DE60011344T2

DE60011344T2 - Verfahren zur Herstellung von Polyamin enthaltenden Zusammensetzungen

Info

Publication number: DE60011344T2
Application number: DE60011344T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Oaza Kawagoe-shi Tanimoto; Takafumi Yakabe; Masaharu Shimatani; Akinori Shigematsu; Akira Tomizawa
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: AU770468B2; EP1064857B1; JP3411965B2; JP2001008663A; AU4376600A; DE60011344D1; DK1064857T3; EP1064857A1; NZ505485A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur leichten Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen zu niedrigen Kosten, bei welchem Milch oder Milchmaterial mit einer Ultrafiltrations(UF)-Membran bei einem pH-Wert von weniger als 5,5 behandelt wird und Polyamine aus dem resultierenden Permeat isoliert und gewonnen werden. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen, welche einen guten Geschmack haben, hohe Konzentrationen an Spermidin und Spermin enthalten und als Nahrungsmittel intensiv nutzbar sind.
Polyamin ist ein allgemeiner Begriff für einen linearen aliphatischen Kohlenwasserstoff mit zwei oder mehreren primären Aminogruppen. Typische Polyamine schließen Putrescin, Spermidin und Spermin ein. Allgemein bekannte physiologische Wirkungen von Polyaminen sind (1) Wirkung auf Zellwachstum, (2) Anregung von Zelldifferenzierung, (3) Wirkung als lebenswichtige Immunfaktoren, (4) antiallergische Wirkung, (5) Anregung von Proteinsynthese, (6) strukturelle Stabilisierung durch eine Wechselwirkung mit Nucleinsäuren, (7) Regulierung von Enzymaktivitäten und dergleichen. In der letzten Zeit gibt es einige Berichte, dass Polyamine das Wachstum und die Differenzierung von Schleimhautzellen im Magen und Darm wirksam stimulieren.
Beispiele dieser Berichte sind die Folgenden:
O. Peulen et al., Arch. Physiol. Biochem. 1998, Bd. 106, S. 46–55; W. P. Deloyer et al., Arch. Physiol. Biochem. 1996, Bd. 104, S. 163–172; M. Kaouass et al., Dig. Dis. Sci. 1996, Bd. 41, S. 1434–1444; E. Harada et al., Comp. Biochem. Physiol. 1994, Bd. 109A, S. 667–673; G. Capano et al., J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 1994, Bd. 19, S. 34–42; G. E. Wild et al., Biol. Neonate 1993, Bd. 63, S. 246–257; J.-P. Buts et al., Digestive Diseases and Science 1993, Bd. 38, S. 1091; C. Dufour et al., Gastroenterology 1988, Bd. 95, S. 112.
Die physiologischen Wirkungen von Spermidin und Spermin wurden untersucht, und eine anregende Wirkung von Polyaminen auf die Reifung des Magens und Darms wurde in diesen Berichten offenbart. Um den Nahrungsprodukten durch Zusetzen von Polyaminen eine anregende Wirkung auf die Reifung des Magens und Darms zu verleihen, war es folglich notwendig, Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen mit einem guten Geschmack und höheren Konzentrationen an Spermidin und Spermin herzustellen.
Die berichteten Beispiele der Verwendung von Polyaminen in Nahrungsmitteln schließen ein Konnyaku-Produkt (ein aus Teufelszungenstärke hergestelltes Nahrungsmittel), in welchem Spermin oder Spermidin zugesetzt ist, um den einzigartigen Konnyaku-Geschmack zu verbessern, um den Geschmack der anderen zusammen gekochten Bestandteile nicht nachteilig zu beeinflussen (Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 38690/1994), und eine Nahrungszusammensetzung mit Polyaminzusatz, in welcher Polyamine zugesetzt sind, um die Proteinabsorption zum Fördern eines ausreichenden Wachstums und Aufrechterhalten guter gesundheitsfördernder Bedingungen anzuregen (Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 305956/ 1994), ein. Beispiele der Verwendung von Polyaminen als Arzneimittel schließen ein Verfahren und einnehmbare Zusammensetzungen zur Unterdrückung der Magensäuresekretion (Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 131914/1983) und Immunaktivatoren (Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 98015/1984; Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 223514/1990) ein.
Beispiele herkömmlicher Verfahren zur Herstellung von Polyaminzusammensetzungen für die vorstehend erwähnten Zwecke schließen ein Verfahren zur Herstellung von Polyaminen unter Verwendung von Fischmilch als Ausgangsmaterial (Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 238094/1996), ein Verfahren zur Herstellung von Polyaminen unter Verwendung tierischer Organe als das Ausgangsmaterial (Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 206025/1997) und ein Verfahren zur Herstellung von Polyaminen aus Hefezellen und eine mit demselben Verfahren hergestellte Polyamin-enthaltende Nahrungszusammensetzung (Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 52291/1998) ein. Da Fischmilch, tierische Organe und Hefezellen als das Ausgangsmaterial verwendet werden, riechen mit diesen Verfahren hergestellte Polyamine nach Fisch, Tieren und Hefe, und der Geschmack ist nicht ganz angenehm. Wenn Fischmilch als das Ausgangsmaterial zur Herstellung einer Polyamin-enthaltenden Zusammensetzung verwendet wird, ist das Material hochviskos und schwierig zu handhaben, was die Reinigung ineffizient macht.
In der vorstehend erwähnten Nahrungszusammensetzung mit Polyaminzusatz (Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 305956/1994) werden Polyamine aus Milchmaterialien von Säugetieren unter Verwendung einer Ultrafiltrations(UF)-Membran oder von Ionenaustauscherharzen isoliert und extrahiert. Jedoch ist die Ausbeute der Polyaminextraktion gering, und es bleiben Probleme für die praktische Verwendung dieses Verfahrens zu lösen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen, welche einen guten Geschmack und höhere Konzentrationen an Spermidin und Spermin aufweisen, aus Milch oder Milchmaterial zur Verfügung zu stellen.
Im Verlauf einer intensiven Untersuchung, um ein Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen mit höheren Konzentrationen an Spermidin und Spermin zu entwickeln, stellten die Erfinder fest, dass Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen, welche einen guten Geschmack und höhere Konzentrationen an Spermidin und Spermin aufweisen, durch Behandlung von Milch oder Milchmaterial mit einer UF-Membran bei einem pH-Wert von weniger als 5,5 und Isolieren und Gewinnen von Polyaminen aus dem resultierenden Permeat, um Polyamine in der Milch oder dem Milchmaterial wirksam zu fraktionieren, hergestellt werden können, und vollendeten die vorliegende Erfindung.
In der vorliegenden Erfindung werden Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen durch Behandlung von Milch oder Milchmaterial mit einer UF-Membran bei einem pH-Wert von weniger als 5,5 und Isolation und Gewinnung von Polyaminen aus dem resultierenden Permeat hergestellt. In diesem Fall hat der pH-Wert einen großen Einfluss, so dass die Gewinnung der Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen schlecht ist, wenn der pH-Wert höher als 5,5 liegt.
Beispiele der als Ausgangsmaterial in dieser Erfindung zu verwendenden Milch schließen jede Milch von Säugetieren, wie Kuhmilch, Ziegenmilch und Schafsmilch, ein. Beispiele des Milchmaterials schließen jede unter Verwendung eines Ionenaustauschverfahrens, einer Membranbehandlung, Elektrodialyse oder dergleichen isolierten und/oder fraktionierten Milchbestandteil, wie saures Casein, saure Molke, Käsemolke, Molkenproteinkonzentrat (WPC), Molkenproteinisolat (WPI), Magermilchpulver, Buttermilch und Rahm, ein.
Der pH-Wert der Milch oder des Milchmaterials kann durch Zusetzen von Säure zu einer Lösung der Milch oder des Milchmaterials oder durch Zusetzen von Mikroorganismen für das mikrobielle Wachstum unter 5,5 eingestellt werden. Der Zusatz der Säure und Mikroorganismen kann gleichzeitig vorgenommen werden. Beispiele der zu verwendenden Säure schließen jede anorganische und organische Säure, wie Milchsäure, Citronensäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Essigsäure und Phosphorsäure, ein. Mikroorganismen können alle Mikroorganismen sein, welche Milchbestandteile nutzen und auf diesen wachsen und organische Säuren produzieren können, wie Milchsäurebakterien, Propionsäurebakterien und Bifidobakterien. Die Anwesenheit von Enzymen wie Lab sollte kein Problem bereiten.
So können Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen, welche einen guten Geschmack und höhere Gehalte an Spermidin und Spermin aufweisen, durch Behandlung von Milch oder Milchmaterial mit einer UF-Membran bei einem pH-Wert von weniger als 5,5 und Isolation und Gewinnung von Polyaminen hergestellt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen werden jetzt detailliert beschrieben.
Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen können durch Verringerung des pH-Werts der Milch oder des Milchmaterials auf weniger als 5,5 mit dem Zusatz von Säure oder durch das Wachstum von Mikroorganismen, Behandlung der angesäuerten Milch oder Milchmaterialien mit einer UF-Membran und Isolation und Gewinnung von Polyaminen aus dem resultierenden Permeat hergestellt werden.
Beispiele der UF-Membran können jede Membran mit einem Fraktionierungsmolekulargewicht von 1.000–100.000 einschließlich organischer Membranen, wie Cellulose, Celluloseacetat, Polysulfon, Polyamid, Polyacrylnitril, Polyethylentetrafluorid, Polyester, Polypropylen oder dergleichen, und anorganischer Membranen, wie Keramik mit Aluminium, Zirkonium, Titan oder dergleichen und Glas (Siliciumdioxid) oder dergleichen, sein.
Schritte solch einer Behandlung mit Ionenaustauscherharzen, Behandlung mit NF (Nanofiltration) und Elektrodialyse können zur Reinigung oder Entsalzung der Polyamin-enthaltenden Lösung verwendet werden. Diese Schritte können in Kombination verwendet werden, um weiter gereinigte Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen zu erhalten.
Die Behandlung mit Ionenaustauscherharzen kann so durchgeführt werden, dass Milch oder Milchmaterial mit einer UF-Membran bei einem pH-Wert unter 5,5 behandelt wird, wonach das resultierende Permeat, mit oder ohne Einstellung des pH-Werts durch Zusetzen von Alkali, wie Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid, durch eine mit Ionenaustauscherharzen gefüllte Säule laufen gelassen wird, um Polyamine von Verunreinigungen, wie Aminosäuren, Peptiden, Proteinen und Zuckern, abzutrennen. Alle Ionenaustauscherharze mit einer Ionenaustauschgruppe, wie Sulfonyl-, Sulfopropyl-, Phosphat-, Carboxymethyl-, Aminoethyl-, Diethylamino-, quartäre Aminoethyl- und quartäre Ammoniumgruppe, können verwendet werden. Sowohl Kationenaustauscherharze als auch Anionenaustauscherharze können verwendet werden.
Wenn Kationenaustauscherharze verwendet werden, da Polyamine auf die Kationenaustauscherharze adsorbiert werden, werden die nicht adsorbierten Stoffe zuerst gründlich entfernt, dann können die Polyamine unter Verwendung von Säurelösungen, wie Schwefelsäure oder Salzsäure, oder Salzlösungen, wie Natriumchlorid, eluiert und gewonnen werden. Wenn Anionenaustauscherharze verwendet werden, können Polyamine aus der nicht adsorbierten Fraktion gewonnen werden, da Polyamine nicht auf die Anionenaustauscherharze adsorbiert werden.
NF-Membranen können zur Entsalzung verwendet werden. Jede NF-Membran mit einer Salzhemmungsrate von 30–80 % kann verwendet werden.
Die Elektrodialyse kann durch Einbringen einer Polyamin-enthaltenden Lösung und einer Salzlösung abwechselnd in Kammern, geteilt durch Kationenaustauschermembranen und Anionenaustauschermembranen, ausgeführt werden. Erwünschte Bedingungen für die Elektrodialyse sind eine primäre Stromdichte von 0,5–15 A/dm² und eine Spannung von 0,1–1,5 V/Bad.
Die so erhaltenen Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen können als Lösungen ohne weitere Behandlung verwendet werden oder sprühgetrocknet oder gefriergetrocknet werden, um pulverisierte Produkte zu gewinnen.
Die so erhaltenen Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen können als Arzneimittel und medizinische Nährstoffzusammensetzungen, wie enterale Nährstoffe, Ernährungszusammensetzungen für Kleinkinder, wie Trockenmilch für Kleinkinder und Babynahrung, und als Ausgangsstoffe für mit Nährstoffen angereicherte Nahrungsmittel oder Nahrungsmittel allgemein verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele detailliert erläutert.
Die Analyse der Polyamingehalte in den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde mit dem Verfahren von Kawakami et al. (Japanese Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition 1995, Bd. 9, S. 115–121) durchgeführt.
Beispiel 1
Eine von Milch abgeleitete Polyamin-enthaltende Zusammensetzung wurde hergestellt. Rohmilch (Kuhmilch) wurde zentrifugiert (2.000 g, 4 C, 10 Minuten), um Magermilch herzustellen. Dieser Magermilch wurde 1 N Salzsäure zugesetzt, um den pH-Wert auf 4,6 einzustellen, und die erhaltene Milch wurde zentrifugiert (35.000 g, 4 C, 20 Minuten), um Casein zu entfernen. Diese so erhaltene saure Molke wurde mit einer UF-Membran mit einem Fraktionierungsmolekulargewicht von 8.000 behandelt, um ein UF-Permeat zu gewinnen. Dieses Permeat wurde durch eine mit Kationenaustauscherharzen (Dowex 50WX8 (H⁺-Form)) gefüllte Säule laufen gelassen, um die Polyamine auf die Kationenaustauscherharze adsorbieren zu lassen, wonach die Säule mit einer 0,5 M Natriumchloridlösung gründlich gewaschen wurde, um Verunreinigungen zu entfernen, dann wurden die adsorbierten Polyamine mit 6 N Salzsäure eluiert. Dieses Eluat wurde mit dem Zusatz einer Natriumhydroxidlösung neutralisiert, zum Entsalzen elektrodialysiert und gefriergetrocknet, um eine Polyamin-enthaltende Zusammensetzung zu erhalten.
So wurden 528 mg einer Polyamin-enthaltenden Zusammensetzung aus 1.000 1 saurer Molke erhalten. Die Summe des prozentualen Gehalts an Spermidin und Spermin in den Gesamtpolyaminen betrug 97,5 %.
Beispiel 2
Eine Polyamin-enthaltende Zusammensetzung wurde unter Verwendung von Hüttenkäsemolke als Milchmaterial hergestellt. Während der Hüttenkäseherstellung gebildete Molke (pH-Wert 4,3) wurde mit einer UF-Membran (mit einem Fraktionierungsmolekulargewicht von 5.000) behandelt, um ein Permeat zu gewinnen. Dieses Permeat wurde durch eine mit Kationenaustauscherharzen (Dowex 50WX8 (H⁺-Form)) gefüllte Säule laufen gelassen, um die Polyamine auf die Kationenaustauscherharze adsorbieren zu lassen, wonach die Säule mit einer 0,6 M Natriumchloridlösung gründlich gewaschen wurde, um Verunreinigungen zu entfernen, dann wurden die adsorbierten Polyamine mit 6 N Salzsäure eluiert. Dieses Eluat wurde mit dem Zusatz einer Natriumhydroxidlösung neutralisiert, zum Entsalzen elektrodialysiert und gefriergetrocknet, um eine Polyamin-enthaltende Zusammensetzung zu erhalten.
So wurden 426 mg einer Polyamin-enthaltenden Zusammensetzung aus 1.0001 Hüttenkäsemolke erhalten. Die Summe des prozentualen Gehalts an Spermidin und Spermin in den Gesamtpolyaminen betrug 98,5 %.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Polyamin-enthaltende Zusammensetzung wurde unter Verwendung von Goudakäsemolke als Milchmaterial hergestellt. Während der Goudakäseherstellung gebildete Molke (pH-Wert 6,2) wurde mit einer UF-Membran (mit einem Fraktionierungsmolekulargewicht von 5.000) behandelt, um ein Permeat zu gewinnen. Dieses Permeat wurde durch eine mit Kationenaustauscherharzen (Dowex 50WX8 (H⁺-Form)) gefüllte Säule laufen gelassen, um die Polyamine auf die Kationenaustauscherharze adsorbieren zu lassen, wonach die Säule mit einer 0,6 M Natriumchloridlösung gründlich gewaschen wurde, um Verunreinigungen zu entfernen, dann wurden die adsorbierten Polyamine mit 6 N Salzsäure eluiert. Dieses Eluat wurde mit dem Zusatz einer Natriumhydroxidlösung neutralisiert, zum Entsalzen elektrodialysiert und gefriergetrocknet, um eine Polyamin-enthaltende Zusammensetzung zu erhalten.
So wurden 515 mg einer Polyamin-enthaltenden Zusammensetzung aus 1.0001 Goudakäsemolke erhalten. Jedoch wurde weder Spermidin noch Spermin in dieser Polyamin-enthaltenden Zusammensetzung aufgefunden.
Testbeispiel 1
Jeweils unter Verwendung von Fischmilch, tierischen Organen, Hefezellen und Milch als Ausgangsmaterial hergestellte Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen wurden einem Nahrungsprodukt zugesetzt, und die Wirkung des Zusatzes auf die Qualität des Nahrungsproduktes wurde durch eine sensorische Auswertung eingeschätzt. Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen wurden aus Fischmilch mit dem Verfahren der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 238094/1996, aus tierischen Organen mit dem Verfahren der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 206025/1997 bzw. aus Hefezellen mit dem Verfahren der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 52291/1998 hergestellt. Die in den Beispielen 1 und 2 hergestellten Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen wurden als aus Milch oder Milchmaterial hergestellte Polyamine verwendet. Die aus verschiedenen Ausgangsmaterialien erhaltenen Zusammensetzungen wurden Vollmilchpulver zugesetzt, um den Gehalt der Summe an Spermidin und Spermin auf 10 mg/100 g einzustellen, um Zusammensetzungen mit Polyaminzusatz für eine sensorische Auswertung herzustellen. Die Auswertung erfolgte für "Geruch" und "Geschmack".
Die sensorische Auswertung wurde durch 10 weibliche und 10 männliche geschulte Teilnehmer unter Verwendung eines Punkteverfahrens durchgeführt. Die Ergebnisse der sensorischen Prüfung sind als Mittelwerte der durch die 20 Teilnehmer vergebenen Punkte, gemäß den folgenden Maßstäben der Auswertung, dargestellt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Maßstäbe für die Auswertung sind wie folgt:
Geruch – 5: kein anormaler Geruch; 4: schwach anormaler Geruch; 3: leicht anormaler Geruch; 2: anormaler Geruch und 1: stark anormaler Geruch.
Geschmack – 5: kein anormaler Geschmack; 4: schwach anormaler Geschmack; 3: leicht anormaler Geschmack; 2: anormaler Geschmack und 1: stark anormaler Geschmack.
I. [TABELLE 1]
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass Polyamin-enthaltende Zusammensetzungen durch die Behandlung von Milch oder Milchmaterial mit einer Ultrafiltration(UF)-Membran bei einem pH-Wert unter 5,5 und Isolation und Gewinnung von Polyaminen aus dem resultierenden Permeat zu niedrigen Kosten leicht herzustellen sind.
Da die in der vorliegenden Erfindung hergestellten Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen durch einen guten Geschmack und hohe Gehalte an Spermidin und Spermin gekennzeichnet sind, können sie wirkungsvoll als Arzneimittel und medizinische Nährstoffzusammensetzungen, wie enterale Nährstoffe, Ernährungszusammensetzungen für Kleinkinder, wie Trockenmilch für Kleinkinder und Babynahrung, und als Ausgangsstoffe für mit Nährstoffen angereicherte Nahrungsmittel oder Nahrungsmittel allgemein verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen, welches die Behandlung von Milch oder Milchmaterial mit einer Ultrafiltrations(UF)-Membran bei einem pH-Wert von weniger als 5,5 und die Isolation und Gewinnung von Polyaminen aus dem resultierenden Permeat einschließt.
Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1, wobei anorganische oder organische Säuren und/oder Mikroorganismen, welche Milchkomponenten zum Wachstum nutzen, um organische Säuren zu produzieren, zugegeben werden, um den pH-Wert der Milch oder des Milchmaterials auf 5,5 zu verringern.
Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Polyamine durch einen oder mehrere Schritte, ausgewählt aus einem Ionenaustauschverfahren, einem Membranfraktionierungsverfahren und einer Elektrodialyse isoliert werden.
Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die anorganischen oder organischen Säuren ausgewählt sind aus Milchsäure, Citronensäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Essigsäure und Phosphorsäure.
Verfahren zur Herstellung von Polyamin-enthaltenden Zusammensetzungen gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Mikroorganismen ausgewählt sind aus Milchsäurebakterien, Propionsäurebakterien und Bifidobakterien.