NO139427B - Fremgangsmaate for fremstilling av et tilskuddsforstoff for droevtyggende dyr - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for frem-

stilling av et tilskudds-forstoff for drøvtyggende dyr, med næringsverdimessige, terapeutiske og profylaktiske egenskaper og representerer en forbedring i forhold til det som. er kjent fra tysk offenlegungsschrift nr. 2.062.529, hvori det tidligere er foreslått et tilskudds-forstoff omfattende et finfordelt lipid-material dispergert i en kontinuerlig grunnmasse av protein som er blitt modifisert ved behandling med et aldehyd. Protein/ aldehyd-grunnmassen har oppløselighetsegenskaper som forhindrer nedbrytning av forstoffet i vommen, men som tillater frigivelse av lipidinnholdet i løypen. Normalt hydrogeneres umettede lipider i vommen, og ved å forhindre dette, kan tilskudds-forstoffet lette innføring av umettede lipider i melken eller kroppsvevet .for drøvtyggerne. Videre vil tilskudds-forstoffet redusere de fordøyelsesproblemer som vanlig er forbundet med foring med store mengder lipider og vil følgelig fremby et nytt hjelpemiddel for tilføring av en høyenergi-diet. Disse tilskudds-forstoffer utgjør også en bærer for tilførsel av lipidløselige terapeutiske og profylaktiske stoffer til drøvtyggere.

En måte for fremstilling av et beskyttet lipid-tilskudds-

forstoff er via oljefrø som kilde for både lipid og protein, og et eksempel på dette er en fremgangsmåte hvor en blanding av solsikkefrø og vann emulgeres, behandles med formaldehyd og forstøvningstørring for å danne sluttproduktet. Uheldigvis er det i praksis funnét at det i forbindelse med forstøvnings-

tørringen opptrer forhold som nedsetter forstoffets brukbarhet ved fremstilling av lipid-forstoff-tilskudd, således: (1) I forhold til mange andre tørreteknikker er forstøvnings-tørring dyr med hensyn til utstyr, plassbehov og varmetilførsel. (2) For å unngå tilstopping av fbrstøvningsinnretningene. i for-støvningstørrerne er det vesentlig å filtrere bort rest-fast-stoffer (normalt oljefrø-skallj fra oljefrø/vann-emula.sjonen. Videre vil material av den type som slike restskall il£gjør hurtig tilstoppe konvensjonelle filtreringsapparater. (3) Det er nødvendig å forvarme oljefrø-vann-emulsjonen før forstøvningstørringen. Temperaturene for forvarmingen og for-støvningstørringen må nøye styres for å unngå for stor denaturering av proteinkomponenten i forstoffet. (4) Når gelering begynner etter innføring av aldehydet til emulsjonen, må man nøye passe på proteinkonsentrasjonene, temperaturene og oppholdstidene for å forhindre at geldannelsen når et trinn hvor forstøvning er umulig.

Selvom der er tørreteknikker som unngår de ovennevnte ulemper ved forstøvningstørring, vil den proteinmantel som dannes rundt lipidpartiklene under emulgeringen ofte være ustabil overfor de mekaniske behandlinger for å oppdele tilskudds-forstoffet til liten partikkelstørrelse, som f.eks. maling, som er et trekk ved mange av de alternative fremgangsmåter. Den foreliggende oppfinnelse vedrører spesielt midler for å forbedre stabiliteten av den nevnte proteinmantel, med det formål å lette fremstillingen av lipid-tilskuddsforstoffet ved metoder som ikke innbefatter forstøvningstørring. Denne forbedring er muliggjort ved at man iverksetter en samvirkning mellom flerverdige kationer, lipider og proteiner med en lipi'd/protein-grensef late.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for fremstilling av et tilskuddsforstoff for drøvtyggende dyr, spesielt et tilskuddsforstoff hvor mindre .enn 20 vektprosent av tørrstoff-innholdet utgjøres av protein, hvor det fra en lipid/protein-emulsjon som eventuelt er tilsatt alkali for justering av pH tilformes partikler i form av separate legemer av lipidmaterial om-

gitt av protein, idet proteinet behandles med et aldehyd enten før eller etter påføringen på det nevnte lipidmaterial, idet produktet fra behandlingen eventuelt underkastes en tørking,.

og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at tilformingen av partiklene gjennomføres i nærvær av flerverdige metallkationer, fortrinnsvis ioner av metaller fra gruppe II eller gruppe III i det periodiske system, valgt fra gruppen bestående av Ca , Mg , Fe og Al , i en mengde på minst 0.001 gmol pr. 1000 g protein, fortrinnsvis 0.01 - 0.05 gmol pr. 1000 g protein.

Disse og andre trekk ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Det er funnet at overraskende lave konsentrasjoner av flerverdige kationer kan ha en drastisk effekt på bindingen av proteinet til lipid. F.eks., med en prøve av solsikkefrø av dårlig kvalitet, var det ikke funnet mulig å fremstille et fullstendig beskyttet tilskudds-forstoff, selv når det ble anvendt forstøv-ningstørringsteknikk, med mindre minst 10 vektprosent av ekstra tilsatt protein (i form av natrium-kaseinat) ble tilsatt til emulsjonen. Med innføring av kalsiumioner til å gi en konsentra-sjon på 0,01 m, ble det fremstilt et tilfredsstillende tilskudds-forstoff ved å anvende en teknikk med hurtigtørring/slagmølle (flash-drying/hammer-milling) i likhet med den som er beskrevet i det etterfølgende eksempel 1, uten noe ekstra tilsatt protein.

Den forbedrede adhesjon av proteinmantelen i tilskudds-for-

stof f er fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse,

antas å skrive seg fra innvirkningen av de flerverdige kationer med lipid/protein-grenseflaten, til å danne en sammensatt ione-binding av større styrke enn den direkte lipid-protein-binding.

En interessant og viktig konsekvens er at.bindingen vil ha

tendens til å spre det tilgjengelige protein mer jevnt og effektivt omkring lipidlegemene, slik at når det bare er til stede minimale mengder protein, vil grenseflate-virkningen av de flerverdige kationer redusere eller eliminere faren for at proteinmantelen kan bli ufullstendig og føre til penetrering

av enzymer i vommen til det underliggende lipid.

Bortsett fra betraktninger om giftighet, har de kriterier man. anvender for utvelgelse av egnede ioner for bruk ved oppfinnelsen .

V.antagélig. forbindelse med ibrie-ladningen. Toverdige ioner vil således generelt være brukbare,' selvom kalsium er bedre enn magnesium,. og treverdige ioner har en sterk virkning, spesielt aluminium og jern. Effektiviteten av den ene type flerverdige ioner i forhold til en annen typjl synes imidlertid ikke å kunne forutsies ut fra vanlige fysikafisk-kjemiske lover, men det antas at i det minste noen kjemisk samvirkning finner sted mellom komponentene i lipid/protein/flerverdig kation-systemet. I

alle fall er det en enkel sak for fagmannen å tilpasse de etterfølgende eksempler for bedømmelse av forskjellige ione-slag. "•

Som.en regel vil de mengder flerverdige kationer som har tydelig virkning ligge i området 0,001 gmol til 0,5 gmol kation

.pr. 1.000 g protein. Som det kunne ventes vil imidlertid den optimale mengde variere i samsvar med slike faktorer som det valgte ion, eller arten og mengdene av lipid.- og protein-komponenter, og det anbefales således å gjennomføre fremstilling ;Og prøving in vitro på den..måte som er beskrevet i det følgende, forut for enhver fremstillingsprosess. Det trinn hvori de flerverdige kationer innføres i fremgangs-måtesekvensen er ikke særlig kritisk, selvom det for optimale .-resultater foretrekkes å tilsette dem etter at protein-lipid-blandingen er blitt homogeniser fe. Typisk tilsettes ionene i form av en oppløsning av et lett løselig salt, og det er funnet at kloridene gir tilfredsstillende resultater.

En foretrukken utførélsesform fot: fremgangsmåten omfatter

typisk følgende trinn.

(1). Emulgering av en blanding av vann, oljefrø, alkali, en

kilde for flerverdige kationer og, om ønskes, ytterligere material som f.eks. protein.

(2) Behandling av emulsjonen fra trinn (1) med et aldehyd.

(3) Tørring av produktet fra trinn (2).

Trinn (1) kan gjennomføres ved hjelp av hvilke som helst innretninger som sikrer intim kontakt mellom komponentene i blandingen og tilfredsstillende findeling av faststoffet til liten partikkelstørrelse. En partikkelstørrelse hvor den gjennomsnittlige diameter er mindre enn omtrent 0,15 mm er ønskelig, og dette oppnås lett ved å anvende konvensjonelle sten- eller plate-møller, i en entrinns eller flertrinns-

prosess i henhold til effektiviteten av det tilgjengelige utstyr. Foretrukket gjennomføres emulgering ved nøytral eller svakt alkalisk pH, som kan styres ved tilsetning av alkali. Målet er å gjøre proteinet oppløselig, og dette vil generelt kreve en pH på omtrent 8,5 eller mer, selvom pH ikke bør være så høy at det bevirker forsåpning av lipidene. Emulgeringen lettes, også ved tilstedeværelse av emulgeringsmidler som f.eks. lecitin eller glyceryl monostearat. For å unngå denaturering av.proteinet, (og følgelig tap av emulgerende egenskaper) og hydrolyse av ',..: glyceridene, er det tilrådelig å unngå temperaturstigning til mer enn omtrent [45°C under emulgeringen.

Trinn (2) gjennomføres ikke nødvendigvis separat frå trinn (1), idet aldehydet kan tilsettes på et hvilket som helst' trinn.. etter den primære emulgering, således blandes aldehydet fordelaktig med emulsjonen i den siste møllen når det dreier seg om-flere maleoperasjoner. Tilsvarende er der et visst spillerom for å variere innføringspunktet for materialer som de nevnte flerverdige kationer eller ekstra tilsatt protein.

Trinn (3) bør normalt følge umiddelbart etter tilsetningen av aldehydet til emulsjonen. Som det vil skjønnes foregår ikke reaksjonen mellom aldehydet og proteinet øyeblikkélig, og hvis et tidsrom på minst omkring h time ikke anordnes mellom aldehydbehandlingen og tørringen, kan kompleksdannelsen av aldehyd/ protein bli betraktelig nedsatt. Denne periodé kan imidlertid avkortes ved oppvarming. Det er.ikke kritisk at det anvendes noen spesielle tørreinnretninger, men av liknende grunner som dem som er gitt ved drøftelsen av trinn (1) er det ønskelig å unngå å utsette tilskudds-forstoffet for høye temperaturer i

lange tidsrom. Ved en foretrukket og eksempelvis utførelses-form innføres produktet fra trinn (2) i form av en halvfast pasta, til en slagmølle og hurtigtørres med luft ved temperaturer på 180 - 220°C, idet produktet utsettes for disse betingelser

i tidsrom av størrelsesorden bare noen få sekunder. Alternative innretninger til en slagmølle, som sikrer nedbrytning av pastaen og intim kontakt med den tørrende luftstrøm kan anvendes. Det skjønnes at et tørretrinn ikke er vesentlig for fremstilling av et effektivt beskyttet tilskudds-forstoff. Trinnene (1) og (2) gir et produkt med en konsistens som

varierer fra væske-konsistens til en stiv pasta, avhengig av vanninnholdet, men som likevel kan anvendes som et tilskudds-forstoff uten ytterligere behandling. For å lette håndtering kan det. gjennomføres forskjellige formende behandlinger, f.eks. pelletisering pg ekstrudering, selvom for store trykk, som kan frigi lipidmaterial fra tilskudds-forstoffet, bør unngås..

Utgangsmateriålene for fremstilling av et tilskudds-forstoff

i henhold til oppfinnelsen, omfatter oljefrø som f.eks. safflorfrø, solsikkefrø, soyabønner, peanøtter, bomullsfrø, mais, rapsfrø, sesamfrø.og blandinger av disse frø» Hvilke som helst andre oljefrø, som er en kilde for lipidmaterial som man ønsker å beskytte av. lipidbryting i vommen, kan anvendes. Ved prosesser som starter fra protein- og lipidkildér som separate enheter, kan lipidmaterialet ha form av den olje som utvinnes.fra hvilke som,helst av de ovennevnte frø, såvel som andre oljer av animalsk eller vegetabilsk opprinnelse. I tilfellet av høyenergi-tilskuddsforstoff kan lipidkilden således f.eks. være talg, smult eller palmeolje.

Det aldehyd som anvendes ved oppfinnelsen er foretrukket formaldehyd.. F.eks. er tilsetning av formalinløsning til emulsjonen til å gi omtrent 2 vektprosent formaldehyd i forhold til proteihmengden funnet å. være tilfredsstillende.. Mengder ay aldehyd på opptil. 30 vektprosent av proteinet kan anvendes, men . generelt er det ingen fordel i å anvende mer enn omtrent 10%. Om så ønskes, kan formaldehyd erstattes med andre aldehyder,

som f.eks. acetaldehyd, glutaraldehyd eller glyoxal.

Endelig kan tendensen for flerverdig kationer til å bevirke at proteinene, sprer seg mer jevnt rundt lipidlegemene (som er et ytterligere aspekt av deres bindings-styrkendé virkning) fordelaktig utnyttes når det behandles oljefrø med utilstrek-kelig egen-protein til skikkelig beskyttelse av lipid-komponenten. I enkelte tilfeller kan det f.eks. være nødvendig. å tilføre emulsjonsblandingen så meget som 10% ekstra protein for å sikre et godt produkt, men tilstedeværelsen av flerverdige kationer kan tillate en 50% reduksjon i behovet for ekstra protein-tilsetning, eller eventuelt eliminere behovet fullstendig for ekstra tilsatt protein. Ved blandinger hvor der er behov for ekstra tilsatt protein er kaséin i form av natriumkaseinat eller syre-utfelt kasein funnet å være meget tilfredsstillende. Andre proteinmaterialer, enten av animalsk eller vegetabilsk opprinnelse, som f.eks. gelatin, myse, fiske-mel.eller kjøttmei, kan imidlertid anvendes, idet de vesentlige

"betraktninger for. valget er hvor lett disse materialer fordøyes, deres tilgjengelighet og pris.

Det vil være klart for fagmannen; at det vil være fordelaktig

å anvende flerverdige kationer ved en rekke prosesser for frem- . stilling av lipid-tilskudds-forstoffer hvor mari anvender beskyttende protein/aldehyd-komplekser, enten for å.forbedré emulsjonsstabiliteteneller for å 'redusere proteinbehovené.

Oppfinnelsen illustreres ytterligere ved hjelp av de følgende . eksempler:

Eksempel 1. Fremstilling av et pljefrø-tilskudds-forstoff

80 kg saffl<p>rfrø uten skall, 4 1 NaOH (5N) og 120 1 vann ble

grundig blandet, og blandingen ført gjennom en "Fryma"platemølle med.gap 2 mm (30 hk) inn i en oppbevaringstank.. Teknisk rent CaCl2 (200 g i 600 ml vann) ble så innført méns dispersjonen fra tanken ble pumpet til en 60 hk "Fryma" karborundum stenmøllé . men en gapinnstilling til å begynne med 0,.l mm, idet innstil-

lingen under malingen ble regulert mellom 0,1 og 0,2 mm for å hindre at temperaturen for utstrømningen "fra møllen oversteg 45°C. Etter behandling med 2 1 37% formalin i en hurtig bånd-eller skrue-blandeinnretning, fikk utstrømningen stå i ro i 2 timer før den ble hurtigtørret med luft ved 220°C mens den ble ført gjennom en slagmølle. Produktet var et grågrønt pulver.

Eksempel 2. In vitro bedømmelse av motstanden mot hydrogenering.

En 50 mg prøve av tilskudds-forstoffet fra eksempel 1 ble blandet med 10 ml uttappet væske fra vommen (oppnådd ved en vom-kanyle fra en sau som hadde fastet i 20 timer). Etter inkubering i en nitrogenatmosfære ved 38°C i 20 timer ble 10 ml NaOH (5N)

og 10 ml etanol tilsatt til blandingen som ble oppvarmet til 90°C i 2 timer. Dé ikke-forsåpbare lipider, ble ekstrahert med lett-o bensin (kokepunkt 40 - .60 C) og resten ble syret med 5N HG1 og fettsyrene ekstrahert med lettbensin. En del av ekstrakten ble

så inndampet til tørrhet under en nitrogenstrøm og metylesterne fremstilt for gasskrdmatografisk bestemmelse av linolsyreinnholdet ved å tilsette dietyleter mettet med diasometan. Mengden av linolsyre iblahdingen etter inkuberingen ble sammenliknet med

den tilsvarende fra en ikke-inkubert prøve, og motstanden mot-hydrogenering ble bestemt fra likningen:

% motstand =<%><U>nolsyre-etter inkubering x 100

%. linolsyre før inkubering

og ble funnet å være 92%. En prøve av et produkt fremstilt uten formaldehyd-behandling viste bare 2% motstand mot hydrogenering ved prøving på samme måte.

Eksempel 3. Fremstilling av et tilskudds-forstoff av oljefrø-kasein

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble fulgt, med unntagelse av at det

i stedet for safflorfrø ble anvendt solsikkefrø, (analysert proteininnhold . 16%) og 5 kg natriumkaseinat ble tilsatt til utgangsblandingen. Prøver av produktet ved samme metode som i

eksempel 2 viste hydrogeneringsmotstand i området 87 -93%.

Ikke i noe tilfelle viste prøver av et liknende produkt, fremstilt uten tilsetning av kalsiumioner, en hydrogeneringsmotstand bedre enn 62%.

Eksempel 4. In vivo bedømmelse av tilskudds-forstoffet.

6 melkende gjeter (i platåfasen av deres laktasjonskurve) ble hver tilført en daglig mengde på 400 g av et tilskudds-forstoff fremstilt som i eksempel 1, sammen med 400 g havre og 400 g lucerne-agner. Konsentrasjonen av linolsyre i melkefettet ble funnet å ha økt fra 2-3% til 20 - 25% etter 4 dagers foring. En 15% økning i samlet fettinnhold i melken ble iakttatt etter fortsatt tilførsel av tilskudds-forstoffet i ytterligere 6 dager.

Eksempel 5. In vitro-sammenlikning

3 prøver av tilskudds-forstoffet ble fremstilt fra solsikkefrø av. lav kvalitet, ved metoder tilsvarende dem som er beskrevet i eksemplene 1 og 3.

Prøve A ble fremstilt ved å anvende 10% ekstra tilsatt kasein.

Prøve B ble fremstilt ved å anvende 5% ytterligere kasein.

Prøve C ble fremstilt ved å anvende 5% ytterligere tilsatt kasein og i nærvær av kalsiumioner.

Ved inkubering i uttappet vomvæske, og ved analyse av prøvene med 3 timers mellomrom, ble følgende kurver for hydrogeneringsmotstand oppnådd:

Eksempel 6 Fremstilling og sammenlikning in vitro prøving av ut-valgte kationer. 10 g natriumkaseinat ble blandet med 200 ml vann inneholdende 0,5 ml NaOH (5N) og homogenisert i 2 - 3 minutter i et Waring-blandeapparat. 150 ml solsikkeolje ble tilsatt og homogeniseringen fortsatt i ytterligere 4 minutter. 10 g prøver av den resulterende emulsjon ble så grundig rystet i et rystestativ for flasker med saltløsninger beregnet til å gi 0,04 og 0,2 M konsentrasjoner av flerverdige kation, og et gel-produkt ble oppnådd ved tilsetning av 0,5 ml 10% handelsvanlig formalin. Kontrollprøver ble fremstilt ved en tilsvarende fremgangsmåte,

men uten tilsetning av flerverdige kationer.

Prøver av produktet ble utsatt for in vitro bedømmelse som beskrevet i eksempel 2, idet resultatene er uttrykt i den følgende tabell.

Ingen av kontrollprøvene viste mer enn 3 0% motstand.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et tilskuddsforstoff for drøvtyggende dyr, spesielt et tilskuddsforstoff hvor mindre enn 20 vektprosent av tørrstoffinnholdet utgjøres av protein, hvor det fra en lipid/proteinemulsjon som eventuelt er tilsatt alkali for justering av pH tilformes partikler i form av separate legemer av lipidmaterial omgitt av protein, idet proteinet behandles med et aldehyd enten før eller etter påføringen på det nevnte lipidmaterial, idet produktet fra behandlingen eventuelt underkastes en tørking, karakterisert ved at tilformingen av partiklene gjennomføres i nærvær av flerverdige metallkationer, fortrinnsvis. ioner av metaller fra gruppe II eller gruppe III i det periodiske ++ <+++ >system, valgt fra gruppen bestående av Ca , Mg , Fe og Al <+++>, i en mengde på minst 0.001 gmol pr. 1000 g protein, fortrinnsvis 0,01 - 0,05 gmol pr. 1000 g protein.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den gel som er dannet ved aldehydbehandlingen oppdeles til partikkelformet tilstand ved å utsettes for luft ved forhøyet temperatur i området .180 - 220°C samtidig med at den føres gjennom en oppdelingsinnretning, fortrinnsvis en slagmølle.