DD278151A1 - Verfahren zur gewinnung eines spezifischen enzymkomplexes zum einsatz bei der eiweisssilierung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein biotechnologisches Verfahren zur Gewinnung eines spezifischen Enzymkomplexes zum Einsatz bei der Eiweisssilierung. Es bestand die Aufgabe, einen Enzymkomplex zu entwickeln, durch den es unter den Bedingungen der Eiweisshydrolyse zu einer annaehernd vollstaendigen Hydrolyse der zur Stabilisierung der Milchsaeuregaerung eingesetzten Kohlenstoffquellen und zu einer Bereitstellung von Glucose kommt. Erfindungsgemaess wird der Enzymkomplex durch Kultivierung von Pilzen, vorrangig Penicillium janthinellum unter Substratadaptation gewonnen. Als Substrate zur Induktion der spezifischen Enzymbildung eignen sich Abprodukte der Landwirtschaft und Lebensmittelindustrie. Das Verfahren wird in der biotechnologischen und in der fleischverarbeitenden Industrie angewandt.
Description
Die Erfindung wird in der biotechnologischen Industrie und in der fleischverarbeitenden Industrie angewandt.
Zur konservierenden Verarbeitung von Abprodukten der fleischverarbeitenden Industrie ist eine Silierung, d.h. milchsaure Vergärung in Ablösung der schwefelsauren Hydrolyse (Fermentation) geeignet. Eine schnelle Angärung bei der Silierung setzt die Verfügbarkeit monomerer Saccharide, insbesondere Glucose, voraus. Da ein Zusatz von Glucose und ähnlichen Zuckern unökonomisch ist, müssen glucogene Rohstoffe eingesetzt werden. Bei Einsatz kostengünstiger komplexer kohlenhydrathaltiger Rohstoffe, wie z. B. Getreide oder Stärke, ist deren Hydrolyse notwendig. Hierzu sind Enzyme, Mikroorganismen und Chemikalien bekannt.
Der Stärkeanteil von stärkehaltigen Rohstoffen wird vorzugsweise mit Hilfe von Amylason (US-PS 3.395.019, CH-PS 595.049, DD-WP 201.217) gespalten oder durch Kombination mit anderen Enzymen (DE-AS 2.705.878: Cellulose, Xylanase, Dextranase, Laminarinase, Protease, Pectinase; DE-PS 2.261.177: Hemicellulase, Pectinasa; DE-OS 2.602.260: Lipase, Protease; DE-OS 2.824.830: Cellulase, Protease; EP 001.470: Cellulass, Hemicellulase, Glucoamylase, ß-Glucanase; CH-PS 595.040; US-PS: Protease, „Gumase").
Daneben werden Rohstoffe wie Malz (CH-PS 657.643) oder Chemikalien (DE-AS 2.64S.901: Alkalisulfite; DE-OS 3.208.134: Mineral- oder organische Säuren, Milchsäurebakterien, Cellulasen) angewandt. Der Einsatz von Cellulasepräparaten wird in SU-OS 478.592, SU-OS 600.994, DÜ-WP 236109 sowie DE-AS 2.705.878 beschrieben.
Auch Mikroorganismen selbst werden als geeignet beschrieben, wie sporenbildende Bakterien (DE-OS 2.446.756), Milchsäurebildner und Nährhefen (DE-OS 2.445.158, DE-OS 2.736.180, CH-PS 597.770) sowie Pilze, wie Penicellium emersonii (DE-OS 2.308.598) und Penicillium janthinellum (DD-WP 241361).
Diese Lösungen sind dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Enzyme und ihre Gemische sowie Kombinationen mit Chemikalien und/oder Mikroorganismen zur Verwertung c'ner Vielzahl komplexer kohlenhydrathaltiger Rohstoffe eingesetzt werden. Die Herstellung eines zur annähernd vollst^r.uigen Hydrolyse aller mikrobiell utilisierbaren Getreidekohlenhydrate geeigneten Enzymkomplexes zum Einsatz bei der Eiweißsilierung wurde noch nicht beschrieben.
Ziel ist die Gewinnung eines mikrowellen Verzuckerungsmittels, das unter den B adingungen der Silierung von pruteinhaltigen Abprodukten kostengünstige komplexe stärke-, cellulose- und hemicellulosehaltige Substrate mit hoher Umsatzgeschwindigkeit zu mono- und oligomeren Hydrolyseprodukten, vorzugswuisc Glucose, abbaut, die der Milchsäurefermentation zugeführt werden.
Es bestand die Aufgabe, einen mikrowellen Enzymbildner auszuwählen und ein Verfahren zur Kultivierung des Stammes zur Erreichung einer annähernd vollständigen Rohstoffhydrolyse unter den Bedingungen der Eiweißsilierung zu entwickeln. Zur Sicherung einer stabilen Milchsäuregärung ist bereits im Anfangsstin lium die Bereitstellung von Glucose erforderlich.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Enzymbildung Stämme der Gattungen Aspergillus, Penicillium und Trichoderma, vorrangig Penicillium janthinellum, insbesondere Penicillium janthinellum HUPj C41 ZIMET 43733 (DD-WP 225712) verwendet werden. Durch Substratadaptation werden Enzymkomplexe mit amylolytischen, glucoanolytischen, ceilulolytischon, hemicellulolytischen und proteolytischen Aktivitäten gebildet. Diese Aktivitätszusammensetzung ist auf das zu hydrclysierende glucogene Substrat optimal abgestimmt und führt unter den Bedingungen der Eiweißsilierung zu einer annähernd vollständigen Hydrolyse der kohlenhydrathaltigen Rohstoffe in hoher Umsatzgeschwindi^jkeit, so daß zum Beginn der Milchsäurefermentation eine ausreichende Bereitstellung mono- und oligomerer Kohlenhydrate, vor allem Glucose, erfolgt. Als Substrate zur hduktion der zur Hydrolyse notwendigen rohstoffspezifisch zusammengesetzten Enzymaktivitäten eignen sich Getreide, wie Roggen, Weizen, Gerste u.a., daraus hergestellte Abprodukte sowie cellulosehaltige Rohstoffe der Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie und Nahrungsgüterwirtschaft, vorzugsweise Abprodukte der Brennerei (Schlempe) und/oder Brauerei (Treber) in originaler oder modifizierter, wie z. B. extrahierter oder hydrolysierter Form.
Bei Einsatz von cellulose reichen glucogenen Rohstoffen bei der Eiweißsilierung ist eine relative Erhöhung des Cellulase-Niveaus im herzustellenden Enzymkomplex notwendig. Dazu kann der cellulosehaltige Rohstoff in fed-batch-Fahrweise unter ein- oder mehrfacher Nachdosierung des Cellulose-Substrates, mit oder ohne Aufrechterhaltung des C-N-Verhältnisses im Nährmedium durch Beifügung einer Stickstoff-Quelle, eingesetzt werden.
Die Herstellung des Enzymkomplexes kann als Kulturlösung, -filtrat, Dia- bzw. Ultrafiltrat, Kulturkonzentrat oder aus diesen gewonnenem Trockenprodukt erfolgen.
Ausführungsbeispiel
Zur Kultivierung wird ein steriles Nährmedium, das 0,2-1,5%mas Grünmehl (nativ oder hydrolysiert), 0,5-6%mas Cellulosepulver, 10-40%vol nach DD-WP 256264 aufbereitete Brennereischlempe, 0,2-0,6%mas Ammoniumphosphat und 0,2-0,8%mas Kaliumdihydrogenphosphat enthält, verwendet. Die Beimpfung mit z. B. HUPj C41 ZIMET 43733 (DD-WP 225712) kann venetativ mit 2-10%vol von 24 Stunden kultivierten Schüttelkuituren oder von emers bewachsenen Agarstücken oder durch Sporensuspensionen aus Abschwemmungen von Kleie- oder Agarkulturen erfolgen. Nach einer Kultivierungszeit von 60-100 Stunden bei 28-340C und pH-Werten von 3,8...5,6 in batch- oder fed-batch-regime kann die Kulturlösung direkt der Eiweißsilage zudosiert oder zu Dia-, Ultrapräparat, Kulturfiltrat, Konzentrat, Fällungs- oder Trockenpräparat verarbeitet werden. Dabei werden folgende Enzymaktivitäten im Kulturfiltrat erreicht:
| FPS | 1,0-4,8 | U/ml |
| CMC | 400-1 200 | g Na CMC/ml |
| Lichenase | 15-40 | U/ml |
| Laminarinase | 5-20 | U/ml |
| Aryl-ß-Glucosidase | 0,4-1,8 | U/ml |
| Cellobioase | 0,4-1,8 | U/ml |
| Xylanase | 80-180 | U/ml |
| ß-Xylosidase | 0,2-1,2 | U/ml |
| Alphaamylase | 3-10 | IE/ml |
| Glucoamylase | 6-30 | E/ml |
| Protease | 2-6 | TECas/ml |
Claims (5)
1. Verfahren zur Gewinnung eines spezifischen Enzymkomplexes zum Einsatz bei der Eiweißsilierung, gekennzeichnet dadurch, daß zur Enzymbildung Stämme der Gattungen Aspergillus.. Penicillium oderTrichoderma, vorrangig Penicilliumjanthinellum, insbesondere Penicilliumjanthinellum HUPj C41 ZIMET 43733 verwendet werden.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch Kultivierung unter Substratadaptation Enzymkomplexe mit amylolytischen, glucanolytischen, cellulolytischen, hamicellulolytischen und proteolytischen Aktivitäten gebildet werden.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Kultivierung bei 28-340C und pH-Werten von 3,8-5,4 in batch- oder fed-batch-Rugime, mit ein- oder mehrfacher Nachdosierung der C-Quelle mit oder ohne Aufrechterhaltung des C7N-Verhältnisses im Nährrnedium durch Beifügung einer Stickstoff-Quelle, durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Punkt 1-3., gekennzeichnet dadurch, daß als Substrate zur Induktion der zur Hydrolyse geeigneten rohstoffspezifisch zusammengesetzten Einzelaktivitäten Getreide, wie Roggen, Weizen, Gerste u. a., daraus he/gestellte Abprodukte und ihre Modifikationen, insbesondere chemisch und/oder enzymatisch hergestellte Hydrolysate Verwendung finden.
5. Verfahren nach Punkt 1-A. gekennzeichnet dadurch, daß der gebildete Enzymkomplex als Kulturlösung belassen oder zu Filtraten, Fugaten, Konzentraten oder Fällungs- und Trockenprodukten aufgearbeitet werden kann.
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