DE2904239C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Verfahren.

In der Fleischindustrie fällt Blut in großem Umfange als Nebenprodukt an. Es wurde bisher hauptsächlich als Basis für die Herstellung von Futtermitteln, jedoch nur in geringem Umfang für den menschlichen Verzehr verwertet.

Wegen des Mangels an billigem Protein in der Welt besteht ein Bedürfnis, das gesamte im Blut enthaltene Protein in größerem Ausmaß für den menschlichen Verbrauch einzusetzen. Es wurden deshalb Verfahren zur Aufbereitung von Blut empfohlen mit dem Ziel, die den Blutproteinen anhaftenden Nachteile, von denen der wesentlichste in der dunklen Farbe des Hämoglobins begründet ist, zu eliminieren. Dies sollte dadurch erreicht werden, daß stabilisiertes Blut durch Zentrifugieren in zwei Fraktionen getrennt wird, nämlich in eine Plasmafraktion, die etwa 60 Volumen-% ausmacht, und in eine die roten Blutkörperchen enthaltende Fraktion, deren Volumen-Anteil etwa 40% beträgt. Mit dem Zusatz der Plasmafraktion zu Fleischprodukten ist eine unerwünschte Färbung nicht verbunden. Sie weist auch noch andere, günstige Eigenschaften auf, wie die Fähigkeit zur Gelbildung, Emulgierung und Bindung von Wasser, wobei allerdings häufig etwas zu feste Produkte erhalten werden.

Das Blutplasma enthält nur etwa 25% des Protein-Gesamtgehaltes des Blutes, während sich die restlichen 75% des Proteins in den roten Blutkörperchen befinden, deren Farbe in dem Endprodukt in unerwünschtem Ausmaß auftritt, selbst wenn sie nur in relativ geringen Mengen zugesetzt werden. Aus diesem Grunde wurden Verfahren empfohlen, um den Häm-Teil des Hämoglobin-Proteins in den roten Blutkörperchen zu entfernen.

In der GB-PS 14 62 329 wird beschrieben, daß hydrolysierte tierische Proteine generell als Basis für eine Zusammensetzung verwendet werden können, die zur Einarbeitung in Fleisch geeignet ist. Einzelheiten über die Eigenschaften einer solchen Zusammensetzung sind jedoch nicht angegeben.

Aus der DE-OS 26 37 362 und der US-PS 10 63 302 ist als Zusatz für Nahrungsmittel ein tierisches Proteinkonzentrat bekannt, das aus aufgebrochenen roten Blutkörperchen und (teilweise) Hydrolyse der Blutproteine gewonnen wird. Ein Hinweis auf die Herstellung eines weitgehend entfärbten proteinhaltigen Produkts ist in diesem Stand der Technik nicht enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren vorzuschlagen, das es gestattet, die die roten Blutkörperchen tierischen Bluts enthaltende Fraktion für die Herstellung eines Produkts nutzbar zu machen, das zur Erhöhung des Proteingehalts von Nahrungsmitteln diesen zugesetzt werden kann, ohne daß hiermit eine unerwünschte Ein- bzw. Verfärbung der Nahrungsmittel verbunden wäre.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Anwendung der im Kennungszeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es für die Gewinnung eines weitgehend farbfreien proteinhaltigen Produkts aus Blut auf die speziellen Bedingungen ankommt, unter denen die Hydrolyse der Blutproteine durchgeführt wird.

Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren können sämtliche Arten tierischen Bluts verwendet werden, z. B. Schweine-, Schaf- oder Rinderblut. Dabei kann das eingesetzte Blut bekannten Behandlungsmethoden unterworfen worden sein. Eine solche Vorbehandlung kann in einer Defibrinierung, dem Zusatz von Antikoagulationsmitteln oder in einer Koagulierung oder Homogenisierung bestehen.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Produkt eignet sich als Zusatz zu Nahrungsmitteln, insbesondere als Bestandteil für die Herstellung einer härtenden oder konservierenden Salz- oder Pökellösung zum Einspritzen, Einkneten, Einmassieren oder zum Einsatz bei anderen Methoden für die Einarbeitung in Fleischprodukte. Dabei wirkt sich als Vorteil aus, daß das Produkt über einen weiten pH-Bereich eine hohe Löslichkeit in Lösungen mit hohem Salzgehalt besitzt. Die allgemeine Verfahrensweise zur Herstellung derartiger Salzlösungen ist in der GB-PS 14 62 329 beschrieben.

Der das erfindungsgemäße Verfahren u. a. kennzeichnende Hydrolysegrad (abgekürzt DH) wird durch folgende Gleichung definiert:

In diesem Zusammenhang wird auf J. Adler-Nissen, J. Agrie. Food Chem., Band 24, Nr. 6 (1976), Seiten 1090-1093 verwiesen, wo diese Definition des Hydrolysegrads näher erläutert ist.

Die Anzahl der gespaltenen Peptidbindungen kann mittels der Ninhydrinmethode gemessen werden, die von S. Moore und W. H. Stein in "Photometric Ninhydrin Method for use in the Chromatography of Amino Acids", J. Biol. Chem., 176 (1948), 367-388 beschrieben ist.

Der DH kann aber auch während des Ablaufs der Hydrolyse mittels der pH-STAT-Methode bestimmt werden, die von C. F. Jacobsen, J. L´onis, K. Linderstrøm-Lang und M. Ottesen bei D. Glick, "Methods of Biochemical Analysis", Band IV, Seiten 171 bis 210, Interscience Publishers Inc., New York (1957) beschrieben ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt dem DH eine besondere Bedeutung zu. Liegt er unter 10%, so wird die im Zuge des Verfahrens nach Beendigung der Hydrolyse und Inaktivierung des Enzyms anfallende überstehende Flüssigkeit nicht hinreichend erntfärbt.

Für die Entfärbung ist aber auch die Einhaltung eines pH-Wertes im Bereich von 4,0 bis 5,0 in der überstehenden Flüssigkeit wesentlich. Ein pH-Wert in diesem Bereich erleichtert auch die Abtrennung der Aufschlämmung von dem Hydrolysat.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die überstehende Flüssigkeit mit Blutplasma zu kombinieren, um die Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern. Hydrolysate sind bekanntlich durch einen hohen Löslichkeitsgrad, ein großes Emulgiervermögen, das Nichtvorhandensein einer Gelbildungsfähigkeit und auch durch ein geringes Wasserbindungsvermögen charakterisiert. Demgegenüber weist die Plasmafraktion ein sehr gutes Gelbildungs- und Wasserbindungsvermögen auf. Durch die Kombination des erfindungsgemäß erhältlichen Hydrolysats und des Blutplasmas vereinigt das erhaltene Produkt in sich die genannten Eigenschaften seiner beiden Bestandteile in vorteilhafter Weise. Das verwendete Plasma kann aus einer Fraktionierung stammen, bei der auch das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren, also die die roten Blutkörperchen enthaltende Fraktion gewonnen wird.

Bei der vorgenannten Ausführungsform kann das gesamte Blut für den menschlichen Verzehr verwendet werden. Durch Einstellung des Verhältnisses zwischen den beiden Fraktionen ist es möglich, kombinierte Blutprotein- Zusammensetzungen herzustellen, die einem speziellen Verwendungszweck angepaßt sind, wie z. B. für kompaktes oder zerkleinertes Fleisch, die Wurstherstellung, härtende bzw. konservierende Salz- und Pökellösungen usw.

Für gewisse Anwendungszwecke, z. B. für das Einspritzen in Fleisch, kann die Vereinigung der hydrolysierten Fraktion mit der Plasmafraktion nicht zweckmäßig bzw. erwünscht sein, da durch die Einarbeitung eines höhermolekularen Materials die Viskosität erhöht und dadurch die Verteilung des Verfahrensprodukts in dem Fleisch erschwert würde.

Die zuvor erwähnte Kombination der beiden Fraktionen (Blutplasma, Hydrolysat) eröffnet die Möglichkeit, das aus Schlachthäusern stammende Gesamtblut, das ein leicht zugängliches und kostengünstiges Ausgangsmaterial darstellt, als Rohmaterial zu verwerten.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das als Ausgangsmaterial verwendete Blut mit einem Antikoagulationsmittel versetzt, z. B. Trinatriumcitrat oder ein Phosphatsalz. Aus dem Blut wird dann kein Protein entfernt. Die Verhältnisse sind also vergleichbar mit der Verwendung von defibriniertem Blut.

Die im Zuge der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzunehmende Fraktionierung des Blutes kann auf einer Zentrifuge erfolgen. Dies ermöglicht eine rasche und wirksame Fraktionierung in industriellem Maßstab. Das Blut wird dabei in eine Fraktion der roten Blutkörperchen mit einem Proteingehalt von etwa 35% und eine Plasmafraktion mit einem Proteingehalt von etwa 7% getrennt, d. h. 75% der Blutproteine gelangen in die Fraktion der roten Blutkörperchen. Das Protein wird aufgrund des Prozentgehalts Stickstoff, gemessen nach der Kjeldahl-Methode und multipliziert mit 6,25, berechnet.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung führt man die Hämolyse durch Zusatz von Wasser in einem Volumen vom 2- bis 5fachen des Volumens der Fraktion der roten Blutkörperchen durch, wobei die Fraktion der roten Blutkörperchen vor oder nach dem Verdünnen mit Wasser gefroren werden kann, vorzugsweise zu Flocken bzw. Schuppen. Neben der Hämolyse findet also gleichzeitig auch eine Verdünnung statt, wodurch auch die Lagerstabilität verbessert wird. Gegenüber dem Einsatz einer unverdünnten (viskosen) Fraktion der roten Blutkörperchen wird durch die Verdünnung die später durchzuführende Hydrolyse erleichtert.

Die Hämolyse kann auch durch mechanische Behandlung bewerkstelligt werden. Durch entsprechende Einstellung des pH-Wertes erhält man ein Blutzellhämolysat, das ein geeignetes Substrat für proteolytische Enzyme darstellt, wobei das Hämolysat 8 bis 20% Protein enthält. Das Zellmaterial (Membrane, Zellwände) kann aus dem Substrat vor der Hydrolyse entfernt werden, entweder durch Zentrifugieren oder durch Ausfällen mit CHCl₃.

Für die Hydrolysestufe des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt eine von Bacillus licheniformis stammende Proteinase zum Einsatz, die im alkalischen Bereich eine hohe Aktivität besitzt. Ein solches Enzymprodukt ist unter dem Handelsnamen ALCALASE® (Subtilisin Carlsberg) auf dem Markt (Hersteller Novo Industri A/S.). Es ist in der Lage das Protein längs der Proteinketten mit einer so hohen Hydrolysegeschwindigkeit zu spalten, daß der verlangte Mindest-DH-Wert (10%) in kurzer Zeit erreicht wird.

Um eine sehr gute Entfärbung des Endprodukts zu erreichen, wird die Hydrolyse vorzugsweise bis zu einem DH-Wert von 14-22% durchgeführt.

Im Interesse der Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die Hydrolyse mit einer Enzymaktivität von 6 bis 60 Anson-Einheiten pro kg Protein erfolgen. Die in Anson-Einheiten ausgedrückte Enzymaktivität wird nach der modifizierten Anson-Methode, beschrieben in NOVO ENZYME INFORMATION IB Nr. 058 e- GB (die Beschreibung der Original-Anson-Methode befindet sich in J. Gen. Physiol., 22 (1939) 79-89) bestimmt. Falls die proteolytische Aktivität unter 6 Anson-Einheiten pro kg Blutkörperchen-Protein sinkt, ist die Hydrolysegeschwindigkeit so gering, daß unter der langen Reaktionszeit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens leidet. Andererseits wird zufolge der hohen Enzymkosten die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in Frage gestellt, wenn die proteolytische Aktivität über 60 Anson-Einheiten pro kg Blutkörperchen-Protein liegt.

Der Hydrolyse pH-Wert beeinflußt die Hydrolysegeschwindigkeit wesentlich. Mit steigendem pH-Wert nimmt die Hydrolysegeschwindigkeit zu, andererseits muß für die Inaktivierung des Enzyms eine um so größere Säuremenge verwendet werden, je höher der pH-Wert liegt.

Der pH-Wert kann während der Hydrolyse durch Zusatz einer Base in etwa konstant gehalten werden. Dadurch läßt sich die Hydrolyse leicht steuern und in reproduzierbarerweise mittels eines thermostatischen pH- Status durchführen. Das Hämolysat-Substrat wird auf die gewünschte Verfahrenstemperatur erwärmt, die beispielsweise zwischen 45 und 65°C, vorzugsweise zwischen 50 und 55°C liegen kann.

Es erweist sich als zweckmäßig, die Temperatur des Hydrolysegemischs während der Endphase der Hydrolyse anzuheben. Bevorzugt liegt die Temperatur des Hydrolysegemischs wärhend der ersten Hälfte der Hydrolyse bei etwa 55°C, worauf die Temperatur während der letzten Hälfte allmählich auf etwa 65°C angehoben wird. Auf diese Weise wird die normale DH-Zeit-Kurve für eine bestimmte Temperatur annähernd begradigt, so daß die Reaktionsgeschwindigkeit während der Hydrolyse in etwa konstant bleibt. Die Beschleunigung der Reaktion erweist sich unter Berücksichtigung des für Nahrungsmittel zu berücksichtigenden mikrobiellen Aspekts als günstig, da das Wachstum unerwünschter Mikroben ausgeschaltet oder zumindest inhibiert wird.

Alle Hydrolysebedingungen sollten dem verwendeten Enzym oder der ggf. verwendeten Enzymkombination entsprechen. Diese Bedingungen, wie Temperatur, pH-Wert, Konzentration des Substrats, Verhältnis zwischen Enzym(en) und Substrat und Hydrolysegrad, sollten jedoch nicht nur einer maximalen Reaktionsgeschwindigkeit Rechnung tragen, sondern auch dem angestrebten Ziel dienen, durch eine optimale Hydrolyse eine möglichst weitgehende Entfärbung des Endprodukts zu erreichen.

Die Inaktivierung des proteolytischen Enzyms wird durch Verringerung des pH-Wertes eingeleitet, wobei vorzugsweise Citronensäure oder Salzsäure verwendet wird. Citronensäure führt zu einer besseren Entfärbung bei einem gegebenen DH. Die Anwendung von Salzsäure ist kostengünstig und führt in Gegenwart von NaOH zur Bildung von NaCl, was insofern einen Vorteil darstellt, als NaCl ein normaler Bestandteil von Härtungs- bzw. Konservierungs-Salzlösungen ist. Neben der Inaktivierung führt die Einstellung des pH-Wertes zu einer Ausfällung von gefärbten, nicht hydrolysierten Proteinen. Vorzugsweise beendet man die Hydrolyse durch Inaktivieren der Enzyme durch Senken des pH-Wertes auf unter 4,2. Hierfür können Essigsäure, Maleinsäure oder Phosphorsäure verwendet werden.

Die Inaktivierung der proteolytischen Enzyme kann auch durch Erhitzen auf höhere Temperaturen erfolgen. Hierbei ist dann ein Zusatz von Hilfsmitteln nicht erforderlich.

Nach der Inaktivierung des Enzyms kann die Trennung der Aufschlämmung von der überstehenden Flüssigkeit mit einer Zentrifuge erfolgen, vorzugsweise bei einem pH-Wert unter 5,0 und bei einer Temperatur von etwa 65°C. Bevorzugt wird eine Zentrifuge mit Feststoffauswurf. Die überstehende Flüssigkeit weist ein Volumen von 60 bis 80% des ursprünglichen Volumens des Hämolysats auf.

Nach der Abtrennung der Aufschlämmung kann die erhaltene Flüssigkeit mit Aktivkohle behandelt werden, beispielsweise in der Weise, daß sie mit der Aktivkohle innig vermischt wird, wobei die eingesetzte Menge an Kohle zweckmäßig 8-33 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des vorhandenen Proteins, beträgt. Die Menge an Aktivkohle entspricht normalerweise etwa 0,5 bis 2 Gew.-% der zentrifugierten überstehenden Flüssigkeit. Vorzugsweise verwendet man eine Aktivkohle in Pulverform. Die Temperatur während der Inaktivierung und der Aktivkohlebehandlung wird im allgemeinen bei 30 bis 60°C gehalten; sie dauert normalerweise 10 bis 60 Minuten, wonach die Kohle durch Zentrifugieren oder Filtrieren entfernt werden kann. Bei der Aktivkohle kann es sich um jegliche Aktivkohle mit hoher Absorptionskraft handeln, beispielsweise Coporafin B. G. N. der Lurgi Apparate-Technik GmbH, Frankfurt a. M.

Durch die Behandlung der Flüssigkeit mit Aktivkohle wird eine weitere Entfärung des Produkts und die Entfernung von unangenehmem Geschmack bzw. Geruch erreicht.

Für eine maximale Entfärbung kann es zweckmäßig sein, die Kohlebehandlung bei einem pH-Wert von 2,5 bis 4,5, vorzugsweise von etwa 3, durchzuführen.

Nach der Aktivkohlebehandlung kann die Flüssigkeit durch Umkehrosmose konzentriert werden, vorzugsweise auf eine Proteinkonzentration von 15 bis 25%. Hierdurch werden die Kosten für die Trocknung verringert, wenn man ein festes Produkt wünscht, was wegen der besseren Lagerungsstabilität von Vorteil sein kann.

Die Flüssigkeit kann aber auch durch Eindampfen im Vakuum konzentriert werden, beispielsweise auf eine Proteinkonzentration von 30 bis 40%.

Eine Konzentration läßt sich auch mit der Blutplasmafraktion durchführen, diese sollte möglichst sorgfältig erfolgen, um die natürlichen Proteine nicht zu denaturieren.

Der Konzentrationsprozeß kann auch im Wege der Sprühtrocknung vorgenommen werden. Dies gilt auch für die Herstellung eines kombinierten Produkts, also aus Blutplasma und Hydrolysat.

Zweckmäßigerweise wird das (ggf. kombinierte) Produkt zu Flocken bzw. Schuppen gefroren. Ein gefrorenes Produkt weist eine bessere Stabilität gegen Mikroben auf als ein flüssiges Produkt. Darüberhinaus kann ein zu Flocken bzw. zu Schuppen gefrorenes Produkt rascher in einer Härtungs- bzw. Konservierungs-Salzlösung verteilt werden als ein zu einem Block gefrorenes Produkt. Das zu Flocken bzw. Schuppen gefrorene Produkt ist homogener und führt zu einer geringeren Denaturierung von Protein als ein zu einem Block gefrorenes Produkt. Ein weiterer Vorteil liegt in der Kühlwirkung während der Herstellung von Fleischemulsionen.

Dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkt kann noch ein teilweise hydrolysiertes pflanzliches Protein zugesetzt werden, falls dies im Hinblick auf die Zusammensetzung eines Produkts ausschließlicher tierischer Herkunft zweckmäßig erscheinen sollte. Bei dem teilweise hydrolysierten pflanzlichen Protein kann es sich um hydrolysiertes Sojaprotein handeln, wie es beispielsweise in der BE-PS 8 50 478 beschrieben ist.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Zu 312,2 kg frisch entnommenem Schweineblut wurden 4,75 l einer 40%igen Lösung von Trinatriumcitrat gefügt. Dieses stabilisierte Blut wurde kalt in einem Separator (Alfa Laval BPM 209-70 H) zentrifugiert und so in 206,0 kg Plasmafraktion und 110,9 kg rote Blutkörperchen-Fraktion getrennt.

Die Fraktion der roten Blutkörperchen wurde durch Zusatz von 376,2 kg Wasser hämolysiert, und dieses Gemisch wurde auf 55°C erwärmt. 2,06 l 4,0n-NaOH wurden verwendet, um den pH-Wert auf 8,50 einzustellen, bevor das Enzym zugesetzt wurde.

1,56 kg ALCALASE 0,6 L (0,66 Anson-Einheiten/g) wurden mit 2,0 l Wasser verdünnt und zu der hämolysierten Blutfraktion gefügt. Man erhielt so eine Enzymaktivität von 26,4 Anson-Einheiten pro kg Protein. Während der Hydrolyse wurde der pH-Wert konstant auf 8,50 gehalten durch Zusatz von 4n-NaOH unter Verwendung der pH-Stat-Technik, und der DH wurde auf der Basis des Basenverbrauchs B mittels folgender Gleichung berechnet:

worin

B = Verbrauch der Base in Liter

pK ist der pK-Wert für die α-NH₂-Gruppen und wird als 7,0 angenommen (es wurde der Wert = 1,03 verwendet)

N _B = die Normalität der Base MP = die Masse des Proteins (N×6,25) in kg h _tot = die Gesamtzahl der Peptidbindungen in Äquivalenten pro kg Protein. [Es wurde der Wert h _tot =8,38 Äqu./kg (N×6,25) verwendet].

Während der Hydrolyse wurde die Temperatur von 55°C auf 65°C unter Anwendung der in der Fig. 1 dargestellten Temperatur-Zeit- Beziehung erhöht. In der Fig. 1 ist auch die DH-Zeit-Beziehung gezeigt.

Nach einem Verbrauch von 14,2 l 4n-NaOH erreichte der DH einen Wert von 18,1. Dann wurde die Hydrolyse beendet durch Einstellung des pH-Wertes auf 4,0 mittels 11,5 l konz. HCl, und das hydrolysierte Gemisch wurde 60 Minuten bei 65°C gehalten, um das Enzym zu inaktivieren. Schließlich wurde der pH-Wert mittels 0,8 l 4n-NaOH auf 4,5 eingestellt, und das hydrolysierte Gemisch wurde anschließend bei 65°C auf einer Zentrifuge mit Feststoffauswurf (Westfalia Typ SB 7-35-076) geklärt. Hierdurch wurde das hydrolysierte Gemisch in 327 kg überstehende Flüssigkeit und 196 kg Aufschlämmung getrennt. 2½% des Aufschlämmungsmaterials fanden sich in der überstehenden Flüssigkeit nach Zentrifugieren während 5 Minuten bei 3000×g in einer Tischzentrifuge.

Die überstehende Flüssigkeit wurde auf einer Platten-und-Rahmen- Filterpresse (Seitz Orion OF 40V), ausgerüstet mit mit Diatomeenerde vorbeschichtetem Asbestfaserfilter (High Flow Supercell) filtriert. Man erhielt 300 l Filtrat.

Das Filtrat wurde mit 3 l 6n-HCl auf den pH-Wert 3,0 eingestellt, und es wurden 3 kg Aktivkohle (BGN-Lurgi) zugefügt. Das Gemisch wurde 60 Minuten bei 55°C unter Rühren gehalten und anschließend in der vorstehend genannten Filterpresse filtriert, jedoch ohne Filterhilfe. Man erhielt so 300 l Filtrat (die Flüssigkeit in dem Filter wurde unter Verwendung von Wasser ersetzt).

Das "geglättete" Hydrolysat wurde anschließend durch Hyperfiltration (umgekehrte Osmose) bei 30°C unter Anwendung einer 40 cm-Platten-und-Rahmen-Einheit (Handelsprodukt der De Danske Sukkerfabrikker A/S) konzentriert. Die Membranen bestanden aus Celluloseacetat (Typ DDS 900), und es wurde ein durchschnittlicher Druck von etwa 29,4 bar (30 kp/cm²) mittels einer Kolbenpumpe (Rannie) erzeugt. Das Element wies eine Membranfläche von 5,5 m² auf. Durch dieses Verfahren gewann man 90 kg Konzentrat mit einer Proteinkonzentration von 22,1% (N)×6,25) und einem pH-Wert von 3,4.

Die 90 kg konzentriertes hydrolysiertes Blutkörperchen-Protein wurden neutralisiert unter Verwendung von 8,88 kg 6,0n-NaOH. Anschießend wurden die 206,0 kg Plasma, die aus dem Schweineblut abgetrennt worden waren, mit dem Hydrolysat vereint, und die erhaltenen 305 kg entfärbtes Blutmaterial wurden anschließend sprühgetrocknet (in einer Niro Production Minor-Vorrichtung). In der Tabelle I sind die Proteinausbeuten für jede Stufe des Gesamtverfahrens angegeben. Die endgültige Proteinausbeute auf der Basis des gesamten behandelten Blutes ergab sich zu 63,9%. Es wird auf die Tabelle I Bezug genommen.

Tabelle I

Proteingehalt, Masse der Fraktionen und Proteinausbeuten, bezogen auf das Protein des gesamten Blutes und das Protein der Blutkörperchen

Beispiel 2

Zu 77,2 kg frisch entnommenem Schweineblut wurden 1,2 kg einer 40%igen Lösung von Trinatriumcitrat gefügt. Dieses stabilisierte Blut wurde kalt in einem Alfa Laval BPM 209-70H- Separator zentrifugiert und dabei in 50,9 kg Plasma und 27,4 kg einer Fraktion von roten Blutkörperchen getrennt.

Die Fraktion der roten Blutkörperchen wurde hämolysiert durch Zusatz von 9 l Wasser, und dieses Gemisch wurde auf 55°C erwärmt, 0,46 l 4n-NaOH wurden verwendet, um den pH-Wert auf 8,50 einzustellen, bevor das Enzym zugesetzt wurde.

0,397 kg ALCALASE 0,6 L (0,66 Anson-Einheiten/g) wurden mit 2,0 l Wasser verdünnt und zu der Fraktion der hämolysierten roten Blutkörperchen gefügt. Man erhielt so eine Enzymaktivität von 26,3 Anson-Einheiten pro kg Protein. Während der Hydrolyse wurde der pH-Wert durch Zusatz von 4n-NaOH unter Anwendung der pH-Stat-Technik konstant auf 8,5 gehalten, und der DH wurde aus dem Verbrauch der Base B in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 angegeben berechnet.

Die Temperatur wurde von 55°C auf 65°C während der Hydrolyse gesteigert. In der Fig. 2 ist die Temperatur-Zeit-Beziehung und die DH-Zeit-Beziehung gezeigt.

Nach der Zugabe von 3,71 l 4n-NaOH erreichte der DH einen Wert von 18,5%. Dann wurde die Hydrolyse durch Einstellen des pH-Wertes auf 4,0 mittels 2,60 l konzentrierter HCl beendet. Die so hydrolysierte Fraktion wurde 60 Minuten auf 65°C gehalten, um das Enzym zu inaktivieren. Anschließend wurde der pH-Wert mit 0,2 l 4n-NaOH auf 4,5 eingestellt, und das hydrolysierte Gemisch wurde anschließend bei 65°C auf einer Zentrifuge mit Feststoffauswurf (Westfalia Typ SB 7-35-076) geklärt. Dadurch wurde das hydrolysierte Gemisch in 80,3 kg überstehende Flüssigkeit (I) und 48,2 kg Aufschlämmung bzw. Schlamm (I) getrennt. 2,5% der Aufschlämmung befanden sich in der überstehenden Flüssigkeit nach 5minütigem Zentrifugieren bei 3000×g in einer Tischzentrifuge.

Zu der Aufschlämmung (I) wurden 80 l Wasser gefügt, und das Gemisch wurde gerührt und auf 65°C erwärmt. Dieses Gemisch wurde bei 65°C in der vorstehend genannten Zentrifuge geklärt, und man erhielt 77,5 kg überstehende Flüssigkeit (II) und 51,0 kg Aufschlämmung (II).

Die überstehenden Flüssigkeiten I und II wurden gesammelt und auf einer Platten-und-Rahmen-Filterpresse (Seitz Orion OF 40V), ausgerüstet mit einem mit Diatomeenerde (High flow Super cell) vorbeschichteten Asbestfaserfilter, filtriert. Man erhielt so 156 kg Filtrat. Der pH-Wert dieses Filtrats wurde mit 0,75 l 6n-HCl auf 3,0 eingestellt, und 1,6 kg Aktivkohle (BGN von Lurgi) wurden zugessetzt. Das Gemisch wurde 60 Minuten bei 55°C gerührt und anschließend in der vorstehenden Filterpresse, jedoch ohne Filterhilfe, filtriert. Man erhielt 155 kg Filtrat.

Das "geglättete" Hydrolysat wurde anschließend durch Hyperfiltration (umgekehrte Osmose) bei 30°C konzentriert unter Verwendung einer 40 cm-Platten-und-Rahmen-Einheit, einem Handelsprodukt der De Danske Sukkerfabrikker A/S. Die Celluloseacetatmembranen waren vom Typ DDS 990, und mittels einer Kolbenpumpe (Rannie) wurde ein durchschnittlicher Druck von etwa 29,4 bar (30 kp/cm²) erzeugt. Die Einheit wies eine Membranfläche von 5,5 m² auf. Hierdurch gewann man 35,8 kg Konzentrat mit einem Proteingehalt von 19,5% (N×6,25) und einem pH- Wert von 3,6. Das Konzentrat wurde neutralisiert und sprühgetrocknet (in einer Niro Production Minor-Vorrichtung) unter Anwendung einer Einlaßtemperatur von 225-230°C und einer Auslaßtemperatur von 95-100°C, und das sprühgetrocknete Produkt wies eine Zusammensetzung des Trockenmaterials von 75,15% Protein (N×6,25) und 23,4% NaCl auf.

Darüber hinaus wurde das sprühgetrocknete Hydrolysat in der Plasmafraktion solubilisiert, wobei man ein entfärbtes Blutproteinprodukt erhielt. Dabei ergab sich eine Proteinausbeute von 75,4%. Durch Vergleich dieses Ergebnisses mit der Gesamtproteinausbeute des Beispiels 1 ist die Wirkung des Waschens der Aufschlämmung (I) ersichtlich. Es wird auf die Tabelle II Bezug genommen.

Tabelle II

Masse der Fraktionen, Proteingehalt und Proteinausbeuten, bezogen auf das Gesamtblut und die Fraktion der roten Blutkörperchen

Wegen des geringen Molekulargewichts war das Proteinhydrolysat selbst (d. h. ohne jeglichen Plasmazusatz) gut geeignet zur Einarbeitung in ganzes Muskelfleisch durch Injektion einer 20%igen Proteinlösung, die etwa 13% NaCl, 2,5% Natriumtripolyphosphat und 0,1% Natriumnitrat bei einem pH-Wert von etwa 7,5 enthielt.

Das kombinierte Produkt ("das entfärbte Blut") war gut geeignet als Bestandteil zur Herstellung von Fleischemulsionen, Würsten und Frühstücksfleisch, und das Produkt erwies sich als ein ausgezeichnetes Bindemittel.

Beispiel 3

Zu 1830 ml Schweineblut fügte man 6 g trockenes Trinatriumcitrat/l. Dieses stabilisierte Blut wurde in einer Laboratoriumszentrifuge (MSE Coolspin, Typ PL 100 A) zentrifugiert, wodurch es in 1130 ml Plasma und 700 ml einer Fraktion roter Blutkörperchen getrennt wurde.

Die Fraktion der roten Blutkörperchen wurde durch Zusatz von 2248 ml Wasser hämolysiert. Zu einer Gesamtmenge des verdünnten Gemischs, d. h. 2948 ml, wurden 10,8 g ALCALASE 0,6 L (0,67 Anson-Einheiten/g), gelöst in 40 ml Wasser, gefügt, wodurch man eine Enzymaktivität von 0,0024 Anson-Einheiten/ml (entsprechend 29,5 Anson-Einheiten/kg Protein) erzeugte. Die Temperatur betrug 55°C, und der pH-Wert wurde durch Zusatz von 22 ml 4n-NaOH unter Anwendung einer pH-Stat-Methode konstant auf 8,5 gehalten. Während der Hydrolyse wurde der DH wie in Beispiel 1 angegeben berechnet. Hatte der DH einen Wert von 16,0 erreicht, so wurde die Hydrolyse durch Einstellen des pH-Wertes mit 150 ml 4n-HCl auf 4,2 beendet. Die Aufschlämmung bzw. der Schlamm wurde von der überstehenden Flüssigkeit durch Zentrifugieren in einer Laboratoriumszentrifuge abgetrennt, wobei man 2822 ml überstehende Flüssigkeit und 461 g Schlamm erhielt. Der pH-Wert der überstehenden Flüssigkeit wurde durch Zusatz von 60 ml 4n-NaOH auf 3,0 eingestellt. Die überstehende Flüssigkeit mit dem eingestellten pH-Wert wurde mit 14,4 g Aktivkohle (Merck) (0,5%) während 60 Minuten bei 55°C behandelt. Die Kohle wurde mittels eines Büchner-Trichters abfiltriert. Das Volumen der mit Kohle behandelten kohlefreien überstehenden Lösung betrug 2730 ml.

Die vorstehenden 2730 ml der mit Kohle behandelten kohlefreien überstehenden Flüssigkeit, die 64% der Anfangsmenge an Protein der Fraktion der roten Blutkörperchen enthielt, wurde mittels 145 ml 4n-NaOH auf pH 7,0 eingestellt und anschließend mit den vorstehenden 1130 ml Plasma vereint, wodurch man ein helles Produkt mit ausgezeichneten funktionellen Eigenschaften erhielt, das als Zusatz für Nahrungsmittelprodukte geeignet war. Berechnet auf den ursprünglichen Proteingehalt in den 1830 ml Schweineblut, beträgt die Ausbeute 72,8%, wenn der Proteingehalt in dem Endprodukt 5,9% war.

Beispiel 4

Zu 30,8 l Schweineblut wurden 6 g Trinatriumcitrat/l gefügt. Dieses stabilisierte Blut wurde auf einer Zentrifuge (MSE Coolspin) zentrifugiert, wodurch es in 19,0 l Plasma und 11,8 l einer Fraktion roter Blutkörperchen getrennt wurde.

Die Fraktion der roten Blutkörperchen wurde durch Zusatz von 48,2 l Wasser hämolysiert. Zu der gesamten Menge des verdünnten Gemischs, d. h. 50 l, wurden 160 g ALCALASE 0,6 L (0,65 Anson-Einheiten/g), gelöst in 400 ml Wasser, gefügt, wodurch eine Enzymaktivität von 0,0021 Anson-Einheiten/ml (entsprechend 25,2 Anson-Einheiten/kg Protein) erzeugt wurde. Die Temperatur betrug 55°C, und der pH-Wert wurde durch Zusatz von 400 ml 4n-NaOH unter Anwendung der pH-Stat-Methode konstant bei 8,5 gehalten. Während der Hydrolyse wurde der DH auf der Basis des Basenverbrauchs unter Anwendung der Formeln des Beispiels 1 berechnet. In diesem Beispiel wurde die Reaktionsgeschwindigkeit durch allmähliche Steigerung der Temperatur während der Reaktion auf 60°C etwa konstant gehalten. Hatte der DH einen Wert von 18,8 erreicht, so wurde die Hydrolyse durch Einstellen des pH-Wertes mittels 3,01 kg 4n-HCl auf 4,2 unterbrochen.

Die Aufschlämmung bzw. der Schlamm wurde von der überstehenden Flüssigkeit durch Zentrifugieren in einer Klärvorrichtung vom Typ Kammer-Schale ("chamber-bowl") (Westfalia Typ KG) getrennt, wobei man 51,1 l überstehende Flüssigkeit erhielt. Der pH-Wert der überstehenden Flüssigkeit wurde mit 1,38 kg 4n-HCl auf 3,0 eingestellt. Diese überstehende Flüssigkeit wurde mit 500 g (1%) Aktivkohle während 90 Minuten behandelt. Die Kohle wurde in einem 30 cm-Büchner-Trichter abfiltriert. Das Volumen der mit Kohle behandelten kohlefreien überstehenden Flüssigkeit betrug 49 l.

Die 49 l der mit Kohle behandelten kohlefreien überstehenden Flüssigkeit, die 62% der ursprünglichen Proteinmenge der Fraktion der roten Blutkörperchen enthielt, wurde mit 2,2 l 4n-NaOH auf den pH-Wert 7 eingestellt. Verschiedene Mengen der so erhaltenen 51,2 l Hydrolysat und 19,0 l Plasma wurden auf folgende Weise kombiniert:

• A. 5 l Hydrolysat wurden zu 0,29 kg eines Pulvers mit 70,6% Protein und 97% Trockenmaterial sprühgetrocknet. 5 l Plasma wurden zu 0,38 kg eines Pulvers mit 71% Protein und 96% Trockenmaterial sprühgetrocknet. Die beiden Pulver wurden vermischt.
• B, C. Bei diesen Versuchen wurden eine bestimmte Menge Hydrolysat und eine bestimmte Menge Plasma vermischt, wonach das vereinte Gemisch in der nachfolgend angegebenen Weise sprühgetrocknet wurde.

In gleicher Weise wurde der Versuch A wiederholt, wobei lediglich die Flüssigkeiten anstelle der getrennten Sprühtrocknung getrennt gefriergetrocknet wurden.

Alle vier Pulver waren ausgezeichnet als Konservier-Salzlösungen für die Trommelbehandlung von Schinken geeignet.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Material auf der Basis von Blut, in dem die Fraktion der roten Blutkörperchen teilweise proteolytisch hydrolysiert und dadurch entfärbt wurde, das als Zusatz zu Nahrungsmittelprodukten, insbesondere von Fleisch, auf Grund seiner Nährmittel- und funktionellen Eigenschaften geeignet ist.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines proteinhaltigen Produkts auf der Basis von Blut, das zur Zugabe zu Nahrungsmitteln geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus dem Blut nach Abtrennung des Blutplasmas gewonnene Fraktion roter Blutkörperchen mittels einer von Bazillus licheniformis stammenden, bei einem pH-Wert von 7 bis 10 wirkenden Proteinase unter Einsatz einer Enzymaktivität von 6 bis 60 Anson-Einheiten pro kg Protein bis zu einem Hydrolysegrad (DH) von mindestens 10% abbaut, anschließend das Enzym inaktiviert und die Aufschlämmung von der überstehenden Flüssigkeit bei einem pH-Wert von über 4,0 und unter 5,0 abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die überstehende Flüssigkeit mit Blutplasma kombiniert.

3. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Blut vor der Abtrennung des Blutplasmas ein Antikoagulans zusetzt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Durchführung der Hämolyse der die roten Blutkörperchen enthaltenden Fraktion die 2- bis 5fache Menge an Wasser, bezogen auf das Volumen der Fraktion der roten Blutkörperchen zusetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fraktion der roten Blutkörperchen vor oder nach dem Verdünnen mit Wasser zu Flocken gefriert.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse bis zu einem DH-Wert von 14 bis 22% durchführt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert während der Hydrolyse durch Zusatz einer Base etwa konstant hält.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Hydrolysegemischs während der Endphase der Hydrolyse erhöht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das proteolytische Enzym durch Herabsetzung des pH-Wertes inaktiviert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herabsetzung des pH-Wertes Citronensäure oder Salzsäure verwendet.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß man das proteolytische Enzym durch Behandeln bei erhöhten Temperaturen inaktiviert.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die nach Abtrennung der Aufschlämmung erhaltene überstehende Flüssigkeit mit Aktivkohle behandelt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivkohle in einer Menge von 8-33 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des vorhandenen Proteins, mit der überstehenden Flüssigkeit innig vermischt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivkohlebehandlung bei einem pH-Wert von 2,5 bis 4,5 durchführt.