NO133865B - - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til avgiftning av vegetabilske presskaker.

Description

Presskaker som er fremstilt av jordnøtter, raps eller sojabønner er tilgjengelige i store mengder, dag lar de seg tross deres høye næringsverdi og proteininnhold ikke ut-nytte som -føde for mennesker eller dyr, da de inneholder en rekke forurensninger, særlig svovelholdige produkter som f.eks. isotiocyanater og aflatoksiner. Om disse -svovelholdige forurensninger, særlig av tioglykosider i rapspresskaker, vet man at de ved inn-taking av presskakene forårsaker tallrike fysiol-ogiske forstyrrelser, og afl-a toksinene som særlig befinner seg -i jordnøttpresskaker og heterocyklisk oppbyggede stoffskifte-produkter av bestemte ■sopper., slik som penicillium aspergillus har kreftfremkallende virkninger.

Man har derfor- allerede forsøkt å fjerne den slags svovelholdige forurensninger fra rapspresskaker ved røst-ning, destillering, vanndampbehandling-, oppløsningsekstraksjon eller behandling med tungmeta-llsalter, dog har ingen av disse fremgangsmåter vist seg virksomme.

Den oppgave som ligger til grunn for foreliggende oppfinnelse består dermed i å skaffe en fremgangsmåte til avgiftning av slike presskaker for å gjøre disse presskaker mere brukbare som føde for mennesker og dyr.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte til avgiftning av presskaker som er fremstillet ved vegetatilier, og fremgangsmåten karakteriseres ved at presskakene behandles i vandig medium ved 30—■M5°C med geotrichum candidum cg at det vandige .medium deretter fraskilles.

Denne fremgangsmåte kan utføres med de forskjel-ligste presskaker slik som særlig presskaker av raps, nepefrø, j.ordnøtter, solsikkefrø, sojab.ønner, sesam, risinus, bomulls-frø, vinia senensis, den lille hestebønne og andre vegetabilske

frø.

Ved behandling av presskaken med geotrichum candidum i vandig medium sørger man hensiktsmessig for en grundig kontakt mellom presskakebestanddelene og mikroorganismen. I løpet av behanlingen ligger pH-verdien for det vandige medium mellom 6,5 og 4, høyest i begynnelsen, og den faller vanligvis under behandlingen. Behandlingstiden varierer med temperaturer og andre faktorer. Ved en temperatur på 30°C får man, f.eks. en fullstendig avgiftning i løpet av 30 til 4.0 timer, mens man kan forkorte behandlingstiden til mindre enn 30 timer når man arbeider mellom 37 og 40°C. Av og til kan det være nødvendig å forlenge behandlingstiden sogar til 60-90 timer. Behandlingen foregår ved stasjonære betingelser eller under bevegelse eller under en utluftning. En fordel med denne fremgangsmåte består i at det ikke må gå noen sterilisering forut for denne behandling..

Etter behandlingen av presskakene med geotrichum candidum i det vandige medium foregår atskillelsen av det behandlede materiale fra det vandige medium f.eks. ved forstøvning eller ved annen slags fjernelse av behandlingsvannet.

I det følgende blir nå de karakteristiske egen-skaper for den anvendte mikroorganisme geotrichum candidum og dnes dyrkningsbetingelser beskrevet. 1. Karakteristiske data for den anvendte mikroorganisme ( geotrichum candidum).

(1) Morfologi og biologi

Under mikroskopet er myceliet hvitt, forgrenet og med hyppige veggdannelser. Conidioforer er ikke tilstede. Conidiene er monocellulære uten konseptakel, kuleformede, syl-indriske, korte og rette, de dannes ved utskilling fra mycelet krthrospore conidier). Størrelsen er i middel 3~ 6 x 6 - 12 y. Ovenstående data gjør det mulig å klassifisere mikroorganismen i arten geotrichum candidum Linx ex Persoon.

Soppen viser god vekst på de fleste vanlige vekstmedia (Sabouraud, Czapek, potet, pepton), men dyrkes best i Sauton-miljø. Arten er meget polyfag: den metaboliserer alle karbohydrater og alle nitrogenformer (salpeternitrogen, ammon-iakalsk nitrogen, ureanitrogen, aminnitrogen, proteinnitrogen, pyrimidinnitrogen, purinnitrogen). Imidlertid gir purinbaser de beste proteinutbytter.

(2) Vekstmedium og kulturmiljø

Konserveringen av arten foretas i fast Sauton-miljø. Fremstilling av gjæringstilsetning for oppbløtnings-gjæringen skjer fortrinnsvis på et kulturmedium som består av:

(a) en mineralsk oppl-øsning av pH = 6,8 (KH2PO^:

1 g, M<g>S<O>4.7H2O:0,5 g, KC1:0,2 g, CaCl2:0/2 g, FeSO^.7H20:0,03 g, ZnSO.^ .7H2O:0,01 g, CuSO^.5H20:2 mg, destillert vann ad 1000 ml),

(b) glukose 36 g/l

(c.) urinsyre 5 g/l eller urea 4 g/l

Dette næringsmedium fylles på 500 -ml erlenmeyer-kolber, 100 ml i hver, og steriliseres deretter i 15 minutter ved 110°C.

Inkuberingen foretas sterilt med en vandig sus-pensjon av kultur av geotrichum candidum, 5 dager gammel, dyrket på Sauton-miljø.

Kulturen dyrkes under røring (130 omdr./minutt) ved 30°C, og tidsrommet er 48 timer.

I spesiell inkubator eller gjæringskar er kulturen vanligvis ferdig etter ca. 20 timer^

II. Kontrollmetoder.

Frigivelsen av 5-vinyltiooksazolidon, forkortet VTO-, som velges som representant for de tioglykosider som

finnes i oppbløtningsvæsken, og restirmholdet av denne -forbind-elsen i den uoppløselige presskake, bestemmes som følger: (a) Fremstilling a- v et enzympreparat av myrosin-ase.

Man har funnet at knust oljefri hvit sennep gir liknende resultater som myrpsinaseoppløsning-. Følgelig bruker man dette mel for de praktiske forsøk. Forholdet illustreres på fig. 1 som er utført på rapsfr^kaker o-g viser absorbsjons-kurven for VTO (Veltrukket kurve) og absorbs j onskurvén for sen-nepsmel (streket kurve), idet optisk tetthet er oppført langs ordinaten og bølgelengden X langs abscissen.

Korn av hvit trialba-sennep finknuses og befris deretter for olje ved utgnidning med 3x5 volumer petroleter, tørkes ved værelsestemperatur og holdes i fryser ved -2Q°C.

(b) Enzymreaksjon.

I en 500 ml erlenmeyer oppveies 2 g presskake og 0,2 g oljefri sennep, deretter tilsettes 100 ml fosfat-buffer, pH = 7 (Na^PO^. 12H20 = 23,08 g/l = 4-00 ml, KHgPO^, 9-,07 g/l = 600 ml). Man inkuberer i rørei-nkubator ved 30°C i 2 timer.

(c) Ekstraksjon av VTO og dosering.

Etter at enzymreaksjonen er ferdig, filtreres oppløsningen gjennom papir, man ekstraherer 1 ml av oppløsningen med 2 x 10 ml svovelsyret eter. Eterfraksjonene slås sammen, oppfylles til 25 ml, filtreres gjennom hydrofil bomuil og fylles på spektrofotometer (VTO-absorhsjonstopp ved 248 nm).

Man måler absorbsjonen ved 225, 248 og 265 nm, og man beregner den midlere optiske tetthet ved å trekke middel-verdien av sbsorbsjonen ved 225 og 265 nm fra verdien ved 248 nm.. Man oppfører den fundne forskjell på en Wetter-kurve (fig. 2) for å finne innholdet X av VTO i mikrogram/ml.

Innholdet av VTO i gram pr. 100 g presskake

finnes etter følgende likning:

0, 25 X

M

hvor M er vekten av uttatt prøve i gram.

Fig 2 viser Wetter-skalaen som er kjent på dette området. Langs ordinaten er oppsatt verdiene for optisk tetthet som funksjon av konsentrasjonen i VTO uttrykt i mikrogram/ml, langs abscissen.

Eksempel 1

Dette eksempel gjelder behandling av rapsfrø-kaker.

( A) Oppbløtning og gjæring og oppnådde resultater. -

Oppbløtningsgjøringen av rapsfrøkaken utføres

i en fors-øksbeholder på 40 liter, etter følgende oppskrift: Rapsfrøkake 6 kg

Kultur av geotrichum candium 5 liter

Vann fra springen 19 liter Utgangs-pH 6,4, ekstraksjbns-pH = 4. Denne senkning i pH skyldes i det vesentlige frigivelsen av proteiner i kultur-' mediet.

Fig. 3 er en grafisk fremstilling hvor man på ordinaten har oppført for det første pH-verdien og for det andre mengden av proteiner i g/l i det øverst liggende væske-sjikt etter behandlingen, begge deler som funksjon av behandlingstiden som er angitt langs abscissen i timer. Den øvre kurve viser endringen av pH-verdien i løpet av behandlingen, og den nedre kurve viser frigjøring av proteiner fra presskaken i ekstraktet.

Dyrkingen utføres under langsom røring eller uten røring i løpet av 30 - 60 timer ved 37°C , uten forutgående sterilisering. Forsøk har vist at ingen forurensninger har opp-trådt under -de angitte forholdt. Videre synes røringen og gjen-nomlufting av dyrkningsmediet ikke å være nødvendig når man arbeider med relativt små volumer-.

De angitte kontrollmetoder gjør det mulig å kontrollere frigivelsen av VTO i oppbløtningsvannet og den følg-ende nedbrytning. Fig. 4 viser en kurve under innvirkning av geotrichum candidum. Mengden VTO er oppsatt langs ordinaten og er uttrykt i gram/100 g presskake, Bløtningens varighet uttrykt i timer -er oppført langs abscissen. Kurven (1) viser resultater ved 37°C og kurven (2) ved 27°C. Man ser at den høyere temperatur har en kraftig virkning. Ved 27°C foregår utelukkende hyd-rolyse av tiogly-kosider og f$-rst etter 35 timers dyrking begynner nedbrytningen av isotiocyanatene og nedbrytningen er ikke ferdig før etter 85 timers gjæring. Ved 37°C foregår som man ser hydro-lyse' og nedbrytning avtioglykosidene og isotiocyanatene samtidig. .Bestemmelsen av næringsverdien for den forgjærede presskake ble- gjennomført på mus.

180 hunmus ble fordelt på seks grupper med 30 mus i hver gruppe. Kontrollfdret hadde vanlig sammensetning (akus-tisk -fysiologi (INRA)). I de fem andre forsøksfor er presskaken av jordnøtter-henholdsvis soyabønner erstattet med presskaker av rapsfrø.

Den følgende tabell I angir sammensetningen for det anvendte f6r.

Forsøksserien varte fra 16-. juni til 2. oktober I969. Musene ble veiet 2 ganger i uken. Fig. 5 viser vekst-kurven for hver gruppe. På fig. 5 har man langs ordinaten av-satt musenes vekt i gram og langs abscissen eksperimentets varighet i uker.

Referansekurvene 1, 2, 3, 4, 5 og 6 tilsvarer henholdsvis kontrollfSret og forene nr. 2,, 3, 4, 5 og 6 som er

oppført i tabellen.

Mus.ene i gruppe 5 viser symptomer pa blodkar-svakhet (blødning fra ører og snute) og 15 av disse mus måtte av-lives 9- september samtidig med 10 f orsøksmus. Den andre- 1-5 mus fra gruppe, nr. 5 ble fra denne dato- fåret med f6rsammensetning nr-. 4 og de ovenfor angitte symptomer forsvant deretter og vekt-økningen pr. mus var den 3- oktober 9r,83 g>

i.

Dette forsøk viser at giftigheten av rapspresskaker for mus ikke merkes vektmessig.

De ovenfor behandlede mus ble drept 3- oktober

og nøyaktig oppdelt i cellevev og følgende organer: hjerne, hjerte, lunge, nyrer, milt, lever, mage, tarm, muskler, hud og hår, knokler. Por hvert av disse prøvestykker ble tørrvekt, innhold av fria aminosyrer, innhold av totale proteiner og innholdet av totalt fosfor bestemt. Resultatene ble sammenstillet i følgende tabell II.

Tabell II viser følgende forskjeller:

Innholdet av tørrsubstans er praktisk talt konstant i alle organer og cellevev i gruppen nr. 1 til 4 med unntag-else av musklene i -gruppe nr. 4 som er rikere på fett.

De frie aminosyrer befinner seg i -betydelig mengde 1 alle organer i gruppe 4 som gjenspeiler en stoffskiftefor-styrrelse ved dette nivå.

Man iakttar en anrikelse av proteiner i alle organer fra gruppe 4, unntatt musklene hvor innholdet er lavere. Det er meget interessant å fastslå at man i gruppene 1 og 2 inntar mellomtilstander-.

Totalfosforet i organene fra gruppe 4 er meget forminsket. Porminskelsen av dette element iakttas på samme måte i gruppene 1 og 2, særlig i knoklene.

Den frie leverglykose er hos musene i gruppe nr.

2 og 4 meget rik. Dette fenomen kan tilskrives en hindring eller hemning av fosforyleringen.

Resultatene av analysene hos mus fra gruppe nr. 4a viser at de forstyrrelser som er iakttatt i denne gruppe hurtig omvendes når næringen forandres.

De ovenstående resultater viser at man forbedrer nærings verdien i rapsepresskaker når man underkaster dem en behandling ifølge foreliggende oppfinnelse.

De analyser som er utført på organene viser hvilke forstyrrelser i husholdningen for aminosyrer, fri glukose, proteiner og fosfater hos dyr som ble ernært med rapsepresskaker som er rike på tioglykodid og med polske presskaker som ikke inneholder disse.. De behandlede, men deretter med a-protein og VTO anrikede rapspresskaker var toksiske hvilket viser disse stoffers giftighet. Eksempel 2.

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 ble gjentatt med jord-nøttpresskaker,hvorved de deri inneholdte aflatoksiner ble ødelagt. Behandlingen med geotrichum candidum ble gjennomført med tre por-sjoner jordnøttpresskaker som var sterkt forurenset. Følgende tabell III viser ødeleggelsen av aflatoksiner med tiden.

De resultater som er oppført i tabell III viser at ette 36 timers behandling var de toksiske bestanddeler fullstendig for-svunnet .

Por å påvise at det oppnås en tilfredsstillende effekt med andre arter av geotrichum candidum ble det gjennom-ført forsøk slik som angitt i eksemplene 1 og 2. Forsøkene ble gjennomført ved 37°C med rapspresskaker og med jordnøttpress-kaker. Ved forsøkene med rapspresskaker i henhold til eksem-oel 1 ble reduksjonen av innholdet av 5-vinyltiooksazolidon bestemt i avhengighet av tiden. Ved den andre forsøksrekke med jordnøttpresskaker ble det i henhold til eksempel 2 foretatt en undersøkelse på nedbrytningen av aflatoksiner. Resultatene -er gjengitt i fig. 6 og 7. Disse kurver viser tydelig at det ved begge forsøk ble oppnådd gode resultater med alle de tre-undersøkte stammer selvom dette skjedde i noe forskjellige tidsrom. Aflatoksinnedbrytningen i jordnøttpresskakene skjedde så og si til null med de tre undersøkte stammer av geotrichum candidum i løpet av et tidsrom på mellom 30 og 50 timer. Når det gjaldt nedbrytningen av 5-vinyltiooksazolidon i rapspresskaken, var tidsrommet til så og si maksimal avgiftning mellom 50 og 90 timer, mens sluttinnholdet i presskakene av VTO utgjorde mellom 0,05 og 0, 2%. Disse forsøk viser at det opptrer visse svingninger for virksomheten av de forskjellige stammer av geotrichum candidum, men det vises også tydelig at alle de undersøkte stammer er brukbare.

I kurvene i fig. 6 og 7 angir bokstavene a, b og

c geotrichum candidum sp. STARON, geotrichum candidum ATCC 12784 og geotrichum candidum ATCC 755.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til avgiftning av presskaker som er fremstilt fra vegetabilier, karakterisert ved at presskakene behandles i vandig medium ved 30-45°C med geotrichum candidum og at det vandige medium deretter fraskilles.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at behandlingen av presskakene utføres ved 37-40°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at pH-verdien i det vandige behandl-ingsmedium holdes mellom 4 og 6,5.