DD272474A1 - Verfahren zur gewinnung eines komplexen enzympraeparates mit proteinase- und peptidaseaktivitaet - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines komplexen Enzympraeparates mit Proteinase- und Peptidaseaktivitaet. Das Enzympraeparat ist in der Lebensmittelindustrie sowie fuer spezielle Anwendungsgebiete, z. B. in der Medizin, einsetzbar. Erfindungsgemaess werden Getreidekeime, vorzugsweise Weizen- und Roggenkeime, einer waessrigen Extraktion unterworfen. Nach Trennung des Rohextraktes von grobdispersen und feindispersen Partikeln durch Zentrifugation bzw. Klaerfiltration erfolgt eine weitere Reinigung und Konzentrierung des geklaerten Rohextraktes durch Ultrafiltration, Diafiltration und Entkeimungsfiltration. Der gereinigte und konzentrierte Getreidekeimextrakt wird durch Zerstaeubungstrocknung in ein Festpraeparat mit Proteinase- und Peptidaseaktivitaet ueberfuehrt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren 2ur Gewinnung eines komplexen Enzympräparat mit Proteinase- und Peptidaseaktivität aus Getreidekeimen, vorzugsweise aus Weizen· odor Roggenkeimen. Nach dem orfindungsgomäßcn Verfahren gewonnene E/izympräparate sind in der Lebensmittelindustrie sowie speziellen Anwendungsgebieten, z. B. in der Medizin, einsetzbar.
Charakteristik der bekannton technischen Lösungen
Der Stand der Technik Ist Im wesentlichen durch einen Hinwels von FLACZYK und KAMINSKI in einer Originalarbeit (Przemysl Spozywczy 32 [12), 466-468 (1978)) erfaßt; sie stellen darin Präparate mit proteolytlscher Wirkung aus Getreideerzeugnissen vor. Sie extrahieren Weizenkeime, Roggenkeime und Matzkeime mit einer 10%igen Ammoniumsulfetlösung, fällen mit Ammoniumsulfat in Konzentrationen von 40 bis 70% fraktioniert aus, anschließend wird die Lösung dialyslert und lyophllielert. Die Autoren geben an, daß nach den aufgeführten Verfahroneschritten die proteolytlsche Aktivität in den Präparaten im Durchschnitt 2,8fach höher liegt als Im Ausgangsextrakt, wobei die gemessenen Enzymaktivitäten al* gering einzuschätzen sind. Durch den Einsatz hoher Salzkonzentrationen beim Extrahieren und Fällen ist davon auszugehen, daß ouch das Präparat eine sehr hohe Salzkonzentration aufweist, die sich bei einer Applikation nachteilig auswirken kann.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die Proteinase- und Peptidaseaktivitäten von Getreidekeimen zu extrahieren und in einer für die Applikation geeigneten Form und Qualität bei möglichst geringem Aktivitätsverlust nutzbar zu machen. Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, spezielle bzw. detaillierte Verfahrensbedingungen aufzuzeigen, die die obige Zielstellung zu realisieren gestatten.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Gewinnung eines komplexen Enzympräparates mit Protelnase· und Peptidaseaktivität aus Getreidekeimen, vorzugsweise Weizen· und Roggenkeimen, die Getreidekeime entweder unbehandelt in der bei ihrer Gewinnung anfallenden Form oder vorbehandelt verwendet werden. Die eingesetzten Getreidekeime können vor den eigentlichen Sehandlungsschritten gemahlen und/oder entfettet sein. Die unbehandelten oder auch behandelten Getreidekeime werden folgenden Behandlungsschritton unterworfen:
Wäßrige Extraktion der Keime, Fest-flüssig-Trennung des Rohextraktes von grobdispersen sowie feindiopersen Partikeln, Ultrafiltration des geklärten Extraktes, Diafiltration des bei der Ultrafiltration anfallenden Retentates, Entkeimungsfiltration der anfallenden Lösung und nachfolgende schonende Trocknung (Zerstäubungstrocknung bzw. Gefriertrocknung).
Die wäßrige Extraktion wird bei Extraktionszeiten von 1 bis 120min, vorzugsweise 30 bis 90min, und intensiver Durchmischung
(z. B. Rühren, Schütteln) in einem Temperaturbereich von 293 K bis 333K, vorzugsweise von 303K bis 313K, und im sauren bis neutralen pH-Bereich, vorzugsweise bei pH 3,5 bis 4,5, durchgeführt. Als wäßrige Extraktionsmedien kommen dabei entsprechend pH-Wert eingestelltes Leitungs- oder destilliertes Wasser, vorzugsweise Puffersysteme, zum Einsatz.
Dia Menge der zu extrahierenden Getreidekeime, bezogen auf die Extraktionsmittelmenge, wird erfindungsgemäß so gewählt, daß sie zwischen 5 und 30Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 25Gew.-%, liegt.
Durch Fest-flüssig-Trennung des Rohextraktes erfolgt die Abtrennung grobdisperser Partikel mittels Zentrifugation bei 9000G und die der feindispersen Partikel durch Filtration über ausgewählte Filterschichten. Es kommen Klärschichten KK5 und Entkeimungsschichten SKS zum Einsatz.
Die Ultrafiltration und gegebenenfalls eine Reinigung der hochmolekularen Fraktion durch kontinuierliche Diafiltration im pH-Bereich von 3,5 bis 4,5, vorzugsweise 3,8, erfolgt zur Konzentrierung von hochmolekularen Enzymproteinen und Abtrennung niedermolekularer Bestandteile. Danach werden ausgefällte enzymatisch unwirksame Verunreinigungen durch Sterilfiltration über SKS-Schichten abgetrennt.
Für don Ultrafiltratlons- und Diafiltrationsprozeß wird eine Zelluloseacetat-Membran CA-M-UF 80-CP (DDR) verwendet, die tangential durch eine pulsierende Strömung mit einer transmembranen Druckdifferenz von 0,2 bis 0,4 MPa angeströmt wird. Der Ultrafiltrationsprozeß wird bis zu einem Volumenkonzentrierungsgrad von 8 bis 15, vorzugsweise 10, und der Diafiltrationsprozeß zu einem Reinigungsfaktor von 2,5 bis 4, vorzugsweise 3,0, im Temperaturbereich von 293 K bis 295 K durchgeführt.
Das erhaltene gereinigte komplexe Enzymkonzentrat wird anschließend mittels Zerstäubungstrocknung bei einer Zulufttemperatur von 413 K bis 433 K und einer Ablufttemperatur von 343 K bis 353 K in den festen, stabilen Zustand überführt.
Des erfindungsgemäß gewonnene komplexe Enzympräparat enthält saure Proteinase, Peptidase, Kohlenhydrate, niedermolekulare Verbindungen (Glucose) sowie Protein.
Die Erfindung wird in dem nachstehenden Ausführungsbeispiel näher erläutert:
AusfOhrungsbelspiel
600g gemahlene Weizenkeime werden in 4,810,1 M Acetatpuffer pH 3,8 suspendiert und 1 h bei 300C im Shaker bei einer Frequenz von 250U/mln behandelt.
Der grob- und feindisperse Partikel enthaltende Rohextrakt wird mittels Westfalia-Kammer-Separator Typ KDD605 bei 90O0G und Druckfiltration bei 0,2MPa über KKö-Klärschichten bzw. SKS-Entkeimungsschichten unter Verwendung des Filtrationsgerätes Sartorius SM16505 vollständig geklärt. Die so entstehende helle klare Extraktlösung besitzt einen Trockensubstanzgehalt von 33,1 mg -ml"1, eine Gesamtkohlenhydratkonzentration von 21,6mg · ml"1 und eine proteolytische Enzymaktivität von 4,0 Tyrosin-Einheiten ml"1 (1).
31 dieser Extraktlösung werden mit einer AMICON TCF 10-Ultrafiltrationszelle mit Zwischenbehälter und Konzentrations-Dialyse-Wähler CDS 10 einer 10fachen Konizentrierung unter Verwendung einer Zelluloseacetatmembran CAM-UF 80-CP (DDR) mit pulsierender Membrananströmung (0,2-0,4 MPa), einer Überströmungsgeschwindigkeit von 12Ih"1, unter Temperatur-(293 K) und pH-Konstanthaltung (3,8) unterworfen. Das entstehende UF-Konzentrat, das nur noch einen Trockensubstanz· und
Kohlenhydratgehalt von 30% der Auegangslösung besitzt, wird dann mit einem 3fachen 0,1 M Acetatpuffervolumen (pH - 3,8) unter gleichen Betriebsparametern kontinuierlich dlaflltlert. Das Dlakonzentrr.t enthält noch 12% der Ausgangstrockensubstanz und 15% der Gesamtkohlenhydrate. Die Permeate der Ultra· und Diafiltration enthalten keine Protease· bzw. Peptldaseaktlvltät. Die Enzymausbeute im Retentat betrögt 80%, wahrend die Membranbedeckung mit 2% Gesamtkohlenhydraten, 1 % Trockensubstanz und 8% Enzymprotein gering ist.
Das Diakonzentrat wird dann in einem Laborsprühtrockner (Firma Büchl, Typ 190, Schweiz) bei einer Zulufttemperatur von 430 K und einer Ablufttemperatur von 350K schonend versprüht. Enzymverluste sind nicht nachweisbar. Das anstehende helle Trockenpräparat (9g) mit einer Restfeuchte von 4,5% ist charakterisiert durch: Protelnaseaktivität (1)1160TE · g"1 Peptidaseaktivität (217OmU · g"r Gesamtkohlenhydratgehalt: 16,6% Proteingehalt: 56,5%
Das sprühgetrocknete Diakonzentrat besitzt nach sechsmonatiger Lagerung im Kühlschrank (+4"C) noch seine volle Enzymaktivität.
(1) Bestimmung der Proteinaseaktivität in Getreide und Mehl, A.Täufel und I.Emmer, Lebensmittelindustrie 35,31 (1988) (2| Methoden zur Aktivitätsbestimmung von Proteinasen, H.Kirschke und B. Wiederandere, MLU Halle-Wittenberg Wissenschaftliche Beiträge 1984/11 (R84)
Claims (15)
1. Verfahren zur Gewinnung eines komplexen Enzympräparates mit Protelnase- und Peptidaseaktivität aus Getreidekeimen, vorzugsweise Weizen- und Roggenkeimen, dadurch gekennzeichnet, daß die Getreidekeime entweder unbehandelt in der bei ihrer Gewinnung anfallenden Form oder vorbehandelt nachfolgenden Behandlungsschritten unterworfen werden: wäßrige Extraktion der unbehandelten oder der vorbehandelten Keime, Fest-flüssig-Trennung des Rohextraktes von grobdispersen und feindispersen Partikeln, Ultrafiltration des geklärten Extraktes, Diafiltration des bei der Ultrafiltration anfallenden Retentats, Entkeimungsfiltration und schonende Trocknung des anfallenden Konzentrates.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Getreidekeime vor den eigentlichen Behandlungsschritten gemahlen und/oder entfettet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Extraktion im sauren bis neutralen pH-Bereich, vorzugsweise zwischen pH 3,5 und pH 4,5 durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als wäßrige Extraktionsmedien pH-eingestelltes Leitungs- oder destilliertes Wasser, vorzugsweise Puffersysteme, zum Einsatz kommen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Extraktion im Temperaturbereich zwischen 293K und 333K, vorzugsweise zwischen 303K und 313K, erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Extraktion bei Extraktionszeiten von 1 bis 120 Minuten, vorzugsweise 30 bis 90 Minuten, und intensiver Durchmischung durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der zu extrahierenden Getreidekeime, bezogen auf die Extraktionsmittelmenge zwischen 5 und 30Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 25Gew.-% liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fest-flüssig-Trennung des Rohextraktes die Abtrennung grobdisperser Partikel durch Zentrifugation bei 9000G und die der feindispersen Partikel durch Filtration über Klär- und Entkeimungsschichten erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konzentrierung von hochmolekularen Enzymproteinen und Abtrennung niedermolekularer Bestandteile eine Behandlung durch Ultrafiltration und eine Reinigung der hochmolekularen Fraktion durch kontinuierliche Diafiltration erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuvor ausgefällte enzymatisch unwirksame Verunreinigungen durch Entkeimungsfiltration abgetrennt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung des gereinigten * komplexen Enzymkonzentrates in den festen, stabilen Zustand mittels Zerstäubungs- oder Gefriertrocknung erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den Ultrafiltrations- und Diafiltrationsprozeß eine Zelluloseacetat-Membran-CA-M-UFeoCP verwendet wird, dietangential durch eine pulsierende Strömung mit einer transmembranen Druckdifferenz von 0,2 bis 0,4MPa angeströmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultrafiltrationsprozeß bis zu einem Volumenkonzentrierungsgrad von 8 bis 15, vorzugsweise 10, und die kontinuierliche Diafiltration bis zu einem Reinigungsfaktor von 2,5 bis 4, vorzugsweise 3,0, im Temperaturbereich von 293 bis 295 K durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultrafiltrations- und Diafiltrationsprozeß im pH-Bereich von 3,5 bis 4,5, vorzugsweise 3,8, durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungstrocknung bei einer Zulufttemperatur von 413 bis 433K und einer Ablufttemperatur von 343 bis 353K durchgeführt wird.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0372522A3 (de) * | 1988-12-09 | 1991-07-24 | Nisshin Flour Milling Co., Ltd. | Alpha-Amylasehemmungsmittel aus Weizen enthaltende Diätmittel |
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1988
- 1988-06-13 DD DD31666988A patent/DD272474A1/de not_active IP Right Cessation
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