VERFAHREN ZUM TRENNEN DER GELÖSTEN UND UNGELÖSTEN BESTANDTEILE VON MILCH METHOD FOR SEPARATING THE SOLVED AND UNSOLVED COMPONENTS OF MILK
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen- der gelösten und ungelösten Bestandteile von Milch.The invention relates to a method for separating the dissolved and undissolved components of milk.
Die Zusammensetzung der Milch von Säugetieren ist sehr gut untersucht. Die Trockenmasse von Kuhmilch beträgt bekanntlich im Durchschnitt etwa 12,7 %, davon sind etwa 3,7 % Fettbestand¬ teile, 3,4 % Gesamtprotein, 4,7 % Lactose und etwa 0,7 % Asche. Die Proteinkomponente besteht hauptsächlich aus Kasei- nen und Molkenproteinen. Daneben spricht man noch von einer Nicht-Protein-Stickstoff (non-protein-^.aceous-nitrogen)-Frak¬ tion, Protease-Peptonen und Minor Proteinen, bei denen es sich hauptsächlich um Enzyme handelt.The composition of mammalian milk has been very well studied. The dry weight of cow's milk is known to be on average about 12.7%, of which about 3.7% are fat components, 3.4% total protein, 4.7% lactose and about 0.7% ash. The protein component consists mainly of caseins and whey proteins. In addition, one speaks of a non-protein nitrogen (non-protein ^ aceous nitrogen) fraction, protease peptones and minor proteins, which are mainly enzymes.
Üblicherweise wird bei Milch eine Trennung in Kaseine und Molkenproteine durchgeführt. Diese Trennung erfolgt mit Hilfe der sogenannten Labfällung, bei der man angewärmter Milch (30 bis 35 βC) Labenzym zusetzt. Dabei fallen dieA separation into caseins and whey proteins is usually carried out for milk. This separation is carried out using the so-called rennet, (β 30 to 35 C) in which one of heated milk rennet added. The fall
Kaseine aus, während die Molkenproteine in Lösung bleiben. Gleiches gilt für die sogenannte Säurefällung der Kaseine, die beim isoelektrischen Punkt (Kuhmilch pH 4,7) erfolgt. Kaseine sind hitzestabil, während die Molkenproteine hitze¬ labil sind.Casein out while the whey proteins remain in solution. The same applies to the so-called acid precipitation of the caseins, which takes place at the isoelectric point (cow's milk pH 4.7). Caseins are heat-stable, while the whey proteins are heat-unstable.
Es ist auch bekannt, Milch durch Umkehrosmose einzuengen, dabei wird der Milch praktisch reines Wasser entzogen, das heiβt, alle gelösten und ungelösten Bestandteile der Milch einschließlich der in der Milch gelösten Salze bleiben im
Retentat zurück und das Permeat besteht im wesentlichen aus reinem Wasser. Auf diese Weise wird heute die sogenannte Kondensmilch gewonnen. Die Umkehrosmose wird aber auch zur Aufkonzentrierung von Molke und bei der Quark-, Yoghurt- und Dickmilchherstellung eingesetzt.It is also known to concentrate milk by reverse osmosis, which removes practically pure water from the milk, which means that all dissolved and undissolved components of the milk, including the salts dissolved in the milk, remain in the milk Retentate back and the permeate consists essentially of pure water. In this way, so-called condensed milk is obtained today. Reverse osmosis is also used to concentrate whey and for the production of curd cheese, yoghurt and thick milk.
Es ist auch bekannt, Milch einer Ultrafiltration zu unter- werfen. Die Anreicherung der Milchproteine bereitet dabei je¬ doch nur bei Verwendung von Magermilch oder Molke keine Schwierigkeiten. Die Ultrafiltration von nativer Vollmilch führt hingegen nur zu einer unvollständigen Trennung. Mit üb¬ lichen Membran iltern ist eine Trennung der Milch nicht möglich.It is also known to subject milk to ultrafiltration. The enrichment of the milk proteins does not pose any difficulties, however, only when using skimmed milk or whey. The ultrafiltration of native whole milk, however, only leads to an incomplete separation. A separation of the milk is not possible with conventional membrane filters.
Die Gewinnung der ernährungsphysiologisch besonders erwünsch¬ ten Molkenproteine ist mit Hilfe der bekannten Verfahren re¬ lativ aufwendig. Zudem sind die nach den bekannten Verfahren gewonnenen Molkenproteine in der Regel mit Bakterien kontami¬ niert und enthalten Fett sowie die bei der Trennung in Kaseine und Molkenproteine freigesetzten Calcium- und Phospat- ionen.Obtaining the whey proteins that are particularly desirable in terms of nutritional physiology is relatively complex using the known methods. In addition, the whey proteins obtained by the known processes are generally contaminated with bacteria and contain fat as well as the calcium and phosphate ions released upon separation into caseins and whey proteins.
Der Erfindung liegt daherdie Aufgabe zugrunde, ein verbesser¬ tes Verfahren zur Auftrennung der Milch in lösliche und unlös¬ liche Bestandteile mit Hilfe von Membranen zur Verfügung zu stellen.The invention is therefore based on the object of providing an improved method for separating the milk into soluble and insoluble constituents with the aid of membranes.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich Milch in die gelösten und ungelösten Bestandteile auftrennen läßt, wenn man die Milch durch eine mikroporöse Membran schickt, die mit Lipiden und/oder Peptiden vorbehandelt wurde.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Trennen der gelösten und ungelösten Bestandteile von Milch, das da¬ durch gekennzeichnet ist, daß man eine mikroporöse Membran mit einer Porengröße im Bereich von 0,1 bis 2 μm mit Lipiden und/oder Peptiden vorbehandelt und die Milch an der auf diese Weise vorbehandelten Membran trennt.Surprisingly, it has now been found that milk can be separated into the dissolved and undissolved components if the milk is passed through a microporous membrane which has been pretreated with lipids and / or peptides. The invention therefore relates to a process for separating the dissolved and undissolved components of milk, which is characterized in that a microporous membrane with a pore size in the range from 0.1 to 2 μm is pretreated with lipids and / or peptides and the Separates milk on the membrane pretreated in this way.
Vorteilhafterweise verwendet man eine Membran auf Basis eines Fluorkohlenstoff-Polymerisats. Besonders bevorzugt ist eine Membran aus Polyvinylidenfluorid, z.B. eine sogenannte "Durapore"-Membran der Firma Millipore (z.B. der Typenbezeich¬ nung GVLP oder HVLP).A membrane based on a fluorocarbon polymer is advantageously used. A membrane made of polyvinylidene fluoride, e.g. a so-called "Durapore" membrane from Millipore (e.g. the type designation GVLP or HVLP).
Die Porengröße der Membran liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1 μm, insbesondere 0,1 bis 0,6 μm.The pore size of the membrane is preferably in the range from 0.1 to 1 μm, in particular 0.1 to 0.6 μm.
Die Vorbehandlung der Membran kann mit Lipiden oder Peptiden alleihe oder zuerst mit Lipiden und anschließend mit Peptiden erfolgen. Mit Hilfe dieser Vorbehandlung erhält man eine Membran, die - im Gegensatz zu einer unbehandelten Membran - eine Trennung der Milch in die gelösten und ungelösten Be¬ standteile ermöglicht. Eine Erklärung für den durch die Vor¬ behandlung erzielten Effekt kann nicht gegeben werden. Es könnte sich jedoch um einen Polarisierungseffekt handeln.The membrane can be pretreated with lipids or peptides alone or first with lipids and then with peptides. With the help of this pretreatment, a membrane is obtained which, in contrast to an untreated membrane, enables the milk to be separated into the dissolved and undissolved components. An explanation for the effect achieved by the pretreatment cannot be given. However, it could be a polarization effect.
Die Vorbehandlung der Membran erfolgt in einfacher Weise da¬ durch, daß man sie mit einer Lösung, Emulsion oder Dispersion der Lipide und/oder Peptide in Wasser im Durchfluß behandelt. Dabei ist es in der Regel ausreichend, eine 0,1 bis 10%ige, vorzugsweise 2 bis 5%ige Lipidemulsion oder eine 0,01 bis 10%ige, vorzugsweise 0,1 bis 5%ige Lösung der Peptide einzu¬ setzen.The membrane is pretreated in a simple manner by treating it with a solution, emulsion or dispersion of the lipids and / or peptides in water in the flow. It is generally sufficient to use a 0.1 to 10%, preferably 2 to 5%, lipid emulsion or a 0.01 to 10%, preferably 0.1 to 5%, solution of the peptides.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Vorbehandlung bei einer Temperatur von 8 bis 40° C, insbesondere 15 bis 35°c.
Die Dauer der Vorbehandlung ist abhängig von dem jeweils ver¬ wendeten Lipid oder Peptid und von der Konzentration der Emulsion bzw. Lösung, mit der die Membran im Durchfluß behan¬ delt wird. Im allgemeinen ist eine Vorbehandlung von 1 bis 8 Stunden, insbesondere 2 bis 5 Stunden, ausreichend, um eine Membran zu erhalten, die die Trennung der Milch erlaubt.The pretreatment is expediently carried out at a temperature of 8 to 40 ° C., in particular 15 to 35 ° C. The duration of the pretreatment depends on the lipid or peptide used in each case and on the concentration of the emulsion or solution with which the membrane is treated in the flow. In general, a pretreatment of 1 to 8 hours, in particular 2 to 5 hours, is sufficient to obtain a membrane which allows the milk to be separated.
Eine Vorbehandlung mit Lipiden alleine führt insbesondere bei Membranen mit geringer Porengröße (z.B. 0,1 bis 0,4 μm) zu dem gewünschten Effekt. Wenn man Membranen größerer Poren¬ größe mit Lipiden vorbehandelt, so lassen sich die Milchbe¬ standteile nicht vollständig trennen. Um in einem derartigen Fall eine vollständige Trennung zu erzielen, genügt es, die Membran im Anschluß an die Vorbehandlung mit Lipiden noch mit Peptiden zu behandeln. Diese stufenweise Vorbehandlung hat den Vorteil, daß der erzielte Effekt reversibel ist und daß die Zeit für die Vorbehandlung (insbesondere für die in der zweiten Stufe erfolgende Behandlung mit Peptiden) redu¬ ziert ist.Pretreatment with lipids alone leads to the desired effect, especially with membranes with small pore sizes (e.g. 0.1 to 0.4 μm). If membranes of larger pore size are pretreated with lipids, the milk components cannot be completely separated. In order to achieve complete separation in such a case, it is sufficient to treat the membrane with peptides after the pretreatment with lipids. This stepwise pretreatment has the advantage that the effect achieved is reversible and that the time for the pretreatment (in particular for the treatment with peptides in the second step) is reduced.
Eine Vorbehandlung mit Peptiden alleine führt bei jeder der erwähnten Membranen zu dem gewünschten Effekt, der im allge- meinen permanent ist.Pretreatment with peptides alone leads to the desired effect for each of the membranes mentioned, which is generally permanent.
Als Lipide verwendet man vorzugsweise ungesättigte Pflanzen¬ öle. Geeignete Beispiele hierfür sind Rapsöl, Sonnenblumen¬ öl, Kokosöl, Erdnußöl, Olivenöl, Maiskeimöl und Leinöl.Unsaturated vegetable oils are preferably used as lipids. Suitable examples are rapeseed oil, sunflower oil, coconut oil, peanut oil, olive oil, corn oil and linseed oil.
Bei den erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Peptiden oder Peptidgemischen handelt es sich in der Regel um kurzkettige Peptide mit einem Molekulargewicht bis etwa 10 000, vorzugsweise bis etwa 5 000 und insbesondere bevorzugt bis etwa 2 000.
Folgende Peptide sind erfindungsgemäß bevorzugt:The peptides or peptide mixtures used according to the invention are generally short-chain peptides with a molecular weight of up to about 10,000, preferably up to about 5,000 and particularly preferably up to about 2,000. The following peptides are preferred according to the invention:
a) Peptide, Petidfraktionen und Peptidextrakte, die er¬ hältlich sind aus Rohmilch, Frischmilch oder Molken- • proteinen (erhalten aus Roh- oder Frischmilch), a ) peptides, petid fractions and peptide extracts which are obtainable from raw milk, fresh milk or whey proteins (obtained from raw or fresh milk),
b) Peptide, Peptidfraktionen und Peptidextrakte, die erhält- lieh sind aus Hydrolysaten von Rohmilch, Frischmilch,b) peptides, peptide fractions and peptide extracts which are obtained from hydrolyzates of raw milk, fresh milk,
Molkenproteinen, Pflanzenproteinen (insbesondere Bananen¬ proteinen), tierischen Proteinen (aus Fisch, Eiern, Fleisch) oder Bakterienproteinen (insbesondere Hefepro¬ teinen) enthalten sind, einschließlich enzymatisch behan- delter (z.B. mit Liposen, wie Pankreatin und Proteasen wie -P-ilzprotease) Rohmilch per se,Whey proteins, plant proteins (in particular banana proteins), animal proteins (from fish, eggs, meat) or bacterial proteins (in particular yeast proteins) are included, including enzymatically treated (for example with liposes such as pancreatin and proteases such as p-peptide protease) ) Raw milk per se,
c) synthetische Peptide , undc) synthetic peptides, and
d) Rohmilch.d) raw milk.
Aus Rohmilch isolierbare Peptidfraktionen und die besonders bevorzugten Peptidfraktionen mit den willkürlichen Bezeich¬ nungen A, B und C sind beispielsweise dadurch erhältlich, - daß manPeptide fractions which can be isolated from raw milk and the particularly preferred peptide fractions with the arbitrary names A, B and C are obtainable, for example, by:
- unbehandelte Rohmilch einer Membranfiltration an einer 0,1 bis 0,6 μ-Membran unterwirft;- Untreated raw milk is subjected to membrane filtration on a 0.1 to 0.6 μ membrane;
- das erhaltene Filtrat einer zweiten Membranfiltration an einer Membran mit einer Abscheidegrenze von 6 -the filtrate obtained from a second membrane filtration on a membrane with a separation limit of 6
10 000 MG unterwirft;10,000 MG subjects;
- das erhaltene Filtrat einer dritten Membranfiltration an einer Membran mit einer Abscheidegrenze von 1000 MG unterwirft;
- das erhaltene Filtrat einer Umkehrosmose an einer offenen oder geschlossenen Membran unterwirft;- The filtrate obtained is subjected to a third membrane filtration on a membrane with a separation limit of 1000 MG; - The filtrate obtained is subjected to reverse osmosis on an open or closed membrane;
im Falle der Verwendung einer offenen Membran das er¬ haltene Filtrat auf etwa 20 % des in die Umkehrosmose eingesetzten Volumens einengt, in der Kälte stehen läßt und von ausgefallener Festsubstanz abfiltriert;if an open membrane is used, the filtrate obtained is concentrated to about 20% of the volume used in the reverse osmosis, left to stand in the cold and filtered off from the solid matter which has precipitated out;
das erhaltene Filtrat weiter einengt, mit absolutem Ethanol einen Ethanolgehalt von etwa 80 % einstellt und filtriert;the filtrate obtained is further concentrated, adjusted to an ethanol content of about 80% with absolute ethanol and filtered;
- das erhaltene Filtrat einengt, den Rückstand mit 90 bis 95 % Ethanol extrahiert, filtriert und das Filtrat einengt;- the filtrate obtained is concentrated, the residue is extracted with 90 to 95% ethanol, filtered and the filtrate is concentrated;
- den erhaltenen Rückstand mit Chloroform oder Isopropanol extrahiert;- Extract the residue obtained with chloroform or isopropanol;
- die erhaltene Extraktlösung zur Trockene einengt und den Rückstand als Produkt A in Form einer fast farblosen Festsubstanz isoliert;- The extract solution obtained is evaporated to dryness and the residue is isolated as product A in the form of an almost colorless solid substance;
- im Falle der Verwendung einer geschlossenen Membran das Retentat (anstelle des bei Verwendung einer offenen Membran erhaltenen Filtrats) den angegebenen Aufarbeitungsschritten unterwirft und dabei das Pro- dukt A gewinnt; und- In the case of using a closed membrane, the retentate (instead of the filtrate obtained when using an open membrane) is subjected to the specified work-up steps and product A is obtained in the process; and
zur Gewinnung von B und C.
- das Retentat der dritten Membranfiltration und/oder das Retentat IV der Umkehrosmose an offener Membran ent- weder im Vakuum einengt und mit 80%igem Ethanol extra¬ hiert oder durch Zusatz von absolutem Ethanol einen Ethanolgehalt von 80 % einstellt, von ungelösten Antei¬ len abfiltriert, die ethanolische Lösung zur Trockene einengt und dadurch das Produkt C - als farblose Substanz gewinnt;for the extraction of B and C. - The retentate of the third membrane filtration and / or the retentate IV of the reverse osmosis on the open membrane either concentrated in vacuo and extracted with 80% ethanol or an ethanol content of 80% by adding absolute ethanol, from undissolved portions filtered off, the ethanolic solution is evaporated to dryness and thereby the product C - is obtained as a colorless substance;
- die bei der Ethanolbehandlung ungelöst gebliebenen An¬ teile mit 25%igem wäßrigem Ethanol extrahiert, von unge¬ lösten Bestandteilen abfiltriert, das Filtrat im Vakuum zur Trockene einengt und auf diese Weise das Produkt B gewinnt.- The portions which remained undissolved in the ethanol treatment are extracted with 25% aqueous ethanol, filtered off from undissolved constituents, the filtrate is concentrated to dryness in vacuo and product B is obtained in this way.
Das Produkt A ist gekennzeichnet durch :Product A is characterized by:
- eine HPLC-Bande bei RT 4,6; SÄulet DEAE-5PW, Waters, Protein .Pak, mobile Phase: 10 t Methanol; 0,5 ml/min;- an HPLC band at RT 4.6; DEAE-5PW column, Waters, .Pak protein, mobile phase: 10 t methanol; 0.5 ml / min;
- eine HPLC-Bande bei RT 26; Säule J-125, Waters,an HPLC band at RT 26; Pillar J-125, Waters,
Protein Pak, mobile Phaset ICH-PO. 0,05 ro; 0,5 ml/min;Protein Pak, mobile phaset ICH-PO. 0.05 ro; 0.5 ml / min;
- HPLC-Banden bei RT 23,3 (schwach); 25,3 <stark); 29,5 (mittel); 30,5 (mittel)y 34,4 (schwach); Säule» 1-125, Waters, Protein Pak, mobile Phase» KH2P0. 0,05 m; 0,5 ml/min;- HPLC bands at RT 23.3 (weak); 25.3 <strong); 29.5 (medium); 30.5 (medium) y 34.4 (weak); Column »1-125, Waters, Protein Pak, mobile phase» KH 2 P0. 0.05 m; 0.5 ml / min;
- Ninhydrin-positive Reaktion ;- ninhydrin positive reaction;
- gute Löslichkeit in Chloroform, Isopropanol , Ethanol und Wasser»
ie Substanz 3 ist gekennzeichnet durch:- good solubility in chloroform, isopropanol, ethanol and water » Substance 3 is characterized by:
- HPLC-Banden bei RT 19-20 (stark); 21,6 (Schulter); 24,3 (mittel);- HPLC bands at RT 19-20 (strong); 21.6 (shoulder); 24.3 (medium);
Säule: 1-125, Waters, Protein Pak, mobile Phase: KH2PO. 0,05 m; 0,5 ml/min;Column: 1-125, Waters, Protein Pak, mobile phase: KH 2 PO. 0.05 m; 0.5 ml / min;
- gute Löslichkeit in 20 bis 30%igem wäßrigem Ethanol,good solubility in 20 to 30% aqueous ethanol,
- Ninhydrin-positive Reaktion- ninhydrin positive reaction
Die Substanz C ist gekennzeichnet durch:Substance C is characterized by:
- HPLC-Banden bei RT 21-22 (schwach); 23,4 (stark) und 26,5 (stark) (Bedingungen wie bei G-a);- HPLC bands at RT 21-22 (weak); 23.4 (strong) and 26.5 (strong) (conditions as for G-a);
- Ninhydrin-positive Reaktion- ninhydrin positive reaction
- gute Löslichkeit in 70 bis 90%igem wäßrigem Ethanol.- Good solubility in 70 to 90% aqueous ethanol.
Die Herstellung dieser Peptidfraktionen wird nachfolgend unte-r-B zug auf Figur 1 beschrieben, welche das Herstel¬ lungsverfahren schematisiert wiedergibt-The production of these peptide fractions is described below under FIG. 1, which schematically reproduces the production process.
Als Ausgangsmaterial dient frische, unbehandelte Rohmilch eines Haustieres, vorzugsweise Kuhmilch. Sie kann in übli¬ cher Weise, z.B. durch Zentrifugieren, entrahmt worden sein Die Entrahmung kann jedoch auch zusammen mit der nachfol¬ gend beschriebenen ersten Membranfiltration erfolgen.Fresh, untreated raw milk from a pet, preferably cow's milk, serves as the starting material. It can be done in the usual way, e.g. have been skimmed by centrifugation. However, skimming can also be carried out together with the first membrane filtration described below.
Die besagte Rohmilch wird einer ersten Membranfiltration an einer mikroporösen Membran mit einer Porengröße im Bereich
von 0,1 bis 0,6 μm, vorzugsweise 0,2 μm unterworfen. Dabei ist es vorteilhaft, eine Membranfilteranordnung zu verwenden, die eine Filtration im Tangentialfluß ermöglicht. Als vor¬ teilhaft hat sich beispielsweise eine Polyvinylidenfluorid- Membran erwiesen, z.B. eine GVLP oder HVLP-Durapore-Membran der Firma Millipor.Said raw milk is subjected to a first membrane filtration on a microporous membrane with a pore size in the range from 0.1 to 0.6 μm, preferably 0.2 μm. It is advantageous to use a membrane filter arrangement that enables filtration in the tangential flow. As part way before ¬ such as for example, has proven to be a polyvinylidene fluoride membrane, a GVLP or HVLP Durapore membrane from Millipore.
Auf diese Weise erhält man ein klares Permeat und ein dick¬ flüssiges Retentat. Das Permeat (bzw. Filtrat) enthält sämtliche Salze, Milchzucker, Aminosäuren, Oligopeptide und niedermolekulare Polypeptide in genuiner nicht-denaturier- ter Form. Im Retentat sind praktisch alle Kasein- und Fett¬ bestandteile der Milch enthalten.To d hese way, a clear permeate and a thick ¬ liquid retentate. The permeate (or filtrate) contains all salts, milk sugar, amino acids, oligopeptides and low molecular weight polypeptides in a genuinely undenatured form. In the retained all the casein and fat ¬ are virtually ingredients of milk included.
Die Trockenmasse des Filtrats (Permeats) beträgt etwa 6 % und der Stickstoffgehalt der Trockenmasse etwa 1,2 %. Durch Aufkonzentrieren kann man diätetische Nahrungsmittel und Nahrungsmittelzusätze daraus gewinnen.The dry matter of the filtrate (permeate) is about 6% and the nitrogen content of the dry matter is about 1.2%. By concentrating you can get dietary foods and food additives.
Das Filtrat der ersten Membranfiltration wird einer zweiten Membranfiltration an einer Membran mit einer Abscheidegrenze von 8 - 10 000 MG unterworfen. Dabei verbleiben im Retentat im wesentlichen die sogenannten Molkenproteine. Das Filtrat, das im wesentlichen NPN-Verbindungen, Lactose, kurze Fett¬ säuren und einige Salze enthält, wird einer dritten Membran¬ filtration an einer Membran mit einer Abscheidegrenze von 1 000 MG zugeführt. Das dabei anfallende Retentat wird weiter unten beschrieben. Das Filtrat wird einer Umkehrosmose zuge- führt. Dabei kann man entweder mit einer sogenannten geschlos¬ senen Membran oder mit einer sogenannten offenen Membran arbeiten. Als offene Membran kann man z.B. eine HF-Membran von Millipore Typ Mr-3-NF-40 verwenden. Bei Verwendung einer offenen Membran ist das gewünschte Produkt A hauptsäch- lieh im Filtrat.
10The filtrate from the first membrane filtration is subjected to a second membrane filtration on a membrane with a separation limit of 8-10,000 MG. The so-called whey proteins essentially remain in the retentate. The filtrate, which essentially contains NPN compounds, lactose, short fatty acids and some salts, is fed to a third membrane filtration on a membrane with a separation limit of 1,000 MW. The resulting retentate is described below. The filtrate is fed to a reverse osmosis. You can either work with a so-called closed membrane or with a so-called open membrane. A Millipore type Mr-3-NF-40 HF membrane can be used as the open membrane, for example. When using an open membrane, the desired product A is mainly in the filtrate. 10
Zur Aufarbeitung wird es eingeengt auf etw -20 % des in die Umkehrosmose eingesetzten Volumens, einige Stunden bei Kühl¬ schranktemperatur stehen gelassen. Dabei bilden sich Fest¬ stoffe, insbesondere kristallisiert- Lactose aus. Die Fest¬ stoffe werden abgesaugt oder abfiltriert. Die Mutterlauge wird nochmals um einige Prozent eingeengt und mit Ethanol auf einen Alkoholgehalt von 80 % eingestellt. In der Kälte bildet sich nochmals ein Niederschlag, der durch Absaugen oder Abfiltrieren abgetrennt wird. Das erhaltene Filtrat wird bis zur Trockene eingeengt und anschließend mit etwa der 10-fachen Menge 90 bis 95 %igem Ethanol extrahiert. Der erhaltene Extrakt wird bis zur Trockene eingeen-gt, der erhal¬ tene Rückstand wird mit Isopropanol oder Chloroform extra¬ hiert. Beim Einengen des Extraktes zur Trockene erhält man als farblose Substanz das Produkt A •For working up, it is concentrated to about -20% of the volume used in the reverse osmosis and left to stand for a few hours at the refrigerator temperature. Solids form, in particular crystallized lactose. The solids are suctioned off or filtered off. The mother liquor is again concentrated by a few percent and adjusted to an alcohol content of 80% with ethanol. A precipitate forms again in the cold, which is removed by suction or filtering. The filtrate obtained is evaporated to dryness and then extracted with about 10 times the amount of 90 to 95% ethanol. The extract obtained is evaporated to dryness, and the residue obtained is extracted with isopropanol or chloroform. When the extract is evaporated to dryness, the product A • is obtained as a colorless substance.
Das Produkt A ist Ninhydrin-positiv, hat eine gute Löslich¬ keit in Chloroform, Isopropanol, Ethanol. und Wasser und zeigt chemische und chromatographische Verhaltensweisen von kurzkettigen Peptiden.Product A is ninhydrin-positive and has good solubility in chloroform, isopropanol and ethanol. and water and shows chemical and chromatographic behaviors of short chain peptides.
Bei Verwendung einer geschlossenen Membran für die Umkehr¬ osmose gewinnt man das Produkt A aus dem Retentat, während das Permeat (Filtrat) praktisch nur aus Wasser, einigen Salzen und einer geringen Menge NPN-Verbindungen besteht. Das besagte Retentat wird in gleicher Weise aufgearbeitet wie vorstehend für das Filtrat der Umkehrosmose an offener Membran beschrieben. Es werden jedoch etwas größere Mengen an den oben erwähnten organischen Lösungsmitteln benötigt, da das Retentat größere Mengen Lactose und Salze enthält als das Filtrat der Umkehrosmose an offener Membran. Auf dem bereits beschriebenen Weg erhält man aus dem Retentat der Umkehrosmose an geschlossener Membran ebenfalls das Produkt A.
χ χ When using a closed membrane for the reverse osmosis, product A is obtained from the retentate, while the permeate (filtrate) consists practically only of water, a few salts and a small amount of NPN compounds. Said retentate is worked up in the same way as described above for the filtrate of reverse osmosis on an open membrane. However, somewhat larger amounts of the above-mentioned organic solvents are required, since the retentate contains larger amounts of lactose and salts than the filtrate of the reverse osmosis on an open membrane. In the way already described, product A is also obtained from the retentate of the reverse osmosis on a closed membrane. χ χ
Aus einem Liter Milch erhält man 100 Milligramm Produkt A .100 milligrams of product A are obtained from one liter of milk.
Wie oben bereits erwähnt, wird das Produkt B/C aus dem Retentat III der dritten Membranfiltration gewonnen. DasAs already mentioned above, the product B / C is obtained from the retentate III of the third membrane filtration. The
Retentat wird mit dem etwa lOfachen Volumen 80%igem Ethanol extrahiert. Die ethanolische Extraktlösung wird abgesaugt oder abfiltriert und der Rückstand wird noch einmal mit wenig 80%igem Ethanol nachgewaschen. Anschließend wird er mit der etwa lOfachen Menge 25%igem wäßrigen Ethanol extra¬ hiert und beim Absaugen der Extraktlösung ebenfalls noch einmal kurz nachgewaschen. Die erhaltenen Extraktlösungen werden jeweils bis zur Trockene im Vakuum eingeengt. Man er¬ hält in beiden Fällen eine farblose Festsubstanz, hier als Produkt /Cbezeichnet. Man kann die beiden Fraktionen vereini¬ gen oder getrennt verwenden.Retentate is extracted with about 10 times the volume of 80% ethanol. The ethanolic extract solution is suctioned off or filtered off and the residue is washed again with a little 80% ethanol. Subsequently, it is extracted with approximately 10 times the amount of 25% aqueous ethanol and also briefly washed again when the extract solution is suctioned off. The extract solutions obtained are each evaporated to dryness in vacuo. In both cases, a colorless solid substance is obtained, referred to here as product / C. The two fractions can be combined or used separately.
Die aus dem 25%igen Ethanolextrakt gewonnene Substanz ist *B"; die aus dem 80%igen Ethanolextrakt gewonnene Substanz ist ." C *, das im folgenden auch als Rt-103-25 bezeichnet wird.The substance obtained from the 25% ethanol extract is * B "; the substance obtained from the 80% ethanol extract is." C * , also referred to below as Rt-103-25.
Erfindungsgemäß brauchbar sind nicht nur die Produkte A ,-B und C sondern auch die im Rahmen des Herstellungsverfah- rens anfallenden Filtrate, Extrakte und bei der Umkehros¬ mose erhaltenen Retentate.Not only the products A, -B and C can be used according to the invention, but also the filtrates, extracts and retentates obtained in the reverse osmosis obtained in the course of the production process.
Aus sog. Frischmilch (im Sinne der Milchverordnung) kann man auf gleiche Weise die beschriebenen Produkte gewinnen.The products described can be obtained in the same way from so-called fresh milk (in the sense of the milk regulation).
Man kann natürlich auch von Molke oder der NPN-Fraktion einer nicht Hitze-denaturierten Milch ausgehen. In diesemOf course, whey or the NPN fraction of a non-heat-denatured milk can also be used. In this
Falle entfallen die 1. bzw. die 1. und 2. Membranfiltration
Diese erfindungsgemäß cesor-αers oevorzugten Peptide sind genuin in sehr geringer Menge auch in Rohmilch enthalten. Es ist daher auch möglich, eine Vorbehandlung der Membran mit Rohmilch vorzunehmen. Allerdings ist dann eine länge¬ re Behandlungsdauer erforderlich.The 1st or 1st and 2nd membrane filtration are not applicable These cesor-αers preferred peptides according to the invention are genuinely contained in very small amounts in raw milk. It is therefore also possible to pretreat the membrane with raw milk. However, a longer treatment period is then necessary.
Von den oben unter Punkt b) beschriebenen Proteinhydrolysa- ten sind die in der PCT/EP 86/00016 (entsprechend der US-An¬ meldung 918 253) bevorzugt.Of the protein hydrolyzates described above under point b), those in PCT / EP 86/00016 (corresponding to US application 918 253) are preferred.
Die Herstellung der übrigen unter Punkt b) erwähnten Hydrolysate erfolgt analog dem in der PCT/EP 86/00016 beschriebenen Verfahren.The other hydrolysates mentioned under point b) are prepared analogously to the process described in PCT / EP 86/00016.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 : eine fotografische Abbildung der gemäß Beispiel erhaltenen Filtrate;FIG. 1: a photographic illustration of the filtrates obtained according to the example;
Figur 2: ein Chromatogramm (HPLC) eines erfindungsge¬ mäß erhaltenen Filtrats;FIG. 2: a chromatogram (HPLC) of a filtrate obtained according to the invention;
Figur 3: die Abbildung einer erfindungsgemäß vorbehandel¬ ten Membran nachBesprühen mit Ninhydrin im Vergleich zur unbehandelten Membran.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die gelösten und ungelösten Bestandteile von Milch (insbeson¬ dere im Tangentialflußverfahren) aufzutrennen. Man erhält da¬ bei ein klares Filtrat (Permeat) und ein sehr dickflüssiges Retentat. Das Filtrat enthält die gelösten Bestandteile, nämlich sämtliche Salze, Lactose, Aminosäuren und andere NPN- Bestandteile sowie Oligopeptide und niedermolekulare Polypep- tide (Molkenproteine). Es ist bakterienfrei, kaseinfrei und fettfrei und enthält zudem keine Calcium- und Phosphationen, weil beim erfindungsgemäßen Verfahren das Kasein, das die Calcium- und Phosphationen bindet, nicht denaturiert wird.Figure 3: the image of a membrane pretreated according to the invention after spraying with ninhydrin compared to the untreated membrane. With the aid of the method according to the invention, it is possible to separate the dissolved and undissolved components of milk (in particular in the tangential flow method). A clear filtrate (permeate) and a very viscous retentate are obtained. The filtrate contains the dissolved components, namely all salts, lactose, amino acids and other NPN components as well as oligopeptides and low molecular weight polypeptides (whey proteins). It is bacteria-free, casein-free and fat-free and also contains no calcium and phosphate ions, because in the process according to the invention the casein which binds the calcium and phosphate ions is not denatured.
"Rohmilch" und "Frischmilch" bedeutet im Rahmen der vorliegen¬ den Erfindung, daß frische unbehandelte Rohmilch und Frisch¬ milch eines Haustieres, vorzugsweise Kuhmilch, verwendet wird, die keiner der in den Molkereien üblichen Erhitzungsbehand¬ lungen (Pasteurisierung, Ultrahocherhitzung oder Sterilisation) unterworfen worden ist. Sie kann jedoch in üblicher Weise, z.B. durch Zentrifugieren, entrahmt worden sein.In the context of the present invention, “raw milk” and “fresh milk” means that fresh untreated raw milk and fresh milk from a pet, preferably cow's milk, are used which do not have any of the heating treatments (pasteurization, ultra-high temperature or sterilization) that are customary in dairies. has been subjected. However, it can be carried out in the usual way, e.g. by centrifugation.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.The following examples illustrate the invention.
B e i s p i e lExample
20 Liter frische Rohmilch (Kuhmilch) werden einer Tangential- filtration unter Verwendung einer Polyvinylidenfluoridmembran mit einer Porengröße von 0,2 μm unterworfen. Man erhält etwa 17 Liter Filtrat und 3 Liter Retentat. Letzteres besteht im wesentlichen aus Kaseinen und Fett.
Das Filtrat (17 Liter), Trockenmasse etwa 6 % und Stickstoff¬ gehalt der Trockenmasse etwa 1,2 %, wird einer zweiten Membranfiltration zugeführt, bei der eine Membran mit einer Abscheidegrenze von 6 - 10 000 MG verwendet wird. Dabei fallen etwa 1/2 bis 1 Liter Retentat an, das hauptsächlich die Molkenproteine und Enzyme-enthält. Das Filtrat, etwa 16 Liter, wird einer dritten Membranfiltration zugeführt, da- bei wird eine Membran mit einer Abscheidegrenze von 1000 MG verwendet. Auch hier fallen nur etwa 1/2 bis 1 Liter Retentat an. Aus diesem Retentat wird ProduktBy'Cin der weiter unten beschriebenen Weise gewonnen.20 liters of fresh raw milk (cow's milk) are subjected to tangential filtration using a polyvinylidene fluoride membrane with a pore size of 0.2 μm. About 17 liters of filtrate and 3 liters of retentate are obtained. The latter consists essentially of caseins and fat. The filtrate (17 liters), dry matter about 6% and nitrogen content of the dry matter about 1.2%, is fed to a second membrane filtration, in which a membrane with a separation limit of 6-10,000 MG is used. This produces about 1/2 to 1 liter of retentate, which mainly contains the whey proteins and enzymes. The filtrate, about 16 liters, is fed to a third membrane filtration, using a membrane with a separation limit of 1000 MG. Here too, only about 1/2 to 1 liter of retentate is obtained. ProductBy'C is obtained from this retentate in the manner described below.
Das Filtrat wird nun einer Umkehrosmose zugeführt. Bei Ver¬ wendung einer offenen Membran wird das erhaltene Filtrat auf" etwa 3 Liter eingeengt und im Kühlschrank einige Stunden stehengelassen. Es kristallisieren einige Produkte, insbeson¬ dere Lactose aus..Man filtriert von den Feststoffen ab, engt das Filtrat so weit ein, daß durch Zusatz von dem etwa lOfachem Volumen absolutem Ethanol im Gesamtgemisch ein Ethanolgehalt von etwa 80 % entsteht. Das Gemisch wird kräftig durchmischt, dann wird von den ungelösten Bestandteilen abgesaugt oder ab¬ filtriert. Das Filtrat wird zur Trockene eingeengt. Der dabei anfallende Rückstand wird mit 90 - 95 %igem Ethanol (der etwa lOfachen Volumenmenge-) extrahiert. Die Extraktlösung wird abfiltriert oder abgesaugt und eingeengt. Der dabei an¬ fallende Rückstand wird mit der etwa lOfachen Menge Chloro¬ form oder der etwa lOfachen Menge Isopropanol behandelt. Die Lösung wird eingedampft, dabei erhält man das gewünschte Pro¬ dukt A .The filtrate is now fed to reverse osmosis. In Ver¬ application of an open membrane, the filtrate is concentrated to "about 3 liters and allowed to stand in the refrigerator a few hours. It crystallize some products insbeson particular lactose aus..Man filtered off from the solids, the filtrate is concentrated to such an extent that an ethanol content of about 80% is formed by adding about 10 times the volume of absolute ethanol in the total mixture, the mixture is mixed vigorously, then the undissolved constituents are filtered off with suction or filtered off, the filtrate is evaporated to dryness, and the residue obtained is extracted with 90-95% ethanol (about 10 times the volume), the extract solution is filtered off or suction filtered and concentrated, the resulting residue is treated with about 10 times the amount of chloroform or about 10 times the amount of isopropanol is evaporated to give the desired product A.
Verwendet man eine geschlossene Membran bei der Urπkehrosmose, so ist die gesuchte Substanz im Retentat und das Retentat muß in der oben für das Filtrat beschriebenen Weise aufgearbeitet werden.
Zur Gewinnung des Produktes B/Cwird das Retentat III der dritten Membranfiltration mit der etwa 5fachen Menge abso¬ lutem Ethanol versetzt, so daß man ein Gemisch erhält, das etwa 80%ig in Ethanol ist. Man rührt das Ganze kräftig, läßt einige Stunden stehen, filtriert dann von den ungelösten Bestandteilen, ab und engt das Filtrat zur Trockene ein. DerIf a closed membrane is used in reverse osmosis, the substance sought is in the retentate and the retentate must be worked up in the manner described above for the filtrate. To obtain the product B / C, the retentate III of the third membrane filtration is mixed with about 5 times the amount of absolute ethanol, so that a mixture is obtained which is about 80% pure in ethanol. The whole is stirred vigorously, left to stand for a few hours, then the undissolved constituents are filtered off, and the filtrate is evaporated to dryness. The
Rückstand der extraktiven Behandlung wird anschließend mit 25%igem wäßrigen Ethanol (der etwa lOfachen Volumenmenge) extraktiv nachbehandelt. Man saugt oder filtriert von den un¬ gelösten Bestandteilen ab, engt das Filtrat zur Trockene ein und erhält eine zweite Fraktion ProduktB/C Die beiden Produkte können vereinigt werden.The residue of the extractive treatment is then subjected to an extractive aftertreatment with 25% strength aqueous ethanol (approximately 10 times the volume). The precipitate is filtered or filtered from the un ¬ dissolved constituents, the filtrate is concentrated to dryness, and receives a second fraction of product B / C The two products may be combined.
B e i s p i e l 2Example: 2
Eine Polyvinylidenfluorid-Membran mit einer Porengröße von 0, 2 μm (Durapore der Firma Millipore) wurde gereinigt und eine Stunde mit Wasser gespült. Die Membran ist nicht. in der Lage, Milch klar zu filtrieren.A polyvinylidene fluoride membrane with a pore size of 0.2 μm (Durapore from Millipore) was cleaned and rinsed with water for one hour. The membrane is not . able to filter milk clearly.
Die Membran wird dann mit einer 0,l%igen Lösung der Fraktion A (erhalten gemäß Beispiel 1) acht bzw. vierzehn Stunden im Durchfluß bei Zimmertemperatur behandelt. Die Membran ist dann dazu geeignet, die gelösten und ungelösten Bestandteile der Milch zu trennen. Man erhält ein klares Filtrat. Die Eigenschaften der Membran ändern sich auch nach Behandlung mit 0,3 N NaOH nicht.The membrane is then treated with a 0.1% solution of fraction A (obtained according to Example 1) for eight or fourteen hours in a flow at room temperature. The membrane is then suitable for separating the dissolved and undissolved components of the milk. A clear filtrate is obtained. The properties of the membrane do not change even after treatment with 0.3 N NaOH.
Die gleichen Ergebnisse erhält man, wenn man eine Membran mit 0,6 um verwendet.
B e i s p i e lThe same results are obtained when using a 0.6 µm membrane. Example
Eine Durapore-Membran 0,2 μm wird, wie im Beispiel 2 beschrie¬ ben, gereinigt und gespült. Anschließend wird die Membran 3,5 Stunden bei Zimmertemperatur mit einer 0,3%igen Lösung von Rt-103-25 (erhalten gemäß Beispiel 1) im Durchfluß be¬ handelt. Nach dieser Vorbehandlung ist die Membran zur Trennung der gelösten und ungelösten Bestandteile der Milch geeignet, man erhält ein klares Filtrat. Einstündige Behand¬ lung der vorbehandelten Membran mit 0,6%iger NaOH ändert die Eigenschaften der Membran nicht.A Durapore membrane 0.2 μm is cleaned and rinsed as described in Example 2. The membrane is then treated for 3.5 hours at room temperature with a 0.3% solution of Rt-103-25 (obtained according to Example 1) in the flow. After this pretreatment, the membrane is suitable for separating the dissolved and undissolved components of the milk, and a clear filtrate is obtained. Treatment of the pretreated membrane with 0.6% NaOH for one hour does not change the properties of the membrane.
Die gleichen Ergebnisse erhält man bei Verwendung einer Membran mit einer Porengröße von 1 μm.The same results are obtained when using a membrane with a pore size of 1 μm.
B e i s p i e lExample
Vier 0,2 μm Durapore-Membrane wurden folgenden Behandlungen unterzogen:Four 0.2 μm Durapore membranes were subjected to the following treatments:
Membran 1; Sie wurde gereinigt und gespült wie im Beispiel 2 angegeben;Membrane 1; It was cleaned and rinsed as indicated in Example 2;
Membran 2 Die gereinigte Membran wurde 2 Stunden bei Zimmertemperatur mit einer 4%igen Emulsion von Rapsöl in Wasser im Durchfluß behandelt;Membrane 2 The cleaned membrane was treated for 2 hours at room temperature with a 4% emulsion of rapeseed oil in water in the flow;
Membran 3 Die gereinigte Membran wurde 8 Stunden bei • Zimmertemperatur mit einer 4%igen wäßrigen Rapsölemulsion im Durchfluß behandelt;Diaphragm 3. The purified membrane was treated for 8 hours at room temperature • with a 4% aqueous canola oil emulsion in the effluent;
Membran 4 Sie wurde zunächst wie die Membran 3 und an¬ schließend 2 Stunden mit einem 8%igen Gesamthy- drolysat aus Rohmilch behandelt.
Mit diesen Membranen wurde versucht, die gelösten und unge¬ lösten Bestandteile von Milcn zu trennen. Die dabei erhalte- nen Filtrate sind in Figur l gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die Membran 1 keine Trennung erlaubt, mit Membran 2 eine nur geringfügige Trennung möglich ist, mit Membran 3 eine beinahe vollständige Trennung möglich ist und die Membran 4 eine klare Trennung der gelösten und ungelösten Bestandteile Q ergibt.Membrane 4 It was first treated like membrane 3 and then for 2 hours with an 8% total hydrolyzate from raw milk. These membranes were used to try to separate the dissolved and undissolved components from milk. The filtrates obtained are shown in FIG. 1. It can be seen that the membrane 1 does not allow separation, only a slight separation is possible with membrane 2, an almost complete separation is possible with membrane 3 and the membrane 4 gives a clear separation of the dissolved and undissolved components Q.
B e i s p i e l 5Example 5
Eine 0,1 μm Polyvinylidenfluorid-Membran (Durapore) wurde , p- wie im Beispiel 2 beschrieben behandelt und gereinigt.A 0.1 μm polyvinylidene fluoride membrane (Durapore) was treated and cleaned as described in Example 2.
Die Membran wurde anschließend 8 Stunden mit einer 4%igen Emulsion von Sonnenblumenöl in Wasser im Durchfluß bei Zimmer¬ temperatur behandelt.. Die Membran war dann geeignet, Milch klar zu filtrieren.The membrane was then treated for 8 hours with a 4% emulsion of sunflower oil in water in the flow at room temperature. The membrane was then suitable for filtering milk clearly.
2020th
B e i s p i e l 6Example 6
Eine 0,6 μm Polyvinylidenfluorid-Membran (Durapore) wurde 25 mit einem 8%igen Rohmilchgesamthydrolysat bei Zimmertempera¬ tur im Durchfluß behandelt. Nach 8 Stunden konnte die Milch klar filtriert werden.A 0.6 μm polyvinylidene fluoride membrane (Durapore) was treated with an 8% raw milk hydrolyzate at room temperature in the flow. After 8 hours the milk could be filtered clearly.
Wenn man die gleiche Membran 3 1/2 Stunden mit einer 0,5%igenIf you use the same membrane for 3 1/2 hours with a 0.5%
30 Lösung von Rt-103-25 (hergestellt gemäß Beispiel 1) behandelt, erhält man das gleiche Ergebnis.30 solution of Rt-103-25 (prepared according to Example 1) treated, the same result is obtained.
Wenn man die auf diese Weise vorbehandelte Membran mit Ninhydrin-Reagens besprüht, erhält man auf den vorbehandel¬If the membrane pretreated in this way is sprayed with ninhydrin reagent, the pretreated product is obtained
35 ten Teil der Membran eine Blaufärbung, die die Anwesenheit von Peptidstickstoff anzeigt (siehe Figur 3). Die unbehandel- ten Teile der Membran weisen keine Färbung auf (weiße Strei¬ fen in der Figur 3) .
Wie erwähnt, enthält das erfindungsgemäß erhaltene Filtrat die gelösten Bestandteile der Milch, insbesondere die Molken- proteine. Die Figur 2 zeigt repräsentativ die Zusammensetzunq des erfindungsgemäß erhaltenen Filtrats. Das Chromatogramm wurde unter folgenden Bedingungen erhalten:35 part of the membrane a blue color, which indicates the presence of peptide nitrogen (see Figure 3). The untreated parts of the membrane have no color (white stripes in FIG. 3). As mentioned, the filtrate obtained according to the invention contains the dissolved components of the milk, in particular the whey proteins. FIG. 2 representatively shows the composition of the filtrate obtained according to the invention. The chromatogram was obtained under the following conditions:
Säule: J - 125 Waters, Protein Pak;Column: J - 125 Waters, Protein Pak;
Mobile Phase: 10%iges Methanol; 0,5 ml/min;Mobile phase: 10% methanol; 0.5 ml / min;
Extinktion: 0 bis 0,2; 224 nm;Extinction: 0 to 0.2; 224 nm;
Probe: 20 μl
Sample: 20 μl