DE9411450U1 - Molkepräparate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft neuartige lactosearme bzw. lactosefreie Präparate auf der Basis von Molke, d.h., Süßmolke und insbesondere Sauermolke, die insbesondere als diätetische Nahrungsmittel, als Futtermittel sowie als pharmazeutische Mittel verwendbar sind.

Bei der Herstellung von Käse und Casein bleibt nach der Abtrennung des Caseins und des Milchfetts die sog. Molke zurück. Süßmolke wird überwiegend aus Prozessen erhalten, bei denen Lab eingesetzt wird, während Sauermolke aus Prozessen anfällt, bei denen Milchsäuregärung angewandt wird.

Übliche Molke weist etwa folgende Zusammensetzung auf (vgl. Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage 1991, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, DE, Band 4, Seite 2831):

127-X 2620-GM-SF-Bk

Tabelle 1

0,8	0,05
0,9	0,9
4,0	3,8
Spuren	0,8
0,6	0,75
6,8	6,3

Gehalt (g/100 g) Süßmolke Sauermolke

Fett

Eiweiß

Lactose

Milchsäure

Asche

Trockenmasse

Hinzu kommt noch ein Gehalt an Vitaminen.

Die obige Tabelle 1 zeigt, daß Molke unabhängig von ihrer Herkunft ein im Prinzip wertvolles und vom hygienischen und bakteriologischen Standpunkt einwandfreies biologisches Material darstellt. Es wird daher seit langem versucht, die wertvollen Inhaltsstoffe der Molke einer Verwertung zuzuführen, besonders auf dem Gebiet der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie.

Das größte Problem liegt in den außerordentlich großen anfallenden Mengen an Molken und in der nur geringen Konzentration der verwertbaren Inhaltsstoffe. Aus diesem Grund ist Molke nach wie vor als Abfallprodukt der mi Ich verarbeitenden Nahrungsmittelindustrie anzusehen.

Die derzeit noch in erheblichem Umfang praktizierte Einleitung von Molke in Abwässer stellt, abgesehen von dem Verlust der Inhaltsstoffe, auch deshalb keine Problemlösung dar, weil molkebelastete Abwasser bei der Abwasserreinigung einen sehr hohen biologischen Sauerstoffbedarf (BSB-Wert) aufweisen.

• ·

• ·

Das ebenfalls noch praktizierte Ausbringen von Molke auf landwirtschaftliche Nutzflächen als Düngemittel zur Anreicherung mit Mineralstoffen und Stickstoff sowie zur biologischen Aktivierung ist ebenfalls keine gangbare Alternative.

Unbearbeitete Molke, besonders Sauermolke, wird in erheblichem Umfang als Futterzusatz für Tierfutter verwendet, insbesondere bei der Entwöhnung von Kälbern und Schweinen. In ernährungsphysiologischer Hinsicht ist allerdings der hohe Lactosegehalt der Molke sehr ungünstig, da bei Schweinen wie auch bei Wiederkäuern gravierende Verdauungsstörungen auftreten können.

Da Molke nur einen geringen Trockenmasseanteil von etwa 6 bis 7 Masse-% aufweist, wird sie, auch im Hinblick auf die mit Lagerung, Transport und Verarbeitung verbundenen Kosten, in größerem Umfang auf einen höheren Trockenmasseanteil von etwa 28 bis 60 Masse-% aufkonzentriert (Molkekonzentrate) oder zu einem trockenen Produkt verarbeitet (Molkepulver). Der Wasserentzug aus Molke, der üblicherweise durch Voreindicken mit Fallstromverdampfern, Vakuumverdampfern oder durch Umkehrosmose und anschließende Sprühtrocknung vorgenommen wird, ist entsprechend energieaufwendig.

Molkekonzentrate und Molkepulver werden hauptsächlich als Futterzusätze in der Tierernährung sowie in der Lebensmittelindustrie (z.B. bei der Herstellung von Kindernahrung, Konditoreierzeugnissen, Speiseeis, Schokoladeerzeugnissen u.dgl.) verwendet.

Besonders problematisch ist bei der Verwertung nichtbearbeiteter Molke und entsprechender Konzentrate der Gehalt an Lactose (Milchzucker, Lactobiose, 4-O-ß-D-Galactopyranosyl-D-glucose), die per se bei Säugern schwach abführende Wir-

kung hat. Die physiologische Verdauung von Lactose beruht auf der enzymatischen hydrolytischen Spaltung durch das Enzym ß-Galactosidase in D-Galactose und D-Glucose, die dann dem Kohlenhydratabbau auf verschiedenen Hexoseabbauwegen unterliegen.

Beim Menschen wird das Enzym ß-Galactosidase in der Regel nur im Säuglings- und Kleinkindalter in ausreichender Menge gebildet. Der bei Europäern oft im Erwachsenenalter auftretende und z.B. bei vielen Asiaten und Afrikanern altersunabhängig vorliegende Mangel an ß-Galactosidase ('Lacto- seintoleranz') führt bei Aufnahme größerer Lactosemengen mit der Nahrung zu Verdauungsstörungen wie Krämpfen und Diarrhöe. Analoges gilt auch für die Verwendung der lactosehaltigen Molke in der Tierernährung, da besonders bei Wiederkäuern und bei Schweinen ähnliche Verdauungsstörungen auftreten können. Außerdem kann bei längerer Lagerung von Molke aus Lactose Lactulose gebildet werden, die nicht resorbierbar ist und pathologische Gärungserscheinungen im Verdauungstrakt begünstigt.

Eines der angewandten Verfahren zur Molkebearbeitung besteht in der Elektrodialyse zur Entfernung und Gewinnung der Mineralsalze. Hierdurch werden eine Verbesserung der Geschmacksqualität sowie eine Erhöhung des Proteinanteils im Feststoffanteil erreicht. Die entmineralisierte Molke wird zumeist ebenfalls zu einem Konzentrat aufkonzentriert oder zu einem Pulver getrocknet.

Weit verbreitet ist ferner die Hydrolyse der Lactose mit ß-Galactosidase, wofür in verschiedenen Ländern Pilze und Hefen herangezogen werden, die dieses Enzym produzieren. In großem Umfang wird daneben die Hydrolyse der Lactose mit immobilisierter ß-Galactosidase angewandt, wobei die Lactose

zu etwa 75 % in leicht verdauliche Zucker wie Galactose und Glucose umgewandelt wird.

Aus Molke werden ferner durch Ultrafiltration die Molkeproteine abgetrennt. Die Molkeproteine werden vor allem in der Nahrungsmittelindustrie zur Herstellung von diätetischen Nahrungsmitteln, als proteinreiche Nahrungsmittelzusätze sowie als Zusätze für Säuglings- und Kleinkindernahrung verwendet. Das bei der Ultrafiltration erhaltene Molkepermeat, das im wesentlichen eine Lactoselösung darstellt, fällt weltweit in einer Menge an, die einer Lactosemenge von etwa 3,5 Millionen Tonnen pro Jahr entspricht.

Für Molkepermeat werden in der Hauptsache folgende Verwertungsmöglichkeiten diskutiert (vgl. S. G. Coton, Journal of the Society of Dairy Technology, Vol. 33, No. 3 (1980) S. 89/94):

A) Verwertung als Schweinefutter (in der Schweiz werden z.B. 92 % der bei der Käseerzeugung anfallenden Molke zur Schweinemast verwendet) nach Substitution des bei der Ultrafiltration abgetrennten Proteins;

B) Gewinnung von Lactose durch Extraktion;

C) Trocknen zu Molkepermeatpulver und Verwendung als Futtermittel;

D) nach Aufkonzentrierung und Kristallisieren Verwendung als Lecksteine in der Tierzucht;

E) Umsetzung mit Harnstoff als Nichtproteinstickstoff (NPN) liefernde Substanz unter Erzeugung von Lactosylharnstoff und Verwendung als Futtermittel;

F) Fermentation der Lactose mit Lactobacillus bulgaricus zu Milchsäure und kontinuierliche Neutralisation der gebildeten Milchsäure mit Ammoniak unter Herstellung von Ammoniumlactat und Verwendung des Ammoniumlactats als Futtermittel;

G) Herstellung von Biomasse durch aerobe Vergärung mit Hefen und Verwendung der Biomasse als Tierfutter;

H) Erzeugung von Methan durch anerobe Fermentation und Verwendung des Methans als Energieträger;

I) Erzeugung von Ethanol durch Fementation mit Kluyveromyces fragilis und Verwendung des Ethanols als Treibstoff;

J) Erzeugung von organischen Substanzen durch Fementation, insbesondere von Milchsäure und Penicillinen;

K) Hydrolyse zu Galactose/Glucose-Sirup, der als Süßmittel sowie etwa zur Bierherstellung verwendbar ist.

Im Stand der Technik wird ferner die Fermentierung von Molke mit Mikroorganismen mit dem Ziel angewandt, die Lactose enzymatisch abzubauen. Hierbei werden entweder Hefen verwendet, welche Alkohol erzeugen, der für technische Zwecke bzw. als Treibstoff verwendbar ist, oder insbesondere Milchsäur ebakterien , welche die Lactose in Milchsäure umwandeln, z. B. Lactobacillus casei und Lactobacillus bulgaricus, wobei durch Neutralisation der gebildeten Milchsäure mit Ammoniak eine mit Ammoniumlactat angereicherte Molke gewonnen werden kann. Diese an Ammoniumlactat angereicherte Molke ist z.B. in den USA als Futtermittelzusatz für Hornvieh zugelassen.

Alle oben erläuterten Technologien zur Verarbeitung von Molke sind letzten Endes auf die Nutzung bestimmter Einzelkomponenten der Molke oder daraus erhältlicher Produkte ausgerichtet, insbesondere von Lactose, Lactaten, Proteinen und Mineralsalzen.

Keine der oben angeführten Verwendungsmöglichkeiten hat sich allerdings auch nur annähernd als insgesamt wirtschaftlich erwiesen, wobei die angegebenen großtechnischen Verwertungsmöglichkeiten als solche nicht wirtschaftlich durchgeführt werden können und andererseits mit wirtschaftlich profitabel durchführbaren Verwertungen, wie etwa der Herstellung reiner Milchsäure oder von Penicillinen oder von Glucosesirup, das gravierende Mengenproblem nicht gelöst werden kann.

Trotz der raschen Entwicklung der industriellen Mikrobiologie konnte entsprechend bisher noch keine ökologisch wie wirtschaftlich befriedigende Lösung für das Molkeproblem gefunden werden, wobei davon auszugehen ist, daß der Molkeanfall mit zunehmendem wirtschaftlichem Wachstum und sich entsprechend entwickelndem Konsumverhalten weiter zunehmen wird.

Der Erfindung liegt im Hinblick auf den oben erläuterten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, neuartige lactoseabgereicherte Molkepräparate mit neuartigen Eigenschaften anzugeben, wobei eine wirtschaftliche und ökologisch verträgliche Verwertung auch großer Molkemengen unter Erzielung hochwertiger Produkte möglich sein soll.

Die Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungskonzeption.

Die erfindungsgemäßen lactoseabgereicherten Molkepräparate werden durch Fermentation von Molke unter Verwendung eines Lactose abbauenden Mikroorganismus und Neutralisation des Reaktionsgemischs mit einer Base erhalten. Sie sind erhältlich durch

- Verwendung eines oder mehrerer Mikroorganismen der Gattung Streptococcus als Lactose abbauende Mikroorganismen

- Einstellung und Aufrechterhaltung eines pH-Wertes im Bereich von 4,0 bis 8,5 während der gesamten Dauer der Fermentation durch entsprechenden Zusatz der Base.

Als Ausgangsmaterial wird vorteilhaft Sauermolke verwendet. Es ist auch möglich, Süßmolke als Ausgangsmaterial einzusetzen. Vorzugsweise werden der Süßmolke mindestens etwa 3 0 Masse-% Sauermolke zugesetzt. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, entsprechende Molkekonzentrate bzw. Molkepulver als Ausgangsmaterial einzusetzen, was wegen der höheren Konzentrationen der Inhaltsstoffe vorteilhaft ist.

Die grundlegenden, den Lactoseabbau betreffenden Reaktionen, die erfindungsgemäß ausgenützt werden, lassen sich schematisch wie folgt veranschaulichen:

• ·

ß-Galactos idase

(I) Lactose &ngr; D-Galactose + D-Glucose

Epimerase

(II) D-Galactose D-Glucose

homofermentativ

(III) D-Glucose . Milchsäure

oder heterofermentativ

Die in der Molke in relativ hoher Konzentration vorliegende Lactose wird durch die bakterielle ß-Galactosidase (ß-D-Galactosid-Galactohydrolase, Lactase) spezifisch in D-Galactose und D-Glucose gespalten (Reaktion (I) ). Die mit D-Glucose epimere D-Galactose wird durch eine bakterielle Epimerase in D-Glucose umgewandelt (Reaktion (II) ).

Bei der anschließenden Milchsäuregärung wird die D-Glucose entweder homofermentativ über den sog. Fructosebiphosphat-Weg praktisch spezifisch in Milchsäure übergeführt oder heterofermentativ (bei Bakterien, denen die Hauptenzyme des Fructosebiphosphat-Weges fehlen) über den sog. Pentosephosphat-Weg abgebaut, wobei Milchsäure, Ethanol und CO₂ entstehen. Die entstehende Milchsäure kann je nach den Verfahrensbedingungen überwiegend D(-)-Milchsäure oder auch überwiegend (+)-Milchsäure sein.

Die Milchsäurebakterien werden in der Familie der Lactobacteriaceae zusammengefaßt. Alle Angehörigen sind Grampositiv, bilden keine Sporen, sind zur Energiegewinnung auf Kohlenhydrate angewiesen und scheiden Milchsäure (Lactat) aus. Sie sind ferner in der Lage, in Gegenwart von Luftsauerstoff zu wachsen; sie sind anaerob, aber aerotolerant. Zu der Familie der Milchsäurebakterien gehören insbesondere

a) Lactobacillus lactis, L. bulgaricus, L. helveticus, L. casei, L. ferraentum, L. brevis sowie streptococcus lactis und S. diacetilactis, die in Milch und Milcherzeugnissen sowie entsprechenden Verarbeitungstätten vorkommen;

b) Lactobacillus plantarum, L. delbrückii sowie Leuconostoc mesenteroides, die in Pflanzen vorkommen:

c) Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Streptococcus faecalis, S. salivarius, S. bovis, S. pyogenes und

S. pneumoniae, die in Darm und Schleimhäuten von Mensch und Tieren vorkommen.

Milchsäurebakterien können aufgrund ihrer Säuretoleranz leicht auf selektiven Nährböden angereichert und isoliert werden. Die großtechnisch erzeugten Milch- und Sauermilchprodukte, etwa Sauerrahm, Buttermilch, Joghurt, Bioghurt, Kefir und Quark, wie etwa auch Sauerteig, Sauerkraut sowie etwa landwirtschaftlich genutzte Silagen stellen gewissermaßen 'natürliche Reinzuchten' von Vertretern aus den oben genannten Gruppen dar. Neben den oben genannten, natürlich vorkommenden Milchsäurebakterien treten in technischen Prozessen, insbesondere bei der Milchverarbeitung, noch andere Milchsäurebakterien auf, etwa Streptococcus cremoris, S. thermophilus, Pediococcus cerevisiae, Leuconostoc cremoris, Lactobacillus acidophilus, Sporolactobacillus inulinus, Lactobacillus viridescens etc.

Bei der großtechnischen Herstellung von Milchprodukten, wie etwa Sauerrahm, Buttermilch, Joghurt, Kefir und Quark, wird von Milch oder Rahm ausgegangen, die mit Reinkulturen von Milchsäurebakterien versetzt werden, wobei insbesondere Streptococcus lactis, S. cremoris, Leuconostoc cremoris,

L. bulgaricus, L. casei und S. thermophilus als sog. Säurewecker Verwendung finden (vgl. H.G. Schlegel, Allgemeine Mikrobiologie, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1981, S. 258 - 272).

Wie oben erwähnt, werden bei der bisher großtechnisch durchgeführten Fermentation von Molke, die als Abfallprodukt bei der Milchverarbeitung anfällt, in der Regel Lactobacillus casei und L. bulgaricus eingesetzt. Bei der dem Stand der Technik entsprechenden Molkefermentation wird der pH-Wert des Reaktionsmediums in den meisten Prozessen "gepuffert", wobei Calciumcarbonat zugesetzt wird. Dementsprechend wird bei herkömmlichen Verfahren der Molkefermentation kein bestimmter, unter bestimmten Gesichtspunkten gewählter pH-Wert eingestellt und aufrechterhalten, sondern das System wird lediglich durch Zugabe von, zumeist überschüssigem, Calciumcarbonat neutralisiert.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß bei Verwendung eines Mikroorganismus der Gattung Streptococcus durch Aufrechterhaltung eines konstanten bzw. quasikonstanten pH-Wertes während der Fermentation anstelle einer in einem späteren Stadium der Fermentation oder nach ihrem Abschluß vorgenommenen Rückneutralisation der gebildeten Säure oder der Durchführung in Gegenwart einer Base nicht nur eine erhebliche Verkürzung der Fermentationsdauer auf einen Bruchteil der sonst erforderlichen Zeit, nämlich auf maximal etwa 6 h, erzielt werden kann, sondern das resultierende Produkt eine völlig andersartige Zusammensetzung aufweist, aufgrund deren es z.B. für Nahrungsmittel- bzw. Futtermittelzwecke erheblich besser geeignet ist als herkömmliche Molkepräparate und auch, ganz im Gegensatz zu bekannten Molkepräparaten, vorteilhafte pharmakologische Anwendungen möglich sind.

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Die als Ausgangsmaterial eingesetzte Molke wird vorzugsweise vor dem Zusatz der Starterkultur sterilisiert bzw. peusteurisiert.

Durch diese Verfahrensweise wird in der gewissermaßen als Kulturmedium dienenden Molke nicht nur eine Fermentation mit dem Hauptziel des Lactoseabbaus vorgenommen, sondern es findet zugleich eine erhebliche Biomasseerzeugung statt, so daß das nach Fermentationsende vorliegende Molkepräparat in seinen chemischen Eigenschaften mit der als Ausgangsmaterial eingesetzten Molke praktisch überhaupt nicht mehr vergleichbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahrensprodukt stellt folglich eine sehr spezielle Biomasse dar, deren chemische Eigenschaften wesentlich von den eingesetzten und kultivierten Streptokokken und ihren Abbau- und Lyseprodukten bestimmt werden. Hierin liegt entsprechend ein fundamentaler Unterschied zu fermentierten Molkeprodukten nach dem Stand der Technik.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Molkepräparate werden bevorzugt mesophile und thermophile Streptococcus-Arten verwendet, d.h. solche mit einem Temperaturoptimum bei mittlerer Temperatur von etwa 28 bis 32 ⁰C bzw. bei einer höheren Temperatur von etwa 32 bis 38 ⁰C, vorzugsweise Streptococcus lactis und Streptococcus thermophilus.

Diese Stämme weisen neben der Fähigkeit zur Umwandlung von Lactose in Galactose und Glucose durch ß-Galactosidase die Fähigkeit zur Epimerisierung der Galactose zu Glucose und der Umwandlung der Glucose in Milchsäure auf.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, Mikroorganismen-Stämme einzusetzen, welche die Glucose homofermentativ über

den Fructosebiphosphat-Weg umwandeln, oder Mikroorganismen-Stämme, die heterofermentati&ngr; über den Pentosephosphat-Weg Milchsäure bzw. Lactat erzeugen.

Diese verwendeten Streptococci können sowohl in Form von Reinkulturen eines einzigen Stamms als auch in Form von gemischten Kulturen mehrerer Stämme als auch in Form von Gemischen von entsprechenden Reinkulturen oder gemischten Kulturen als Starterkultur eingesetzt werden.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Molkepräparate wird vorteilhaft ein Bakterienkonzentrat als Starterkultur eingesetzt, das einen Bakteriengehalt im Bereich von etwa 10⁴ bis etwa 10⁹ Bakterien/ml aufweist. Die Starterkultur wird üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 2 Masse-% und vorzugsweise 0,1 bis 0,2 Masse-%, bezogen auf die Masse der zu fermentierenden Molke, zugesetzt.

Die Starterkultur kann, wie dem Fachmann an sich geläufig ist, beispielsweise aus einem entsprechenden Lyophilisat von Streptococcus-Stämmen durch Kultivieren in einem geeigneten Nährmedium, vorzugsweise Milch, hergestellt werden. Man verfährt beispielsweise so, daß etwa 0,5 bis 1,0 g Lyophilisat zu etwa 10 1 Milch zugegeben werden, worauf das System bei einer Temperatur im Bereich von 32 bis 37 ⁰C etwa 4 bis 8 h inkubiert wird, wonach dann eine Keimzahl von etwa 10⁸ Keimen/ml von Streptococcus lactis bzw. Streptococcus thermophilus vorliegt.

Da bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Molkepräparate eine erhebliche Biomasseerzeugung durch Vermehrung der Mikroorganismen stattfindet, tritt eine entsprechende Erhöhung der anfänglichen Zelldichte ein.

Bei herkömmlichen Systemen zur Kultivierung von Mikroorganismen wie Streptokokken wird üblicherweise eine maximale Zelldichte von größenordnungsmäßig 10⁶ Zellen/ml erzielt. Durch die erfindungsgemäße Fermentation von Molke mit Mikroorganismen der Gattung Streptococcus lassen sich demgegenüber etwa 10- bis 100-fach höhere Zelldichten von größenordnungsmäßig 10⁷ bis 10⁸ Zellen pro Milliliter Medium erzielen, was durchaus überraschend ist und wahrscheinlich durch das spezielle eingesetzte Kultursubstrat bedingt ist.

Als Basen zur Neutralisation der gebildeten Säuren, insbesondere der Milchsäure, können NaOH, KOH, Ca(OH)₂ bzw. Kalkmilch und/oder Ammoniak (Ammoniumhydroxid) verwendet werden. Im Hinblick auf die Verwendbarkeit als Futtermittel bzw. Futtermittelzusatz ist dabei neben Calciumhydroxid besonders Ammoniak von Bedeutung, da Ammoniumlactat als Futtermittel für Wiederkäuer geeignet ist und sich, wie im Rahmen der Erfindung überraschenderweise festgestellt wurde, auch für die Ernährung von nicht wiederkäuenden Säugetieren, besonders von Schweinen, sowie von Vögeln und Geflügel eignet. Der Ammoniakeinsatz liegt dabei im Bereich von etwa 1 bis 8,5 kg pro Tonne zu fermentierender Molke.

Nachdem ferner festgestellt wurde, daß sich auch Ammoniumlactat/Natriumlactat-Gemische als Futtermittel bzw. Futtermittelzusätze für Schweine eignen, besteht eine bevorzugte Variante des beschriebenen Verfahrens in der Verwendung sowohl von NaOH als auch von Ammoniak als Basen, wobei beide Basen in Form eines Gemischs oder auch sequentiell nacheinander in beliebiger Reihenfolge zur pH-gesteuerten Neutralisation verwendet werden können.

Erfindungsgemäß ist wesentlich, daß der als Ausgangsmaterial eingesetzten Molke außer der Mikroorganismen-Starterkultur

keine weiteren Substanzen zugegeben werden. Lediglich ein Zusatz von Magnesium in Form geeigneter Salze hat sich in manchen Fällen als vorteilhaft erwiesen.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Molkepräparate beruht wesentlich darauf, daß ein innerhalb des Bereichs von 4,0 bis 8,5 gewählter pH-Wert während der gesamten Dauer der Fermentation durch entsprechenden Basenzusatz aufrechterhalten wird. Wie weiter unten näher erläutert wird, hängt die Wahl des konstantzuhaltenden pH-Werts vom angestrebten Verfahrensergebnis ab, da die Produktzusammensetzung, abgesehen von der angewandten Fermentationstemperatur, wesentlich durch die Wahl des konstantgehaltenen pH-Werts beeinflußt werden kann.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein pH-Wert von 6,5 bis 7,5, vorzugsweise von 6,5 bis 7,0 und noch bevorzugter von 6,7 + 0,1 während der Dauer der Fermentation aufrechterhalten.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein pH-Wert von 7,5 bis 8,5 und vorzugsweise von 8,0 bis 8,5 aufrechterhalten .

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein pH-Wert von etwa 5,0 während der Fermentation aufrechterhalten.

Die Temperatur, bei der die Fermentation durchgeführt wird, liegt im Bereich von 28 bis 48 ⁰C und vorzugsweise im Bereich von 32 bis 40 ⁰C.

Das Verfahren kann dabei so geführt werden, daß die Temperatur innerhalb der angegebenen Bereiche schwanken kann. Es

ist jedoch besonders bevorzugt, innerhalb der angegebenen Temperaturbereiche eine bestimmte Verfahrenstemperatur auszuwählen, die im Rahmen der üblichen technologischen Genauigkeit aufrechterhalten wird. Je nach Größe des Reaktors und der vorhandenen Thermostatisierungseinrichtung läßt sich eine Temperaturkonstanz im Bereich von + 3 bis + 1 ⁰C erzielen. Durch die Verfahrensführung bei einer im Rahmen der Genauigkeit diskreten Verfahrenstemperatur bzw. innerhalb eines sehr engen Temperaturintervalls von nur maximal etwa bis 3 ⁰C läßt sich, zusammen mit der Auswahl des konstantzuhaltenden pH-Werts, das Verfahrensergebnis, d.h., die Zusammensetzung des resultierenden Molkepräparats, in weiten Grenzen unterschiedlich einstellen.

Bei den bevorzugt verwendeten Streptokokken-Arten Streptococcus lactis und Streptococcus thermophilus liegen, wie überraschend festgestellt wurde, intracellulär zwei verschiedene ß-Galactosidasen vor, von denen eine auch bei sauren pH-Werten von etwa 4 arbeitet. Es ist entsprechend möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auch bei pH-Werten im unteren pH-Bereich um pH 4,0 durchzuführen bzw. das Verfahren teilweise bei diesem pH-Wert vorzunehmen, da sich unter diesen Bedingungen die bei sauren pH-Werten stabile ß-Galactosidase bildet, wobei dann ein entsprechender Umsatz an Milchsäure resultiert.

Durch Verfahrensführung im pH-Bereich von 7,5 bis 8 läßt sich die Bildung von ß-Galactosidasen besonders fördern. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß in der als Ausgangsprodukt eingesetzten Molke ß-Galactosidasen höchstens in Spurenmengen vorhanden sind.

ß-Galactosidasen werden intracellulär gebildet, wobei entsprechend die Umsetzung von Lactose zu Galactose intra-

cellular stattfindet. Im Rahmen der Erfindung wurde überraschenderweise festgestellt, daß im als Produkt resultierenden Molkepräparat eine extracellular auftretende ß-Galactosidase vorliegt, das Molkepräparat also einen Gehalt an freier ß-Galactosidase aufweist. Nachdem, wie oben angegeben, durch Verfahrensführung im pH-Bereich von etwa 7,5 bis 8,0 die Konzentration an extracellular auftretender ß-Galactosidase maximiert werden kann, eignet sich diese Verfahrensführung für eine neuartige Gewinnung der sehr wertvollen ß-Galactosidase als Endprodukt.

Man verfährt in diesem Fall so, daß das nach der Fermentation vorliegende Molkepräparat nach Zentrifugieren zur Zellabtrennung einer Ultrafiltration unterzogen wird, wodurch die ß-Galactosidase in hoher Konzentration gewonnen werden kann.

Hierin liegt ein besonderer Vorteil der Erfindung, da diese Verfahrensweise erstmals die Gewinnung von ß-Galactosidase als sehr hochwertiges Produkt ermöglicht, ohne daß eine Zellyse bzw. Zellzerstörung zur Freisetzung intracellulär vorliegender ß-Galactosidase erforderlich ist.

Das Erfindungskonzept beruht darauf, daß der pH-Wert innerhalb des oben angegebenen Bereichs während der Dauer der Fermentation durch entsprechende Zugabe der Base konstantgehalten wird. Die Konstanthaltung des pH-Werts kann dabei absatzweise, quasikontinuierlich oder kontinuierlich durch pH-gesteuerte Basenzugabe erfolgen. Bei der absatzweisen Basenzugabe wird so verfahren, daß eine pH-Abweichung vom Soll-pH-Wert vorgegeben wird, bei deren Überschreitung eine Basenzugabe erfolgt, bis der pH-Wert wieder den Sollwert erreicht hat. Bei der quasikontinuierlichen pH-gesteuerten Basenzugabe wird im Prinzip gleich verfahren mit dem Unter-

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schied, daß die Basenzugabe in kleineren Intervallen, d.h., bei kleineren Abweichungen des pH-Werts des Mediums vom pH-Sollwert, vorgenommen wird. Bei der kontinuierlichen pH-Konstanthaltung wird entsprechend ein noch kleinerer zulässiger Abweichungsbereich des pH-Werts vom Sollwert vorgeben und mit einer pH-Stat-Einrichtung gearbeitet, bei der bei optimaler Einstellung keine merklichen pH-Abweichungen vom Sollwert auftreten, ausreichende Durchmischung des Fermentationssystems vorausgesetzt.

Im Rahmen der Erfindung wird entsprechend vorzugsweise ein geschlossener Regelkreis angewandt, bei dem ein Signal von einer pH-Elektrode, das dem pH-Wert des Fermentationsmediums entspricht, mit einem Sollwert verglichen wird und in Abhängigkeit von der Differenz des Istwerts vom Sollwert Base in das Fermentationsmedium eindosiert wird, bis die Regelabweichung rückgängig gemacht ist. Diese Verfahrensweise ist dem Fachmann an sich geläufig, einschließlich der hierbei verwendbaren Meß- und Steuereinrichtungen.

Durch die pH-Konstanthaltung lassen sich gegenüber der herkömmlichen Verfahrensweise nach dem Stand der Technik erheblich kürzere Reaktionszeiten erzielen, bezogen auf den praktisch vollständigen Umsatz der im Ausgangsprodukt enthaltenen Lactose. Die Reaktionsdauer beträgt je nach den angewandten pH- und Temperaturbedingungen etwa 2 bis etwa 10 h und vorzugsweise etwa 4 bis etwa 6 h.

Die Reaktionstemperatur kann im Bereich von etwa 28 bis etwa 40 ⁰C gewählt werden und wird vorzugsweise während der Fermentation auf dem gewählten Wert gehalten. Entsprechend thermostatisierbare Fermenter sind dem Fachmann ebenfalls an sich geläufig, so daß eine nähere Beschreibung solcher Einrichtungen hier nicht erforderlich ist.

Da Streptococcus-Arten zur Fermentation herangezogen werden, deren Temperaturoptimum im Bereich von etwa 28 bis 32 ⁰C (mesophile Streptokokken) bzw. im Bereich von etwa 32 bis 38 ⁰C (thermophile Streptokokken) liegt, läßt sich durch die Wahl der Reaktionstemperatur die Reaktionsgeschwindigkeit bezüglich eines bzw. mehrerer Mikroorganismen entsprechend optimieren, was wiederum einer Optimierung der durch den bzw. die entsprechenden Mikroorganismen erzeugten Produktmenge entspricht. Insbesondere thermophile Streptokokken lassen sich auch bei erheblich über ihrem Temperaturoptimum liegenden Temperaturen noch zur Fermentation verwenden, so daß erfindungsgemäß Temperaturen bis 48 ⁰C angewendet werden können. Derartig hohe Temperaturen sind lediglich beim im Rahmen der Erfindung angewandten Verfahren möglich, also unter Aufrechterhaltung des pH-Werts auf einem konstanten Wert.

Nachdem die beiden wesentlichen Verfahrensparameter des konstantgehaltenen pH-Werts und der Verfahrenstemperatur in den angegebenen Grenzen wählbar sind, ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, zu verschiedenen Zeitphasen der Fermentation unterschiedliche Verfahrensbedingungen anzuwenden, wobei empirisch ermittelte Verfahrensergebnisse zugrundegelegt werden. Es ist im Rahmen der Erfindung beispielsweise günstig, die Initialphase der Fermentation bei einem niedrigen pH-Wert von etwa 4 durchzuführen, bis eine hinreichende Milchsäureproduktion in Gang gekommen ist, und den pH-Wert dann auf einem höheren Wert konstantzuhalten.

Wie oben erläutert wurde, ist es ferner möglich, unter den angegebenen speziellen Verfahrensbedingungen ß-Galactosidase in der Fermentationsbrühe anzureichern und nach Abschluß der Fermentation daraus zu gewinnen. Es ist infolgedessen mög-

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lich, die Menge an ß-Galactosidase auch durch Wahl des pH-Werts und der Reaktionstemperatur während bestimmter Teilphasen der Fermentation 2U maximieren oder zu minimieren, je nachdem, welcher Verwendungszweck für das erhaltene Reaktionsprodukt vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäßen ß-Galactosidase-Präparate sind erhältlich durch

- Fermentation von Molke unter Verwendung eines oder mehrerer Mikroorganismen der Gattung Streptococcus als Lactose abbauende Mikroorganismen,

- Einstellung und Aufrechterhaltung eines pH-Werts im Bereich von 7,5 bis 8,0 während der gesamten Dauer der Fermentation durch entsprechenden Zusatz einer Base,

- Abtrennung der Feststoffe vom nach der Fermentation erhaltenen Molkepräparat, insbesondere durch Zentrifugieren,

und

- Abtrennung von ß-Galactosidase aus dem flüssigen Medium durch Ultrafiltration in Form eines wäßrigen Konzentrats

sowie gegebenenfalls

- Gewinnung von fester, vorzugsweise kristalliner ß-Galactosidase aus dem wäßrigen Konzentrat.

ß-Galactosidase stellt ein hochwertiges, großtechnisch angewendetes Enzym dar, das insbesondere zur Spaltung von Lactose in Glucose und Galactose Verwendung findet und beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie bei der Herstel-

lung von Milchprodukten wie Käse sowie etwa der Herstellung von Glucose- und Galactosesirup verwendet wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ß-Galactosidase mit gegenüber dem Stand der Technik erheblich geringeren Gestehungskosten herstellen.

Die Dauer der Fermentation ist vorzugsweise diejenige Zeit, die erforderlich ist, um die im Ausgangsmaterial vorhandene Lactose zu etwa 100 % abzubauen. Diese Zeitdauer ist für die gegebenen Fermentationsbedingungen in einfachen Vorversuchen leicht zu ermitteln. In diesen Fällen sind die resultierenden Produkte hinsichtlich der Lactose gewissermaßen zu praktisch 100 % lactoseabgereichert.

Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die pH-gesteuerte Fermentation bei einem Lactoseabreicherungsgrad von weniger als 100 % zu beenden. Es wurde nämlich festgestellt, daß im letzten Zeitintervall des Lactoseabbaus unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen Vitamine und Aminosäuren, die vorher in hoher Menge gebildet wurden, Abbauerscheinungen unterliegen, so daß insbesondere dann, wenn maximale Vitamin- und/oder Aminosäuregehalte im Produkt angestrebt sind, eine vorzeitige Beendigung der Fermentation vor Erreichung eines 100 %igen Lactoseabbaus günstig sein kann. In diesen Fällen wird die Fermentation bei einem Lactoseabreicherungsgrad von ungefähr 98 bis 99 % beendet. Die entsprechenden Produkte enthalten demnach einen Rest-Lactosegehalt von etwa 1 bis 2 %, bezogen auf den Gesamt-Lactosegehalt des Ausgangsmaterials (100 %), was für sämtliche Anwendungszwecke leicht tolerierbar ist.

Nach der Durchführung der Fermentation wird das Molkepräparat vorzugsweise auf eine höhere Feststoffkonzentration aufkonzentriert, was durch Eindampfen bei Normaldruck oder

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günstigerweise im Vakuum oder durch Ultrafiltration geschehen kann. Wesentlich ist, daß hierbei eine Temperatur von 55 ⁰C und vorzugsweise von 50 ⁰C nicht überschritten wird.

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate liegen nach dem Aufkonzentrieren vorzugsweise in Form eines Naßkonzentrats vor, d.h., eines wasserhaltigen Feststoffs.

Derartige Molkepräparate weisen folgende typische Eigenschaften auf:

- Der Trockensubstanzgehalt beträgt 30 bis 45 Masse-% und vorzugsweise 42 bis 45 Masse-%;

- der Lactatgehalt beträgt 6 bis 36 Masse-%;

- der Lactosegehalt beträgt 0,6 bis 28 Masse-% und vorzugsweise < 1 Masse-%;

- der Galactosegehalt beträgt 0,7 bis 14 Masse-%,

- der Glucosegehalt beträgt 0,1 bis 10 Masse-%.

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate bestehen aufgrund ihrer Herstellung entsprechend aus noch vorhandenen Komponenten des Ausgangsmaterials sowie Reaktionsprodukten, also Hydrolyseprodukten aus der Fermentation der Lactose sowie von Proteinen und Stoffwechselprodukten und Zellinhaltsstoffen der eingesetzten Milchsäurebakterien. Die erfindungsgemäßen Molkepräparate enthalten ferner AMP, ADP und ATP, Aminosäuren, Oligopeptide, Polypeptide bzw. Proteine, wasserlösliche Vitamine des B-Komplexes sowie fettlösliche Vitamine, wie A, C und E, ferner die Vitame K, H und T und Folsäure. Ferner sind Spurenelemente wie Cu, Co und Zn sowie Fe vorhanden.

Da die eingesetzten Streptokokken-Arten auxotroph sind, synthetisieren sie bei der Fermentation entsprechend auch zahlreiche Proteasen, die zu einem reichen Spektrum an Proteinen und Protein-Abbauprodukten führen.

Ein Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung ist entsprechend im möglichst vollständigen Abbau der Lactose zu Milchsäure zu sehen, was vorzugsweise im pH-Bereich von 6 bis 7 erfolgt.

Ein anderer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, daß, bei pH-Einstellung im Bereich von etwa 4 bis 8, Reaktionen bevorzugt werden können, bei denen ein besonders reichhaltiges Spektrum an Enzymen synthetisiert wird, von denen zahlreiche Enzyme in der Kulturflüssigkeit auftreten. Damit läßt sich entsprechend der Gehalt an Enzymprotein im resultierenden Fermentationsprodukt steuern. Ein besonders vorteilhaftes Beispiel hierfür ist die oben erwähnte Gewinnung von ß-Galactosidase.

Gemäß einem dritten wesentlichen Aspekt der Erfindung kann die Reaktion auch so geführt werden, daß neben dem Abbau der Lactose oder unabhängig davon bevorzugt Biomasse durch Proliferation der eingesetzten Streptokokken erzeugt wird, wodurch nicht nur der Feststoffanteil im resultierenden Produkt gegenüber dem Feststoffgehalt der eingesetzten Molke erhöht werden kann, sondern auch die Zusammensetzung in Richtung auf die Inhaltsstoffe der Streptokokken-Biomasse hin verschoben wird.

Dementsprechend lassen sich auch die ernährungsphysiologischen bzw. Futtermittelqualitäten der entstehenden Produkte steuern.

Die ernährungsphysiologische Analyse der entstehenden Produkte im Hinblick auf ihre Eignung als Nahrungsmittel oder Futtermittel bzw. entsprechende Zusätze kann nach herkömmlichen Verfahren erfolgen, die dem Fachmann geläufig sind, beispielsweise über die Bestimmung der enzymatischen Aktivität, des Protein-Aminosäurestickstoffs, die Bestimmung der vorhandenen Kohlenhydrate bzw. Zucker, über Vitaminbestimmungen u.dgl. .

Für die Beurteilung der vorliegenden Erfindung wesentlich ist der Umstand, daß die resultierenden Molkepräparate generell und unabhängig davon, bei welchen pH-Werten und welchen Temperaturen sie erhalten sind, aufgrund der Herstellung bei konstantgehaltenem pH-Wert sowie aufgrund der speziellen Verwendung von Streptococcus lactis und Streptococcus thermophilus hinsichtlich ihrer Zusammensetzung mit den herkömmlichen Molkefermentationsprodukten chemisch, biochemisch und bakteriologisch nicht zu vergleichen sind.

Die Endprodukte enthalten stets, je nach der entsprechenden Biomasseerzeugung, mehr oder weniger große Mengen an Streptokokken. Im Rahmen der Erfindung ist dabei wesentlich, daß aufgrund der pH-Konstanthaltung die Vermehrungsrate der Streptokokken höher ist als beim Stand der Technik und eine entsprechend höhere Koloniedichte auftritt.

Auf der anderen Seite liegt bei den erfindungsgemäß erhältlichen Molkepräparaten auch eine gegenüber dem Stand der Technik stärkere Zellyse vor, weshalb die erfindungsgemäßen Molkepräparate einen erheblich größeren Gehalt an Nucleosiden und Nucleotiden und Enzymen und sonstigen Proteinen als normale, nach dem Stand der Technik fermentierte Molke aufweisen.

Der Lebendkeimbesatz, bezogen auf den Gehalt an heterofermentativen Gram-positiven Stäbchenbakterien, beträgt typischerweise etwa 10 bis 10⁴ Keime pro Gramm und bezogen auf Lactat bildende Streptokokken etwa 10⁴ bis 1O⁵ Keime pro Gramm.

Andere Keimarten werden aufgrund der antibiotischen Aktivität der Molkepräparate so unterdrückt, daß mit üblichen Verfahren keine vermehrungsfähigen anderweitigen Keime feststellbar sind.

Als milchsaure Fermentationsprodukte sind die erfindungsgemäßen Molkepräparate ferner in sich stabil und unterliegen, auch dann, wenn sie als Naßkonzentrate vorliegen, nicht dem Verderb. Sie sind infolgedessen durch hohe Lagerfähigkeit ausgezeichnet und können daher über viele Wochen ohne Qualitätseinbuße gelagert werden.

Dementsprechend weisen die erfindungsgemäßen Molkepräparate bei Zusatz zu Futtermitteln, Nahrungsmitteln etc. eine vorteilhafte antimikrobielle, bakteriostatische Wirksamkeit und Wirksamkeit gegen Hefen auf.

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate können auch so weit entwässert werden, daß sie in Form trockener, fester Pulver vorliegen.

Für die normalen Anwendungszwecke als Futtermittel oder Futtermittelzusätze genügt eine Aufkonzentrierung des Fermentationsprodukts auf einen Trockensubstanzgehalt von etwa 30 bis 45 Masse-%. Das Eindampfen wird in an sich bekannter Weise vorteilhaft in Vakuumeindampfapparaturen bzw. Fallstromverdampfern vorgenommen. Für speziellere Einsat&zgr;&zgr;wecke, etwa für bestimmte Nahrungs- oder Genußmittel, kann es aber

günstig sein, auch aus Lager- und Transportgründen, trockene Produkte zu verwenden. Die Herstellung von derartigen Trockenpräparaten erlaubt eine bessere Standardisierung von Konzentrationen an Komponenten und von physiologischen oder pharmazeutischen Eigenschaften sowie eine entsprechend genauere Dosierung, so daß sich diese Formen besonders für Spezialzwecke der diätetischen Anwendung und für pharmakologische Zwecke eignen.

Als Futtermittelzusätze besonders geeignete Trockenpräparate enthalten Calciumsalze, wie Calciumchlorid bzw. Calciumcarbonat, in einer für Futtermittel üblichen Menge. Der Zusatz der Calciumverbindung geschieht vorteilhaft vor dem thermischen Aufkonzentrieren durch Eindampfen, etwa durch Sprühtrocknen, wodurch sich der Trocknungsprozeß überraschenderweise beschleunigen läßt.

Aufgrund ihrer Zusammensetzung, des Keimbesatzes, der Stabilität und der Haltbarkeit sind die erfindungsgemäßen Molkepräparate nachgewiesenermaßen medizinisch-hygienisch unbedenklich und daher uneingeschränkt beispielsweise als Futter geeignet, insbesondere als Zusatzfutter bzw. Futtersupplement für Haus- und Nutztiere, insbesondere Pelztiere und landwirtschaftliche Nutztiere, einschließlich Geflügel und Fischen, und besonders für Schweine. Hierdurch lassen sich Leistung und Fruchtbarkeit signifikant erhöhen.

Unter der Verwendung als Futterzusatz wird im Rahmen der Erfindung verstanden, daß die Molkepräparate nicht nur in feste bzw. halbfeste Futtermittel, sondern auch in die Tränke eingebracht werden können. Gerade diese Anwendung ist besonders vorteilhaft, da keine thermische Aufkonzentrierung erforderlich ist, was die Gestehungskosten weiter verringert.

Eine besonders vorteilhafte Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Molkepräparate liegt in der Kombination mit Stroh (Stroh von Reis, Mais, Weizen, Hafer, Gerste, Roggen, etc.). Hierzu wird feinzerkleinertes, z.B. gemahlenes Stroh mit dem Molkepräparat-Naßkonzentrat in einem Massenverhältnis von etwa 5:1 gemischt. Dabei ist es vorteilhaft, das Stroh zuvor zu sterilisieren, beispielsweise mit Dampf von 120 ⁰C unter einem Überdruck von 0,5 bis 1,0 bar während 15 bis 20 min. Das Mischen mit dem Molkenaßpräparat erfolgt vorteilhaft, wenn das Strohmaterial auf etwa 50 ⁰C abgekühlt ist. Da das Molkepräparat die zur Neutralisation der gebildeten Säuren verwendete Base mit enthält, ist es gerade in diesen Fällen zur Verwendung als Futtermittel, besonders für Schweine, Kühe, Schafe und Ziegen, günstig, Molkepräparate mit dem Stroh zusammen einzusetzen, die unter Verwendung von Ammoniak und/oder Natronlauge als Basen erhalten wurden. Es ist ferner günstig, das Gemisch von Stroh und erfindungsgemäßem Molkepräparat einige Stunden, z.B. 6 bis 8 h, auf einer höheren Temperatur zwischen 20 und 50 ⁰C zu konditionieren, bevor die Abkühlung auf Umgebungstemperatur erfolgt.

Derartige Gemische aus dem erfindungsgemäßen Molkepräparat und zerkleinertem Stroh weisen einen hohen Kaloriengehalt auf, der deutlich über dem Wert des Strohs liegt. Entsprechende Präparate weisen eine grau-grünliche Farbe und einen angenehm milchigen Geruch auf, der nichts mehr mit dem Geruch von Stroh gemeinsam hat. Der pH-Wert liegt im Bereich von 6 bis 7, ist also praktisch neutral. Derartige Futtergemische werden von Tieren, besonders von Wiederkäuern, mit großer Akzeptanz gefressen. Der Vorteil dieses strohhaltigen erfindungsgemäßen Molkepräparats ist darin zu sehen, daß der Nährwert etwa 0,7 Nährwerteinheiten pro Kilogramm beträgt,

also etwa das Dreifache des Nährwerts von Stroh. Nach den bisher vorliegenden Untersuchungsergebnissen wird das Stroh durch die Anwesenheit des Molkepräparats zu einem höheren Prozentsatz im tierischen Organismus verwertet, der bis etwa 55 % betragen kann.

In einem orientierenden Versuch wurde ein in dieser Weise hergestelltes, mit dem erfindungsgemäßen Molkepräparat versetztes Stroh hergestellt und an Hammel verfüttert. Während die tägliche Strohaufnahme in der Kontrollgruppe etwa 400 g betrug, ergab sich bei dem erfindungsgemäß modifizierten Strohprodukt eine tägliche Aufnahme von 1000 g. Daraus wird die Akzeptanzerhöhung gegenüber nichtmodifiziertem Stroh unmittelbar erkennbar, ferner die vorteilhafte, mit der Gewichtszunahme verbundene Erhöhung der Nahrungsaufnahme.

Die erfindungsgemäßen Gemische aus Stroh und Molkepräparat können ferner vorteilhafterweise unter Beimischung von CaI-ciumsalzen verarbeitet und insbesondere brikettiert werden. Aufgrund des Calciumgehalts sind entsprechende Futtermittel in besonders günstiger Weise als Futter für landwirtschaftliche Nutztiere sowie etwa für Pelztiere geeignet.

Es wurde ferner nachgewiesen, daß sich die erfindungsgemäßen Molkepräparate auch als Fischfutter eignen.

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate sind vorteilhaft auch als Futter für Vögel und Federvieh verwendbar, d.h. für Ziervögel, wie Papageien, Wellensittiche, etc., wie auch für Gänse, Enten, Hühner, Schwäne, etc.

Bei Hühnern wurde eine Erhöhung der Fruchtbarkeit bei weiblichen Tieren sowie eine frühere Geschlechtsreife bei Hähnen nachgewiesen.

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Neben der Verwendbarkeit als Futtermittel eignen sich die erfindungsgemäßen Molkepräparate auch als Nahrungsmittel bzw. Zusätze und insbesondere diätetische Nahrungsmittel für Menschen sowie als Pharmaka mit außerordentlich breitem Anwendungsbereich .

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate können auch zur Erhöhung der Verdaulichkeit von Nahrungsmitteln, insbesondere auch in der Kinderernährung, herangezogen werden. Milch und Milchpräparate auf der Basis von Kuhmilch, die, auch im Hinblick auf eine potentielle Allergieauslösung, für die Kleinkindernährung als bedenklich angesehen werden, können durch Zusatz eines erfindungsgemäßen Molkepräparats besser verdaulich und verträglich gemacht werden. Hierzu wird ein entsprechendes Kuhmilchpräparat während einer Dauer von etwa 1,5 bis 3 h bei einer Temperatur von etwa 30 bis 50 ⁰C mit einem erfindungsgemäßen Molkepräparat inkubiert, das in einer Menge von etwa 0,5 bis 1,5 Masse-% zugegeben wird.

Die verdaulichkeitsfördernde Wirksamkeit beruht wahrscheinlich auf einem mindestens partiellen Lactoseabbau sowie einem Abbau von Kuhmilchcasein.

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate lassen sich ferner als Zusätze für Getränke, Gewürzmischungen, Suppen, Soßen, Margarine und andere Fettprodukte, Salatdressings u.dgl. vorteilhaft verwenden, da neben der Milchsäure zahlreiche geschmacksbildende bzw. geschmacksfördernde Komponenten in den Molkepräparaten enthalten sind, die beispielsweise beim Erhitzen aufgrund von Maillard-Reaktionen zu organoleptisch sehr vorteilhaften Geschmackseffekten führen.

Eine weitere, vorteilhafte Anwendbarkeit liegt in der Herstellung von bioorganischen Düngemitteln. Für diesen Zweck können die erfindungsgemäßen Molkepräparate entweder als solche in Form von flüssigen Dispersionen, Naßkonzentraten oder Trockenpräparaten oder auch in Form von Gemischen mit Mineraldüngern und/oder organischen Düngemitteln, wie Torf, Klärschlamm, etc., eingesetzt werden. Derartige Düngemittel stellen völlig neuartige Produkte dar. Auf diese Weise können nicht nur Pflanzen und Böden mit allen notwendigen Hauptnähr- und Spurenelementen versorgt werden, sondern die Fruchtbarkeit und Qualität von Böden können durch die Zufuhr der lebenden Biomasse erhöht werden, da die lebenden Mikroorganismen mit zahlreichen für Kulturpflanzen schädlichen Mikroorganismen, z.B. Schimmelpilzen, erfolgreich konkurrieren. Auf diese Weise kann z.B. eine sehr vorteilhafte Zufuhr von Stickstoff in Böden erfolgen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, deren Angaben nicht einschränkend sind.

Das Verfahren wird generell so durchgeführt, daß die als Ausgangsmaterial verwendete Molke in ein thermostatisiertes Gefäß eingebracht wird, das mit einer Mischeinrichtung versehen ist und in dem die Molke auf die vorgesehene Fermentationstemperatur im Bereich von 28 bis 48 ⁰C gebracht wird. Nach Zugabe der Starterkultur aus Streptococcus lactis und/oder Streptococcus thermophilus wird dann der anfänglich vorhandene oder eingestellte pH-Wert durch pH-gesteuerte Zudosierung von Basenlösung konstantgehalten, bis die Fermentation beendet ist, deren Ende beispielsweise über die Lactosekonzentration ermittelt wird. Bei Einsatz von Molken mit bekannter Zusammensetzung ist es nach empirischer Ermittlung der erforderlichen Reaktionszeit in der Praxis

ausreichend, die Fermentation rein nach Zeit durchzuführen. Nach Beendigung der Fermentation wird die Basenzugabe eingestellt, wonach das Produkt unter Beachtung der Temperaturobergrenze von 55 und vorzugsweise 50 ⁰C aufkonzentriert und anschließend auf Raumtemperatur oder auf noch niedrigere Temperatur im Bereich von 5 bis 10 ⁰C abgekühlt und dann gelagert bzw. an Verbraucher abgegeben wird.

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate stellen vor der Aufkonzentrierung bzw. Trocknung wäßrige Dispersionen dar, die sich sehr gut mit Nahrungsmitteln und Futtermitteln mischen lassen.

Die Präparate können aufgrund ihrer hervorragenden Stabilität und Lagerfähigkeit bei Temperaturen von 0 bis 10 ⁰C besonders günstig längere Zeit aufbewahrt werden. Die garantierte Aufbewahrungsdauer ohne Qualitätsveränderung beträgt bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 10 ⁰C mindestens 6 Monate.

In der Figur ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt. Sie umfaßt einen Rührreaktor 1, der einen Rührer 2 aufweist, der von einem Motor M angetrieben ist. Alternativ zu einem klassischen, motorgetriebenen Rührer läßt sich die Durchmischung des Reaktorinhalts auch durch Einleitung eines geeigneten Gases oder vorteilhaft durch eine Umwälzpumpe realisieren, wie dem Fachmann geläufig ist.

Der Reaktor 1 weist ferner einen Thermostatisiermantel 3 auf, der mit einem Thermostatisierfluid TH, wie durch die Pfeile angedeutet, thermostatisiert wird. Alternativ dazu kann der Reaktorinhalt beispielsweise auch mit einer elektrischen Tauchheizung direkt beheizt werden, ebenso mit

* &diams;

einem von Thermostatisierflüssigkeit durchströmten, im Innern des Reaktors vorgesehenen Wärmeaustauscher, beispielsweise einer Rohrschlange.

Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Behälter für die Starterkultur 4, der mit einem Ventil 5 und/oder einer Förderpumpe 6 versehen ist, durch welche die Starterkultur in der vorgesehenen Menge in den Reaktor 1 eindosiert werden kann. Die durch das Niveau 7 angedeutete Molke kann vor oder nach der Zugabe der Starterkultur über die Leitung 8 in den Reaktor 1 eingeführt werden.

Die Vorrichtung umfaßt ferner eine pH-Regeleinrichtung 9, die ein pH-Signal von einer pH-Elektrode 10 empfängt, die den pH-Wert der Molke im Reaktor 1 erfaßt. Die Vorrichtung weist außerdem einen Behälter für die Base 11 für die zur Konstanthaltung des pH-Werts herangezogene Base auf, wobei die Base über ein Ventil 12 und/oder eine Förderpumpe 13 mit dem Reaktor 1 in Verbindung steht. Die pH-Regeleinrichtung steuert das Ventil 12 bzw. die Förderpumpe 13, durch welche die Base aus dem Behälter 11 pH-abhängig in den Reaktor 1 eindosiert wird.

Falls der Behälter 4 für die Starterkultur bzw. der Behälter 11 für die Base hinreichend oberhalb des Reaktors 1 angeordnet sind, genügt aufgrund des hydrostatischen Drucks ein Ventil 5 bzw. 12 zur Steuerung der eingeführten Menge, während ansonsten eine entsprechende Förderpumpe 6 bzw. vorgesehen wird.

Die pH-Regeleinrichtung 9 kann beliebiges Regelverhalten aufweisen. Die Regelcharakteristik ist typischerweise eine P-Charakteristik, jedoch sind PI, PID- oder etwa PDPI-Charakteristiken möglich. Es ist ferner auch möglich, die

pH-Regeleinrichtung als frei programmierbare Regeleinrichtung, insbesondere auf der Basis eines Mikroprozessorsystems, auszubilden, die mit einer frei vorgebbaren Kennlinie versehen werden kann, die empirisch aufgestellt wird. Derartige Regelsysteme sind dem Fachmann geläufig.

Die Vorrichtung weist ferner einen dem Reaktor 1 nachgeschalteten Vakuumverdampfer 14 auf, der nur schematisch dargestellt ist. Derartige Vorrichtungen sind dem Verfahrenstechniker ebenfalls geläufig. Der Vakuumverdampfer steht über eine Leitung 15 mit dem Reaktor 1 in Verbindung. Der Vakuumverdampfer 14 weist eine entsprechende Heizeinrichtung auf, mit deren Hilfe das einzudampfende Medium auf einer Temperatur < 55 ⁰C und vorteilhaft < 50 ⁰C gehalten werden kann. Über die Leitung 16 wird das resultierende erfindungsgemäße Molkepräparat in Form eines Naßkonzentrats und ggfs. in Form eines trockenen Pulvers abgenommen und gelagert oder verwendet.

Das aus dem Vakuumverdampfer kommende Endprodukt weist vorzugsweise einen Trockensubstanzgehalt von 42 bis 45 % auf.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Molkepräparate kann prinzipiell diskontinuierlich, also absatzweise, wie auch kontinuierlich durchgeführt werden. In der Figur ist die diskontinuierliche Verfahrensweise dargestellt, die für die meisten Anwendungsfälle ausreichend ist. Es ist jedoch auch möglich, insbesondere bei hohem und gleichmäßigem Molkeanfall, das Verfahren in einer kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung durchzuführen, beispielsweise in einer Rührkesselkaskade oder, was noch günstiger ist, in einem Strömungsrohr, wobei die mittlere Verweilzeit in diesen Reaktortypen der erforderlichen Reaktionsdauer der Fermentation entspricht. Das Reaktionsrohr hat dabei den Vorteil einer

sehr engen Verweilzeitverteilung, so daß damit bei kontinuierlicher Betriebsweise die erforderliche Reaktionszeit für das zu verarbeitende flüssige Medium genau eingestellt · werden kann.

Insbesondere die kontinuierliche Verfahrensweise hat den Vorteil, daß eine unmittelbare Weiterverarbeitung der im Betrieb bei der Milchverarbeitung anfallenden Molke auch ohne Zwischenlagerung möglich ist und erst das resultierende erfindungsgemäße Endprodukt erforderlichenfalls gelagert wird, das wiederum, ganz im Gegensatz zur als Ausgangsmaterial eingesetzten Molke, aufgrund seiner Stabilität keinerlei Lagerprobleme aufwirft.

Auf Mengenanteile bezogene Prozentangaben in den nachstehenden Beispielen sind massebezogen (Masse-%).

Beispiel l:

4 1 Molke aus der Quarkherstellung wurden in einen thermostatisierten Behälter gegeben. Die Molke war nach dem Abtrennen der Quarkmasse angefallen, die unter Verwendung einer handelsüblichen Bakterienmasse aus Milchsäurebakterien der Stämme MT erhalten war. In der Streptococcus enthaltenden Molke wurde der pH-Wert mit einer pH-Elektrode gemessen, die mit einem automatischen Titrationsgerät, das eine Dosiereinrichtung für eine Basenlösung aufwies, verbunden war. Die Ausgangsmolke besaß einen pH-Wert von 4,0 und eine Temperatur von 40 ⁰C. Das Gefäß wurde auf 40 ⁰C thermostatisiert.

Nach dem Einschalten des automatischen Titriergeräts wurde ein pH-Wert von 6,6 während 4,5h aufrechterhalten. Der Verbrauch an Natronlauge betrug 500 ml. Der Gehalt an Lactaten

im erhaltenen Produkt betrug 2,4 %, der Galactosegehalt 1,55 % und der Lactosegehalt 0,45 %.

Beispiel 2:

Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß die Molke bei einer Temperatur von 32 ⁰C bei einem pH-Wert von 6,8 6 h lang fermentiert wurde. Der Verbrauch an Natronlauge betrug 750 ml. Das erhaltene Molkepräparat enthielt 3,54 % Natriumlactat, 0,45 % Galactose und 0,01 % Lactose.

Die Lactatbildung wird im Vergleich zur herkömmlichen Verfahrensweise um etwa den Faktor 2 von etwa 30 auf etwa 60 % gesteigert, wobei auch der resultierende Lactoseumsatz etwa um den Faktor 2 erhöht ist.

Beispiel 3:

Quarkmolke wurde ohne Zwischenlagerung unmittelbar aus der Produktion verwendet und mit einer Temperatur von 55 ⁰C über einen Pasteurisator geleitet und anschließend in einem Kühler auf 42 ⁰C abgekühlt. Die abgekühlte Molke wurde in einen Reaktor eingeleitet, in dem ein Bakterienkonzentrat von Streptococcus thermophilus in einer Menge von 1 kg entsprechend einer Menge von 0,1 %, bezogen auf die zu fermentierende Molke (1 t), vorgelegt war. Unter ständigem Rühren wurde der pH-Wert mit Ammoniaklösung im Bereich von 6,5 bis 7,5 (insgesamt 4 kg) konstantgehalten. Nach 4,5 h Fermentationsdauer wurde die Molke in einem Vakuumverdampfer bei einer Temperatur <_ 50 ⁰C auf einen Feststoffgehalt von 43 % eingedampft.

3 6

Das erhaltene hydrolysierte Molkepräparat, das mit Lactaten angereichert war, enthielt 16 % Ammoniumlactat, 18 % Zucker, 6 % hydrolysierte Proteine (Aminosäuren, Dipeptide, Tripeptide, Oligopeptide und Polypeptide) sowie Makro- und Mikroelemente.

Bei dieser Verfahrensweise kann vor allem durch Wahl des pH-Werts der Ammoniumgehalt im resultierenden Endprodukt innerhalb eines weiten Bereichs frei gewählt werden. Saurere pH-Werte liefern entsprechend einen geringeren Ammoniumgehalt des Endprodukts als pH-Werte im alkalischeren Bereich.

Beispiel 4:

1 t Quarkmolke wurde in einen Reaktor gegeben, in dem die Molke auf einer Temperatur von 42 ⁰C gehalten wurde. In die Molke wurde ein Bakterienkonzentrat von Streptococcus thermophilus gegeben. Durch Zudosieren von Ammoniaklösung wurde ein pH-Wert von 5,0 eingehalten. Dabei wurden 5 kg Ammoniaklösung verbraucht. Nach 4 h Fermentation wurde das erhaltene Produkt einer Vakuumverdampfung unterzogen. Der Feststoffgehalt des erhaltenen Produkts betrug 45 %.

Das erhaltene Molkepräparat enthielt 21 % Ammoniumlactat, 14 5 Zucker, 6 % hydrolysierte Proteine (Aminosäuren, Dipeptide, Tripeptide, Oligopeptide und Polypeptide) sowie Makro- und Mikroelemente.

Beispiel 5:

In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurde 1 t Quarkmolke aus der Quarkproduktion in einen thermostatisierten Reaktor eingebracht, in dem ein Konzentrat von Streptococcus thermophilus vorgelegt worden war. Durch Zudosierung von

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Ammoniaklösung wurde der pH-Wert auf 6,5 bis 7,0 gehalten,
wobei insgesamt 6 kg Ammoniaklösung verbraucht wurden. Nach 4 h Fermentation wurde das Produkt einer Vakuumverdampfung unterzogen und auf einen Feststoffgehalt von 42 % eingedampft.

Das als Endprodukt erhaltene, an Lactaten angereicherte Molkekonzentrat enthielt 30 % Ammoniumlactat, 10 % Zucker, 6 % hydrolysierte Proteine (Aminosäuren, Dipeptide, Tripeptide, Oligopeptide und Polypeptide) sowie Makro- und Mikroelemente.

Beispiel 6;

1 t Molke aus der Käseherstellung wurde in einen thermostatisierten Tank eingebracht, worauf bei einer Temperatur von 42 ⁰C ein Bakterienkonzentrat von Streptococcus thermophilus zugesetzt wurde. Der pH-Wert wurde durch Zudosieren von
Ammoniaklösung auf 5,0 gehalten, wobei insgesamt 8 kg Ammoniaklösung verbraucht wurden. Nach einer Fermentationsdauer von 4 h wurde das Produkt im Vakuum eingedampft, das danach einen Feststoffgehalt von 45 % aufwies.

Das als Endprodukt erhaltene, an Lactat angereicherte Molkepräparat enthielt 34 % Ammoniumlactat, 3 % Zucker, 6 %
hydrolysierte Proteine (Aminosäuren, Dipeptide, Tripeptide, Oligopeptide und Polypeptide) sowie Makro- und Mikroelemente.

Ergebnisse von Fütterungsversuchen

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate eignen sich hervorragend als Futtermittel bzw. Zusätze und Supplemente für Tierfutter, wobei neben der reinen Nahrungsmittelwirkung auch

* * -38

überraschenderweise weitere vorteilhafte Wirkungen auftreten, z.B. insbesondere eine Stimulation der Gewichtszunahme, der Fruchtbarkeit und des Immunsystems, wie die nachstehenden Ergebnisse erweisen.

Beispiel 7;

Schweine mit einem Alter von 3, 6 bzw. 9 Monaten erhielten 10 d lang einen Zusatz von unbehandelter Sauermolke zum Futter (Kontrollgruppe) bzw. einen Zusatz eines erfindungsgemäßen, an Natriumlactat angereicherten Molkepräparats, das mit Wasser auf den gleichen Feststoffgehalt wie die Molke für die Kontrollgruppe verdünnt war.

Sämtliche Tiere erhielten eine tägliche Menge an Zusatz von 10 g/kg Körpergewicht.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Kontrollgruppe Versuchsgruppe Alter der Tiere (m) 3 6 9 3 6 9

Tiere pro Gruppe	10	,0	11	,0	12	11	,5	12	0	10	,0
mttleres Anfangsge wicht (kg)	36	45	85	,5	180	40	,0	81,	6	164	,0
mittleres End gewicht (kg)	41	86	15	180	42	15	87,	66	169	50
mittlere tägliche Gewichtszunahme (kg/d)	0,	o,	0	o,	o,	o,

Die Ergebnisse zeigen, daß bereits bei einer kurzen Versuchsdauer von nur 10 d ein signifikanter Unterschied zur

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Kontrollgruppe vorliegt. Die 3 Monate alten Jungtiere der Kontrollgruppe zeigen zwar eine hohe tägliche Gewichtszunahme, die aber mit zunehmendem Alter auf einen Wert von praktisch Null zurückgeht, während die Tiere der Versuchsgruppe eine anfänglich niedrigere, aber dann mit zunehmendem Alter ausgeprägt hohe Gewichtszunahme aufweisen.

Beispiel 8&idigr;

Ein erfindungsgemäßes, Ammoniumlactat enthaltendes Molkepräparat wurde als Futterzusatz für Schweine in einer Menge von 10 g/kg Körpergewicht, entsprechend einer Menge von etwa 3 g Ammoniumlactat/kg Körpergewicht, verwendet.

Bereits nach 1 Woche war der Gehalt an Aminostickstoff im Blutserum der Schweine von 10 mg/ml bei der Kontrollgruppe, die keinen Futterzusatz erhielt, auf 17 mg/ml angestiegen. Das gleiche Ergebnis wurde mit einer täglichen Zusatzmenge von 15 g/kg Körpergewicht erhalten, wobei in diesem Fall ein etwas erhöhter Harnstoffgehalt im Blutserum festzustellen war.

Die Versuche zeigen ergänzend zu Beispiel 7, daß das erfindungsgemäße Molkepräparat in vorteilhafter Weise zur Erhöhung des Protein- bzw. Aminosäuregehalts des Futters als Supplement verwendet werden kann, sowie, daß bereits geringe Zusatzmengen hierfür ausreichend sind.

Beispiel 9;

Karpfenbrut wurde 42 Tage lang mit einem fetthaltigen Futter gefüttert, dem unbehandelte Molke (Kontrollgruppe) bzw. ein erfindungsgemäßes Molkepräparat auf der Basis von Natrium-

lactat in entsprechender Verdünnung jeweils in einer Menge von 1 % zugesetzt waren.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Tabelle 3 Kontrollgruppe Versuchsgruppe

mittleres Anfangsgewicht (g) 5,73 4,5

Fischmasse, gesamt, zu Beginn (kg)	30	30
Anzahl der Fische zu Beginn	5240	6035
mittleres End gewicht (g)	15,7	13,5
Fischmasse, gesamt, bei Versuchsende (kg)	79,62	84,62
Anzahl der Fische bei Versuchsende	5214	6034
Futterverbrauch (kg)	97	97
Zunahme der Fisch masse, gesamt (kg)	49,62	54,62
mittlere Gewichts zunahme (g)	9,54	9,0
mittlere Gewichts zunahme (%)	165	182

Die Ergebnisse zeigen, daß die prozentuale Gewichtszunahme im Fall des erfindungsgemäßen Molkepräparats um etwa 10 % höher liegt als bei der Kontrollgruppe.

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Beispiel 10;

Ein erfindungsgemäßes Molkepräparat auf der Basis von Natriumlactat wurde täglich in einer Menge von 1 g/kg Körpergewicht dem Hühnerfutter zur Aufzucht von Legehennen beigemischt. Die Kontrollgruppe erhielt keinen Futterzusatz.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.

Tabelle 4

Kontrollgruppe Versuchsgruppe

Anzahl der Hühner

zu Beginn 400 400

Anzahl der Hühner bei Versuchsende	392	398
Verendete Hühner	8	2
Verendete Hühner (%)	2,0	0,5
mittleres Gewicht zu Beginn (g)	1108	1107
mittleres Gewicht nach 10 d (g)	1180	1248
mittleres Gewicht nach 3Od (g)	1423	1491
tägliche mittlere Gewichtszunahme (g/d)	10,5	12,8

Gewichtszunahme
gegenüber Kontrollgruppe (%) 100 121,9

Die Ergebnisse zeigen, daß nicht nur eine signifikante Erhöhung der prozentualen Gewichtszunahme von etwa 22 % er-

zielt werden kann, sondern auch, daß die Überlebensrate der Hühner im Fall der Versuchsgruppe, die den erfindungsgemäßen Futterzusatz erhielt, signifikant höher ist als bei der Kontrollgruppe.

Beispiel 11:

Ein erfindungsgemäßes Molkepräparat auf der Basis von Natriumlactat wurde täglich in einer Menge von 1 g/kg Körpergewicht dem Hühnerfutter zur Aufzucht von Hähnchen beigemischt. Die Kontrollgruppe erhielt keinen Futterzusatz.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 zusammengefaßt.

Tabelle 5

Kontrollgruppe

Anzahl der Hähnchen zu Beginn

5000

Versuchsgruppe

5000

Anzahl der Hähnchen nach 7 d	4800	4800
mittleres Gewicht im Alter von 7 d (g)	43	43
nach 5Od verendete Tiere	150	81
Überlebensrate (%)	96,0	98,4
mittleres Gewicht bei Ver suchsende (g)	1561,0	1678,0
tägliche mittlere Gewichts zunahme (g/d)	26,6	28,7
Gewichtszunahme gegenüber Kontrollgruppe (%)	100,0	108,0
Gesamtmasse (kg)	7053,0	7712,0

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Auch die Ergebnisse dieses Beispiels zeigen, daß neben der Erhöhung der prozentualen Gewichtszunahme, die hier etwa 8 % beträgt, eine signifikante Erhöhung der Überlebensrate erzielt wurde.

Beispiel 12;

Ein erfindungsgemäßes Molkepräparat auf der Basis von Natriumlactat wurde als Futterzusatz bei der Nerzzucht eingesetzt. Die tägliche Zusatzmenge betrug 2 g/kg Körpergewicht. Die Versuche wurden über eine Zeitdauer von 3Od durchgeführt.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 6 zusammengefaßt.

Tabelle 6

	Kontrollgruppe	Versuchsgruppe
Anzahl der Tiere zu Beginn	25	25
Anzahl der Tiere bei Versuchsende	13	25
verendete Tiere	12	0
Überlebensrate (%)	52	100

mittlere Gewichtszunahme gegenüber Kontrollgruppe (%)

weibliche Tiere 100 116,9

männliche Tiere 100 117,8

Die Ergebnisse der Tabelle 6 zeigen, daß die Überlebensrate der Tiere, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Futterzusatzes ernährt wurden, 100 % ist, während die Überlebensrate im Fall der Kontrollgruppe nur 52 % beträgt. Ferner

ist ersichtlich, daß die mittlere Gewichtszunahme gegenüber der Kontrollgruppe um 17 bzw. 18 % erhöht ist. Damit liegt auch im Falle dieses Beispiels ein signifikant außerhalb der Fehlergrenzen liegender Effekt vor.

Beispiel 13:

Das Beispiel bezieht sich auf die Ermittlung der Fruchtbarkeitssteigerung weiblicher Tiere bei Nerz und Polarfuchs.

Die Tiere erhielten während einer Versuchsdauer von 6 Monaten einen erfindungsgemäßen Futterzusatz auf der Basis von Natriumlactat in einer täglichen Menge von 2 g/kg Körpergewicht verabreicht. Die Tiere der Kontrollgruppe erhielten keinen Futterzusatz.

Die erhaltenen Ergebnisse gehen aus Tabelle 7 hervor.

Tabelle 7

Mittlere Anzahl der Jungen/Wurf

Kontrollgruppe Versuchsgruppe

Nerz 4,0 4,7

Polarfuchs 6,0 8,7

Im Fall der Nerzweibchen ergibt sich entsprechend aufgrund der Verabreichung des erfindungsgemäßen Futterzusatzes eine Steigerung der Fruchtbarkeit von 12 % und im Falle der Polarfuchsweibchen von 23 %.

Diese Ergebnisse zeigen besonders deutlich den mit geringen Verabreichungsmengen erzielbaren Stimulationseffekt, der

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durch die erfindungsgemäßen Molkepräparate hervorgerufen wird.

Beispiel 14:

Ein erfindungsgemäßes Molkepräparat auf der Basis von Natriumlactat wurde als Futterzusatz bei der Störaufzucht verwendet. Das Futter bestand aus einem Gemisch von Mikrokrebsen und Fett, in das sich das erfindungsgemäße Molkepräparat leicht einbringen ließ. Die Zusatzmenge betrug 1 g Molkepräparat/kg Fischbrut. Das Futter wurde 45mal täglich verabreicht.

Die Überlebensrate wurde am 19. Tag ermittelt.

Die Überlebensrate der geschlüpften Fischbrut bis zum 19. Tag betrug beim Kontrollversuch, bei dem kein Futterzusatz verwendet wurde, nur 15 %, während im Fall des erfindungsgemäßen Futterzusatzes eine Überlebensrate von 60 % resultierte.

Die nur geringe Überlebensrate der Fischbrut stellt bekanntermaßen eines der großen Probleme und einen gravierenden Kostenfaktor bei der Störaufzucht dar. Die durch den erfindungsgemäßen Futterzusatz erzielbare, völlig unerwartet hohe Steigerung der Überlebensrate zeigt, daß sich diese Produkte in wirtschaftlich äußerst vorteilhafter Weise auch in der Fischzucht einsetzen lassen.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Molkepräparate läßt sich, wie oben erläutert, so steuern, daß die gesamte in der eingesetzten Molke vorhandene Lactose zu Milchsäure umgesetzt wird. Dabei sind insbesondere Streptococcus-Arten günstig, bei denen die Milchsäurebildung

homofermentativ erfolgt, also ohne Bildung von CO₂ und damit C-Verlust. Milchsäure stellt ein in der Technik auf zahlreichen Gebieten wichtiges Material dar. So wird Milchsäure beispielsweise als Konservierungsmittel für Lebensmittel eingesetzt und kann zum teilweisen oder vollständigen Ersatz von Essigsäure, Citronensäure und anderen organischen Säuren sowie als anderweitiges Säuerungsmittel, beispielsweise in Getränken, eingesetzt werden. Milchsäure wird ferner in breitem Maße in der Galvanik, der Lack- und Farbenindustrie sowie etwa in der Lederindustrie eingesetzt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich Milchsäure in erheblich kürzeren Reaktionszeiten als nach dem Stand der Technik aus Molke herstellen, wodurch eine Verringerung der Gestehungskosten auf die Hälfte bis ein Drittel möglich ist.

Beispiel 15:

Das Beispiel bezieht sich auf den Nachweis, daß die Ausscheidung von ^XJ'Cs im Tierversuch bei Zusatz eines erfindungsgemäßen Molkepräparats zum Futter signifikant erhöht wird.

Weiße Ratten mit einem Körpergewicht von 180 bis 200 g in zwei Gruppen von je fünf Tieren erhielten 4 d jeweils 0,5 ml einer ¹³⁷CsCl-Lösung mit einer spezifischen Aktivität von 0,6 &mgr;&sgr;&idigr;/&idiagr;&eegr;&idiagr; über eine Magensonde verabreicht. Eine Gruppe (Versuchsgruppe) erhielt während der Versuchsdauer von 4 d zusätzlich zur Nahrung ein erfindungsgemäßes Molkepräparat in einer Menge von 5 g/kg Körpergewicht verabreicht.

Die zweite Gruppe (Kontrollgruppe) erhielt normale Nahrung.

Die über Kot und Urin ausgeschiedenen Mengen an ¹³⁷Cs wurden täglich spektroradiometrisch gemessen.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengefaßt. Die Ergebnisse zeigen, daß die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Molkepräparats gefütterten Tiere eine mäßig erhöhte ¹³⁷Cs-Ausscheidung über den Kot und insbesondere eine gegenüber der Kontrollgruppe signifikant erhöhte ¹³⁷Cs-Ausscheidung über den Urin aufwiesen, der maximal einem Faktor von etwa 3,8 (1. Tag) und im Mittel über 4 Tage einem Faktor von etwa 2,8 entsprach.

Tabelle 8

&bull; · · ■

	Kontrollgruppe	Kot	% normiert	Urin	% normiert	Kot	Versuchsgruppe	Urin	% der Kontrollgr. * •	* *
	Ausgesch. Menge	100	Ausgesch. Menge (%)■	100	Ausgesch. Menge		Ausgesch. Menge (%) ■	377,2 "	• · *
Tag	2,29	100	1,49	100	1,80	% der Kontrollgr.	5,62	• 194,5 ' »·	' 9 »
1.	1,17	100	1,55	100	1,25	78,9	3,00	239,6	• * * »■«
2.	0,86	100	1,11	100	0,94	106,9	2,66	291,5 "	It »*
3.	0,70	100	0,94	100	1/36.	109,3	2,74	275,7
4.	5,02	5,09		5,35	194,3	14,02
Summe		106,6

OO

49

Beispiel 16:

Es wurde ein erfindungsgemäßes Molkepräparat unter Verwendung von Sauermolke als Ausgangsmaterial hergestellt, wobei mit einem Streptococcus-Stamm fermentiert und der pH-Wert bis zum etwa 100 %igen Lactoseumsatz mit NaOH auf 6,75 gehalten wurde.

Das Produkt wurde auf seinen Vitamingehalt geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 zusammengefaßt.

Tabelle 9

	C	Vita PP	mmgeha Bi d	ilt (&mgr;&sfgr; B2	r/ioo E	g) ß-Carotin	B6
Ausgangs-Molke	0,5	0,14	0,03	0,11	0,03	Spuren	0,12
Erfindungsgem. Molkepräparat	7,7	0,20	0,058	0,106	0,22	0,82	0,04
Erf indungsgem. Molkepräparat	5,6	0,63	0,091	0,485	0,19	3,8	0,19

Nicotinsäure(amid) Trockensubstanzanteil 6,5 Masse-% Trockensubstanzanteil 40 Masse-%

Die Ergebnisse der Tabelle 9 zeigen, daß die erfindungsgemäßen Molkepräparate im Vergleich zum Ausgangsmaterial einen vorteilhaften Vitamingehalt aufweisen.

Beispiel 17:

Es wurde ein Molkepräparat aus zuvor pasteurisierter Sauermolke von der Quarkherstellung unter Verwendung eines Streptococcus-lactis-Stammes und Konstanthaltung des pH-

Wertes mit Ammoniaklösung auf pH 6,75 hergestellt. Die
nachstehende Tabelle 10 zeigt die Aminosäurezusammensetzung
der Ausgangs-Molke sowie der erfindungsgemäßen Molkepräparate nach 3, 5 bzw. 8 h Fermentationsdauer. Nach etwa 5 h Fermentationsdauer lag praktisch keine Glucose mehr vor (nur
Galactose), während nach etwa 8 h Fermentationsdauer praktisch 100 %ige Lactatbildung vorliegt.

Tabelle 10

Aminosäure	Ausgangs-	Summe der Amino	68,16	Erfindungsgemäßes Molkepräparat	nach 5 h	nach 8 h
(g/kg Trocken	Molke	säuren		nach 3 h
masse)		davon essen			11,06	9,40
Asparaginsäure	6,97	tielle Amino	31,15	8,47	5,37	4,20
Threonin	2,68	säuren	3,85	6,56	5,00
Serin	3,31	4,35	20,0	17,44
Glutaminsäure	13,13	14,43	10,15	7,86
Prolin	5,75	8,45	6,24	4,11
Glycin	1,90	2,78	7,33	6,74
Alanin	3,39	4,81	0,36	0,32
Cystin	0,60	0,44	5,78	4,64
Valin	3,43	4,15	0,91	0,73
Methionin	0,50	0,62	4,92	4,62 '
Isoleucin	4,24	3,94	8,82	8,75
Leucin	6, 66	7,01	3,31	3,24
Tyrosin	1,96	2,17	3,64	3,67
Phenylalanin	2,54	2,78	5,22	6,19
Histidin	1,45	3,47	10,87	11,33
Lysin	6,0	7,76	7,88	8,03
Arginin	2,65	4,78	2,55	2,67
Tryptophan	1,00	1,73
	120,97	108,94
85,99
	55,96	54,83
40,09

Die Ergebnisse der Tabelle 10 zeigen, daß die erfindungsgemäßen Molkepräparate einen im Vergleich zum Ausgangsmaterial mehr oder weniger signifikant erhöhten Gehalt an Aminosäuren

aufweisen, was besonders bezüglich der essentiellen Aminosäuren von Bedeutung ist.

Die Versuche zeigen ferner, daß es zur Optiminierung des Aminosäuregehalts günstig ist, die Fermentation bzw. Kultivierung bei einem Lactoseabreicherungsgrad von < 100 % abzubrechen, da dann (vgl. z.B. die Ergebnisse nach 5 h Fermentationsdauer) die höchsten Aminosäuregehalte erzielt werden können.

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate eignen sich in der Human- und Veterinärmedizin zur Prävention und Therapie zahlreicher Erkrankungen. Entsprechende pharmazeutische Mittel enthalten mindestens ein erfindungsgemäßes Molkepräparat neben pharmazeutisch üblichen Hilfs- und/oder Trägerstoffen.

Die nachstehenden Beispiele erläutern die breite pharmakologische bzw. medizinische Anwendbarkeit erfindungsgemäßer Molkepräparate anhand von Ergebnissen klinischer Untersuchungen .

Bei den nachstehend in Tabelle 11 aufgelisteten Erkrankungen wurden in klinischen Versuchen Heilwirkungen nachgewiesen.

* * .** ·« · »	• *	«»■ ■ «
• ···· · ·	•
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52	11
Tabelle

Erkrankung Verabreichung des Molkepräparats in galenischer Formulierung

HNO-Infektionen:

- Rhinitis {akut, chonisch) Geimaritis

- Tonsillitis

Spülen der Nasenhöhlen

Gurgeln und Spülen der Mandeln

Magen-Darm-Erkrankungen:

- Gastritis

- Cholecystitis

- Ösophagitis (terminale)

- Magengeschwüre

- Pankreasreflux

- Bulbitis duodeni

- Zwölffingerdarmgeschwüre

- Colitis

- Dysbakteriosen

&rgr;.&ogr;.

&rgr;.&ogr;. + Klistiere &rgr;.&ogr;. + Klistiere

Augenerkrankungen:

- Conjunctivitis Spülung, pH 7-8, phys, Lösung

Dermatologie:

- Dermatitis

- Hautirritationen

- Hidrosis

- Neurodermitis

- Psoriasis

- Ekzem

- Dekubitus

äußerliche Anwendung

Urologie:

- ürethritis

- Pyonephritis

- Polyarthritis urethrica

Spülung, in Ringerlösung pH 7,0 - 7,5

Chirurgie:

- Phlebitis

- Panaritium

- Furunkulose

Dentaliaedizin:

- Periodontitis

äußerliche Anwendung in physiol. Lösung

Mundspülung

Die Angaben in Tabelle 11 zeigen, daß sich die erfindungsgemäßen Molkepräparate auf zahlreichen therapeutischen Gebieten einsetzen lassen.

Die orale Verabreichung von Molkepräparaten führt, abgesehen von den ernährungsphysiologischen Vorteilen, aufgrund der vorhandenen, physiologisch kompatiblen Mikroorganismen und ihrer Lyseprodukte, zu vorteilhaften Effekten im Gastrointestinaltrakt, insbesondere zu einer Normalisierung der Dünndarm- und Dickdarmflora und der Motilität. Ferner lassen sich im Gastrointestinaltrakt mit den erfindungsgemäßen Molkepräparaten entzündungshemmende Wirkungen erzielen.

Die Verabreichung erfolgt in einer dem Anwendungsfall angepaßten galenischen Formulierung, die dem Pharmakologen an sich geläufig ist.

Die erfindungsgemäßen Molkepräparate sind, wie die obige Beschreibung zeigt, auf zahlreichen Anwendungsgebieten mit

außerordentlichen Vorteilen verwendbar. Ein besonders wichtiger Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Molkepräparate sowohl chemisch als auch bakteriologisch in keiner Weise mehr mit der als Ausgangsmaterial eingesetzten Molke vergleichbar sind, da aufgrund der verwendeten und im Präparat noch in lebensfähiger wie auch lysierter Form vorliegenden Mikroorganismen in den'erfindungsgemäßen Präparaten ein außerordentlich reiches Spektrum biochemisch wichtiger Substanzen vorliegt, wozu neben Aminosäuren, Oligopeptiden und Polypeptiden, Vitaminen, Polysacchariden und Elektrolyten auch RNA- und DNA-Fragmente und insbesondere auch proteolytische Enzyme gehören.

Besondere, mit der Erfindung verbundene Vorteile sind:

- Steuerbarer Lactosegehalt bzw. bis zu 100 %iger Lactoseabbau der im Ausgangsmaterial enthaltenen Lactose;

- Erhöhung des Nährwerts gegenüber herkömmlicher Molke aufgrund des hohen Gehalts an Proteinen bzw. Aminosäuren, besonders aufgrund der Biomasse der vorhandenen Mikroorganismen;

- Stimulation von physiologischen Funktionen, was besonders in der Tierernährung und Tierzucht ausgenutzt werden kann, z.B. Steigerung der Immunabwehr, Erhöhung der Fertilitätsrate, Steigerung der Gewichtszunahme, Erhöhung der Überlebensrate von Jungtieren;

- Herstellbarkeit neuer Nahrungsmittel und Diätnahrungsmittel für die menschliche Ernährung, einschließlich der Kleinkindernährung;

- neuartige pharmakologische Anwendungsmöglichkeiten;

- Eröffnung eines Wegs zu einer wirtschaftlich profitablen Verwertung der gesamten anfallenden Molkemenge;

Möglichkeit der wirtschaftlichen Erzeugung hochwertiger Produkte wie ß-Galactosidase oder bestimmter Zellinhaltsstoffe.

Claims (28)

Ansprüche

1. Lactoseabgereicherte Molkepräparate, die durch Fermentation von Molke unter Verwendung eines Lactose abbauenden Mikroorganismus und Neutralisation des Reaktionsgemischs mit einer Base erhalten sind,

erhältlich durch

- Verwendung eines oder mehrerer Mikroorganismen der Gattung Streptococcus als Lactose abbauende Mikroorganismen

und

- Einstellung und Aufrechterhaltung eines pH-Wertes im Bereich von 4,0 bis 8,5 während der gesamten Dauer der Fermentation durch entsprechenden Zusatz der Base.

2. Molkepräparate nach Anspruch 1, erhältlich unter Verwendung von Sauermolke als Ausgangsmaterial.

3. Molkepräparate nach Anspruch 1 und/oder 2, erhältlich unter Verwendung von Süßmolke, der mindestens etwa 30 Masse-% Sauermolke zugesetzt sind, als Ausgangsmaterial .

127-X 2620-GM-SF-Bk

4. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, erhältlich unter Verwendung von NaOH, KOH, Ca(OH)₂ bzw. Kalkmilch und/oder Ammoniak (Ammoniumhydroxid) als Base.

5. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, erhältlich unter Verwendung eines oder mehrerer Mikroorganismen-Stämme, die neben der Umwandlung von Lactose in Galactose und Glucose durch ß-Galactosidase

- die Galactose zu Glucose epimerisieren und

- die Glucose in Milchsäure umwandeln.

6. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, erhältlich unter Verwendung von Mikroorganismen-Stämmen, welche die Glucose homofermentativ über den Fructosebiphosphat-Weg oder heterofermentativ über den Pentosephosphat-Weg in Milchsäure bzw. Lactat umwandeln.

7. Molkepräparate nach einem der Ansprüche 1 bis 6, erhältlich unter Verwendung von Streptococcus lactis und/oder von Streptococcus thermophilus als Mikroorganismen .

8. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, erhältlich unter Aufrechterhaltung eines pH-Werts von 6,5 bis 7,5, bevorzugt von 6,5 bis 7,0 und noch bevorzugter von 6,7 + 0,1 während der Fermentation.

9. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, erhältlich unter Aufrechterhaltung eines pH-

Werts von 7,5 bis 8,5 und vorzugsweise von 8,0 bis 8,5 während der Fermentation.

10. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche l bis 7, erhältlich durch Aufrechterhaltung eines pH-Werts von etwa 5,0 während der Fermentation.

11. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, erhältlich durch Fermentation bei einer Temperatur von 28 bis 48 ⁰C und vorzugsweise von 32 bis

40 ⁰C.

12. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, erhältlich durch Fermentation während einer Dauer von 2 bis 10 h und vorzugsweise von 4 bis 6 h.

13. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche l bis 12, erhältlich unter Aufrechterhaltung des pH-Werts durch kontinuierliche, quasikontinuierliche oder absatzweise pH-gesteuerte Zugabe der Base, vorzugsweise in einem geschlossenen Regelkreis.

14. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche l bis 13, erhältlich durch Aufkonzentrieren der Fermentationsbrühe nach der Fermentation durch Eindampfen bei Normaldruck oder im Vakuum und/oder durch Ultrafiltration bei einer Temperatur < 55⁰C und vorzugsweise

< 50 ⁰C.

15. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch erhältlich, daß nach Zugabe der zur Fermentation verwendeten Mikroorganismen zu der eingesetzten Molke zu Beginn der Fermentation zunächst ein pH-Wert von etwa 4 belassen oder eingestellt wird und

die pH-Einstellung und pH-Konstanthaltung auf den
vorgegebenen Wert nach in Gang gekommenener Milchsäurebzw. Lactatbildung vorgenommen wird.

16. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form eines
festen Pulvers vorliegen.

17. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch

- einen Trockensubstanzgehalt von 30 bis 45 Masse-% und vorzugsweise von 42 bis 45 Masse-%;

- einen Lactatgehalt von 6 bis 36 Masse-%,

- einen Lactosegehalt von 0,6 bis 28 Masse-%,

- einen Galactosegehalt von 0,7 bis 14 Masse-% und

- einen Glucosegehalt von 0,1 bis 10 Masse-%.

18. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie probiotische
Stoffe, wie AMP, ADP und ATP, Cytosinmonophosphat,
-diphosphat und -triphosphat, Aminosäuren, einschließlich der essentiellen Aminosäuren, Oligopeptide
sowie die Vitamine A, Bl, B2, B3, B4, B6, B12, C, E, H, K, T und Folsäure sowie Mikroelemente, wie Fe, Cu, Co
und Zn, enthalten.

19. Molkepräparate nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, erhältlich durch Aufkonzentrieren der Fermentationsbrühe mindestens bis zum Erhalt eines festen
Produkts (Naßkonzentrat), wobei eine Temperatur von

55 ⁰C und vorzugsweise 50 ⁰C nicht überschritten wird.

20. ß-Galactosidase-Präparate, erhältlich durch

- Fermentation von Molke unter Verwendung eines oder mehrerer Mikroorganismen der Gattung Streptococcus als Lactose abbauende Mikroorganismen,

- Einstellung und Aufrechterhaltung eines pH-Wertes im Bereich von 7,5 bis 8,0 während der gesamten Dauer der Fermentation durch entsprechenden Zusatz einer Base,

- Abtrennung der Feststoffe vom nach der Fermentation erhaltenen Molkepräparat, insbesondere durch Zentrifugieren ,

und

- Abtrennung von ß-Galactosidase aus dem flüssigen Medium durch Ultrafiltration in Form eines wäßrigen Konzentrats

sowie gegebenenfalls

- Gewinnung von fester, vorzugsweise kristalliner ß-Galactosidase aus dem wäßrigen Konzentrat.

21. Pharmazeutische Mittel, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Molkepräparate nach einem der Ansprüche 1 bis als Wirkstoff.

22. Futtermittel bzw. Futterzusätze, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein oder mehrere Molkepräparate nach den Ansprüchen 1 bis 19 enthalten oder daraus bestehen.

23. Futtermittel nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch ein Gemisch von Stroh mit einem Molkepräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 19.

24. Futtermittel nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ein Gemisch von Stroh mit dem Molkepräparat im Massenverhältnis von etwa 5:1.

25. Futtermittel nach Anspruch 23 und/oder 24, erhältlich durch Konditionieren des Gemischs von Stroh und Molkepräparat bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis

50 ⁰C.

26. Düngemittel, gekennzeichnet durch ein Molkepräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 19.

27. Diätetische Nahrungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein oder mehrere Molkepräparate nach den Ansprüchen 1 bis 19 enthalten oder daraus bestehen.

28. Nahrungsmittel bzw. Nahrungsmittelzusätze, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Molkepräparat nach den Ansprüchen 1 bis 19 enthalten oder daraus bestehen.

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