PL193409B1 - Sposób usuwania insuliny bydlęcej z ciekłego beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego - Google Patents

Abstract

1. Sposób usuwania insuliny bydl ecej z ciek lego, bezt luszczowego materia lu proteinowego pochodz acego z mleka krowiego, znamienny tym, ze kontaktuje si e ciek ly, bezt luszczowy mate- ria l proteinowy pochodz acy z mleka krowiego, przy czym materia l ma pH od 2 do 8, w temperatu- rze ni zszej ni z 65°C z makroporowat a zywic a adsorpcyjn a na bazie styrenu albo na bazie akryla- nów, przy czym stosunek wagowy poddawanego obróbce materia lu proteinowego do zywicy ad- sorpcyjnej wynosi co najwy zej 100:1, i wymienion a obróbk e zywicy laczy si e z co najmniej jedn a obróbk a materia lu proteinowego drog a ultra- i diafiltracji oraz je zeli jest to konieczne, to tak otrzy- many ciek ly materia l zateza si e do koncentratu proteinowego i ewentualnie suszy do postaci proszku. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania insuliny bydlęcej z ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego.

Sposób według wynalazku przez usuwanie insuliny bydlęcej z ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego, pozwala na uzyskanie w zasadzie wolnego od insuliny bydlęcej materiału proteinowego, przykładowo do zastosowania jako składnik proteinowy w mieszance mlecznej dla niemowląt lub w innym specjalnym preparacie odżywczym albo jako surowiec w mleku konsumpcyjnym, innych napojach mlecznych albo w różnych preparatach mlecznych. Przy wytwarzaniu wymienionych produktów w zasadzie wolny od insuliny bydlęcej i beztłuszczowy materiał proteinowy, który pochodzi z mleka krowiego i wytwarzany jest sposobem według wynalazku, można stosować jako składnik proteinowy.

W zasadzie wolny od insuliny bydlę cej, beztł uszczowy materiał proteinowy, korzystnie serwatka, który pochodzi z mleka krowiego i otrzymuje się go sposobem według wynalazku, jest optymalnie przydatnym składnikiem proteinowym w powyższych produktach, ponieważ w sposobie według wynalazku w zasadzie nie zmienia się smaku produktu.

Cukrzyca insulinozależna (IDDM) jest chorobą spowodowaną przez zniszczenie wytwarzających insulinę komórek beta w wyspach trzustkowych Langerhansa, natomiast inne komórki wysp pozostają nienaruszone (Castano L. i Eisenbarth GS, Annu. Rev. Immunol, 8 (1990) 647-79).

Uważa się, że na ryzyko nabywania IDDM przez dzieci mają wpływ czynniki zarówno genetyczne, jak i środowiskowe. Czynnik genetyczny jest ważnym, lecz niewystarczającym czynnikiem dla wyjaśnienia rozwoju IDDM. W przypadku IDDM ryzyko powstania tej choroby w ciągu okresu życia u jednego z bliźniąt jednojajowych wynosi tylko od 30 do 50%, gdy drugie z bliźniąt ma IDDM. Tylko 10% nowych przypadków IDDM ma miejsce w rodzinach z IDDM, a 90% nowych przypadków diagnozuje się u pacjentów z rodzin bez IDDM. Mówiąc inaczej, przy rozwoju IDDM czynniki środowiskowe mogą mieć nawet większe znaczenie niż czynniki genetyczne.

Szereg badań epidemiologicznych wykazuje, że kontakt z białkiem mleka krowiego we wczesnym dzieciństwie zwiększa ryzyko nabycia IDDM (Gerstein H., Diabetes Care 17 (1994) 13-19). Badania epidemiologiczne wykorzystano do zaprezentowania kilku hipotez dotyczących mechanizmów, w których białka mleka krowiego mogłyby działać jako czynniki cukrzycotwórcze. Jedną z ostatnich jest hipoteza, według której insulina w mleku krowim może powodować reakcję immunologiczną, która jest błędnie skierowana przeciw wytwarzaniu przez dzieci własnej insuliny (Vaarala, O., Paronen, J., Otonkoski, T., Akerblom, H.K., Scand. J. Immunol. 47 (1998) 131-135).

Podana doustnie, heterologiczna insulina, różniąca się nieznacznie od insuliny autologicznej, może naruszać tolerancję immunologiczną względem komórek beta. Tworzenie się limfocytów identyfikujących insulinę może być szkodliwe u osób, które są podatne dziedzicznie na IDDM, a aktywacja takiej populacji limfocytów może później, w czasie życia, dać w wyniku atak autoimmunologiczny skierowany przeciw komórkom beta wytwarzającym insulinę. Wykazaliśmy, że podawanie dzieciom mieszanki mlecznej indukuje wytwarzanie się przeciwciał względem insuliny bydlęcej (Vaarala, O., Paronen, J., Otonkoski, T., Akerblom, H.K., Scand. J. Immunol. 47 (1998) 131-135). Te przeciwciała reagują krzyżowo z insuliną ludzką. Ze względu na fakt, że obecność autoprzeciwciał wobec insuliny (IAA) poprzedza i zapowiada wystąpienie IDDM, to immunizacja wobec insuliny, spowodowana produktami mlecznymi, może być szkodliwa i zwiększać ryzyko nabycia IDDM. Stąd produkty mleczne niezawierające immunoreaktywnej insuliny bydlęcej mogłyby być uważane za odżywki niewywołujące cukrzycy.

Gdyby czynnikiem aktywującym autoimmunizację miała być insulina bydlęca, która znajduje się w małych ilościach w mleku krowim, to nadzwyczaj ważne byłoby usuwanie jej z mieszanek mlecznych dla niemowląt w celu zapobieżenia wystąpienia IDDM u dzieci. Zgodnie z tym istnieje zapotrzebowanie na dostępne w handlu produkty z mleka krowiego oraz produkty oparte na mleku krowim, które nie zawierają immunoreaktywnej insuliny bydlęcej. Dotyczy to zwłaszcza mieszanek mlecznych dla niemowląt, które są pierwszymi produktami opartymi na mleku krowim, konsumowanymi przez niemowlęta. Dotyczy to ponadto innych specjalnych preparatów odżywczych i różnych napojów mlecznych i produktów mlecznych, takich jak lody, jogurty i sery.

Co więcej, byłoby pożądane, żeby stosowana w produktach część proteinowa nie zmieniała w sposób zasadniczy ich zwykłego smaku.

Poprzednio wykazano, że insulinę bydlęcą można usunąć z beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego, takiego jak serwatka albo mleko odtłuszczone, drogą wyPL 193 409 B1 miany kationów, a następnie ewentualnej hydrolizy, a po hydrolizie ewentualnie obróbki chromatograficznej, która może być na przykład obróbką drogą adsorpcji na żywicy (fińskie zgłoszenie patentowe nr 971872). Z fińskiego opisu patentowego nr 94089, niniejszego zgłaszającego, znana jest także obróbka produktów hydrolizy białek drogą adsorpcji na żywicy.

Obecnie niespodziewanie stwierdzono, że insulinę bydlęcą można usunąć z ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego, takiego jak serwatka albo odtłuszczone mleko, bezpośrednio za pomocą obróbki drogą adsorpcji na żywicy. W tym nowym sposobie insulinę bydlęcą usuwa się z materiału proteinowego pełniej i bardziej ekonomicznie niż poprzednio.

W nowym sposobie nie jest nawet wymagana hydroliza białek. W ten sposób unika się dodatkowych kosztów spowodowanych etapem hydrolizy oraz zmiany smaku spowodowanej przez produkty hydrolizy. Otrzymane produkty hydrolizy są rozszczepionymi białkami, które zmieniają zwykły smak wytwarzanego produktu. Na przykład mleko, którego część proteinowa jest przynajmniej częściowo zastąpiona przez serwatkę poddaną hydrolizie, a zatem zawierającą rozszczepione białka, nie smakuje tak jak mleko. I odwrotnie, mleko, którego część proteinowa jest przynajmniej częściowo zastąpiona serwatką poddaną obróbce sposobem według wynalazku smakuje w zasadzie tak jak mleko.

Mleko krowie zawiera zwykle małe ilości insuliny bydlęcej. Jej zawartość różni się w zależności od metody oznaczania, przy czym na przykład przy użyciu metody ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) i metody RIA (Radio Immuno Assay) wykryto zawartość około 1 ng/ml.

W niniejszym wynalazku insulinę bydlęcą oznaczano w próbkach przy użyciu metody RIA. Roztwór próbki suszono ze stanu zamrożenia, rozpuszczano w stężonym roztworze i oznaczano metodą RIA. Metodę ELISA wykorzystywano jako drugą niezależną metodę, gdzie stosowane przeciwciała nie były takie same jak w metodzie RIA. W celu uzyskania wiarygodnych wyników analiza RIA musi być prowadzona przed obróbką cieplną. Metoda RIA i ELISA dały wyniki, które były tego samego rzędu.

Przy oczyszczaniu insuliny z cieczy produkcyjnych i ekstrakcyjnych stosowano zwykle chromatografię cieczową i kolumnę z odwróconą fazą (Kroeff i wsp., J. Chromatogr. 461 (1989) 45-61, Poll and Harding, J. Chromatogr. 539 (1991) 37-45, Cox, J. Chromatogr. 599 (1992) 195-203, Welinder, J. Chromatogr. 542 (1991) 83-99, filtrację żelową albo kolumnę anionowymienną (WO 90/00176 i WO 90/00177) albo słabą kolumnę kationowymienną (DE 3511270 A1 i GB 2173503 A). W żadnej z tych publikacji nie omawiano dotychczas bezpośredniego oddzielania insuliny bydlęcej od odtłuszczonego mleka albo serwatki, z wyjątkiem wspomnianego wyżej fińskiego zgłoszenia patentowego nr 971872. Chromatografia z odwróconą fazą albo z filtracją żelową nie nadaje się do obróbki mleka, ponieważ poddane obróbce mleko powinno nadawać się do produktów żywnościowych i mieć umiarkowaną cenę.

Insulinę można łatwo poddać inaktywacji immunologicznej drogą obróbki cieplnej. Na przykład pasteryzacja (72°C) i obróbka w ultrawysokiej temperaturze (sterylizacja UHT, 135-140°C) powodują inaktywację większości insuliny do postaci niewykrywalnej drogą analizy RIA. Zauważono jednak, że niemowlęta, którym podawano mieszanki mleczne, nabyły odporność na insulinę bydlęcą poprzez te mieszanki mleczne (Vaarala, O., Paronen, J., Otonkoski, T., Akerblom, H.K., Scand. J. Immunol. 47 (1998) 131-135), przy których produkcji większość insuliny stała się niewykrywalna metodą RIA w etapie ogrzewania.

Zgodnie z wynalazkiem stwierdzono w jaki sposób usuwać bardziej skutecznie niż poprzednio insulinę bydlęcą z ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego. W tym przypadku przy umiarkowanych kosztach uzyskuje się kompozycję proteinową pochodzącą z mleka krowiego, która nadaje się do produktów żywnościowych, jest w zasadzie wolna od insuliny bydlęcej i jako taka nadaje się do stosowania jako część proteinowa w mieszankach mlecznych dla niemowląt, a także w innych specjalnych preparatach odżywczych albo jako surowiec w mleku konsumpcyjnym, innych napojach mlecznych i różnych produktach mlecznych, takich jak lody, jogurty albo sery, i która nie zmienia ich smaku w porównaniu ze zwykłym smakiem.

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania insuliny bydlęcej z ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego, polegający na tym, że kontaktuje się ciekły, beztłuszczowy materiał proteinowy pochodzący z mleka krowiego, przy czym materiał ma pH od 2 do 8, w temperaturze niższej niż 65°C z makroporowatą żywicą adsorpcyjną na bazie styrenu albo na bazie akrylanów, przy czym stosunek wagowy poddawanego obróbce materiału proteinowego do żywicy adsorpcyjnej wynosi co najwyżej 100:1, i wymienioną obróbkę żywicy łączy się z co najmniej jedną obróbką materiału proteinowego drogą ultra- i diafiltracji oraz jeżeli jest to konieczne, to tak

PL 193 409 B1 otrzymany ciekły materiał zatęża się do koncentratu proteinowego i ewentualnie suszy do postaci proszku.

Korzystnie jako ciekły, beztłuszczowy materiał proteinowy pochodzący z mleka krowiego stosuje się serwatkę, koncentrat białek serwatki, mleko odtłuszczone albo roztwór kazeiny, a zwłaszcza serwatkę.

Korzystnie stosunek wagowy poddawanego obróbce materiału proteinowego do żywicy adsorpcyjnej wynosi korzystnie od 10:1 do 40:1.

Korzystnie materiał proteinowy przepuszcza się przez kolumnę wypełnioną żywicą adsorpcyjną z szybkością przepływu od 1 do 20 objętości kolumny (BV)/godz., a zwłaszcza od 6 do 8 BV/godz., w temperaturze od 2° do 30°C, a zwł aszcza od 2° do 10°C.

Korzystnie materiał proteinowy kontaktuje się z żywicą adsorpcyjną w temperaturze od 2° do 30°C, a zwłaszcza od 2° do 10°C w mieszalniku, przy czym czas kontaktowania w warunkach łagodnego mieszania wynosi poniżej 2 godzin, a zwłaszcza 60 minut.

Korzystnie przed kontaktowaniem materiału proteinowego z żywicą adsorpcyjną i ewentualnie po obróbce za pomocą żywicy adsorpcyjnej prowadzi się ultra- i diafiltrację ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego z zastosowaniem błon odcinających frakcję od 5000 do 25000 D.

Korzystnie przed kontaktowaniem ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego z żywicą adsorpcyjną materiał poddaje się wstępnej obróbce drogą klarowania, korzystnie mikrofiltracji, ultrawirowania albo wirowania, a zwłaszcza filtrowania materiału przez błony mikrofiltracyjne o porowatości od 0,05 do 1,4 mikrometra, a zwłaszcza przez błony o porowatości 0,1 mikrometra.

Korzystnie ciekły materiał poddany obróbce za pomocą żywicy adsorpcyjnej zatęża się drogą ultra- i diafiltracji stosując błony odcinające frakcję od 5000 do 25000 D, a zwłaszcza błony odcinające frakcję 10000 D, do koncentratu proteinowego, który suszy się ewentualnie do postaci proszku, zwłaszcza drogą suszenia rozpyłowego albo suszenia ze stanu zamrożenia.

Sposób według wynalazku może obejmować kontaktowanie ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego, przy czym materiał ma pH od 2 do 8, w temperaturze niższej niż 65°C z żywicą adsorpcyjną, przy czym stosunek wagowy poddawanego obróbce materiału proteinowego do żywicy adsorpcyjnej wynosi co najwyżej 100:1, ewentualne łączenie z wymienioną obróbką za pomocą żywicy co najmniej jednej obróbki drogą ultra- i diafiltracji materiału proteinowego oraz jeżeli jest to konieczne, zatężanie tak otrzymanego ciekłego materiału do koncentratu proteinowego i ewentualnie suszenie do postaci proszku.

Usunięcie z mleka tłuszczu i kazeiny skutkuje uzyskaniem serwatki zawierającej białka serwatki. Z ogólnej ilości białek mleka około 20% stanowią białka serwatki, a resztę stanowi kazeina. Serwatka otrzymywana przy produkcji serów jest nazywana serwatką serową, natomiast serwatka otrzymywania przy produkcji kazeiny jest nazywana z kolei serwatką kazeinową.

Sposób według wynalazku nadaje się najlepiej do obróbki serwatki. W sposobie według wynalazku stosowana może być jakakolwiek serwatka pochodząca z mleka krowiego, taka jak serwatka serowa, podpuszczkowa serwatka kazeinowa, kwaśna serwatka kazeinowa albo kwaśna serwatka serowa.

Beztłuszczowy materiał proteinowy pochodzący z mleka krowiego może stanowić także serwatka ultra- albo diafiltrowana, to znaczy koncentrat białek serwatki. W tym przypadku objętość cieczy poddawana obróbce za pomocą żywicy jest mniejsza, a stopień usuwania insuliny bydlęcej jest w przybliż eniu taki sam jak przy obróbce serwatki.

W sposobie według wynalazku jako beztłuszczowy materiał proteinowy można stosować odtłuszczone mleko albo wodny roztwór otrzymany z odtłuszczonego mleka w proszku albo wodny roztwór otrzymany z kazeiny z mleka, to znaczy roztwór kazeiny. Jednak w tym przypadku stopień usuwania insuliny bydlęcej nie jest tego samego rzędu jak w przypadku obróbki serwatki.

W sposobie według wynalazku insulinę bydlę c ą usuwa się z beztł uszczowego materiał u proteinowego pochodzącego z mleka krowiego, korzystnie z serwatki albo z koncentratu białek serwatki, przez kontaktowanie poddawanego obróbce materiału z żywicą adsorpcyjną. Jako żywicę adsorpcyjną, z którą wiąże się insulinę bydlęcą, można stosować korzystnie żywicę adsorpcyjną na bazie styrenu albo na bazie akrylanów. Do odpowiednich żywic adsorpcyjnych należy Dowex-XUS 40285.00 (wielkość porów około 50A, producent Dow Inc, Niemcy) i Amberlite XAD7 (wielkość porów pomiędzy

450 a 500 A, producent Rohm & Haas, Francja).

PL 193 409 B1

Obróbkę za pomocą żywicy adsorpcyjnej można prowadzić albo przepuszczając poddawany obróbce materiał proteinowy przez kolumnę wypełnioną żywicą adsorpcyjną albo kontaktując materiał proteinowy z żywicą adsorpcyjną w mieszalniku. Przy obróbce za pomocą żywicy adsorpcyjnej wartość pH wynosi od 2 do 8, a zwłaszcza od 4 do 6,7, a temperatura wynosi poniżej 65°C, zwykle od 2° do 30°C, a zwłaszcza od 2° do 10°C.

Gdy obróbkę za pomocą żywicy adsorpcyjnej prowadzi się w kolumnie, to kolumnę wypełnia się żywicą adsorpcyjną, którą dogodnie regeneruje się za pomocą NaOH i HCl. Poddawany obróbce materiał proteinowy przepuszcza się przez kolumnę wypełnioną żywicą adsorpcyjną z szybkością przepływu od 1 do 20 objętości kolumny (BV) na godzinę, a zwłaszcza z szybkością od 6 do 8 BV na godzinę. Stosunek wagowy poddawanego obróbce materiału proteinowego do żywicy adsorpcyjnej wynosi co najwyżej 100:1, a zwłaszcza od 10:1 do 40:1.

Gdy obróbkę za pomocą żywicy adsorpcyjnej prowadzi się w mieszalniku, to żywicę adsorpcyjną regeneruje się w wyżej opisany sposób, a poddawany obróbce materiał proteinowy wprowadza się do mieszalnika, w którym kontaktują się one ze sobą w warunkach łagodnego mieszania. Przy obróbce żywicą stosunek wagowy poddawanego obróbce materiału proteinowego do żywicy adsorpcyjnej wynosi co najwyżej 100:1, a zwłaszcza od 10:1 do 40:1, a czas trwania kontaktowania jest krótszy niż 2 godziny, a zwłaszcza 60 minut.

Z powyż szą obróbką ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego za pomocą żywicy adsorpcyjnej można łączyć co najmniej jedną obróbkę za pomocą ultrai diafiltracji. Drogą ultra- i diafiltracji ciekły materiał można zatężać do suszenia albo do dalszego przetwarzania, przy czym ultra- i diafiltrację można wykorzystać równocześnie do zakończenia usuwania insuliny bydlęcej z poddawanego obróbce materiału. Przy ultra- i diafiltracji stosuje się półprzepuszczalne błony odcinające frakcje od 5000 do 25000 D, a zwłaszcza 10000 D. Do odpowiednich materiałów błon nadających się do ultrafiltracji należy polisulfon, polieterosulfon i materiały z powłoką hydrofilową.

Stopień usunięcia insuliny uzyskany drogą ultra- i diafiltracji zwiększa się wraz ze wzrostem stosunku stężeń, przy czym odpowiedni stosunek stężeń wybiera się dla każdego szczególnego przypadku.

Serwatkę albo inny rozcieńczony materiał wyjściowy można przed wspomnianą wyżej obróbką za pomocą żywicy adsorpcyjnej zatężać drogą wspomnianej wyżej ultra- i diafiltracji odpowiednio do koncentratu białek serwatki albo do innego stężonego materiału wyjściowego. Z drugiej strony ultrai diafiltrację moż na prowadzić po wspomnianej wyżej obróbce za pomocą żywicy adsorpcyjnej, przez co uzyskuje się koncentrat proteinowy, który można suszyć do proszku, dogodnie drogą suszenia rozpyłowego albo ze stanu zamrożenia.

Przy obróbce materiału wyjściowego całkowity stosunek stężeń może wynosić na przykład około 24 (stosunek stężeń najpierw 6, a następnie 4), lecz przy zatężaniu materiału do koncentratu proteinowego całkowity stosunek stężeń może wynosić na przykład około 120 (stosunek stężeń najpierw 10, a następnie 12).

W zalecanej postaci realizacji sposobu według wynalazku ultra- i diafiltrację prowadzi się przed i ewentualnie po obróbce za pomoc ą żywicy adsorpcyjnej.

Przed kontaktem z żywicą adsorpcyjną ciekły, beztłuszczowy materiał proteinowy pochodzący z mleka krowiego, korzystnie serwatkę, można poddawać obróbce wstępnej drogą klarowania w temperaturze poniżej 65°C, dogodnie drogą mikrofiltracji, ultrafiltracji albo wirowania. Obróbkę wstępną prowadzi się dogodnie drogą filtrowania poddawanego obróbce materiału przez błony mikrofiltracyjne, przy czym porowatość błon wynosi od 0,05 do 1,4 mikrometra, a zwłaszcza 0,1 mikrometra. W takim przypadku można usuwać, zwłaszcza z serwatki, proszek kazeinowy albo denaturowane białka serwatki, które mogą ewentualnie być obecne i razem z którymi występuje część białek makrocząsteczkowych, z którymi jest związana insulina. Z kolei w przypadku ultrafiltracji można stosować błony odcinające frakcje od 50000 do 200000 D, przy czym szybkość wirowania wynosi dogodnie od 1000 do 10000 obrotów na minutę.

Obróbka drogą klarowania także obniża zawartość insuliny bydlęcej w poddawanym obróbce materiale. Przykładowo przy wspomnianej wyżej obróbce drogą klarowania zawartość insuliny bydlęcej w serwatce zmniejsza się o 6 do 10%.

W najbardziej zalecanej postaci realizacji sposobu według wynalazku serwatkę poddaje się obróbce za pomocą żywicy adsorpcyjnej i taką obróbkę łączy się z obróbką drogą ultra- i diafiltracji, którą prowadzi się albo przed albo po obróbce żywicą. Badania wykazały, że powyższy sposób postępowa6

PL 193 409 B1 nia skutkował usunięciem insuliny bydlęcej z serwatki przez obróbkę serwatki serowej albo kazeinowej za pomocą żywicy adsorpcyjnej, takiej jak Dowex XUS 40285.00 (Dow Inc. Niemcy) albo Amberlite XAD 7 (Rohm & Haas, Francja). Insulina wiąże się z żywicą przez przepuszczenie serwatki przy pH 2 do 8 przez żywicę adsorpcyjną regenerowaną za pomocą NaOH i HCl. Tak poddaną obróbce serwatkę poddawano ultrafiltracji przy pH 6,5 do koncentratu białek serwatki, który odparowywano i suszono do postaci proszku. Obróbkę prowadzono także najpierw drogą ultra- i diafiltrowania serwatki, a następnie obróbki otrzymanego koncentratu proteinowego za pomocą żywicy adsorpcyjnej. Przy obróbce zawartość insuliny w serwatce, oznaczona drogą RIA, zmniejszyła się z 21 do 3 ng/g białka, to znaczy około 85% w stosunku do białka.

Z serwatki poddanej obróbce w powyższy sposób wytworzono preparat białek serwatki, który pod względem zawartości insuliny bydlęcej był znacznie czystszy niż odpowiednia mieszanka mleczna w proszku dla niemowląt (około 22 do 30 ng/g białka), mleko w proszku (około 30 ng/g białka) albo ultra- albo diafiltrowane białka serwatki w proszku (zawartość białek 70 do 80%, 15 do 25 ng/g białka). Tak otrzymany preparat białek serwatki, w zasadzie wolny od insuliny bydlęcej, nadaje się do stosowania jako surowiec i jedyne źródło białek w mieszankach mlecznych dla niemowląt, ponieważ pod względem odżywczym białko serwatki ma nadzwyczaj wysoką jakość i nie ma potrzeby uzupełniania wartości odżywczej innymi białkami. W zasadzie wolny od insuliny bydlęcej materiał proteinowy otrzymany sposobem według wynalazku nadaje się do stosowania jako surowiec albo jako proteinowa część różnych specjalnych preparatów odżywczych, różnych napojów mlecznych, takich jak mleko konsumpcyjne albo różne inne preparaty mleczne, takie jak lody, jogurty i sery. Mieszanki mleczne dla niemowląt, pierwsze produkty na bazie mleka krowiego konsumowane przez niemowlęta, składają się z mleka, ś mietany, oleju roś linnego, serwatki w proszku o niskiej zawartoś ci soli, minerał ów i witamin, z których mleko, ś mietana i serwatka w proszku o niskiej zawartości soli zawierają insulinę bydlęcą.

Sposób według wynalazku umożliwia znaczne zmniejszenie zawartości insuliny bydlęcej w mieszankach mlecznych dla niemowląt albo w innych specjalnych preparatach odżywczych na bazie mleka krowiego, napojach mlecznych i innych preparatach mlecznych oraz w surowcach do ich wytwarzania.

Do wytwarzania mieszanek mlecznych dla niemowląt w zasadzie bez insuliny bydlęcej albo innego specjalnego preparatu odżywczego, albo mleka konsumpcyjnego, innego napoju mlecznego, albo innego preparatu mlecznego, albo ich surowca, można stosować, jako część proteinową przy wytwarzaniu produktu w zasadzie wolnego od insuliny bydlęcej, beztłuszczowy materiał proteinowy pochodzący z mleka krowiego otrzymany sposobem według wynalazku.

Wynalazek będzie opisany bardziej szczegółowo w następujących przykładach.

P r z y k ł a d 1

Usuwanie insuliny bydlęcej z serwatki za pomocą makroporowatej żywicy adsorpcyjnej na bazie styrenu, Dowex XUS 40285.00, przy pH 4,8.

Żywicę adsorpcyjną XUS 40285.00 regenerowano za pomocą 2% NaOH + 2% HCl, przepłukiwano do odczynu obojętnego i umieszczano w 20 ml kolumnie. Następnie przy pH 5,8 przepuszczano przez nią 20 objętości kolumny (BV), to znaczy 400 ml, świeżej serwatki serowej.

W czasie obróbki usuwano z serwatki 45% insuliny bydlę cej. Wydajność uzyskiwania białka przy obróbce wynosiła 93%, co oznacza, że zawartość insuliny zmniejszyła się o 42% w stosunku do białka.

P r z y k ł a d 2

Usuwanie insuliny bydlęcej z serwatki za pomocą żywicy adsorpcyjnej XUS 40285.00 przy wartościach pH 4; 5,8 i 6,4.

Żywicę adsorpcyjną XUS 40285.00 regenerowano za pomocą 2% NaOH + 2% HCl i przepłukiwano do odczynu obojętnego. 145 ml serwatki serowej doprowadzonej do pH 4; 5,8 albo 6,4 i 25 ml żywicy umieszczano w kolbie Erlemeyera umieszczonej we wstrząsarce. Po 60 minutach wstrząsania żywicę oddzielono od serwatki i przy użyciu RIA oznaczano zawartość insuliny bydlęcej.

W przypadku tej obróbki przy pH 4 usuwano 0,57% insuliny bydlęcej, 71% - przy pH 5,8 i 58% przy pH 6,4. Wydajność uzyskiwania białka wynosiła 69% przy pH 4,0, 66% - przy pH 5,8 i 63% - przy pH 6,4, w stosunku do białka, a zawartość insuliny zmniejszyła się odpowiednio o 39%, 47% i 37%. Test ten wykazuje, że insulinę bydlęcą można usuwać z serwatki za pomocą żywicy adsorpcyjnej w szerokim zakresie pH.

PL 193 409 B1

P r z y k ł a d 3

Usuwanie insuliny bydlęcej z serwatki za pomocą makroporowatej żywicy adsorpcyjnej na bazie akrylanów, Amberlite XAD 7.

Żywicę adsorpcyjną XAD 7 regenerowano za pomocą 4% NaOH + 0,09% HCI, przepłukiwano do odczynu obojętnego i umieszczano w 20 ml kolumnie. Następnie przy pH 6,4 przepuszczano przez nią 20 objętości kolumny (BV), to znaczy 400 ml, świeżej serwatki serowej.

W czasie tej obróbki usuwano z serwatki 76% insuliny bydlęcej. Wydajność uzyskiwania białka przy tej obróbce wynosiła 90%, co oznacza, że zawartość insuliny zmniejszyła się o 68% w stosunku do białka.

P r z y k ł a d 4

Usuwanie insuliny bydlęcej z koncentratu białek serwatki za pomocą żywicy adsorpcyjnej, XUS

40285.00, przy pH 5,8.

Żywicę adsorpcyjną XUS 40285.00 regenerowano za pomocą 4% NaOH + 0,09% HCl, przepłukiwano do odczynu obojętnego i umieszczano w 20 ml kolumnie. Następnie przy pH 5,8 przepuszczano przez nią 20 objętości kolumny (BV), to znaczy 400 ml, poddanego mikrofiltracji (1,4 mikrometry) koncentratu białek serwatki (suchy materiał 5%, białka 32% suchego materiału). W czasie tej obróbki usuwano z koncentratu białek serwatki 46% insuliny bydlęcej. Wydajność uzyskiwania białek przy tej obróbce wynosiła 98%, co oznacza, że zawartość insuliny zmniejszyła się o 45% w stosunku do białka.

P r z y k ł a d 5

Usuwanie insuliny bydlęcej z koncentratu białek serwatki za pomocą makroporowatej żywicy adsorpcyjnej na bazie akrylanów, Amberlite XAD 7.

Żywicę adsorpcyjną XAD 7 regenerowano za pomocą 4% NaOH + 0,09% HCI, przepłukiwano do odczynu obojętnego i umieszczano w 20 ml kolumnie. Następnie przy pH 6,4 przepuszczano przez kolumnę 20 objętości kolumny (BV), to znaczy 400 ml, świeżego koncentratu białek serwatki (zawartość białek 2%).

W czasie tej obróbki usuwano z koncentratu białek serwatki 86% insuliny bydlęcej. Wydajność uzyskiwania białek przy tej obróbce wynosiła 85%, co oznacza, że zawartość insuliny zmniejszyła się o 73% w stosunku do białka.

P r z y k ł a d 6

Usuwanie insuliny bydlęcej z odtłuszczonego mleka za pomocą żywicy adsorpcyjnej Amberlite

XAD 7.

Żywicę adsorpcyjną XAD 7 regenerowano za pomocą 4% NaOH + 0,09% HCI, przepłukiwano do odczynu obojętnego i umieszczano w 20 ml kolumnie. Następnie przy pH 6,7 przepuszczano przez kolumnę 20 objętości kolumny (BV), to znaczy 400 ml, odtłuszczonego mleka (suchy materiał 9%, 35% białek w suchym materiale).

W czasie tej obróbki usuwano 40% insuliny bydlęcej w stosunku do białka. Test ten wykazuje, że insulinę bydlęcą można usuwać także z mleka, przy czym jednak stopień usunięcia insuliny jest niższy niż w przypadku obróbki serwatki.

P r z y k ł a d 7

Usuwanie insuliny bydlęcej z roztworu kazeiny za pomocą żywicy adsorpcyjnej Amberlite XAD 7 przy pH 6,7.

Żywicę adsorpcyjną XAD 7 regenerowano za pomocą 4% NaOH + 0,09% HCI, przepłukiwano do odczynu obojętnego i umieszczano w 20 ml kolumnie. Następnie przy pH 6,7 przepuszczano przez kolumnę 20 objętości kolumny (BV), to znaczy 400 ml, roztworu soli sodowej kazeiny (suchy materiał 3%, 89% białek w suchym materiale).

W czasie tej obróbki usuwano 50% insuliny bydlęcej.

P r z y k ł a d 8 l świeżej serwatki serowej poddawano ultra- i diafiltrowaniu w temperaturze 40°C stosując błony GR81PP (błony odcinające frakcję 6000 D) przez ultrafiltr Labstak przy stosunku stężeń 6, rozcieńczano do początkowej objętości i filtrowano ponownie przy stosunku stężeń 4, co oznacza, że całkowity stosunek stężeń wynosił 24. Zawartość insuliny bydlęcej oznaczano przy użyciu RIA, a zawartość białek na podstawie serwatki wyjściowej i koncentratu białek serwatki otrzymanego jako końcowy produkt retencji. Serwatka wyjściowa zawierała 21,2 ng insuliny bydlęcej na gram białka, a koncentrat białek serwatki otrzymany po ultra- i diafiltracji zawierał 14,8 ng insuliny na g białka.

Zatem ultra- i diafiltracja zmniejszała zawartość insuliny bydlęcej o 30% w stosunku do białka.

PL 193 409 B1

P r z y k ł a d 9

5,040 kg proszku białka serwatki wytworzono z serwatki poddanej obróbce według przykładu 1, po czym w 60 litrach wody (50°C) rozpuszczono 11,423 kg mieszaniny tłuszczów roślinnych, 11,232 kg oczyszczonej laktozy, 12,260 kg maltodekstryny (DE 21), 135 g wstępnej mieszaniny witamin i składników mineralnych (zawierającej witaminy A, D, E, K, B1, B2, B6, B12, niacynę, kwas foliowy, kwas pantotenowy, biotynę, kwas askorbinowy, cholinę, inozytol, glukonian żelazawy, siarczan cynkowy, siarczan manganu, selenin sodowy, glukonian miedzi) i 70 g chlorku wapniowego, 300 g fosforanu wapniowego, 65 g siarczanu magnezowego, 125 g chlorku sodowego i 620 g cytrynianu potasowego. Zawartość suchego materiału w mieszaninie wynosiła około 40%.

Tak otrzymaną mieszaninę wprowadzano do homogenizatora (150/50 barów) i suszono do postaci proszku za pomocą suszarki rozpyłowej w temperaturach suszenia 180/75°C w złożu fluidalnym w temperaturach 70/120/30°C. Wygląd kompozycji i smak produktu nie różniły się od konwencjonalnej mieszanki mlecznej w proszku dla niemowląt.

Claims (8)

1. Sposób usuwania insuliny bydlęcej z ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego, znamienny tym, że kontaktuje się ciekły, beztłuszczowy materiał proteinowy pochodzący z mleka krowiego, przy czym materiał ma pH od 2 do 8, w temperaturze niższej niż 65°C z makroporowatą żywicą adsorpcyjną na bazie styrenu albo na bazie akrylanów, przy czym stosunek wagowy poddawanego obróbce materiału proteinowego do żywicy adsorpcyjnej wynosi co najwyżej 100:1, i wymienioną obróbkę żywicy łączy się z co najmniej jedną obróbką materiału proteinowego drogą ultra- i diafiltracji oraz jeżeli jest to konieczne, to tak otrzymany ciekły materiał zatęża się do koncentratu proteinowego i ewentualnie suszy do postaci proszku.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciekły, beztłuszczowy materiał proteinowy pochodzący z mleka krowiego stosuje się serwatkę, koncentrat białek serwatki, mleko odtłuszczone albo roztwór kazeiny, a zwłaszcza serwatkę.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek wagowy poddawanego obróbce materiału proteinowego do żywicy adsorpcyjnej wynosi od 10:1 do 40:1.

4. Sposób według jednego zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że materiał proteinowy przepuszcza się przez kolumnę wypełnioną żywicą adsorpcyjną z szybkością przepływu od 1 do 20 objętości kolumny (BV)/godz., a zwłaszcza od 6 do 8 BV/godz., w temperaturze od 2° do 30°C, a zwłaszcza od 2° do 10°C.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał proteinowy kontaktuje się z żywicą adsorpcyjną w temperaturze od 2° do 30°C, a zwłaszcza od 2° do 10°C w mieszalniku, przy czym czas kontaktowania w warunkach łagodnego mieszania wynosi poniżej 2 godzin, a zwłaszcza 60 minut.

6. Sposób według jednego zastrz. 1, znamienny tym, że przed kontaktowaniem materiału proteinowego z żywicą adsorpcyjną i ewentualnie po obróbce za pomocą żywicy adsorpcyjnej prowadzi się ultra- i diafiltrację ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego z zastosowaniem błon odcinających frakcję od 5000 do 25000 D.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed kontaktowaniem ciekłego, beztłuszczowego materiału proteinowego pochodzącego z mleka krowiego z żywicą adsorpcyjną materiał poddaje się wstępnej obróbce drogą klarowania, korzystnie mikrofiltracji, ultrawirowania albo wirowania, a zwłaszcza filtrowania materiału przez błony mikrofiltracyjne o porowatości od 0,05 do 1,4 mikrometra, a zwłaszcza przez błony o porowatości 0,1 mikrometra.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciekły materiał poddany obróbce za pomocą żywicy adsorpcyjnej zatęża się drogą ultra- i diafiltracji stosując błony odcinające frakcję od 5000 do 25000 D, a zwłaszcza błony odcinające frakcję 10000 D, do koncentratu proteinowego, który suszy się ewentualnie do postaci proszku, zwłaszcza drogą suszenia rozpyłowego albo suszenia ze stanu zamrożenia.