-
Verfahren zur Herstellung von proteolytischen Enzymen ES ist bekannt,
daß verschiedene Arten von b'Iikraorganismen proteolytische Enzyme erzeugen. Man
hat auch schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um proteolytische Enzyme mittels
Schimmelpilzen zu erhalten; aber diese Verfahren hatten den Nachteil, daß sie nicht
aseptisch waren, und die mit ihnen erhaltenen Lösungen waren relativ arm an Enzymen
undtechnisch nur schwer brauchbar. Diese Nachteile beruhten wahrscheinlich darauf,
daß man bei diesen bekannten Verfahren die Kulturmedien und die Bedingungen, unter
denen die Bakterien auf diesen Medlen zwecks Herstellung der Enzyme gezüchtet wurden,
nicht sorgfältig genug ausgewählt hatte, um. eine ausreichende Enzymabscheidung
zu gewährleisten.
-
Nach anderen Verfahren hat man zwax Lösungen mit großem Enzymgehalt
erhalten, indem man Bakterien oder Schimmelpilze auf stickstoffreichen Nährböden
züchtete, und zwar in Apparaten, die eine Durchführung dieses Verfahrens unter sterilen
Bedingungen ermöglichten. Die so erhaltenen Enzymlösungen hatten aber fast ausschließlich
amylolytische Wirkung.
-
Es ist nun gefunden worden, daß man durch Kombination verschiedener
für sich allein bekannter Maßnahmen, die sich auf die Zusammensetzung des Nährbodens
und die bei der Züchtung einzuhaltenden Arbeitsbedingungen beziehen, aus Mikroorganismen
vorzugsweise proteolytische Enzyme erhalten kann, und zwar solche Lösungen, die
in ihrer proteolytischen Wirksamkeit unvergleichlich stärker sind.als die bekannten
Enzymlösungen.
-
Dieses neue Verfahrenheruht zunächst in. gewissem Grad darauf, daß
man entgegen der herrschenden Ansicht stickstoffarme Nährböden verwendet. Als solche
kommen beispielsweise in Frage die Abwässer, die bei der Malzbereitung, beim Einquellender
Gerste oder 'beim Wässern des Manioks anfallen, oder das Getreide, das bei der Stärkefabrikation
gebraucht wird, oder solche Nährböden, die aus Abfallstoffen der Ölfabriken hergestellt
sind und denen man bedeutende Mengen von: Kohlenhydraten zugesetzt hat. Die besten
Resultate werden im letzteren Falle erhalten, wenn man den Nährböden ungefähr 8o
o/o Kohlenhydrate zusetzt. Man kann hierfür:dieverschiedensten Kohlenhydrate anwenden,
wie z. B. Stärke, Dextrin, Glucose, Lactose, Saccharose, Melasse, Molken (vorzugsweise
decaseiniert), Pento.sen, Glycerin usw. Diese Substanzen oder die Mischung zweier
oder mehrerer erleiden während der Gärung teilweise Veränderungen, welche das Produkt
beständiger machen; sie vergrößern die Pufferfähigkeit und erleichtern teilweisse
die Beibehaltung des pH in der sauren Zone nahe der neutralen, d.h. zwischen 5,5
und 7,0.
Die Menge des Proteinstickstoffes kann auf 2 g, -sogar
unter i g pro Liter dadurch herabgesetzt werden, da.ß der fehlende Stickstoff durch
organischen ersetzt wird.
-
Außer der Verwendung von Nährböden der gekennzeichneten Art, ist es
für das beanspruchte Verfahren wichtig, daß den Nährböden noch Erdalkalisalze zugesetzt
werden, wie z. B. Kalk- oder Magnesiumsulfateoder Chloride, welche die Eigenschaft
haben, die Ausscheidung von proteolytischen Enzymen zu *begünstigen. Die Optimaldosis,
beispielsweise von Magnesiumsulfat, beträgt 5 bis i o g pro Liter. Sie muß so berechnet
werden, daß der pH-Wert der Nährsuhstanz während der ganzem. Dauer der Fermentation
auf ungefähr 5,5 bis 7,0 gehalten wird, wovon besonders der Effekt des Verfahrens
abhängt.
-
Weiterhin ist es für die Bildung von vorwiegend proteolytischen Enzymen
wichtig, den Nährboden während des Prozesses gut zu belüften. Deshalb ist -es notwendig,
und zwar ebenfalls entgegen dem, was man bisher angenommen hatte, die Fermentationslösung
während des Prozesses ständig stark zu durchlüften, wobei der Nährboden steril gehalten
wird und zweckmäßig rasch wechselnder Druck und Unterdruck angewendet wird. Beispielsweise,
indem man auf den Kulturapparat einen Druck von einigen Zehnteln bis zu einem Kilogramm
reinwirken läßt.
-
Diese starken Änderungen bewirken besonders eine Verstärkung der Diffusion
der wirksamen Substanzen, die im Innein. der Mikroorganismen aufgespeichert sind,
in die umgebende Flüssigkeit. Der Übergang dieser Enzyme in die Lösung bietet großes
Interesse im Hinblick (auf die Notwendigkeit, das erhaltene Produkt sofort von den
Bakterien zu befreien, die @es ausgeschieden haben. Man muß in der Tat vermeiden,
daß diese Bakterien, wenn man die erhaltenen Lösungen im Vakuum konzentriert, unter
dem Einfiuß der Temperatursteigerung diastaseschädliche Substanzen abscheiden und
daß sie.im folgenden die Haltbarkeit des Produktes gefährden und Infektionen im
Verlauf des Beizvorganges hervorrufen. -Um das Verfahren unter dem veränderlichen
Druck auszuführen. und um die unerläßliche Sterilität herzustellen, benutzt man
voraeilhafterweise die in den französischen Patenten 563 932 "und 579
307 beschriebenen Apparate.
-
Das Verfahren kann verschieden in die Praxis übertragen werden. Wir
geben folgende Beispiele: a) Man kann als Nährsubstanzen die Abfallstoffe der ölfabriken:
ölkuchen aus den Samen von Erdnüssen, Sioj.a, Baumwolle, Leinen, die reich an Proteinen
sind, benutzen. Beispielsweise enthält eine Maische für ioool 5o kg Ölkuchen und
250 bis 350 1 Wasser. Man löst die Proteine nach .einem von den bekannten
Verfahren, d. h.entweder durch Milchsäuregärung des Breies bei ungefähr 5o bis 55°
während 24 bis 28 Stunden, oder man gibt ein wenig Mineralsäure, z. B. i
1 Schwefelsäure, zu und erwärmt entweder unter Druck oder auf 9o bis ioo° C, um
den im Ausgangsmaterial befindlichen Stickstoff in Lösung zu bringen.
-
Man filtriert die Masse, neutralisiert mit Soda oder Ammoniak und
gibt io bis 2okg Alkali- oder Erdalkaliphosphat dazu (die Menge des Natrons-,oder
Kaliphosphates kann auf 40 kg erhöht werden, ohne eine andere Unannehmlichkeit
als die der Preiserhöhung), 8 bis io kg Magnesiumsulfat, ebensloviel Ammoniumsulfat
und 40 kg irgendeiner auf irgendeine Weise in Lösung gebrachten Stärke oder eines.
Dextrins. Man -verdünnt mit Wasser, um das Volumen auf iooo 1 zu ergänzen, man sterilisiert
unter Druck, man impft mit einer Reimkultur und läßt unter starker Lüftung und vorzugsweise
unter wechselndem Druck und Vakuum in den Apparaten fermentieren, die in den oblen.-erwähnten
Patenten beschrieben sind. Die Fermentierung ist nach 48 bis 72 Stunden beendet.
Man zentrifugiert die Lösung, um die Bakterien abzuscheiden, man konzentriert durch
Eindampfen und setzt ein geeignetes Antiseptikum hinzu, wie z. B. i %ige Formaldehydlösung,
2- bis i %iges Phenol @o"der z o/oiges Kresol.
-
b.) Der Erdnußkuchen kann durch Abwässer, die beize Einquellen von
Gerste, 'bei der Malzbereitung oder beim Wässern des Manioks anfallen, oder durch
das Getreide, das bei der Stärkefabrikation gebraucht wird, ersetzt werden; trotz
ihrer Proteinarmut kännen diese Rückstände zusammen mit den obengenannt-en Salzmengen
sehr gute proteolytische Diastasen geben.
-
Die bisher allein. gebrauchten Soja- und Erdnußmaischen lieferten
solche gärbaren Lösungen, .die im. Mittel nur die Hälfte ,ihres Gewichtes an Casein
in i Stunde bei ¢o° C verflüssigen konnten, dagegen können die Lösungen, de durch
vorliegende Methode erhalten werden, unter denselben Umständen dass drei- bis sechsfache
ihres Gewichtes an Casein verflüssigen.
-
Die größere Wirkungskraft der so erhaltenen Beizen zusammen mit der
Tatsache, daß die Produkte keine Fäulnisfermente ,enthalten, ja sogar bakterizide
Wirkung haben, ermöglicht die Anwendung dieses Verfahrens einerseits zum Enthaaren,
anderseits zum Beizen. Nach irgendeinem der bekannten Verfahren. arbeitend, kann
man bei 37 bis q.o° C für das Beizen oder 25° C für das Enthaaren mit der
Hälfte
oder einem Drittel von der Enzymmenge auskommen, welche bei den gewöhnlichen pankreatischen
Beizmitteln angewandt werden muß. Man kann auch, mit gebräuchlichen Mengen arbeitend,
die Einwirkungszeit verkürzen (oder man kann, besser noch, mit der früher bekannten
Methode) und mit früher gebrauchten Mengen arbeiten und den Hautsubstanzverlusten
dadurch entgegenwirken, daß man die Badtemp.eratur auf 28 bis 30° C anstatt
38 bis q.0° C für das Beizen und 15 bis 17'C anstatt 25 bis 27°C für das
Enthaaren einstellt. ' Die Enzymlösungen oder Pulver, die nach vorliegendem Verfahren
erhalten werden, können auf sehr verschiedene bekannte Arten; gebraucht werden.
Wir. beschränken uns auf ein Beispiel: Die fast neutralisierten Häute werden wie
gewöhnlich in die vierfache Menge Wasser gelegt. Das Verhältnis des zu benutzenden
enzymatischen Produktes wechselt zwischen o,1 bis i,2-% des Hautgewichtes. Nach
der Art der zu behandelnden Häute (Schaf, Ziege oder Rind) und nach der Herkunft
der Häute soll die Badtemperatur zwischen 25 bis q.0° C für das Beizen und
zwischen 15 bis z5° C für das Enthaaren gehalten werden. Die Einwirkungsdauer ist
zwischen r und 2q. Stunden j e nach den verschiedenen Häuten und Temperaturen, bis
mit der Hand festgestellt ist (einzige Beurteilungsmöglichkeit), ob der ierforderliche
Geschmeidigkeixsgrad erreicht ist.
-
Die Vorteile des Arbeitens mit den Produkten, die in vorliegendem
Text beschrieben sind, sind: Verminderung der Herstellungskosten; Herstellung eines
gleichmäßigen. Lederbeizmittels, welches keine schlechten Gerüche hat und das jede
Hautveränderugg durch Fäulnis und jedes Überbeizen verhindert; Vergrößerung der
Ausbeute an Leder durch Herabsetzung der Einwirkungstemperatur.