DE19502167C2 - Verfahren zur Herstellung von Reisproteinhydrolysaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Reisproteinhydrolysaten, bei dem man die reisproteinhaltigen Aus­ gangsstoffe unter alkalischen Bedingungen mit einer Proteina­ se behandelt sowie die Verwendung der Hydrolysate zur Her­ stellung hellfarbiger, lagerstabiler Derivate.

Abbauprodukte von Polypeptiden, sogenannte Proteinhydrolysa­ te, sind seit langem bekannt. Obschon sie wegen des Fehlens einer lipophilen Gruppe keine Detergenseigenschaften besit­ zen, werden sie wegen ihrer dispergierenden Eigenschaften und ihrer Fähigkeit, die dermatologische Verträglichkeit anioni­ scher Tenside durch Wechselwirkung mit den Eiweißmolekülen der Haut günstig zu beeinflussen, in einer Vielzahl von oberflächenaktiven Mitteln eingesetzt. Übersichtsartikel hierzu finden sich beispielsweise von A.Domsch et al. in Ärztl. Kosmetol. 13, 524 (1983), G.Schuster et al. in Cosmet. Toil., 99, 12 (1984) und H.Lindner in Parfüm.Kosmet., 66, 85 (1985).

Üblicherweise werden Proteinhydrolysate auf Basis von tieri­ schem Kollagen gewonnen. In den letzten Jahren hat sich je­ doch ein Trend nach pflanzlichen Produkten, beispielsweise auf Basis von Weizengluten oder Reisprotein und insbesondere Sojaprotein durchgesetzt.

Aus der französischen Offenlegungsschrift FR 2542013 (ABC) ist beispielsweise die Hydrolyse pflanzlicher Proteine mittels besonderer Milchsäurebakterien in Gegenwart von Kohlen­ wasserstoffen bekannt. In der US 4757007 (Nisshin) wird die partielle Hydrolyse von Sojaproteinen mit Proteasen in Frak­ tionen unterschiedlicher Löslichkeit in Trichloressigsäure, Trennung der Fraktionen bei einem pH-Wert von 7, Abtrennung nichthydrolysierter Anteile und Reinigung der Produkte durch Ultrafiltration beschrieben. Gegenstand der europäischen Pa­ tentanmeldung EP-A 0187048 (Nova) ist der enzymatische Abbau von Sojaproteinen durch Behandlung mit speziellen Proteasen. Aus der EP-A 0298419 (Katayama) ist die Herstellung von Pro­ teinhydrolysaten mit einem durchschnittlichen Molekularge­ wicht von 500 bis 90.000 durch schrittweisen alkalischen, sauren und/oder enzymatischen Abbau von Weizen- oder Sojapro­ teinen bekannt. In der EP-A 0363771 (Nestle) wird schließlich über ein Verfahren zur Herstellung von Proteinhydrolysaten berichtet, bei dem man pflanzliche Proteine mit Salzsäure hydrolysiert, nichthydrolysierte Bestandteile abtrennt, zur Zerstörung unerwünschter chlorierter Verbindungen alkalisch stellt und die resultierenden Produkte anschließend ansäuert.

Die JP 05/221 844 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Reisproteinhydrolysaten unter Einsatz von Actinasen und Proteasen.

Ein weiteres Verfahren wird in der JP 05/76 298 offenbart, die Umsetzung kann durch Stärkehydrolyse, alkoholische Fermentation oder mittels proteolytischer Enzyme erfolgen.

Den Verfahren des Stands der Technik ist jedoch gemein, daß sie angewendet auf den pflanzlichen Rohstoff Reis dunkel ge­ färbte Produkte liefern, die nicht ausreichend lagerstabil sind. So ist zum Beispiel in der Schrift JP 05/922 ein Verfahren zur Herstellung von Reisproteinhydrolysaten offenbart, bei dem anschließend das Produkt noch entfärbt werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung hat somit darin bestanden, hellfar­ bige, lagerstabile Reisproteinhydrolysate zu entwickeln.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Reisproteinhydrolysaten, bei dem man reisproteinhaltige Aus­ gangsstoffe in Gegenwart von Proteinasen bei einem pH-Wert im Bereich von 8 bis 10 hydrolysiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach umfangreichen Untersuchungen der Anmelderin hat sich ge­ zeigt, daß die unzureichende Lagerstabilität auf eine unvor­ teilhafte Molgewichtsverteilung der Reisproteinhydrolysate zurückzuführen ist. Demzufolge mußte die Lösung der gestell­ ten Aufgabe die Erzeugung einer geeigneten Molekulargewichts Verteilung ermöglichen. Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein enzymatischer Abbau unter besonderer Auswahl der ein­ gesetzten Enzyme und pH-Wert-Bedingungen zu unerwartet hell­ farbigen nicht eintrübenden Hydrolysaten führt.

Proteinasen zählen zur Gruppe der Proteasen, also Enzymen, welche die hydrolytische Spaltung der Peptidbindung kataly­ sieren und daher systematisch gesehen zu den Hydrolasen ge­ hören. Proteinasen, die auch als Endoproteasen oder Endopep­ tidasen bezeichnet werden, spalten Peptidbindungen im Inneren des Proteins. Sie sind von den (Exo-)Peptidasen zu unter­ scheiden, die einen Abbau an der terminalen Peptidbindung der endständigen Amino- oder Carboxylgruppe bewirken. Typische Beispiele für im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens ge­ eignete Proteinasen sind die im Handel erhältlichen Serin- Proteinasen (EC 3.4.21), Cystein- bzw. Thiol-Proteinasen (EC 3.4.22), saure Proteinasen vom Typ der Aspartat- bzw. Carb­ oxyproteinasen (EC 3.4.23) sowie untergeordnet auch Metall- Proteinasen (3. 4. 24).

Beispiele für für geeignete Serin-Proteinasen sind Chymotryp­ sin, Elastase, Kallikrein, Plasmin, Trypsin, Thrombin und Subtilisin.

Die Menge der eingesetzten Proteinasen ist an sich nicht kri­ tisch, sollte jedoch im Bereich von 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.-% - bezogen auf die Ausgangsstoffe - liegen.

Zur Entfernung von Spuren an unerwünschten Farbverursachern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die proteinhaltigen Ausgangsstoffe zusammen mit geeigneten Adsorbentien in die Hydrolyse einzusetzen. Als Adsorbentien kommen beispielsweise Kieselgele, Aluminiumoxide und vorzugsweise Aktivkohlen in Betracht, die in Mengen von 0,1 bis 15, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% - bezogen auf den Stickstoffgehalt der proteinhalti­ gen Ausgangsstoffe - eingesetzt werden können.

Zur Durchführung der enzymatischen Hydrolyse wird eine wäß­ rige Suspension des reisproteinhaltigen Ausgangsstoffs gegebenen­ falls zusammen mit den Adsorbentien wie oben beschrieben un­ ter alkalischen Bedingungen, vorzugsweise bei einem pH-Wert im Bereich von 8 bis 9, über einen Zeitraum von 1 bis 24 h im Temperaturoptimum der eingesetzten Proteinasen, beispiels­ weise bei 40 bis 70°C abgebaut.

Unter reisproteinhaltigen Ausgangsstoffen sind Reismehl und Pro­ teinisolate zu verstehen, die beispielsweise durch Extraktion von Reismehl nach bekannten Verfahren des Stands der Technik erhalten werden und einen Proteingehalt im Bereich von 70 bis 90 Gew. -% aufweisen können.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vor dem proteinase-katalysierten Abbau eine Stufe vorgeschaltet werden, in der ein Teil der Einsatzstoffe bereits durch den Einsatz kohlenhydratspaltender Enzyme bei ver­ gleichsweise hohen Temperaturen im Bereich von 80 bis 95°C abgebaut werden.

Nach Abschluß der enzymatischen Hydrolyse empfiehlt es sich, die Reaktionsmischung durch Zugabe von Mineralsäure auf einen sauren pH-Wert beispielsweise im Bereich von 2 bis 5 einzu­ stellen.

Wird der Aufschluß in Gegenwart von Calciumoxid bzw. Calcium­ hydroxid als Base durchgeführt, bilden sich lösliche Calcium­ peptide, die vom ungelösten Calciumoxid oder Calciumhydroxid durch Filtration abgetrennt werden müssen. Werden die Alkali­ peptide gewünscht, empfiehlt es sich, die Calciumpeptide mit Soda- oder Pottaschelösung zu behandeln und das schwerlös­ liche Calciumcarbonat anschließend abzutrennen. Es ist eben­ falls möglich, das Calcium in Form von Calciumsulfat oder Calciumoxalat zu fällen. Die Abtrennung der schwerlöslichen Salze erfolgt vorzugsweise in Gegenwart von Filterhilfsmit­ teln mit den üblichen Trennverfahren für Fest/Flüssig-Tren­ nungen wie Filtration, Separation und dergleichen.

Es werden wäßrige Reisproteinhydrolysatlösungen erhalten, die nach Bedarf beispielsweise unter Einsatz von Fallstromver­ dampfern aufkonzentriert werden können. Die nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren erhältlichen Hydrolysate weisen ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 100 bis 30.000, vorzugsweise 100 bis 10.000 und insbesondere 2000 bis 5000 auf sowie einen Feststoffgehalt von etwa 5 bis 50 Gew.-%.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen pflanz­ lichen Reisproteinhydrolysate zeichnen sich durch eine beson­ ders vorteilhafte Farbqualität und Lagerstabilität aus. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Reispro­ teinhydrolysate können in oberflächenaktiven Mitteln, vor­ zugsweise kosmetischen und/oder pharmazeutischen Formulie­ rungen eingesetzt werden.

Die Reisproteinhydrolysate eignen sich ferner auch zur Her­ stellung von hellfarbigen, lagerstabilen Folgeprodukten wie beispielsweise N-acylierten, N-alkylierten, veresterten sowie N-acylierten bzw. N-alkylierten und zudem veresterten Deriva­ ten. Vorzugsweise werden sie dazu in an sich bekannter Weise mit Fettsäuren bzw. Fettsäurechloriden mit 6 bis 22, insbe­ sondere 12 bis 18 Kohlenstoffatomen kondensiert. Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Reisproteinhydrolysate zur Herstellung von Laurinsäure- bzw. Kokosfettsäurekondensaten.

In einem 5-m³-Rührkessel wurden 3500 l Warmwasser vorgelegt und mit 4 kg Natriumsulfit und 10 kg Aktivkohle versetzt. Dieser Mischung wurden bei maximaler Rührerdrehzahl 450 kg Reisprotein zugesetzt und zu einer Suspension verrührt. Die Reaktionsmischung wurde auf 75°C erhitzt und bei dieser Tem­ peratur 15 min gerührt. Danach wurde auf 45°C abgekühlt und der pH-Wert der Suspension mit Natronlauge auf 8,5 einge­ stellt. Durch Zugabe von 5 kg Proteinase wurde die Hydrolyse gestartet. Nach einer Rührzeit von 3 h, während der der pH- Wert auf 8,5 und der Sulfitgehalt oberhalb von 10 ppm gehal­ ten wurde, wurde der pH-Wert durch Zugabe von Citronensäure auf 4,0 eingestellt. Danach wurde der Ansatz unter Zusatz von 15 kg Filterhilfsmittel (Perlite® P50) über eine Filter­ presse filtriert. Anschließend wurden 10 kg Aktivkohle zum Filtrat gegeben und auf 80°C erhitzt. Die Mischung wurde 15 min bei dieser Temperatur gerührt und danach auf 50°C abge­ kühlt. Es wurden weitere 30 min bei 50°C gerührt und wiederum über eine Filterpresse filtriert. Das Filtrat wurde in einem Fallstromverdampfer bis zu einem Gehalt von ca. 35% Brix aufkonzentriert und durch Zugabe einer Mischung aus Phenoxy­ ethanol, Natriumbenzoat, pHB-Methyl- und pHB-Ethylester kon­ serviert. Nach einer Lagerung von 14 Tagen bei Raumtempe­ ratur wurde nach Zugabe von weiteren 10 kg Aktivkohle und Filterhilfsmittel über eine Filterpresse filtriert. Das Reak­ tionsprodukt zeigte eine Lovibond-Farbzahl von 0,3 (rot) und 1,4 /gelb).

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von Reisproteinhydrolysaten, bei dem man reisproteinhaltige Ausgangsstoffe in Gegenwart von Proteinasen bei einem pH-Wert im Bereich von 8 bis 10 hydrolysiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die enzymatische Hydrolyse in Gegenwart von Aktiv­ kohle durchführt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Reaktionsmischung nach der Hydro­ lyse auf einen pH-Wert im Bereich von 2 bis 5 einstellt.