DE69111175T2

DE69111175T2 - Verfahren zur Herstellung modifizierter proteinischer Produkte und Zusammensetzungen daraus.

Info

Publication number: DE69111175T2
Application number: DE69111175T
Authority: DE
Inventors: Rita Maria Delrue
Original assignee: Cargill BV
Current assignee: Cargill BV
Priority date: 1990-10-03
Filing date: 1991-10-03
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2011-10-04
Also published as: EP0479596B1; ES2079585T3; US5100679A; DE69111175D1; CA2052608A1; CA2052608C; EP0479596A1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein die Behandlung pflanzlicher Nährstoffquellen und insbesondere die Behandlung pflanzlicher Proteine und Kohlehydrate, um deren Geschmack und Verdaulichkeit zu einem Ausmaß zu verbessern, das eine Verwendung derartiger Nahrungsstoffe als Nahrungsmittel für menschlichen und tierischen Verbrauch erlaubt.
Die latenten Nährwerte, die in vielen Pflanzen, insbesondere den Ölsamenpflanzen, wie etwa Sojabohnen und anderen Gemüseund Baumwollsamen vorhanden sind, sind gut bekannt. Eine Verwertung dieser Nährstoffquellen wurde schwerwiegend beeinträchtigt durch die Gegenwart natürlich vorkommender Substanzen in diesen pflanzlichen Nährstoffen, die deren Verdaubarkeit und deren Geschmack beeinträchtigen.
Ein besonderes Anwendungsfeld, bei dem wünschenswert wäre, pflanzliche Nährstoffe zu verwerten, ist die Herstellung von Milchaustauschern zum Muttermilchersatz, inbesondere bei der Fütterung junger Zuchttiere, wie etwa Kälbern und Schweinen. Milchaustauscher für diese Jungtiere haben sich zu einem wichtigen Sektor der Tierfutterindustrie entwickelt. Verständlicherweise wurden Trockenmilchprodukte, wie etwa Magermilch, Molke und Kasein als die wünschenswerteste Nährstoffquelle für Milchaustauscher angesehen. Der unvorhersagbare und relativ hohe Preis von aus Milch stammenden Nahrungsmittelquellen hat jedoch ein Interesse an alternativen, kostengünstigeren Nahrungsmittelquellen geweckt, vorausgesetzt, daß sie fähig sind in den Jungtieren, an die sie verfüttert werden, gleiche Wachstumsraten zu erzeugen, wie diejenigen, die von aus Milch stammenden Ersatzstoffen erzeugt werden.
Die Hauptnachteile pflanzlicher Nahrungsmittelquellen ist ihr typischer bohnenartiger Geschmack und ihre schlechte Verdaubarkeit. Der bohnenartige Geschmack kann insbesondere, wenn als ein Tierfutter verwendet, durch Kochen oder Rösten überwunden werden. Die schlechte Verdaubarkeit pflanzlicher Nahrungsmittel, wie etwa von Sojaprotein, wird durch die Gegenwart von Oligosaccharidzuckern, Antiernäherungsfaktoren wie Trypsininhibitor und Proteinen, die Antigenizität zeigen, hervorgerufen.
Diese Zucker sind Antiernäherungsfaktoren, da sie Blähungen verursachen. Diese Blähungen führen zu Unwohlsein, Durchfall, Appetitsverlust und geringem Wachstum, die alle die Verwendung pflanzlicher Nahrungsmittel in großem Umfang als Milchaustauscher für den menschlichen Verbrauch verhindert haben.
Von den Proteinen mit Antigenizität wird angenommen, daß sie die Wachstumsrate von Jungtieren beeinträchtigen oder erniedrigen. Die Antigenizitätsfaktoren stehen im allgemeinen im Zusammenhang mit der Gegenwart von Glycinin, Beta- Conglycinin, Lectin und Urease, die natürlich in pflanzlichen Nahrungsmitteln, wie etwa Sojabohnen und Baumwollsamen vorkommen. In Jungtieren führt die Gegenwart dieser Substanzen zu Durchfall, geringem Wachstum und sogar zu Sterblichkeit.
Pflanzliche Nahrungsmittel, insbesondere Sojaprodukte enthalten üblicherweise auch Faktoren, die die natürliche Verdauungswirkung des Enzyms Trypsin im Darm inhibieren. Diese Trypsin inhibierenden Faktoren können durch Wärmebehandlung auf unterhalb von 1,0 mg inhibiertes Trypsin pro Gramm Produkt erniedrigt werden, beispielsweise durch Erwärmen auf eine Temperatur von mehr als 85ºC für 6 Minuten.
Die Nachteile pflanzlicher Nahrungsmittel sind gut bekannt und es wurden viele Versuche unternommen, um Behandlungsverfahren zur Verfügung zu stellen um deren Geschmack und Verdaubarkeit zu verbessern. US-Patent Nr. 4,512,973 offenbart eine Inaktivierung von Sojabohnen-Trypsininhibitoren mit einem aus Seestern stammendem Trypsinenzym in Kombination mit einem ergänzenden proteolytischem Enzym.
Verschiedene Verfahren zum Hydrolysieren der Blähungen erzeugenden Zucker wurden ebenfalls vorgeschlagen. Diese Blähungen erzeugenden Zucker sind diejenigen Zucker, vor allem das Alpha-Oligosaccharid, Stachyose, Raffinose und Saccharose, die im Verdauungstrakt nicht verdaut werden, und intakt in den unteren Darmbereich gelangen, wo sie anaerobisch fermentiert werden, was zur Erzeugung von Kohlendioxid, Wasserstoff und Methan führt. Die US-Patente Nr. 4,483,874, 4,376,127, 4,216,235 und 3,632,346 beschreiben verschiedene enzymatische Behandlungen, von denen angegeben wird, daß sie zu einer Hydrolyse oder einem Abbau der Blähungen erzeugenden Zucker zu verdaulichen Mono- und Disaccharidzuckern führen.
Patent Nr. 4,485,874 offenbart die Herstellung eines Milchersatzstoffs aus rohen pflanzlichen Protein- und Kohlehydratquellen unter Verwendung eines Enzyms mit mehreren Glycosidaseaktivitäten. Die Zugabe von anderen Enzymen, wie etwa Amylasen und/oder Proteasen zum Glycosidase-Enzym sind vorgeschlagen.
In dem in Patent Nr. 4f 483,874 beschriebenen Behandlungsverfahren wird eine Rohstoffquelle für pflanzliches Protein und Kohlenhydrat, z.B. vollfette oder entfettete Bohnen oder Baumwollsamen, Sojamehl oder -schrotmehl, gekocht um Trypsin inhibierende Faktoren zu inaktivieren. Das gekochte Material wird in Wasser aufgeschlämmt und mit dem Enzym bei einer erhöhten Temperatur in Kontakt gebracht, die unterhalb der liegt, bei der das Enzym inaktiviert wird, bei oder geringfügig unterhalb von 50ºC, das entstehende Produkt kann direkt als eine Milchersatzquelle verfüttert werden oder kann mit zusätzlichen Fett-, Protein- und Kohlehydratquellen angereichert werden, in Abhängigkeit vom Nährgehalt des Ausgangsrohmaterials. Üblicherweise ist eine Anreicherung erforderlich um den Nährstoffgehalt von Muttermilch zu erreichen.
Es wurde festgestellt, daß, obwohl die durch das Verfahren von US-Patent Nr. 4,483,874 erhaltenen Endprodukte zufriedenstellende fluide Milchersatzstoffe sind, das offenbarte Verfahren nicht für eine Übertragung auf gewerbliche Herstellung geeignet ist, insbesondere wenn es wünschenswert ist, oder üblich ist, wenn ein Milchaustauscher für Tiere das gewünschte Endprodukt ist, ein Trockenprodukt bereitzustellen das vom Endverbraucher erworben und angesetzt wird.
Pflanzliche Nahrungsmittelquellen, z.B. Sojabohnenschrotmehl oder -mehl bilden, wenn mit Wasser gemischt, sehr steife Aufschlämmungen, die im kommerziellen Maßstab schwierig handzuhaben sind.
Demgemäß ist es erforderlich, hochverdünnte Aufschlämmungen mit einein relativ niedrigen Feststoffgehalt, im allgemeinen unterhalb 15 Gew.-% und typischerweise unterhalb 10 Gew.-% zu verwenden, um die Handhabung der Aufschlämmung ohne die Erfordernis spezieller Pumpen, erhöhter Elektrizitätskosten etc. zu erlauben. Tyischerweise zeigen Sojabohnenaufschlämmungen mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.-% während Lagerung eine Viskositätszunahme von 2000 bis 7000 mPas (Centipoise) bei 40ºC.
Aufschlämmungen mit niedrigem Feststoffgehalt sind, obwohl vom Standpunkt der Handhabbarkeit während der Verarbeitung wünschenswert, kostenineffizient, wenn ein Trockenprodukt gewünscht ist. Beispielsweise können die Kosten einer Sprühtrocknung einer nach dem Verfahren des '874 Patentes erhaltenen Aufschlämmung mit 10 % Feststoffen, das 3,9-fache der Sprühtrocknungskosten einer Aufschlämmung mit 30 % Feststoffen pro Gewichtseinheit Produkt betragen.
Es ist somit höchst wünschenswert, ein effizientes und effektives Verfahren zum Behandeln pflanzlicher Proteine und Kohlehydrate zu entwickeln, um den Geschmack und die Verdauung für tierischen und menschlichen Verbrauch zu verbessern. Zudem ist es ebenfalls höchst wünschenswert, einen Milchersatz, der kostengünstig und einfach zu verwenden ist, zu entwickeln.
Es wäre wünschenswert, eine Verbesserung für das Verfahren des US-Patentes 4,483,874 bereitzustellen, um für verbesserte Verfahrenseffektivitäten zu sorgen. Es wurde entdeckt, daß eine derartige Verbesserung bewerkstelligt werden kann durch eine Vorbehandlung der Sojaaufschlämmung um einen partiellen Abbau der stärkefreien Polysaccharide zu verursachen, was zu einer merklichen Verminderung der Viskosität der Aufschlämmung vor der Wärmebehandlung und während der weiteren Verarbeitung führt. Dies erlaubt den Feststoffgehalt der Aufschlämmung zu erhöhen, was Trocknungskosten vermindert und führt zu einer Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Aufschlämmung einer pflanzlichen Protein- und Kohlenhydratquelle, die mehr als etwa 21 Gew.-% Feststoffe enthält, hergestellt. Eine derartige Aufschlämmung hat typischerweise eine Viskosität von 4000 mPas (Centipoise) bei 40ºC. Unbehandelt nimmt die Viskosität einer derartigen Aufschlämmung innerhalb 5 Stunden auf mehr als 7000 mPas (cps) zu. Die Aufschlämmung wird mit einem Viskositätserniedriger vorbehandelt, der mit den stärkefreien Polysacchariden und Proteinen reagiert. Der Zeitraum, die Temperatur und die Konzentration des Viskositätserniedrigers werden so gesteuert, um eine Viskosität der Aufschlämmung von mehr als 2000 mPas (Centipoise) bei einem Trockenfeststoffgehalt von etwa 21,5 Gew.-% bereitzustellen. Die vorbehandelte Aufschlämmung wird dann wärmebehandelt, um die Protein-Antiernährungsfaktoren zu inaktivieren.
Die wärmebehandelte Aufschlämmung wird dann einem Hydrolysemittel ausgesetzt. Das Hydrolysemittel ist Alpha- Galactosidase. Die Hauptfunktion davon ist es, Blähungen erzeugende Zucker, vorwiegend Raffinose, Stachyose und Saccharose zu verdaubaren Monosacchariden zu hydrolysieren. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Hydrolysemittel auch die Verwendung von Glycosidase-Enzym zum weiteren Abbau stärkefreier Polysaccharide und führt zu einer weiteren Erniedrigung der Viskosität der Aufschlämmung. Ein Enzym vom Proteasetyp kann mit oder ohne das Glycosidase-Enzym ebenfalls dem Hydrolysemittel zugegeben werden.
Nach Enzymverdau ist die Verdaubarkeit und der Geschmack der pflanzlichen Proteine und Kohlehydrate zu einem Ausmaß verbessert, daß sie direkt als eine Nahrungsmittelquelle verwendet werden können. Am vorteilhaftesten wird die Aufschlämmung jedoch getrocknet, üblicherweise durch Sprühtrocknen, um ein freifließendes Pulver oder agglomeriertes Produkt bereitzustellen, das vom Endverbraucher angesetzt und mit zusätzlichen Nährstoffen gemischt wird, typischerweise aus Milch stammendes Protein, Zucker und Fett, um einen Milchersatz bereitzustellen, der im Nährwert der Muttermilch äquivalent ist.
Die Behandlung der vorliegenden Erfindung wird beschrieben in Verbindung mit der Verwendung zerkleinerter Pflanzenproteine und -kohlehydrate, genauer gesagt von entfettetem Sojamehl und Sojaschrotmehl. Das entfettete Soja enthält weniger als 1,2 % Öl und etwa 50 % Protein. Alternativ kann entfettetes Rübsamenmehl oder Baumwollsamen- und Keimmehl verwendet werden. Es ist festzuhalten, daß alle Gewichtsprozentangaben hierin in Bezug auf Trockenfeststoffe gemessen wurden.
Um ein Sojaprodukt mit im wesentlichen keinen Antiernährungsfaktoren und einer guten Dispergierbarkeit zu erhalten, wird zuerst eine wäßrige Aufschlämmung hergestellt. Die Aufschlämmung wird hergestellt durch Vermengen von Sojamehl, Wasser und einer Säure, so daß der pH-Wert der Aufschlämmung zwischen 3,5 und 6 liegt. Die Aufschlämmung wird dann mit einem Viskositätserniedriger, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Glycosidase-Enzym und einem Antioxidans vorbehandelt. Weiterhin kann der Viskositätserniedriger ein Gemisch von zwei oder drei Komponenten eines Glycosidase-Enzyms mit einem Antioxidans und/oder einer Aminosäure sein.
Die vorbehandelte Aufschlämmung wird dann durch Einleiten von Frischdampf erwärmt, gefolgt von stark scherendem Mischen des Produkts. Die Bedingungen werden ausgewählt, so daß die proteinhaltigen Antiernährungsfaktoren in der Sojaaufschlämmung stark verringert oder inaktiviert werden. Andere Erwärmungsbedingungen können angewendet werden, solange die Antiernährungsfaktoren im wesentlichen beseitigt werden. Die vorbehandelte Aufschlämmung wird gekühlt, dann mit einem Hydrolysemittel aus einer Alpha-Galactosidasequelle behandelt, das mit Glycosidase oder Protease einzeln kombiniert werden kann oder alle drei Komponenten können zusammen verwendet werden. Bevorzugt ist das Hydrolysemittel ein Gemisch von Alpha-Galactosidase und einer Glycosidase und stärker bevorzugt ist das Hydrolysemittel ein Gemisch von Alpha- Galactosidase, Glycosidase und einer Protease. Dieses proteinhaltige Material wird getrocknet um ein Proteinprodukt zu bilden.
Um die wäßrige Aufschlämmung herzustellen, wird bevorzugt Sojamehl verwendet. Das Sojamehl wird aus weißen oder gerösteten Sojaflocken hergestellt. Grobe oder feine Flocken können verwendet werden. Diese zerkleinerten Flocken können gemahlen werden, so daß die Flocken durch ein etwa 70 bis etwa 1000 Mikrometer Sieb durchtreten können, siehe US-Patente Nr. 4f478,940 und 4f478,856. Stärker bevorzugt können die gemahlenen Flocken durch ein 100 bis 500 Mikrometer Sieb durchtreten. Das Sojamehl wird mit Wasser gemischt bei einer Temperatur von 30ºC bis 60ºC, bevorzugt 45ºC, um eine Aufschlämmung von zwischen 15 bis 35 Gew.-% Trockenfeststoffen, bevorzugt 20 bis 30 Gew.-%, stärker bevorzugt 24 bis 28 Gew.-% Trockenfeststoffe zu bilden. Der pH-Wert der Aufschlämmung wird zwischen 3,5 und 6 eingestellt und bevorzugt zwischen 4,0 bis 5,0. Um den pH-Wert einzustellen sind die folgenden Säuren bevorzugt: Salzsäure, Phosphorsäure und organische Säuren, die einschließen könnten aber nicht beschränkt sind auf Zitronensäure, Ascorbinsäure und Maleinsäure. Ein Gemisch von Salzsäure mit organischen Säuren könnte ebenfalls verwendet werden, wobei die Kombination von Salzsäure und Zitronensäure bevorzugt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die hochviskose Aufschlämmung vorbehandelt durch Inkontaktbringen mit einem Viskositätserniedriger, der vorwiegend mit dem stärkefreien Polysaccharid und Proteinen reagiert, und dadurch die Viskosität der Aufschlämmung erniedrigt. Dieser Viskositätserniedriger wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Glycosidase-Enzym, einem Antioxidans und Gemischen davon. Der Viskositätserniedriger könnte ein Protease-Enzym und/oder eine Aminosäure enthalten.
Das Glycosidase-Enzym kann von einem Enzymkomplex stammen, der mehrere Enzymaktivitäten enthält, die die stärkefreien Polysaccharide abbauen, wobei die am meisten bevorzugten Aktivitäten Cellulase, Hemicellulase, Pectinase, Xylanase, Invertase, Beta-Glucanase, Cellobiase, Arabinase u.dgl. sind. Das Glycosidase-Enzym stammt üblicherweise aus Pilzen (vielkernige Fadenpilze), bevorzugt aus Trichoderma reseii und Aspergillus niger. Als Viskositätserniedriger wird das Glycosidase-Enzym in einer Menge von 0,02 bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 bis 0,8 Gew.-% verwendet. Wenn das Enzym in Enzymaktivität ausgedrückt wird, hat das verwendete Enzym eine Aktivität von 120 FBG Einheiten/ml.
Jedes Antioxidans kann verwendet werden, solange es für Nahrungsmittelchemie für entweder tierischen oder menschlichen Verbrauch verdünnt wird. Ein Antioxidans vom Sulfittyp ist bevorzugt, insbesondere Natriummetabisulfit. Das Antioxidans wird in einer Menge von 0,05 bis 1,2 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 bis 0,6 Gew.-% verwendet. Falls Natriummetabisulfit oder ein anderes Oxidans vom Sulfittyp verwendet wird, wird vor dem Trocknen der Aufschlämmung ein Neutralisierungsmittel zugegeben. Wasserstoffperoxid ist das bevorzugte Neutralisierungsmittel.
Die Aminosäure ist bevorzugt Cystein und wird in einer Menge von 200 bis 800 ppm verwendet. Bevorzugt ist der Viskositätserniedriger ein Glycosidasengemisch, wobei das Gemisch ein Glycosidase-Enzym und entweder oder sowohl eine Protease als auch ein Antioxidans und eine Aminosäure enthält. Die Komponenten liegen innerhalb der vorstehend vorgeschriebenen Bereiche.
Das Glycosidase-Enzym wird sogar am meisten bevorzugt mit einem Antioxidans gemischt. Am meisten bevorzugt ist der Viskositätserniedriger ein Gemisch von Glycosidase-Enzym mit Natriummetabisulfit als dem Antioxidans.
Der Viskositätserniedriger wird der Aufschlämmung bei einer Temperatur von 30 bis 60ºC, bevorzugt von 40 bis 45ºC zugegeben. Die Reaktionsdauer für den Viskositätserniedriger beträgt im allgemeinen etwa 2 Stunden, hängt aber von der verwendeten Menge von Sojamehl und der gewünschten Viskositätserniedrigung ab. Die Viskosität der Aufschlämmung beträgt 800 bis 4000 mPas (Centipoise), bevorzugt weniger als etwa 2000 mPas (Centipoise), wobei die Viskosität bei 40ºC unter Verwendung eines Brookfield Spindel Viskosimeters gemessen wird. Die Vorbehandlung erniedrigt die Viskosität der Aufschlämmung derart, daß die vorbehandelte Aufschlämmung sogar nach dem Erwärmungsschritt keine so hohe Viskosität aufweist, daß eine weitere Verarbeitung schwierig würde.
Die vorbehandelte Aufschlämmung wird auf mehr als 85ºC erwärmt. Im allgemeinen wird die vorbehandelte Aufschlämmung in einer Strahlkochanlage, die aus mehreren Frischdampfeinleitungen gefolgt von einem Hochgeschwindigkeitsmischwerk zusammengesetzt ist, erwärmt, obwohl jedes mechanische Mittel für diesen Erwärmungsschritt verwendet werden kann, vorausgesetzt, die Temperatur der vorerwärmten Aufschlämmung beträgt mehr als 85ºC aber nicht mehr als 155ºC. Wenn eine Strahlkochanlage verwendet wird, wird Dampf mit 8 bis 13,5 bar direkt eingeleitet, um die Temperatur auf mehr als 85ºC zu bringen. Nach der Dampfzugabe folgt ein gründlicher Hochgeschwindigkeitsmischschritt, der ein ausreichendes Vermischen von Dampf/Aufschlämmung gewährleistet. Die vorbehandelte Aufschlämmung kann mit einer Verweilzeit von 2 bis 12 Minuten auf 100º bis 135ºC erwärmt werden, bevorzugt auf 105º bis 120ºC mit einer Verweilzeit von 4 bis 7 Minuten. Die erwärmte vorbehandelte Aufschlämmung wird dann unter Verwendung von Unterdruck in einem Schnellkühler auf 70º bis 95ºC, bevorzugt auf 80 bis 90ºC gekühlt und dann auf eine zweite Temperatur von 30º bis 55ºC, bevorzugt von 45º bis 50ºC gekühlt.
Im allgemeinen wird die Aufschlämmung zuerst in einen Strahlkocher gepumpt, wo sie auf mehr als 115ºC erhitzt wird, und wird dann durch eine Halteröhre geleitet, um eine Verweilzeit von mindestens 50 Sekunden bis 480 Sekunden, bevorzugt 80 bis 300 Sekunden, zu ergeben. Durch Erwärmen der vorbehandelten Aufschlämmung werden unerwünschte proteinhaltige Antiernährungsfaktoren im wesentlichen inaktiviert.
Danach wird die vorbehandelte Aufschlämmung mittels eines Schnellkühlers auf eine zweite Temperatur gekühlt und dann in einem Kühler gekühlt. Es ist ebenfalls möglich, einen Plattenund/oder Röhrenkühler zu verwenden. Es sollte bemerkt werden, daß, falls ein Strahlkocher ohne einen Mischschritt verwendet wird, im allgemeinen höhere Temperaturen angewandt werden, aber daß Sorgfalt aufgewandt werden muß, um eine Denaturierung des proteinhaltigen Materials zu vermeiden. Denaturierung der Proteine führt zu einem geringen Nährwert des Endprodukts. Es kann vorteilhaft sein, niedrigere Temperaturen zu verwenden, da hierbei eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Proteindenaturierung auftritt und bei Verwendung niedrigerer Temperaturen ist die Farbe des proteinhaltigen Endprodukts heller.
Die gekühlte, vorbehandelte Aufschlämmung wird weiterhin mit einem Hydrolysemittel behandelt. Das Hydrolysemittel ist Alpha-Galactosidase, könnte aber ebenfalls ein Glycosidase- Enzym und/oder ein Protease-Enzym enthalten. Bevorzugt ist das Hydrolysemittel ein Gemisch aus Glycosidase-Enzym und Alpha- Galactosidase. Stärker bevorzugt ist das Hydrolysemittel ein Gemisch aus Alpha-Galactosidase, Glycosidase- und Protease- Enzymen. Die Standardreaktionsdauer beträgt etwa 4 Stunden, kann aber unter Berücksichtigung des Trockenfeststoffgehalts der Aufschlämmung und der Menge der verwendeten Enzyme variiert werden. Es ist zu bemerken, daß die vorbehandelte Aufschlämmung, wie hierin angegeben, gekühlt werden sollte, so daß, wenn das Enzymgemisch zugegeben wird, die Enzyme nicht aufgrund der zu hohen Temperatur der vorbehandelten Aufschlämmung inaktiviert werden. Das entstehende proteinhaltige Material hat eine Viskosität von 500 bis 3500 mpas (Centipoise), bevorzugt von 500 bis 2500 mPas (Centipoise) bei 50ºC, gemessen mittels eines Spindel Brookfield Viskosimeters.
Das Glycosidase-Enzym ist bevorzugt ein Multienzymkomplex, der stärkefreie Polysaccharide abbaut und Enzymaktivitäten, wie etwa Cellulase, Hemicellulase, Pentosanase, Beta-Glucanase, Xylanase, Cellobiase, Pectinase, Invertase und Arabinase enthält. Diese Enzyme werden von Pilzen hergestellt. Die bevorzugte Glycosidase ist VISCOZYME 120L, die von NOVO- Nordisk erworben werden kann, ROHAMENT 7069 von Rohm oder Cellulase CE von Alko.
VISCOZYME 120L ist ein Enzymgemisch, das von einem Pilz des Aspergillus-Stammes, bevorzugt von Aspergillus niaer hergestellt wird. Das Glycosidase-Enzym kann hergestellt werden von anderen Pilzstämmen wie etwa von Aspergillus oryzae, einem Trichoderma-Stamm, bevorzugt Trichoderma longibrachiatum, früher Trichoderma reseii; einem Penicillium- Stamm, bevorzugt Penicillium emersonii, Penecillium funicullosum und Gemischen davon.
Die Glycosidaseaktivität wird in FBG-Einheiten/ml ausgedrückt, wobei FBG die Pilz-Beta-Glucanaseeinheit (fungal beta glucanase) ist. Die Aktivität beträgt mindestens 120 FBG Einheiten/ml. Der Multienzymkomplex sollte mindestens die folgenden Enzymaktivitäten enthalten: Cellulase 150-800, Xylanase 140-800, Pectinase 50-10.000, Hemicellulase 100-600, Pentosanase 300-1000, Beta-Glucanase 1500-7000, Cellobiase 1- 10, jeweils in Mikromol Produkt/Minute/Gramm Substrateinheiten.
Die Protease kann aus Pilz-, Bakterien- und Pflanzenextrakten und Gemischen davon stammen oder genauer gesagt aus Pilzen des Aspergillus-Stammes, bevorzugt von Aspergillus oryzae, des Bacillus-Stamms, bevorzugt Bacillus lichenformis und Bacillus subtilus und von Pflanzenextrakten, wie etwa Papain. Bevorzugt wird eine bakterielle Protease mit einer Aktivität von 0,5 AU/g verwendet, wobei AU Anson-Einheiten sind. Die stärker bevorzugte Protease wird von Bacillus subtilus hergestellt. NEUTRASE .5L ist die am meisten bevorzugte Protease, die von NOVO Nordisk erworben werden kann. Bevorzugt wird eine bakterielle Protease mit einer Aktivität von 0,5 AU/Gramm verwendet. Die Protease wird verwendet, um die Proteine zu hydrolysieren und die Löslichkeit des proteinhaltigen Endprodukts zu erhöhen.
Die Alpha-Galactosidase wird ausgewählt aus einer Gruppe pilzlicher oder bakterieller Alpha-Galactosidasen oder Gemischen davon. Alpha-Galactosidase wird von NOVO Nordisk hergestellt. Alpha-Galactosidase kann hergestellt werden von Pilzen des Aspergillus-Stammes, bevorzugt von Aspergillus niqer und Aspergillus orvzae, des Monascus-Stammes, bevorzugt Monascus pilosus und aus Bakterien des Bacillus-Stammes, bevorzugt Bacillus stearothermophilus. Die Alpha-Galactosidase stammt bevorzugt von einem Pilz ab (Aspergillus-Stamm) mit einer Aktivität von 250 GAL-Einheiten/Gramm (GALU bedeutet Galactosidaseeinheit). Am meisten bevorzugt ist eine Pilz- Alpha-Galactosidase eines Aspergillus niger-Stammes mit einer minimalen Aktivität von 250 GALU/Gramm. Die Alpha- Galactosidase katalysiert die Hydrolysen verschiedener Zucker, wie etwa Raffinose, Stachyose und Saccharose. Wenn die Aufschlämmung mit dem Enzymgemisch behandelt wird, wird die Temperatur auf von 35º bis 60ºC, bevorzugt 40º bis 45ºC gehalten. Gegebenenfalls wird der pH-Wert des Enzym/Aufschlämmungsgemisches eingestellt, um einen pH-Wert von 4,0 bis 5,5, bevorzugt von 4,5 bis 5,0 aufrechtzuerhalten durch Zugeben von Salzsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid.
Wenn das Hydrolysemittel lediglich Alpha-Galactosidase (250 GALU/Gramm) ist, wird es in einer Menge von 0,2 bis 1,3, bevorzugt von 0,4 bis 1,0, stärker bevorzugt von 0,5 bis 0,8 Gew.-% verwendet. Falls die Alpha-Galactosidase eine Aktivität aufweist, die mehr oder weniger als 250 GALU/Gramm beträgt, wird die verwendete Menge angepaßt. Wenn die Dosierung in GALU/Gramm trockenes proteinhaltiges Material ausgedrückt wird, wird für die Enzymbehandlung die Alpha-Galactosidase (250 GALU/Gramm) in einer Menge von 0,50 GALU bis 3,25 GALU, bevorzugt von 1,0 GALU bis 2,5 GALU, stärker bevorzugt von 1,25 GALU bis 2,0 GALU verwendet.
Wenn das Hydrolysemittel zusätzlich zu Alpha-Galactosidase ein Glycosidase-Enzym mit einer Aktivität von 120 FBG/ml enthält, wird das Glycosidase-Enzym in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gew.-%, bevorzugt von 0,2 bis 0,85 Gew.-% verwendet. Falls das Glycosidase-Enzym eine niedrigere oder höhere Aktivität als 120 FBG/ml aufweist, wird die Dosierung berichtigt. Falls die Dosierung der Glycosidase-Enzyme in FBG-Einheiten pro Gramm proteinhaltiges Material für die Enzymbehandlung ausgedrückt wird, wird das Glycosidase-Enzym in einer Menge von 0,1 bis 1,0 FBG, bevorzugt von 0,2 bis 0,85 FBG-Einheiten pro Gramm Trockenprodukt verwendet. Wenn das Hydrolysemittel ein Glycosidase-Enzym mit einer Aktivität von 120 FBG/ml enthält und die Alpha-Galactosidase eine Aktivität von 250 GALU/Gramm aufweist, enthält das der vorbehandelten Aufschlämmung zugegebene Gemisch pro Gramm trockenes proteinhaltiges Material von 1,0 GALU bis 2,0 GALU und von 0,15 FBG-Einheiten bis 1,0 FBG-Einheiten pro Gramm Trockenprodukt.
Das Hydrolysemittel, das zusätzlich zu Alpha-Galactosidase und Glycosidase-Enzymen die Protease enthält, wird in einer Menge von 0,5 bis 2,4 Gew.-%, bevorzugt von 0,65 bis 2,25 Gew.-% verwendet, wobei das Alpha-Galactosidase-Enzym eine Aktivität von 250 GALU/Gramm aufweist, das Glycosidase-Enzym eine Aktivität von 120 FBG/ml aufweist und die Protease eine Aktivität von 0,5 AU/Gramm aufweist.
Auf die Enzymaktivitäten umgerechnet, enthält das Enzymgemisch etwa 0,0005 bis etwa 0,005 AU Proteaseaktivität, 0,1 bis 1,0 FBG Glycosidaseaktivität und 0,35 bis 2,5 GALU/Gramm Alpha- Galactosidaseaktivität, die einem Gramm Trockenprodukt zuzugeben sind. Stärker bevorzugt enthält das Gemisch auf ein Gramm Trockenprodukt 0,00125 bis 0,004 AU Proteaseaktivität, 0,2 bis 0,85 FBG Glycosidase-Enzymaktivität und 1,0 bis 2,5 GALU/Gramm Alpha-Galactosidaseaktivität pro Gramm Trockenprodukt. Am meisten bevorzugt macht das Enzymgemisch etwa 0,5 % Glycosidase, 0,2 % Protease und etwa 0,6 % Alpha- Galactosidase, bezogen auf Gewichtsprozent der Aufschlämmung aus.
Eine andere Maßnahme, die durchgeführt werden kann, um die löslichen Zucker in der vorbehandelten Aufschlämmung zu entfernen ist es, die vorbehandelte Aufschlämmung zu dekantieren. Das Problem beim Dekantieren ist, daß es manchmal die Ausbeute des Endprodukts vermindert. Daher kann, falls gewünscht, nach der Enzymbehandlung zusätzlich dekantiert werden. Unter Dekantieren wird verstanden, daß aneinanderhängende Feststoffe von Suspensionen abgetrennt werden. Die Flüssigphase kann über eine Zentrifuge geleitet werden, um die Feststoffe zu gewinnen.
Nach Bilden des proteinhaltigen Materials ist es ratsam das Material zu pasteurisieren, um sicherzustellen, daß mikrobielle Aktivität auf ein Minimum reduziert wird. Um das proteinhaltige Material zu pasteurisieren, wird die Aufschlämmung durch einen Wärmetauscher gepumpt, um die Temperatur für 10 bis 20 Sekunden auf etwa 85ºC zu erhöhen. Falls gewünscht, kann die Aufschlämmung mit Natriumhydroxid oder Natriumcarbonat oder Calciumhydroxid eingestellt werden, um einen pH-Wert von 5,0 bis 6,5 zu erhalten. Das proteinhaltige Material wird durch Schnelltrocknen oder Sprühtrocknen getrocknet, um dadurch ein proteinhaltiges Produkt zu bilden, wobei Sprühtrocknen die bevorzugte Methode ist. Beim Trocknen des proteinhaltigen Materials ist das Hydrolysemittel ein Gemisch von Alpha-Galactosidase- und Glycosidase-Enzymen. Am meisten bevorzugt enthält das Hydrolysemittel auch eine Protease. Im allgemeinen wird das proteinhaltige Material so getrocknet, daß das proteinhaltige Produkt von 3 bis 11 % Feuchtigkeit, bevorzugt von 4 bis 8 % Feuchtigkeit, am meisten bevorzugt von 4 bis 6 % Feuchtigkeit, bezogen auf das Gewicht des proteinhaltigen Endprodukts, enthält. Falls gewünscht können zusätzlich, aber nicht notwendigerweise vor oder nach dem Trocknen des proteinhaltigen Produkts Aminosäuren zugegeben werden, um den Nährwert des Produkts weiter aufzuwerten, wobei Lysin und/oder Methionin bevorzugt sind.
Das proteinhaltige Produkt umfaßt: 48 bis 54 % Protein, 10 bis 22 % einfache Zucker (bestimmt durch HPLC), die 4 bis 9 % Glucose und Galactose und 3 bis 6 % Fructose umfassen. Die Saccharose-, Stachyose- und Raffinosegehalte sind einzeln genommen geringer als 0,5 %. Das getrocknete Produkt ist ein freifließendes Produkt und enthält im wesentlichen keine Antiernährungsfaktoren und Antigenizitätsfaktoren, wie mit dem beschriebenen Verfahren bestimmt. Der Trypsininhibitorgehalt beträgt weniger als 1,0 (mg inhibiertes Trypsin pro Gramm Produkt). Das proteinhaltige Produkt weist gute Dispergierungseigenschaften auf. Das proteinhaltige Produkt wird leicht mit Wasser gemischt, und es gibt wenige nicht gelöste Klumpen im Wasser, falls überhaupt. Zusätzlich zeigt das proteinhaltige Produkt, wenn als ein Milchaustauscherprodukt für Kälber verwendet, sogar nach 24 Stunden geringfügige oder keine Trennungsprobleme. Das proteinhaltige Produkt wird mit Wasser zu weniger als etwa 30 % des Produkts gemischt.
Das proteinhaltige Produkt kann in vielen verschiedenen Anwendungen verwendet werden, welche umfassen könnten Milchaustauscher für Kälber, Haustierfutter, Starterfutter für Schweine, Fischfutter und in Nahrung für menschlichen Verbrauch. Die Zusammensetzung von Milchaustauschern variiert von Produkt zu Produkt, entsprechend den Bedürfnissen des Jungtiers. Sehr allgemein ausgedrückt, enthält der Milchaustauscher Protein, Kohlehydrate und Fett. Das proteinhaltige Produkt hierin kann als die Proteinquelle im Milchaustauschprodukt verwendet werden.
Das proteinhaltige Produkt ist ein Austauscher für Standardoder normale Milchaustauscher, bis zu einem Austausch von etwa 75 Gew.-%. Genauer ausgedrückt enthält ein derartiger Milchersatz 5 bis 30 Gew.-% proteinhaltiges Produkt, 30 bis 50 Gew.-% Molkenproteinprodukte und 5 bis 20 Gew.-% Magermilch, stärker bevorzugt 10 bis 25 Gew.-% proteinhaltiges Produkt, 35 bis 45 Gew.-% Molkenproteinprodukte und 10 bis 15 Gew.-% Magermilch, am meisten bevorzugt ist etwa 19 Gew.-% proteinhaltiges Produkt, etwa 42 Gew.-% Molkenproteinprodukte und etwa 11 Gew.-% Magermilch, wobei der Rest aus etwa 20 Gew.-% Fett besteht und der Rest Mineralien und Emulgatoren sind, wobei die Gewichtsprozente auf die endgültige Milchaustauscherzusammensetzung bezogen sind. Da das Hydrolysemittel die Emulgierungskapazität des entstehenden proteinhaltigen Produkts erhöht, ist es möglich, dem Milchaustauscher-Ersatz weniger Emulgator zuzusetzen, und falls gewünscht entweder mehr Mineralien zuzugeben oder sogar die darin verwendete Menge von proteinhaltigem Produkt zu erhöhen. Bevorzugt enthält der Milchaustauscher auch 1 bis 10 Gew.-% Stärke oder prä-gelierte Stärke, bevorzugt von 4 bis 6 %, bezogen auf das Gewicht des Milchaustauscherprodukts für Kälber.
Das proteinhaltige Produkt kann in anderen Anwendungen, wie etwa in Haustierfutter verwendet werden. Wenn das proteinhaltige Produkt in Haustierfutter verwendet wird, ist es wünschenswert das proteinhaltige Produkt so herzustellen, daß, wenn die vorbehandelte Aufschlämmung mit dem Hydrolysemittel behandelt wird, das Gemisch das Glycosidase- Enzym und Alpha-Galactosidase umfaßt. Dieses Hydrolysemittel ist bevorzugt, da, falls die Protease zugegeben wird, das entstehende Haustierfutter eine verminderte Struktur zeigen wird. Für Anwendungen für Haustierfutter wird ebenso empfohlen, die Aufschlämmung vor dem endgültigen Trocknungsschritt zu dekantieren. Falls dekantiert wird, wird die Menge an niedrigen oder reduzierenden Zuckern im proteinhaltigen Produkt auf Gehalte von weniger als 8 % vermindert werden.
Das proteinhaltige Produkt kann ebenso in Nahrungsmitteln für menschlichen Verbrauch verwendet werden, welche Nahrungsmittel die folgenden umfassen könnten: Babynahrung, proteinreiche Getränke, Fleischimitate, Würste, Käseimitate u.dgl.. Die Menge von proteinhaltigem Produkt, die dem Nahrungsprodukt zugegeben wird, hängt von der Formulierung des Nahrungsmittelprodukts ab. Es gibt im allgemeinen keine Einschränkungen bezüglich der verwendeten Menge.
Die folgenden Beispiele dienen dem Zweck einer Veranschaulichung.

BEISPIEL 1

Beispiel 1 (i):

Die folgende Tabelle 1(i) gibt die Bestandteile in Milch, einem Produkt auf Milchbasis und dem proteinhaltigen Produkt hierin an, mit zwei Formulierungen für Milchbasis und zwei für Sojabasis. MILCHERSATZ Tabelle 1(i) (JEWEILS IN GEW.-%) MILCH MILCHBASIS SOJABASIS Protein einfache Zucker Fett Magermilch Molkeprodukte Emulgator Nährstoffe Stärke

Beispiel 1 (ii):

Die folgende Tabelle 1 (ii) veranschaulicht die physikalischen und chemischen Eigenschaften des proteinhaltigen Produkts hierin, A-A&sub2; und vergleicht sie mit denen von Sojabohnenkonzentrat (SBC) und Sojabohnenmehl (SBM), wobei SBC behandelt wurde um manche Kohlehydrat- und andere Antiernährungsfaktoren zu entfernen und etwas weniger verdaubar ist als Milchprotein. Milchprotein ist zu 92 bis 95 % verdaubar und SBC ist zu 80 bis 85 % verdaubar. Das Problem bei der Verwendung von SBC ist, daß eine Verwendung kostenmäßig untragbar ist. Sojabohnenmehl ist eine kostengünstige Proteinquelle aber, sie hat unmodifiziert eine relativ geringe Proteinverdaubarkeit von 63 bis 67 % zusammen mit Antiernährungs- und Antigenizitätsfaktoren, die seine Verwendung begrenzen. Zu bemerken ist, daß das proteinhaltige Produkt hierin, A und A1, mit unterschiedlichen enzymatischen Behandlungsschritten behandelt wurde. A wurde mit einem Glycosidase-Enzym als Viskositätserniedriger und mit einem Glycosidase und Protease enthaltendem Hydrolysemittel behandelt, während A1 und A2 mit Glycosidase als Viskositätserniedriger vorbehandelt wurden, aber das Hydrolysemittel im letzten Behandlungsschritt ebenfalls eine Alpha-Galactosidase enthielt.
Wie aus Tabelle 1 (ii) entnommen werden kann, waren Raffinose und Stachyose in den Proben A&sub1; und A&sub2; fast vollständig abgebaut. Physikalische und chemische Eigenschaften von Sojaprodukten Tabelle 1(ii) % Trockenfeststoffe Protein Asche Fett Fructose Galactose Glucose Saccharose Stachyose Raffinose Faser Wasser Antigenizität

BEISPIEL 2

Beispiel 2 (i):

Eine achtwöchige Untersuchung wurde durchgeführt, wobei Kälber mit einem Milchaustauscherprodukt, das aus dem proteinhaltigen Produkt hierin hergestellt worden war, gefüttert wurden. Diese achtwöchige Milchaustauscheruntersuchung an Mastkälbern war ausgelegt, um das proteinhaltige Produkt mit anderen Milchaustauscherprodukten und anderen Milchprodukten zu vergleichen. Die folgenden Milchaustauscher wurden verwendet: MILCHAUSTAUSCHER Tabelle 2 (i) Protein Lysin Methionin Methionin & Cystin Rohfaser wobei A = erfindungsgemäß hergestelltes proteinhaltiges Produkt C1 = Vergleichsojaisolat NOURISH, geliefert/hergestellt von Loders Croklaan C2 = Vergleichssojakonzentrat SOYCOMILL, geliefert/hergestellt von P.T.I. (Protein Technology International)

Beispiel 2 (ii):

Die Zusammensetzung von Bestandteilen und Nährstoffen des Milchaustauschers für Kälber ist in Tabelle 2 (ii) gezeigt. In allen Milchformulierungen wurden Proteingehalte vorwiegend durch die Verwendung von Magermilch und Molkenproteinprodukten erreicht. Alle drei Sojaquellen in Vergleichsbeispiel 1 (C1), Vergleichsbeispiel 2 (C2) und der vorliegenden Erfindung (A) wurden zu dem Gemisch zugegeben und ersetzten 34 bis 35 Gew.-% des Proteins im Milchaustauscher. In der letzten Sojaquelle, einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung, A1, ersetzte das proteinhaltige Produkt 50 % des Proteins im Milchaustauscher. Lysin und Methionin wurden zu den Sojamehlaufbereitungen zugegeben, die in allen der Sojaformulierungen vorhanden waren, um den gleichen Gehalt von Lysin und Methionin der in Milchformulierungen enthalten war, zu erhalten. Wie aus Tabelle 2 (ii) entnommen werden kann, scheint die Eisenkonzentration im Milchaustauscher für Kälber durch den Gehalt von Sojaprodukt, anstatt durch die Quelle des Sojaprodukts beeinflußt zu werden. MILCHAUSTAUSCHER Tabelle 2 (ii) Bestandteile Gesamt Milch 8/50 Fettkonzentration Molke % Magermilch Vorgel. Stärke Flüssigfett Prämix, Vitamine & Mineralien Neo-terra 100/50 Antibiotika L-Lysin Molkenprotein Konz. proteinhaltiges Produkt NOURISH SOYCOMILL GESAMT Nährstoffe Protein formuliert Fett Lysin Methionin Cystin Protein Calcium Phosphor Fett Feuchtigkeit Eisen, ppm Lysin analysiert

Beispiel 2 (iii)

Mischbarkeit ist ein anderes Kriterium von Bedeutung. Wie aus Tabelle 2 (iii) unten entnommen werden kann, liegen in A oder A1 wenige oder keine Klumpen vor, während für die anderen Aufbereitungen ein gewisser Grad ungelöster Klumpen beobachtet wurde. Weiterhin war der verbleibende Rückstand für A und A1 beträchtlich geringer als für die Aufbereitungen von Gesamtmilch C1 und C2. Mischbarkeit wurde auffolgende Weise gemessen: Milchaustauscherprodukte (0,91 kg) für Kälber wurden in Futterkübel gegeben und 2,5 kg Wasser wurden zu jedem Kübel zugegeben und mit einer Drahtbürste 10 Sekunden gerührt. Weitere 2,5 kg Wasser wurden zu jedem Kübel zugegeben und das Gemisch wurde weitere 10 Sekunden gerührt. Nach Absetzenlassen bei Raumtemperatur während 2 Minuten wurden die Milchaustauscherprodukte für Kälber durch zwei Lagen Mull gepreßt und unlösliche Teilchen/Klumpen wurden aufbehalten und gewogen. Tabelle 2 (iii) Mischbarkeit von untersuchten Milchaustauscherprodukten Gesamt Milch sichtbare Klumpenbildung viel an Oberfläche etwas viel verteilt wenig/nichts Rückstand nach Mischen, Gramm ist Zustand Rückstand nach Mischen, Gramm Trockenmaterie Rückstand nach Mischen, % der Trockenmaterie

Beispiel 2 (iv)

Stabilität des Produkts nach dem Mischen ist ein weiteres wichtiges Kriterium für ein Milchaustauscherprodukt für Kälber, siehe Tabelle 2 (iv). Im allgemeinen neigen Milchaustauscherprodukte, insbesondere die aus Sojaprodukten hergestellten, über den Lauf der Zeit zur Trennung. Eine Trennung konnte in nur 30 Minuten beobachtet werden, war aber für alle Milchaustauscher schwierig zu quantifizieren. Der endgültige Test war die für ein Resuspendieren des Milcheraustauschers erforderliche Mischzeit, die in Sekunden gemessen wurde. Beim Mischen wurde Gesamtmilch, A1 und A2 rasch vollständig suspendiert, während C1 und C2 schwieriger zu resuspendieren waren. Die Milchaustauscher, die am schwierigsten zu resuspendieren waren, waren C1 und C2. Bei Versuchen mit A1 und A2 wurde kein meßbarer Rückstand von Material am Boden der Behälter beobachtet. STABILITÄT Tabelle 2(iv) Zeit Gesamt milch Stunden Mischzeit zur Resuspension sek. geringe oder keine Trennung unten % dunkler wie nach h gleich gleich wie nach h oben % klar keine Trennung Mitte % klar

Beispiel 2 (v):

Die Nutzleistung der Kälber über alles während der Studie ist in Tabelle 2 (v) gezeigt. Kälber mit einem Alter von 3 bis 5 Tagen mit einem Gewicht von annähernd 46 kg wurden in die Studie aufgenommen. C1 und C2 waren nicht stark unterschiedlich zu der proteinhaltigen Aufbereitung, aber besser als Gesamtmilch. Alle der Sojaquellen erzeugten weniger Durchfall als die Gesamtmilch-Aufbereitung und A1 erzeugte den geringsten Durchfall. NUTZLEISTUNG, KÄLBER Tabelle 2 (v) PUNKT Gesamtmilch Körpergewicht Anfang, kg Ende, kg tägliche Zunahme, g Aufnahme g/Tag Protein-2 Lysin-2 Umrechnung CMR:Zunahme-1 Protein:Zunahme Lysin:Zunahme Gesundheit Durchfall-Wert Durchfall Tage/Kalb
a, b und c - Mittelwerte in der gleichen Reihe mit unterschiedlichem Index sind unterschiedlich (P, 0, 05).
1-CMR = Kälbermilchaustauscher, auflufttrockener Basis.
2-Protein- und Lysinwerte wurden berechnet unter Verwendung analysierter Werte (Tabelle 2 (i)). Für Protein- oder Lysinberechnungen wurde eine statistische Analyse nicht durchgeführt.
3-Durchfälle bewertet auf einer Skala von 1 = normaler, fester Stuhlgang bis 4 = schwere Durchfälle.

Zusammenfassung von Beispiel 2

Diese Studie zeigt, daß eine gleiche oder bessere Nutzleistung als bei einer Gesamtmilchformulierung erhalten werden kann, wenn qualitativ hochwertige Sojaquellen mehr als 35 Gew.-% des Proteins in einem 20 Gew.-% Protein enthaltenden Milchaustauscher ersetzen. Eine Zugabe der Sojaquellen neigte zu einer Verbesserung der Darmgesundheit, wie durch die Verbesserung im Durchfall bzw. die Abnahme der Durchfalldauer zeigt. Eine Erhöhung des Gehalts von proteinhaltigem Produkt auf bis zu 50 % des Gesamtproteins, nicht der Gesamtnahrung, verbesserte den Durchfall, Mischbarkeit und Stabilität des Milchaustauscherprodukts für Kälber.

Beispiel 3 Antigenizitätsuntersuchung

Milchaustauscher für Kälber aus Beispiel 2 wurden vor ihrer Verwendung im Milchaustauscherprodukt für Kälber bewertet, um die Antigenizität jedes Gemisches, zusammen mit den Sojaprodukten, zu bestimmen. Um die Antigenizität und den Trypsininhibitor zu messen, wurden die folgenden Tests verwendet: (1) Trypsininhibitortest - M.G. Van Oort, R.J. Hamer, E.A. Slager, Recent Advances of Research in Antinutritional Factors in Legume Seeds, herausgegeben von Pudoc in Wageningenin, Niederlande, Seiten 110 bis 113 (1989) und (2) Antigenizitätsuntersuchung - M.G. Van Oort, R.J. Hamer, M. Tolman, Detection of Antigeniticity Soy Proteins bv Immunoblotting. Die Ergebnisse der Antigenizitätsuntersuchung sind wie folgt: Kälbermilchersatz Antigenizität NOURISH 3000 C1 ( %) SOYCOMILL C2 ( %) Antigenizität der in der Untersuchung verwendeten Soljaprodukte: Produkt Antigenizität NOURISH 3000 (Isolat) SOYCOMILL (Konzentrat) EMS (Enzym modifiziertes Sojamehl) wobei - bedeutet: keine Antigenizität wobei +/- bedeutet: Antigenizitätspuren wobei ++ bedeutet: positive Antigenizität
Wie aus Beispiel 3 entnommen werden kann, gibt es in A oder A1 im wesentlichen keine Antigenizität.

Beispiel 4

Dieses Beispiel kann verwendet werden, um zu erläutern, daß verschiedene Arten von Rohmaterial verwendet werden können, um das Produkt herzustellen. Die folgenden Bestandteile wurden verwendet:
- Sojamehl Standardsojabohnenmehl, wie heutzutage hergestellt, aber auf Mehlfeinheit gemahlen (95 % treten durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 200 durch).
- 200/20: entfettetes Sojamehl mit einem Proteindispergierbarkeitsindex (P.D.I.) von 20 und einer Körnung, so daß 95 % durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 200 durchtreten.
- 200/90: entfettetes Sojamehl mit einem P.D.I. von 85 und einer Körnung wie oben.
- 80/20: entfettetes Sojamehl mit einem P.D.I. von 30 und einer Körnung, so daß 95 % durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 80 durchtreten.
Das enzymmodifizierte proteinhaltige Produkt wurde gemäß den folgenden Verfahren hergestellt:
Eine Sojaaufschlämmung wurde in Leitungswasser mit etwa 50ºC hergestellt. Sojaschrotmehl oder Sojamehl wurde unter kontinuierlichem Rühren zu dem Gemisch zugegeben, bis eine homogene Suspension mit einem Trockenfeststoffgehalt im Bereich von 25 bis 28 % erreicht war. Der pH-Wert der Sojaaufschlämmung wurde durch Zugabe von 10 % Salzsäure auf pH 4,9 bis 5,0 eingestellt. Als Viskositätserniedriger wurde ein Glycosidase-Enzym mit einer Aktivität von 120 FBG/ml zugegeben, um die stärkefreien Polysaccharide abzubauen, was zu einer verminderten Viskosität führt. Das verwendete Glycosidase-Enzym war VISCOZYME 120L und wurde in einer Dosierung von 0,9 %, bezogen auf Trockengewicht Sojaprodukt zugegeben. Das Sojaprodukt wurde unter kontinuierlichem Rühren zwei Stunden bei 50ºC gehalten.
Die Sojaaufschlämmung wurde dann erwärmt unter Verwendung eines Strahlkochersysterns, welches das direkte Einleiten von Dampf mit 12 bar umfaßt, gefolgt von einem intensiven Vermischen mittels einer innenliegenden Mischvorrichtung. Das Verfahren war kontinuierlich und die Aufschlämmung wurde 5 Minuten bei 125º bis 135ºC gehalten, bevor sie in einem Schnellkühler auf etwa 95ºC gekühlt wurde. Die Aufschlämmung wurde dann weiter auf 50ºC gekühlt unter Verwendung eines Röhrenkühlers und in ein Reaktionsgefäß gepumpt. Der pH-Wert der Aufschlämmung betrug 4,9 bis 5,0 und brauchte nicht korrigiert zu werden. Das Gemisch von Hydrolyseenzymen, enthaltend eine Alpha-Galactosidase, Glycosidase und Protease, wurde in einer Menge von 1,62 %, bezogen auf Trockengewicht Sojaprodukt zugegeben. Die Enzymreaktion wurde kontinuierlich gerührt und bei einer Temperatur von etwa 48º bis etwa 49ºC. Das Hydrolysemittel enthielt etwa 30.000 FBG-Einheiten Glycosidase-Enzym, etwa 96.000 GALU und etwa 25 AU Proteaseeinheiten. Die Aufschlämmung wurde dann unter Verwendung eines Sprühtrockners mit einer Zerstäuberscheibe sprühgetrocknet. Die Einlaßtemperatur für den Trockner variierte zwischen 190º und 210ºC. Die Auslaßtemperatur für den Trockner variierte zwischen 80º und 90ºC. Das erhaltene Produkt enthielt etwa 6 % (5,5 bis 6,3) Feuchtigkeit und 50 bis 52 Gew.-% Protein auf Trockenbasis. Das Produkt wurde auf einfache Zucker, Trypsininhibitorwerte und Antigenizität wie folgt untersucht: Rohmaterial Tabelle 4(i) Rohmaterial Trypsininhibitor Raffinose Stachyose Saccharose Sojamehl Enzym-modifiziertes Soja Tabelle 4 (ii) Rohmaterial Tabelle 4(i) Rohmaterial Trypsininhibitor Raffinose Stachyose Saccharose Sojamehl
Wie aus Beispiel 4 in den Tabellen 4 (i) und 4 (ii) erkannt werden kann, weist das behandelte Sojaprotein wesentlich weniger Raffinose, Stachyose und Trypsininhibitor auf als die verschiedenen Rohmaterialien. Ebenfalls aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigten alle Endprodukte eine negative Antigenzität. Es ist aus der obigen Tabelle offensichtlich, daß die Art des Rohmaterials, die Körnung und der P.D.I. keinen direkten Einfluß auf die Gehalte von Trypsininhibitor, einfachen Zuckern und Antigenizität des Endprodukts hatten.

Beispiel 5

Dieses Beispiel veranschaulicht, daß es verschiedene Arten von Glycosidasenenzymen gibt.
In diesem Beispiel wurden drei Typen von Glycosidase-Enzymen verglichen. Alle drei sind von Pilzen hergestellte handelsübliche Glycosidasen. Enzym 1: VISCOZYME 120L von NOVO- Nordisk; Enzym 2: ROHAMENT 7069 von Rohm und Enzym 3: ECONASE CE, die von Alko erworben werden kann. Eine Sojaaufschlämmung wurde in Leitungswasser mit etwa 50ºC hergestellt. Sojamehl 200/20 (P.D.I. 20 und mit einer Körnigkeit, so daß 95 % durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 200 durchtreten) wurde unter kontinuierlichem Rühren zu dem Gemisch zugegeben, bis eine homogene Suspension mit einem Trockenfeststoffanteil im Bereich von etwa 25 bis etwa 26 % erhalten wurde. Der pH-Wert der Sojaaufschlämmung wurde durch Zugabe von 10 % Salzsäure auf pH 4,9 bis 5,0 korrigiert. Das Glycosidase-Enzym wurde zugegeben und die Aufschlämmung wurde 2 Stunden unter kontinuierlichem Rühren bei 50º vorbehandelt, Die Dosierung des viskositätserniedrigenden Enzyms für alle drei Enzymtypen betrug 0,9 %, bezogen auf Trockengewicht des Produkts.
Das Herstellungsverfahren war wie folgt:
In regelmäßigen Zeitabständen wurde die Viskosität unter Verwendung eines Brookfield Spindel Viskosimeters bei 42ºC gemessen. Wie aus den nachstehenden Tabellen ersichtlich ist, wurde die Viskosität der Aufschlämmung im Lauf der Zeit erniedrigt, wenn der Sojaaufschlämmung ein Glycosidase-Enzym zugegeben wurde. Glycosidase als ein Viskositätserniedriger Tabelle 5 (i) Enzym Viskosität (cps) Stunden kein Enzym VISCOZYME 120L ROHAMENT ECONASE CE Tabelle 5 (ii) Tabelle 5 (i) Enzym Viskosität (cps) Stunden Viskosität (cps) Stunde kein Enzym VISCOZYME 120L ROHAMENT ECONASE CE
Wie aus den Tabellen 5 (i) und 5 (ii) erkannt werden kann, vermindert die Glycosidase die Viskosität der Sojaaufschlämmung.

Beispiel 6

Etwa 230 bis etwa 340 Liter Sojaaufschlämmung wurden hergestellt durch Zugabe von Sojamehl 200/90 zu Leitungswasser (50ºC) unter kontinuierlichem Rühren bis eine homogene Suspension mit einem Trockenfeststoffgehalt im Bereich von etwa 25 bis etwa 27,5 % erhalten wurde. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde durch Zugabe von 10 % Salzsäure auf einen pH-Wert von etwa 5,0 eingestellt. Als Viskositätserniedriger wurde das Glycosidasemittel im Bereich von 0,33 bis etwa 0,87 %, bezogen auf Trockengewicht des Produkts, zugegeben. Das viskositätserniedrigende Enzym wurde zugegeben, um die stärkefreien Polysaccharide zu hydrolysieren, was eine niedrigere Viskosität vor und nach der Wärmebehandlung zur Folge hatte. Die Enzymreaktion lief zwei Stunden unter kontinuierlichem Rühren. Die Temperatur der Aufschlämmung wurde mittels indirekter Erwärmung zwischen 42º und 48ºC gehalten. Die Aufschlämmung wurde dann erwärmt, indem sie kontinuierlich durch ein Strahlkochersystem geleitet wurde, welches eine eingebaute Mischvorrichtung umfaßte. Die Temperatur während der Wärmebehandlung betrug 130º bis 135ºC und die Aufschlämmung wurde 5 bis 6 Minuten bei dieser Temperatur gehalten, bevor sie in einen Schnellkühler auf etwa 90ºC gekühlt wurde. Die Aufschlämmung wurde dann in einem Röhrenkühler weiter auf etwa 50ºC gekühlt und mit dem Hydrolysemittel in der Form eines eine Protease, eine Alpha- Galactosidase und eine Glycosidase enthaltenden Gemisches behandelt.
Die Dosierungen des Hydrolysegemisches variierten zwischen 1,19 und etwa 1,83 Gew.-%, bezogen auf Trockengewicht des Produkts. Die Hydrolysemittel enthielten etwa 7,8 bis etwa 33 AU Einheiten Proteaseaktivität, 30.000 bis etwa 48.000 FBG Glycosidaseeinheiten und etwa 112.500 bis etwa 160.000 GALU. Die Enzymreaktion lief 4 Stunden unter kontinuierlichem Rühren, während die Temperatur des Gemisches unter Verwendung von indirekter Erwärmung zwischen 42º und 51º gehalten wurde. Die Aufschlämmung wurde dann unter Verwendung eines Sprühtrockners sprühgetrocknet, wobei Einlaßtemperaturen zwischen 185º und 200ºC und Auslaßtemperaturen zwischen 80º und 90ºC variierten. Das erhaltene Trockenprodukt war ein freifließendes Pulver mit einem Feuchtigkeitsgehalt im Bereich zwischen 4,0 und 6,0 Gew.-%. Der Proteingehalt betrug zwischen 50 und 52 Gew.-% auf Trockenbasis. Das Produkt zeigte eine hervorragende Mischbarkeit in lauwarmem Leitungswasser (35º bis 40ºC) und eine Lösung von 20 Gew.-% blieb für mindestens 4 Stunden stabil. Aus jedem Durchgang wurden Proben auf Trypsininhibitorfaktor, Antigenizität und die einfachen Zucker, Raffinose, Stachyose und Saccharose untersucht. Während des Verfahrens wurden die Viskositäten der Aufschlämmung unter Verwendung eines Brookfield Spindel Viskosimeters bei 40ºC gemessen.
In den folgenden Tabellen 6a (i) bis 6b (ii) wird ein Überblick gegeben für 12 Testdurchgänge, bei denen nach den vorstehenden Verfahren vorgegangen wurde. Für jeden Durchgang wurde das Sojamehl 200/90 als Rohmaterial verwendet. Tabelle 6a (i) kg Sojamehl Temperatur Zeit (h) Wärmebehandlung Zeit (min) Enzymreaktion % Hydrolysegemisch zugegeben * wobei V.E. Viskositätsernidriger bedeutet Tabelle 6 a (ii) Viskosität (mPas) Centipoise) vor Wärmebehandlung nach Wärmebehandlung nach h Trockenfeststoffe pH-Wert getrocknetes proteinhältiges Produkt Antigenizität % Raffinose % Stachyose % Saccharose Tabelle 6b (i) kg Sojamehl Temperatur Zeit (h) Wärmebehandlung Enzymreaktion % Hydrolysegemisch zugegeben * wobei V.E. Viskositätserniedriger bedeutet Tabelle 6 b (ii) Viskosität (mPas Centipoise) vor Wärmebehandlung nach Wärmebehandlung nach h Trockenfeststoffe pH-Wert getrochnetes proteinhaltiges Produkt Antigenizität % Raffinose % Stachyose % Saccharose

Beispiel 7

Eine Sojaaufschlämmung wurde hergestellt durch kontinuierliche Zugabe von Sojamehl 200/90 zu lauwarmem Leitungswasser (50ºC). Die Aufschlämmung wurde kontinierlich gerührt bis eine homogene Suspension erhalten worden war. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde durch die Zugabe von 10 % Salzsäure auf etwa 5,0 eingestellt. Ein Viskositätserniedriger wurde zugegeben als eine Glycosidase und ein Antioxidans und das Antioxidans war Natriummetabisulfit, oder Gemische von beiden wurden zugegeben, wie in Tabelle 7a (i) beschrieben. Die Aufschlämmung wurde 2 Stunden unter kontinuierlichem Rühren vorbehandelt. Die Temperatur wird unter Verwendung von indirekter Erwärmung zwischen 40º und 51ºC gehalten.
Die Sojaaufschlämmung wurde dann durch kontinuierliches Leiten der Aufschlämmung durch einen Strahlkocher (Hydroheater M103MSX) wärmebehandelt. Frischdampf von 12,5 bar wurde verwendet, um die Aufschlämmung auf etwa 150ºC zu erwärmen. Die Verweilzeit bei dieser Temperatur variierte zwischen 50 und 80 Sekunden, bevor die Aufschlämmung im Schnellkühler auf 90 bis 95ºC abgekühlt wurde. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Röhrenkühlers weiter auf etwa 50ºC abgekühlt. Für die Enzymschlußbehandlung wurde ein Hydrolyseenzymeenthaltendes Gemisch zugegeben und die Reaktion lief unter kontinuierlichem Rühren während 4 Stunden ab. Das Hydrolysemittel war das folgende Gemisch wie in Tabelle 7a (i) beschrieben. Die Temperatur wurde unter Verwendung von indirektem Erwärmen zwischen 40º und 51ºC gehalten. Die Aufschlämmung wurde dann unter Verwendung eines Standardsprühtrockners mit einer Zerstäuberscheibe sprühgetrocknet. Die Lufteinlaßtemperatur betrug zwischen 190º und 200ºC. Die Auslaßtemperatur variierte zwischen 75º und 90ºC. Das trockene proteinhaltige Endprodukt war ein freifließendes Pulver mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 4 und 6 %. Der Proteingehalt variierte zwischen 50 und 52 %. Eine 20 %-ige Lösung des Produkts in warmen Leitungswasser (35ºC) blieb für mindestens 4 Stunden stabil. Während des Verfahrens wurde die Viskosität unter Verwendung eines Brookfield Spindel Viskosimeters gemessen. Der Trypsininhibitorfaktor, Antigenizität und Zucker wurden unter Verwendung der beschriebenen Verfahren untersucht. Tabelle 7 a (i) kg Sojamehl % Antioxidans Temperatur Zeit (h) Wärmebehandlung Zeit (sek) Enzymreaktion % zugegebenes Hydrolysegemisch FBG: Glycosidase-Enzymaktivitäten pro Gramm Trockenprodukt AU: Proteaseaktivitäten pro Gramm Trockenprodukt GALU: Alpha-Galactosidaseaktivitäten pro Gramm Trockenprodukt * Viskositätserniedriger Tabelle 7 a (ii) Viskosität (mPas Centipoise) vor Wärmebehandlung nach Wärmebehandlung nach h Trockenfeststoffe pH-Wert getrochnetes proteinhaltiges Produkt Antigenizität % Raffinose % Stachyose % Saccharose

Claims

1. Verfahren zum Behandeln pflanzlicher Protein- und Kohlehydratquellen, welche stärkefreie Polysaccharide enthalten, um Geschmack, Verdaubarkeit zu verbessern und proteinhaltige Antiernährungsfaktoren und Antigenizitätsfaktoren auf ein Minimum zu reduzieren, welches umfaßt

a) Herstellen einer wässrigen Aufschlämmung pflanzlicher Proteine und Kohlehydrate,

b) Einstellen des pH-Werts der Aufschlämmung auf zwischen 3,5 und 6,

c) Vorbehandeln der Aufschlämmung, um die Viskosität auf unter 4000 mPas (Centipoise) zu erniedrigen, durch Umsetzen eines Viskositätserniedrigers mit der Aufschlämmung,

d) Erwärmen der Aufschlämmung für einen Zeitraum auf eine Temperatur zwischen 85º und 155ºC, um wesentlich proteinhaltige Antiernährungsfaktoren und Antigenizitätsfaktoren auf ein Minimum zu reduzieren,

e) Abkühlen der Aufschlämmung, so daß ein in Schritt (f) zugegebenes Hydrolysemittel nicht inaktiviert wird,

f) Hydrolysieren der Aufschlämmung mit einem Hydrolysemittel einer alpha-Galactosidasequelle.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin umfaßt (g) Trocknen des proteinhaltigen Materials durch Sprühtrocknen oder Schnelltrocknen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aufschlämmung weiterhin Sojamehl enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung mit einer Säure eingestellt wird, ausgewählt aus Salzsäure, Phosphorsäure oder einer organischen Säure, oder einem Gemisch von zwei oder mehreren davon.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufschlämmung einen Trockenfeststoffgehalt von 15 bis 35 Gewichtsprozent hat.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Viskositätserniedriger ausgewählt wird aus einem Glycosidase-Enzym oder einem Antioxidans oder einem Gemisch davon.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Viskositätserniedriger weiterhin ein Protease-Enzym, eine Aminosäure oder ein Gemisch davon enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei die Glycosidase ein Enzymkomplex ist, welcher Cellulase, Hemicellulase, Pectinase, Xylanase, Invertase, beta- Glucanase, Cellobiase oder Arabinase enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Antioxidans Natriummetabisulfit ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Gemisch 0,02 bis 1,5 Gewichtsprozent Glycosidase-Enzym und 0,05 bis 1,2 Gewichtsprozent Antioxidans ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Trocknen Wasserstoffperoxid zu der Aufschlämmung zugegeben wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die alpha-Galactosidase in einer Menge von 0,2 bis 1,3 Gewichtsprozent verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hydrolysemittel weiterhin ein Protease-Enzym oder ein Glycosidase-Enzym oder ein Gemisch davon enthält.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glycosidase hergestellt wird durch einen Pilz, ausgewählt aus einem Aspergillus Stamm, einem Trichoderma Stamm, einem Penicillinium Stamm oder einem Gemisch von zwei oder mehreren davon.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Protease hergestellt wird durch einen Pilz, ausgewählt aus einem Aspergillus Stamm, einem Bacillus Stamm, oder einem Gemisch davon.

16. Proteinhaltiges Produkt, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 48 bis 54 Prozent Protein, 10 bis 22 Prozent einfache Zucker, wobei der Zucker 4 bis 9 Prozent Glukose und Galaktose und 3 bis 6 Prozent Fructose enthält.

17. Proteinhaltiges Produkt nach Anspruch 16, wobei Saccharose- Stachyose- und Raffinosegehalte einzeln niedriger sind als 0,5 Prozent, bezogen auf das Gewicht des proteinhaltigen Produkts.

18. Milchersatzprodukt, umfassend 5 bis 30 Gewichtsprozent proteinhaltiges Produkt nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, 30 bis 50 Gewichtsprozent Molkenprotein und 5 bis 20 Gewichtsprozent Magermilch.

19. Milchersatzprodukt nach Anspruch 18, welches weiterhin etwa 20 Gewichtsprozent Fett oder 1 bis 10 Gewichtsprozent Stärke oder 1 bis 10 Gewichtsprozent gelierte Stärke oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon umfaßt.