FI57046B - Foerfarande foer behandling av mjoelk med vaeteperoxid - Google Patents

Description

I-.«Hi- -I ΓΒ1 ....KUULUTUSJULKAISU rlftj/

Wj [®J <11> UTLAGGNINOSSKRIFT

(45) ^ ^ (51) Kv.lk.'/Int.CI.* A 23 c 3/08 A 23 c 9/08 SUOM I —FI N LAN D (21) P»t.nttlh»k«mu.-Ptt*nt*n*aknln* 1172/7^ (22) H*k«mUptivi — Ansttknlng«di| 18.0^.7^ (23) Alkupilvi—Giltlghatidag 18.0^+.7^ (41) Tullut fulklMlui — Bllvtt offmtlif 20.01.75

Patentti* ja rekisterihallitus .... ... . . ,, ,. .

_ . . . (44) Nlhtlvlkilpanon ja kuuL|ulkaltun pvm. — „Λ Q_

Patent* och registerstyrelsen Amfikan utlijd och utl.skrift*n publicand 29-02. Ö0 (32)(33)(31) Pyydetty atuolkau» —Begird prlorltat 19-07-73

Ruotsi-Sverige(SE) 7310076-0 (71) Alfa-Laval Aktiebolag, Postfack, S-lV? 00 Tumba, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Ernst Anders Carl-Gustaf Rosen, Huddinge, Karl Erik Lennart Björck,

Tumba, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Berggren Oy Ab (5i+) Menetelmä maidon käsittelemiseksi vetyperoksidilla - FÖrfarande för behandling av mjölk med väteperoxid Tämä keksintö tarkoittaa menetelmää, jossa vetyperoksidia käytetään maidon säilymiskyvyn lisäämiseksi. Menetelmä on tunnettu erityisesti vetyperoksidin kehittämisestä maidossa entsymaattisin keinoin.

Menetelmiä maidon käsittelemiseksi vetyperoksidilla maidon säilymiskyvyn lisäämiseksi on ehdotettu useita kertoja aikaisemmin, varman tiedon mukaan jopa jo vuonna 1881. Niistä kemiallisista yhdisteistä, joita voidaan lisätä elintarvikkeisiin pieneliöiden kasvun ehkäisemiseksi tai niiden hävittämiseksi kokonaan, vetyperoksidi on ainoa, jonka kansainvälisen Meijeriliiton ja FAO:n organisoima asiantuntijaryhmä on hyväksynyt.

Vetyperoksidin bakteereja vastustava toiminnan tarkka laatu on epäselvä, mutta viime vuosina on huomattu, (Oram. J D ja Reiter B: The Inhibition of Streptococci by Lactoperoxidase, Thiocyanate and Hydrogen Peroxide. Biochem. J. 100 (1966) 373-381) että noin 20 ppm:n (miljoonasosan) ylittävissä konsentraateissa vetyperoksidi saattaa suoranaisen myrkkytehon lisäksi laimeissa konsentraateissa myös olla 2 57046 osallisena maidossa luonnostaan esiintyvään bakteereja vastustavaan järjestelmään ja vaikuttaa siten epäsuorasti.

Menetelmä vetyperoksidin lisäämiseksi ei kuitenkaan koskaan saavuttanut menestystä, pääasiallisesti ehkä siitä syystä, että lisäaineen teho oli niin lyhytaikaista. Hajaannuttuaan nopeasti maidossa vety-peroksidiyhdiste laskee bakteereja hävittävän tason alapuolelle. Selostetuissa tapauksissa, joissa vetyperoksidia on käytetty, on sen tähden ollut pakko käyttää niin korkeita alkuyhdisteitä, että yhdiste on pysynyt kriittisen tason yläpuolella tarpeeksi pitkän ajanjakson tai käyttää alempaa alkuyhdistettä, jolloin käsittelyä on uusittu muutamien tuntien väliajoin.

Kumpikaan menettelytapa ei kuitenkaan ole täysin sopiva, koska edellisessä tapauksessa - ja jossakin määrin myös jälkimmäisessä - vety-peroksidikonsentraatio ajoittain on niin korkea, että tietyissä aineissa esim. maidossa joskus esiintyy tästä aiheutuvaa ravintoarvon laskua. Samanlainen, liian korkea vetyperoksidikonsentraation vahingollinen vaikutus kohdistuu luultavasti muutamiin aineisiin, esim. maitoon, joka luonnostaan muodostaa bakteereita vastustavan järjestelmän. Jälkimmäinen menettelytapa puolestaan edellyttää tasapainottavaa järjestelmää, jota on vaikea toteuttaa käytännössä.

Näihin aikaisempiin tapoihin liittyneet yllä mainitut haitat vetyperoksidia käytettäessä lisäämään maidon säilymiskykyä on eliminoitu tämän keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa. Siten on osoitettu maidolla tehdyillä kokeilla, että ko. menetelmää soveltamalla voidaan aikaansaada sellaiset olosuhteet, joissa vetyperoksidikonsent-raatio nollapisteestä nousun jälkeen saadaan pysymään olennaisesti vakinaisella tasolla, juuri alimman bakteerikasvun estämiseksi tarvittavan tason yläpuolella, vetyperoksidin välittömästä tai välillisestä vaikutuksesta, jolloin ko. taso samalla on tarpeeksi matala, jotta se aikaansaa vain mahdollisimman vähäisen kemiallisen vaikutuksen maitoon, joka vaikutus todennäköisesti on aivan vähäpätöinen.

Keksintö tarkoittaa näin ollen menetelmää maidon käsittelemiseksi vetyperoksidilla sellaisin määrin, että mikään maidon aineosista ei vahingoitu, mutta joka on riittävän suuri aktivoimaan maidossa 57046 luonnostaan esiintyvän antibakteerisen järjestelmän, jonka muodostavat laktoperoksidaasi ja tiosyanaatti, ja keksintö on tunnettu siitä, että vetyperoksidi lisätään oksidoreduktaasijärjestelmänä, joka kehittää vetyperoksidia enimmäisväkevyyteen 25 ppm käsiteltävässä nesteessä.

Tällaista vetyperoksidin entsymaattista kehittämistä voi mikä tahansa lukuisista, oksidoreduktaaseina tunnetuista entsyymijärjestelmistä aikaansaada seuraavan periaatteen mukaan: entsyymi

Kasvualusta ->

Menettelytavan käytännöllinen sovellutus saattaa olla allaolevien esimerkkien mukainen. Viitataan myös piirustukseen, jossa kuviot 1 ja 2 ovat käyriä, jotka osoittavat bakteerikasvun kehitystä useiden päivien aikana sekä keksinnön mukaista entsyymijärjestelmää lisäämällä että ilman sitä. Kuvio 3 osoittaa, miten koneisto esimerkiksi olisi suunniteltava keksinnön mukaisen menetelmän hyväksikäyttämiseksi.

On esimerkiksi mahdollista lisätä ko. nesteeseen yksi entsyymi ja yksi aine, joka entsyymin vaikutuksesta pystyy vapauttamaan vetyperoksidin, jolloin lisättyjen entsyymin ja aineen määrien pitää kyetä aikaansaamaan tarvittava vetyperoksidikonsentraatio. Selostetun kaltainen järjestelmä voi sisältää glukoosia ja glukoosioksidaa-sia, joka glukoosin vaikutuksesta vapauttaa vetyperoksidin.

- Kuviossa 1 pystyakseli edustaa jokaisessa maitomillilitrassa löyty vän bakteerimäärän logaritmiarvoja ja vaaka-akseli aikaa päivissä.

Käyrä osoittaa bakteerikasvun kehitystä sellaisessa maidossa, joka oli jäähdytetty 4°C ja johon oli sekoitettu 0,5 %:sta glukoosia ja 2 yksikköä glukoosioksidaasia millilitraa kohden. Vertailun vuoksi käyrä näyttää myös kehityksen maidossa, joka oli jäähdytetty 4°C:een, mutta johon ei ollut lisätty entsyymejä.

Kuten käyrästä voidaan nähdä niin bakteerimäärä laski ensimmäisenä päivänä noin 1/100 ja pysyi tällä tasolla seuraavan 10 päivää sellaisessa maidossa, johon oli lisätty entsyymijärjestelmä, kun sitä vastoin käsittelemättömän maidon bakteerimäärä pysyi muuttumattomana ensimmäisen päivän aikana ja sitten osoitti suurta lisäystä jokaisena seuraavana päivänä.

57046

Kuvio 2 osoittaa kehitystä kahdessa maitonäytteessä, joita myös oli pidetty 4°C:ssa, mutta joihin millilitraa kohden oli lisätty 1 yksikkö glukoosioksidaasia sekä 0,1 % glukoosia ja vastaavasti 3 % glukoosia.

Kuten käyrästä voidaan päätellä niin bakteerimäärän lasku vaikutti lievemmältä ensimmäisenä päivänä kuin kuvion 1 esimerkissä ja määrä pysyi sitten tasaisena jonkin verran korkeammalla tasolla kuin aikaisemmassa esimerkissä, kuitenkin vain kuutena päivänä 0,1 % glukoosia sisältävässä näytteessä. Parempi tulos saatiin 0,3 %:lla glukoosia.

Esimerkit osoittavat, että maitoa voidaan vaikeuksitta suojella bakteerikasvua vastaan useiden päivien ajan soveltamalla keksinnön mukaista menetelmää. Tämä mahdollistaa esimerkiksi maidon varastoimisen maatilalla huomattavan ajan, mikä vähentää kuljetusten lukumääriä meijeriin ja siitä aiheutuvia kustannuksia.

Seuraavat konsentraatiot ovat suositeltavia riippuen siitä kuinka pitkänä ajanjaksona jäähdytettyä maitoa on suojeltava bakteerikas-vulta: 0,1-2 yksikköä glukoosioksidaasia millilitraa maitoa kohden 0,1 - 0,5 paino-% glukoosia

Toisen, tämän keksinnön yksityiskohtaisen toteutuksen mukaisessa esimerkissä ko. nesteeseen on sekoitettu entsyymijärjestelmä, joka sisältää 20 yksikköä L-aminohappo-oksidaasia millilitraa maitoa kohden 0,5 paino-% glysiiniä

Yllä mainituissa sovellutusesimerkeissä maito oli jäähdytetty 4°C:n lämpötilaan. Menetelmä on tietenkin tehokkaampi mikäli maito pidetään kylmänä. Kuten käyrien avulla osoitettiin, niin bakteerimäärä oli jopa kymmenen päivän jälkeen noin 100 kertaa pienempi kuin alkuperäisessä maidossa. Menetelmää voidaan kuitenkin soveltaa jokaiseen lämpötilaan, jota taloudellisista tai muista syistä pidetään 5 57046 sopivana. Sellaisissa tapauksissa entsyymijärjestelmän sopiva kokoomus ja yhdiste on säädettävä kokeellisesti haluttuun lämpötilaan nähden. Esimerkkinä voidaan mainita, että maitoa, johon on lisätty 2 yksikköä glukoosioksidaasia millilitraa kohden ja 0,5 % glukoosia voidaan säilyttää kaksi päivää 22°C:ssa ilman bakteerimäärän kasvua.

Yllä mainituissa esimerkeissä keksinnön mukaisen menetelmän soveltamisesta maitoon sekoitettiin eräs entsyymi sekä sellainen aine, joka entsyymin vaikutuksesta vapauttaa vetyperoksidin. Varsinkin maidon suhteen on sen sijaan suositeltavaa käyttää sellaista entsyymiä, ' joka pystyy vapauttamaan vetyperoksidin jonkin maidossa esiintyvän aineen avulla. Tämän vaatimuksen täyttävä yhdiste on maidon laktoosi, joka vapauttaa vetyperoksidin galaktoosioksidaasin vaikutuksesta.

' Ehdotettu konsentraatti on seuraava 0,1 - 2 yksikköä galaktoosioksidaasia millilitraa maitoa kohden

Vielä parempia tuloksia saadaan lisäämällä $-galaktosidaasia ja glukoosioksidaasia, joista g-galaktosidaasi aiheuttaa maidon laktoosin jakautumisen, luovuttaen glukoosin, joka sitten lisätyn glukoosioksi-daasin vaikutuksesta hapettuu ja vapauttaa vetyperoksidin. Ehdotetut konsentraatiot ovat seuraavat 1-10 yksikköä 8-galaktosjdaasia millilitraa maitoa kohden 0,1 - 2 yksikköä glukoosioksidaasia millilitraa maitoa kohden

Keksinnön tällainen sovellutustapa aiheuttaa ilmeisesti maidon laktoosin osittaista kulutusta, mutta jos laktoosimäärä on niinkin suuri kuin 5 %, niin ainoastaan pieni osa siitä hajoaa parin päivän säilytyksen aikana kun siihen lisätään esimerkiksi galaktoosioksidaasia.

Toinen sopiva menetelmä keksinnön soveltamiseksi erityisesti maidon käsittelyssä sen säilymiskyvyn parantamiseksi, on käyttää hyväksi maidossa luonnostaan esiintyvää entsyymiä vetyperoksidin kehittämiseksi. Eräs sellainen entsyymi on ksantiinioksidaasi, joka yhdessä hypoksantiinin kanssa vapauttaa vetyperoksidin. Tähän tarkoitukseen sopiva lisäys on seuraava.

0,5 paino-% hypoksantiinia 57046

Erään tämän keksinnön sovellutusmuodon mukaan, joka on erittäin hyödyllinen maidon ja muiden nestemäisten ravintoaineiden käsittelyssä niiden säilymiskyvyn parantamiseksi, ne entsyymit, joita ei luonnostaan esiinny ko. nesteissä saatetaan liittymään kiinteään kantajaan ja ko. neste saatetaan virtaamaan tämän kiinteän kantajan ohitse esimerkiksi kiertopumpulla. Tällä menetelmällä tiettyä entsyymimää-rää, joka periaatteessa ei ole muuta kuin eräänlainen katalysaattori, voidaan toistuvasti käyttää esim. lisämääriin maitoa. Tämä aiheuttaa tietenkin huomattavaa vähennystä tämän käsittelyn kustannuksissa. Kuvailtujen kiinteiden kantajien, joihin entsyymit ovat liittyneet, valmistusta on selostettu asiaankuuluvassa tieteellisessä kirjallisuudessa vrt. esim. Siiman, I.H. and E. Katchalski: Water-insoluble Derivatives of Enzymes, Antigenes, and Antibodies. Ann.

Rev. Biochem. _35 (1966) 873.

Tavallinen menetelmä tätä keksintöä sovellettaessa on sekoittaa ko. nesteeseen niin suuria määriä mainittuja reagensseja, että vetyperoksidia kehittyy niin paljon aikayksikköä kohden, että se korvaa maidossa tapahtuvan hajaantumisen ja ylläpitää tarvittavaa mutta ei liiallista konsentraatiota ennakolta määrätyn ajanjakson kuluessa.

Nämä määrät on jokaisessa tapauksessa määrättävä yksilöllisesti ja otettava huomioon sellaiset tekijät kuin lämpöolosuhteet, esiintyvän bakteerin laatu ja vastustuskyky, nesteen eri ainesosien herkkyys ja toiminta jne. ja tietenkin myös haluttu tavoite. Esimerkeissä mainittujen määrien ja muiden edellytysten uskotaan kuitenkin sopivan standarditapauksiin.

Tämä keksintö on tarkoitettu käytettäväksi myös sellaisten nesteiden säilymiskyvyn parantamiseksi, jotka kehittyvät jähmeiden tai puoli-jähmeiden seosten tai valmisteiden liukenemisesta tai hajaantumisesta esim. veteen. Sellaisissa tapauksissa vetyperoksidin kehittämiseen tarkoitetut entsyymit ja/tai ainesosat sekoitetaan ko. jähmeisiin tai puolijähmeisiin seoksiin. Ilmeisesti ne alkavat reagoida vasta kun mainitut tuotteet, joihin ne on sekoitettu, ovat lisätyt ja liuenneet tai hajaantuneet esim. veteen.

Kuvion 3 piirros osoittaa esimerkin siitä, miten maidon käsittelyyn ja säilyttämiseen tarkoitettu koneisto olisi järjestettävä maatalossa