DE69807360T2

DE69807360T2 - Stickstoff enthaltende Zusammensetzung erhalten durch die Hydrolyse von Weizengluten und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE69807360T2
Application number: DE69807360T
Authority: DE
Inventors: Thomas Erpicum; Pierre-Antoine Gouy; Marie-Helene Saniez
Original assignee: Roquette Freres SA
Current assignee: Roquette Freres SA
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2018-01-09
Also published as: EP0852910B1; ES2182237T3; US5962254A; DK0852910T3; EP0852910A1; FR2758330B1; ATE222705T1; FR2758330A1; DE69807360D1

Description

Die Erfindung betrifft eine stickstoffhaltige Zusammensetzung, die durch Hydrolyse von Weizengluten mit Hilfe von aus der Maisstärkegewinnung stammendem Quellwasser erhalten wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen stickstoffhaltigen Zusammensetzung sowie ihre Verwendung als Kulturmedium in der Fermentationsindustrie und als Nahrungsmittel oder Nahrungsmittelzusatz in für Menschen oder für Tiere bestimmten Zusammensetzungen.
Weizengluten einerseits und "corn steep" andererseits sind als Stickstoffquelle in der Fermentationsindustrie bekannt.
Weizengluten ist jedoch eine unausgewogene Aminosäurenquelle. Deshalb erfordert seine Verwendung in der Fermentationsindustrie und als Nahrungsmittel oder Nahrungsmittelzusatz seine Ergänzung mit Aminosäuren, indem Substanzen, die die lebenswichtigen Aminosäuren enthalten, zugesetzt werden, die seine Zusammensetzung in ein Gleichgewicht bringen. Dieser Zusatz von Aminosäuren kann in Form von "corn steep", Baumwollproteinen, Hefeextrakten oder freien Aminosäuren stattfinden.
Wie dem auch sei, mit Aminosäuren angereichertes oder nicht-angereichertes Weizengluten in nicht-hydrolysierter Form ist aufgrund seiner viskoelastischen Eigenschaften eine in der Fermentationsindustrie schwer verwendbare oder unverwendbare Stickstoffquelle. Seine Solubilisierung erscheint also unerlässlich, wenn man es in biotechnologischen Verfahren oder als Nahrungsmittel oder Nahrungsmittelzusatz verwenden möchte.
Diese Solubilisierung des Glutens kann durch saure Hydrolyse, durch alkalische Hydrolyse oder durch enzymatische Hydrolyse vorgenommen werden. Die Patentanmeldung US 5.273.773 beschreibt beispielsweise die Herstellung von partiell hydrolysierten Produkten mit Hilfe von besonderen Proteinbehandlungen. Diese Produkte sind für die Verbesserung der Qualität der Nahrungsmittel oder als Dispersionsmittel interessant.
Die Verwendung von endogenen Enzymen von Mikroorganismen, wie z. B. Hefen, wurde bereits für die Hydrolyse von Proteinen, wie z. B. Soja- oder Maisproteinen, vorgesehen (internationale Patentanmeldung WO-A-91/16447). Die Hydrolyse wird dabei mit Hilfe der für die Autolyse der Hefe verantwortlichen Enzyme (nicht im Handel erhältliche Enzyme) oder durch Zusatz von exogenen Enzymen oder durch eine Mischung von beiden durchgeführt. Die hydrolysierte Mischung wird hierbei für die Ernährung verwendet.
"Corn steep", das durch Verdampfen von Quellwasser der Maisstärkenherstellung erhalten wird, ist in der Fermentationsindustrie als eine sehr interessante Stickstoffquelle bekannt. Es wird in den meisten biologischen Produktionen von Antibiotika, Vitaminen, organischen Säuren, Enzymen verwendet. Es wird auch bei der Erzeugung von Biomasse verwendet.
Das Quellen des Mais stellt den ersten Schritt der Maisextraktion bei der feuchten Stärkeherstellung dar. Es besteht darin, dass der Mais in den Silos während einer bestimmten Zeit in heißem Wasser gehalten wird, das eine geringe Menge Schwefeldioxid enthält, um die spätere Trennung Proteine-Cellulose-Stärke zu erleichtern und um außerdem das Wachstum von unerwünschten Mikroorganismen zu verhindern.
Während dieses Arbeitsgangs finden zwei wesentliche Phänomene gleichzeitig statt. Einerseits werden die in den Maiskörnern enthaltenen hoch fermentierbaren löslichen Stoffe in das Quellwasser übertragen. Andererseits sind die Quellbedingungen (Vorhandensein von Sulfiten, Zuckern, Temperaturprofil) für die schnelle Entwicklung von Bakterien, hauptsächlich Milchsäurebakterien, günstig.
Das Quellwasser wird dann in einem Verdampfer auf etwa 50% Trockenmasse konzentriert, um einen dicken Sirup zu erhalten, der vom Fachmann allgemein "corn steep" genannt wird.
Die wichtigste Bedeutung des "corn steep" liegt in seiner besonderen Zusammensetzung aufgrund der Übertragung und der Umwandlung dieser löslichen Stoffe durch Milchsäuregärung. Diese Zusammensetzung enthält für das Wachstum von Mikroorganismen günstige Faktoren, die das "corn steep" zu einer idealen Quelle für Nährstoffe insbesondere in der Fermentationsindustrie machen.
"Corn steep" enthält nämlich als leicht assimilierbare Kohlenstoffquellen: Zucker und organische Säuren, als Stickstoffquellen: Aminosäuren und Polypeptide und als Quellen von für das Wachstum von Mikroorganismen notwendigen Spurenelementen: "Puffer"-Mittel und Mineralstoffe.
Außerdem bildet es ein relativ preisgünstiges Substrat, verglichen mit Hefeextrakten, die den Bezugsstoff in diesem Bereich darstellen und die ebenfalls in der Ernährung von Menschen und Tieren verwendet werden.
Für eine Verwendung bei der Fermentation muss "corn steep" zuvor einer Sterilisation unterzogen werden, deren Temperatur- und pH-Bedingungen sowie deren Dauer so gewählt werden, dass man die Zerstörung der Mikroorganismen erreicht. So beträgt die Sterilisationstemperatur im allgemeinen 105 bis 130ºC und der pH-Wert variiert zwischen 3,0 und 8,0.
Die Patentanmeldung JP-A-5.336.954 lehrt, dass die Mischung von "corn steep" mit einem Protein, wie z. B. einer enzymatischen Hydrolyse unterzogenem Eialbumin, als Stickstoffquelle für das Wachstum der folgenden Mikroorganismen interessant sein kann: Escheria coli, Bacillus subtilis, Lactobacillus brevis, Serratia marcescens. Dieses Kulturmedium ist auch wirtschaftlicher als ein Medium auf Peptonbasis.
Mischungen von stickstoffhaltigen Substanzen wurden ferner in dem Patent US-A-2.628.931 beschrieben, in dem "corn steep" mit Weizengluten gemischt und dann im Autoklav bei einer Temperatur zwischen 120 und 122ºC sterilisiert wird, bevor es mit einem Stamm von Streptomyces griseus beimpft wird. Diese Stickstoffquelle ist für die Erzeugung von Streptomycin vorteilhaft.
Die internationale Patentanmeldung WO-A-89/06091 schlägt ein Verfahren zur Modifizierung von Gluten vor, das darin besteht, dass Gluten feucht oder trocken mit einem Abwasser behandelt wird, das von einem Arbeitsgang des Verfahrens zur Extraktion von Stärke stammt. Dieses Verfahren nutzt die in einem solchen Abwasser in sehr geringer Menge vorhandene Milchsäure für die Modifizierung von Gluten. Dieses Abwasser wird zuvor thermisch oder nichtthermisch behandelt, um die Mikroorganismen zu zerstören und die in ihm vorliegenden Enzyme zu inaktivieren. Die Zeit der Glutenbehandlung beträgt 10 min bis 2 h, eine Zeit, die nicht eine enzymatische Hydrolyse des Glutens gestattet. Infolgedessen hat das auf diese Weise modifizierte Gluten verbesserte emulgierende und Schäumungseigenschaften, die in der Industrie der Fermentation und der Tiernahrungsmittel keineswegs erwünscht sind.
Das in dem Patent EP-B-026.125 beschriebene Verfahren zum Quellen von Mais zeigt, dass die dieses Verfahren kennzeichnende Milchsäurefermentation vollkommen gesteuert ist und dass die Bakterien des Quellwassers dank dieses Verfahrens eine maximale biologische Aktivität besitzen.
E. Tsakalidou et al. (J. Dairy Sci., 76: 2145-2151, 1993) und G. Pritchard et al., (FEMS Microbiology Review 12 (1993) 179-206) haben ferner nachgewiesen, dass Milchsäurebakterien komplexe proteolytische Systeme besitzen, die in der Zellwand, der Zytoplasma-Membran oder im Inneren der Zelle lokalisiert sind, und dass die Enzyme, die Teil dieser proteolytischen Systeme sind, bei 48ºC bei pH-Werten zwischen 4 und 6 arbeiten.
Diese starke proteolytische Aktivität der im Quellwasser enthaltenen Milchsäurebakterien, die ggf. durch eine handelsübliche Protease verstärkt wird, gestattet die Proteolyse von Weizengluten. Diese Proteolyse wird durch die solubilisierende Wirkung der (im Quellwasser enthaltenen) Milchsäure auf das Weizengluten erleichtert.
Die Erfindung bezieht sich also in erster Linie auf eine durch die Hydrolyse von Weizengluten erhaltene stickstoffhaltige Zusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein Verhältnis der Konzentrationen von anorganischem Phosphor zu Gesamtphosphor (Pi/Pt) von mehr als oder gleich 0,15 und ein Verhältnis der Konzentrationen von Aminostickstoff und Gesamtstickstoff (Na/Nt) von mehr als oder gleich 0,11 aufweist.
Die Konzentrationen von anorganischem Phosphor und Gesamtphosphor werden nach bekannten Methoden gemessen, wie sie im nachstehenden beschrieben werden.
Was den anorganischen Phosphor anlangt, so besteht die Bezugsmethode darin, dass der mineralische oder anorganische Phosphor durch eine Trichloressigsäurelösung extrahiert wird, dass durch Reaktion zwischen dem anorganischen Phosphor und Ammoniummolybdat ein Phosphomolybdenkomplex gebildet wird und dass die Absorbanz dieses Komplexes im Spektrofotometer bei einer Wellenlänge von 805 nm gemessen wird.
Was den Gesamtphosphor anlangt, so wird seine Dosierung nach der Methode Norm ISO 3946 durchgeführt, die auf demselben Prinzip wie die oben beschriebene Bestimmung der Konzentration des anorganischen Phosphors beruht. Zuvor wird jedoch ein Schritt durchgeführt, der darin besteht, dass die organischen Stoffe der zu dosierenden Produkte zerstört werden, so dass der gesamte organische Phosphor in anorganischen Phosphor überführt wird (der Gesamtphosphor ist also organischer Phosphor + anorganischer Phosphor), und zwar durch Mineralisierung mit Hilfe von Nitriersäure und Überführung der Phosphate in Orthophosphate. Die folgenden Schritte bestehen darin, dass der Molybdänkomplex gebildet wird und dass dann die Absorbanz bei einer Wellenlänge von 825 nm gemessen wird.
Das Verhältnis der Konzentration an anorganischem Phosphor zur Konzentration an Gesamtphosphor (Pi/Pt) beträgt vorzugsweise 0,20 bis 0,35 und noch bevorzugter 0,25 bis 0,35.
Die Konzentrationen an Aminostickstoff und an Gesamtstickstoff werden nach bekannten Methoden gemessen, die im nachstehenden beschrieben werden.
Was den Aminostickstoff anlangt, so wird seine Dosierung vorgenommen, indem man die Aminofunktion des zu dosierenden Produkts mit einem Formaldehydüberschuss reagieren lässt, um eine Säure zu erhalten, die mit einer Sodalösung titriert werden kann. Der Aminostickstoff ist äquivalent (Mol zu Mol) mit dem für die Titrierung verwendeten Natriumhydroxid.
Was den Gesamtstickstoff anlangt, so wird seine Dosierung nach der Methode Norm ISO 3188 vorgenommen, die in einer Mineralisierung des zu dosierenden Produkts mit Schwefelsäure in Gegenwart eines Katalysators, dann einer Alkalisierung der Reaktionsprodukte und einer Destillation des freigesetzten Ammoniaks besteht, der in einer Borsäurelösung gewonnen wird, die durch eine Schwefelsäurelösung titriert wird.
Die Gehalte an Gesamtproteinen und an löslichen Proteinen in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung betragen 50 bis 85% trocken bzw. 40 bis 65% trocken.
Unter Gesamtproteingehalt versteht man den Gesamtstickstoff, multipliziert mit einem Faktor 6,25.
Unter Gehalt an löslichen Proteinen versteht man den Gesamtstickstoff, multipliziert mit einem Faktor 6,25, der in der löslichen Fraktion enthalten ist, die dem nach Dispersion der Probe in destilliertem Wasser und Zentrifugation erhaltenen Überstand entspricht.
Die erfindungsgemäße stickstoffhaltige Zusammensetzung ist ferner insbesondere durch einen Gehalt an freiem Leucin von mehr als oder gleich 1300 mg/100 g trocken und einen Gehalt an freiem Alanin von mehr als oder gleich 1100 mg/100 g trocken gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße stickstoffhaltige Zusammensetzung umfasst schließlich zahlreiche mineralische Makro- und Mikroelemente. Sie ist durch einen Aschengehalt zwischen 3 und 12% trocken und vorzugsweise zwischen 4 und 6% trocken gekennzeichnet. Ein solcher Gehalt an natürlichen mineralischen Makro- und Mikroelementen, kombiniert mit den anderen oben beschriebenen Merkmalen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, verleihen ihr Eigenschaften, die für ihre Verwendung für die Tierernährung vorteilhaft sind (hoher Stickstoffgehalt, Aschengehalt < 6%).
Die Erfindung bezieht sich an zweiter Stelle auf ein Verfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Zusammensetzung, die durch Hydrolyse von Weizengluten mit Hilfe von aus der Maisstärkegewinnung stammendem Quellwasser erhalten wird und die die oben genannten Merkmale besitzt.
Dieses Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass Weizengluten mit von der Maisstärkegewinnung stammendem Quellwasser gemischt wird.
Das verwendete Weizengluten ist vorzugsweise grünes Gluten, das aus dem Verfahren zur Extraktion von Gluten durch Auslaugung von Weizenmehl hervorgeht. Vor dem Trocknen enthält das sog. "grüne" Gluten auch eine natürliche Milchflora, die eine interessante Quelle für proteolytisches Enzym ist. Es ist ferner auch eine Quelle für natürliche pflanzliche Phytase, die zum Hydrolysieren der im Quellwasser enthaltenen Phytate verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt gleichzeitig die Milchflora des Glutens, die proteolytische Wirkung der Enzyme der im Quellwasser enthaltenen Bakterien und die solubilisierende Wirkung der ebenfalls im Quellwasser vorliegenden Milchsäure aus.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der stickstoffhaltigen Zusammensetzung gestattet auf diese Weise die Herstellung einer Skala von Zusammensetzungen, die man als Cohydrolysate von Quellwasser und Weizengluten definieren kann. Die Hydrolyse des Weizenglutens wird mit Hilfe der proteolytischen Enzyme und der Peptidaseenzyme der Milchfermente durchgeführt. Diese Hydrolyse kann noch durch Zusetzen einer im Handel erhältlichen exogenen Protease verbessert werden, die mit den natürlichen Enzymen der Milchfermete synergisch zusammenwirkt. Die Phytasen des Quellwassers werden mit Hilfe der natürlichen Phytase des Weizens hydrolysiert, da diese durch das verwendete Verfahren zur Extraktion des Glutens nicht denaturiert wird.
Die Anmelderin hat auf diese Weise überraschend und unerwartet dargelegt, dass, wenn man die Hydrolyse von Weizengluten, das eine natürliche Phytase enthält, in Gegenwart von Quellwasser der Maisstärkegewinnung, das aktive Milchfermente enthält, vornimmt, eine spezifische Hydrolyse des Weizenglutens sowie eine spezifische Hydrolyse des Quellwassers stattfinden. Diese doppelte Hydrolyse verleiht der endgültigen stickstoffhaltigen Zusammensetzung ganz besondere Eigenschaften, wie die Induktion des Wachstums von verschiedenen Mikroorganismen, die Induktion der Erzeugung von gewissen Metaboliten, und zwar auf vorteilhaftere Weise als die Mischung trockenes Gluten/corn steep.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die aufeinanderfolgenden Schritte, die darin bestehen, dass man das von der Maisstärkegewinnung stammende Quellwasser mit Weizengluten mischt, die Enzyme und die Milchsäure, die im Weizengluten und im Quellwasser natürlich vorhanden sind, während einer Zeit, die von den eingesetzten Mengen abhängt, unter Rühren wirken lässt, dass man die Enzyme inaktiviert und dann die erhaltene Zusammensetzung durch Verdampfung konzentriert.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Stoffe sind also Quellwasser der Maisstärkegewinnung und Weizengluten. Das Quellwasser stammt vorzugsweise von dem letzten Quellsilo des im Patent FR-B-026.125 beschriebenen Verfahrens. Es hat einen Trockenmassegehalt von etwa 7 bis 13 Brix und vorzugsweise gleich 10 Brix. Es sei erwähnt, dass Brix eine in der Stärkeindustrie häufig verwendete Maßeinheit ist und dass der Brix eines Quellwassers sehr einfach durch Ablesung auf dem Refraktometer bestimmt wird. Ein Brix von etwa 10 entspricht bei dem von der Erfindung betroffenen Produkt einer Trockenmasse von etwa 10%.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Quellwasser wurde keiner thermischen Behandlung (Verdampfung) und keiner mechanischen oder chemischen Behandlung unterzogen, die die proteolytischen Enzyme zerstören kann, die in ihm natürlich vorhanden sind. Es handelt sich also nicht um "corn steep", das durch Verdampfen des Quellwassers erhalten wird.
Wie bereits erwähnt wurde, ist das im Verfahren verwendete Weizengluten vorzugsweise grünes Gluten, obwohl man auch trockenes Weizengluten verwenden kann.
Je nach den Anwendungen, für die die erfindungsgemäße stickstoffhaltige Zusammensetzung bestimmt ist, können Mischungen in Verhältnissen Quellwasser/Weizengluten zwischen 1/1 und 1/3 hergestellt werden, wobei diese Verhältnisse auf Trockenbasis ausgedrückt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung setzt man der aus Quellwasser und Gluten bestehenden Mischung ein exogenes Enzym zu, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Proteasen und Phytasen allein oder in gegenseitiger Mischung besteht.
Die Mengen des verwendeten exogenen Enzyms hängen von der Aktivität des gewählten Enzyms und von seinen Einsatzbedingungen ab (Konzentration des Substrats, pH, Temperatur, Behandlungszeit). Diese Mengen betragen 0,25% bis 1%, bezogen auf die Trockenmasse des Substrats, was etwa einem Bereich von 0,05 UA (ANSON-Einheiten) bis 2 UA pro 100g Trockenmasse des Substrats entspricht.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Proteasen sind insbesondere aus der Gruppe ausgewählt, die aus den sauren Proteasen besteht, wie z. B. den von den folgenden Firmen hergestellten Proteasen: BIOCON (ACID PROTEASE LB 59), GIST BROCADES (PROTEASE A), ROHM (COROLASE PS), GENENCOR (PROTEASE B99) oder NOVO (FLAVOURZYME, NEUTRASE).
Die im Handel erhältlichen Proteasen liegen in Form von aus Mikroorganismen extrahierten Rohenzympräparaten vor und besitzen deshalb sekundäre Enzymaktivitäten, wie Phosphatase, Cellulase und Lipase. Diese sekundären Enzyme, und zwar insbesondere die Phosphatasen, sind in vorteilhafter Weise an der Behandlung des Quellwasser des Mais beteiligt.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare exogene Phytase ist beispielsweise die von der Firma BASF hergestellte Phytase (NATUPHOS).
Die Mischung aus Gluten, Quellwasser und ggf. exogener Protease wird zwischen 4 und 8 Stunden auf einer Temperatur von etwa 48ºC gehalten. Der natürliche pH-Wert der Mischung, der zwischen 5 und 5,5 liegt, wird beibehalten. Die Behandlung wird vorzugsweise unter ständigem Rühren durchgeführt.
Wenn die Verhältnisse Pi/Pt und Na/Nt die gewünschten Werte erreichen, können die enzymatischen Reaktionen durch Inaktivierung der Enzyme gestoppt werden. Zu diesem Zweck nimmt man physikalische Mittel (Temperatur) und/oder chemische Mittel (pH) zu Hilfe. Vorzugsweise unterzieht man das Reaktionsgemisch einer Erhitzung auf 60- 90ºC während einer Zeit von 10 bis 30 Minuten.
Die stickstoffhaltige Zusammensetzung kann dann durch Verdampfen auf 50% Trockenmasse konzentriert werden, um in flüssiger Form gelagert zu werden oder um sprühgetrocknet oder auf eine andere geeignete Weise dehydratisiert zu werden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung besitzt dank ihrer besonderen Merkmale eine gewisse Bedeutung, wenn sie als Substrat des mikrobiellen Wachstums in der Fermentationsindustrie verwendet wird. So bildet die erfindungsgemäße Zusammensetzung, wenn sie aus einer Mischung von Quellwasser/Gluten in einem Verhältnis von 1/1 (ausgedrückt auf einer trockenen Basis) hergestellt ist, ein Substrat, das für die Erzeugung von Hefen, Milchbakterien oder anderen Mikroorganismen befriedigend ist.
Sie ist ferner besonders für die Erzeugung von Metaboliten geeignet, die durch genetisch modifizierte Mikroorganismen erhalten werden.
Außerdem ist sie wegen ihrer Nähreigenschaften und wegen ihrer aromatischen Eigenschaften für die Nahrungsmittelindustrie von Interesse und ist hier als Nahrungsmittel oder als Geschmacksverstärker in Zusammensetzungen für die Ernährung von Menschen oder Tieren verwendbar. In diesem Fall wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung aus einer Mischung Quellwasser/Gluten in einem Verhältnis von 1/3 (ausgedrückt auf einer trockenen Basis) hergestellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Beispielen, die die Erfindung veranschaulichen, ohne sie zu begrenzen.

Beispiel 1

In einem 21-Reaktor wird 1 l Quellwasser mit 10% Trockenmasse, das von dem letzten Quellsilo des im Patent FR-B- 026.125 beschriebenen Verfahrens stammt, mit 1 kg grünem Gluten gemischt. Ferner werden der Mischung 0,5 g Enzym vom Typ saure Protease BIOCON LB59 zugesetzt. Der natürliche pH von 4,5 der Mischung wird beibehalten, es findet keine pH-Regulierung statt. Die Mischung wird 4 Stunden auf 48ºC gehalten. Man stellt danach fest, dass die im Quellwasser vorhandene Milchsäure eine unmittelbare Solubilisierung des Glutens gestattet, was seine Hydrolyse erleichtert.
Nach 4 Stunden Reaktion erhitzt man die Mischung auf eine Temperatur von 70ºC, um die Enzyme zu neutralisieren und die Milchbakterien zu zerstören. Die Mischung wird dann auf 50% Trockenmasse konzentriert und/oder kann auch sprühgetrocknet werden.
Je nach dem Verhältnis von Quellwasser/Weizengluten, das schließlich erhalten werden soll, können die Mengen der benutzten Ausgangsmaterialien folgendermaßen variieren:
Zum Vergleich und um das Interesse des erfindungsgemäßen Verfahrens zu belegen, mischt man zuvor mit Hilfe derselben exogenen Protease hydrolysiertes Gluten mit einer Menge von "corn steep" so, dass man ein Verhältnis von corn steep/Gluten in Trockenmasse (TM) von 1/3 erhält (Zusammensetzung D). Unter zuvor hydrolysiertem Gluten versteht man ein Gluten mit einem Minimum an Löslichkeit von 50%.
Die erfindungsgemäße Mischung C hat die im Nachstehenden aufgeführte Zusammensetzung. Die Zusammensetzung der Mischung D wird ebenfalls angegeben, um die Bedeutung der Verwendung der proteolytischen Aktivität des Quellwassers aufzuzeigen.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung C ist also gekennzeichnet durch:
- einen Stickstoffgehalt über 10%,
- einen Aschengehalt unter 6%,
- ein Verhältnis Aminostickstoff/Gesamtstickstoff > 0,11,
- einen Eisengehalt unter 100 ppm,
- einen Gehalt an reduzierenden Zuckern unter 0,1%,
- einen Gesamtphosphorgehalt über 1%,
- einen Alaningehalt > 1100 mg/100 g trocken,
- einen Leucingehalt > 1300 mg/100 g trocken.
Die Analysen der freien Aminosäuren der Verbindungen C und D werden in der nachfolgenden Tabelle angegeben:
Was die physikalischen Eigenschaften anlangt, so besitzt die Mischung C eine Löslichkeit von mehr als 70%.
Unter Löslichkeit versteht man die Trockenmasse des Überstands, der nach Zentrifugation einer in Wasser verdünnten Probe erhalten wird, ausgedrückt in Prozent der eingesetzten Gesamttrockenmasse.

Beispiel 2

Zum Nachweis der spezifischen Wirkung des Quellwassers auf das Weizengluten wurden vier Versuche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt:
Versuch 1: Gluten (100 g trocken/l) + Quellwasser (1 Liter mit 10 Brix),
Versuch 2: Gluten (100g trocken/l) + Quellwasser (1 Liter mit 10 Brix) + Protease 0,5%/P.trock.Prod.,
Versuch 3: Gluten (100g trocken/l) + corn steep (0,5 Liter mit 20 Brix),
Versuch 4: Gluten (100g trocken/l) + corn steep (0,5 Liter mit 20 Brix) + Protease 0,5%/P.trock.Prod.
Man arbeitet mit gleichem Trockenmassen-Prozentsatz. Das "corn steep" 20 Brix wird verdünnt, um eine Trockenmasse von 10% zu erhalten.
Indem man das Quellwasser durch "corn steep" flüssig 20 Brix ersetzt, kann man die Wirksamkeit der proteolytischen Enzyme des Quellwassers gegenüber den Proteinen des Glutens nachweisen. Im "corn steep" werden diese Enzyme nämlich bei der thermischen Verdampfungsbehandlung zerstört.
Die Ergebnisse (ausgedrückt in %/trocken) sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
Die Löslichkeit (in % trocken) der Zusammensetzungen der Versuche 1 bis 4 in Abhängigkeit vom pH wurde ebenfalls gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind im Nachstehenden aufgeführt.
Die analytischen Ergebnisse dieser vier Versuche zeigen die bedeutende Wirkung der im Quellwasser vorhandenen proteolytischen Enzyme auf. Vergleicht man den Versuch 1 mit dem Versuch 3, so stellt man fest, dass das Verhältnis von N 6,25 löslich/N 6,25 gesamt sowie die Wasserlöslichkeit im Fall der Verwendung von Quellwasser um 10% steigen. Es besteht also eine Wirkung der im Quellwasser enthaltenen proteolytischen Enzyme.
Dieser Unterschied verschwindet, wenn man der Mischung 0,5%/trocken Enzym (Protease) zusetzt. Dies zeigt ein Vergleich von Versuch 2 und 4.
In diesem Fall ist das Fehlen von proteolytischen Enzymen im "corn steep" ein begrenzender Faktor für die Solubilisierung des Glutens. Eine Verringerung der zugesetzten Enzymmenge würde eine Senkung der Löslichkeit des Glutens bewirken. Durch Verwendung von Quellwasser ist es dagegen möglich, in der Mischung die Enzymmenge zu verringern oder die Glutenkonzentration zu erhöhen und gleichzeitig eine maximale Löslichkeit des Glutens beizubehalten.

Beispiel 3

Die Cephalosporin-Produktionen wurden in Abhängigkeit von den stickstoffhaltigen Zusammensetzungen C und D von Beispiel 1 ermittelt.
Die Produktion von Cephalosporin wurde bei folgenden Bedingungen durchgeführt: Der benutzte Mikroorganismus war Cephalosporium acremonium ATCC 11550, regeneriert auf CGA-Gelose mit der folgenden Zusammensetzung: autolytischer Hefeextrakt 5 g/l, Glucose 20 g/l, Chloramphenicol 0,1 g/l, Agar-Agar 15 g/l).
Die Produktions-Erlenmeyerkolben werden mit Cephalosporium beimpft, das von einem Medium einer Vorkultur von 120 h kommt. Dieses Vorkulturmedium besteht aus 100 ml CGA- Brühe, die in einen 500 ml-Erlenmeyerkolben mit zwei Schikanen eingeführt wird, der mit einem CGA-Gelose- Quadrat beimpft wurde, auf dem Cephalosporium während 7 Tagen getrieben hat.
Die Produktions-Erlenmeyerkolben, die 75 ml Produktionsmedium enthalten, werden mit 2 ml Vorkultur beimpft und werden mit 120 U/min während 120 h bei 30ºC bewegt. Die Produktionsmedien enthalten:
50 g/l Glucose
2,5 g/l KH&sub2;PO&sub4;
5 g/l CaCO&sub3;
6 g/l Sojaöl
3,3 g/l Stickstoffäquivalent des Testprodukts.
Die Testprodukte sind die Zusammensetzung C, die Zusammensetzung D und eine Baumwollproteinlösung, die von TRADERS PROTEIN unter der Bezeichnung PHARMAMEDIA® vertrieben wird und einem Stickstoffäquivalent von 2,6 g/l entspricht.
Nach 120 h werden zur Ermittlung der Cephalosporinproduktion 5 ml aus jedem Produktions-Erlenmeyerkolben entnommen und während 15 min zentrifugiert. 65 ul des Überstands einer Antibiotikumlösung werden auf Cellulosescheiben gebracht, die ihrerseits auf die Oberfläche einer Petrischale gesetzt werden, auf der der gegenüber Cephalosporin empfindliche Teststamm ausgebreitet wurde, und zwar Staphylococcus aureus ATCC 6538.
Nach 24 h bei 30ºC wird der Wachstumshemmungsdurchmesser des Staphylococcus gemessen. Ausgehend von den Ergebnissen der Cephalosporin C - Skala kann man die Kurve der Hemmung in Abhängigkeit von der Konzentration an Cephalosporin C zeichnen. Die verschiedenen getesteten Proben haben dabei die folgenden Ergebnisse erbracht:
Zusammensetzung D 7,85 mg/10 ml
Zusammensetzung C 11,6 mg/10 ml
Pharmamedia® 5,6 mg/10 ml
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung C ist von den getesteten Zusammensetzungen die beste.

Beispiel 4

Es wurde der Einfluss der in Beispiel 1 erhaltenen Zusammensetzungen C und D auf die Penicillin-Produktion nach dem im nachstehenden beschriebenen Protokoll getestet. Eine Suspension von Sporen eines Stamms P&sub2; (aus dem Labor PANLABS) wird als Inoculum benutzt.
Die Vorkulturflaschen mit einem Nutzvolumen von 500 ml, die das folgende, auf pH 5 eingestellte Medium enthalten: 3% Glucose, 1% Lactose, 0,25% Stickstoffäquivalent des Testprodukts, 0,2% (NH&sub4;)&sub2;SO&sub4;, 0,5% CaCO&sub3;, 0,05% KH&sub2;PO&sub4;, 1% Pharmamedia®, 1% Hefeextrakt, werden auf einem Rütteltisch mit 220 U/min während 45 h bei 25ºC kultiviert.
2 ml dieses Mediums werden in das Produktionsmedium eingeführt, und zwar verteilt in Mengen von 35 ml in 500 ml- Flaschen mit zwei Schikanen. Das Medium hat die folgende Zusammensetzung: 12% Lactose, 1% (NH&sub4;)&sub2;SO&sub4;, 1% CaCO&sub3;, 0,05% KH&sub2;PO&sub4;, 0,5% K&sub2;SO&sub4;, 0,23% Stickstoffäquivalent des Testprodukts, 1% Sojaöl, und zwar bei pH 6,6 und 25ºC während 6 Tagen und Bewegung mit 220 U/min.
Nach 6 Tagen zentrifugiert man während der Zeit, die zum Erhalten eines klaren Überstands erforderlich ist, der das erzeugte Penicillin enthält.
Tränkscheiben werden mit 65 ml der Überstände getränkt und in Petrischalen gelegt, die ein Trypticase-Soja- Gelose-Medium enthalten, das zuvor mit dem für Penicillin empfindlichen Stamm Sarcina lutea ATCC 9341 beimpft wurde.
Man misst nun den Durchmesser der Wachstumshemmungszonen, die in den beiden Fällen nach Inkubation während 24 h bei 30ºC beobachtet werden. Ausgehend von den Ergebnissen der Eichskala, die die Penicillinkonzentration in Abhängigkeit vom Hemmungsdurchmesser angibt, wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Zusammensetzung D 7,20 g/l
Zusammensetzung C 10,65 g/l
Pharmamedia® 6,80 g/l
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung C ist von den getesteten Zusammensetzungen die beste.

Beispiel 5

Man testete den Einfluss der in Beispiel 1 erhaltenen Zusammensetzungen C und D auf die Tetracyclinproduktion.
Der verwendete Stamm war Streptomyces aureofaciens DSM 40127.
Aus Petrischalen, die das folgende Medium enthalten: 20 g/l Stärke, 5 g/l Bio-Soyase, 5 g/l Hefeextrakt, 10 g/l Glucose, 17 g/l Agar, 1 g/l Calciumcarbonat, auf dem der Produktionsstamm Sporen gebildet hat, gewinnt man die Zellen, indem man die Oberfläche des Mediums auf 1 cm² abkratzt.
Es ist nun möglich, das folgende Produktionsmedium zu beimpfen: 35 g/l Maltodextrin, 4 g/l Sojaöl, 5 g/T CaCO&sub3;, 1 g/l MgSO&sub4; und 1 g/l KH&sub2;PO&sub4; und 0,83 g/l Stickstoffäquivalent der Testzusammensetzung.
Nach 120 h Kultur bei 30ºC unter Bewegung mit 220 U/min von 500 ml-Erlenmeyerkolben, die 500 ml Medium enthalten, zentrifugiert man so, dass man einen klaren Überstand erhält. Dieser Überstand wird auf ein Celluloseplättchen gebracht, das seinerseits auf die Oberfläche einer Petrischale gelegt wird, die das Medium enthält, auf dem ein Inoculum von Sarcina lutea, einem für Tetracyclin empfindlichen Stamm, ausgebreitet wurde.
Man misst nun den Durchmesser der Zonen der Wachstumshemmung, die nach Inkubation während 24 h bei 30ºC festgestellt wird. Ausgehend von den Ergebnissen der Eichskala, die die Tetracyclinkonzentration in Abhängigkeit vom Hemmungsdurchmesser angibt, zeigen die Ergebnisse der folgenden Tabelle die Bedeutung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei dieser Anwendung.
Zusammensetzung D 3,1 mg/10 ml
Zusammensetzung C 3,5 mg/10 ml
Pharmamedia® 2,2 mg/10 ml

Beispiel 6

Die drei im nachstehenden beschriebenen Versuche bestehen darin, dass man die Erhöhung der Anzahl von Zellen in Abhängigkeit von der Zeit in einem Kulturmedium verfolgt, das die stickstoffhaltigen Verbindungen C, D von Beispiel 1 und Hefeextrakte enthält.
Der erste Versuch betrifft die Hefe Saccharomyces cerevisiae.
Man stellt Kulturmedien durch Versetzen von entmineralisiertem Wasser mit Glucose in einem Anteil von 10 g/l und 0,1 g/l Stickstoffäquivalent der verschiedenen Nährzusammensetzungen her.
Man beimpft 100 ml jeder dieser Medien mit 0,1 Vol.-% einer Vorkultur des Stamms. Die Inkubation wird bei 30ºC unter Bewegung mit 280 U/min während 4 h durchgeführt. Die Zählungen werden zu den Zeiten 0, 8, 24 h auf OGA- Medium (Oxytetracyclin - Glucose - Agar) durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
Die erhaltene Population ist bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung C zweimal größer als bei dem Hefeextrakt oder bei der Zusammensetzung D.
Der zweite Versuch wurde mit dem Stamm Bacillus subtilis bei gleichen Bedingungen wie oben durchgeführt. Die Kulturmedien werden durch Zusetzen von Glucose (10 g/l), Salzen (MgSO&sub4;, KH&sub2;PO&sub4;, jeweils zu 0,05 g/l) und der Nährzusammensetzungen C und D sowie von Hefeextrakten als Stickstoffäquivalent 0,1 g/l hergestellt. Die Bedingungen der Beimpfung und der Inkubation sind dieselben wie oben. Die Zählungen werden zu den Zeiten 0, 8 und 24 h auf Trypticase-Soja-Gelose-Medium durchgeführt. Die im nachstehenden angeführten Ergebnisse bestätigen die vorhergehenden Schlussfolgerungen, und zwar die Bedeutung der erfindungsgemäßen Stickstoffverbindungen als Fermentationssubstrat.
Der dritte Versuch wurde mit dem Stamm Lactobacillus plantarum durchgeführt.
Man stellt Kulturmedien her, indem man entmineralisiertes Wasser mit Glucose in einem Anteil von 10 g/l und der stickstoffhaltigen Zusammensetzung C und D von Beispiel 1 sowie mit Stickstoffäquivalent-Hefeextrakten von 0,1 g/l versetzt. Die Inkubation wird bei 45ºC unter leichtem Rühren während 24 h durchgeführt. Die Zählungen werden zu den Zeiten 0, 8 und 24 h auf MRS-Medium (MAN, ROGOSA, SHARP) durchgeführt.
Die erhaltenen Ergebnisse zeigen die Bedeutung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung C.

Beispiel 7

Die Mischung von Beispiel 1 kann auch als Tiernahrung verwendet werden. Aufgrund ihrer Zusammensetzung kann sie nämlich als Milchersatz bei der Ernährung von Kälbern verwendet werden. Die Eisengehalte liegen bei dem Mischungsverhältnis 1/3 (auf trockener Basis) bei drei verschiedenen Tests unter 50 ppm.
Vergleicht man die Zusammensetzungen C und D, so sieht man die Bedeutung der Zusammensetzung C hinsichtlich der Ernährung. Bei dieser erfindungsgemäßen Zusammensetzung C liegen der Phosphor und die Aminosäuren in höherer Verfügbarkeit vor.

Beispiel 8

Man führt Tests der Erzeugung von Penicillin mit verschiedenen Proteinhydrolysaten als Stickstoffquelle in den Kulturmedien durch. Dieses Beispiel dient dazu, die mit dem Stamm P&sub2; (Penicillium chrysogenun) erhaltene Penicillinproduktion in einem Medium auf der Basis einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit der Penicillinproduktion zu vergleichen, die mit demselben Stamm, jedoch in modifizierten Medien erhalten wird, in denen die erfindungsgemäße Zusammensetzung durch andere Weizen-, Kartoffel- und Maishydrolysate ersetzt wurde. Man arbeitet mit konstanter Konzentration an Gesamtstickstoff. Es wurden die folgenden Stickstoffquellen getestet:
- corn steep,
- hydrolysiertes corn steep,
- Alburex® N,
- Hydrolysat Alburex® N (hydrolysiertes Alburex®),
- deamidiertes Gluten (löslich),
- erfindungsgemäße Zusammensetzung,
- Pharmamedia®.
Die Ergebnisse, ausgedrückt in mm (Durchmesser der Hemmungszone) sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
Corn steep 20
hydrolysiertes corn steep 19
Alburex® N 12
hydrolysiertes Alburex® (Alburex® H) 18
deamidiertes Gluten 20
erfindungsgemäße Zusammensetzung 26
Pharmamedia® 18.
Diese Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt.
Bei den sieben getesteten Ausgangsstoffen erhält man mit der erfindungsgemäßen stickstoffhaltigen Zusammensetzung die größte Hemmungszone.

Claims

1. Stickstoffhaltige Zusammensetzung, die durch Hydrolyse von Weizengluten mit Hilfe von aus der Maisstärkegewinnung stammendem Quellwasser erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Verhältnis der Konzentrationen von anorganischem Phosphor zu Gesamtphosphor (Pi/Pt) von mehr als oder gleich 0,15 und ein Verhältnis der Konzentrationen von Aminostickstoff und Gesamtstickstoff (Na/Nt) von mehr als oder gleich 0,11 aufweist.

2. Stickstoffhaltige Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Gesamtproteingehalt zwischen 50 und 85% trocken und einen Gehalt an löslichen Proteinen zwischen 40 und 65% trocken besitzt.

3. Stickstoffhaltige Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Gehalt an freiem Alanin von mehr als oder gleich 1100 mg/100 g trocken und einen Gehalt an freiem Leucin von mehr als oder gleich 1300 mg/100 g trocken besitzt.

4. Stickstoffhaltige Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Gehalt an Aschen zwischen 3 und 12% trocken, vorzugsweise zwischen 4 und 6% trocken, besitzt.

5. Verfahren zur Herstellung einer stickstoffhaltigen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Weizengluten mit von der Maisstärkegewinnung stammendem Quellwasser mischt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:

- das von der Maisstärkegewinnung stammende Quellwasser mit Weizengluten mischen,

- die Enzyme und die Milchsäure, die im Weizengluten natürlich vorhanden sind, unter Rühren wirken lassen,

- die Enzyme inaktivieren,

- die erhaltene Zusammensetzung durch Abdampfen konzentrieren.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Quellwasser mit Weizengluten in einem Verhältnis von Quellwasser/Weizengluten zwischen 1/1 und 1/3 auf trockener Basis mischt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man der Mischung ein exogenes Enzym zusetzt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Proteasen und den Phytasen allein oder in Mischung miteinander besteht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Weizengluten grünes Gluten ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung bis zu einem Trockenmassegehalt von mehr als oder gleich 50% konzentriert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung sprühgetrocknet wird.

12. Verwendung einer stickstoffhaltigen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Kulturmedium für Mikroorganismen.

13. Verwendung einer stickstoffhaltigen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Nahrungsmittel oder Nahrungsmittelzusatz in für Menschen bestimmten Zusammensetzungen.

14. Verwendung einer stickstoffhaltigen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Nahrungsmittel oder Nahrungsmittelzusatz in für Tiere bestimmten Zusammensetzungen.