HU204302B - Compositions for activating fermentation processes containing cellulaze and saponin and process for quickening fermentative decomposition of natural materials - Google Patents

Description

Találmányunk tárgya fermentációs eljárásokat aktiváló, szénhidrátok lebontását elősegítő, cellulázt és szaponint tartalmazó készítmények és eljárás természetes anyagokfermentációs lebontásánakgyorsítására.

A fermentációs eljárásokat biológiai folyamatok útján előállított enzimek szabályozzák. így pl. a glikozid-vegyületeket oligo- illetve poliszacharidokká bontó glikozidázokat az állati test emésztési traktusában mikroorganizmusoktermelik.

Ismeretes, hogy biológiai úton — azaz mikroorganizmusok felhasználásával — nyert glikozidázokat (különösen cellulázt) nehezen' emészthető takarmányokhoz adnak abból a célból, hogy e takarmány az állat által jobban értékesfthetővé váljon. Ismeretes továbbá, hogy magas cellulóztartalmú takarmányszubsztrátumok (pl. szalma, napraforgómag préselésekor nyert lepény stb.) az állattal való feletetés előtt celíulázzalkezelhetók. Ennek célja egyrészről az állati gyomorban nehezen vagy egyáltalán nem emészthető cellulózrészek feltárása, másrészről olyan tápanyagok (pl. különböző fehérjék) felszabadítása, amelyek egyébként az állati emésztési folyamatban kémiai vagy mechanikai úton a cellulózba való beépülésselnem értékesíthetők.

Találmányunkcélkitűzésenem csupán afenti és ahhoz hasonló ismert eljárások meggyorsítását illetve hatékonyságának javítása, hanem — ezen túlmenően —olyan szer előállítása, amely a fermentációs eljárásokatteljesen általánosan aktíváljaés ezáltalnem csupán a cellulóznak takarmányok előállítására történő feltárására szolgál, hanem a legkülönbözőbb más ‘ problémákmegoldására is alkalmas.

, ífagy szaponintartalmú természetes anyagokatmár hosszabb ideje alkalmaznak takarmányként. így pL különösen a vadgesztenyével illetve lucernával történő takarmányozásra hivatkozunk; ezek magas szaponintartalmú növényekilletve növényi termékek. Aszaponinok számos közös tulajdonságokkal rendelkező vegyületcsoportba tartoznak. Kémiai szerkezetük szerint a szaponinok glikozidok, amelyeknek ágiikon része (szapogenin) különböző alapszerkezetű lehet és ennek alapján a szaponinokat három osztályba sorolják, nevezetesen; triterpén-szaponinóok, semleges szteorid-szapoinok és bázikus szteoríd-szaponinok. Míg e két utóbbi osztály gazdasági-gyakorlati szempontból kis jelentőségű és ritka felhasználásuk ELSÖsorban különböző más anyagok (pl. farmakonok) előállításánál nyersanyagként való alkalmazásra korlátozódik, addig a triterpén-szaponinokat felületaktív tulajdonságaik miatt használják a gyakorlatban. A quillajaextraktumnak (qufllajagyökérből nyert triterpén-szaponintartalmú extraktum) élelmiszerekben és italokbantörténőfelhasználásátazAmerikaiEgyesültÁllamok EDA szervezete engedélyezte. Ezt az extraktumot Keleten továbbá édességek készítésénél alkalmazzák.

Ismeretes továbbá, hogy szaponinok a mezőgazdaként (0 063 621 sz. európai közzétett szabadalmi bejelentés), valamint mezőgazdasági és erdészeti talajok előkészítésére (0 063 622 sz. európai közttétett szabadalmi bejelentés). Mindkét esetben szaponintartalmú vizes oldatok hozzáadása illetve felvitele által az aerob 5 baktériumnövekedést elősegítik az anaerob baktériumnövekedés terhére és ezáltal gyorsítják a hulladékok illetve talajok bakteriális feltárását. Feltehető, hogy a fent ismertetett eljárások során a szaponinok gátolják az anaerob baktériumoknövekedését.AzEL10 SŐ közzétett európai szabadalmi bejelentés továbbá említésttesz arról, hogy szaponinoktápanyagtartalmú mezőgazdasági melléktermékek feltárására is felhasználhatók. Ilyen melléktermékkéntszalmát—különösen kukoricaszalmát — vagy rizshéjat stb. említenek 15 meg, amelyek a zsaponinok hozzáadása mellett komposztálódnakilletvekomposztálódásrévén részben értékes takarmányokká alakulnak. A komposztálódást ez esetben is baktériumnövekedés idézi elő és fontos célkitűzése a rothasztási eljárás jelentős meggyorsítá20 sa.Takarmányokelőállításasoránlejátszódóspeciális komposztálódás esetében hangsúlyozottan hivatkoznak melasz jelenlétére, a melasz ugyanis az aerob baktériumokszámára tápanyagként szolgál ésragacsossága révén biztosítja azt, hogy a szaponinok a szilárd 25 anyagokhoz tapadjanak és onnan ne legyenek könynyen eltávolíthatók.

Bár a fent ismertetett eljárások a baktériumok által előidézett természetes rothasztási folyamatokat kétségkívül meggyorsítják, a baktériumok által indukált 30 ipari eljárások viszonylag lassúak. Ezért—mint már említettük — a fenti természetes folyamatok gyorsítása céljából a viszonylag lassú baktériumnövekedés által termelt hatékony enzimeket előbb izolálják, majd a tényleges lebontási eljáráshoz — különösen 35 élelmiszereknek mezőgazdasági hulladékokból történő előállításához—az izolált enzimeket alkalmazzák. Az ilyen, a kívánt enzim közvetlen alkalmazásán alapuló eljárások egyrészről szelektívebbek, másrészről lényegesen gyorsabbak, minthogy a szükséges enzim40 komponens a priori közvetlenül adagolható és ezért nem szükséges megvárni azt, hogy a többé-kevésbé véletlenszerű haktériumnövekedés (még ha meg is gyorsítják) a kívánt enzimet a szükséges mennyiségben megtermelje. Teljes általánosságban megállapítható, 45 hogy különösen takarmányoknak hulladékokból történő előállítása esetében gazdaságossági szempontok . miatt az olyan eljárás előnyös, amelynek során a hulladékot (pl. szalmát, napraforgódarát, korpát stb.) az állati gyomor által történő jobb értékesülés céljából 50 feltárják.

Meglepő módon azt találtuk, hogy szaponinok — különösen triterpén-szaponinok, ELSÖsorban quiílaja-szaponin — nagymolekulájú anyagoknak enzimek által történő lebontási sebességét jelentős mértékben 55 gyorsítani képesek. így felismerésünk szerint cellulóznak celluláz-enzimekkel önmagában ismert módon történő feltárása során a cellulóz feltárási sebessége szaponinok hozzáadásával jelentős mértékben javítható.

Találmányunktárgyakonzerváló-illetvestabílizáló

HU 204302 Β szereket — előnyösen -phidroxi-benzoesav-alkil-észterek sóit — továbbá hígítóanyagokat — előnyösen vizet —valamint színezőanyagokat, ízjavítókat és sűrítőanyagokat — előnyösen melaszt — tartalmazó szer fermentációs eljárások aktiválására, azzal jellemezve, hogy cellulázt és triterpén-szaponint tartalmaz, 0,2-20 g triterpén-szaponínra vonatkoztatva 50-5000 g celluláz arányban.

Találmányunk céljaira szaponlnok általában alkalmazhatók. A legjobb eredményeket azonban triterpén-szaponinok — különösen quillaja-szaponin — felhasználása esetén nyerjük.

Találmányunk szempontjából enzimként ELSŐsorban glikozidázok — különösen celluláz — jöhetnek tekintetbe. Afenti, takarmányozási szempontból értékesíthető anyagokat a megfelelő enzimeknemképesek megtámadni, minthogy a cellulóz-alapvázha beépültek; így a fenti, takarmányozási szempontból hasznos anyagok enzim által való leépítésére csupán a cellulóznak celluláz által történő lebontása után kerülhet sor.

A találmányunk szerinti szer előnyös kiviteli alakja literenként pl. 2 g quillaja-szaponint, 500 g enzimet, 5 g konzerválószert (előnyösen p-hidroxi-benzoesavalkil-észterek sóit, benzoesavat, szorbinsavat vagy ezek észtereit) és 300 g rögzítőszert tartalmaz. Rögzítőszerként (tapadásbiztosító szerként) előnyösen melasz alkalmazható.

Bizonyos esetekben — különösen, ha a találmányunk szerinti szert hosszabb időn át kell tárolni—az enzimet a többi komponenstől célszerűen külön tároljuk. A hosszú tárolás során ugyanis a keverékben a kívánt hatás gyengülését eredményező nemkívánatos reakciók játszódhatnak le.

Találmányunk tárgya továbbá eljárás természetes anyagok fermentációs lebontásának meggyorsítására lignintartalmú poliszacharidokhoz celluláz hozzáadása útján, kazzal jellemezve, hogy ezenkívül valamely triterpén-szaponintilletveszapogenintvagytriterpénszaponin- illetve szapogenin-tartalmú extraktumot illetve készítményt is hozzáadunk, 1 tonna szubsztrátumra vonatkoztatva 0,2-20 g szaponin illetve szapogenin mennyiségben.

A találmányunk szerinti eljárásnál ELSŐsorban triterpén-szaponinokat, különösen quillaja-szaponint alkalmazhatunk, ELSŐsorban quillaja-kéreg-extraktum formájában.

Enzimként — a korábbiakhoz hasonlóan — cellulázt alkalmazhatjuk.

Ahozzáadott enzim mennyiségének fELSŐ határát ELSŐsorban gazdaságossági megfontolások határozzákmeg. Az enzimeknekugyanis áruk van és ezenkívül bizonyos enzimmennyiség felett a hatás már nem fokozható.

A találmányunk tárgyát képező eljárás gyakorlatilag a fermentácós eljárásoknál szokásos bármely hőmérsékleten elvégezhető. Nyilvánvaló azonban, hogy a hőmérsékletnek bizonyos optimális értéke van, minthogy a fermentációs eljárások sebessége a hőmérséklet emelkedésével — bizonyos meghatározott hőmérsékletig —növekszik.

Fentiek miatt különböző szubsztrátumok alkalmazása esetén az optimális körülményeket (szaponin mennyisége, enzim mennyisége, eljárási hőmérséklet) célszerűen előkísérletekkel határozzuk meg és ezek alapján végezzük el a szubsztrátum túlnyomórészével a találmányunk szerinti eljárást.

TalálmányunksegítségévelELSŐ Ízben alakíthatók hulladékok költséges eljárások alkalmazása nélkül magas értékű takarmányokká. Minthogy a találmányunk szerinti eljárásnál baktériumok tenyésztésére már nincs szükség, egyszerűen járhatunk el oly módon, hogy az enzim és szaponin keverékét közvetlenül vagy bizonyos idővel a takarmányozás előtt adjuk a takarmányozási célra szolgáló szubsztrátumhoz. Amennyiben az enzim és szaponin keverékét bizonyos idővel a takarmányozás előtt adjuk az állattal feletetendő szubsztrátumhoz, a hozzáadás és takarmányozás között eltelt idő hosszától függően a szubsztrátum részben vagy teljesen feltáródik. Amennyiben az enzim és szaponin keverékét közvetlenül takarmányozás előtt adjuk a szubsztrátumhoz, a keveérk emésztési segédanyagként működik és a szubsztrátum feltárását az állat emésztőtraktusában végezteti el illetve javítja. Nyilvánvaló, hogy utóbbi eljárás segítségével jelentős megtakarítások érhetők el mind munkaidő, mind silótér tekintetében, minthogy mlndezideig — különösen baktériumtenyészeteknek a feltárandó hulladékanyagokhoz történő hozzáadása során—ezeket a kiindulási termékeket hosszabb időn át, speciálisan e célra készült épületekben illetve tartányokban tárolni kellett egészen addig, míg a hozzáadott baktériumok megfelelő mennyiségű enzimet képeztek és ezáltal biztosították a hulladékok lebontását illetve komposztálását.

A találmányunk szerinti szer, illetve a találmányunk szerinti eljárás azonban nem csupán természetes anyagoknak takarmánycélokra történő feltárására, hanem más célokra Is felhasználható. Teljesen általánosan megállapítható, hogy a találmányunk szerinti szer illetve eljárás minden olyan esetben felhasználható, amikor magas kodenzációs fokú természetes anyagokat valamely okból kisebb kémiai egységekre le kell bontani. így pl. azt találtuk, hogy magok illetve vetőmagvak avetés előtt a találmányunk szerinti szerrel kezelhetők. Ezáltal a nagymolekulasúlyú maghüvely legalábbis részben lebomlik és ez a mag csíraképességét jelentős mértékben fokozza.

Találmányunk további részleteit az alábbi példában ismertetjük anélkül, hogy találmányunkat a példára korlátoznánk. A példákban szereplő mennyiségek tömegű-bán illetve tömegrészben értendők.

Példa

Napraforgóextraktumdara kezelése a találmányunk szerinti, celluláztartalmú szerrel.

Napraforgóextraktumdarát a találmányunk szerinti szerrel és kontrollként csak ellulázzal vagy csak szaponinnal kezelünk, laboratóriumi körülmények között.

HU 204302 Β

Minden mintából vizes oldatokat készítünk és mérjük a lignincellulózból képződő glikóz többlet mennyiségét. Az egyes mintákat először a dara kezelése után 48 órával, majd 1 hónap és összesen 2 hónap elteltével vizsgáljuk. Afenti időtartam eltelte után a kezelt darához az egyes takarmányfajtákat (szokásos standard takarmány) hozzáadjuk és az ílymódon kezelt takarmányféleségeket malacok, süldők (a malacok tömege 30-60 kg) és hízósertések etetésére használjuk.

A fenti takarmányozási kísérletek segítségével az analitikai laboratóriumi eredményeket a gyakorlatra vonatkoztatjuk.

Egyrészről növelhető a takarmányhoz adott menynyiség (mindezideig a gyenge emészthetőség és hízlalóteljesítmény miatt a sertéshízlalótakarmányba legfeljebb 3% kezeletlen extrakciós dara volt bekeverhető), másrészről — a lényegesen nagyobb százalékos kezelt dara-hozzátét mellett—nagyobb tömegfrozam gyarapodás érhető eL

Glikóz%

1. Kontrollminta: kezeletlen dara 48 óra után—a következő 2 hónap alattnem változik

2. Csak celluláz-enzim, 300 NE/mg nyers rost óramúlva hónap múlva hónap múlva

3.2%-os quülaja-szapomn-oldat önmagában, 500 ml/tonna, óramúlva

- a következő 2 hónap alatt nemváltozik

4. Quillaja-szaponin-oldat+celluláz, a fentimennyiségekben 48 óramúlva 1 hónap múlva 2hőnapmúlva

Takarmányozási kísérlet

1. Kismalac

a) kontroll takarmány napraforgó nélkül

b) afenti 4. pontszerintkezelt darát tartalmazó kísérleti takarmány napi tömeghozam növekedés, g a)390g takannányfelhasználás kg/kg tömeggyarapodás a) 3,54 kg

2. Süldőmalac

a) Kontrolltakarmány, 3% kezeletlen daráttartáhnaz

b) kíksérleti takarmány, 10% a fenti 4. pont szerintkezelt darát tartalmaznapi tömeghozamnövekedés, g a) 696g takannányfelhasználás kg/kg termelthúsmennyiség a) 3,91 kg

Kiadja: Országos Találmányi Hivatal, Budapest Felelős kiadó: dr. Szvoboda Gabriella

4__

KÓDEX

0,028

0,075

0,078

0,194

0,100

b)410g b) 32,51 kg

b)804g b) 2,54 kg

3. Hízósertés—befejező hizlalás

a) kontrolltakarmány, 3% kezeletlen darát tartalmaz

b) Kísérleti takarmány, 12% a 5 fenti4.pontszerintkezelt darát tartalmaz napi tömeghozamnövekedés, g a)593g takannányfelhasználás kg/kg 10 termelthúsmennyiség a) 4,82 kg

Kísérleti állatok száma: 240

Akísérleti takarmány (takarmányozásikísérlet lb) pont) összetétele akővetkező:

Komponens

638g

b)4,37kg

Mennyiség, g/1

800g lg

170g

Triterpén-szaponin 0,2 g

Rögzítőanyag (melasz) 70 g

Enzim (enzimkomplex; főkomponens celluláz) 30xl0⁹ 20 nemzetközi egység konzerválószer (p-hidroxi-benzoesav-alkil-észter-nátriumsó)

Hígítóanyag (víz)

A fenti keveréket egy tonna darára vonatkoztatva 2,25 liter mennyiségben keverjükbe.

A találmányunk szerinti szerrel történő kezelés segítségével a napraforgóextrakciósdara fehérjehordozóként történő felhasználása az állattenyésztésben jelentős mértékben fokozható és ezáltal a nagy devizatartalmú szójaimport csökkenthető.

Claims (5)

1. 35 1, Konzerváló- illetve stabilizálószereket—előnyö0,081 sen p-hidroxi-benzoesav-alkü-észterek sóit—továbbá

   0,196 hígítőanyagokat—ELSŐnyösenvizet—vaiamintszí0,608 nezőanyagokat, ízjavítókat és sűrítőanyagokat — előnyösen melaszt—tartalmazó szer fermentációs djá40 rások aktiválására, azzal jellemezve, hogy cellulázt és triterpén-szaponint tartalmaz, 0,2-20 g triterpén-szaponinra vonatkoztatva 50-5000 g celluláz tömegarányban.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti szer, azzal jellemezve,

   45 hogyszaponinként quillaja-szaponint tartalmaz.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti szer, azzal jélle. mezve, hogy literenként 2 g quillaja-szaponint, 500 g cellulázt, 5 g konzerválószert és 300 g sűrítőanyagot tartalmaz

   50
4. 4. Eljárás természetes anyagok fermentációs lebontásánakmeggyorsítására, lignin tartalmú poliszacharidokhoz celluláz hozzáadása útján, azzal jellemezve, hogy ezenkívül triterpén-szaponint illetve szapogenint vagy triterpén-szaponin- illetve szapogenintartahnú

   55 extraktumot illetve készítményt adunk hozzá, 1 tonna szubsztrátumra vonatkoztatva 0,2-20 g tripterpénszaponin illetve szapogenin és 50-5000 g celluláz tömegaránymennyiségben.
5. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve,

   50 hogyszaponinként quillaja-szaponint alkalmazunk.