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Verfahren zum Extrahieren von alkoholunlöslichem Casein aus Samen
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbesserte-X-erfahren zum Extrahieren von alkoholunlöslichem
Casein aus Samen.
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Es ist bekannt, daß alkoholunlösliches Casein aus Sannen; «-elche
z. B. Bohnen- oder Erbsenmehl, Nußmehl u. dgl. enthalten, durch die Einwirkung von
Alkalien, z. B. verdünnten wäßrigen kaustischen Lösungen von kaustischer Soda oder
Pottasche, Natriumcarbonat, Ammoniak oder Borax extrahiert werden kann. Solche Extrakte
enthalten jedoch in der Regel nur geringe Verhältnisteile im Bereich von z olo oder
weniger an Casein. Um konzentriertere Lösungen von brauchbarer Reinheit, wie sie
verlangt werden, zu erhalten, ist es in der Regel erforderlich, zuerst die stark
aufgeschwollenen Teilchen von Cellulose, Stärke und schleimigen Polysacchariden,
welche in dem Extrakt vorhanden sind, zu zentrifugieren oder in irgendeiner Weise
auszuscheiden und sodann das Casein durch Ansäuern der erhaltenen Flüssigkeit zu
fällen, während das Casein nachträglich in einem geeigneten Lösungsmittel wieder
aufgelöst wird. In der britischen Patentschrift 492 599 'ist ein @Terfahren
für die Extraktion von :Maiskleber aus proteinhaltigem Material beschrieben, welches
aus Mais durch wäßrige alkoholische Lösungsmittel hergeleitet wird, wobei die Extraktion
bei einer Temperatur von nicht über 7o° durchgeführt wird und bei einer Wasserstoffionenkonzentration
derart, daß das PH des Endextraktes nicht unter 6 ist.
In dem britischen
Patent 492 6oo ist auch ein Verfahren zur Extraktion von Maiskleber in konzentrierter
Lösung von proteinhaltiges Material enthaltendem Maiskleber beschrieben, durch dessen
Behandlung mit einem wäßrigen, alkoholischen Lösungsmittel, in welchem zu dem alkoholischen
Lösungsmittel ein Hilfslösungsmittel zugegeben ist, das ein mit Alkohol mischbares
Lösungsmittel für beides, Maisöl und Farbstoff, enthält, welches aber für den Maiskleber
kein Lösungsmittel ist. Der sich ergebende Extrakt wird mit einer zusätzlichen Menge
dieses genannten Lösungshilfsmittels behandelt.
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Es wurde nun gefunden, daß das Casein aus den Samen in der Gestalt
eines Konzentrates von verhältnismäßig geringem Volumen extrahiert werden kann,
indem man die alkoholunlösliches Casein enthaltenden Samen mit einer Lösung behandelt,
welche ein alkalisches Reagens, Wasser und weniger als 4o Volumprozente eines mit
Wasser mischbaren organischen. Lösungsmittels, welches weiter unten genauer angegeben
ist, enthält und dann. die Lösung von dem ungelösten Rückstand trennt. Solche-Konzentrate
können z. B. 15 % oder sogar mehr der Proteinsubstanz enthalten und können ohne
weitere Konzentration entweder unmittelbar oder vorzugsweise, nachdem man ihre Viscosität
durch Erhitzen oder anderweitige geeignete Behandlung erhöht hat; verformt werden.
Es ist möglich, das Extraktionsverfahren nach der vorliegenden Erfindung so auszuführen,
daß man einen Extrakt erhält, welcher für -die Herstellung von Caseinfarben oder
für den Gebrauch als Rohstoffquelle für Casein für andere industrielle oder für
Ernährungszwecke geeignet ist.
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Zweckmäßigerweise werden die Samen in Form von ölfreiem Mehl. angewendet,
und: die Extraktion kann bei Atmosphärendruck oder etwas darüber ausgeführt werden.
Für den Fall, daß die Samen irgendeine in Betracht kommende Menge von extrahierbarem
Öl enthalten, muß die Verseifung eines solchen Öles soweit als möglich vermieden
werden, indem man als alkaliisches Reagens nur verhältnismäßig schwacheAlkalilösungen
anwendet, und es ist auch anzuraten, die Temperaturen im wesentlichen unter dem
Siedepunkt des organischen, Lösungsmittels zu halten. Erdnüsse.(Arachis) und Sojabohnen
sind unter den,zu nennendenBEispielen; aber die vorliegende Erfindung ist keineswegs
auf diese beiden. Arten beschränkt, und die Nüsse oder Samen, welche heute verwendet
werden, können entrindet oder auch nicht entrindet zür Verwendung kommen.
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Das für die vorliegende Erfindung verwendete organische Lösungsmittel
soll vorzugsweise mit Wasser in. allen Verhältnissen löslich sein. Alkohol und Aceton
sind bevorzugte Beispiele solcher Lösungsmittel, und: von anderen Lösungsmitteln
wurden. aufgefunden: einwertige Alkohole, wie z. B. Isopropyl- und Allylalkohol,
sind besonders gut anwendbar, aber Methylalkohol gibt keine besonders befriedigenden
Ergebnisse. Andere vollständig mit Wasser mischbare Lösungsmittel, welche nützliche
Extrakte ergeben, slind' Äthyllactate, Äthylenglykol, Diacetonalkohol und Aceto=
nylaceton, obwohl ,. das, letztere einen etwas hohen Siedepunkt hat, welcher dessen
Wiedergewinnung schwieriger macht. Es ist jedoch nach der vorliegenden Erfindung
möglich, organische Lösungsmittel zu verwenden, welche mit Wasser nicht vollständig
mischbar sind, vorausgesetzt, daß mindestens 7,5i Gramm des Lösungsmittels sich
bei 2o,° in ioo ccm: Wasser auflösen.; Beispiele solcher Lösungsmittel sind Isobutylalkohol,
Methallylalkohol und Äthylformat. Die erforderlichen günstigsten Verhältnismengen
sind je nach der Natur der Samen und des gewählten: besonderen Lösungsmittels etwas
verschieden, können aber zweckmäßigerweise in den Bereich von 2o Volumprozen;ten
des Gesamtvolumens der angewandten Flüssigkeit liegen, müssen aber weniger als 4o
% sein, weil größere Verhältnismengen des Lösungsmittels die Löslichkeit des Caseins
herabsetzen.
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Geeignete Alkalilösungen zum vorliegenden Gebrauch sind solche, welche
aus Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat, Natriupnsilicat, Borax und Ammoniumhydroxyd
bereitet werden. Obwohl die wirksame Alkalität der Extraktionslösung etwas schwanken
kann, wurden gute Ergebnisse beim Arbeiten bei pH gleich i.o oder in der Nähe dieses
Wertes erhalten. Organische Amine können ebenfalls als alkalische Basen verwendet
werden, z. B. Triäthanolamine.
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Die Trennung des Konzentrats von dem unlöslichen. Rückstand kann durch
Zentrifugieren .bewirkt werden: Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele
angeführt.
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Beispiel i 15o g ölfreies Erdnußmehl werden mit 287 ccm destilliertem
Wasser und 13 ccm Ammoniumhy droxydlösung vom spezifischem Gewicht o,,88b gemischt.
Die Mischung wird 16 Stunden lang bei 3'5° in einer rotierenden Flasche geschüttelt
und dann 50 ccm Aceton hinzugefügt, worauf ein gründliches Schütteln folgt. Die
so erhaltene pastenartige Masse wird zentrifugiert, wobei sich eine Lösung mit einem
Gehalt von: 17 % Protein abscheidet. Beispiel 2 5.0 g ölfreies Sojabohnenmehl
werden mit 96 ccm Wasser und 4 ccm Ammoniumhydroxydlösung vom spezifischen Gewicht
o,8@So gemischt. Die Mischung wird 16. Stunden lang bei 3i5'°' in einer Flasche
ge sehüttelt, und e@s, werden dann hierzu 17 ccm Aceton gegeben, welches in. die
Masse gründlich eingerührt wird. Die so gebildete pastenförmige Masse wird 4o Minuten
lang zentrifugiert, wobei 31 ccm Proteinlösung erhalten werden. Diese Lösung
hinterläßt nach Verdampfung 14 % ihres Gewichts an Proteinrückstand. Beispiel 31
50 g ölfreies Sojabohnenmehl werden wie in Beispiel 2 behandelt, aber es
werden 17 ccm Äthylalkohol an Stelle des Acetons verwendet. Der
erhaltene
Extrakt enthält zwischen 14 und t50/0 aufgelöste Substanz, von welcher go% Protein
sind.
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Beispiel 599 ölfreies Arachismehl werden mit i(oo ccm einer 0,5,g
Alkali enthaltenden wäßrigen Lösung von kaustischer Soda gemischt. Die Mischung
wird 4 Stunden lang bei 3!5:° in einer Flasche geschüttelt und bei Zimmertemperatur
16 Stunden lang stehengelassen. Hierauf werden i!7 ccm Aceton. gut in die Masse
hineingerührt. Die Mischung wird 4o Minuten lang zentrifugiert und. 28 ccm einer
i4%igen Lösung von Protein gewonnen.
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Beispiel 5 i kg ölfreies Erdnuß- (Arachis-) 'hehl wird mit igoo ccm
destilliertem Wasser und 8o. ccm Ammoniaklösung vom spezifischen Gewicht o,88o 8
Stunden lang bei i8° gemischt, wobei das pH dieser ammoniakalischen Flüssigkeit
vor Zugabe zu dem Mehl ungefähr 11,5 beträgt. 3;4,o ccm Aceton werden hinzugegeben
und das Mischen eine weitere Stunde fortgesetzt. Die Masse wird dann zentrifugiert
und 6oo ccm klarer Extrakt mit einem pH-Wert von ungefähr io und einem Inhalt von
:24'/o gesamte feste Stoffe erhalten. In einem Teil dieser Lösung wird i % Phenol
aufgelöst, die Mischung erhitzt und etwa i Stunde lang bei 6o bis 70° gerührt, bis
ihre Viscosität beim Abkühlen und nochmaligem Zentrifugieren genügend erhöht ist,
daß sie versponnen werden. kann.. Wenn gewünscht, kann die Viscosität auch durch
irgendein geeignetes Verfahren erhöht werden, z. B. durch Entfernung des Lösungsmittels
durch Verdampfen oder Verminderung ihrer Alkalität. Aus solchen Lösungen erhält
man durch Austreiben durch, einen metallischen Spinnkopf in ein Bad Fäden, welches
Bad in einem Liter 9o g Schwefelsäure und 300 g Natriumsulfat enthält.
Der Spinnfaden kann gehärtet oder nach irgendeinem bekannten Verfahren zur Behandlung
von Casein:fasern nachbehandelt werden.
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Die geringe Menge Phenol, welche nach diesem Beispiel benutzt wird,
wirkt als Schutzmittel und ist besonders zweckmäßig, wenn die Caseinlösung länger
als ein paar Stunden, bevor sie versponnen wird, stehenbleibt. Das Phenol unterstützt
auch. die Erhöhung der Viscosität der Lösung.