kohlenhydrate
Die enzymatische Behandlung ist spezifisch auf solche Kohlenhydrate gerichtet, für welche gemäß dem
gegenwärtigen Stand der Technik industrielle Enzyme vorhanden sind.
Die Kohlenhydrate (Cellulose, Pektinkomplexe, Stärke, Saccharose) werden durch Einwirkung der Enzyme
abgebaut. Die Ergebnisse der Analysen zeigen eine spürbare Erhöhung an reduzierenden Zuckern. Diese
reduzierenden Zucker bestehen aus Monomeren und kurzkettigen Polymeren, welche beim Abbau der
langkettigen Polysaccharide entstehen.
1.2. Proteine
Durch die enzymatische Behandlung wird der Gehalt an Proteinen des verwendeten pflanzlichen Ausgangsmaterials
nicht verändert.
2. Eigenschaften der Pflanzenmaterialien, welche durch eine fermentative Behandlung ohne vorhergegangene
enzymatische Behandlung entstehen
Aus diesem Grund ändert sich der Proteingehalt des pflanzlichen Materials etwas,d. h., er nimmt zu:
bei Sojamehl um 10%
bei Ackerbohnenmehl um 13%
bei Manihotwurzeln um 250%
bei Manihotwurzeln um 250%
22. Proteine
Die durch Hefe metabolisierten Kohlenhydrate ermöglichen eine geringe Zellvermehrung (der Prozentsatz
der Zellvermehrung liegt zwischen 10 und 20%).
3. Eigenschaften der Pflanzenmaterialien
nach fermentativer Behandlung
mit vorangegangener enzymatischer Behandlung
mit vorangegangener enzymatischer Behandlung
3.1. Kohlenhydrate
Die besondere Wirkung der während der enzymalischen Behandlung verwendeten Enzyme ermöglicht die
Umwandlung eines sehr wesentlichen Teils der im Pflanzenmaterial vorhandenen Kohlenhydrate in durch
Hefe metabolisierbare Zucker.
Nach dem enzymatischen und vermentativen Vorgang ist die Gesamtmenge der Kohlenhydrate stark
vermindert.
Es wurden metabolisiert:
50
55 bei Sojamehl
bei Ackerbohnenmehl
bei Manihotwurzeln
72% der Gesamtkohlenhydrate
90% der Gesamtkohlenhydrate
94% der Gesamtkohlenhydrate
2.1. Kohlenhydrate
Die Hefen sind fähig, eine beschränkte Anzahl von Monomeren (wie z. B. Glucose, Fructose, Galactose etc.)
sowie Saccharose, Maltose zu metabolisieren.
Durch Saccharomyces carlsbergensis können außerdem Λ-Galactoside (Raffinose, Stachyrose, Verbascose)
metabolisiert werden.
Feststellbar ist, daß nach der Fermentierung verschiedene
Kohlenhydrate in beschränkter Anzahl verschwunden sind, so z. B.
bei Sojamehl 33% der Gesamtkohlenhydrate e>o
bei Ackerbohnenmehl 8% der Gesamtkohlenhydrate bei Manihotwurzeln 0% der Gesamtkohlenhydrate
3.2. Proteine
Durch die Bereitstellung von für Hefe metabolisierbaren Kohlenhydraten in einer entsprechenden Menge ist
eine wesentliche Zellvermehrung möglich, wobei der Prozentsatz der Vermehrung in 6 Stunden 250%
ausmacht Bei dem nach der Fermentierung erhaltenen Produkt ist aufgrund der Zellvermehrung der Proteingehalt
viel höher als bei den verwendeten Ausgangsmaterialien. Der Prozentsatz der Vermehrung des
Proteingehalts beträgt bei:
Sojamehl - 19%
Ackerbohnenmehl 81%
Manihotwurzeln 1750%
Manihotwurzeln 1750%
Die Erhöhung des Proteingehaltes ist abhängig von der Menge an Kohlenhydraten, welche durch die
Enzymeinwirkung umgewandelt und von der Hefe
metabolisiert wurde, sowie von den durch die Hefe direkt metabolisierten Kohlenhydraten.
| 13 zusammenfassende |
Tabelle | 2261 177 | Proteinerhöhung nur Ferment- Vorgang % |
14 |
| Abnahme von nur Ferment- Vorgang % |
Kohlenhydraten Ferment- Vorgang nach enzym. Vorgang % |
10 13 250 |
Ferment- Vorgang nach enzym. Vorgrng % |
|
| Soja Ackerbohne Manihotwurzel |
33 8 0 |
72 90 94 |
19 81 1750 |
|
Zusammenfassend ergeben sich die Unterschiede zwischen einem enzymatischen, fermentativen und r,
enzymatiscü-fermentativen Verfahren wie folgt:
Die enzymatische Behandlung kann auf Grund des konstanten Aufbaus eines Enzyms, einer gleichbleibenden
Wirkungsweise und seiner hohen Spezifität gegenüber einem bestimmten Substrat nach dem
angesteuerten· Ziel ausgerichtet werden. Es erfolgen
keine une~wünschten, unvorhergesehenen chemischen Reaktionen. Bei einer enzymatischen Behandlung allein
ist jedoch der Proteingehalt nach Beendigung der Behandlung unverändert, d. h., es wird keine Anreiche- 2r>
rung an wertvollem Nahrungseiweiß erreicht.
Im Gegensatz dazu ist die Behandlung durch Hefeeinwirkung allein nicht leicht zu steuern. Die
Hefezelle hat einen multienzymatischen Aufbau, dessen Spezifität und Wirksamkeit qualitativ und quantitativ so
veränderlich ist, entsprechend den mit den biologischen Zellwachstums- und Vermehrungs-Mechanismen verbundenen
Faktoren. Ihre enzymatische Wirksamkeit ist verhältnismäßig schwach und nicht konstant. Bei lang
dauernden Fermentationsprozessen, wie sie bei einer fermentativen Behandlung ohne vorhergegangene enzymatische
Behandlung unumgänglich sind, kommt es zu unerwünschten enzymatischen Nebenreaktionen, wie
z. B. Protcolysen.
Bei einer fermentativen Behandlung mit vorhergegangener enzyma.'ischer Behandlung gemäß der Erfindung
werden sowohl verdauungsstörende Kohlenhydrate abgebaut, sowie daraus wertvolles Nahrungseiweiß
aufgebaut. Dieses Verfahren bieten außerdem Vorteile hinsichtlich seiner Spezifität, Wirksamkeit und
Kürze der Verfahrensdauer.
Claims (3)
1. Behandeltes Pflanzenmaterial, das reich an Proteinen und arm an Kohlenhydraten ist und das
dadurch erhalten worden ist, daß man auf eine wäßrige Suspension von Mehl, Flocken oder
Klumpen aus Pflanzenmaterial, das teilweise oder vollkommen entölt, thermisch behandelt oder nicht
behandelt ist, mit einem oder mehreren Enzymen, wie Cellulasen, Hemicellulasen, Pektinasen und
Amylasen, diese Kohlenhydraten abgebaut hat, dadurch gekennzeichnet, daß nach der
Einwirkung der Enzyme die abgebauten Kohlenhydrate mittels Nahrungsmittelhefen metabolisiert
worden sind.
2. Verfahren zur Behandlung von Pflanzenmaterial, das Proteine und Kohlenhydrate enthält, um ein
Produkt zu erhalten, das arm an Kohlenhydraten ist und einen erhöhten Gehalt an Proteinen aufweist,
wobei man in einer wäßrigen Suspension von Mehl, Flocken oder Klumpen aus Pflanzenmaterial, das
teilweise oder vollkommen entölt, thermisch behandelt oder thermisch nicht behandelt ist, mit einem
oder mehreren Enzymen, wie Cellulasen, Hemicellulasen,
Pectinasen und Amylasen, diese Kohlenhydrate abbaut, dadurch gekennzeichnet, daß nach der
Einwirkung der Enzyme die abgebauten Kohlenhydrate mittels Nahrungsmittelhefen metabolisiert
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Pflanzenmaterial Soja
verwendet.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7146033A FR2165191A5 (de) | 1971-12-14 | 1971-12-14 |
Publications (3)
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| WO1995029598A1 (en) * | 1994-04-29 | 1995-11-09 | Gist-Brocades B.V. | Enzymatic treatment of soy |
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