198375. lajstromszámú szabadalom • Eljárás magas keratinfehérje tartalmú anyagok feldolgozására
4 A találmány tárgya eljárás nagy keratinfehéije-tartalmú anyagok, különösen toll, szőr és szaruanyagok feldolgozására mezőgazdaságilag hasznosítható termékké, elsősorban takarmányadalékká és növény tápanyaggá. Az említett nagy keratinfehéije-tartalmú anyagok nagy mennyiségben képződnek hulladékként vágóhídakon. Jelentős részüket hasznosítás hiányában megsemmisítik. A keratin mint fehéijeforrás értékes nyersanyag, önmagában azonban nem alkalmazható. Fehérjetartalma csak akkor hasznosítható, ha a keratint feltárják, azaz a keratinmolekulákat kisebb molekulákká bontják le. A keratin feltárásának legismertebb és leginkább elterjedt módja a főzéssel való denaturálás. A keratintartalmú anyagot nagy mennyiségű víz jelenlétében 135 - 160 °C-on főzik 3-5 bar nyomáson mintegy 1-3 órán át. A kapott terméket megszárítják és lisztté alakítják. Az eljárás hátránya, hogy a termék emészthetősége nem kielégítő, ezért azt takarmányadalékként nem lehet gazdaságosan alkalmazni. Enyhébb körülmények között, 100 °C alatti hőmérsékleten, lúgos közegben 1-10 órán át végzett főzéssel és a kapott hidrolizátum tisztításával és kétértékű fémsókkal való reagáltatásával fém-aminosav komplexeket tartalmazó termékeket állítanak elő, amelyek elsősorban a tüzeléstechnikában habstabilizátorként hasznosíthatók. , Dyen eljárást ismertet a 187 940. számú magyar szabadalmi leírás. A 192 037. számú magyar szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint a keratintartalmú kiindulási anyagot adott esetben enzimes előkezelés után zárt térben, nyomás alatt 120-140 °C hőmérsékleten kezelik 30-40 percig egy nitrogéntartalmú szerves bázis, célszerűen karbamid jelenlétében. Az eljárás hátránya, hogy bár viszonylag jól emészthető terméket lehet vele előállítani, megvalósítása nagy mennyiségű energiát és drága berendezéseket igényel. Megjegyezzük, hogy saját tapasztalataink szerint az eljárással előállított tennék elsősorr ban baromfi és kérődzők takarmányozásában hasznosítható eredményesen: sertés takarmányozására azonban nem előnyös. A 155 3 83. számú magyar szabadalmi leírás az előzőhöz hasonló, de savas hidrolízisen alapuló keratinfeldolgozási eljárást ismertet. Eszerint a keratintartalmú állati hulladékanyagot 7-130 °C-on, 0,5-3 atm. nyomáson 5-180 percig kezelik antioxidánsok jelenlétében. Ily módon diszulfid kötésű aminosavakban gazdag terméket kapnak, amelyet mint takannányadalékot meghatározott célokra, különösen baromfiak tolihozamának a növelésére tartanak előnyösnek és így hasznosítják. Megfigyelésünk ezzel szemben az, hogy a diszulfid-kötéseket tartalmazó aminosavak megnehezítik a takarmány emészthetőségét, célszerű tehát a keratin lebontását oly módon végezni, hogy a termékben minél kevesebb diszulfid-kötést tartalmazó aminosav maradjon. Hidrolizálható fehérjék enzimatikus lebontása ismerhető meg a 2 536 171. számú amerikai szabadalmi leírásból. Az eljárás lényege, hogy a kiindulási anyagot 5-7,5 pH értékű vizes közegben proteáz enzim jelenlétében kezelik 46—50 °C hőmérsékleten, és a mintegy 24—48 órás kezelés utolsó 12 órájában további enzimek, az élesztő és egy illékony plazmolítikus hatóanyag egyidejű beadagolásával felszabadított peptidáz és más enzimek jelenlétében folytatják a lebontást. Az eljárás természetesen csak jól hidrolizálható fehérjéket tartalmazó kiindulási anyagok feldolgozására alkalmas, de ipari alkalmazását nehezíti az a körülmény, hogy igen szűk hőmérsékleti határok között kell tartani a rcakcióelcgyet. Nagy keratintartalmú állati hulladékanyagok nagy tömegben való feldolgozására ez az eljárás nem alkalmas. Egy kcratinlartalmú anyag, a toll növénytermesztési trágyakompozícióvá való átalakítását ismerteti a 187.085. számú magyar szabadalmi leírás. A különböző trágyákkal kevert, erősen nedves toll rothadóképességét kihasználva úgy járnak el, hogy a 45-60%-os víztartalmú keveréket 40-60 napig érleiik kezdetben aerob, később anaerob körülmények között. Az eljárás hátránya, hogy kizárólag toll feldolgozására alkalmas, továbbá az, hogy a rothadás során rendkívül bűzös tennék képződik, amelynek még trágyaként való alkalmazása is nehézkes (azonnal be kell szántani), takarmányadalékként való hasznosítása pedig szóba sem jöhet. A találmány célja, hogy olyan eljárást biztosítson, amellyel bármilyen keratintartalmú anyagot, így tollat, szőrt és szaruanyagokat egyaránt fel lehet dolgozni, és egyszerű módon lehet a bennük levő keratint akár takarihányozásra, akár növények trágyázására alkalmas anyaggá átalakítani. Vizsgálataink során arra a felismerésre jutottunk, hogy ha a keratin mikrobiológiai lebontását anaerob körülmények között végezzük és megfelelő feltételek között dolgozunk, meggátolhatjuk a rothasztó mikroorganizmusok tevékenységét, és szelektív rothadásmentes anaerob mikrobiológiai lebontással takarmány adalékként és növénytermesztési tápanyagként egyaránt használható terméket állíthatunk elő. Nevezetesen felismertük azt, hogy a rothadás elkerülhető, és a nem rothasztó mikroorganizmusok tevékenysége elősegíthető, ha a keratin lebontását fehérjebontó enzim jelenlétében savmentes és reduktív környezetben hajtjuk végre 100 °C-nál kiseb'' hőmérsékleten. E felismerés alapján a találmány szerint olyan módon járunk el, hogy a kiindulási anyag víztartalmát szükség esetén legalább 30%-ra, előnyösen 50-70%-ra állítjuk be, savtartalmát előnyösen egy lúgos kémhatású kalciumvegyülettel közömbösítjük, 0,0001-0,005 tömeg% proteáz enzimet és az enzim tömegére számítva 0,5-10% alkáli-piroszulfitot adunk hozzá, majd légmentcsítjük és 100 °C alatti hőmérsékleten 20-90 napig levegőtől elzárva tartjuk. Az eljárás szempontjából lényeges a kiindulási anyag víztartalma. A kritikus nedvességtartalom 30%. Ha ennél kisebb az anyag víztartalma, akkor megfelelő mennyiségű vizet adunk hozzá, víztartalmát azonban célszerűen 50 és 70% közé állítjuk be. A legtöbb kiindulási anyag, például a baromfivágóhídi toll nedvességtartalma azt a követelményt már önmagában kielégíti. A nem rothasztó mikroorganizmusok működésének elősegítésére a kiindulási anyaghoz csekély mennyiségű, 0,0001-0,005 tömeg% proteáz enzimet adunk. Az enzimes bontáskor képződő polipeptideket a nem rothasztó mikroorganizmusok tápanyagaként hasznosítják és gyorsan elszaporodnak a kiindulási anyagban. A folyamat szelektivitása szempontjából lényeges a közeg pH-ja is. Ezért a kiindulási anyag savtartalmát közömbösítjük. E célra előnyösen egy lúgos kémhatású kalcium-vegyületet, például kalcium-hidroxidot használunk. A mikroflórára mérgező oxidációs termékek keletkezését is meg kell akadályoznunk. Evégett redukálószert adunk a kiindulási anyaghoz. Természetesen csak olyan redukálószert használhatunk, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
