WO2021018626A1

WO2021018626A1 - Bio-interaktive verbindungen von huminsäuren und/oder fulvinsäuren mit proteinen für den einsatz als futterzusatzmittel oder nahrungsergänzungsmittel

Info

Publication number: WO2021018626A1
Application number: PCT/EP2020/070204
Authority: WO
Inventors: Eckart Wilhelm; Albert Schomburg; Enver AKIN
Original assignee: Schomburg Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2021-02-04
Also published as: DE102019120747A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine bio-interaktiven Verbindung, insbesondere für den Einsatz als Futterzusatzmittel oder Nahrungsergänzungsmittel, umfassend (a) wenigstens eine Huminsäure und/oder wenigstens eine Fulvinsäure; (b) wenigstens ein Pflanzenprotein oder ein Tierprotein; und (c) optional Wasser.

Description

BIO-INTERAKTIVE VERBINDUNGEN VON HUMINSÄUREN UND/ODER FULVINSÄUREN MIT PROTEINEN

FÜR DEN

EINSATZ ALS FUTTERZUSATZMITTEL ODER NAHRUNGSERGÄNZUNGSMITTEL

Die Erfindung betrifft innovative bio-interaktive Verbindungen von Huminsäuren / Fulvinsäuren mit nativen Proteinen / Polypeptiden sowie ein Verfahren zu deren Herstellung sowie die Verwendung als Futterzusatzmittel für Tiere, insbesondere für Haustiere und Nutztiere, wie z.B. Fische in Aquarien und Aquakulturen, Schweine, oder Geflügel oder als

Nahrungsergänzungsmittel für den Menschen.

Für die vorliegende Erfindung sind von dieser bisher nur wenig untersuchten Gruppe von bio-interaktiven Verbindungen nur solche aus nativen Proteinen/Polypeptiden mit

Polyelektrolyten - hier speziell Huminsäuren/Fulvinsäuren - von besonderer Bedeutung. Dazu folgen weiter unten die näheren Ausführungen.

Bei der Verwendung als Futterzusatzmittel resultiert daraus für die Produkte eine leichtere Verdaubarkeit und bessere Bioverfügbarkeit für die wertvollen essentiellen Aminosäuren im Vergleich zu den handelsüblichen Kartoffelproteinprodukten der Stärkeproduzenten. Die Qualitätsunterschiede werden im Folgenden näher ausgeführt.

Nach dem Stand der Technik fallen bei der industriellen Produktion von Kartoffelstärke über 70 % Kartoffel-Fruchtwasser an, das ca. 2 bis 3 % Kartoffel protein zusammen mit Peptiden, Mineralstoffen, Lipiden, Enzymen und anderen Nährstoffen in Lösung enthält. Aus diesem instabilen und reaktiven Kartoffel-Fruchtwasser (KFW oder Englisch: Potato Fruit Water = PFW) wird nach dem Stand der Technik durch Erhitzen auf 120 -140°C mittels Wasserdampf-Injektion der hochmolekulare Anteil des Kartoffelproteins als wasser-unlösliches Proteinkoagulat ausgefällt, im Dekanter von dem löslichen PFW-Rest abgetrennt und bei Temperaturen von 110-140° C getrocknet und vermahlen zu dem sogenannten Potato Protein Powder (PPP). Die restlichen niedermolekularen Proteinreste, Peptide, Mineralstoffe in der Lösung werden durch Membranfiltration und weiter durch Eindampfen konzentriert zu dem sogenannten Potato Protein Liquid (PPL), was als Flüssigdünger verwendet wird. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass von dem wasserlöslichen PPL auf den Feldern bei Regenperioden ein Teil unkontrolliert in die Flüsse geschwemmt wird und so zum Sterben der Fische führen kann.

Nach dem Verfahren des Standes der Technik geht also bei der industriellen Produktion des handelsüblichen Kartoffelproteins ein Teil der wertvollen Protein-Eigenschaften noch immer verloren. Insbesondere schädigen die hohen Produktions- und Trocknungstemperaturen sowie die starken Scherkräfte bei der Feinvermahlung speziell die (oxidations-)empfindlichen essentiellen Aminosäuren. Dies wirkt sich vor allem nachteilig im Magen-Darmtrakt aus und führt zu einer verminderten Verdaulichkeit und weiter zu einer verminderten Bioverfügbarkeit des Handelsproteins im Vergleich zu dem nativen Kartoffel protein.

Die biologische Wertigkeit eines Proteins bzw. eines Proteinprodukts ergibt sich aus dessen Aminosäure-Zusammensetzung, wobei die für die (menschliche) Ernährung unentbehrlichen, essentiellen Aminosäuren besonders wertvoll sind. Aufgrund seiner essentiellen

Aminosäure-Komposition hat das Kartoffel protein eine hervorragend hohe biologische

Wertigkeit im Vergleich zu anderen Pflanzenproteinen: diese reicht nahezu an die Wertigkeit von Hühner-Vollei heran. Dabei gilt: Je höher der Anteil an essentiellen Aminosäuren in der Nahrung ist, desto geringer ist deren benötigte Menge, um den täglichen Bedarf an Protein zu decken.

Die beiden größten deutschen Kartoffelstärkehersteller Emsland-Stärke GmbH und Südstärke GmbH produzierten im Jahr 2017 über 23.000 Tonnen (t) Kartoffelprotein für Futtermittel. Das entspricht der Proteinmenge von 383 Millionen Stück (!) Hühnereiern. Darüber hinaus bietet sich Kartoffel protein in neuerer Zeit auch für eine vegane Ernährung an.

Die Huminsäuren und Fulvinsäuren sind als zweite funktionelle Stoffgruppe neben den (nativen) Proteinen wichtig für die vorliegende Erfindung. Huminsäuren und Fulvinsäuren zählen zu den Huminstoffen, die in drei verschiedene Fraktionen unterteilt werden: Humine, Fulvinsäuren und Huminsäuren.

Humine sind in alkalisch-wässrigen Medien und Säuren nicht löslich, Huminsäuren sind nur in alkalischen Medien löslich, während Fulvinsäuren in allen pH-Bereichen löslich sind. In der Natur kommen Huminsäuren in den Leonarditschichten der Braunkohle, in Torf und in Humusböden vor als hochmolekulare aromatischen Grundstrukturen umgeben von Hydroxyl-, Phenol-, Carboxyl-, Saccharyl- und Chinon-Gruppen.

Fulvinsäuren als ähnlich strukturierte Huminstoffe sind besser wasserlöslich mit stärker saurem Charakter im Vergleich zu Huminsäuren. Beide Substanzgruppen zeigen komplexierende Aktivitäten reversibel mit (Metall-)Kationen sowie auch basischen Stickstoffverbindungen für zahlreiche funktionelle Anwendungen.

Huminsäuren haben sich als Futtermittelzusatzstoffe für Mastschweine und für die Aufzucht von Ferkeln als besonders wertvoll erwiesen. Wie neueste Fütterungsversuche in entsprechend großen Praxisbetrieben der Hochschule Osnabrück (Fachgebiet Tierernährung) gezeigt haben, führt der Einsatz von Huminsäuren als Futtermittelzusatz zu einer signifikant verbesserten Wachstumsleistung in der Ferkel-Versuchsgruppe gegenüber der Kontrollgruppe mit einer statistisch gesicherten, höheren Gewichtszunahme, die vor allem auf die effektiv stabilisierten Darmfunktionen bei den Tieren im engen Stall zurückzuführen ist. Aufgrund des weltweit stark ansteigenden Bedarfs an hochwertigen Proteinen werden in nächster Zeit neue

Stabilisierungsmethoden für die bisher wenig genutzten Pflanzenproteine an Bedeutung gewinnen. Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von

bio-interaktiven Verbindungen für den Einsatz als Futterzusatzmittel oder

Nahrungsergänzungsmittel.

Die vorstehenden Aufgaben werden durch erfindungsgemäße bio-interaktive Verbindungen gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungsformen sind Gegenstand der

Unteransprüche.

Unter dem Begriff bio-interaktiv sind im Sinne der vorliegenden Anmeldung

Zusammensetzungen oder Verbindungen zu verstehen, die aus Proteinen/Polypeptiden mit Polyelektrolyten gebildet sind. Mit ihren ausgedehnt dreidimensionalen Strukturen treten (native) Proteine und Polypeptide in Wechselbeziehungen (Interaktionen) mit Polyelektrolyten - hier insbesondere mit Huminsäuren / Fulvinsäuren, speziell mit ihren polaren multifunktionellen Endgruppen. Dabei können die Proteine in den erfindungsgemäßen Verbindungen - in wässrigen Systemen - vermutlich einen wesentlichen Teil ihrer Struktureigenheiten stabilisieren, was für die protein-abbauenden Enzyme der Verdauungssysteme offenbar zum Vorteil wird und somit auch zu der verbesserten Bioverfügbarkeit führt. Es wird weiterhin vermutet, dass die Strukturveränderung der bio-interaktiven Verbindung auch den bakteriostatischen Effekt erklärt. Gleichzeitig wird vermutet, dass die bio-interaktive Verbindung durch die geführte thermische Niedrigtemperaturbehandlung derart aggregiert, dass typische Verdauungsenzyme diese Proteinstrukturen gut hydrolytisch spalten können, was anschließend zu der verbesserten Bioverfügbarkeit führt. Die bio-interaktiven Verbindungen, insbesondere für den Einsatz als Futterzusatzmittel oder Nahrungsergänzungsmittel, umfassen:

(a) wenigstens eine Huminsäure und/oder wenigstens eine Fulvinsäure;

(b) wenigstens ein Pflanzenprotein oder ein Tierprotein; und

(c) optional Wasser. Die erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindungen oder Zusammensetzungen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Huminsäuren und/oder die Fulvinsäuren einen Anteil von 5 bis 95% haben und dass wenigstens ein Pflanzen protein oder ein Tierprotein einen Anteil von 5 bis 95 % jeweils in Bezug auf die Trockenmasse der bio-interaktiven Verbindungen haben. Gemäß weiterer Ausführungsformen enthalten die bio-interaktiven Verbindungen oder

Zusammensetzungen einen Anteil von 5 bis 20% Huminsäuren und/oder Fulvinsäuren und korrespondierend wenigstens ein Pflanzenprotein oder ein Tierprotein in einem Anteil von 80 zu 95 % jeweils in Bezug auf die Trockenmasse. Gemäß weiterer Ausführungsformen enthalten die bio-interaktiven Verbindungen oder Zusammensetzungen einen Anteil von 10 bis 30%

Huminsäuren und/oder die Fulvinsäuren und korrespondierend wenigstens ein Pflanzenprotein oder ein Tierprotein in einem Anteil von 70 zu 90 % jeweils in Bezug auf die Trockenmasse.

Gemäß weiterer Ausführungsformen enthalten die bio-interaktiven Verbindungen oder

Zusammensetzungen einen Anteil von 20 bis 40% Huminsäuren und/oder die Fulvinsäuren und korrespondierend wenigstens ein Pflanzenprotein oder ein Tierprotein in einem Anteil von 60 zu 80 % jeweils in Bezug auf die T rockenmasse.

Die erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindungen gemäß der Ausführungsformen mit wenigstens einem Pflanzenprotein sind vegan und eignen sich sowohl für eine vegane als auch vegetarische Nahrungsergänzung oder Zufütterung (Futterergänzung/Futterzusatz), wobei sich eine vegane als auch vegetarische Ernährung zunehmender Beliebtheit erfreuen aufgrund ethischer und/oder positiver gesundheitlicher Aspekte. Die erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindungen können hier einen wertvollen Beitrag leisten, insbesondere im Hinblick auf eine Zufuhr an hochwertigen Proteinen.

Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindung ist das wenigstens eine Pflanzenprotein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kartoffelprotein, Süßkartoffelprotein, Tapiokaprotein, Cassavaprotein (Maniokprotein). Es ist insbesondere bevorzugt Kartoffel protein oder Süßkartoffelprotein und/oder Mischungen dieser Proteine mit einem oder mehreren der vorangehend genannten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindung ist das Tierprotein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hühner-Vollei, insbesondere

Hühnereiklar, Milch und anderen Milcherzeugnissen sowie anderen Tierproteinen und/oder Mischungen aus den vorgenannten.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll unter„Milch“ Rohmilch und pasteurisierte Milch, wie z.B. Frischmilch verstanden werden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll unter

„Milcherzeugnisse“ Joghurt, Molke (Süßmolke und Sauermolke), Buttermilch und dergleichen verstanden werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindung weisen diese eine verbesserte Verdaulichkeit und/oder Bioverfügbarkeit der enthaltenden Proteinbestandteile auf. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll unter„Verdaulichkeit“ die Aufschließbarkeit von Nahrungsmitteln, insbesondere vorliegend von Proteinen z. B. mittels der gängigen Verdauungsenzyme verstanden werden. Sie wird nach dem Grad der Aufschließung bei der Verdauung beurteilt. Weiterhin wird unter„Bioverfügbarkeit“ im Sinne der Erfindung der Anteil einer Substanz verstanden, die unverändert im systemischen Blutkreislauf von Mensch und/oder Tier zur Verfügung steht. Sie gibt an, wie schnell und in welchem Umfang diese Substanz resorbiert wird und am Wirkort zurVerfügung steht. Bei Wirkstoffen, die intravenös verabreicht werden, ist die Bioverfügbarkeit definitionsgemäß 100%. Die relative

Bioverfügbarkeit gibt die Bioverfügbarkeit einer auf beliebige Weise applizierten (z.B. peroral) Substanz im Vergleich zur intravenösen Gabe an.

Es hat sich in überraschender- und vorteilhafterweise gezeigt, dass der Einsatz derartig modifizierter erfindungsgemäßer bio-interaktiver Verbindungen beim Einsatz als

Futterzusatzmittel oder Nahrungsergänzungsmittel eine solche verbesserte Verdaulichkeit und eine verbesserte Bioverfügbarkeit der Proteinbestandteile in vitro bedingt.

Der in vitro Verdaulichkeits-Versuch (vgl. Beispiel 6) spiegelt den natürlichen Proteinaufschluss der bio-interaktiven Verbindungen im Zuge der Verdauung im Magen-Darm-Trakt wider.

Insbesondere die erhöhte Bioverfügbarkeit von im Protein vorhandenen essentiellen

Aminosäuren ist dabei vorteilhaft verbessert. Auf eine entsprechende verbesserte Verdaulichkeit und Bioverfügbarkeit auch in vivo, also in lebenden tierischen Organismen, kann demnach geschlossen werden.

Ohne an die Hypothese gebunden zu sein, wird angenommen, dass die Huminsäuren /

Fulvinsäuren bei den erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindungen durch die Interaktion mit dem nativen Protein, in einer bislang unbekannten Art und Weise in der Lage sind, die Raumstruktur des Proteins zu stabilisieren und somit die Verdaulichkeit zu erhöhen.

Es wird vermutet, dass durch die thermische Behandlung, insbesondere eine

Niedrigtemperaturbehandlung unterhalb der Koagulationstemperatur, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eben diese bio-interaktive Verknüpfung und/oder Struktur geschaffen wird, die zu der überraschend erzielten verbesserten Bioverfügbarkeit führt.

In-vitro- und in-vivo-Studien zur Ermittlung der Verdaulichkeit und Bioverfügbarkeit von neu entwickelten Produkten zeigen in jedem Fall beide ihre Grenzen auf. Während in-vitro-Studien einerseits weniger zeitraubend und teuer sind, mögen sie andererseits nur als vorläufiges Screening gelten, bei denen man nur eine erste Bewertung der Wirksamkeit für neu entwickelte Produkte erhalten kann. Unsere in-vitro-Studien ergaben eine um 23 Prozent höhere

enzymatische Verdaulichkeit für die erfindungsgemäß hergestellten

Huminsäure-Protein-Produkte im Vergleich zu dem handelsüblichem Kartoffelprotein.

In-vivo-Studien an zwei Gruppen von Versuchstieren - mit und ohne das neue Futterzusatzmittel - lassen darüber hinaus genauere Rückschlüsse zu z. B. auf die Parametern wie Futteraufwand, Gewichtszunahme, Wachstumsleistung und sonstigem Tierverhalten und aufgrund einer statistisch gesicherten Auswertung auch auf die Wirksamkeit als Futterzusatzmittel. Derzeit sind mehrere weiterführende Praxis-Fütterungsversuche mit erfindungsgemäßen

Huminsäure-Protein-Produkten als in-vivo-Studien in Planung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von bio-interaktiven Verbindungen aus wenigstens einer Huminsäure und/oder einer Fulvinsäure und wenigstens einem Pflanzen protein oder Tierprotein aufweisend die folgenden Schritte:

(a) Herstellen einer Suspension von wenigstens einem Pflanzenprotein oder Tierprotein, enthalten in einem wässrigen Substrat, mit wenigstens einem Huminsäure und/oder wenigstens einem Fulvinsäure enthaltenden Substrat sowie optional mit Wasser;

(b) Anfängliches thermisches Behandeln bei einer Temperatur von 15 °C bis 35 °C, unter Suspendieren des die Huminsäure und/oder die Fulvinsäure enthaltenden Substrats und Fortsetzen der thermischen Behandlung durch Erwärmen auf eine Temperatur von bis 80 °C , maximal bis 100°C.

(c) T rennen der gebildeten bio-interaktiven Verbindung von der restlichen Lösung; und

(d) Trocknen der bio-interaktiven Verbindung insbesondere mittels Sprühtrocknung oder Ringtrocknungsverfahren.

Die thermische Behandlung sollte dabei nicht länger als 15 min bis 45 min betragen. Dabei sind dann typischerweise mindestens 5 min für die anfängliche thermische Umsetzung auf 15°-bis 35°C vorgesehen und weitere mindestens 10 min für den thermischen Schritt von bis 60°C, 75°C, 80°C oder 85°C und ggf. bis 100°C.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung der angemeldeten bio-interaktiven Verbindungen zweckmäßig ein oder mehrere zusätzliche Schritte zur spezielle Aufreinigung, die wesentlich zur Qualitätsverbesserung der neuen Produkte beitragen, insbesondere Schritte zur Eliminierung von Alkaloiden sowie der Extraktion von Lipiden.

Hierbei wird das Kartoffelproteinprodukt zur Eliminierung von kartoffel-eigenen Alkaloiden typischerweise im Lauf des Verfahrens durch eine gezielte Säurebehandlung von den Alkaloiden Solanin und Chaconin befreit.

Als Trocknungsverfahren für die bio-interaktiven Verbindungen wird die Sprühtrocknung bevorzugt. Sie führte experimentell bei Versuchen der Erfinder (nicht gezeigt) zu den besten sensorischen Ergebnissen bei gleichmäßig sehr kleiner Partikelgröße und geringster thermischer Belastung, verglichen mit den verwendeten industriellen T rocknungsverfahren des Standes der Technik und hilft daher, die räumliche Struktur des Ausgangsproteins zu erhalten.

Die Extraktion der Lipide erfolgt vorzugsweise mit Ethanol effektiv nach der Trocknung.

Ohne die beschriebenen Aufreinigungsschritte verursachten die verbleibenden Lipide sensorische Probleme mit ranzigem Geruch und Geschmack nach einer kurzen Lagerzeit, während andererseits Solanin und Chaconin als giftige Bestandteile - auch in relativ geringen Mengen - als Nahrungsergänzungsmittel für den Menschen Probleme aufweisen können.

Des Weiteren wurde in visuellen Vorversuchen mittels mikroskopischer Analyse vorteilhaft gefunden, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen„bio-interaktiv“ sind, da sie im feuchten Zustand über die Zeit länger gegenüber mikrobiellen Verderb haltbarer sind im Vergleich zu einem entsprechenden Ansatz mit feuchtem handelsüblichen Protein. Der Begriff„bio-interaktiv“ bezeichnet im Sinne dieser Erfindung auch die antimikrobielle Wirksamkeit gegenüber mikrobiellen Verderb und/oder Schimmelbefall. Ohne an die Hypothese gebunden zu sein, sind die Erfinder der vorliegenden Erfindung der Auffassung, dass dies auf der bakteriostatischen und/oder bakteriziden Wirkung der mit dem Protein in Verbindung befindlichen Huminsäure / Fulvinsäure beruht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das

Pflanzenprotein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kartoffelprotein,

Süßkartoffelprotein, Tapiokaprotein, Cassavaprotein (Maniokprotein) und/oder Mischungen aus den vorgenannten und insbesondere Kartoffelprotein oder Süßkartoffelprotein und/oder Mischungen aus den vorgenannten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Tierprotein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hühnervollei, insbesondere Hühnereiklar, Milch und Milcherzeugnissen, wie z.B. Joghurt, Molke sowie anderen Tierproteinen und/oder Mischungen aus den vorgenannten.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner auch die Verwendung der bio-interaktiven

Verbindungen als Futterzusatzmittel für Tiere, insbesondere für Haustiere und Nutztiere, wie z.B. Fische in Aquarien und Aquakulturen, Crustaceen in Aquakulturen, Schweine oder Geflügel oder auch als Nahrungsergänzungsmittel für den Menschen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung schließt diese auch eine Anwendung zur Stoffwechselstabilisierung und zur Verbesserung der Darmgesundheit mit ein, insbesondere aufgrund der bewirkten Pflege des gesunden Mikrobioms und dem Binden von Schwermetall-Ionen.

Die im Folgenden beschriebenen innovativen Umsetzungen sind im Laboratorium in kleinem Maßstab mit entsprechend exakter Analytik und Messtechnik durchgeführt worden. Dabei war es immer ein wichtiges Ziel, eine analoge Herstellung dieser innovativen Produkte im industriellen Maßstab möglichst mit äquivalenten technologischen Verfahrensschritten zu realisieren. Beispiele

Beispiel 1: Herstellung von Kartoffelfruchtwasser (KFW - PFW): eine reaktive Komponente mit nativem Protein

1000 g Kartoffeln werden ungeschält mit einer handelsüblichen Reibe/Saftzentrifuge (Bosch VITA JUICE) in feine Fasern zerrieben und das Roh-PFW zentrifugal abgetrennt. Hierbei wird

Natriumhydrogensulfit als Enzyminhibitor gegen Schwarzverfärbung des PFWs durch

Kartoffel-Phenoloxidasen eingesetzt. Die weitere Nachreinigung des PFWs von Stärke- und Faser-Resten erfolgt über mehrere feine Siebe und Abtrennung mittels einer Laborzentrifuge.

Ergebnis: 450 g PFW wird erhalten als gelbliche, native Proteinlösung, die sofort mit Huminsäure umgesetzt wird (Beispiel 2).

Beispiel 2: Umsetzung von nativer Kartoffelproteinlösung (PFW) mit wässriger

Huminsäuresuspension

270 g PFW als native Kartoffelproteinlösung werden mit 4,50 g (67 % TS 3,01g) Huminsäure, (Pulver 0,1 mm Siebdurchgang) in 30 g nativem PFW bei 20°C suspendiert und auf dem

Magnetrührer mit Heizplatte in 2 Minuten auf 35°C erwärmt. Dabei ergibt sich bei gleichmäßigem Rühren der nativen Kartoffelproteinlösung eine homogene bräunlich-gelb gefärbte Suspension mit einem pH-Wert von 5,3. Nach weiteren 15 Minuten Heizen auf 80° entstehen

bräunlich-gelbe Flocken, die sich nach Beenden des Rührens als homogenes Sediment absetzen. Nach abschließender Zentrifugation lassen Mikroskop-Fotos von 3 Proben aus unterschiedlichen Schichthöhen erkennen, dass sich ein homogenes bräunlich-gelbes Produkt ohne die dunkelbraunen Partikel der Huminsäure gebildet hat.

Ergebnis: Unter den gewählten Bedingungen hat sich eine innovative bio-interaktive

Huminsäure-Protein-Verbindung gebildet, die nachfolgend näher untersucht wird. Die

Quantifizierung der getrockneten Reaktionsprodukte ist dabei von besonderem Interesse in Relation zu dem Restprodukt in der wässrigen Lösung und ergibt als Auswaage 9,50 g TS Produkt, entsprechend 3,01 g TS Huminsäure plus 6,49 g TS Protein.

Daneben wurde von dem in-Lösung-gebliebenen PPL-Rest durch Eindampfen im

Rotavapor-Vakuum der korrespondierende Wert ermittelt. Auswaage: 3,75 g TS.

Beispiel 3: Umsetzung von nativer Kartoffelproteinlösung (PFW) unter Industriekonditionen zu Koagulat (PPP) bei 130°C im Dampfdruckgefäß - Vergleichsversuch

Das Reaktionsverhalten von PFW bei 130°C im Dampfdruckgefäß entspricht weitgehend den Industrie-Konditionen: dabei erfolgt die Proteinkoagulation durch Dampf-Injektionstechnik in Sekunden.

Um direkt vergleichen zu können, werden 300 g frisch hergestelltes PFW entsprechend umgesetzt. Nach 10 Minuten Aufheizen auf 130° bildet sich ein kompaktes Koagulat als gelbe Flocken, die sich rasch absetzen. Nach dem Stand der Technik:„Labor“ ergibt in diesem Fall die Auswaage: 5,41 g (TS) PPP, das entspricht fast 20 % weniger im Vergleich zu dem Protein-Anteil in dem innovativen Huminsäureprodukt (Beispiel 2), wenn man den 50%-Anteil (3,01 g TS) von Huminsäure abzieht.

Auch hierbei wurde entsprechend von dem in-Lösung-gebliebenen Rest der korrespondierende Wert (PPL) durch Eindampfen im Rotavapor-Vakuum ermittelt. Auswaage: 4,41 g TS, was umgerechnet fast 18 % ergibt. Ergebnis: Demnach werden bei der Umsetzung von nativem PFW mit Huminsäure bei 35 bis 80°C offenbar nahezu 20 % mehr Protein in dem innovativen Produkt gebunden und zugleich resultiert dabei fast 18 % weniger PPL als verbleibender Rest in Lösung, der eingedampft und entsorgt werden muss. Beispiel 4: Kontroll-Reaktion von handelsüblichem Kartoffel protein (nicht-natives Pulver) mit

4,5 g Kartoffelprotein als Handelsprodukt (89% TS Feinpulver: 0,1 mm Siebdurchgang) und 6,0 g Huminsäurepulver (wie Beispiel 2) werden jeweils in 150 g Wasser bei 20°C suspendiert und während 3 Minuten kontinuierlichem Rühren auf 35°C erwärmt. Danach erfolgt das weitere Erwärmen unter kontinuierlichem Rühren im Wasserbad innerhalb von 15 Minuten auf 80°C. Nach Beenden des Rührens setzt sich das Gemisch der verschieden gefärbten Partikel als heterogenes Sediment rasch ab, wie die Kontrolle durch die Mikroskopie bestätigt.

Ergebnis: Ohne an die Hypothese gebunden zu sein, sind - mikroskopisch kontrolliert - die Ausgangsstoffe keine Verbindung miteinander eingegangen. Zumindest zeigt sich kein visuell einheitlich erscheinendes bräunlich gelbgefärbtes Präzipitat wie im erfindungsgemäßen Ansatz (Beispiel 2).

Beispiel 5: Umsetzung von Huminsäure mit nativem Hühnerei-Protein (Hühner-Eiklar)

6 g Huminsäure (entsprechend 4 g TS) werden in 16 g Wasser suspendiert und 35 g natives Eiklar werden zusammen in 160g Wasser bei 22°C zusammengerührt und unter kontinuierlichem Rühren auf 80°C erwärmt. Dabei löst sich bereits bei 22 - 30°C die Huminsäure unter

Braunfärbung. Danach erfolgt das weitere Erwärmen innerhalb von 15 Minuten auf 80°C im Wasserbad. Nach Beenden des Rührens setzt sich ein bräunlich gelbes Sediment ab, was nach der abschließenden Zentrifugation und Trocknung bestätigt wird durch Mikroskop-Fotos: 3 Proben aus unterschiedlichen Schichthöhen zeigen eine homogene bräunlich gelbe Verbindung ohne die dunkelbraunen Huminsäurepartikel.

Ergebnis: Ohne an die Hypothese gebunden zu sein, ist - mikroskopisch kontrolliert - die Reaktion von nativem Hühner-Eiklar mit Huminsäure zu einer Huminsäure-Protein-Verbindung vergleichbar abgelaufen wie der entsprechende Ansatz von nativem Kartoffel protein mit Huminsäure (vgl. Beispiel).

Vergleich einer enzymatischen Abbau-Reaktion mit Pepsin„in vitro“ von der

Kartoffelprotein-Huminsäure- Verbindung mit der gleichen Reaktion zum Abbau von

handelsüblichem Kartoffelprotein. Eine Suspension enthaltend

Kartoffelprotein-Huminsäure-Verbindung (6 g Produkt, entsprechend von Beispiel 2) - eingestellt mit 48g Pufferlösung auf pH 2,0 - werden enzymatisch hydrolysiert mit 0,05 g Pepsin unter 30 Minuten Rühren im Wasserbad bei 37°C. Daneben werden ebenso 6 g handelsübliches

Kartoffenproteinpulver (5,34 g TS Pulver, wie beschrieben) unter den gleichen Bedingungen ebenso mit derselben Menge Pepsin hydrolysiert.

Ergebnis: Die strukturellen Unterschiede in beiden Testansätzen werden nach 30 Minuten Reaktionszeit bereits deutlich. Die Huminsäure-Protein-Verbindung nach Beispiel 2 wird unter den beschriebenen Versuchsbedingungen zu einem etwas trüben, leicht viskosen Substrat von gelblich-brauner Farbe abgebaut, während das Produktmuster Handels-Kartoffelprotein fast unverändert als etwas gequollenes Sediment vorlag, darüber erkennbar war eine ungefärbte Reaktionslösung. Nach der Zentrifugation werden jeweils von dem Zentrifugen-Überstand der Trockensubstanzgehalt bestimmt für das Muster Handels-Kartoffelprotein 2,4 % TS gegenüber 17,2 % TS bei der Huminsäure-Protein-Verbindung, deren Huminsäure-Anteil von Pepsin nicht hydrolysiert wird.

Es werden die bio-interaktiven Kartoffelprotein-Huminsäure-Verbindungen aus Beispiel 2 durch Pepsin in 0,5 Stunden enzymatisch mehr abgebaut im Vergleich zu dem

Handels-Kartoffelprotein. Zusammenfassend spricht dies für eine verbesserte Verdaulichkeit der erfindungsgemäßen Verbindung im Vergleich bei einer Verwendung des handelsüblichen Proteins. Eine entsprechend höhere Bioverfügbarkeit der Aminosäuren aus der bio-interaktiven Verbindung ist hierbei gegeben.

Ohne an die Hypothese gebunden zu sein, wird angenommen, dass die Huminsäure /

Fulvinsäure) bei der Umsetzung des nativen Proteins, in einer bislang unbekannten Art und Weise die Raumstruktur des Proteins stabilisiert, selbst bei einer anschließenden Erwärmung auf 80°C und Trocknung, die bei der konventionellen Proteinherstellung des Standes der Technik offensichtlich zu einer für die Verdaulichkeit und Bioverfügbarkeit abträglichen Struktur des eingesetzten nativen Proteins führt.

Beispiel 7: Sensorische Prüfung

Die erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindungen wurden eingehend untersucht und in einer Sensorik-Testgruppe, von jeder Person unabhängig, jeweils auf Aussehen, Geruch und Geschmack sensorisch geprüft.

Dabei kamen die Testpersonen abschließend zu der übereinstimmenden Beurteilung, dass die erfindungsgemäßen bio-interaktiven Verbindungen leicht würzig bis neutral, und - im Vergleich zu dem Kartoffelproteinkoagulat - keinesfalls bitter oder sauer schmeckten.

Claims

Patentansprüche

1. Bio-interaktive Verbindung für den Einsatz als Futterzusatzmittel oder

Nahrungsergänzungsmittel, umfassend

(a) wenigstens eine Huminsäure und/oder wenigstens eine Fulvinsäure;

(b) wenigstens ein Pflanzenprotein oder ein Tierprotein; und

(c) optional Wasser

dadurch gekennzeichnet, dass

die Huminsäure und/oder die Fulvinsäure einen Anteil von 5 bis 95% und dass wenigstens ein Pflanzenprotein oder ein Tierprotein einen Anteil von 5 bis 95% jeweils in Bezug auf die

Trockenmasse der bio-interaktiven Verbindung haben, dass die Zusammensetzung thermisch behandelt wird und dass die Verbindung eine verbesserte Verdaulichkeit und/oder

Bioverfügbarkeit der enthaltenden Proteinbestandteile aufweist.

2. Bio-interaktive Verbindung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

das wenigstens ein Pflanzenprotein ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus

Kartoffel protein, Süßkartoffelprotein, Tapiokaprotein, Cassavaprotein (Maniokprotein) und/oder

Mischungen aus den vorgenannten.

3. Bio-interaktive Verbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Tierprotein ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hühnervollei, insbesondere Hühnereiklar, Milch und Milcherzeugnissen, wie z.B. Molke, Joghurt sowie anderen Tierproteinen und/oder Mischungen aus den vorgenannten.

4. Verfahren zur Herstellung von einer bio-interaktiven Verbindung aus wenigstens einer Huminsäure und/oder einer Fulvinsäure und wenigstens einem Pflanzen protein und/oder Tierprotein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend die folgenden Schritte:

(a) Herstellen einer Mischung oder Suspension durch In-Kontakt-Bringen und Mischen eines wenigstens ein Pflanzen protein oder Tierprotein mit einem wenigstens eine Huminsäure und/oder wenigstens eine Fulvinsäure enthaltenden Substrats und optional Wasser

(b) Thermisches Behandeln bei einer Temperatur von 15 °C bis 35 °C, unter Suspendieren des die Huminsäure und/oder die Fulvinsäure enthaltenden Substrats und anschließend Fortsetzen der thermischen Behandlung durch Erwärmen auf eine Temperatur von 60°C bis zu 100°C, und

(c) optional T rocknen der bio-interaktiven Verbindung, insbesondere mittels

Sprühtrocknung oder Ringtrocknungsverfahren.

5. Verfahren zur Herstellung einer bio-interaktiven Verbindung nach Anspruch 4, zusätzlich enthaltende Schritte zur Eliminierung von kartoffel-eigenen Alkaloiden wie Solanin und

Chaconin sowie der Aufreinigung durch Extraktion von Lipiden.

6. Verfahren zur Herstellung einer bio-interaktiven Verbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass

das wenigstens ein Pflanzenprotein enthaltende Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pflanzendirektsaft, Pflanzensaftkonzentrat, getrocknetes Pflanzenprotein, lösliches Pflanzenprotein und wobei das enthaltende Pflanzenprotein vorzugsweise nativ ist.

7. Verfahren zur Herstellung von einer bio-interaktiven Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

das Pflanzenprotein ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kartoffelprotein,

Süßkartoffelprotein, Tapiokaprotein, Cassavaprotein (Maniokprotein) und/oder Mischungen aus den vorgenannten.

8. Verfahren zur Herstellung einer bio-interaktiven Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

9. Verwendung der bio-interaktiven Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder der bio-interaktiven Verbindung hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8 als Futterzusatzmittel für Tiere, insbesondere für Haustiere und Nutztiere, wie z.B. Fische in Aquarien und Aquakulturen, Crustaceen in Aquakulturen, Schweine oder Geflügel oder als Nahrungsergänzungsmittel für den Menschen.