DE959247C

DE959247C - Verfahren zur Gewinnung von Phosphatiden

Info

Publication number: DE959247C
Application number: DEZ2725A
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Hummel
Original assignee: Zellsloff Fabrik Waldhof AG
Current assignee: Zellsloff Fabrik Waldhof AG
Priority date: 1952-06-06
Filing date: 1952-06-06
Publication date: 1957-02-28

Description

AUSGEGEBEN AM 28. FEBRUAR 1957

Z 2725 IVa/53t

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Phosphatiden, gegebenenfalls neben wertvollen Phosphatidbegleitstoffen, aus Stoffgemischen oder -verbindungen, die aus Fettkörpern, wie Lipoiden, mit anderen wertvollen Stoffen, wie Kohlehydraten, Eiweißverbindungen und deren Abbauprodukten, bestehen. Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, aus Naturprodukten die darin enthaltenen Lipoide, insbesondere die Phosphatide, die ίο zum großen Teil in Form von Additions- oder Symplexverbindungen an Eiweißstoffe, Aminosäuren, Kohlehydrate usw. gebunden sind, von anderen gleichfalls wertvollen darin enthaltenen Stoffen unter Auftrennung der Additionsverbindungen in reiner Form abzutrennen.

Mit den fortschreitenden Erkenntnissen der biocheiüischen und physiologischen Forschung tritt in zunehmendem Maße das Bedürfnis auf, dem menschlischen oder tierischen Körper die als Nahrungsoder Heilmittel benötigten Stoffe in möglichst genauer Dosierung zuzuführen. Bei synthetisch rein gewonnenen Stoffen ist dies leicht möglich. Viele Produkte konnten bisher nicht oder nur schwer synthetisch gewonnen werden, so daß man auf die Verarbeitung natürlicher Ausgangsstoffe angewiesen ist. Diese bestehen aber meist aus Gemischen oder

gar Verbindungen chemisch sehr verschiedenartiger Körper. Will man das gestellte Ziel, genau dosierbare Produkte zu gewinnen, erreichen, so müssen diese komplizierten Stoffgemische oder -verbindungen sorgfältig getrennt werden, auch dann, wenn man sie später ganz oder teilweise, aber in dem dem Zweck entsprechenden Verhältnis wieder vereinigt. Schon lange bestand daher die Aufgabe, aus Naturprodukten, die aus Fettkörpern, wie Lipoiden, ίο mit anderen wertvollen Stoffen, wie Kohlehydraten, Eiweißverbindungen und deren Abbauprodukten, bestehen, die einzelnen chemischen Stoffgruppen oder gar ihre einzelnen Vertreter getrennt zu gewinnen. Es wurde hierzu bereits vorgeschlagen, die Fettkörper, beispielsweise Lipoide, Phosphatide usw., aus den Naturprodukten mit den üblichen Fettlösungsmitteln, wie Äther, Petroläther, Benzol usw., auszuziehen. Diese Verfahren konnten jedoch nie voll befriedigen, 'da eine selektive Lösung einzelao ner Stoffe oder Stoffgruppen kaum möglich ist. In Naturprodukten oder aus ihnen gewonnenen Rohprodukten liegt bekanntlich ein großer Teil der Lipiode, vor allem der Phosphatide, in Form von Additionsverbindungen oder symplexartigen Verbin-S5 düngen an Eiweiß und Kohlehydrate gebunden vor. Obwohl diese Bindungen lockerer sind als die echter chemischer homöo- oder heteropolarer Verbindungen, lassen sie sich doch nieist nur schwer spalten. Es gelingt daher durch einfache Extraktion mit Fettlösungsmitteln nicht, die Phosphatide vollständig oder auch nur in befriedigender Weise zu gewinnen. Außerdem sind die Extrakte stets durch Kohlehydrate und/oder Eiweißstoffe verunreinigt, da die Symplexe teilweise als solche in Fettlösungsmitteln löslich sind. Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Extrakte zur Lipoidgewinnung in gesättigter Kochsalzlösung aufzunehmen, das gleiche Volumen Alkohol, vorzugsweise Methylalkohol, zuzusetzen, die erhaltene Suspension mit einem Fettlösungsmittel zu extrahieren und das Fettlösumgsmittel abzudampfen. Es bleibt dabei aber in den gewonnenen Lipoiden stets-eine erhebliche Menge Kochsalz zurück, da die Lipoide mit diesem Verbindungen eingehen. Das Verfahren ist außerdem deswegen unwirtschaftlich, weil der verwendete Alkohol mit Kochsalz verunreinigt wird und daher schwer zurückzugewinnen ist. Zudem verursacht das Kochsalz zusätzliche Kosten. Wendet man jedoch nach anderen Vorschlägen hohe Temperaturen zur Lösung an, werden die zu gewinnenden Stoffe mehr oder weniger stark zerstört oder verändert, ohne daß die Selektivität des Lösungsvorganges verbessert wird. Insbesondere versagen alle bekannten Methoden, wenn man aus Naturprodukten, die Fettstoffe verschiedener Art enthalten, die einzelnen Arten, beispielsweise Lecithin, für sich gewinnen will.

Es wurde nun gefunden, daß es gelingt, aus Stoffgemischen oder -verbindungen, die aus Fettkörpern, wie Lipoiden, mit anderen wertvollen Stoffen, wie Kohlehydraten, Eiweißverbindungen und deren Abbauprodukten, bestehen, Phosphatide, gegebenenfalls neben Phosphatidbegleitstoffen, zu gewinnen, indem man Lösungen dieser Stoffgemische oder -verbindungen in Fettlösungsmitteln unlösliche hochmolekulare organische Verbindungen oder solche 'enthaltende Stoffe zusetzt und sie dann zur Trockene eindampft, den Rückstand mit Fettlösungsmitteha auszieht und aus dem Auszug die Fettstoffe gewinnt. Es zeigte sich nämlich überraschenderweise, daß es auf diesem Wege in einfacher Weise gelingt, die in komplizierten Stoffgemischen oder -verbindungen enthaltenen Fettkörper in sehr guter Reinheit zu gewinnen. Hierdurch wird dann natürlich zugleich auch die Gewinnung der übrigen Bestandteile in fettfreier Form ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf alle Stoffgemische oder in Naturprodukten vorkommenden Phosphatidadditions- oder Symplexverbindüngen anwenden, die aus Fettkörpern zusammen mit anderen wertvollen Stoffen, wie Kohlehydrate, Eiweißverbindungen und deren Abbauprodukte, bestehen und ganz oder teilweise löslich sind. Diese Stoffgemische oder -verbindungen können natürlieber oder künstlicher Herkunft sein. Insbesondere kann die Erfindung ein weites Anwendungsgebiet bei der Aufarbeitung natürlicher Stoffe pflanzlicher oder tierischer Herkunft finden. Unter den in ihnen enthaltenen Fettkörpern, die man mit einem Sammelbegriff als Lipoide bezeichnet, spielen besonders die Phosphatide eine Rolle. Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, -daß es gelingt, diese wertvollen Fettstoffe, beispielsweise das Lecithin, auf einfache Weise in weitgehend reiner Form abzutrennen, um sie entweder für sich allein oder unter gleichzeitiger Nutzbarmachung anderer wertvoller Produkte zu gewinnen. Von besonderem Vorteil ist die Anwendung der Erfindung auf die Verarbeitung von Hefe.

Es ist bereits bekannt, isolierte Lipoide durch Zusatz von Kasein, Gelatine, vegetabilischem Albumin, Glukose u. dgl. zu stabilisieren. Lipoide sind bekanntlich im Verband der lebenden Zelle bzw. der dort vorhandenen Stoffe gegen Veränderangen weitgehend geschützt, werden aber nach Isolierung häufig äußerst empfindlich. Durch Zusatz ähnlicher Stoffe, wie sie im biologischen Verband vorliegen, wird also nach dem bekannten Vorschlag eine gewisse Stabilisierung der isolierten Lipoide erreicht. Um so überraschender war es, daß es erfindungsgemäß gelingt, durch Zusatz hochmolekularer Stoffe und Eindampfen zur Trockene und anschließende Extraktion Phosphatide aus ihren biologischen Bindungen zu lösen und rein zu gewinnen.

Die Lösung der Ausgangsstoffe kann in jeder beliebigen an sich bekannten Weise erfolgen. Meist wird man organische Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische, gegebenenfalls in Mischung mit Wasser oder unter Zusatz von Salzen, verwenden. Die Lösungsbedingungen können beliebiger Art sein und werden zweckmäßig dem Einzelfall angepaßt. Es ist nur darauf zu achten, daß die zu gewinnenden Stoffe bei der Lösung möglichst wenig verändert oder zersetzt werden. Der nicht lösliche

Rückstand von. der Lösung kann zur Gewinnung der anderen in ihm noch enthaltenen Wertstoffe des Ausgangsmaterials weiterverarbeitet werden.

Die Lösung versetzt man mit einer hochmolekularen organischen Verbindung und dampft sie dann zur Trockene ein. Als Zusätze können beliebige hochmolekulare Stoffe verwendet werden, beispielsweise hochmolekulare Kohlenwasserstoffe, wie Cellulose, hochmolekulare Kunstharze, beispielsweise der Art, wie sie als Ionenaustauscher im Gebrauch, sind, Polyäthylenderivate u.dgl. Natürlich dürfen die Zusätze nicht in Fettlösungsmitteln löslich sein, da sie sonst mit in den Extrakt gehen und so das Produkt verunreinigen wurden. Als vorzüglieh geeignet haben sich nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung Eiweißkörper als Zusätze, zu den zu verarbeitenden Lösungen erwiesen, und zwar können sowohl reine Eiweißkörpier wie solche enthaltende Stoffe verwendet werden. Geeignet sind

so beliebige Eiweißkörper tierischer, pflanzlicher oder synthetischer Herkunft.

Als besonders vorteilhaft hat sich in Weiterbildung der Erfindung als eiweißartiges Zusatzmittel Kasein erwiesen. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wurde weiterhin Hefe als eiweißhaltiges Zusatzmittel von besonderer Wirksamkeit gefunden.

Man kann die Lösungen mit nur einem Zusatzmittel oder auch mit Mischungen mehrerer solcher versetzen; dabei können diese aus der gleichen Stoffklasse stammen, beispielsweise aus verschiedenen Polyäthylenderivaten oder verschiedenen Eiweißkörpern, oder auch aus Vertretern verschiedener Stoffklassen bestehen. Die Mengenverhältnisse der Zusätze können beliebig sein und sind zweckmäßig den jeweiligen Bedingungen anzupassen.

Das Eindampfen der Lösung mit dem Zusatz kann in beliebiger Form erfolgen. Natürlich, wird man die Bedingungen, wie Druck und Temperatur, den jeweils vorliegenden Verhältnissen anpassen. Es hat sich für die meisten Fälle als vorteilhaft erwiesen, unter vermindertem Druck und bei entsprechend niedriger Temperatur einzudampfen, da hierdurch eine sonst mögliche Zersetzung der zu gewinnenden Stoffe vermieden wird.

Nachdem die Lösung mit dem Zusatz eingedampft ist, wird der Rückstand mit einem Fettlösungsmittel oder einem Gemisch von mehreren solcher ausgezogen. Art und Menge des oder der Lösungsmittel (s) sowie die übrigen Bedingungen sind den jeweiligen Umständen anzupassen. Aus dem Auszug können alsdann die darin enthaltenen Fettstoffe gemeinsam, beispielsweise einfach durch Eindampfen, oder auch getrennt gewonnen werden.

Beispielsweise kann man die Phosphatide mit Aceton ausfällen. Aus dem verbleibenden Restextrakt kann man, falls gewünscht, weitere Fettstoffe gewinnen.

Aus dem Rückstand des Auszuges können dann entweder die darin noch enthaltenen Wertstoffe, wie Kohlehydrate und Eiweiß oder Eiweißabbauprodukte, getrennt gewonnen werden, oder aber man kann den nach dem Auszug der Fettstoffe verbleibenden Rückstand, der sowohl die aus den Ausgangsmaterialien, außer den Fettstoffen, mitgelösten Wertstoffe, wie Eiweiß, Kohlehydrate usw., wie auch das oder die Zusatzmittel, beispielsweise Kasein oder Hefe, enthält, insgesamt auf ein biologisch wertvolles Produkt verarbeiten, das, je nach seiner Zusammensetzung, als Nahrungsmittel für Mensch oder Tier, gegebenenfalls sogar als Heilmittel oder aber auch als Düngemittel od. dgl. verwendet werden kann.

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen der prinzipielle Hauptarbeitsgang dargestellt, der natürlich in den oben geschilderten Richtungen abgewandelt werden kann.

Beispiel 1 „

40 g feinstgemahlene lufttrockene Hefe (92 0/0 Trockengehalt) werden mit 400 ecm Methanol ι Stunde unter Rückflußkühlung gekocht und sodann durch Absaugen filtriert. Der Filtrationsrückstand wird nochmals mit 400 ecm heißem Methanol nachgewaschen. Die vereinigten Filtrate werden zunächst bei 40⁰ C unter Vakuum weitgehend eingeengt. Sodann werden 32 g eines erfindungsgemäßen Zusatzmittels zugegeben, worauf die Mischung bis zur Trockene eingedampft wird. Der verbleibende Rückstand wird mit Benzol erschöpfend, d.h. bis zur Farblosigkeit, ausgezogen. Auf ι g zu gewinnendes Lipoid sind etwa 20 ecm Benzol erforderlich. In diesem Auszug befinden sich sämtliche Lipoide, während er von anderen Stoffen, wie Eiweiß oder Kohlehydrate, annähernd oder völlig frei ist. Zur Trennung der Phosphatide von den übrigen Lipoiden, die im wesentlichen aus Neutralfett bestehen, kann man den Benzolauszug einengen und aus ihm in an sich bekannter Weise mit Aceton die Phosphatide fällen. Man kann sie, wenn erwünscht, in an sich bekannter Weise in Lecithin und Kephalin trennen.

Um die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Zusatzmittel zu zeigen, wurde nach dem vorstehend beschriebenen Beispiel ein größerer Ansatz von Hefe mit Methanol ausgezogen. Der Auszug wurde sodann in 8 Teile geteilt, von denen sieben mit Zusätzen in der oben angegebenen Menge versehen wurden. Der achte Teil blieb für einen Blindversuch zusatzfrei. Alle acht Ansätze wurden sodann zur Trockene eingedampft und mit je viermal 5 com Benzol ausgezogen. Aus dem Auszug wurden die Phosphatide in bekannter Weise mit Aceton gefällt, da ihre Analyse eine gute Kontrolle der Reinheit des gewonnenen Produktes !ermöglicht. Da sich nämlich die Hefephosphatide nur aus Monoaminophosphatiden, Lecithin und Kephalin zusammensetzen, muß das Atomverhältnis H : P theoretisch ι : ι sein, während der Phosphorgehalt dieser Pnosphatide auf Grund ihrer Zusammensetzung um 3,7 0/0 liegt. Durch mitanwesende Eiweißstoffe wird das' P: N-Verhältnis in den Phosphatiden zugunsten von N verändert; durch Kohlehydrate wird der Phosphor- und Stickstoffgehalt erniedrigt. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

Zusatz

Hefe . „

Heferückstand vom Methanolauszug ...

Kasein

Praktischer acetylgruppenfreier Polyvinylalkohol —

Carboxylgruppen tragendes Kationenaustauscher-Phenolkunstharz

Iminogruppen tragendes Anionenaus-¹S tauscher-Phenolkunstharz

Zellstoff

Ohne Zusatz

Gewonnene

Roh-

Phosphatide Gramm

Analyse der Acetonfällung

P; N-Atomverhältnis

Ausbeute: Reinphosphatide

Gramm

0,98

o,99 0,98

0,96 0,96

1,00 o,94 o,99

so Die Auegangshefe hatte einen Gehalt von 5,6% an Gesamtlipoiden, wovon 2,6 o/o (auf lufttrockene Hefe berechnet) Phosphatide waren. Diese wurden, wie die Tabelle zeigt, in sehr guter Ausbeute und in weitgehender Reinheit gewonnen.

Beispiel 2

2OO g lufttrockenen Eidotters werden in mehreren Raten mit insgesamt etwa 3 1 Äther unter gründlichem Rühren erschöpfend extrahiert, bis der Äther sich nicht mehr färbt. Der Extrakt wird filtriert und in 3 Teile geteilt, die folgendermaßen aufgearbeitet werden:

1. Der erste Extraktanteil wird auf ein kleines Volumen eingeengt; alsdann werden aus ihm mittels Aceton auf an sich bekannte Weise die Phosphatide gefällt. Die Fällung wird mit Aceton gründlich ausgewaschen und bei Zimmertemperatur im Vakuum getrocknet.

2. Der zweite Extraktanteil, der ng Trockensubstanz enthält, wird mit 22 g feinstgemahlenen Kaseins versetzt und bei 40⁰ C zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird mit Äther erschöpfend ausgezogen. Aus dem Extrakt werden die Phosphatide auf an sich bekannte Weise ausgefällt.

3. Der dritte Extraktanteil mit 11 g Festsubstanz wird mit 22 g lipoidfreier Hefe versetzt und sodann bei 40⁰ C zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird mit, Äther erschöpfend ausgezogen. Aius dem Extrakt werden die Phosphatide auf an sich bekannte Weise ausgefällt.

Die aus den drei Extraktanteilen gewonnenen Phosphatidf ällungen zeigten folgende Stickstoff- und Phosphorwerte:

Probe Nr.	1,50 2,r7 2,11	VoP	Atomverhältnis N:P
I 2 3	3,7° 3,73 3,7°	i,49: ι 1,29: ι 1,28: ι

!Die Analysenwerte zeigen, daß die erfindungsgemäß behandelten Extraktproben erheblkh reinere, 3,74
3,73
3,56

3,52
3,50

3,62

3.24
2,80

1,69
1,70
1,76

i,8o
1,78

1,91
2,18
2,42

ι: 1,00
ι: 1,01
ι: 1,09

ι: 1,13
ι: 1,12

ι: 1,16

ι: 1,49
ι: 1,91

0,980 0,986 0,930

0,903 0,898

0,966 0,814 0,740

100,0 99,6 95,0

94,o 93,5

96,6 86,5 74,8

vom Stickstoffsubstanzen freiere Phosphatide lieferten als die Gegenprobe nach bekannten Verfahren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Verfahren zur Gewinnung von Phosphatide^ gegebenenfalls neben Phosphätidbegleitstoffen, aus Stoffgemischen oder -verbindungen, die aus Fettkörpern, wie Lipoiden, mit anderen wertvollen Stoffen, wie Kohlehydraten, Eiweißverbindungen und deren Abbauprodukten, bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß man Lösungen dieser Stoffgemische oder -verbindungen in Fettlösungsmitteln unlösliche hochmolekulare organische Verbindungen oder solche enthaltenden Stoffe zusetzt und sie dann zur Trockene eindampft, den Rückstand mit Fettlösungsmitteln auszieht und aus dem Auszug die Phosphatide gewinnt, während man gegebenenfalls aus dem Rest des Auszugs weitere Fettstoffe und aus dem Extraktionsrückstand Kohlehydrate und Eiweißverbindungen oder deren Abbauprodukte gewinnen kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Extrakte von Hefe verarbeitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lösungen der Fettkörper und andere wertvolle Stoffe enthaltenden Stoffgemische oder -verbindungen Eiweißkörper oder solche enthaltende Stoffe zusetzt und sie dann zur Trockene eindampft, den Rückstand mit Fettlösungsmitteln auszieht und aus dem Auszug- die Phosphatide gewinnt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lösungen der Fettkörper und andere wertvolle Stoffe enthaltenden Stoffgemische oder -verbindungen Kasein oder solches enthaltende Stoffe zusetzt und sie dann zur Trockene eindampft, den Rückstand mit Fettlösungsmitteln auszieht und aus dem Auszug· die Phosphatide gewinnt.
5· Verfahren nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß, man Hefeextrakte mit hochmolekularen organischen Verbindungen, wie Eiweißkörpern, vorzugsweise Kasein, oder solche 'enthaltenden Stoffen versetzt und sie 'dann zur Trockene eindampft, den Rückstand mit Fettlösungsmitteln auszieht und aus dem Auszug die Phosphatide gewinnt.
6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als hochmolekulare organische Verbindungen enthaltender, als Zusatz zu den Lösungen verwendeter Stoff Hefe oder der Rückstand vom Hefeauszug benutzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man gemahlene Hefe mit Methanol auszieht, dem Auszug Kasein, vorzugsweise im Gewichtsverhältnis von 'etwa 1 : 1, auf die verwendete Ausgangshefe berechnet, zusetzt und ihn dann zur Trockene eindampft, worauf man den Rückstand mit einem Fettlösungsmittel auszieht und aus dem Auszug die Phosphatide gewinnt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 417 552;
deutsche Patentschrift Nr. 661 545.

© 609 617/300 8.56 (609 809 2. 57)