FI79858C - Foerfarande foer extrahering av enzymer ur spannmaol. - Google Patents

Description

1 79858

MENETELMÄ ENTSYYMIEN UUTTAMISEKSI VILJASTA - FÖRFARANDE FÖR EXTRAHERING ENZYMER UR SPANNMÄL

Keksinnön kohteena on menetelmä entsyymien 5 uuttamiseksi viljasta ja/tai viljaperäisestä materiaalista, jolloin viljaa ja/tai viljaperäistä materiaalia uutetaan ja entsyymi erotetaan uutosliuoksesta.

Keksintö koskee menetelmää minkä tahansa viljan sisältämän ja siitä uutettavissa olevan entsyymin uut-10 tamiseksi mistä tahansa viljasta ja/tai viljaperäisestä materiaalista, erityisesti β-amylaasin uuttamiseksi ohrasta.

β-amylaasi on tärkkelystä hydrolysoiva entsyymi, joka pilkkoo tärkkelyksen 1,4-sidoksia glukoosiket-15 jujen ei-pelkistävistä päistä. Tuloksena on fi-amylaasin alkuperästä riippuen maltoosia tai maltoosia ja mal-totrioosia. Jos β-amylaasi on peräisin viljasta, hydro-lyysin tuloksena on pääasiassa maltoosia. Viljasta peräisin olevalla β-amylaasilla hydrolysoitu tärkkelys 20 soveltuu mm. oluen raaka-aineeksi tai käytettäväksi makeisteollisuudessa, β-amylaasilla on suuri merkitys panimoteollisuudessa.

β-amylaasi muodostuu jyviin kasvun aikana ja varastoituu niihin, β-amylaasi sijaitsee jyvässä suh-25 teellisen lähellä kuorta, jyvän subaleuronikerroksessa. β-amylaasin uuttamiseksi vilja tavallisesti jauhetaan tai rouhitaan ennen uutosta tai β-amylaasi uutetaan jyvän mekaanisesti erotetuista osista, kuten leseistä. Uuttamisessa käytetään tavallisesti vettä tai sopivaa 30 puskuriliuosta, β-amylaasi voidaan erottaa uutosliuoksesta väkevöimällä se sakan erotuksen jälkeen käyttäen ultrasuodatusta tai haihdutusta. Lisäksi uutossa on tunnettua käyttää jotain rikkiyhdistettä, kuten SOa fi-amylaasin vapauttamiseksi muista proteiineista.

35 Saksalaisesta patenttijulkaisusta DE 1 792 362 on tunnettua uuttaa β-amylaasi vehnänleseistä vedellä lämpötilassa 20 - 40 ’C, jolloin vesimäärä on nelinker- 2 79858 täinen leseiden määrään verrattuna. Uuttoaika oli lr5 h.

Suomalaisesta patenttijulkaisusta FI-61516 on tunnettua uuttaa β-amylaasi kokonaisista tai osittain kuorituista ohjranjyvistä jyvän omien membraanien toi-5 miessa eräänlaisena suodattimena. Tällöin uuttolämpötila oli 20 - 50 'C, uuttoaika oli yli 5 h. Samantyyppisiä menetelmiä tunnetaan patenttijulkaisuista US 3 492 203 ja US 4 675 296.

Muita a- ja β-amylaasin erotusmenetelmiä tun-10 netaan patenttijulkaisuista SE 372 022 ja US 2 594 356.

Tunnetuissa menetelmissä entsyymien uuttamiseksi viljasta ja/tai viljaperäisestä materiaalista on epäkohtia. Raaka-aineen eli jauhetun, rouhitun tai muulla tavoin käsitellyn tai kokonaisen viljan mukana 15 tulee prosessiin mikro-organismeja, jotka esim. niille edullisessa lämpötilassa 20-50 'C ja käyttäen hyväksi viljasta peräisin olevia ravinteita, lisääntyvät voimakkaasti, erityisesti kun uuttoaika on suhteellisen pitkä, esim. 1,5 - 5 h. Varsinkin laktobasillien lisääntyminen 20 aiheuttaa happamuuden nousua, mikä puolestaan johtaa β-amylaasin inaktivoitumiseen. Emästä lisäämällä happamuuden liiallinen nousu saadaan estettyä, mutta emästä joudutaan lisäämään sellaisia määriä, että haihdutus tulee vaikeaksi ja tuote suolaiseksi. Emäsiisäys nostaa 25 luonnollisesti kustannuksia.

Ohran uutoksesta saatava uutosliuos sisältää viljan liukoisia aineosia, jonkin verran sokereita ja tärkkelystä sekä kohtalaisen runsaasti valkuaisaineita. Uutosliuoksesta voidaan vettä haihduttamalla valmistaa, 30 kuten edellä on kuvattu, β-amylaasia sisältävää ent-syymiuutetta ja uutosliuosta, joka soveltuu eläinten rehuksi. Veden haihdutus kuluttaa kuitenkin energiaa, ja toisaalta uutokseen joudutaan jatkuvasti lisäämään vettä. Uutosliuoksen kierto lisää kontaminaatio-ongel-3 5 maa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat.

3 79858

Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla kontaminaatio-ongelma voidaan pitää kurissa ja jonka avulla β-amylaasin inak-tivoituminen voidaan estää.

5 Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla β-amylaasin uuttaminen ohrasta voidaan toteuttaa jatkuvana ja pääasiassa suljettuna systeeminä kierrättämällä uutosliuosta.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta 10 viitataan patenttivaatimuksiin.

Kesinnön mukaisesti viljan uutos toteutetaan veden etanoliliuoksella, etanolikonsentraatio 6-11 p-%. Tällaisten etanolipitoisuuksien on todettu pitävän mikrobitoiminta kurissa. Uutettaessa β-amylaasia ja 15 etanolikonsentraation ollessa yli 11 p-%, β-amylaasi saostuu. Alle 6 p-% etanolikonsentraatiossa kontaminaat-tiongelma ei pysy kurissa. Se, että kontaminantit pysyvät kurissa jo 6 p-% etanolikonsentraatiossa, on yllättävää, koska esimerkiksi miedot viinit pitää rikittää 20 mikrobien kurissapitämiseksi, vaikka niissä on 9 - 11 % etanolia.

Keksinnön mukainen etanolilisäys pienentää vesiliuoksen viskositeettia ja suurentaa tiheyseroja, mikä merkittävästi parantaa kiintoaineen erottumista 25 liuoksesta. Sakka, joka sisältää tärkkelystä ja proteiineja, saadaan erotettua paremmin uutosliuoksesta. Etanoli saostaa myös epäspesifistä proteiinia, jolloin se poistuu kierrosta sakan mukana. Entsyymiuutteen laatu paranee, ja sen jatkopuhditus helpottuu olennaisesti. 30 Keksinnön mukainen etanolin lisäys tekee mahdolliseksi uutosliuoksen kierrättämisen esim. siten, että liuos jaetaan, ja osa otetaan erilleen β-amylaasin väkevöimi-seksi, osa palautetaan suoraan uutokseen.

Entsyymin väkevöinti voidaan suorittaa millä 35 tahansa sinänsä tunnetulla tavalla, kuten ultrasuodatus tai haihdutus. Käytettäessä haihdutusta haihdutetun ja kondensoidun veden ja etanolin seos voidaan palauttaa * 79858 uutokseen.

Keksinnön ansiosta β-amylaasi saadaan entistä paremmin talteen, β-amylaasi rikastuu uutoslluokseen, mikä edesauttaa uutosprosessia. Uutosvaihetta voidaan 5 tällöin lyhentää siten, että sen kesto on vain noin puoli tuntia.

Uutosliuosta ja siitä erotuksen yhteydessä saatavaa vettä ja veden mukana energiaa voidaan säästää. Myös huomattava osa mikrobitoiminnan kurissa pitämiseksi 10 uutosliuokseen lisätystä etanolista voidaan pitää mukana kierrossa. Etanolia kuluu vain se määrä, joka poistuu erotettaessa sakkaa uutosliuoksesta.

Keksintö soveltuu minkä tahansa vesi- ja eta-noliliukoisen entsyymin uuttamiseksi viljasta tai vil-15 j aperäisestä materiaalista. Viljalla tai viljaperäisellä materiaalilla tarkoitetaan tässä yhteydessä mitä tahansa viljaa, kuten ohraa, vehnää, kauraa, ruista, maissia jne. ja vastaavasti mitä tahansa viljasta peräisin olevaa materiaalia, kuten viljan kuoria, jotain viljan 20 jyvän osaa tai muutoin viljasta valmistettua materiaalia, kuten jauhettua, rouhittua tai muutoin hienonnettua jyväperäistä materiaalia tai viljasta minkä tahansa prosessin avulla valmistettua jotain muuta viljaperäistä materiaalia.

25 Haluttaessa uutosliuokseen voidaan lisätä myös muita lisäaineita, esim. entsyymin uuttamisen tehostamiseksi. Tällöin tulee kysymykseen esim. rikkidioksidin lisäys.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä 30 lämpötila on esim. 20 - 60 *c, sopivasti 30 - 55 'C, esim. noin 45 - 55 *C.

Menetelmä voidaan toteuttaa edullisesti jatkuvana prosessina, kuten on tunnettua alalta. Tällöin uutosliuoksesta johdetaan jatkuvasti osa erilleen, josta 35 toisaalta erotetaan entsyymi, esim. mainitun haihdutuksen, suodatuksen tms. erotusprosessin kautta ja josta saatava erotettu uutosliuos voidaan edullisesti palaut- 5 79858 taa uutoskiertoon. Uutokseen lisätään tällöin luonnollisesti jatkuvasti viljaa tai viljaperäistä materiaalia, samaten vettä, etanolia tai muuta uutosliuoksessa käytettävää ainetta; vastaavasti uutoksesta poistetaan 5 jatkuvasti sakkaa.

Menetelmä voidaan toteuttaa haluttaessa myös panosprosessina. Tällöinkin uutoslluokseen voidaan lisätä mitä tahansa haluttua lisäainetta. Panosprosessi voidaan toteuttaa sinänsä tunnettuun tapaan.

10 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskoh taisesti suoritusesimerkkien avulla, jotka on kuitenkin tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan keksintöä.

Esimerkki l;

Eräässä jatkuvassa prosessissa kiertoprosessiin 15 syötettiin jatkuvasti jauhettua viljaa, etanolia ja rikkidioksidia sekä vettä. Kiertoprosessista poistettiin sakkaa jatkuvasti. Uutosliuos jaettiin kahteen osaan, toinen johdettiin väkevöintiin ja toinen palautettiin kiertoon; väkevöintiin johdetusta uutosliuoksen osasta 20 erotettiin entsyymituote, saatu liuos palautettiin kiertoon. Massavirtaukset/aikayksikkö olivat seuraavat: syöttö 1000 kg/h jautettua viljaa, vedensyöttö 650 kg/h, sakan poisto 1600 kg/h, prosessiin palautettu uutosliuos 1500 kg/h, väkevöintiin johdettu uutosliuos 550 kg/h, 25 erotettu entsyymituote β-amylaasi 50 kg/h, prosessiin väkevöinnistä palautettu erotettu uutosliuos 500 kg/h. Etanolia lisättiin siten, että kiertoliuoksen etanoli-pitoisuus oli 8 p-% keskimäärin. Viipymäaika prosessissa oli 0,5 h, lämpötila 50 *C.

30 Esimerkki 2:

Eräässä toisessa prosessissa jauhettua ohraa lietettiin esimerkin 1 tapaisessa kiertoprosessissa veteen 1000 kg/h, vettä käytettiin 2000 kg/h, vesi oli sakanpoiston jälkeen takaisinkierrätettyä vettä, johon 35 lisättiin uutteen väkevöinnistä tuleva etanolipitoinen vesi. Uutokseen syötettiin myös noin 25 kg etanolia/h sekä 1,5 kg Na-metabisulfiittia/h. Keskimäärin viipym- s 79858 äaika oli 30 min, lämpötila 50 'C. Etanolipitoisuus oli noin 8 p-%.

Sakka poistettiin dekantoimalla ja separaattorilla. Sakanpoistoon syötettiin puhdasta vettä 650 5 kg/h sakan pesuvedeksi. Sakkaa tuli noin 1600 kg/h. Sakanpoistosta saatu β-amylaasipitoinen uute kierrätettiin osin takaisin uutosvaiheeseen, 550 kg uutosliuos-ta/h erotettiin haihdutukseen. Haihdutuksesta saatiin β-amylaasipitoista siirappia 50 kg/h ja etanolipitoista 10 lauhdetta 500 kg/h, joka johdettiin takaisin uutokseen.

Saadun β-amylaasin aktiivisuus oli 600 - 800 °L/ml.

Prosessia jatkettiin 48 h ajan.

Claims (5)

7 79858

1. Menetelmä entsyymien uuttamiseksi viljasta ja/tai viljaperäisestä materiaalista, jolloin viljaa 5 ja/tai viljaperäistä materiaalia uutetaan ja entsyymi erotetaan uutosliuoksesta, tunnettu siitä, että uutettava entsyymi on β-amylaasi, ja että uutos-liuoksena käytetään 6-11 p-% etanolin vesiliuosta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että uutosliuos sisältää etanolia 7-9 p-%.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uutos suoritetaan jatkuvana kiertoprosessina, jolloin prosessiin syötetään 15 jatkuvasti viljaa ja/tai viljaperäistä materiaalia, vettä ja etanolia, prosessissa poistetaan sakkaa ja enstyymituotetta ja että entsyymituote erotetaan uutosliuoksesta, joka palautetaan prosessiin entsyymituotteen erotuksen jälkeen.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila kiertoprosessissa on 20 - 60 *C, sopivasti 30 - 55 *C, edullisesti 45 - 55 eC.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen 25 menetelmä, tunnettu siitä, että keskimääräinen viipymäaika prosessissa on 10 min - 2 h, sopivasti 20 min - 1 h. 8 79858