DE4241893A1 - Industrial prodn. of ascorbin oxidase enzymes from gourds - by preparing fruit juice and adding sodium hydroxide, rendering enzymes water soluble - Google Patents

Industrial prodn. of ascorbin oxidase enzymes from gourds - by preparing fruit juice and adding sodium hydroxide, rendering enzymes water soluble

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Abstract

Industrial prodn. of ascorbin oxidase enzymes by extn. from plants comprises use of gourds of type F (Cucurbita pepo) or other types of commercial quality. These are cleaned in running water, cubed and homogeneised at high speed. The homogenised compsn. is centrifuged or cleared, to separate the solid from the liq. phase and obtain a liq. plant juice. The juice is filtered and treated with NaOH to raise the pH and render the ascorbin oxidase enzymes completely soluble. USE/ADVANTAGE - The enzymes are used in biological oxidn.-retarding protective systems for foods of plant or animal origin, removing O2 and thus retarding the action of phenolases. Prods. with 5-70 enzyme units/ml. can be obtd.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur industriellen Her­ stellung des Ascorbinoxydase-Enzyms, das zur Konservierung in den biologischen oxidationshemmenden Schutzsystemen von pflanzlichen oder tierischen Nahrungsmitteln verwendbar ist, durch Extraktion aus Pflanzen.This invention relates to a process for industrial manufacture position of the ascorbic oxidase enzyme, which is used for preservation in the biological antioxidant protection systems from vegetable or animal food can be used, by extraction from plants.

Zur Konservierung von Nahrungsmitteln, ob nun pflanzliche oder tierische Extrakte, ist bereits die Zugabe eines biolo­ gischen Enzymsystems an ein flüssiges Medium bekannt, das ge­ eignet ist, den in diesem Medium vorhandenen freien Sauer­ stoff zu beseitigen.For the preservation of food, whether plant-based or animal extracts, is already adding a biolo genetic enzyme system known to a liquid medium, the ge is suitable, the free acid present in this medium eliminate substance.

Das fragliche biologische System besteht aus einem spezifi­ schen Wasserstoffspender, insbesondere Ascorbinsäure, und dem Ascorbinoxydase-Enzym.The biological system in question consists of a specific 's hydrogen donor, especially ascorbic acid, and the Ascorbic Oxidase Enzyme.

Dieses System wirkt, indem es den Sauerstoff direkt beseitigt (und nicht nur die oxydierten Verbindungen der Phenolasen re­ duziert), und hemmt daher die Wirkung der Phenolasen durch Sauerstoffentzug.This system works by removing oxygen directly (and not just the oxidized compounds of the phenolases right  induced), and therefore inhibits the action of the phenolases Deprivation of oxygen.

Genauer ausgedrückt, wirkt in den obengenannten Systemen das Ascorbinoxydase-Enzym mit Ascorbinsäure (und Homologen) gemäß der folgenden Reaktion als biologischer Katalysator für die Reduktion des Sauerstoffs:More specifically, that works in the above systems Ascorbic oxidase enzyme with ascorbic acid (and homologues) according to the following reaction as a biological catalyst for the Reduction of oxygen:

In dieser Reaktion wird mit enzymatischer Einheit die Menge an Ascorbinoxydase-Enzymen definiert, der die Reduktion von 10 µl Sauerstoff bei Zimmertemperatur (25°C) mit 1 mg/ml Ascorbinsäure entspricht.In this reaction, the quantity with enzymatic unit on ascorbic oxidase enzymes, which reduces the reduction of 10 µl oxygen at room temperature (25 ° C) with 1 mg / ml Ascorbic acid corresponds.

Für die industrielle Anwendung des biologischen Konservie­ rungssystems Ascorbinsäure-Ascorbinoxydase haben sich enzyma­ tische Produkte mit einem Gehalt an Ascorbinoxydase-Enzymen nicht unter 50 enzymatischen Einheiten pro ml als notwendig ergeben, und dieser Erfindung liegt die wichtige Aufgabe zu­ grunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur in­ dustriellen Herstellung von enzymatischen ascorbinoxidasi­ schen Produkten zu schaffen, die zwischen 50 und 70 enzymati­ sche Einheiten pro ml enthalten.For the industrial application of biological preservation ascorbic acid ascorbic oxidase have enzyma table products containing ascorbic oxidase enzymes not below 50 enzymatic units per ml as necessary result, and this invention has the important object reasons, a simple and economical process for in industrial production of enzymatic ascorbinoxidasi to create products that contain between 50 and 70 enzymatic contain units per ml.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Ver­ fahren zu schaffen, das es ermöglicht, enzymatische ascor­ binoxidasische Produkte zu erhalten, die vollkommen in Wasser löslich sind.Another object of this invention is to provide a ver driving that enables enzymatic ascor Get binoxidasic products that are completely in water are soluble.

Eine weitere wichtige Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von enzymatischen ascorbin­ oxidasischen Produkten von hoher Reinheit zu schaffen, die insbesondere frei sind von Pigmenten, die von pflanzlichen Matrizen abstammen wie Chlorophyll und Karotin, die die organoleptischen Eigenschaften der zu schützenden Nahrungs­ mittel verändern könnten.Another important object of this invention is a process for the production of enzymatic ascorbin to create oxidic products of high purity that are especially free of pigments from vegetable  Matrices descend like chlorophyll and carotene, which the organoleptic properties of the food to be protected could change funds.

Um diese Aufgabe und weitere, die aus der folgenden detail­ lierten Beschreibung hervorgehen, zu lösen, hat diese Erfin­ dung ein Verfahren zur industriellen Herstellung von Ascor­ binoxydase zum Gegenstand, das darin besteht, Kürbisfrüchte (cucurbita pepo) oder andere Arten in Handelsqualität zu be­ handeln, indem sie in fließendem Wasser gereinigt, gewürfelt und mittels Zerkleinerung bei hoher Geschwindigkeit homogeni­ siert werden, die homogenisierte Masse zu zentrifugieren oder zu klären, um das Feste von der Flüssigphase zu trennen, und daraus einen flüssigen pflanzlichen Saft zu erhalten, den ge­ nannten Saft zu filtern und ihn mit Natriumhydroxyd zu behan­ deln, um seinen pH-Wert zu erhöhen, damit das Ascorbinoxy­ dase-Enzym vollkommen löslich wird. Auf die Behandlung mit Natriumhydroxyd folgen weitere Phasen, die darin bestehen, die Lösung zu zentrifugieren und mit Barium- und Ammonium­ chlorid anzureichern, um die Pigmente der Chloroplaste zu be­ seitigen und das Natriumion abzutrennen.To complete this task and others that come from the following detail solved description has to solve this inven a process for the industrial manufacture of Ascor binoxydase to the object, which consists of pumpkin fruits (cucurbita pepo) or other species of commercial quality act by being cleaned in running water, diced and homogenizing by high speed comminution be centrifuged or the homogenized mass clarify to separate the solid from the liquid phase, and to obtain a liquid vegetable juice, the ge called juice to filter and treat it with sodium hydroxide to increase its pH so that the ascorbinoxy the enzyme becomes completely soluble. On treatment with Sodium hydroxide follows other phases, which consist in centrifuge the solution and use barium and ammonium Enrich chloride to be the pigments of the chloroplasts sides and separate the sodium ion.

Wenn man den genannten Extrakt in einer auf die erfindungs­ gemäße Herstellung folgenden Phase vor der Phase der Behand­ lung mit Natriumhydroxyd verwenden will, wird der pflanzliche Saft zum Zweck der Konservierung und Lagerung auf eine Tempe­ ratur von wenigstens -20°C gekühlt. Das erhaltene Produkt kann in flüssigem Zustand verwendet werden und auch in einer Zwischenphase, z. B. nach der Behandlung mit Natriumhydroxyd, einem Gefriertrocknen unterzogen werden.If you put the extract mentioned in one on the Invention according to the following phase before the treatment phase If you want to use sodium hydroxide, the vegetable Juice for preservation and storage on a tempe cooled to at least -20 ° C. The product obtained can be used in a liquid state and also in a Intermediate phase, e.g. B. after treatment with sodium hydroxide, freeze-dried.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beige­ fügte Zeichnung, die als nicht einschränkendes Beispiel gilt und den Aufbau einer industriellen Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß dieser Erfindung schematisch darstellt. Further features and advantages result from the following detailed description with reference to the beige added drawing, which is a non-limiting example and the construction of an industrial facility for implementation of the method according to this invention schematically.  

Bezugnehmend auf die Zeichnung werden Kürbisfrüchte F in Han­ delsqualität in einer Besprüh-Waschstation 10 einer stetigen Reinigung unterzogen, um Erde und anderen eventuell auf der Schale vorhandenen Schmutz zu entfernen.With reference to the drawing, pumpkin fruits F in commercial quality are subjected to constant cleaning in a spraying washing station 10 in order to remove soil and other dirt which may be present on the skin.

Von der Waschstation werden die Früchte zu einer Schneidema­ schine (cutter) oder Würfelschneidmaschine 11 befördert, die sie in Quader oder Würfel von ca. 1 cm Kantenlänge schneidet, und von dort zu einem Homogenisator 12 oder Kolloidmühle oder ähnlichem transportiert, der vorzugsweise unter Vakuum arbei­ tet, und der die Würfel zu homogenem Fruchtmark zerkleinert, dem im Verhältnis 1/1 (Gewicht) Wasser zugesetzt wird, das über eine Rohrleitung 13 zugeführt wird. Eine Pumpe 14 führt das flüssige Fruchtmark einer Trennschleuder 15 zu, in der die Trennung der Flüssigphase von der Feststoffphase statt­ findet. Die letztere wird gesammelt, um mittels einer Entlee­ rungsleitung CE beseitigt zu werden.From the washing station, the fruits are conveyed to a cutting machine (cutter) or cube cutting machine 11 , which cuts them into cuboids or cubes with an edge length of approximately 1 cm, and from there to a homogenizer 12 or colloid mill or the like, which preferably works under vacuum tet, and crushed the cubes into homogeneous pulp, which is added in a ratio of 1/1 (weight) water, which is supplied via a pipe 13 . A pump 14 feeds the liquid fruit pulp to a centrifugal separator 15 , in which the liquid phase is separated from the solid phase. The latter is collected to be removed by means of a drain line CE.

Die getrennte Flüssigphase besteht aus pflanzlichem Saft, der in einer Filterpresse 16 einer Filterung unterzogen wird, eventuell unter Zusatz eines Filterhilfsstoffs. Das entstan­ dene Produkt, das praktisch frei von allen kleinen Fasertei­ len ist, wird durch eine Ultrafiltrations-Maschine 17 mit semipermeabler Membran passiert, und der Ultrafiltrations­ rückstand wird rückgeführt, bis sich der ursprüngliche trockene Rückstand wieder ergibt.The separated liquid phase consists of vegetable juice, which is subjected to filtering in a filter press 16 , possibly with the addition of a filter aid. The resulting product, which is practically free of all small fiber parts, is passed through an ultrafiltration machine 17 with a semipermeable membrane, and the ultrafiltration residue is recycled until the original dry residue is obtained again.

Das konzentrierte enzymatische Produkt weist aufgrund des von der pflanzlichen Matrize stammenden vorhandenen Chlorophylls und Karotins eine grüne Farbe auf, sein Volumen ist zehn- bis fünf zehnfach kleiner als das ursprüngliche Volumen, und sein pH-Wert liegt bei 5,5. Dieses Produkt wird in eine Kühlzelle 18 gefüllt und zwecks Konservierung und Lagerung auf eine Temperatur unter -20°C gekühlt.The concentrated enzymatic product has a green color due to the chlorophyll and carotene present from the plant matrix, its volume is ten to five times less than the original volume, and its pH is 5.5. This product is filled into a cooling cell 18 and cooled to a temperature below -20 ° C for preservation and storage.

Zum Zeitpunkt der Verwendung wird das Produkt auf getaut und in einen Reaktor 19 geleitet, wo es einer Behandlung unterzo­ gen wird, die geeignet ist, das Enzym löslich zu machen. Dem pH-Wert 5,5 des aufgetauten Produkts entspricht nämlich ein isoelektrischer Punkt 5, 6 des Enzyms, und daher ist das ge­ nannte Enzym nicht löslich und/oder an die pflanzliche Matrize gebunden. Das Löslichmachen des Enzyms wird erf in­ dungsgemäß erreicht durch Erhöhen des pH-Werts, und zu diesem Zweck wird dem aufgetauten Produkt im Reaktor 19 Natrium­ hydroxyd (NaOH) beigemengt, bis der pH-Wert dieses Produkts auf 8 gebracht ist. Neben der Erhöhung des pH-Werts verhin­ dert die Natriumhydroxyd-Behandlung, daß die in dem Saft vor­ handenen Proteine sich mit unlöslichen Mizellen binden und macht daher die genannten Proteine löslich, wobei sie deren folgendes Abtrennen ermöglicht.At the time of use, the product is thawed and passed into a reactor 19 where it is subjected to a treatment capable of solubilizing the enzyme. The pH 5.5 of the thawed product namely corresponds to an isoelectric point 5 , 6 of the enzyme, and therefore the said enzyme is not soluble and / or bound to the vegetable matrix. Solubilization of the enzyme is achieved in accordance with the invention by increasing the pH, and for this purpose sodium hydroxide (NaOH) 19 is added to the thawed product in the reactor until the pH of this product is brought to 8. In addition to increasing the pH, the sodium hydroxide treatment prevents the proteins present in the juice from binding with insoluble micelles and therefore makes the proteins mentioned soluble, thereby enabling their subsequent separation.

Wenn die Anwendung des Produkts im Zusammenhang mit seiner Herstellung erfolgt, wird die Gefrierphase übersprungen und das Produkt wird nach der Ultrafiltration mittels einer Lei­ tung CB, die die Kühlzelle 18 umgeht, direkt in den Reaktor 19 befördert.If the product is used in connection with its production, the freezing phase is skipped and, after the ultrafiltration, the product is conveyed directly into the reactor 19 by means of a line CB which bypasses the cooling cell 18 .

Der pflanzliche Saft mit dem vollkommen löslichen Enzym wird sodann in einer Zentrifuge 20 behandelt und in einem Dick­ saftaufkocher 21 der bekannten Art mit Dialyserohren, eventu­ ell unter Beigabe von Polyethylenglykol konzentriert, der das Volumen dieses Produkts noch weiter reduziert. Das auf diese Weise erhaltene Rohenzym wird in einem Reaktor 22 noch weiter gereinigt, wo die Faser und Farbsubstanzen (Pigmente) abge­ schieden werden und das Natriumion Na+ abgetrennt wird.The vegetable juice with the completely soluble enzyme is then treated in a centrifuge 20 and concentrated in a thick juice reboiler 21 of the known type with dialysis tubes, possibly with the addition of polyethylene glycol, which further reduces the volume of this product. The crude enzyme obtained in this way is further purified in a reactor 22 , where the fibers and color substances (pigments) are separated and the sodium ion Na + is separated off.

Diese Reinigung kann erfolgen, indem in den Reaktor 22 über­ reichlich Ammoniumsulfat sowie Bariumchlorid eingefüllt wer­ den, die zu der folgenden Reaktion führen:This cleaning can be done by filling the reactor 22 with plenty of ammonium sulfate and barium chloride, which leads to the following reaction:

mit daraus folgender Bildung von Bariumsulfat, das beim Aus­ fallen die Rückstände und die Farbsubstanzen mitnimmt.with the consequent formation of barium sulfate, which the residues and the color substances take away.

In den Reaktor 22 wird ebenfalls Chlorwasserstoffsäure (HCl) in stöchiometrischer Quantität eingeführt, die die Funktion hat, das rückständige Natrium in Form von Natriumchlorid (NaCl) zu neutralisieren.In the reactor 22 is also introduced hydrochloric acid (HCl) in stoichiometric quantity, which has the function of neutralizing the residual sodium in the form of sodium chloride (NaCl).

Das Endprodukt kann in flüssigem oder auch gefriergetrockne­ tem Zustand verwendet werden, das Gefriertrocknen kann auch in den Phasen vor der Reinigung erfolgen, zum Beispiel nach der Behandlung mit Natriumhydroxyd.The end product can be liquid or freeze-dried condition, freeze-drying can also be used in the phases before cleaning, for example after treatment with sodium hydroxide.

Natürlich können die Einzelheiten der Durchführung des Ver­ fahrens unter Wahrung des Prinzips der Erfindung sich sehr von dem als nicht einschränkendes Beispiel Beschriebenen un­ terscheiden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlas­ sen.Of course, the details of how the Ver driving while respecting the principle of the invention of what is described as a non-limiting example differ without thereby leaving the scope of the invention sen.

Claims (10)

1. Verfahren zur industriellen Herstellung von Ascorbin­ oxydase-Enzymen, die in den biologischen oxidationshem­ menden Schutzsystemen von Nahrungsmitteln verwendbar sind, durch Extraktion aus Pflanzen, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, Kürbis­ früchte F (cucurbita pepo) oder andere Arten in Han­ delsqualität zu behandeln, indem sie in fließendem Was­ ser gereinigt, gewürfelt und mittels Zerkleinerung bei hoher Geschwindigkeit homogenisiert werden, die homoge­ nisierte Masse zu zentrifugieren oder zu klären, um das Feste von der Flüssigphase zu trennen, und daraus einen flüssigen pflanzlichen Saft zu erhalten, den genannten Saft zu filtern und ihn mit Natriumhydroxyd zu behan­ deln, um seinen pH-Wert zu erhöhen, um das Ascorbin­ oxydase-Enzym vollkommen löslich zu machen.1. Process for the industrial production of ascorbic oxidase enzymes which can be used in the biological antioxidant protective systems of food by extraction from plants, characterized in that it consists in pumpkin fruit F (cucurbita pepo) or other types in commercial quality to be treated by being cleaned in flowing water, diced and homogenized by comminution at high speed, centrifuging or clarifying the homogenized mass in order to separate the solid from the liquid phase, and to obtain a liquid vegetable juice therefrom filter the juice mentioned and treat it with sodium hydroxide to raise its pH in order to make the ascorbin oxidase enzyme completely soluble. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weitere Phasen aufweist, die darin bestehen, die Enzym-Hydroxid-Lösung zu zentrifugieren und mit Natrium anzureichern, und eventuell die genannte Lösung mit überreichlich Ammoniumchlorid sowie Bariumchlorid zu behandeln, um die Pigmente der Chloroplaste zu beseiti­ gen und das Natriumion abzutrennen.2. The method according to claim 1, characterized in that it has other phases, which are the Centrifuge enzyme hydroxide solution with sodium enrich, and possibly with the solution mentioned Abundant ammonium chloride and barium chloride too treat to remove the chloroplast pigments gene and to separate the sodium ion. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtration der von der Klärung stammenden Flüssig­ phase mit einer Filterpresse 16 und einer Ultrafiltra­ tions-Maschine 17 erfolgt, die hintereinander angeordnet sind, und daß der Ultrafiltrationsrückstand rückgeführt wird, bis sich der ursprüngliche trockene Rückstand wieder ergibt. 3. The method according to claim 1, characterized in that the filtration of the liquid phase originating from the clarification is carried out with a filter press 16 and an ultrafiltration machine 17 , which are arranged one behind the other, and that the ultrafiltration residue is recycled until the original dry Arrears again. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß es eine Phase beinhaltet, in der das halbfer­ tige Produkt auf wenigstens -20°C tiefgefroren wird, wenn letzteres nicht sofort nach der Herstellung ver­ wendet wird, daß die genannte Phase zwischen der der Ultrafiltrations-Phase und der Phase der Behandlung mit Natriumhydroxyd liegt, und daß die Behandlung mit Na­ triumhydroxyd vor dem Auftauen des Produkts erfolgt.4. The method according to claim 1 and 2, characterized net that it includes a phase in which the half-way freeze the product to at least -20 ° C, if the latter does not ver immediately after production is applied that the phase mentioned between the Ultrafiltration phase and the treatment phase with Sodium hydroxide is, and that the treatment with Na trium hydroxide before thawing the product. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Behandlung mit Natriumhydroxyd solange andauert, bis ein pH-Wert gleich 8 erreicht ist.5. The method according to claim 1, characterized in that the phase of treatment with sodium hydroxide as long continues until a pH of 8 is reached. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Anzureicherung der Enzym-Hydroxid-Lösung mit Natrium mit einem Dicksaftaufkocher 21 mit Dialyserohren unter Beigabe von Polyethylenglykol er­ folgt.6. The method according to claim 1, characterized in that the phase of enrichment of the enzyme hydroxide solution with sodium with a thick-water boiler 21 with dialysis tubes with the addition of polyethylene glycol, it follows. 7. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei dem die Enzym-Hydroxid-Lösung mit überreichlich Ammonium­ sulfat sowie Bariumchlorid behandelt wird, mit daraus folgender Bildung von Bariumsulfat, das beim Ausfallen die Rückstände und die Farbsubstanzen mitnimmt, und bei dem das rückständige Natrium durch Zufügen von Chlor­ wasserstoffsäure in stöchiometrischer Quantität in Salz umgewandelt wird.7. The method according to the preceding claims, in which the enzyme hydroxide solution with plenty of ammonium sulfate and barium chloride is treated with it following formation of barium sulfate, which when precipitated takes away the residues and the color substances, and at which the residual sodium by adding chlorine hydrochloric acid in stoichiometric quantity in salt is converted. 8. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Gefriertrocknungs-Phase des Produkts beinhaltet.8. The method according to the preceding claims, characterized characterized in that there is a freeze-drying phase of the Product includes. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Gefriertrocknungs-Phase an dem halbferti­ gen Produkt unmittelbar nach der Behandlung mit Natriumhydroxyd erfolgt. 9. The method according to claim 8, characterized in that the said freeze-drying phase on the semi-finished product immediately after treatment with Sodium hydroxide takes place.   10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Gefriertrocknungs-Phase an dem Endprodukt erfolgt, das aus der Phase der Reinigung von den Farbsubstanzen und dem rückständigen Natrium hervor­ geht.10. The method according to claim 8, characterized in that said freeze-drying phase on the final product takes place from the cleaning phase of the Color substances and the residual sodium goes.
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WO2013033087A3 (en) * 2011-09-02 2014-04-24 Burt's Farm, LLC Personal care compositions comprising squash or pumpkin extract
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