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Verfahren zur Reinigung von Stärke auf enzymatischem Wege
Das Ziel
der Stärkefahrikation ist es, die im Rohstoff enthaltene Stärke möglichst vollständig
und in möglichst hoher Reinheit zu gewinnen. Unter den, insbesondere hei Getreidestärken,
zu nennenden Begleitstoffen sind es vor allem Eiweißkörper und Fett, die von der
Stärke infolge ihrer Adsorptionskraft besonders festgehalten werden und bei der
weiteren technischen Verarbeitung vielfach stören. Das Eiweiß führt z. B. bei der
Säurehydrolyse (Verzuckerung der Stärke) zu starken Trübungen und Verfärbungen der
Säfte und erfordert bei der Beseitigung dieser unerwünschten Nebenerscheinungen
einen besonderen Aufwand an Klärungs- und Entfärbungsmitteln; ein höherer Eiweißgehalt
macht die Stärke für die genannten Zwecke überhaupt unbrauchbar. Das aus dem Keimöl
stammende Fett haftet ebenfalls sehr hartnäckig am Stärkekorn und kann nach einer
gewissen Lagerzeit leicht zum Ranzigwerden der Stärkeveredelungserzeugnisse (z.
13. Puddingmehl) führen. Nach den gebräuchlichen technischen Verfa'hren sind Fett
und besonders Eiweißstoffe in manchen Fällen schwer zu entfernen, so daß gewisse
abfallende Stärkesorten, z. B. Weizenkleberstärke, stets einen verhältnismäßig hohen
Eiweißgehalt besitzen.
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Es wurde nun gefunden, daß es auf enzymatischem Wege möglich ist,
die genannten Begleitstoffe soweit zu entfernen, daß sie bei der weiteren Ver-
arbeitung
der Stärke nicht mehr stören. Das ist der Fall, wenn der Eiweißgehalt unter 0,5
O/o und der Fettgehalt unter 0,I °/o liegt. Man führt den enzymatischen Reinigungsprozeß
in der Weise durch, daß man die Stärke in wäßriger Suspension (Stärkemilch) mit
den Enzymen reagieren läßt, wobei man zweckmäßigerweise rührt, damit die Stärke
nicht absetzt. Die proteolytisch wirksamen Enzyme können verschiedener Art sein,
z. B. Pepsin, Trypsin, Proteasen aus Schimmelpilzen u. a. Die fettspaltenden Enzyme
(Lipasen) können tierischer oder pflanzlicher Herkunft sein. Die Enzympräparate
brauchen nicht besonders rein zu sein, sondern können in der für technische Prozesse
üblichen Beschaffenheit verwendet werden. Die anzuwendende Enzymmenge richtet sich
nach der Aktivität des Präparates und dem Eiweißgehalt des Substrats. Es ist zweckmäßig,
die für das angewandte Enzym optimalen Bedingungen hinsichtlich des pH-Wertes und
der Temperatur einzuhalten.
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Die enzymatische Wirkung kann verbeslsert werden, indem man die Stärkemilch
mit schwachem Alkali vorbehandelt, um die zu entfernenden Stoffe (Eiweiß und Fett)
für die Enzyme leichter angreifbar zu machen. Die Eiweißstoffe gehen bei dem vorliegenden
Verfahren nicht verloren, sondern werden nur in wasserlösliche Abbauprodukte übergeführt;
ihre Wiedergewinnung kann in gleicher Weise durch Eindampfen der wäßrigen Lösung
geschehen, wie es bei der Aufarbeitung des Kleberwassers in der Getreidestärke-Industrie
(Maisstärkefabrikation) üblich ist.
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Es ist nach dem vorliegenden Verfahren weiterhin möglich, die Wirkung
mehrerer Enzyme zu kombinieren, indem man sie, wenn sie das gleiche pH-Optimum besitzen,
gleichzeitig, oder, wenn sie ein verschiedenes pH-Optimum aufweisen, nacheinander
anwendet. Es läßt sich auf diese Weise z. B. die Wirkung einer Protease und einer
Lipase kom-,inieren. Zur Verbesserung ihrer Farbe können die gereinigten Stärken
anschließend mit sehr verdünnter Natriumhypochloritlösung oder einem anderen in
gleicher Weise lvirkenden Bleichmittel behandelt werden. Die Aufbereitung der gereinigten
Stärkemilch erfolgt in üblicher Weise durch Absitzenlassen oder Zentrifugieren und
anschließendes Trocknen.
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Beispiele I. Milostärke wird mit Wasser zur Stärkemilch von etwa
10 bis 150 Be angerührt, durch Zugabe von Sodalösung auf ein p, von 8 bis 9 gebracht,
mit einem trypsinhaltigen Enzympräparat versetzt und unter Erwärmen auf 30 bis 400
mehrere Stunden gerührt. Anschließend wird die Stärke in üblicher Weise vom Wasser
getrennt, gegebenenfalls nachgewaschen und zum Schluß getrocknet. Eiweißgehalt vor
der Behandlung I,3 O/o (i. Tr. Sbst.), nach der Behandlung 0,3 O/o 2. Kleberstärke
(Weizenstärke IIa) wird mit Wasser zur Stärkemilch angerührt, durch Zugabe von Sodalösung
auf ein PH von 7 bis 8 gebracht, mit einem aus Schimmelpilzen bereiteten proteolytisch
wirksamen Enzympräparat versetzt und unter Èrwärmen auf 30 bis 400 mehrere Stunden
gerührt.
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Man gibt die Stärkemilch dann zur Abtrennung der Fasern (Kleiereste)
zweckmäßigerweise über ein Raffiniersieb und arbeitet anschließend in üblicher Weise
auf. Eiweißgehalt vor der Behandlung 2,5 °/o (i. Tr. Sbst.), nach der Behandlung
0,4 O/o.
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3. Kleberstärke wird mit o,250/oiger Natronlauge zur Stärkemilch
angerührt und mehrere Stunden bei Raumtemperatur oder auch unter schwachem Erwärmen
(30 bis 400) gerührt, dann läßt man die Stärke absitzen, trennt die überstehende
bräunlichgelb gefärbte Lauge möglichst vollständig ab, rührt die Stärke mit frischem
Wasser zur Stärkemilch von IO bis 200 Be an, stellt durch Zugabe von Salzsäure auf
einen pH-Wert von I bis 2 ein, gibt Pepsin oder ein pepsinhaltiges Enzympräparat
zu und rührt einige Stunden unter Erwärmten auf 30 bis 400 I)ann neutralisiert man
mit Sodalösung, gibt die Stärkemilch zur Abtrennung der Robfaser (Kleiereste) über
ein Raffiniersieb und arbeitet anschlieflend in üblicher Weise auf. Eiweißgehalt
vor der Behandlung 4,1 0/o (i. Tr. Sbst.), nach der Behandlung 0,4 O/o.
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4. Maisstärke wird mit Wasser zur Stärkemilch angerührt, durch Zugabe
von Sodalösung auf ein p, von etwa 8 gebracht und mit einem gemischten Enzympräparat,
das Schimmelpilz- und Pankreasprotease enthält, versetzt. Man rührt mehrere Stunden
unter Erwärmen auf 30 bis 400 und arbeitet anschließend in üblicher Weise auf. Eiweißgehalt
vor der Behandlung I,3 O/o (i. Tr. Sbst.), nach der Behandlung 0,3 0/0.
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5. Maisstärke (ranzig) wird mit Wasser zur Stärkemilch angerührt,
durch Zugabe von Sodalösung auf ein p, von 8 bis 9 gebracht und mit einem gemischten
Enzympräparat, das Pankreasprotease und Lipase enthält, versetzt. Man rührt mehrere
Stunden unter Erwärmen auf 30 bis 400, arbeitet anschließend in üblicher Weise auf.
Eiweißgehalt vor der Behandlung 1,2 O/o (i. Tr. Sbst.), nach der Behandlung 0,2
0/0. Der ranzige Geruch und Gesclh,mack Ider Maisstärke sind versPhxvunden (Puddingprobe).
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6. Kleberstärke wird mit o,250/oiger Natronlauge zur Milch angerührt
und mehrere Stunden bei Raumtemperatur oder unter schwachem Erwärmen (30 bis 400)
gerührt; dann läßt man die Stärke absitzen, zieht die überstehende bräunlichgelb
gefärbte Lauge möglichst vollständig ab und rührt die Stärke mit frischem Wasser
zur Stärkemilch von IO bis 200 Be an, man stellt auf einen pH-Wert von 8 bis 9 ein,
gibt ein proteolytisch wirkendes Enzympräparat zu und rührt mehrere Stunden, wobei
man die Temperatur zwischen 30 und 400 hält. Für die Nachbehandlung mit Natriumhypochlorit
oder einem anderen Bleichmittel kann man das eiweiß'haltige Wasser zuvor abziehen
und erneuern, oder das Bleichmittel auch sofort zugeben. Vom Natriumhypochlorit
setzt man soviel zu der Stärkemilch, daß Jodkaliumstärkepapier gerade deutlich gebläut
wird, läßt einige Stunden einwirken, wobei man zweckmäßigerweise rührt, und gibt
die Stärkemilch an-
schließend zur Entfernung der Rohfaser (Kleiereste)
über ein Raffiniersieb. Dann neutralisiert man mit Säure, wäscht die Stärke aus
und arbeitet sie in üblicher \\reise auf. Eiweißgehalt vor der Behandlung 2,5 0/0
(i. Tr. Sbst.), nach der Behandlung 0,280/0. rATENTANSPRCCHE: I. Verfahren zur Reinigung
von Stärke, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stärke in wäßriger Suspension mit
einem eiweiß- und (oder) fettspaltenden Enzym behandelt.