NO751038L

NO751038L -

Info

Publication number: NO751038L
Application number: NO751038A
Authority: NO
Inventors: F Pernini
Original assignee: Syntex Inc
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1975-11-25
Also published as: SE7505716L; AU7912275A; FR2272173A1; DK228975A; RO72881A; BE829400A; US3928630A; JPS50157540A; DE2521814A1; DD117980A5; FR2272173B1; NL7506035A; RO72881B; FI751298A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåte for hy-drolysering av proteiner til proteinhydrolysater. Den omfatter også forbedrede ensymprosesser for fremstilling av proteinhydrolysater med bedre smaksegenskaper. Som en annen side ved oppfinnelsén kommer en ensymatisk metode for fremstilling av proteinhydrolysater som letter rensing av produktet. Som en ytterligere side av oppfinnelsen dreier den seg om alkali-aktive ensymprosesser for hydrolyse av protein hvorunder det opprettholdes basiske forhold under hydrolysen ved regulert tilsetning av kalsiumhydroksyd og hvor reaksjonsblandingen etter avsluttet hydrolyse nøytraliseres ved tilsetning av fosforsyre under dannelse av en felling av' kalsiumfosfat.

Det er tidligere utviklet mange fremgangsmåter for omdannelse av estetisk utiltalende proteiner som fiskeproteinkonsentrat, avfall fra slaktehusene, dyrisk blod, til produkter med næringsverdi, se for eksempel prosesser beskrevet i US-patenter 2.098.923, 2.180.637, 2.958.63O. 3.697.285 og 3.761.353. Et av de heldigste forslag blandt disse kjente metoder er en ensymatisk hydrolyseprosess hvor proteinkilden behandles med et proteolytisk ensymkompleks (for eksempel pankreatin) for fremstilling av et ernæringsmessig brukbart proteinhydrolysat (overveiende en blanding av aminosyrer og peptider). Ansøkerne har nå oppdaget en metode til forbedring av den proteolytiske ensymprosess hvorved produktutbyttet øker og rensetid og omkostninger reduseres og man får et mer til-talende produkt samtidig som man også kan få et resilkuler-bart eller teknisk brukbart biprodukt som avfall.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse består således i korthet i å behandle et proteinsubstrat med et alkali-proteolytisk ensymkompleks som pankreatin og opprettholde alkaliske forhold under hydrolysen med/ved hjelp av tilsetning av kalsiumhydroksyd og etter avsluttet hydrolyse regulere reaksjonsblandingens pH til ca. 7 ved tilsetning av fosforsyre for utfelling av en blanding av mono- og dibasisk kalsiumfosfat. Reaksjonsblandingen kan da lett filtreres i det kalsiumfosfatfelling tjener som en smak- og

lukt-fjernende filterhjelp og gir et filtrat med forbedret renhet.

I henhold til foreliggende oppfinnelse behandles et uoppløselig, ikke-funksjonelt proteinsubstrat suspendert i flytende medium, typisk vann, med et alkali-aktivt proteolytisk ensym for fremstilling av et oppløselig proteinhydrolysat som overveiende inneholder oppløselige peptider og min-dre mengder oppløselige aminosyrer, og en rest av uoppløselig protein eller peptin, karbohydrater og mineralske forurensninger. Typisk foregår denne behandling ved temperaturer mellom ca. 35 og 60°C og fortrinnsvis 40 til 50°C i et tidsrom på fra 12 til 24 timer. Reaksjonsblandingens pH reguleres under behandlingen ved tilsetning av kalsiumhydroksyd til en pH innenfor ca. 7*2 til 8,0 og fortrinnsvis ca. 7.5 i det en-symets aktivitet avhenger av dette pH-området. Mens man i henhold til tidligere teknikk har opprettholdt pH ved regulert tilsetning av en hvilken som helst egnet base, typisk ammoniumhydroksyd eller natriumhydroksyd, er det nødvendig for foreliggende oppfinnelse å benytte kalsiumhydroksyd som base. I det utgangsstoffet er typisk svakt surt eller nøytralt må man øke pH i utgangs-mediet hvor substratet er blandet til fra ca. 7*5£il 9*5ved tilsetning av kalsiumhydroksyd. Selv om ensymet funksjonerer mest effektiv ved under pH 8 (for eksempel pH 7*5)*blir overskuddet av base hurtig forbrukt av hydrolysens syrefrigjørende karakter og alkalitet-overskuddet gir et lite pusterom for kontrollering av pH til innenfor det forutsatte området under hydrolysen. Det er også gunstig å utføre behandlingen med et biostatisk middel som for eksempel kloroform eller toluen eller blandinger inneholdende kloroform eller toluen. Et hvert proteolytisk ensym som hydroly-serer proteiner til peptider og/eller aminosyrer under alkaliske forhold kan brukes. Typisk brukes en blanding av ensymer fra pankreas hos kveg eller svin, vanligvis kalt pankreatin, i det denne gir gode resultater og fås relativt lett på markedet til relativt billig pris. Man kan også bruke isoler- te proteolytiske ensymer som trypsin, kymotrypsin, karboksy-peptidater A og B, kollagenase og lignende blandinger. Egne-de proteinkilder omfatter uoppløselig, ikke-funksjonelt fiskeproteinkonsentrat, fiskemel, dyreavfall fra slaktehusene og dyreblod. Fremgangsmåten er særlig egnet på fiskeproteinkonsentrat og dyreblod. Den anvendte ensymmengde varierer med reaksjonsbetingelsene og det spesielle proteinsubstrat men vil typisk ligge mellom ca. 0,5 til 3 gram pr. 100 gram proteinsubstrat .

Etter avsluttet hydrolyse senkes pH i reaksjonsblandingen til ca. 7 ved tilsetning av fosforsyre. Dette gir en felling av kalsiumfosfat, typisk en blanding av monobasisk kalsiumfosfat ( CaHPO^) og tobasisk kalsiumfosfat (CaH2P0^)2. Reaksjonsblandingen blir deretter filtrert med det utfeldte kalsiumfosfat som eneste filterhjelpestoff slik at man unngår behovet for annet filterhjelpestoff. Ansøkerne har videre funnet at sammenlignet med tidligere kjente metoder hvor man for eksempel benyttet ammoniumhydroksyd eller natriumhydroksyd som pH-regulerende base og hvor et ekstra filterhjelpestoff som diatomejord ble brukt, at oppfinnelsens fremgangsmåte gir et renere filtrat og reduserer den nødvendige fil-treringstid. I det kalsiumfosfatfellingen er et næringsmes-sig verdifullt stoff kan dessuten filterkaken brukes direkte som dyreforsuppliment eller resilkuleres, mens filterkakene som man fikk ved bruk av ekstra filterhjelpestoff måtte gjen-nomgå ytterligere behandlinger for å fjerne filterhjelpestof-fet for å kunne brukes i forbindelse med dyrefor. Selv om grunnen til at foreliggende metode gir et renere produkt enn i følge tidligere teknikk med ekstra filterhjelpestoff ikke er klart forstått antar man at uønskede smakselementer og en del fargestoffer vil kunne innleires i fellingen under dens dannelse og/eller at kalsiumfosfatfellingen har molekulærsikt-. egenskaper som kan absorbere smaksstoffene og enkelte fargestoffer. Oppfinnelsens fremgangsmåte letter også fjerning av uønskede metalliske forurensninger som kvikksølv når det gjelder fiskeprotein og jern når det gjelder dyreprotein, samt fluorider. Jernforurensninger og fluoridioner utfelles res-pektivt som jernfosfat og kalsiumfluorid og fjernes med kal-siumf osf atf ellingen. Kvikksølvforurensningene blir også u-ventet fjernet med kalsiumfosfatfellingen enten som uoppløse- lige salter eller ved absorbsjon eller inklusjon i kalsiumfosfatfellingen. I de tilfeller hvor uønskede mengder giftige komponenter utvinnes sammen med kalsiumfosfatfellingen kan na-turligvis filterkaken ikke brukes direkte som dyreforsuppliment.

Om ønsket kan de resulterende filtrater som er ri-ke på proteinhydrolysat som peptider og aminosyrer filtreres gjennom eller blandes med aktivert kull og derpå filtreres for å fjerne eventuelle gjenværende fargeforurensninger. Proteinhydrolysatet kan da utvinnes som et i det vesentlige hvitt pulver fra filtratet etter kjente metoder som for eksempel inndamping, frysetørking, sprøytetørking etc. Produktet er lett oppløselig i vann og danner en i alt vesentlig smaks- og fargeløs-oppløsning sammenlignet med de tidligere produkter som typisk hadde uønsket smak og/eller farge, ka-rakteristisk for det spesielle proteinsubstrat som var brukt - for eksempel fiskesmak eller blodsmak og/eller farge. Føl-gelig kan produktet i henhold til oppfinnelsen med fordel brukes som proteinsuppliment til forskjellige retter eller som proteintillegg i drikker som fruktsafter, kullsyreholdige so r softdrinker, øl etc., og som tillegg til typiske produkter som supper, frokostretter etc.. Sekundært kan produktet også brukes som dyrefortillegg og kan med fordel dusjes eller sprøytes i oppløsningsform på det ønskede dyrefor eller for-mel, for eksempel for svin, drøvtyggere, hester, fjærkre o.l.

Oppfinnelsen vil forstås bedre i lys av de følgen-de ikke begrensende eksempler.

Eksempel 1.

I dette eksempel tilsatte man 1,5 g pankreatin 4

x N.F. (National Formulary - standard nomenklatur) til en vandig suspensjon inneholdende 50 g fiskeproteinkonsentrat i 500 ml vann. Blandingens pH ble innstilt på 8,0 ved tilsetning av vandig kalsiumhydroksyd - ca. 8 g kalsiumhydroksyd gikk med. Blandingen ble omrørt i 22 timer ved 40°C. I løpet av dette tidsrom ble det vandige mediets pH stadig målt og kalsiumhydroksyd tilsatt for å opprettholde pH lik 8. Blandingens pH ble deretter innstilt på 7 ved tilsetning av konsen-trert fosforsyre, ca. 0,5 ml, hvilket resulterte i en gel-lignende felling av kalsiumfosfat. Derpå ble blandingen filtrert gjennom filtrerpapir på trakt. Derpå tilsatte man 10 g

aktivert kullpulver (Darco KB), og filtrerte filtratet på nytt fulgt av frysetørking som ga et hvitt krystallinsk pulver med meget svak gultone. Man laget en 2,5 vekt-^-ig vandig oppløsning av proteinhydrolysat av dette og man fikk en klar i alt vesentlig fargeløs oppløsning med liten eller in-gen smak.

Ovenstående fremgangsmåte gjentas, men i dette tilfelle benyttes ammohiumhydroksyd istedenfor kalsiumhydroksyd for regulering av pH. I dette tilfelle brukes et filterhjelpestoff (diatoméjord) under det første filtreringstrinn. Det fremstilte proteinhydrolysatet er et nesten hvitt krystallinsk pulver. En 2,5 vekt-^-ig vandig oppløsning av proteinhydro-lysatproduktet har en klar men svakt gul farge og en anelse bitter smak.

Eksempel 2.

Dette eksempel illustrerer oppfinnelsens fremgangsmåte i større teknisk målestokk og belyser ytterligere for-bedringen i filtreringshastighet som oppnås i henhold til foreliggende metode sammenlignet med den tidligere teknikk hvor man benyttet vanlig filterhjelpestoff. I dette eksempel ble 209 kg fiskeproteinkonsentrat blandet med 2088 kg ion-fritt vann ved en temperatur på ca. 45°C. Blandingens pH ble innstilt på ca. pH 8,5 + 0,2 ved regulert tilsetning av kalsiumhydroksyd, ca. 2,3 kg var nødvendig. 2,3 1 toluen og 2,3 1 kloroform tilsettes blandingen som biostatisk middel og den oppvarmes til ca. 43°C hvorpå man tilsetter 6,3 kg pankreatin 4 x N.F. (National Formulary XII - nummer 287). Under nedbrytningen av fiskeproteinkonsentratet synker reaksjonsblandingens pH og reguleres på ca. 7,7 - 0.3 med tilsetning av kalsiumhydroksyd hver halvtime i ca. 4 til 5 timer. Det går med ca. 7 - 9 kg kalsiumhydroksyd. Man fortsetter nedbrytningen i 14 - 15 timer hvoretter pH har sunket til ca. " J, k- - 0,2. Man regulerer pH til 7,0 - 0,1 ved tilsetning av 85 vekt-$-ig mandig fosforsyre. Reaksjonsblandingen oppvarmes til ca. 62°C i 30 minutter for å deaktivere pankreatinensym-komplek-set og pumpes gjennom en filterpresse med en hastighet på 95 - 150 liter pr. minutt i det man benytter bare det basiske kalsiumfosfat som er utfeldt etter tilsetning av fosforsyren, som hjelpestoff under filtreringen. Man tapper av filtratet og blander det med 67 kg pulverisert aktivt kull i 30 minutter og filtrerer på nytt for å fjerne aktivkullet. Kullfil-terkaken vaskes med 378 1 varmt vann (ca. 65°C) og slås sammen med filtratet. Det samlede filtratet og vaskevannet oppvarmes og kondenseres ved inndamping til et tørrstoffinn-hold på ca. 10$. Konsentratet avkjøles til 5°C og sprøyte-tørkes til ca. 118 kg proteinhydrolysat som et i alt vesentlig hvittrpulver. En prøve av produktet oppløses i vann og danner en i det vesentlige fargeløs klar oppløsning uten skjeldnebar smak.

Man gjentar denne fremgangsmåten ved å benytte ammoniumhydroksyd istedenfor kalsiumhydroksyd og ca. 118 kg diatomejord som filterhjelpestoff under den første filtrering. I dette tilfelle er den høyeste mulige filtreringshastighet ca. 19 l/minutt og en prøve av produktet danner en vandig opp-løsning med en tydelig gul tone og en litt flau eller ubehage-lig smak.

Man kan åpenbart tenke seg mange forandringer og variasjoner av oppfinnelsen uten imidlertid å komme utenfor oppfinnelsens ramme og ide.

Claims

1. Fremgangsmåte for ensymatisk hydrolyse av uoppløse-lig, ikke-funksjonelt protein fra fisk eller dyr, karakterisert ved at man gjennomfører følgende trinn: a) lager en væskesuspensjon av proteinet, b) regulerer suspensjonens pH til ca. 7,5 - 9,5 ved tilsetning av kalsiumhydroksyd. c) fører proteinet i kontakt med et alkali-aktivt protein-proteolytisk ensym og holder suspensjonens temperatur på mellom ca. 35 og 60 C og pH på ca. 7,2-8, i 12 % ±1 24 timer, ved tilsetning av kalsiumhydroksyd, hvorunder proteinet hydrolyse-res, og danner en partikkelformet felling av kalsiumfosfat og d) filterer produktblandingen fra trinn c), med kalsiumfosfatfellingen som filterhjelpestoff, under dannelse av et proteinhydrolysat-rikt filtrat og en filterkake som inneholder uoppløselig protein, karbohydrater og nevnte felling.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at kalsiumfosfatfellingen er det eneste filterhjelpestoff som benyttes under filtreringstrinn d).

3- Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at suspensjonen under trinn a) er en vandig suspensjon.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at filtratproduktet fra trinn d) føres i kontakt med aktivkullpulver for å fjerne fargeforurensninger.

5- Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at proteinet er f iskeproteinkonsentrat .•

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at proteinet er en blodproteinblanding.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert vee d at ensymet er pankreatin.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved ateensymet er et trypsin.

9. Framgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ensymet er krymotrypsin.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ensymet er karboksypeptidase A.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ensymet er karboksypeptidase B.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ensymet er kollagenase.