DE2831338A1

DE2831338A1 - Eiweissprodukt und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2831338A1
Application number: DE19782831338
Authority: DE
Inventors: Geb Illing Gude Dipl C Drepper
Original assignee: NORDFLEISCH AG
Current assignee: NORDFLEISCH AG
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2831338C2

Description

Eiweißprodukt und Verfahren zil dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein weitgehend farbloses Eiweißprodukt aus Blut oder Blutkörperchenkonzentrat sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung durch Hämolyse und Abschneidung des roten Farbkomplexes (Häm).
Bisher wird das auf den Schlachthöfen anfallende Schlachttierblut nicht odei' nur in geriiigem Umfang für die menschliche oder tierische Ernährung verwendet. Es ist bekannt, zu diesem Zweck das etwa 30% des Gesamtproteins des Blutes enthaltene Serum oder Plasma dadurch Zentrifugieren von den Formelementen, überwiegend roten Blutkörperchen, abzutrennen und bei der Herstellung von Wurstwaren zu verwenden. Das verbleibende Blutkörperchenkonzentrat, welches etwa 70% des Gesamtproteins des Blutes enthält, kann ebenso wie Vollblut getrocknet und als Blutmehl dem Mischfutter für monogastrische Nutztiere zugesetzt werden. Diese Trocknung ist jedoch wegen der speziellen Blutzusammensetzung technisch schwierig und erfordert die Anwendung hoher Temperaturen, die zu einer Verminderung der Eiweißqualität führen. Eine Verwendung von Vollblut oder von in Nahrungsmitteln Blutkörperchenkonzentrat/ist wegen der bei der Verarbeitung auftretenden, durch den roten Farbkomplex bedingten Schwarzverfärbung (z.B. Blutwurst) und der Geschmacksbeeinflussung nut sehr begrenzt möglich.
Selbst im Falle einer Nutzung des Serums oder Plasma als Eiweißquelle für die Ernährung wurden bisher doch etwa 70% des Gesamtproteins des Blutes umweltbelastend verworfen oder unter Wert in der Tierfütterung oder als Düngemittel verwandet. Vielfach wird das anfallende Schlachttierblut immer noch einfach in die Kanalisation eingeleitet, was zu erheblichen Umweltbeslastungen führt.
Es ist bereits bekannt, durch Zentrifugieren von Blut unter Abtrennung des Plasmas ein Blutkörperchenkonzentrat zll gewinnen und die aus diesem nach Hämolyse erhaltene ilämoglobinlösung mit Ascorbinsäure in Choleglobin zu überfiihren, das zur Abspaltung der prosthetischen Gruppe des Chromoproteins mit einem großen Überschuß an angesäuertem Aceton vermischt wird, worauf das ausgefällte Globin von der farbkomplexhaltigen Flüssigkeit abfiltriert wird. Dieses Verfahren ist jedoch wegen seiner Aufwendigkeit für die meisten Zwecke unwirtschaftlich und zur Herstellung von Nahrungsmitteln ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, weitgehend farblose Eiweißprodukte aus Blut oder Blutkörperchenkonzentrat sowie Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, welche die bisherigen Schwierigkeiten weitgehend verringern und auf einfache Weise eine möglichst weitgehende und von unerwünschten Farb- und Geschmackseinflüssen freie Nutzung der Blut-Proteine für die menschliche Ernährung ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das weitgehend farblose Eiweißprodukt aus Blut oder Blutkörperchenkonzentrat erfindungsgemäß gekennzeichnet, durch ein im wesentlichen hämfreies, partiell hydrolysiertes Globinprodukt mit einem auf die Gesamtheit der Aminosäuren bezogenen bsoleucingehalt von höchstens etwa 2,0 Gew.%, vorzugsweise 0,3 bis 1,8 Gew.% und einem auf die Trockensubstanz bezogenen KaXumgehalt von 0,6 bis 2,5 Gew.%, vorzugsweise 0,7 bis 2,0 Gew.%.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren der eingangs genannten Art 9 das dadurch gekennzeichnet ist, daß man nach der Hämolyse den Farbkomplex (kam) bei pH-Werten zwischen 1 und 4,5, vorzugsweise 1 9 3 bis 3p5 5 vom Globin abspaltet, das erhaltene Produkt in Gegenwart mindestens eines im sauren pH-Be reich wirksamen proteolytischen Enzyms partiell hydrolysiert und nachfolgend durch Filtration oder Zentrifugieren den Farbkomplex vom weitgehend farblosen, flüssigen Eiweißprodukt abtrennt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Eiweißproduktes und der Herstellungsverfahren sind in derl Unteransprüchen beschrieben.
Da nach der Hämolyse und der Spaltung des Hämoglobins in den dunkelbraun bis schwarz gefärbten Farbkomplex (Htimin) und das Glob tl (Eiweiß) die Abtrenilung des Earbkomplexes- wegen der Schutzkolloidwirkung der gleichzeitig in der Flüssigkeit vorhandenen, hochmolekularen Eiweißstoffe (Globin und andere) große technische Schwierigkeiten bereitet, wird durch die Einwirkung der im sauren pH-Bereich wirksamen proteolytischen Enzyme eine teilweise Hydrolyse der Eiweißmoleküle unter Bildung von Peptiden mit kleinerem Molekulargewicht bzw. Aminosäuren bewirkt. Die Geschwindigkeit der Hydrolyse der Eiweißkörper hängt einerseits von der Aktivität des verwendeten Enzyms und andererseits vom pH-Wert, von der Temperatur und der Zeitdauer der Einwirkung ab. Die Art der entstehenden Peptide wird durch die Arbeitsbedingungen und die Art des verwendeten proteolytischen Enzyms bestimmt. Durch die Hydrolyse wird die Abtrennung des Farbkomplexes erleichtert und außerdem der typische Blutgeschmack des unbehandelten Blutes oder Blutkömperchenkonzentrats beseitigt.
Zur Ab trennung des Parbkomplexes und zur gleichzeitigen Bremsung der Proteaseaktivität wird die gesamte Mischung zunächst durch Zugabe von Lauge auf einen pH-Wert zwischen 3,5 und 5,5 und insbesondere zwischen 4,5 und 5 eingestellt und anschliessend zentrifugiert oder einer Filtration unterzogen. Die nach der Abtrennung des Farbkomplexes verbleibende, klare, schwach gelbe Lösung enthält neben den Eiweiß-Spaltprodukten (Peptide, Aminosäuren) und einem Großteil der originär im Blutkörperchenkonzentrat enthaltenen Mineralstoffe auch solche, die durch die Säure- und taugezugabe gebildet wurden. Der Rohproteingehalt der Flüssigkeit hängt bei sachgemäßer Verfahrensführung von der zur Hämolyse verwendeten Wassermenge und den Konzentrationen der bei der Aufarbeitung verwendeten Säure und Lange ab.
Falls erforderlich, können die in dem gewonnenen, flüssigen Eiweißprodukt enthaltenen Mineralstoffe nach bekannten Methoden, beispielsweise durch Ionenaustauschfiltration entfernt werden.
Ob und in welchem Maße dies durchgeführt wird, hängt von dem beabsichtigten Verwendungszweck das Endproduktes ab, in welchem ein gewisser Salzgehalt durchaus erwünscht sein kann.
Das erhaltene, weitgehend farblose, flüssige Eiweißprodukt kann direkt oder nach Gefrieren (Scherbeneis) oder nach teilweiser oder vollständiger Konzentrierung durch Schonenden Wasserentzug, beispielsweise durch Gefriertrocknung oder Sprühtrocknung für die Herstellung von Nahrungsmitteln verwendet werden. Die Eiweißprodukte bestehen aus biologisch voll verwertbaren Peptiden und Aminosäuren, deren Aminosäurengesamtmuster demjenigen des Ausgangsmaterials entspricht. Durch die schonende Trocknung wird die Aktivität der zugesetzten proteolytischen Enzyme gebremst. Das erhaltene Produkt ist ein weißes Pulver mit einem Proteingehalt bis zu 100%, das langzeitig haltbar und gut wasserlöslich ist. Sowohl dieses Produkt, als auch das mehr oder weniger konzentrierte flüssige Eiweißprodukt sind hervorragend sterilisierbar, ohne daß sich dabei die geschmacklichen, ernährungsphysiologischen und lebensmitteltechnologischen Eigenschaften verändern. Die Eiweißprodukte können mit anderen Eiweißen oder Eiweißprosukten, sowie Kohlenhydraten, Fetten, Vitaminen und Mineralstoffen zu vollwertigen Lebensmitteln verarbeitet oder als @@@@ imittelträger oder Zusätze zu Kosmetika oder Lebensmittels @@@@setzt werden. Auch der abgetrennte, noch Resteiweiße enthaltende Farbkomplex kann aufgrund seiner Zusammensetzung als Futtermittel, Düngemittel, pharmakologisch wirksame Substanz, Farbstoff oder dergleichen Verwendung finden.
Da für die meisten Zwecke ein Bittergeschmack des Eiweißprodukts uner@@@@ht ist, sollen für deren Herstellung vorzugsweise pro-@@@ che Enzyme Verwendung finden, die im Produkt keinen Bittergeschmack erzeugen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beispielsweise die Proteasen geeignet, die von der Firma Henkel & Cie., Düsseldorf, unter den Bezeichnungen SP1, SP3, SP81 und AP114 geliefert werden. Die erste der genannten Proteasen wird aus rhizopus rhizpodiformis gewonnen, während die übrigen aus aspergillus niger erhalten sind. Brauchbar sind ferner das von der Firma Nagase & Co. Ltd., Osaka, Japan, unter der Bezeichnung Denapsin hergestellte Enzym und das von der Firma Samprose Siber Hegener AG, Zürich, unter der Bezeichnung Samprose gelieferte Enzym.
Daneben können auch andere proteolytische Enzyme eingesetzt werden, die ihr Wirkungsoptimum im sauren Bereich haben und vorzugsweise keinen Bittergeschmack des Eiweißprodukts erzeugen.
Versuche mit Papain, Bromelin, Chymotrypsin, Ficin, Pankreatin, Pronase und Trypsin führten dagegen nicht zu dem gewünschten Erfolg. Bei Verwendung von Pepsin war zwar eine Abtrennung des Farbkomplexes möglich, jedoch wies das erhaltene Eiweißprodukt einen intensiven Bittergeschmack auf.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispiels -weiter erläutert.
Beispiel: Aus Schweineblut wurde nach Zusatz von Trinatriumcitrat durch Zentrifugieren das Plasma abgetrennt. Das verbleibende Blutkörperchenkonzentrat enthielt durchschnittlich 38* Rohprotein (N x 6,25). 100 ml dieses Blutkörperchenkonzentrats wurden zur Hämolyse mit 200 ml Wasser versetzt und 10 Minuten unter Umrühren bei Zimmertemperatur stehengelassen. Dann wurde zur Abspaltung des Farbkomplexes (Häm) von dem die Eiweißkomponente des Hämoglobbs bildenden Globin durch Zugabe von 70 ml 3,5*iger Salzsäure der pH-Wert auf 1,8 eingestellt. Die Mischung wurde 60 Minuten unter Umrühren bei Zimmertemperatur stehengelassen und dann 100 mg der von der Firma Henkel & Cie. unter der Bezeichnung SP81 gelieferten Protease aus aspergillus niger mit einem pH-Optimum von 3,5 und 1.500 mTU/g zugegeben und der Ansatz bei fortgesetztem Rühren bei 42 OC 18 Stunden stehengelassen. Dann wurde durch Zugabe von 30 ml 4%iger Natronlauge ein pH-Wert von 4,9 eingestellt und der abgespaltene Farbkomplex durch Zentrifugieren (27.000 g) abgetrennt. Die erhaltene, klare, hellgelbe Eiweißlösung hatte einen Rohproteingehalt von 8%. Nach weiterer Anhebung des pH-Wertes der Lösung auf pH 7 mit 4*iger Natronlauge wurde durch Gefriertrocknung daraus ein weiBliches Pulver mit einem Rohproteingehalt von 80% in der Trockensubstanz und einem Rohaschegehalt von 15% erhalten. Das Produkt enthielt 5 Gew.% Na, 1,55 Gew.% Kund 0,006 Gew.°» Ca sowie, bezogen auf die Aminosäurezusammensetzung 0,5% Isoleucin und 9,1 Gew.Cp Histidin.
Die erfindungsgemäßen Eiweißprodukte besitzen einen auf die Gesamtheit der Aminosäuren bezogenen Histidingehalt von 4,0 bis 9,5 Gew.% und ein Verhältnis K:Ca von mindestens etwa 100:1.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1) Weitgehend farbloses Eiweißprodukt aus Blut oder Blutkörperchenkonzentrat, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen hämfreies, partiell hydrolysiertes Globinprodukt mit einem auf die Gesamtheit der Aminosäuren bezogenen Isoleucingehalt von höchstens etwa 2,0 Gew.°fO, vorzugsweise 0,3 bis 1,8 Gew. und einem auf die Trockensubstanz bezogenen Ealiumgehalt von 0,6 bis 2,5 Gew., vorzugsweise 0,7 bis 2,0 Ges.%.
2) Eiweißprodukt nach Anspruch 1 in Form einer wässrigen Flüssigkeit oder einer gefrorenen wässrigen Lösung.
3) Eiweißprodukt nach Anspruch 1 in Form eines durch schonenden Wasserentzug gewonnenen Pulvers oder formgepreßtem Materials.
4) Verfahren zur Herstellung weitgehend farbloser Eiweißprodukte aus Blut oder Blutkörperchenkonzentrat durch Hämolyse und Abscheidung des roten Parbkomplexes (Häm), dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Hämolyse den Farbkomplex als Hämin bei pH-Werten zwischen 1 und 4,5, vorzugsweise 1,3 bis 3,5 vom Globin abspaltet, das erhaltene Produkt in Gegenwart mindestens eines im sauren pH-Bereich wirksamen proteolytischen Enzyms partiell hydrolysiert und nachfolgend durch Filtration oder Zentrifugieren den Farbkomplex vom weitgehend farblosen, flüssigen Eiweißprodukt abtrennt.
5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des partiell hydrolysierten Produkts vor der Abtrennung des Farbkomplexes auf 3,5 bis 5,5, vorzugsweise 4,5 bis 5 einstellt.
6) Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dal3 man die Hydrolyse in Gegenwart einer Protease mit einem im pH-Bereich zwischen 2 und 5 liegenden Wirkungsoptimum (Substrat HämogLobin) durchffillrt.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man di Hydrolyse in Gegenwart einer Protease durchführt, die keinen Bittergeschmack des Eiweißproduktes erzeugt.
8) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse in Gegenwart mindestens einer aus rhizopus rhizpodiformis oder aspergillus niger gewonnenen Protease durchführt.
9) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Protease Denapsin oder Samprose verwendet.
10) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse in Gegenwart der proteolytischen Enzyme bei Temperaturen zwischen 200 C und 60 OC innerhalb von etwa 1 bis 120 Stunden durchführt.
11) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Blut oder das Blutkörperchenkonzentrat durch Verdünnen mit Wasser hämolysiert und dann zur Einstellung des zur Abspaltung des Farbkomplexes von Globin erforderlichen pH-Wertes verdünnte Mineralsäure zusetzt.
12) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die auf einen sauren pH-Wert eingestellte Mischung vor der Zugabe der Protease unter Umrühren 10 bis 120 Minuten bei Raumtemperatur stehen läßt.
13) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das partiell hydrolysierte Produkt zur Erhöhung des pH-Wertes mit verdünnter Alkalilauge versetzt.
14) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die nach Abtrennung des Farbkomplexes erhaltene, eiweißhaltige Flüssigkeit mindestens teilweise entsalzt.
15) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 74, dadurch gekennzeichnet, daß man die nach Abtrennung des Farbkomplexes erhaltene, eiweißhaltige Flüssigkeit durch schonenden Wasser entzug zu einem wasserlöslichen, weitgehend farblosen Eiweißpulver trocknet.
i6) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die eiweißhaltige Flüssigkeit durch Gefriertrocknung oder Sprühtrocknung in ein wasserlösliches, haltbares Pulver überführt.
17) Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die nach Abtrennung des Farbkomplexes erhaltene, eiweißhaltige Flüssigkeit durch Kühlung stückig gefrieren läßt.