DE2629594A1 - Verbesserungen bei oder im zusammenhang mit der extraktion von gelatine - Google Patents

Verbesserungen bei oder im zusammenhang mit der extraktion von gelatine

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DE2629594A1
DE2629594A1 DE19762629594 DE2629594A DE2629594A1 DE 2629594 A1 DE2629594 A1 DE 2629594A1 DE 19762629594 DE19762629594 DE 19762629594 DE 2629594 A DE2629594 A DE 2629594A DE 2629594 A1 DE2629594 A1 DE 2629594A1
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alkaline
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collagen
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Bent Riber Petersen
John Russel Yates
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Novo Industri AS
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    • A23J1/10—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from hair, feathers, horn, skins, leather, bones, or the like
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
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Description

Verbesserungen bei oder, im Zusammenhang mit der' Extraktion
Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei oder im Zusammenhang mit der Konditionierung von Kollagen für die Extraktion von Gelatine.
Kollagen ist ein wesentlicher Protein-Bestandteil des Bindegewebes von Tieren mit und ohne Wirbel. Kollagenreiche Materialien," die auch als Ausgangsstoffe für die Gewinnung von Kollagen oder von Kollagen abgeleiteten Stoffen geeignet sind, stellen trockene
■ . I..
Knochen, enthaarte Pelle, gesalzene Felle und Schweinehäute dar.
Ein großer Teil des industriell gewonnenen Kollagens wird als Ausgangsstoff für die Erzeugung von Gelatine verwendet. Gelatine kommt in zwei Typen vor: Α-Gelatine, die durch Vorbehandlung kollagenhaltigen Rohmaterials mit Säure, vorzugsweise Schweinehaut, und B-Gelatine, die durch Vorbehandlung kollagenhaltigen Rohmaterials mit Alkalien, vorzugsweise trockenen Knochen oder enthaarten Fellen, hergestellt wird.
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Die Erfindung befasst sich lediglich mit der alkalischen oder neutralen Konditionierung von Kollagen für die Extraktion von Gelatine; dabei wird eine B-Gelatine erzeugt.
Die übliche alkalische Konditionierung von Kollagen für die Extraktion von Gelatine ist eine Verfahrensstufe der alkalischen Herstellung von Gelatine, die bei Kirk Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Bd. 7 (1951)> Seite 145 - 1575 beschrieben ist. Auf Seite 149 wird dargelegt, daß B-Gelatine auf dem folgenden Wege gewonnen werden kann:
Trockenknochen Enthaarte Felle
(gereinigt und entfettet) (trocken oder naß gekalkt)
Schrot
9-,5-38,1 mm Größe Kno chenmehl«<t-
HCl,' 4-7 % 10-14 Tage
Dicalciumphosphat 4-
Ossein
Trocknung'(wahlfrei)
Kalk,'5-15 %
3-8 Wochen
I
Entfernung des Kalks
Wasser-! Wäsche
15-30 Stden.
Kalk, 5-15 % 5-12 Wochen
Einstellung des pH-Wertes (sauer) HCl, H2SO3, HJO^, oder H2SO4
Extraktion
Weitere Stufen der Endbehandlung
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Die Behandlung mit Kalk ist eine alkalische Konditionierung von Kollagen für die Extraktion von Gelatine. Sie baut das Kollagen zu Gelatine und andere proteinartige Stoffe ab. Das oben dargestellte Fließschema zeigt, daß die Kalk-Behandlung sehr viel Zeit erfordert, und zwar von minimal 3 Wochen bis maximal 12 Wochen. Durch Herabsetzung .der Konditionierungszeit könnte die Produktionskapazität einer Anlage gegebener Größe gesteigert v/erden.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die Konditionierungszeit zu verkürzen und demgemäß die Produktionskapazität einer gegebenen Anlage zur Erzeugung von Gelatine zu erhöhen, wenn die Konditionierung des Kollagens für die Gelatine-Extraktion enzymatisch und unter speziellen Bedingungen, die nachfolgend beschrieben werden, durchgeführt wird.
Im einzelnen umfasst die alkalische oder neutrale Konditionierung von Kollagen für die Gelatine-Extraktion die Extraktionsbehandlung eines geeigneten, kollagenhaltigen Rohmaterials, vor-
zugsweise von Ossein, enthaarten oder trocken oder naß gekalkten oder gesalzenen Fellen, mit einer Lösung eines neutralen oder alkalischen, proteolytischen Enzyms bei einer Temperatur zwischen 20 und 4-Q0C innerhalb von 4 bis 72 Stunden bei einem pH-Wert zwischen 7 und 13» wonach die proteolytische, enzymatische Aktivität eliminiert wird.
Auf diese Weise kann die Kapazität einer Konditionierungsanlage für Kollagen mit einem Faktor von 7 his 50^ gesteigert werden,
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wenn die Konditionierung des Kollagens gemäß der Erfindung vorgenommen wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung besteht in der Verwendung von Trypsin als proteolytischem Enzym.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung ist der Einsatz von Proteinasen, die mikrobiell aus Mikroorganismen der Gattung Bacillus erzeugt wurden, als proteolytischem Enzym,
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung bildet die Anwendung von Proteinasen, die mikrobiell aus dem Bacillus licheniformis gewonnen wurden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung besteht in der Verwendung von
Alkali-resistenten Proteinasen, die nach dem britischen Patent Nummer 1 234 784 erzeugt wurden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung ist der Einsatz einer Enzymkonzentration in der Konditionierungsflotte von 0,05 bis 5, vornehmlich von 0,5 bis 1,5 Anson-Einheiten/Liter·
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von
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Kollagen gemäß der Erfindung bildet die Anwendung eines Flottenverhältnisses (Gewichtsverhaältnis zwischen der Flotte und dem Kollagenmaterial) von 0,5 bis 10. - '
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung umfasst eine Konditionierungszeit von 6 bis 24 Stunden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung ist die Verwendung der proteolytischen Enzyme in einer Menge, die einer Konzentration zwischen 10 und 5 χ 10" Anson-Einheiten je Gramm Kollagenmaterial entspricht.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung bildet eine Konditionierungstemperatur zwischen 25 und 35°C.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von
Kollagen gemäß der Erfindung besteht darin, daß Alkali-resistente Proteinasen,die nach dem britischen Patent Nr. 1 234 784 erzeugt wurden, als proteolytiscb.es Enzym eingesetzt und der pH-Wert der Flotte nicht eingestellt werden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung sieht vor, daß der pH-Wert der Flotte auf einen pH-Wert eingestellt wird, der gleich oder praktisch dem pH-Optimum des proteolytischen Enzyms gleich ist.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform der Konditionierung von Kollagen gemäß der Erfindung erfolgt die Eliminierung des proteolytisehen Enzyms durch Inaktivierung der Enzymaktivität mit Hilfe einer Einstellung des pH-Wertes in den stark sauren Bereich.
Die proteolytische Aktivität wird mittels der Anson-HämoglobinMethode festgestellt; sie ist im J. Gen, Physiol. 22, 79 (1939) beschrieben.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Als Rohmaterial wurden Versuchsstücke aus gesalzenen Kuhhäuten verwendet, die jeweils ein Gewicht von 200 g aufwiesen und in Quadrate mit Kanten von 1-2 cm geschnitten waren. Die Gelatine wurde in folgender Weise hergestellt.
Jede Charge von 200 g Kuhhaut wurde in einer Waschanlage (Laun-
der-O-meter) mit J00 % Leitungswasser von Raumtemperatur 30 Minuten lang gewaschen; diese- und die folgenden Prozentangaben beziehen sich auf das Originalgewicht der gesalzenen Kuhhäute, d.h. 200 g. Das Waschwasser wurde verworfen und jede Charge wurde von Hand mit v/eiteren 300 # Leitungswasser nachgespült. Dann wurde eine Flotte bereitet. In der folgenden Tabelle wird in Kolonne 1 das ausgesuchte Enzym, in Kolonne 2 die Enzymaktivität und in Kolonne 3 cLie Enzymkonzentration der Flotte gezeigt. Eine jede Charge Kuhhaut von 200 g wurde mit 200 % der - t
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Enzymflotte behandelt; die Behandlungstemperatur ist in Kolonne 4 und die Behandlungszeit in Kolonne 5 aufgeführt. Der pH-Wert der, Flotten erscheint in Kolonne 6; die Einstellung des pH-Werts erfolgte mit NaOH. Als Konservierungsmittel wurden 0,8 g Ea-ophenylphenol zugesetzt. Die enzymatische Flotte wurde nach Beendigung der Konditionierungszeit abdekantiert; die Kuhhäute wurden mit 300 % Leitungswasser und danach 2 χ 15 Minuten lang in. der Waschanlage mit 2 χ 300 % ionenfreiem Wasser gespült. In der letzten Spülflotte von 3OO 0Jo wurde der pH-Wert mit* Schwefelsäure auf 2 bis 3 eingestellt; zur Inaktivierung des Enzyms, das sonst die Gelatine abbauen würde, wurde der pH-Wert für eine halbe Stunde auf dieser Höhe gehalten. Die Gelatine wurde in einer späteren Stufe extrahiert. Die Flotte mit diesem niedrigen pH-Wert wurde verworfen.
Nun waren die konditionierten -Kuhhäute für die Extraktion der Gelatine bereit. Die Gelatine-Extraktion wurde während 3 Stunden mit 15Ο % ionenfreiem Wasser mit einem Anfangs-pH-Wert von 7,0 bei "Ο G in der Waschanlage vorgenommen. Der Extrakt wurde über ein Membranfilter filtriert; das klare Filtrat wurde mit' 0,6 g Aktivkohle desodoriert und erneut filtriert. Das Filtrat wurde bei 3O0C eingedampft und der aus stand gewogen (Kolonne 7 der Tabelle).
wurde bei 3O0C eingedampft und der aus Gelatine bestehende Rück-
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Tabelle
Beispiel Enzym
Enzymaktivit.ät Anson-Einheiten/g
Enzymkon- Konditio-
zentration nierungs-
der Flotte tempera-
g/Liter tür G
Konditio- pH der Kondinierungstionierungszeit flüssigkeit Stunden
Ausbeute an Gelatine i.g.
1 2 3 4
BPN
Alkalase Esperase Trypsin
1,5 1,5
3,0
Λ
1
0,5
40 40 40 40
17 17
17
/ 7'2 (natürlich;
9 9 8
20,5 7,0
2,75
5 6 7 8
BPN
Alkalase Esperase Trypsin
■1,5 1,5 4,0
3,0
1,5
0,5
25 25
17 17 17 17
. 7,2
(natürlich; 9
9 8
7,25 40,8 46,6
5,63
10 11 12
Ohne
BPN
Alkalase
Esperase
1,5 1,5 4,0
1
1
1,5
25 ■25 25 25
17 6 6 6
7,4
(natürlich; 9
1,5 12,1 20,9 18.0
BPN (Bakterielle Proteinase NOVO) ist ein mikrobielles proteolytisches Enzym, das mit Hilfe von Bacillus subtilis erzeugt wird.
ALKALASE ist ein mikrobielles proteolytisches Enzym, das mit Hilfe von Bacillus licheniformis erzeugt wird,
ESPERASE ist ein mikrobielles proteolytisches Enzym, das nach dem britischen Patent Nr. 1 234 78^ erzeugt wird.
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Claims (12)

Patentansprüche.
1. Verfahren zur alkalischen oder neutralen Konditionierung von Kollagen für die Extraktion von Gelatine, dadurch gekennzeichnet, daß ein geeignetes Kollagen-Rohmaterial, vorzugsweise Ossein, enthaarte oder trocken oder naß gekalkte oder gesalzene Kuhhäute, mit einer Lösung eines neutralen oder alkalischen proteolytischen Enzyms bei einer Temperatur zwischen 20 und M-O0G innerhalb 4- bis 72 Stunden bei einem pH-Wert zwischen 7 und 15 behandelt und danach die proteolytische Enzymaktivität eliminiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als neutrales oder alkalisches proteolytisch.es Enzym Trypsin verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ,, neutrales oder alkalisches proteolytisches Enzym eine Proteinase verwendet wird, die rnikrobiell aus Mikroorganismen der Gattung · Bacillus erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß als neutrales oder alkalisches proteolytisches Enzym eine Proteinase verwendet wird, die mikrobiell aus dem Bacillus licheniformis erzeugt wird.
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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als neutrales oder alkalisches proteolytisches Enzym eine alkaliresist ent e Proteinase verwendet wird, die nach dem britischen · Patent Nr. 1 234- 784 erzeugt wird.
6. "Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische prd'teolytische Enzym in der Konditio- * nierungsflotte mit einer Konzentration zwischen 0,05 his 5, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Anson-Einheiten/Liter verwendet wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das KLottenverhältnis (das Gewichtsverhältnis zwischen Flotte und Kollagen-Material) zwischen-0,5 und 10 liegt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierungszeit 6-bis 24 Stunden beträgt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das neutrale oder alkalische proteolytische Enzym in einer Menge angewandt wird, die einer Konzentration zwischen 10 und
5 χ 10 Anson-Einheiten/g Kollagenmaterial'entspricht.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierungstemperatur 25 bis 35°C beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als neutrales oder alkalisches proteolytisches Enzym eine alkaliresist ente Proteinase verwendet wird, die nach dem britischen
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Patent Nr. 1 2ρ«+ 784- erzeugt wird, und der pH-Wert der Flotte nicht eingestellt wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Flotte auf einen Betrag eingestellt wird, der gleich oder praktisch gleich dem pH-Optimum des proteoly tischen Enzyms ist.
13» Verfahren nach den Ansprüchen 1 "bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eliminierung des proteolytischen Enzyms durch Inaktivierung der Enzymaktivität mit Hilfe einer Einstellung des pH-Wertes in den stark sauren Bereich erfolgt.
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