DE60317165T2

DE60317165T2 - Bakterielle autolysate

Info

Publication number: DE60317165T2
Application number: DE60317165T
Authority: DE
Inventors: Einar Moen; Henrik Eriksen; Jan Larsen
Original assignee: Statoil ASA
Current assignee: Equinor ASA
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: DE60317165D1; DK1476029T3; US7700140B2; CN100531591C; EP1476029A1; NO335008B1; CA2476244C; EP1476029B1; ES2295551T3; AU2003205884A1; CN1642441A; AU2003205884B2; CA2476244A1; US20050271771A1; WO2003068003A1; ATE376778T1; GB0203307D0; NO20043789L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung von Tierfutter oder einer Tierfutterkomponente, z. B. eines die Schmackhaftigkeit verbessernden Mittels oder Nährstoffs, aus einer bakteriellen Biomasse, insbesondere aus einer bakteriellen Kultur mit einem methanotrophen Bakterium. Dieses Produkt findet spezielle Verwendung als Nährstoff oder als Geschmacksverbesserungsmittel sowohl in menschlichen als auch Tiernahrungsmitteln als Ersatz für traditionelle Hefederivate.
In letzter Zeit wurde viel Aufmerksamkeit auf die Entwicklung von neuen Proteinquellen gerichtet, die in Nahrungsmittel für den menschlichen und/oder tierischen Verbrauch eingearbeitet werden können. Eine Anzahl von verschiedene Proteine enthaltenden Materialien wurden als Ersatzstoffe für traditionellere Proteinquellen, wie z. B. Fischmehl, Sojaprodukte und Blutplasma, in menschlichen Nahrungsmitteln und als Tierfuttermittel vorgeschlagen. Diese Materialien umfassen Protein enthaltende Mikroorganismen (hierin auch als "einzellige Proteine" bezeichnet), wie z. B. Pilze, Hefen und Bakterien.
Einzellige Proteinmaterialien können direkt in Nahrungsmitteln z. B. als sprühgetrocknetes Produkt verwendet werden oder die Biomasse kann vor der Verwendung weiterverarbeitet werden, z. B. unter Verwendung von Verfahren wie z. B. Homogenisierung und/oder Trennung. WO 01/60974 beschreibt beispielsweise die Herstellung eines homogenisierten Derivats einer bakteriellen Biomasse mit ausgezeichneten Funktionseigenschaften, das bei der Zubereitung von verschiedenen Nahrungsmittelprodukten, beispielsweise als Geliermittel oder Emulgator, verwendet werden kann. Larsen et al. (Appl. Microbiol. Biotechnol. (1996) 45: 137–140) beschreibt ein Verfahren zum Verringern des Nukleinsäuregehalts des methanotrophen Bakteriums Methylococcus capsulatus (Bath), um die erforderlichen Sicherheitsstandards für den menschlichen Verzehr zu erfüllen.
Heute sind die am umfangreichsten verwendeten einzelligen Proteine jene, die von Pilzen oder Hefe abgeleitet werden. Hefe ist beispielsweise zur Verwendung beim Brauen, bei der Weinherstellung und in der Backindustrie gut bekannt. Verschiedene verarbeitete Derivate von Hefe sind auch zur Verwendung bei der Zubereitung von Nahrungsmitteln bekannt. Die Autolyse von Hefe führt beispielsweise zu einer Vielfalt von zellulären Komponenten, die zur Verwendung als Geschmacksstoffe oder Gewürze in Nahrungsmitteln, z. B. bei der Zubereitung von Saucen, Bratensäften usw. bekannt sind. Relativ große Mengen an Hefeautolysaten sind jedoch im Allgemeinen erforderlich, um die gewünschten Geschmacksverbesserungseffekte zu erhalten. Ferner ist die Autolyse von Hefe im Allgemeinen langsam und es kann mehrere Tage dauern, um einen geeigneten Abbaugrad zu erreichen. Additive, die als Autolyseinitiatoren oder -stimulatoren wirken, z. B. Thiolmittel, sind daher im Allgemeinen erforderlich, um den Autolyseprozess zu beschleunigen. Dies erhöht die Kosten der kommerziellen Herstellung von Hefeautolysaten.
Ein andauernder Bedarf existiert für alternative Materialien, die in der Lage sind, die Schmackhaftigkeit von menschlichen und tierischen Nahrungsprodukten zu erhöhen, insbesondere Materialien, die in großen Mengen und mit relativ niedrigen Kosten hergestellt werden können. Ein spezieller Bedarf existiert für neue Materialien, die als Geschmacksverbesserer wirken können.
Überraschenderweise haben wir nun festgestellt, dass die Autolyse einer Biomasse mit einem methanotrophen Bakterium und einem heterotrophen Bakterium oder einem Derivat davon (z. B. einem homogenisierten Derivat) den Effekt der Erzeugung von wirksamen die Schmackhaftigkeit verbessernden Komponenten hat, die auch als Nährstoffe, d. h. Tierfutter oder Tierfutterkomponenten, nützlich sind.
Folglich schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Tierfutters oder einer Tierfutterkomponente, z. B. eines die Schmackhaftigkeit verbessernden Mittels. Das Verfahren umfasst, dass eine Kultur mit einem methanotrophen Bakterium und einem heterotrophen Bakterium oder einem Derivat davon (z. B. einem homogenisierten Derivat) einer Autolyse unterzogen wird. Durch dieses Verfahren autolysierte Produkte bilden einen weiteren Aspekt der Erfindung.
Das gemäß der Erfindung hergestellte Autolysat kann typischerweise als Tierfutter oder Tierfutterkomponente für Fisch oder Schalentiere verwendet werden, wie z. B. in PCT/GB02/03795 , veröffentlicht als WO 03/15534 , beschrieben. Ebenso kann das Autolysat vorteilhafterweise als Geschmacksverbesserer für Tiernahrung, insbesondere für Hundenahrung, verwendet werden, wie beispielsweise in der britischen Patentanmeldung Nr. 0203907.1 , veröffentlicht als GB2385767 , beschrieben.
Das Autolysat der Erfindung wird besonders bevorzugt als Bestandteil für extrudierte Fischnahrung in Pelletform verwendet. Die Fischnahrungspellets enthalten typischerweise auch Protein und Lipid, z. B. Fischmehl und Fisch- und/oder Pflanzenöl, sowie eine kleine Menge an Kohlehydrat, z. B. von Pflanzen abgeleitete Stärke.
Wie hierin verwendet, soll der Begriff "Autolyse" ein Verfahren einschließen, in dem endogene Enzyme, die innerhalb einer Zelle enthalten sind, wie z. B. Nukleasen und Proteasen, die Komponenten der Zelle aufschließen. Dieser Prozess des "Selbstaufschlusses" führt zur Herstellung von verschiedenen Abbauprodukten der Zelle, die Peptide, Aminosäuren, Nukleotide, Phospholipide, Fettsäuren usw. umfassen können.
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Schmackhaftigkeit" alle Eigenschaften eines Nahrungsprodukts, die von einem Menschen oder Tier wahrgenommen werden können. Solche Eigenschaften umfassen nicht nur Aroma, sondern auch Geschmack und Textur. Der Begriff "Schmackhaftigkeit" wird auch als andere Eigenschaften eines Nahrungsprodukts umfassend betrachtet, z. B. Verdaubarkeit. Der Begriff "Schmackhaftigkeit verbesserndes Mittel" wird als Materialien umfassend betrachtet, die entweder gewünschte Schmackhaftigkeitseigenschaften besitzen oder die, wenn sie in irgendeinem Nahrungsprodukt vorhanden sind, wirksam sind, um die Schmackhaftigkeit (z. B. den Geschmack) anderer Komponenten des Nahrungsmittels zu verbessern.
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Derivat", wenn er in Bezug auf ein einzelliges Proteinmaterial verwendet wird, z. B. eine mikrobielle Kultur, irgendein Produkt, das von einem solchen Material unter Verwendung eines Stromabwärtsverarbeitungsverfahrens oder von Stromabwärtsverarbeitungsverfahren (z. B. eine Reihe von Verfahren), die auf dem Fachgebiet bekannt sind, wie z. B. Trennung eines einzelligen Proteinmaterials von einem Fermentationsmedium oder einer Flüssigkeit durch Zentrifugations- und/oder Ultrafiltrationsverfahren, abgeleitet werden kann. Ein bevorzugtes Derivat zur Verwendung in dem hierin beschriebenen Verfahren ist ein homogenisiertes Derivat des einzelligen Proteinmaterials, in dem die Zellen z. B. infolge einer mechanischen Aufbrechung aufgebrochen oder zersetzt sind, wodurch die Inhalte der Zelle freigegeben werden. Solche homogenisierten Materialien bestehen im Allgemeinen aus einem viskosen Proteinbrei, der sowohl lösliche als auch teilchenförmige zelluläre Komponenten enthält.
Im Verfahren der Erfindung wird die Autolyse im Allgemeinen durch Inkubation der bakteriellen Kultur unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen durchgeführt. Geeignete Inkubationsbedingungen, die in der Lage sind, die Aktivität des endogenen Enzyms einzuleiten, und die folglich ein autolysiertes Produkt ergeben, können von Fachleuten leicht bestimmt werden. Die Autolyse wird vorzugsweise in Abwesenheit von irgendeinem Autolyseinitiator oder –stimulator ausgeführt.
Die Temperaturbedingungen sind derart, dass die Autolyse optimiert wird, ohne die innerhalb der Zellen enthaltenen endogenen Enzyme zu inaktivieren. Typischerweise liegt die Temperatur für die Autolyse im Bereich von 25 bis 58°C, vorzugsweise von 40 bis 55°C, besonders bevorzugt von 45 bis 55°C, insbesondere 50 bis 55°C. Temperaturen in Richtung des höheren Endes dieser Bereiche sind bevorzugt, z. B. etwa 55°C. Wenn niedrigere Temperaturen verwendet werden (z. B. 20°C oder niedriger), geht die Autolyse sehr langsam vor sich. Wenn das Bakterium Methylococcus Capsulatus verwendet wird, sollte die Inkubationstemperatur vorzugsweise etwa 58°C nicht überschreiten. Bei Temperaturen oberhalb dieser kann eine Inaktivierung der in den Zellen enthaltenen endogenen Enzyme (z. B. Proteasen und Peptidasen) auftreten.
Ein geeigneter pH-Bereich für die Autolyse kann im Bereich von 6,2 bis 8,5, vorzugsweise 7,0 bis 8,0, besonders bevorzugt 7,0 bis 7,5 liegen. Bei einem pH-Wert von unter etwa 5,5 kann die Autolyse nicht vor sich gehen. Ein pH-Wert von etwa 7,0 ist besonders bevorzugt. Die Art, die Menge und die Zeitsteuerung der Zugabe von irgendeiner Base, die erforderlich ist, um den pH-Wert der Biomasse während der Autolyse innerhalb der gewünschten Grenzen zu halten, können leicht durch Fachleute bestimmt werden. Geeignete Basen für die pH-Regelung umfassen Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid usw.
Das autolysierte Produkt kann in einem kontinuierlichen oder chargenweisen Prozess hergestellt werden. Vorzugsweise wird dieses kontinuierlich hergestellt. Wenn es chargenweise hergestellt wird, kann der pH-Wert der Biomasse während der Anfangsstufen der Reaktion, z. B. von 30 Minuten bis zu einer Stunde nach dem Beginn des Inkubationsprozesses, schnell abnehmen. Es wird angenommen, dass dies am Bruch der Peptidbindungen liegt. Während dieses Zeitraums kann die Menge an Base, die erforderlich ist, um den pH-Wert innerhalb der gewünschten Grenzen zu halten, daher erhöht werden müssen. Nach dieser Zeit nimmt die erforderliche Menge an Base im Allgemeinen ab. Der pH-Wert kann während der Autolyse unter Verwendung von Standardverfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, geregelt werden. Solche Verfahren umfassen die kontinuierliche Überwachung des pH-Werts durch Titration in Kombination mit der geeigneten Zugabe von Säure/Base.
Die Reaktionszeit für die Autolyse liegt typischerweise im Bereich von 30 Minuten bis 24 Stunden, z. B. etwa 1 bis 5 Stunden. Eine bevorzugte Reaktionszeit ist etwa 4 Stunden. Im Allgemeinen nimmt die Ausbeute des autolysierten Produkts mit der Reaktionszeit zu. Die Inkubationsperiode kann daher gemäß der gewünschten Ausbeute des Autolysats ausgewählt werden.
Der Autolyseprozess wird im Allgemeinen in einem Reaktor mit gerührtem Tank oder einem Pfropfenströmungsreaktor ausgeführt.
Es kann erwartet werden, dass der hierin beschriebene Autolyseprozess ein Produkt ergibt, das 40 bis 75 Gewichts-%, z. B. etwa 50 Gewichts-%, unlösliches Material (z. B. mit Zellenwandfragmenten usw.) und 25 bis 60 Gewichts-%, z. B. etwa 50 Gewichts-%, lösliches Material (hierin auch als "lösliche Fraktion" bezeichnet), das typischerweise freie Aminosäuren (insbesondere Glutaminsäure), Peptide und Nukleotide (hauptsächlich 3'-Nukleotide) umfasst, umfasst.
Die bakterielle Biomasse zur Verwendung im Verfahren der Erfindung kann durch Wachstum der Bakterien auf einem geeigneten Medium oder Substrat gebildet werden. Die exakte Art des Wachstumsmediums, das zur Herstellung der Biomasse verwendet wird, ist für die Durchführung der Erfindung nicht entscheidend und eine Vielfalt von geeigneten Substraten können verwendet werden.
Zweckmäßigerweise kann ein einzelliges Material zur Verwendung im Verfahren der Erfindung durch einen Fermentationsprozess hergestellt werden, in dem Sauerstoff und ein geeignetes Substrat wie z. B. ein flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoff, ein Alkohol oder ein Kohlehydrat, z. B. Methan, Methanol oder Erdgas, zusammen mit einer Nährstoffminerallösung einem röhrenförmigen Reaktor zugeführt werden, der den Mikroorganismus oder die Mikroorganismen enthält. Eine Anzahl solcher Verfahren sind auf dem Fachgebiet bekannt und beschrieben, beispielsweise in WO 01/60974 , DK-B-170824 , EP-A-418187 und EP-A-306466 . Besonders bevorzugt wird die Biomasse, die gemäß der Erfindung autolysiert wird, hergestellt, wie in PCT/GB02/003798 , veröffentlicht als WO 03/016460 , beschrieben.
Besonders bevorzugt zur Verwendung in der Erfindung sind einzellige Proteinmaterialien, die von Fermentations- und Kohlenwasserstofffraktionen oder Erdgas abgeleitet sind. Besonders bevorzugt sind einzellige Proteine, die von der Fermentation von Erdgas abgeleitet sind. Wenn die Konzentration der Mikroorganismen innerhalb des Fermentors zunimmt, wird ein Teil der Reaktorinhalte oder Reaktorbrühe entnommen und die Mikroorganismen können durch auf dem Fachgebiet gut bekannte Verfahren abgetrennt werden, z. B. Zentrifugation und/oder Ultrafiltration. Zweckmäßigerweise wird in einem solchen Fermentationsprozess die Brühe kontinuierlich aus dem Fermentor entnommen und weist eine Zellenkonzentration zwischen 1 und 5 Gewichts-%, z. B. etwa 3 Gewichts-%, auf.
Einzellige Materialien, die aus zwei oder mehr Mikroorganismen hergestellt werden, werden gemäß dem Verfahren der Erfindung behandelt. Obwohl diese in denselben oder separaten Fermentoren hergestellt werden können, werden diese im Allgemeinen in demselben Fermentor unter identischen Fermentationsbedingungen hergestellt. Materialien, die durch separate Fermentationsprozesse hergestellt werden, können vor der Autolyse gemäß dem Verfahren der Erfindung miteinander vermischt werden.
Bevorzugte Bakterien zur Verwendung in der Erfindung umfassen Methylococcus capsulatus (Bath), ein thermophiles Bakterium, das ursprünglich aus den heißen Quellen in Bath, England, abgeleitet wurde und als NCIMB 11132 beim National Collections of Industrial and Marine Bacteria, Aberdeen, Schottland, hinterlegt wurde. M. capsulatus (Bath) weist ein optimales Wachstum bei etwa 45°C auf, obwohl das Wachstum zwischen 37°C und 52°C stattfinden kann. Es handelt sich um eine gramnegative, nicht frei bewegliche, sphärische Zelle, die gewöhnlich paarweise vorkommt. Die intrazellulären Membranen sind als Bündel von blasigen Scheiben angeordnet, die für Methanotrophe des Typs I charakteristisch sind. M. capsulatus (Bath) ist im Allgemeinen ein sehr stabiler Organismus ohne bekannte Plasmide. Er kann Methan oder Methanol zum Wachstum und Ammoniak, Nitrat oder molekularen Stickstoff als Quelle für Stickstoff für die Proteinsynthese verwenden.
Ein Beispiel eines Fermentationsprozesses, der Erdgas als einzige Kohlenstoff- und Energiequelle verwendet, ist jener, der in EP-A-306466 (Dansk Bioprotion) beschrieben ist. Dieser Prozess basiert auf der kontinuierlichen Fermentation der methanotrophen Bakterien M. capsulatus, die auf Methan gewachsen sind. Luft oder reiner Sauerstoff wird für die Anreicherung mit Sauerstoff verwendet und Ammoniak wird als Stickstoffquelle verwendet. Zusätzlich zu diesen Substraten erfordert die bakterielle Kultur typischerweise Wasser, Phosphat (z. B. als Phosphorsäure) und verschiedene Mineralien, die Magnesium, Kalzium, Kalium, Eisen, Kupfer, Zink, Mangan, Nickel, Kobalt und Molybdän umfassen können, die typischerweise als Sulfate, Chloride oder Nitrate verwendet werden. Alle bei der Herstellung des einzelligen Materials verwendeten Mineralien sollten Nahrungsmittelqualität aufweisen.
Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan, obwohl seine Zusammensetzung für verschiedene Gasfelder variiert. Typischerweise kann erwartet werden, dass Erdgas etwa 90% Methan, etwa 5% Ethan, etwa 2% Propan und einige höhere Kohlenwasserstoffe enthält. Während der Fermentation von Erdgas wird Methan durch methanotrophe Bakterien in Biomasse und Kohlendioxid oxidiert. Methanol, Formaldehyd und Ameisensäure sind metabolische Zwischenstoffe. Formaldehyd und in einem gewissen Ausmaß Kohlendioxid werden in Biomasse umgesetzt. Methanotrophe Bakterien sind jedoch außer stande, Substrate mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen für das Wachstum zu verwenden, und die restlichen Komponenten von Erdgas, d. h. Ethan, Propan und in einem gewissen Ausmaß höhere Kohlenwasserstoffe, werden durch methanotrophe Bakterien oxidiert, um die entsprechenden Carbonsäuren zu erzeugen (z. B. wird Ethan zu Essigsäure oxidiert). Solche Produkte können für die methanotrophen Bakterien inhibitorisch sein und daher ist es wichtig, dass ihre Konzentrationen während der Herstellung der Biomasse niedrig bleiben, vorzugsweise unter 50 mg/l. Eine Lösung für dieses Problem ist die kombinierte Verwendung von einem oder mehreren heterotrophen Bakterien, die die durch die methanotrophen Bakterien hergestellten Metaboliten verwenden können. Solche Bakterien sind auch in der Lage, organisches Material, das in die Fermentationsbrüche durch Zelllyse freigegeben wird, zu verwenden. Dies ist wichtig, um eine Schaumbildung zu vermeiden, und dient auch zum Minimieren des Risikos, dass die Kultur mit unerwünschten Bakterien verunreinigt wird. Eine Kombination von methanotrophen und heterotrophen Bakterien führt zu einer stabilen und sehr ergiebigen Kultur.
Geeignete heterotrophe Bakterien für die Verwendung in der Erfindung umfassen DB3, Stamm NCIMB 13287 (Ralstonia sp., vorher als Alcaligenes acidovorans bekannt), DB5, Stamm NCIMB 13289 (Brevibacillus agri, vorher als Bacillus firmus bekannt) und DB4, Stamm NCIMB 13288 (Aneurinibacillus sp., vorher als Bacillus brevis bekannt), die jeweils ein optimales Wachstum bei einer Temperatur von etwa 45°C aufweisen.
DB3 ist ein gramnegativer, aerober, frei beweglicher Stab, der zur Gattung Ralstonia gehört, welcher Ethanol, Acetat, Propionat und Butyrat zum Wachsturn verwenden kann. DB4 ist ein grampositiver, Endosporen bildender, aerober Stab, der zur Gattung Aneurinibacillus gehört, welcher Acetat, D-Fruktose, D-Mannose, Ribose und D-Tagatose verwenden kann. DB5 ist ein grampositiver, Endosporen bildender, frei beweglicher, aerober Stab der Gattung Brevibacillus, der Acetat, N-Acetyl-glucosamin, Citrat, Gluconat, D-Glucose, Glycerol und Mannit verwenden kann.
Besonders bevorzugt ist das einzellige Proteinmaterial zur Verwendung in der Erfindung eine mikrobielle Kultur, die aus methanotrophen Bakterien wahlweise in Kombination mit einer oder mehreren Spezies von heterotrophen Bakterien, insbesondere vorzugsweise einer Kombination von methanotrophen und heterotrophen Bakterien, besteht. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "methanotroph" irgendein Bakterium, das Methan, Methanol oder Formaldehyd zum Wachstum verwendet. Der Begriff "heterotroph" wird für Bakterien verwendet, die andere organische Substrate als Methan, Methanol oder Formaldehyd zum Wachstum verwenden.
Besonders bevorzugt für die Verwendung in der Erfindung ist eine mikrobielle Kultur mit einer Kombination des methanotrophen Bakteriums Methylococcus capsulatus (Kath) (Stamm NCIMB 11132) und der heterotrophen Bakterien DB3 (Stamm NCIMB 13287) und DB5 (Stamm NCIMB 13289), wahlweise in Kombination mit DB4 (Stamm NCIMB 13288). Die Rolle von DB3 besteht darin, Acetat und Propionat, die von M. capsulatus (Bath) aus Ethan und Propan im Erdgas hergestellt werden, zu verwenden. DB3 kann sich auf bis zu 10%, z. B. etwa 6 bis 8% der Gesamtzellenzahl der resultierenden Biomasse belaufen. Die Rolle von DB4 und DB5 besteht darin, Lyseprodukte und Metaboliten im Medium zu verwenden. Typischerweise belaufen sich DB4 und DB5 jeweils auf weniger als 1% der Zellenzahl während der kontinuierlichen Fermentation.
Während der Herstellung des einzelligen Materials wird der pH-Wert des Fermentationsgemisches im Allgemeinen auf zwischen etwa 6 und 7, z. B. auf 6,5 ± 0,3, geregelt. Geeignete Säuren/Basen für die pH-Regelung können leicht von Fachleuten ausgewählt werden. Besonders geeignet zur Verwendung in dieser Hinsicht sind Natriumhydroxid und Schwefelsäure. Während der Fermentation sollte die Temperatur innerhalb des Fermentors vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 40°C bis 50°C, am meisten bevorzugt bei 45°C ± 2°C, gehalten werden.
Geeignete Fermentoren zur Verwendung bei der Zubereitung des einzelligen Materials sind jene vom Schleifentyp, wie z. B. jene, die in DK 1404/92 , EP-A-418187 , EP-A-306466 und PCT/GB02/003798 beschrieben sind, oder Airlift-Reaktoren. Ein Fermentor mit statischen Mischern führt zu einer hohen Nutzung der Gase (z. B. bis zu 95%) auf Grund der Pfropfenströmungseigenschaften des Fermentors. Gase werden in verschiedenen Positionen entlang der Schleife eingeführt und bleiben mit der Flüssigkeit in Kontakt, bis sie im Kopfraum des Reaktors abgetrennt werden. Die kontinuierliche Fermentation kann unter Verwendung von 2–3% Biomasse (auf einer Trockengewichtbasis) und einer Verdünnungsrate von 0,02 bis 0,50 h^–1, z. B. 0,05–0,25 h^–1 erreicht werden.
Andere Fermentoren können bei der Zubereitung des einzelligen Materials verwendet werden und diese umfassen röhrenförmige Fermentoren und Fermentoren mit gerührtem Tank.
Idealerweise umfasst die durch Fermentation von Erdgas hergestellte Biomasse 60 bis 80 Gewichts-% rohes Protein; 5 bis 20 Gewichts-% rohes Fett; 3 bis 10 Gewichts-% Asche; 3 bis 15 Gewichts-% Nukleinsäuren (RNA und DNA); 10 bis 30 g/kg Phosphor; bis zu 350 mg/kg Eisen; und bis zu 120 mg/kg Kupfer. Besonders bevorzugt umfasst die Biomasse 68 bis 73%, z. B. etwa 70 Gewichts-%, rohes Protein; 9 bis 11%, z. B. etwa 10 Gewichts-% rohes Fett; 5 bis 10%, z. B. etwa 7 Gewichts-%, Asche; 8 bis 12%, z. B. etwa 10 Gewichts-%, Nukleinsäuren (RNA und DNA); 10 bis 25 g/kg Phosphor; bis zu 310 mg/kg Eisen; und bis zu 110 mg/kg Kupfer. Das Aminosäureprofil des Proteingehalts sollte für die Ernährung vorteilhaft sein, mit einem hohen Anteil der wichtigeren Aminosäuren Cystein, Methionin, Threonin, Lysin, Tryptophan und Arginin. Typischerweise können diese in Mengen von etwa 0,7%, 3,1%, 5,2%, 7,2%, 2,5% bzw. 6,9% (als Prozent der Gesamtmenge an Aminosäuren ausgedrückt) vorhanden sein. Im Allgemeinen umfassen die Fettsäuren hauptsächlich die gesättigte Palmitinsäure (ungefähr 50%) und die einfach ungesättigte Palmitoleinsäure (ungefähr 36%). Der Mineralgehalt des Produkts umfasst typischerweise hohe Mengen an Phosphor (etwa 1,5 Gewichts-%), Kalium (etwa 0,8 Gewichts-%) und Magnesium (etwa 0,2 Gewichts-%).
Typischerweise wird die resultierende Biomasse in Form einer fließfähigen wässerigen Paste oder eines fließfähigen wässerigen Breis hergestellt. Im Allgemeinen besteht dieser aus im Wesentlichen ganzzelligem Material, obwohl ein Anteil von zerbrochenem Zellmaterial auch vorhanden sein kann.
Nach der Herstellung der Biomasse wird diese im Allgemeinen aus dem Fermentationsmedium beispielsweise durch herkömmliche Zentrifugations- und/oder Filtrationsverfahren, z. B. Ultrafiltration, konzentriert. Die Konzentration der Biomasse kann durch Zentrifugation allein bewirkt werden. Während der Zentrifugation wird der Trockenmaterialgehalt der Biomasse typischerweise auf etwa 5 bis 18 Gewichts-%, vorzugsweise 8 bis 15%, z. B. etwa 14 Gewichts-%, erhöht. Falls erforderlich oder tatsächlich erwünscht, können Verfahren zur Filtration (z. B. Ultrafiltration) verwendet werden, um den Feststoffgehalt der Biomasse weiter zu erhöhen. Ultrafiltration, die bei einer Temperatur zwischen 40 und 50°C, z. B. zwischen 42 und 46°C, durchgeführt werden kann, konzentriert die Biomasse weiter zu einem Produkt, das 10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 25%, z. B. 18 bis 22 Gewichts-% einzelliges Material enthält. Der während der Ultrafiltration verwendete Größenausschluss liegt im Allgemeinen im Bereich von etwa 100000 Dalton. Die resultierende Biomasse liegt in Form eines wässerigen Breis vor und weist typischerweise einen Feststoffgehalt im Bereich von 10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 25%, z. B. etwa 20 Gewichts-%, auf.
Vor der Autolyse kann die Biomasse wahlweise einem Homogenisierungsprozess unterzogen werden, in dem die mikrobiellen Zellwände aufgebrochen werden, wodurch ein Teil des Proteinmaterials aus dem Inneren der Zellstruktur freigegeben wird. Falls erforderlich, kann das resultierende Homogenat weiteren Verfahren zur Filtration (z. B. Ultrafiltration) unterzogen werden.
Die Homogenisierung führt zur Herstellung eines Produkts, das aufgebrochenes Zellmaterial umfasst, vorzugsweise im Wesentlichen aus diesem besteht. Aufgebrochenes Zellmaterial liegt beispielsweise in einer Menge von mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90 Gewichts-%, vor. Typischerweise ist das Produkt ein relativ viskoser Proteinbrei, der lösliche und teilchenförmige zelluläre Komponenten enthält.
Es wird angenommen, dass der Schritt der Homogenisierung wenig, falls überhaupt, Auswirkung auf die Geschmackseigenschaften (z. B. Geschmack) des Endprodukts hat, aber zum Erhöhen der Ausbeute von Trockenmaterial in der löslichen Fraktion des autolysierten Materials dienen kann. Dies kann beispielsweise den Trockenmaterialgehalt der löslichen Fraktion um nicht weniger als 20 bis 25% erhöhen. Das Ausmaß, in dem der Trockenmaterialgehalt erhöht wird, hängt auch von der Dauer des Autolyseprozesses ab. Bei spielsweise kann erwartet werden, dass die Autolyse eines homogenisierten Materials für einen Zeitraum von 24 Stunden zu einem Produkt führt, in dem die Ausbeute der löslichen Fraktion bis zu 60 Gewichts-% ist. Bei Abwesenheit eines Homogenisierungsschritts vor der Autolyse kann erwartet werden, dass die Ausbeute der löslichen Fraktion etwa 50 Gewichts-% ist.
Die Aufbrechung oder Zersetzung der Zellen kann beispielsweise durch einen mechanischen Prozess erreicht werden, wie z. B. durch eine Folge von Druckbeaufschlagung und Druckverminderung des mikrobiellen Materials. Obwohl die Homogenisierung durch irgendein herkömmliches Mittel bewirkt werden kann, wird diese vorzugsweise durch einen Hochdruck-Homogenisierungsprozess ausgeführt, in dem die Biomasse einer Druckänderung, vorzugsweise einem Druckabfall, ausgesetzt wird, die eine Zellenzersetzung bewirken kann. Typischerweise kann das Material einem Druckabfall im Bereich von 40 MPa bis 120 MPa (400 bis 1200 bar), bevorzugter 50 MPa bis 110 MPa (500 bis 1100 bar), z. B. von 60 MPa bis 100 MPa (600 bis 1000 bar), ausgesetzt werden. Ein Druckabfall von etwa 1000 bar ist besonders bevorzugt. Im Allgemeinen ist der Druckabfall vorübergehend. Typischerweise wird der Prozess in einem industriellen Homogenisator, der z. B. von APV Rannie, Dänemark, erhältlich ist, unter gesteuerten Temperaturbedingungen, vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als 58°C, besonders bevorzugt von 25 bis 50°C, z. B. von 25 bis 35°C, durchgeführt. Ein Homogenisierungsprozess, der zur Verwendung in der Erfindung geeignet ist, ist beispielsweise in WO 01/60974 (Norferm DA) beschrieben.
Andere auf dem Fachgebiet bekannte Verfahren können verwendet werden, um die Homogenisierung gemäß der Erfindung zu bewirken. Die Homogenisierung kann beispielsweise durchgeführt werden, indem das einzellige Material Scherkräften ausgesetzt wird, die die Zellwände aufbrechen können. Dies kann unter Verwendung eines Mischers erreicht werden, in dem das Material durch eine Zone geleitet wird, in der Scherkräfte durch Oberflächen, die sich relativ zueinander bewegen, auf dieses ausgeübt werden. Im Allgemeinen werden die Scherkräfte zwischen einer sich bewegenden Oberfläche, z. B. einer sich drehenden Oberfläche, und einer statischen Oberfläche, d. h. wie in einem Rotor-Stator, wie z. B. in WO99/08782 beschrieben, erzeugt.
Andere Verfahren, die zur Verwendung in Verfahren der mechanischen Zellenzersetzung bekannt sind, z. B. Kugelmahlen mit hoher Geschwindigkeit, können verwendet werden, um die Homogenisierung zu bewirken. Ultraschallverfahren können auch verwendet werden.
In einem bevorzugten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren für die Herstellung von Tierfutter oder einer Tierfutterkomponente, z. B. eines die Schmackhaftigkeit verbessernden Materials (z. B. ein Geschmacksverbesserungsmittel), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Zubereiten eines wässerigen Breis einer mikrobiellen Kultur mit einem methanotrophen Bakterium in Kombination mit einem oder mehreren heterotrophen Bakterien;
(b) wahlweise Homogenisieren des Breis, vorzugsweise indem der Brei einem Druckabfall ausgesetzt wird, der eine Zellenzersetzung bewirken kann, z. B. einem Druckabfall im Bereich von 40 MPa bis 120 MPa, vorzugsweise 50 MPa bis 110 MPa, insbesondere von 60 MPa bis 100 MPa, wodurch ein homogenisiertes Produkt erzeugt wird; und
(c) Unterziehen des resultierenden Produkts einer Autolyse.

Nach der Autolyse wird das Autolysat vorzugsweise erhitzt, typischerweise auf eine Temperatur im Bereich von 58 bis 75°C, vorzugsweise 65 bis 69°C, z. B. etwa 67°C.
Das Autolysat umfasst ein Gemisch von löslichem und unlöslichem zellulären Material. Obwohl dies direkt (d. h. ohne Weiterverarbeitung) als Komponente oder Vorläufer in Nahrungsprodukten (z. B. als Schmackhaftigkeit verbessernde oder Geschmackskomponente) verwendet werden kann, ist es bevorzugt, das unlösliche zelluläre Material abzutrennen. Dies kann durch Trennprozesse durchgeführt werden, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, vorzugsweise durch Filtration, z. B. Ultrafiltration. Ultrafiltration, die bei einer Temperatur zwischen 40 und 75°C, z. B. zwischen 50 und 70°C, durchgeführt werden kann, ist wirksam, um Aminosäuren, Peptide und andere kleine Moleküle wie z. B. Nukleotide, die die Filtermembran durchqueren können, auszufiltern. Es ist diese lösliche Fraktion oder das Permeat, das hauptsächlich bei der Herstellung von Nahrungsprodukten, z. B. als Schmackhaftigkeit verbesserndes Mittel, verwendet wird. Der Größenausschluss, der während der Ultrafiltration verwendet wird, liegt im Allgemeinen im Bereich von etwa 20 kD. Filter mit einer MW-Grenze im Bereich von 10 bis 100 kD können jedoch verwendet werden. Um die Ausbeute des Produkts zu verbessern, kann das Autolysat wiederholt (z. B. bis zu 5 mal, z. B. bis zu 3 mal) mit Wasser gewaschen werden, gefolgt von zusätzlichen Ultrafiltrationsschritten.
Nach der Trennung des Autolysats kann erwartet werden, dass der Feststoffgehalt der löslichen Fraktion etwa 3 bis 8 Gewichts-% ist. Der Gehalt an Glutaminsäure und freien Aminosäuren (auf einer Trockenmaterialbasis) kann als im Bereich von etwa 5 bis 11% und bzw. 40 bis 50% erwartet werden.
Falls erwünscht, kann eine weitere Verringerung des Wassergehalts des Produkts durch Verdampfungsverfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, erreicht werden. Dies kann beispielsweise verwendet werden, um ein Produkt mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 20 bis 70 Gewichts-%, z. B. etwa 30 Gewichts-%, herzustellen. Geeignete Verdampfungsverfahren umfassen Fall-Hebe-Filmverdampfung, Fallfilmverdampfung und Blitzverdampfung. Falls erforderlich, kann der Schritt der Verdampfung mehrere Male wiederholt werden, beispielsweise dreimal. Im Fall von Schaumbildungsproblemen während der Verdampfung kann ein Antischäumungsmittel wie z. B. Kirnol V39360 (erhältlich von Grünau Illertissen GmbH, Deutschland) zugegeben werden. Die Menge an Schäumungsmittel, die erforderlich ist, um die Schaumbildung zu verhindern, kann von Fachleuten leicht bestimmt werden. Geeignete Mengen an Schäumungsmittel können im Bereich von 0,01 bis 0,05%, z. B. etwa 0,02 Gewichts-%, liegen.
Unmittelbar nach der Verdampfung wird das Produkt vorzugsweise beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 5 bis 20°C, z. B. auf eine Temperatur von etwa 15°C, abgekühlt.
Typischerweise wird das Produkt gemäß den auf dem Fachgebiet bekannten Sprühtrocknungsverfahren weiterverarbeitet. Irgendein herkömmlicher Sprühtrockner mit oder ohne Wirbelschichteinheiten kann verwendet werden, beispielsweise der Sprühtrockner des Typs 3-SPD, der von APV Anhydro, Dänemark, erhältlich ist. Vorzugsweise kann die Einlasstemperatur für die Luft in den Sprühtrockner etwa 140 bis 250°C sein und die Auslasstemperatur kann etwa 80 bis 95°C sein. Vorzugsweise weist das resultierende Produkt einen Wassergehalt von etwa 10 bis 10 Gewichts-%, z. B. von 2 bis 7 Gewichts-% auf.
Das resultierende Produkt ist sehr hygroskopisch und sollte daher in einer feuchtigkeitsfreien Umgebung (z. B. in Trockenbeuteln) bei niedriger Temperatur gelagert werden.
Infolge des hierin beschriebenen Autolyseprozesses sind die gemäß der Erfindung hergestellten Produkte reich an freien Aminosäuren, insbesondere Glutaminsäure und Peptiden. Solche Produkte besitzen im Allgemeinen eine blasse Farbe, einen neutralen Geschmack und sind in Wasser stark löslich (z. B. vollständig löslich, um eine 1%-ige Lösung in warmer Wasser zu erzeugen). Diese sind als Komponente oder Vorläufer in Nahrungsprodukten, insbesondere wenn sie als Schmackhaftigkeitsverbesserer oder Geschmacksmittel verwendet werden, besonders nützlich, um den Geschmack von menschlichen oder Tiernahrungsmitteln (z. B. Tierfutter) zu verbessern.
Von einem weiteren Aspekt betrachtet, schafft die Erfindung ein autolysiertes Produkt, das von einer Biomasse mit einem methanotrophen Bakterium und einem heterotrophen Bakterium oder von einem Derivat davon (z. B. einem homogenisierten Derivat) abgeleitet wird, wobei das Produkt einen Gehalt an freien Aminosäuren im Bereich von 40 bis 80%, z. B. 50 bis 60 Gewichts-% (auf einer Trockenmaterialbasis) aufweist. Ein bevorzugtes Produkt gemäß der Erfindung ist jenes mit einem Glutaminsäuregehalt im Bereich von 5 bis 11%, z. B. von 8 bis 10 Gewichts-% (auf einer Trockenmaterialbasis).
Von noch einem weiteren Aspekt betrachtet, schafft die Erfindung die Verwendung eines autolysierten Materials oder verarbeiteten Derivats davon, wie hierin beschrieben, als, in oder als Vorläufer für ein Tierfutter, vorzugsweise als Schmackhaftigkeitsverbesserer, z. B. als Geschmackskomponente.
Von noch einem weiteren Aspekt betrachtet, schafft die Erfindung ein Nahrungsprodukt mit einem autolysierten Material oder verarbeiteten Derivat davon, wie hierin beschrieben.
Wenn es als Schmackhaftigkeitsverbesserer in Nahrungsprodukten verwendet wird, wird das autolysierte Material oder verarbeitete autolysierte Material in einer Menge verwendet, die für seinen Geschmack und/oder Geruch, der vom Verbraucher zu beobachten ist, wirksam ist. Besonders bevorzugt wird dieses in einer Menge verwendet, die zum Verbessern der Schmackhaftigkeit des Nahrungsmittels wirksam ist. Typischerweise kann dieses in einer Menge von 0,1 bis 4 Gewichts-%, vorzugsweise bis zu 2 Gewichts-%, verwendet werden. Das exakte Verhältnis hängt von mehreren Faktoren, nicht zuletzt von der Art des Nahrungsmittels, zu dem das Produkt zugegeben werden soll, der Weise der Anwendung oder des Einschlusses usw. ab. Geeignete Niveaus können von Fachleuten leicht bestimmt werden.
Das hierin beschriebene autolysierte Produkt kann als Ersatzstoff für traditionelle Hefederivate verwendet werden. Nahrungsmittel, zu denen das Produkt zugegeben werden kann, umfassen sowohl menschliche als auch Tiernahrungsmittel. Dieses kann beispielsweise in Nahrungsmittelprodukte für den menschlichen Verzehr, wie z. B. Suppen, Bratensäfte, Dressings, Fleischprodukte wie z. B. Fleischbällchen, Emulsionen wie z. B. Mayonnaise usw., eingearbeitet werden. Das hierin beschriebene Produkt findet spezielle Anwendung als Geschmacksmittel in sowohl nassen als auch trockenen Tiernahrungen, vorzugsweise trockenen Tiernahrungen. Dieses kann beispielsweise als Additiv für Hundefutter verwendet werden.
Ein Nebenprodukt des hierin beschriebenen Prozesses ist das Retentat (d. h. die unlösliche Fraktion), das nach der Abtrennung des autolysierten Materials erzeugt wird. Dieses Produkt umfasst im Allgemeinen Komponenten wie z. B. Zellwandfragmente und besitzt einen hohen Nährwert. Dieses Produkt kann beispielsweise die folgenden Eigenschaften aufweisen:
Wassergehalt (gemäß M101¹ bestimmt): 1–10 Gew.-%, z. B. etwa 4 Gew.-%;
Aschegehalt (gemäß der EU-Kommissions-Richtlinie Nr. 162/67/EØF) bestimmt): 3–12 Gew.-%, z. B. etwa 10 Gew.-%;
Rohes Fett (gemäß der EU-Kommissions-Richtlinie Nr. 93/28/EØF bestimmt): 10–20 Gew.-%, z. B. etwa 15 Gew.-%;
Rohes Protein: (gemäß der EU-Kommissions-Richtlinie Nr. 72/199/EØ bestimmt): 40–60 Gew.-%, z. B. etwa 54 Gew.-%;
RNA (gemäß M105² bestimmt): 4–10 Gew.-%, z. B. etwa 6 Gew.-%;
DNA (gemäß M105² bestimmt): 2–5 Gew.-%; z. B. etwa 3 Gew.-%;
Gesamter Aminosäuregehalt (gemäß M295³ bestimmt): 39–41 Gew.-%;
Gesamtes Kohlehydrat (gemäß M140⁴ bestimmt): bis zu 15 Gew.-%, z. B. 1 bis 12 Gew.-%, typischerweise etwa 10 Gew.-%; und
In-vitro-Verdaubarkeit (gemäß M150⁵ bestimmt): 65–85% von N, z. B. etwa 65% von N.

1: Das Wasser in der Probe wird bei 105°C über Nacht verdampft. Der Wassergehalt wird durch Wiegen vor und nach dem Trocknen bestimmt.
2: Siehe Herbert et al., Chemical Analysis of Microbial cells, Methods Microbiol. 5B: 285–328, 1971.
3: Siehe Waters AccQ.Tag Chemistry Package. Instruction Manual 052874TP, Rev. 1, und Wandelen et al., Journal of Chromatography A, 763, 11–22.
4: Siehe Herbert et al., Chemical Analysis of Microbial cells, Methods Microbiol. 5B: 267–269, 1971.
5: Siehe Boisen, CAB International, S. 135–145, 1991.

Dieses Nebenprodukt kann in Nahrungsprodukten insbesondere als Nährstoffadditiv für Tierfutter verwendet werden. Es wurde auch festgestellt, dass dieses gute Emulgiereigenschaften aufweist und daher auch als Emulgator in menschlichen Nahrungsprodukten Verwendung findet.
Die Erfindung wird nun in den folgenden nicht begrenzenden Beispielen und mit Bezug auf die begleitenden Fig. genauer beschrieben, in denen:
1 schematisch eine Vorrichtung zur Verwendung beim Ausführen eines Verfahrens gemäß der Erfindung darstellt;
2 den Trockenmaterialgehalt als Funktion der Inkubationszeit in verschiedenen Autolysaten gemäß der Erfindung nach der Ultrafiltration (MW-Grenze 20000 D) zeigt;
3 den Stickstoffgehalt als Funktion der Inkubationszeit in verschiedenen Autolysaten gemäß der Erfindung zeigt;
4 den Gehalt an MSG als Funktion der Inkubationszeit in verschiedenen Autolysaten gemäß der Erfindung zeigt;
5 den α-N-Gehalt als Funktion der Inkubationszeit in verschiedenen Autolysaten gemäß der Erfindung zeigt;
6 den Gehalt an freien Aminosäuren von verschiedenen Autolysaten gemäß der Erfindung zeigt;
7 den Gehalt an freien Aminosäuren als Funktion der Inkubationszeit in einem Autolysatprodukt gemäß der Erfindung (Autolysat-3) zeigt;
8 schematisch den Zeitverlauf einer Autolyseprozedur gemäß der Erfindung zeigt;
9 ein Diagramm des pH-Werts als Funktion der Zeit ist;
10 ein Diagramm des pH-Werts als Funktion der Zeit ist;
11 ein Diagramm der Viskosität als Funktion der Zeit ist; und
12 ein Diagramm der Viskosität als Funktion der Zeit ist.
Beispiel 1 – Zubereitung von Autolysat
Eine mikrobielle Kultur mit Methylococcus capsulatus (Bath) (Stamm NCIMB 11132), DB3 (Stamm NCIMB 13287) und DB5 (Stamm NCIMB 13289) wird in einem Fermentor vom Schleifentyp durch kontinuierliche aerobe Fermentation von Erdgas in einem Ammoniak/Mineralsalz-Medium (AMS) bei 45°C, pH 6,5, hergestellt. Das AMS-Medium enthält das Folgende pro Liter: 10 mg NH₃, 75 mg H₃PO₄·2H₂O, 380 mg MgSO₄·7H₂O, 100 mg CaCl₂·2H₂O, 200 mg K₂SO₄, 75 mg FeSO₄·7H₂O, 1,0 mg CuSO₄·5H₂O, 0,96 mg ZnSO₄·7H₂O, 120 μg CoCl₂·6H₂O, 48 μg MnCl₂·4H₂O, 36 μg H₃BO₃, 24 μg NiCl₂·6H₂O und 1,20 μg NaMoO₄·2H₂O.
Der Fermentor wird mit Wasser gefüllt, das bei 125°C für 10 s wärmebehandelt wurde. Die Zugabe von verschiedenen Nährstoffen wird gemäß ihrem Verbrauch geregelt. Mit allmählichem Aufbau über die Zeit wird eine kontinuierliche Fermentation mit 1–3% Biomasse (auf einer Trockenmaterialbasis) betrieben.
Die Biomasse wird Zentrifugation in einer industriellen kontinuierlichen Zentrifuge mit 3600 U/min, gefolgt von Ultrafiltration unter Verwendung von Membranen mit einer Ausschlussgröße von 20000 Dalton, unterzogen. Das resultierende Produkt, das etwa 12–20 Gewichts-% Biomasse enthält, wird dann wahlweise einer Homogenisierung in einem industriellen Homogenisator (Druckabfall: 1000 bar (100 MPa); Einlasstemperatur: 15°C) unterzogen, um eine homogenisierte Biomasse herzustellen.
Die Suspension der Biomasse wird auf die optimale Reaktionstemperatur von 55°C erhitzt und der pH-Wert wird durch Zugabe von NaOH auf 7,0–7,5 eingestellt. Die Inkubationszeit ist 4 Stunden, während welcher Zeit die Temperatur des Materials innerhalb des Bereichs von 50 bis 55°C gehalten wird und der pH-Wert im optimalen Bereich von 7,0 bis 7,5 gehalten wird.
Nach der Inkubation wird die Biomasse einer Ultrafiltration bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 70°C unter Verwendung einer Membran mit einer Molekulargewichtsgrenze von etwa 20 kD unterzogen. Falls erforderlich, kann wiederholtes Waschen der Biomasse mit Wasser, gefolgt von weiteren Ultrafiltrationsschritten verwendet werden, um die gewünschte Ausbeute an Permeat zu erhöhen, das etwa 4,2 Gewichts-% Trockenmaterial enthält.
Das resultierende Permeat wird abgekühlt und in einem abgedichteten Behälter vor der Dampfbehandlung gelagert.
Eine Verdampfung bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 70°C in Gegenwart eines Antischäumungsmittels erhöht den Feststoffgehalt des Permeats weiter auf etwa 35 Gewichts-%.
Beispiel 2 – Zubereitung und Eigenschaften von Autolysaten
Verfahren
Autolysate wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt:

1. Eine mikrobielle Kultur (Biomasse) wird durch einen Fermentationsprozess hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die gesammelte Biomasse wird durch Zentrifugation auf 6–8% Trockenfeststoffbasis konzentriert.
2. Homogenisierung: Druckabfall von 1000 auf 0 bar.
3. Das Homogenisat wird Ultrafiltration unterzogen.
4. Die Temperatur und der pH-Wert werden eingestellt wie in Tabelle 1 (siehe nachstehend).
5. Inkubation für 4 Stunden.
6. Nach der Inkubation wird 1,1 1 Filtrat (20000 MW-Grenze) abgetrennt.
7. Das Filtrat wird durch Erhitzen auf 90°C für 10 Minuten sterilisiert.
8. Nach der Sterilisation wird das Autolysat abgekühlt und in einer Gefriervorrichtung angeordnet.
9. Filtration (maximal 20% trockene Feststoffe).
10. Das Konzentrat wird abgekühlt und sprühgetrocknet (Einlass-/Auslasstemperatur: 200°C/90°C) und die Proben werden als Autolysate 1 bis 5 markiert.

Parameter	Autolysat 1	Autolysat 2	Autolysat 3	Autolysat 4	Autolysat 5*
Homogenisierung	+	+	+	+	+
Temp. (°C)	45	45	55	55	45
pH-Wert	7	8	7	8	6,5–5,8
Inkubationszeit (Stunden)	4	4	4	4	2,5

* dies ist der Rückstand der homogenisierten Biomasse nach der Filtration mit einer MW-Grenze von 20000 D.

Während des Schritts der Ultrafiltration (Schritt 6) werden die Eigenschaften des Produkts (d. h. des Filtrats oder Permeats) in verschiedenen Stufen bestimmt. 100 ml Filtrat werden nach 30 min., 1 Stunde, 2 Stunden und 3 Stunden nach dem Beginn der Inkubation entnommen (für das Autolysat-5 werden die Proben nur bis zu 1 Stunde getestet). Die Filtrationsproben werden jeweils sterilisiert, wie in Schritt 7 beschrieben. Für jede Probe (sowie die Proben der Endprodukte, d. h. nach 4 Stunden Inkubation) wird der Trockenmaterialgehalt gemessen und die Probe wird dann gefriergetrocknet. Die gefriergetrockneten Proben werden auf die folgenden Eigenschaften analysiert: Gehalte an Protein, Amino-Stickstoff, MSG (Glutaminsäure) und freien Aminosäuren.
Ergebnisse und Erörterung
Geschmackstest
In einem Geschmackstest wurden nur minimale Unterschiede im Geschmack zwischen den Autolysaten 1 bis 4 mit einer kleinen ausgedrückten Vorliebe für das Autolysat-3 festgestellt. Die Intensität der "Hefenote" war zu leichter Standardhefe, wie heute verwendet, vergleichbar. Der Geschmack von Autolysat-5 war unangenehm.
Chemische Analyse
Bei der Zubereitung der Autolysate 1–4 wurden Proben nach ½, 1, 2, 3 und 4 Stunden genommen, um festzustellen, wie sich das Produkt über die Zeit entwickelt.
2 zeigt die Erhöhung des Trockenmaterialgehalts der verschiedenen Proben nach der Ultrafiltration (MW-Grenze 20000 D) über die Zeit. Die Ergebnisse zeigen, dass der Autolyseprozess im Wesentlichen linear fortschreitet, wenn die Inkubationstemperatur im Bereich von 45 bis 55°C liegt und der pH-Wert im Bereich von 7 bis 8 liegt. Nach ½ Stunde tritt etwa 30% Trockenmaterial durch den Filter, nach 2 Stunden etwa 40% und nach 4 Stunden etwa 48%. Frühere Versuche hatten gezeigt, dass nach 24 Stunden Inkubation etwa 55% Trockenmaterial durch den Filter hindurchgetreten sind. 3 zeigt, dass der Stickstoffgehalt (Proteine, Peptide und freie Aminosäuren) im Produkt etwa 11% Gewichts-% für Inkubationszeiten zwischen 2 und 4 Stunden ist.
Nach 2 Stunden Inkubation ist der Gehalt an MSG (Glutaminsäure) der Autolysate im Wesentlichen konstant (siehe 4). Ein Glutaminsäuregehalt zwischen 8 und 9 Gewichts-% ist im Vergleich zu herkömmlichen Hefeautolysaten, die typischerweise einen MSG-Gehalt zwischen 3 und 7% aufweisen, besonders vorteilhaft.

5 zeigt den Hydrolysegrad von Protein in den Autolysaten (α-N ist ein Ausdruck für die Anzahl von freien α-Aminogruppen, die im Produkt vorliegen). Der Hydrolysegrad des Produkts wird folglich berechnet als: α-N × 100%/N. Für jedes Autolysat gemäß der Erfindung ist der Hydrolysegrad etwa 60%, was zeigt, dass ein großer Anteil des Produkts aus freien Aminosäuren besteht. Dies wird durch die Aminosäureanalyse (siehe Tabelle 2) bestätigt, die zeigte, dass 50 bis 60% der Autolysate aus freien Aminosäuren bestehen. Tabelle 2: Gehalt an freien Aminosäuren (in g/kg) in Autolysaten. A-1 bis A-5 beziehen sich auf die Autolysate 1 bis 5. A-3-½ ist eine Probe von A-3, die nach ½ Stunde extrahiert wurde.

Aminosäure	A-1	A-2	A-4	A-5	A-3-½	A-3-1	A-3-2	A-3-3	A-3-4
Asparaginsäure	3,6	4,5	4,0	1,9	3,7	4,3	4,2	4,5	4,0
Glutaminsäure	5,7	6,9	6,7	4,9	6,5	7,3	6,8	7,3	6,4
Serin	1,1	1,0	0,7	0,9	1,3	1,3	1,0	0,9	0,7
Asparagin	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Glycin	2,6	2,9	2,8	1,6	2,3	2,7	2,7	3,0	2,6
Glutamin	0,1	0	0	0	0,2	0,2	0,1	0,1	0,1
Histidin	0,6	0,9	0,8	0,7	1,4	1,5	1,2	1,2	1,0
Threonin	2,6	2,4	1,8	2,1	2,6	3,0	2,8	3,0	2,6
Arginin	0,6	0,6	0,7	1,3	3,1	3,4	2,8	2,6	2,2
Alanin	4,2	5,7	5,7	3,6	5,4	5,9	5,6	6,2	5,4
Prolin	7,2	5,6	2,9	5,2	2,9	3,5	3,3	3,8	3,1
Tyrosin	2,1	2,1	2,3	1,4	2,2	2,5	2,3	2,6	2,1
Cystin	0	0	0	0,2	0	0	0	0	0
Valin	3,9	4,0	4,0	2,6	4,3	4,8	4,4	4,7	4,1
Methionin	1,6	1,7	1,7	1,1	1,7	1,8	1,7	1,8	1,6
Isoleucin	2,9	3,0	3,0	2,1	3,2	3,3	3,1	3,4	2,9
Leucin	5,1	5,7	6,0	3,6	5,2	5,5	5,2	5,7	5,0
Lysin	3,0	3,4	3,4	2,1	3,0	3,4	3,4	3,7	3,2
Phenylalanin	2,1	2,3	2,2	1,4	2,4	2,5	2,3	2,5	2,1
Gesamt	49,0	52,7	48,7	36,7	51,4	56,9	52,9	57,0	49,1

6 zeigt die Aminosäurezusammensetzung der Autolysate nach 4 Stunden Inkubation unter den in Tabelle 1 dargelegten Bedingungen.
Größtenteils setzen die verschiedenen Autolysebedingungen äquivalente Mengen der Aminosäuren frei. Ein hoher Gehalt an Arginin wird außergewöhnlich im Autolysat 3 und eine hohe Menge an Prolin in A-1 und A-2 beobachtet. Der Vergleich mit A-5 gibt an, dass die Prolinfreisetzung mit einer Inkubationstemperatur von 45°C verbunden ist. Der Glutaminsäuregehalt von A-1 ist niedriger als für die anderen Produkte. Glutamin ist nur in kleinen Mengen in A-1 und A-3 (Inkubation bei pH 7) zu sehen. Die kleinen Veränderungen deuten darauf hin, dass es dieselben Enzyme sind, die über den ganzen Bereich von untersuchten Prozessbedingungen (pH: 7–8 und Inkubationstemperatur: 45–55°C) wirken.
7 zeigt den Gehalt an freien Aminosäuren von A-3 als Funktion der Zeit. Keine spezielle Differenz im Aminosäureprofil ist über die Inkubationsperiode von ½ bis 4 Stunden zu sehen, was bedeutet, dass die Inkubationszeit im Wesentlichen auf der Basis der gewünschten Ausbeute nach der Ultrafiltration ausgewählt werden kann (siehe 2).
Schlussfolgerungen
Es ist möglich, den Trockenmaterialgehalt des Ausgangsmaterials (Schritt 1) und die Inkubationszeit ohne Beeinflussen der wichtigen Parameter (hoher MSG-Gehalt und Gehalt an freien Aminosäuren, gesamte Löslichkeit, blasse Farbe, neutraler Geschmack) des Autolysatprodukts zu ändern. Ein erhöhtes Trockenmaterial oder eine verringerte Inkubationszeit verringert die Ausbeute. Eine optimale Ausbeute kann auf der Basis des gewünschten Grades der Proteinhydrolyse im Rückstandsnebenprodukt bestimmt werden.
Beispiel 3 – Zubereitung von Autolysat
Ein Autolysat wird gemäß der folgenden Prozedur hergestellt:

1. Eine mikrobielle Kultur (Biomasse) wird durch einen Fermentationsprozess hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die gesammelte Biomasse wird durch Zentrifugation auf 12–22% Trockenfeststoffbasis konzentriert.
2. Homogenisierung: Druckabfall von 1000 auf 0 bar.
3. Autolyse: die Temperatur und der pH-Wert werden im Bereich von 50 bis 55°C bzw. 7,0 bis 7,5 eingestellt.
4. Inkubation bis zu 4 Stunden.
5. Das Produkt wird durch Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 70 bis 90°C sterilisiert.
6. Das Produkt wird sprühgetrocknet (Einlass-/Auslasstemperatur: 180–250°C/90°C).

Beispiel 4
Autolysatprozedur
Ein Autolysat wird gemäß der folgenden Prozedur hergestellt:

1. Eine mikrobielle Kultur wird wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die gesammelte Biomasse wird durch Zentrifugation und/oder Ultrafiltration auf 12–22% Trockenfeststoffbasis konzentriert.
2. Homogenisierung: Druckabfall von 1000 auf 0 bar.
3. Autolyse: die Temperatur und der pH-Wert werden im Bereich von 50 bis 55°C bzw. 7–7,5 eingestellt.
4. Inkubation während der Autolyse für 2–6 Stunden.
5. Homogenisierung: Druckabfall von 1000 auf 0 bar.
6. Das Produkt wird auf 65–95°C erhitzt.
7. Das Produkt wird sprühgetrocknet (Einlass/Auslass/Einspeisung) 180–300°C/70–95°C/15–70°C.

Ein Verfahrensbeispiel ist in 8 gegeben. Wobei A = Erhitzung, B = Autolyse, C = Abkühlung.

Die Analyse wird für die Autolysate gemäß der obigen Prozedur erhalten. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

	Prozesse: kurze Dauer
Analyse	C1	R1	C	R
Wasser, % von Probe	8,3	6,7	8,8	7,0
Asche, % von Trockenmaterial	9,4	9,3	11,5	9,8
Rohes Fett, % von Trockenmaterial	7,5	7,1	8,6	8,9
RNA, % von Trockenmaterial	3,8	4,6	5,8	3,1
DNA, % von Trockenmaterial	1,1	1,3	2,9	2,8
Rohes Protein % von Trockenmaterial	64,5	65,2	67,2	67,6
Proteinverdaubarkeit, in vitro, % von N	89,5	85,2	85,4	83,7
Proteinlöslichkeit, % von gesamtem Protein	65,0	73,8	38,3	44,3
pH-Wert	7,2	7,3	7,4	7,5
Gesamte Glucose, % von Trockenmaterial	6,8	8,3	4,1	4,9
Freie Glucose, % von Trockenmaterial	0,2	0,4	0,0	0,0
Alpha-Amino-Stickstoff, % von Trockenmaterial	3,9	4,1	3,7	3,6
Aminosäuren, gesamt, % von Trockenmaterial	48,3	52,4	52,6	47,1
Aminosäuren, frei, % von Trockenmaterial	25,6	23,8	13,1	12,7

Die Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen

C1: Die Homogenisierung wurde vor der Autolyse des Konzentrats ausgeführt
R1: Die Homogenisierung wurde vor der Autolyse des Retentats ausgeführt
C: Autolyse des Konzentrats
R: Autolyse des Retentats

Die Ergebnisse der Autolyse des Materials nach der Zentrifugation und des Materials nach der Zentrifugation und anschließenden Ultrafiltration sind fast gleich. Es besteht jedoch ein großer Unterschied, wenn die Proben vor der Autolyse homogenisiert wurden.
Beispiel 5
Alpha-Amino-Gehalt von Autolysaten
Eine wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellte bakterielle Kultur (5°C) wurde bei 900–1000 bar homogenisiert und in Behältern gelagert. Nach er Homogenisierung wurde die Temperatur auf 44,5°C erhöht.

Eine Probe wurde ohne Temperatursteuerung gelagert und eine Probe wurde bei 4°C ohne irgendeine externe Steuerung des pH-Werts gelagert. Der pH-Wert wurde manuell aufgezeichnet. Tabelle 4: Temperatur, pH-Wert und Alpha-Amino-Stickstoff (α-N) als Prozentsatz des Trockenmaterials während der Lagerung von homogenisierten Kulturen.

	Ohne Temperatursteuerung			Gekühlte Referenzprobe
Zeit [h]	Temp. [°C]	pH-Wert	α-N [%]	Temp. [°C]	pH-Wert	α-N [%]
0	44,5	6,6	1,12	44,5	6,6	1,12
0,27	44,5	6,6	1,20	10	6,7	1,02
0,50	44,5	6,5	1,35	4	6,7	1,15
0,83	41,0	6,4	1,49	4	6,7	1,16
1,25	40,5	6,3	1,54	4	6,7	1,19
2	39,0	6,1	1,64	4	6,7	1,17
3	38,5	5,8	1,75	4	6,8	1,16
4,08	35,0	5,6	1,84	4	6,8	1,18
5,77	27,0	5,4	1,82	4	6,8	1,19
24	22,0	5,1	2,0	4	6,8	1,34

Das Experiment ohne Temperatursteuerung zeigte eine Temperatur von 44,5°C anfänglich und einen pH-Wert von 6,6. Nach 24 h war die Temperatur 22°C und der pH-Wert war 5,1. Während dieser Lagerung nahm Alpha-Amino-N von 1% auf 2% zu.
Das Experiment mit der gekühlten Referenzprobe zeigte keine Änderung des pH-Werts. Um eine pH-Verringerung dieser Probe zu erhalten, ist eine weitere Lagerung erforderlich. Während der Lagerung nahm Alpha-Amino-N von 1% auf 1,34% zu.
Tabelle 4 zeigt, dass der Alpha-Amino-Stickstoff-Gehalt der homogenisierten Kultur selbst nach verlängerter Lagerung zwischen 1 und 2% des Trockenmaterials liegt.
Der Hydrolysegrad ist als Prozentsatz von gespaltenen Peptidbindungen definiert. Für jede hydrolysierte Peptidbindung wird eine freie Alpha-Aminosäure gebildet. Eine ausreichende Autolyse zur Herstellung von Geschmacksprodukten kann durch den Prozentsatz von Alpha-Aminosäure-Stickstoff des Trockenmaterials definiert werden. Die Autolyse zum Erreichen von Geschmacksprodukten führt zu einem Alpha-Amino-Stickstoff-Gehalt zwischen 2 und 6%, 3–5% oder typischerweise 4 Gewichts-%. Die Basiskultur enthält beispielsweise 1–1,1% Alpha-Amino-Stickstoff, wohingegen das homogenisierte Produkt 1–2% Alpha-Amino-Stickstoff in Abhängigkeit von den Lagerungsbedingungen enthält, wie in obiger Tabelle 4 gezeigt. Eine weitere Erhöhung des Alpha-Amino-Stickstoffs des homogenisierten Produkts konnte durch Titration bei pH 7–7,5 und bei Temperaturen oberhalb 40°C erhalten werden. Andererseits stabilisiert ein pH-Wert von 5–5,5 die Biomasse.
Beispiel 6
Steuerung des pH-Werts und der Viskosität während der anfänglichen Phase der Autolyse
Konzentrat (d. h. nach Zentrifugation gesammeltes Material) und Retentat (d. h. nach Ultrafiltration gesammeltes Material) wurden bei 1000 bar homogenisiert und die Temperatur wurde mittels Wärmetauschern gesteuert.
Die nachstehende Tabelle 5 und Tabelle 6 zeigen die Verfahrensparameter. Tabelle 5 – Temperatur und Trockenmaterialgehalt von homogenisiertem Konzentrat für Chargenexperimente bis zu 9 Stunden. C-Konzentrat.

Probe C1 C2 C3 C4

Temperatur 45°C 35°C 25°C 15°C

Trockenmaterial 15,6% 15,6% 13,5% 13,5%

Tabelle 6 – Temperatur und Trockenmaterialgehalt von homogenisiertem Retentat für Chargenexperimente bis zu 9 Stunden. R-Retentat.

Probe R1 R2 R3 R4

Temperatur 45°C 35°C 25°C 15°C

Trockenmaterial 19,4% 19,4% 21,2% 21,2%
Chargenexperimente wurden mit einer zugehörigen Überwachungsausrüstung, einem Puffertank und einem Homogenisator durchgeführt. 9 zeigt den experimentellen Überblick, wobei A Konzentrat oder Retentat war, 1 die Temperatursteuerung ist, 2 die Redox-Elektrode ist, 3 die pH-Elektrode ist, 4 der Homogenisator bei 1000 bar ist, 5 der Medieneinspeisungsstrom ist, 6 das Produkt ist, 7 der Rührer ist und 8 der Autolysereaktor ist.
Die Chargenhydrolyse von homogenisierter Biomasse wurde in einer Fermentor-Antriebsanordnung Modell Nr. M1200-200, ausgestattet mit Reaktoren Modell FS-314 (New Brunswick Scientific Co. Inc. New Jersey) mit 141 gesamtem und 10 l Arbeitsvolumen, durchgeführt. Die Reaktoren wurden in ein temperaturgesteuertes Wasserbad (± 1°C) eingetaucht, unter kontinuierlichem Rühren betrieben, wenn nicht anders angegeben. Der pH-Wert wurde protokolliert. Der interne pH-Wert wurde extern geprüft. Die Reaktoren wurden ohne Belüftung betrieben und die Rührgeschwindigkeit war 100–300 U/min.
Proben wurden durch Pumpen der Biomasse unter kontinuierlichem Rühren genommen, wenn nicht anders angegeben. In diesem Fall wurden der pH-Wert und die Viskosität gemessen. Proben für die spätere Analyse wurden gefroren gelagert.
Von einem Reaktor mit gerührtem Tank genommene Proben wurden unmittelbar bei 2,5 U/min, 5 U/min, 10 U/min, 30 U/min, 50 U/min und 100 Minuten durch das Mittel eines Brookfield-Viskosimeters gemessen. Im Ergebnisabschnitt sind nur die Messungen bei 30 U/min angegeben.
Ergebnisse und Erörterung
10 und 11 zeigen den pH-Wert als Funktion der Zeit für homogenisiertes Konzentrat bzw. Retentat.
Bei 15°C nach 5–9 Stunden war der pH-Wert für das homogenisierte Konzentrat und Retentat stabil, siehe 10 und 11. Bei höheren Temperaturen wurde der pH-Wert von 6,2–6,4 auf 5,2–5,4 verringert und die pH-Verringerungsrate nahm mit der Temperatur zu. Für das homogenisierte Retentat war die pH-Verringerungsrate fast zweimal die Geschwindigkeit des homogenisierten Konzentrats. Die Unterschiede zwischen dem Konzentrat und Retentat konnten durch den Trockenmaterialgehalt oder den Zustand der Biomasse in den verschiedenen Verarbeitungsschritten erklärt werden. Am Ende stabilisierten sich jedoch alle Experimente bei einem pH-Wert von 5–5,5.
Der verringerte pH-Wert wurde wahrscheinlich durch Säurebildung durch begrenzten Peptidabbau und/oder Zuckerumsetzung verursacht. Die Zuckerumsetzung konnte verwendet werden, um den Gehalt an reduzierenden Zuckern vor dem Autolyseschritt des Autolysats zu verringern. Der Hydrolysegrad (DH) ist als Prozentsatz von gespaltenen Peptidbindungen definiert. Für jede hydrolysierte Peptidbindung wird eine freie Alpha-Aminosäure gebildet. Das Produkt kann durch den Prozentsatz von Alpha-Aminosäure-Stickstoff des Trockenmaterials definiert werden. Die Autolyse zum Erreichen eines Geschmacksprodukts (wie vorher definiert) führt zu einem Alpha-Amino-Stickstoff-Gehalt zwischen 2 und 6%, 3 und 5% oder typischerweise von 4%.
Die 12 und 13 zeigen die Viskosität als Funktion der Zeit für das homogenisierte Konzentrat bzw. Retentat in gerührten Reaktoren.
12 und 13 zeigten, dass die Viskosität für das homogenisierte Konzentrat niedriger war als für das Retentat. Wenn Rühren angewendet wurde, war die Viskosität des homogenisierten Konzentrats niedriger als 10 cP. Das homogenisierte Retentat hatte eine Viskosität oberhalb 20 cP. Als Funktion der Zeit zeigte die Viskosität unbedeutende Änderungen nach 1 h, abgesehen vom Konzentratexperiment bei 35°C, bei dem die Viskosität nach 4 h zunahm.
Die Viskosität nahm mit der Temperatur ab. Zunehmendes Trockenmaterial ergibt einen Anstieg der Viskosität. Die Viskosität als Funktion der Temperatur, des pH-Werts und der Konzentration sollte während der Verarbeitung gesteuert werden. Eine sich aufbauende Viskosität wird beispielsweise wünschenswerterweise vermieden, so dass ein späteres Mischen durchgeführt werden kann (während der Titration).
Wenn das homogenisierte Retentat oder Konzentrat auf dem Labortisch gelagert wird, nimmt die Viskosität zu. Diese Breie entwickeln sich auch zu einer gelartigen Substanz mit hoher Viskosität. Das homogenisierte Retentat wurde daher in Reaktoren ohne Belüftung und Rühren unter einer gesteuerten Bedingung in Bezug auf die Temperatur gelagert. Der pH-Wert wurde in diesem Fall nicht überwacht.
14 zeigt die Viskosität des homogenisierten Retentats als Funktion der Zeit, wobei am Punkt A sich die Substanz zu einer teigartigen Substanz mit extremer Viskosität entwickelt, bei B die Messungen stoppten und bei C der Teig solubilisierte.
Im Vergleich zum gerührten Produkt nahm die Viskosität ohne Rühren radikal zu. Das homogenisierte Retentat erlangte eine erhöhte Viskosität als Funktion der Zeit und die Viskosität nahm bei einer höheren Temperatur schneller zu. Die Viskosität bei 35°C nahm weniger als bei 27°C zu, aber die anfängliche Viskosität (und Trockenmaterial) bei 35°C war niedriger als bei 27°C.
Ungerührte Breite ergaben eine voluminöse teigartige Substanz auf Grund von Gasbildung und Aggregation. Das homogenisierte Material sollte daher wünschenswerterweise gerührt werden, um eine Viskositäts- und Volumenzunahme zu vermeiden.
Die Zunahme der Viskosität wurde wahrscheinlich durch Aggregation von Polymeren und Zelltrümmern von der homogenisierten Biomasse verursacht. Die Aggregation ergab Teilchengrößen von 10–100 um für die gelagerte homogenisierte Biomasse, wohingegen ein frischer homogenisierter Brei Teilchen hatte, die kleiner als 1,5 um waren.
Die Bedingungen nach der Homogenisierung sollten wünschenswerterweise gesteuert werden, um gute Verarbeitungsbedingungen in Bezug auf die Viskosität zu erhalten.
Ohne Titration verringert sich der pH-Wert. Die pH-Verringerungsrate nahm mit der Temperatur (15–45°C) zu und der pH-Wert spiegelte wahrscheinlich sowohl den Peptidabbau als auch die Säurebildung durch Zuckerumsetzung wider. Bei 15°C war der pH-Wert der homogenisierten Biomasse für 5–9 Stunden stabil und gab eine niedrige Reaktionsrate an, wohingegen 45°C eine plötzliche Verringerung von pH 6,2 auf pH 5,2 ergab. In allen Experimenten stabilisierte sich der pH-Wert auf 5–5,5.

Claims

Verfahren zum Erzeugen von Tierfutter oder einer Tierfutterkomponente, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, bei dem eine mikrobielle Kultur, die ein methanotrophes Bakterium und ein heterotrophes Bakterium oder ein Derivat hiervon enthält, einer Autolyse unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Erzeugen von Tierfutter oder einer Tierfutterkomponente, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Präparieren eines wässrigen Breis aus einer mikrobiellen Kultur, die ein methanotrophes Bakterium in Kombination mit einem oder mehreren heterotrophen Bakterien enthält; (b) optionales Homogenisieren des Breis; und (c) Anwenden einer Autolyse auf das sich ergebende Produkt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem während der Autolyse Nukleasen und Proteasen die Komponenten der Zelle biologisch abbauen.
Verfahren nach einem der Verfahren 1 bis 3, das ferner den Schritt des Trennens des autolysierten Produkts umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kultur unter Verwendung von Methan als Kohlenstoffquelle erzeugt worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kultur Methylococcus capsulatus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Kultur ferner Ralstonia sp. DB3 (Strang NCIMB 13287) und Brevibacillus agri DB5 (Strang NCIMB 13289), optional in Kombination mit Aneurinibacillus sp. DB4 (Strang NCIMB 13288), umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Autolyse bei einer Temperatur von wenigstens 25°C ausgeführt wird.
Autolysiertes Produkt, das durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erhalten werden kann.
Autolysiertes Produkt nach Anspruch 9, das aus einer Biomasse abgeleitet wird, die ein methanotrophes Bakterium und ein heterotrophes Bakterium enthält, oder aus einem Derivat hiervon abgeleitet ist, wobei das Produkt einen Gehalt an freien Aminosäuren im Bereich von 40 bis 80 Gew.-% auf Trockenmaterialbasis besitzt.
Produkt nach Anspruch 10, das einen Gehalt an freien Aminosäuren im Bereich von 40 bis 50 Gew.-% auf Trockenmaterialbasis besitzt.
Produkt nach Anspruch 10 oder nach Anspruch 11, das einen Gehalt an Glutaminsäure im Bereich von 5 bis 11 Gew.-% auf Trockenmaterialbasis besitzt.
Verwendung eines autolysierten Materials oder eines bearbeiteten Derivats hiervon nach einem der Ansprüche 9 bis 12 in einem oder als einen Vorläufer für ein Tierfutter.
Verwendung eines autolysierten Materials oder eines behandelten Derivats hiervon nach einem der Ansprüche 9 bis 12 als ein Tiernahrungsadditiv.
Futterprodukt, das ein autolysiertes Material oder ein behandeltes Derivat hiervon nach einem der Ansprüche 9 bis 12 enthält.
Futterprodukt nach Anspruch 15, das Hundefutter oder ein Additiv hiervon ist.
Futterprodukt nach Anspruch 15, das ein Fischfutter ist.
Futterprodukt nach Anspruch 17, das ein in Pellet-Form extrudiertes Fischfutter ist.