Verfahren zum Stabilisieren von oxydationsempfindlichen organischen Stoffen.
Es ist bekannt, dass gewisse biologische Wirkstoffe, insbesondere fettlösliehe Vitamine, 7. B. Vitamin A und D, bei der Lagerung gewohnlieh durch chemische Umwandlungen, insbesondere durch Oxydation usw., stark be einträehtigt werden. Stabilisatoren, die diese Verluste aussehalten sollen, müssen physiolo giseh unschädlich sowie möglichst geruch- und geschmacklos sein. Die bisher bekannten Stabilisatoren erfüllen diese Bedingungen nicht oder nicht ausreichend.
Es wurde festgestellt, dass aus Eiweiss enthaltenden Produkten, z. B. Milehpulver.
Serum oder pflanzlichem Eiweiss (z. B. Sojapräparaten), dureh Hydrolyse und Aussehaltung der Wirkung von Peroxydasen nnd ändern sauerstoffübertragenden Fermenten Produkte erhalten werden, welche unter anderem Vitamin A und D ausreichend stabilisie- ren, zumal dann, wenn die so hergestellten CTemisehe unter besonderen Bedingungen mit zusätzlichen Stabilisatoren zusammengebracht und unter Stickstoff aufbewahrt werden.
Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein Verfahren zum Stabilisieren von oxyda tionsempfin, dliehen Produkten, welches dadurch gekennzeiehnet ist, dass Stoffe mit Ei weissgehalt zunächst hydrolysiert, dann in einem niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff suspendiert und unter Durehleiten eines inerten Gases zur Entfernung von Sauerstoff behandelt werden und naeh Entfernen des Suspensionsmittels bei niedriger Temperatur unter Ausschluss von Sauerstoff mit einer Lösung des zu stabilisierenden Produktes vermiseht werden.
Das Verfahren nach der Erfindung wird zweckmässig in der naehstehend beschriebenen Weise ausgeführt, wobei Vitamin A und D nur als Beispiele angeführt sind.
1. Milch (entrahmte Vollmilch oder andere Mileharten), Blut, Serum, pflanzliche Eiweiss- stoffe (z. B. Sojapräparate) werden hydroly- siert. Die Hydrolyse kann eine saure, eine alkalisehe oder eine fermentative sein. Das hydrolysierte Produkt wird, im Falle der sauren oder alkalischen Hydrolyse nach ent sprechender Neutralisation, mit unbehandel- tem Ausgangsprodukt in einem für die einzelnen Stoffe variierenden Verhältnis (bei Milch 1 : 5 bis 1 : 20)-gemischt und versprüht (z. B. im Krause-Milchturm), oder in einer andern an sich bekannten Art getrocknet.
Bei stärker fetthaltigen Ausgangsproduk- ten empfiehlt es sich, während oder nach der Hydrolyse eine Behandlung mit einem fettspaltenden Enzym, z. B. Lipase, vorzunehmen, um einen Teil der Fette in Monoglyce- ride überzuführen. Dadurch wird eine bessere und schnellere erauflösung des entstehenden Troekenproduktes erreicht.
2. Das so gewonnene Trockenprodukt wird in geeigneter Apparatur in Pentan oder in einem andern niedrigsiedenden Kohlenwas- serstoff aufgeschwemmt. Durch diese Aufschwemmung wird etwa, eine Stunde lang Stickstoff hindurchgeleitet, wodurch absorbierter Sauerstoff entfernt und sauerstoff übertragende Fermente unwirksam gemacht werden. Anschliessend wird das Aufsehwemmungsmittel bei möglichst geringer Temperatur unter Ausschluss von Sauerstoff entfernt.
Das Pulver darf danach nicht wieder mit Sauerstoff in Berührung kommen. Bei der Entfernung des Sauerstoffes durch Vakuum ist deshalb zu sorgen, dass nicht Luft, sondern Stiekstoff bei der Aufhebung des Vakuums zutritt.
3. Das zu stabilisierende Produkt, z. B.
Vitamin A und D, wird in einem geeigneten Löslmgsmittel (z. B. Alkohol, Äther, Pentan oder andere) gelöst. In dieser Lösung werden dann geeignete zusätzliehe Stabiliatoren ge lost. Man kann z. B. in dieser Lösung eine Mischung von beispielsweise zwei Teilen Nthylgallat (oder einem andern Callussäureester) und einem Teil Cystein (oder Thioharnstoff) lösen oder verteilen. In einem andern,. getrennten Teil ! des gleichen Losungs- mittels oder in einem andern geeigneten Lö sungsmittel wird Aseorbinsäureester gelöst.
4. Die beiden nach Ziffer 3 hergestellten Lösungen werden mit dem gemäss Ziffer 1 und 2 hergestellten Pulver unter Fernhal tung von Luft vermischt.
5. Das produkt der Massnahme 4 wird im Vakuum oder unter Stickstoff getrocknet und dann unter Stiekstoff in Ampullen (braunes Glas) oder in einer sonstigen, die Luft ausreichend fernhaltenden Weise, aufbewahrt. a) Beispiel für die alkalische Hydrolyse von Magermilch : 100 Liter frische Magermilch werden im Vakuum auf etwa 40 Liter ein geengt. Sodann werden 2 kg Ammoniak als 25% ige wässerige lösung und so viel wässe- rige Natronlauge dazu gegeben, dass die gesamte Lösung in bezug auf den Natrium hydroxydgehalt etwa 0, 05 n ist. Die Mischung wird 16 Stunden unter Verwendung eines gut wirksamen Rückflusskühlers auf dem Wasserbad erhitzt. Dabei wird Sorge getragen, dass kein Ammoniak entweichen kann.
Der Fortgang der Hydrolyse kann durch direkte po tentiometrisehe Titration mit n/10 Salzsäure oder besser noch durch die Formoltitration nach Sörensen verfolgt werden. Die Hydrolyse wird zweckmässig so weit getrieben, dass etwa 55 /e des Eiweisses hydrolysiert sind : 1015 /o liegen dann als Peptone vor ; unverändertes Eiweiss ist nur in geringer menge vorhanden. Der Rest des Eiweisses ist poly- merisiert. Dieses polymerisierte Eiweiss liegt naeh der Hydrolyse als dicker Bodensatz vor, von dem die klare oder braungefärbte Lösung abgegossen wird. Diese wird durch Kochen und Einleiten von Wasserdampf von Ammo- niak befreit.
Die Losung wird mit sehr ver dünnter Salzsäure auf einen y-vert von 7, 0 gebracht und versprüht. Das Versprühen erfolgt am besten in einem Krause-Turm. Es Es wird ein bräunliehes, hygroskopisehes etwa karamelartig riechendes Pulver erhalten, das zweckmässig in dicht schliessenden Gefässen aufbewahrt wird. Die Ausbeute aus 100 Liter Magermilch beträgt im Durchschnitt 5300 g.
Es wird je naeh dem Verwendungszweek mit @ Teilen Magermilehpulver, Hafermehl, Sojasehrot oder ähnliehen Produkten gemischt.
I) Beispiel für die saure Hydrolyse von Magermilch : 100 Liter Magermilch werden im Vakuum auf etwa 40 Liter eingeengt. Hierzu werden 400 em3 n-Salzsäure gegeben und die Mischung etwa 16 Stunden auf dem Wasserbad am Rüekflusskühler erhitzt. Der Fortgang der Hydrolyse wird durch die Formoltitration verfolgt und abgebrochen, wezm etwa 25 osa des vorhandenen Eiweisses hydrolysiert sind. Die Mischung färbt sich durch Huminbildung dunkel und es erfolgt anfangs teilweise eine Ausfä. Ilung des Caseins, jedoch nur eine verhältnismässig geringe Abschei- dung von Huminsubstanzen.
Die Mischung wird mit n-Natronlauge auf einen pH- Wert von 7, 0 gebracht und im Sprühturm versprüht. Es wird ein schwach klebriges, bräun- liches, gleichmässiges Pulver erhalten, das einen wesentlieh geringeren Cerueh hat als das durch alkalische Hydrolyse erhaltene Produkt. Wegen der Hvgroskopizität des Pulvers ist eine Mischung mit geeigneten Pro dukten, wie z. B. Magermilehpul. ver, Hafermehl, Sojaschrot oder dergleichen zweek mässig. Die Ausbeute aus 100 Liter Mager miles beträgt etwa 6, 8 kg.
c) Beispiel für die fermentative Hydrolyse von Magermileh : 100 Liter frische Mager- mileh werden im Vaknum auf etwa, 40 Liter eingeengt. IIierzu werden 6, 5 g Papain oder ., 5 g Panereatin gegeben und die Lösung 6 Stunden bei 40 C gehalten. In dieser Zeit wird die Misehung, deren pH-Wert durch die gebildeten Aminosäuren stark absinkt, wie derholt auf den pH-Wert von 7, a bis 8, 0 eingestellt. Der Wirkungswert des Papains ist nicht völlig gleichmässig.
Die Hydrolyse wird zweckmässig so weit geführt, dass etwa die Hälfte des Eiweisses hydrolysiert ist. Ein Cbersphuss von Papain ist zu vermeiden. Die Mischung wird mit Natronlauge neutralisiert und im Sprühturm versprüht. Zuveilen ist es zweckmässig, das hydrolysierte Produkt durch Zusatz nicht hydrolysierter Magermilch so weit zu misehen, dass im Endprodukt etwa '0 /o des Eiweisses hydrolysiert sind. Man erhält dann aus 100 Liter-Magermilch rund 8, 8 kg eines weissen, gleichmässigen, nur wenig hygroskopisehen Pulvers, das etwa das Aussehen von Magermilchpulver hat. Das Pulver hat einen dem Magermi. lehpulver ähnlichen (ierueh und GEesehmaek. Bei Ausschluss von, Feuchtigkeit und von Licht. ist es gut haltbar.
Vor dem. Versprühen des Hydrolysates werden diesem vorteilhaft zur Vermehrung der Sulhydrilgruppen 20 g Cystein zugesetzt.
Das dureh fermentative Hydrolyse gewonnene Produkt ist für alle pharmazeutisehen und diätetisehen Produkte verwendbar ; das durch saure oder alkalische Hydrolyse gewonnene Produkt ist durch andere Zer setzungsprodukte von Eiweiss und Kohle hydraten und durch Kochsalz verunreinigt und sollte nur für die Herstellung von Pro dukten für die Tierernährung verwendet werden.
Es kann bei manehen Wirkstoffen vorteilhaft sein, die Menge des in der Milch vorhan- denen Milehzuckers durch Vergärung herab- zusetzen.
1 kg des durch fermentativen Aufschluss erhaltenen Produktes wird z. B. in der dreifaehen Menge Pentan aufgeschwemmt. Durch diese Aufsehwemmung wird eine Stunde lang Wasserstoff oder Stickstoff, der vorher durch Waschen mit alkalischer Pyrogallollösung völlig sauerstoffrei gemacht wurde, geleitet, um absorbierten Sauerstoff mögliehst vollständig auszuwaschen. Darauf wird das Pentan im Vakuum entfernt und das Produkt vor der Berührung mit Sauerstoff geschützt. Man sprüht z.
B. 1 g Vitamin D in 100 cm3 per oxydfreiem Äther gelöst, in einer Stickstoff- atmosphäre auf das Hydrolysat. Gleichzeitig wird noch eine Lösung von 2 g Ascorbylpalmitat und 0, 2 g Äthylgallat in 50 em3 Alkohol zugesetzt und ebenfalls sorgfältig verteilt.
Die Lösungsmittel werden im Vakuum abge- zogen und das Pulver völlig getroeknet.
Das beschriebene Mittel zum Stabilisieren kann nicht nur auf dem Gebiet der biologisehen Wirkstoffe, sondern aueh zum Haltbar- maehen von oxydationsempfindlichen synthetisehen Arzneimitteln und andern oxydationsempfindlichen Verbindungen verwendet werden.
Process for stabilizing oxidation-sensitive organic substances.
It is known that certain biological active ingredients, in particular fat-soluble vitamins such as vitamins A and D, are usually severely impaired during storage by chemical transformations, in particular by oxidation, etc. Stabilizers that are supposed to guard against these losses must be physiologically harmless and as odorless and tasteless as possible. The stabilizers known hitherto do not meet these conditions or do so insufficiently.
It was found that products containing protein, e.g. B. Milk powder.
Serum or vegetable protein (e.g. soy preparations), by hydrolysis and exerting the effect of peroxidases and other oxygen-transferring ferments, products are obtained which, among other things, adequately stabilize vitamins A and D, especially if the chemical marriages produced in this way are particularly beneficial Conditions brought together with additional stabilizers and stored under nitrogen.
The subject of the present patent is a process for stabilizing oxidization sensation, dliehen products, which is characterized in that substances with protein content are first hydrolyzed, then suspended in a low-boiling hydrocarbon and treated while passing an inert gas to remove oxygen and then remove them of the suspending agent at low temperature in the absence of oxygen with a solution of the product to be stabilized.
The method according to the invention is expediently carried out in the manner described below, with vitamins A and D being given only as examples.
1. Milk (skimmed whole milk or other types of milk), blood, serum, vegetable proteins (eg soy preparations) are hydrolyzed. The hydrolysis can be acidic, alkaline or fermentative. In the case of acid or alkaline hydrolysis after appropriate neutralization, the hydrolyzed product is mixed with the untreated starting product in a ratio that varies for the individual substances (for milk 1: 5 to 1:20) and sprayed (e.g. in the Krause milk tower), or dried in another known way.
In the case of starting products with a higher content of fat, it is advisable to treat with a fat-splitting enzyme during or after the hydrolysis, e.g. B. lipase, to convert some of the fats into monoglycerides. As a result, a better and faster dissolution of the resulting dry product is achieved.
2. The dry product obtained in this way is suspended in pentane or in another low-boiling hydrocarbon in a suitable apparatus. Nitrogen is passed through this suspension for about an hour, thereby removing absorbed oxygen and rendering oxygen-carrying ferments ineffective. The suspension inhibitor is then removed at the lowest possible temperature with the exclusion of oxygen.
The powder must not come into contact with oxygen again. When removing the oxygen by vacuum, care must therefore be taken that not air but nitrogen enters when the vacuum is released.
3. The product to be stabilized, e.g. B.
Vitamins A and D are dissolved in a suitable solvent (e.g. alcohol, ether, pentane or others). Suitable additional stabilizers are then dissolved in this solution. You can z. B. in this solution a mixture of, for example, two parts of ethyl gallate (or another callus acid ester) and one part of cysteine (or thiourea) dissolve or distribute. In another. separate part! The aseorbic acid ester is dissolved in the same solvent or in another suitable solvent.
4. The two solutions prepared according to section 3 are mixed with the powder prepared according to sections 1 and 2 while keeping air away.
5. The product of measure 4 is dried in a vacuum or under nitrogen and then stored under nitrogen in ampoules (brown glass) or in some other way that sufficiently keeps the air away. a) Example of the alkaline hydrolysis of skimmed milk: 100 liters of fresh skimmed milk are concentrated in a vacuum to around 40 liters. Then 2 kg of ammonia as a 25% aqueous solution and so much aqueous sodium hydroxide solution are added that the total solution in relation to the sodium hydroxide content is about 0.05N. The mixture is heated on the water bath for 16 hours using a good reflux condenser. Care is taken to ensure that no ammonia can escape.
The progress of the hydrolysis can be followed by direct potentiometric titration with n / 10 hydrochloric acid or, better still, by Sörensen's formol titration. The hydrolysis is expediently carried out so far that about 55 / e of the protein is hydrolyzed: 1015 / o are then in the form of peptones; unchanged protein is only available in small quantities. The rest of the protein is polymerized. This polymerized protein is present as a thick sediment after hydrolysis, from which the clear or brown-colored solution is poured off. This is freed from ammonia by boiling and passing in steam.
The solution is brought to a y-vert of 7.0 with very dilute hydrochloric acid and sprayed. Spraying is best done in a Krause tower. A brownish, hygroscopic, approximately caramel-like smelling powder is obtained, which is expediently stored in tightly closing vessels. The average yield from 100 liters of skimmed milk is 5300 g.
Depending on the intended use, it is mixed with parts of skimmed milk powder, oatmeal, soy red or similar products.
I) Example of the acid hydrolysis of skimmed milk: 100 liters of skimmed milk are concentrated in vacuo to around 40 liters. For this purpose 400 cubic meters of N hydrochloric acid are added and the mixture is heated for about 16 hours on the water bath on the reflux condenser. The progress of the hydrolysis is followed by the formol titration and stopped when about 25 osa of the protein present has been hydrolyzed. The mixture turns dark due to the formation of humin and initially there is a partial failure. Decomposition of casein, but only a relatively small deposition of humic substances.
The mixture is brought to a pH of 7.0 with n-sodium hydroxide solution and sprayed in the spray tower. A slightly sticky, brownish, uniform powder is obtained which has a significantly lower cerumen than the product obtained by alkaline hydrolysis. Because of the Hvgroscopicity of the powder, a mixture with suitable Pro products, such as. B. Skimmed Milk Powder. ver, oatmeal, soy meal, or the like, two-fold. The yield from 100 liters of lean miles is about 6.8 kg.
c) Example for the fermentative hydrolysis of skimmed milk: 100 liters of fresh skimmed milk are reduced to about 40 liters in a vacuum. To this end, 6.5 g of papain or. 5 g of panereatin are added and the solution is kept at 40 ° C. for 6 hours. During this time the mixture, whose pH value drops sharply due to the amino acids formed, is repeatedly adjusted to a pH value of 7.1 to 8.0. The effectiveness of papain is not completely uniform.
The hydrolysis is expediently carried out so far that about half of the protein is hydrolyzed. Avoid excessive exposure to papain. The mixture is neutralized with sodium hydroxide solution and sprayed in the spray tower. It is usually advisable to misunderstand the hydrolyzed product by adding non-hydrolyzed skimmed milk to such an extent that about 10 / o of the protein is hydrolyzed in the end product. From 100 liters of skimmed milk, around 8.8 kg of a white, uniform, only slightly hygroscopic powder is then obtained, which has approximately the appearance of skimmed milk powder. The powder has one of the Magermi. Clay powder-like (ierueh and GEesehmaek. With exclusion of moisture and light. it is well preserved.
Before the. After spraying the hydrolyzate, 20 g of cysteine are advantageously added to it to increase the sulhydryl groups.
The product obtained by fermentative hydrolysis can be used for all pharmaceutical and dietetic products; The product obtained through acid or alkaline hydrolysis is contaminated by other decomposition products of protein and carbohydrates and by table salt and should only be used for the manufacture of products for animal nutrition.
With some active ingredients it can be advantageous to reduce the amount of milk sugar present in milk by fermentation.
1 kg of the product obtained by fermentative digestion is z. B. floated in three times the amount of pentane. Hydrogen or nitrogen, which has previously been made completely free of oxygen by washing with an alkaline pyrogallol solution, is passed through this flooding for one hour in order to wash out absorbed oxygen as completely as possible. The pentane is then removed in vacuo and the product is protected from contact with oxygen. You spray z.
B. 1 g of vitamin D dissolved in 100 cm3 per oxide-free ether, in a nitrogen atmosphere on the hydrolyzate. At the same time a solution of 2 g ascorbyl palmitate and 0.2 g ethyl gallate in 50 cubic meters of alcohol is added and also carefully distributed.
The solvents are removed in vacuo and the powder is completely dried.
The stabilizing agent described can be used not only in the field of biological active ingredients, but also for preserving oxidation-sensitive synthetic medicaments and other oxidation-sensitive compounds.