Protein-enthaltender Stoff mit erhöhter Temperaturstabilität

Die Erfindung betrifft einen Protein-enthaltenden Stoff mit erhöhter Temperaturstabilität, umfassend einen Kern mit mindestens einem biologisch aktiven Protein und eine Coatingschicht, die ein mikronisiertes Leguminosenprodukt umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Protein-enthaltenden Stoffs mit erhöhter Temperaturstabilität sowie die Verwendung eines mikronisier- ten Leguminosenprodukts zur Erhöhung der Temperaturstabilität von biologisch aktiven Proteinen in Verfahren zur Herstellung granulierter und/oder pelletisierter Produkte unter Beibehaltung der hohen biologischen Verfügbarkeit des Protein- enthaltenden Stoffes.

Biologisch aktive Proteine und insbesondere Enzyme werden üblicherweise als trockene granulierte Präparate verwendet. In dieser Form sind proteinhaltige Produkte leicht handhabbar und dosierbar. Zur Herstellung solcher granulierter Pro- dukte sind zahlreiche Technologien bekannt. So werden beispielsweise in Wϊrbel- schichtagglomeratoren (Fluid-bed-Agglomeratoren) Teilchen über einem porösen Träger im Luftstrom aufgewirbelt und bilden Agglomerate, die anschließend gegebenenfalls beschichtet und endgetrocknet werden. In Mischagglomeratoren, wie z.B. Pflugscharmischem, erfolgt die Agglomerat- bzw. Granulatbildung durch Teil- chenkollision, wobei entsprechend den Scherkräften dichte bzw. weniger dichte Agglomerate gebildet werden können. Diese Agglomerate können anschließend auf eine bestimmte Restfeuchtigkeit getrocknet werden. Häufig verwendet werden ferner extrudierte oder pelletisierte Produkte, bei denen eine das Protein enthaltende Paste zu Pellets verpresst wird oder unter Druck durch eine kleine öffnung extrudiert und dann in Teilchen geschnitten wird, welche anschließend getrocknet werden. Bei all diesen Verfahren werden mehr oder weniger drastische Bedingungen bezüglich Scherkräften und Temperatur verwendet. Proteine, insbesondere

Enzyme, die im Bereich der Tierfutterherstellung eingesetzt werden können, im Laufe ihrer Verarbeitung solchen Belastungen ausgesetzt sein, wodurch das Protein bzw. Enzym in seiner Funktion eingeschränkt werden kann. So kann beispielsweise bei der Einarbeitung eines pulverisierten oder granulierten Enzyms zu Tierfutterpellets eine Inaktivierung des Enzyms durch Kontakt mit Hemmstoffen in dem Futter und/oder durch die erhöhte Temperatur und Feuchtigkeit im Dampfstrom im Konditionierschritt des Pelletiervorganges des Tierfutters eintreten.

Es wurden bereits Versuche unternommen, die Inaktivierung und insbesondere die thermische Inaktivierung von biologisch aktiven Proteinen bei derartigen Herstellungsverfahren zu verhindern. Dazu wurden beispielsweise Enzyme nicht ko- valent auf relativ großen Teilchen immobilisiert (z.B. stärkehaltige Partikel aus Cassava- Sago-, Reis-, Weizen-, Sorghum- oder Gerstenstärke; vgl. WO 97/39116 von Silikapartikel (vgl. US 5,318,903; WO 94/26883), oder pflanzliche Mehle als Trägerstoffe (vgl. US 4,106,991) verwendet. Ferner wurde der Wassergehalt in der Nähe der Substanz verringert z.B. durch Natriumsulfat (vgl. WO 97/39116, WO 92/12645, WO 01/04279) und/oder es wurde eine wasser- und dampffeste Barriere, d.h. eine Beschichtung vorgenommen, um die biologisch empfindlichen Substanzen bei erhöhtem Wassergehalt vor hohen Temperaturen und deren Auswirkungen alleine und zusammen mit Wasser oder Wasserdampf zu schützen (vgl. WO 97/39116, US 6,610,519, WO 00/01793, WO 92/12645, WO 96/16151 , WO 01/04279). Ferner wurden auch Enzymgranulaten gezielt Komponenten zugesetzt, die thermische und mechanische Energie bevorzugt absorbieren sollen. Die Nutzung von Milchsäure zur Stabilisierung von Phytase ist in WO 00/20569 beschrieben.

Im Falle von Enzymen wurden weiterhin auch Enzymstabilisatoren zugesetzt, beispielsweise Trehalose und Zinksulfat, Maisquellwasser, Phytinsäure und Inositol- monophosphat (im Falle von Phytase). Der Zusatz von Maisquellwasser, das auch Phytinsäure und Inositolphosphate enthält, ist z.B. beschrieben in WO 00/20569. Der Zusatz insbesondere der speziellen anorganischen Salze Zinksulfat und Magnesiumsulfat ist in US 5,972,669, US 5,827,709 sowie EP 0 758 018 beschrieben.

Der Einsatz von Trehalose, Zinksulfat und Polyethylenglycol für das Coating ist in WO 98/55599 beschrieben.

Diese Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, dass Zusätze wie Zinksulfat, ein Spurenelement, in hohen Mengen (>15%; vgl. US 5,827,709) nicht für alle Futterrationen bei Tieren anwendbar ist. überzüge aus hydrophoben Materialien wie Wachs, Fett etc. verringern die biologische Verfügbarkeit des Enzyms dadurch, dass das Enzym im Magen erst sehr spät freigesetzt wird und daher in großen Mengen dosiert werden muss, um Wirksamkeit zeigen zu können, z.B. um in der zeitlich begrenzten Retentionszeit von ca. 4 h beim Schwein wirken zu können. Weiterhin sind viele dieser Kompositionen nur speziell für ganz bestimmte Enzyme, wie z.B. Phytase, optimiert oder sogar wirksam. Andere Zusätze wie Kaolin, Zeolithe und Silica sind unlösliche und biologisch nicht abbaubare Verbindungen, was ihren Einsatz stark limitiert. Das Aufsprühen auf Trägerstoffe, bzw. das Auf- saugen durch quellbare Polysaccharide, limitiert die auftragbare Menge an Protein und den Durchsatz bei der Herstellung, da es ansonsten zu Verklumpungen im Sprühprozess kommt. Auch die maximal erreichbare Enzymaktivität in derart hergestellten Enzympartikeln ist durch das Verhältnis Trägermaterial zu aufbringbarem Enzym limitiert.

Es besteht somit ein Bedarf nach einem Verfahren zur Erhöhung der Thermosta- bilität von biologisch aktiven Proteinen. Insbesondere soll die Thermostabilität von biologisch aktiven Proteinen zur Verwendung in Verfahren zur Herstellung von Stoffen mit definierter und/oder kleiner Korngröße, bevorzugt zur Verwendung in Verfahren zur Herstellung von z.B. pelletisierten Produkten erhöht werden. Insbesondere soll die Thermostabilität, also die Wiederfindung der eingesetzten Enzymaktivität nach thermischen Belastungen, in Enzympräparaten erhöht werden. Das Herstellverfahren soll einfach und zuverlässig anwendbar sein. Ferner soll das Verfahren zu granulierten Produkten führen, die untoxisch sind und für den menschlichen und tierischen Verzehr unbedenklich sind. Das Verfahren soll universell für beliebige Agglomerations-, Granulations- und Extrusionsprodukte anwendbar sein und auch bei hohen Verfahrenstemperaturen in der Anwendung der

so hergestellten Produkte eine ausreichende Temperaturstabilität der Enzyme gewährleisten. Ferner soll durch die bei diesem Verfahren verwendeten Substanzen keine sonstige negative Wechselwirkung mit den biologisch aktiven Proteinen eintreten. Weiterhin soll das Verfahren umweltverträglich sein, d.h. es sollen Stof- fe eingesetzt werden können, die biologisch abbaubar sind und bei denen beispielsweise keine nicht umweltverträglichen Chemikalien oder Lösungsmittel zu entsorgen sind. Die genutzten Komponenten sollen insbesondere für den Einsatz im Tierfutterbereich, im Lebensmittelbereich und im Arzneimittelbereich zugelassen sein. Durch die Umhüllung eines aktiven Proteins, insbesondere eines En- zymproteins soll auch dessen Kontakt mit inhibierenden Substanzen, wie er z.B. in Mineralpremixen vorliegt, unterbunden werden und es sollen lagerungsstabile Mischungen hergestellt werden können.

überraschenderweise wurde nun gefunden, dass durch Aufbringen einer oder mehrerer Schichten eines mikronisierten Leguminosenprodukts auf Teilchen, die biologisch aktives Protein enthalten, bzw. durch Umhüllen, Ummanteln, Einkapseln von Kernen, die biologisch aktives Protein umfassen, die Temperaturstabilität (Thermostabilität) dieser biologisch aktiven Proteine stark erhöht werden kann ohne die Aktivität des so umhüllten Proteins in sonstiger Weise zu beeinträchti- gen. Dabei wird eine Coatingschicht aus einem mikronisierten Leguminosenprodukt aufgebracht, wobei nur die Außenschicht der proteinhaltigen Teilchen mit dem mikronisierten Leguminosenprodukt in Kontakt kommt. Dadurch entsteht ein wirksamer Schutz der so umhüllten biologisch aktiven Proteine gegenüber erhöhten Temperaturen in Verarbeitungsverfahren, die mit thermischer Belastung der Produkte einhergehen. Die Umhüllung dient auch als Schutz z.B. von Enzymen bei der Lagerung in Mischungen mit inhibitorisch wirkenden Substanzen. Weiterhin ermöglicht das Verfahren die Herstellung sehr hoch konzentrierter Produkte (Enzymprodukte) mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften bzgl. der Thermostabilität in den weiteren Verarbeitungs- bzw. Verwendungsschritten.

Die Erfindung betrifft somit einen Protein-enthaltenden Stoff bzw. Substanz mit erhöhter Temperaturstabilität, umfassend einen Kern und eine Coatingschicht, der

dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kern mindestens ein biologisch aktives Protein umfasst und dass die Coatingschicht ein mikronisiertes Leguminosenprodukt umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Protein-enthaltenden Stoffs, wobei man auf einen Kern, der mindestens ein biologisch aktives Protein umfasst, eine Suspension, die ein mikronisiertes Leguminosenprodukt umfasst, aufbringt und die so erhaltenen beschichteten Partikel trocknet. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines mikronisierten Leguminosenprodukts zur Erhöhung der Temperaturstabilität von biologisch aktiven Proteinen, bevorzugt in Verfahren zur Herstellung eines pelletisierten Produkts.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Verwendung hat gegenüber den Verfahren aus dem Stand der Technik den Vorteil, dass sich auch kleine Granulatpartikel bilden lassen, die das eingeschlossene Enzym optimal gegen die denaturierenden Bedingungen bei hohen Temperaturen und Feuchtigkeit schützen. Z.B. sind Partikel nach den Verfahren der Extrusion (WO 00/47060) oder der Herstellung über Pflugscharmischer (WO 01/04279) ca. 400 - 2000 μm groß. Die erfindungsgemäßen Partikel können 100 - 300 μm groß sein und eignen sich daher sehr gut zur Herstellung von homogenen Produkten, insbesondere wenn die Partikel hohe Enzymaktivitäten enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bzw. die erfindungsgemäße Verwendung eignet sich universell zur Steigerung der Thermostabilität insbesondere von Enzympräparaten und ist z.B. bei der Verwendung in pelletiertem Tierfutter anwendbar; dabei ist durch die hohe Löslichkeit der Substanz auch das Enzym biologisch so- fort verfügbar. Die aufzubringende Menge an Material ist klein im Gegensatz zu den Verfahren im Stand der Technik und ermöglicht so die Herstellung hochaktiver Enzympartikel.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen beschichteten Protein-enthaltenden Stoffs wird ein mikronisiertes Leguminosenprodukt, bevorzugt ein mikronisiertes Sojaprodukt auf einen Kern, der mindestens ein biologisches Protein umfasst, aufgebracht. Das Aufbringen des mikroni-

sierten Leguminosenprodukts kann durch einfaches Aufsprühen und anschließendes Trocknen erfolgen. Das mikronisierte Leguminosenprodukt kann aber auch direkt in einem Schritt im jeweils gewählten Verfahrensprozess, wie beispielsweise in einem Wirbelschichttrockner oder Flachbettsprühtrockner, einge- bracht werden.

Erfindungsgemäß umfasst die Coatingschicht ein mikronisiertes Leguminosenprodukt oder besteht daraus. Erfindungsgemäß handelt es sich hierbei um mikronisierte Leguminosen (Fabaceae), die Fett, Eiweiß, Stärke und andere Kohlenhyd- rate als Speicherstoffe enthalten. Beispiele hierfür sind mikronisierte Produkte aus Erbsen, Linsen, Bohnen, Erdnüssen, Sojabohnen, Limabohnen, Kichererbsen, Kuhbohnen, Lupinen. Bevorzugt ist das mikronisierte Leguminosenprodukt, ein mikronisiertes Sojaprodukt. Das mikronisierte Leguminosenprodukt kann zur Be- schichtung biologisch aktiver Proteine als solches oder in Kombination mit techno- logisch notwendigen und sinnvollen Hilfsstoffen eingesetzt werden. Diese können z.B. Säuren und Laugen zum Einstellen des pH-Wertes sein und/oder Salze, Puffersubstanzen etc.. Es können mikronisierte Anteile von Leguminosenfrüchten verwendet werden, z.B. die Reste nach einer Entfettung. Bevorzugt ist die Nutzung eines mikronisierten Leguminosenprodukts aus der jeweiligen Leguminosen- vollfrucht. Dabei kann das mikronisierte Leguminosenprodukt nach an sich bekannten und beliebigen Verfahren zur Mikronisierung hergestellt werden. Bei der Mikronisierung handelt es sich um einen Kurzzeit-Erhitzungsprozess mit hoher Temperatur. Dabei wird das Ausgangsmaterial mit Pulsen von wenigen Sekunden ohne signifikanten Wasserverlust erhitzt. Besonders geeignet ist in diesem Zu- sammenhang die Mikronisierung mittels Infrarotpulsen von Wellenlängen von 1 ,8 bis 3,4 μm.

Das mikronisierte Leguminosenprodukt kann in wässrigen Lösungen, eventuell nach Einstellen eines spezifischen pH-Wertes durch Rühren suspendiert werden, oder mittels Ultraturrax homogenisiert werden. In Produktionsprozessen erfolgt dies durch in-Line Homogenisatoren kurz vor der Sprühdüse um eine Auftrennung der Suspension zu vermeiden. Die so erhaltene Suspension kann auf jede Art

von Partikel aufgesprüht werden. Die Partikel können z.B. aus Sprühtrocken-, Granulations-, Agglomerations- oder Extrudierprozessen stammen. Das Aufbringen der Coatingschicht kann dann im Batchverfahren in separaten Geräten wie Wirbelschichttrocknern, Coatern mit und ohne Wurster-Rohr, ProCell-Geräten, etc. oder auch kontinuierlich z.B. in einem Flachbettsprühtrockner im Anschluss an die Granulation oder Agglomeration oder bei einer ProCell Anlage in einer der hinteren Sprühkammern vor dem Endtrocknungsprozess durchgeführt werden. Bei allen Arten der Auftragung der Coatingschicht ist auf eine hohe Endtrocknung des Gesamtproduktes zu achten, die z.B. >90% Trockenmasse, bevorzugt >92%, noch bevorzugter >95%, am bevorzugtesten >97% Trockenmasse erreichen soll. Die aufgebrachte Masse an mikronisiertem Leguminosenprodukt kann dabei von 2 bis zu 50% (w/w) Trockenmasse bezogen auf den vorgelegten Protein enthaltenden Partikel betragen.

Bevorzugt ist das mikronisierte Leguminosenprodukt ein mikronisiertes Sojaprodukt und besonders bevorzugt das nachstehend beschriebene Produkt „microni- zed soja" von Micronizing Company (UK) Ltd.

Das zum Aufbringen einer Coatingschicht in den Beispielen verwendete mikroni- sierte Sojaprodukt wurde auf der Basis vollfetter Sojabohnen hergestellt.

Ein beispielhaftes mikronisiertes Sojaprodukt, das für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist das Produkt „micronized soja" von Micronizing Company (UK) Ltd., Charnwood MiII, Framlingham, Suffolk, IP13 9PT (www.micronizing.com). Dieses Produkt wird durch Infrarotmikronisierung herge- stellt, wobei Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1 ,8 bis 3,4 μm verwendet wird. Ein typischer Verarbeitungsprozess für dieses Produkt umfasst folgende Stufen:

- Die vorgereinigten Produkte werden auf einem Vibrationsförderer bei 12O ⁰ C gleichmäßig mit Infrarot gekocht wobei es zu einem starken Anstieg des Wasserdampfpartialdrucks kommt und so zu einem Aufschluss der enthaltenen Komponenten wie Proteine, Cellulose, Hemicellulose, etc.. Dabei wer-

den auch antinutritive Faktoren, die z.B. in Soja vorkommen, inaktiviert und das Material erhält einen sehr hohen Nährwert als Tierfutter.

- Das aufgeheizte Produkt wird während einer zwischen 5 und 15 Minuten schwankenden Zeit in einem Behälter gelagert.

- Das Produkt wird nun in einer Hochleistungsmühle zu Flocken gemahlen und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Mahlprozess führt bei Soja und anderen ölhaltigen Samen und Saaten zu einem Aufschluss der öl- körper und Freisetzung des enthaltenen öls.

- Die Flocken werden durch einen Zerkleinerer gegeben, um Vollfettmehl zu bekommen. Die Partikelgröße der so erhaltenen Partikel für die Anwendung liegt unter 1 mm Durchmesser, besser unter 0,5 mm, noch besser unter 0,3 mm Durchmesser.

Es ist offensichtlich, dass dieses Verfahren oder ein entsprechendes Verfahren mit gleichem Ergebnis auch zur Mikronisierung von anderen Leguminosen verwendet werden kann. Dabei können Verfahrensparameter wie z.B. Temperatur und Zeit sowie die Abfolge der Verfahrensschritte in Abhängigkeit von der Art und der Menge der zu mikronisierenden Leguminose variiert werden. Derartige Variationen liegen im Bereich des Könnens eines Durchschnittsfachmanns und können durch einfache Routineversuche ermittelt werden. Wesentlich ist, dass durch das Mikronisieren, auch in Kombination mit dem Homogenisieren vor dem Aufsprü- hen, eine Reduzierung der Partikelgröße auf kleiner 1 mm Durchmesser, bevorzugt kleiner 0,5 mm Durchmesser, noch bevorzugter kleiner 0,3 mm Durchmesser erzielt wird.

Das mikronisierte Leguminosenprodukt wird in einer Menge im Bereich von 50% (w/w) bezogen auf die Trockenmasse der das biologisch aktive Protein enthaltenden Partikel und des mikronisierten Leguminosenprodukts, bevorzugt im Bereich von 2 bis 50%, bevorzugter im Bereich von 5 bis 35% und am bevorzugtesten im

Bereich von 7 bis 25% aufgetragen. Dabei kann das mikronisierte Leguminosenprodukt als solches in wässriger Suspension aufgetragen werden oder homogenisiert und damit in feinerer Zerkleinerung als in reiner Suspension. Die Suspension wird bevorzugt mit Wasser hergestellt und kann vor dem Auftragen noch mit Puffersubstanzen und/oder Laugen und Säuren auf einen bestimmten pH- Wert gebracht werden, bzw. es können auch noch weitere Substanzen wie z.B. Salze zugesetzt werden um die Wirkung des mikronisierten Leguminosenprodukts zu verbessern.

Erfindungsgemäß umfasst der Kern, auf den die Coatingschicht aus mikronisier- tem Leguminosenprodukt aufgetragen wird, mindestens ein biologisch aktives Protein, gegebenenfalls zusammen mit technologisch notwendigen und sinnvollen Stoffen. Es können aber auch Kombinationen aus mehreren biologisch aktiven Proteinen enthalten sein, gegebenenfalls zusammen mit technologisch notwendi- gen und sinnvollen Hilfsstoffen. Bevorzugt ist das biologisch aktive Protein hitzelabil. Bevorzugt ist das biologisch aktive Protein ein Enzym. Der Kern kann auch nur aus dem biologisch aktiven Protein bestehen.

Bevorzugt ist dieses Enzym ausgewählt aus Phytasen, Phosphatasen, alpha- Galactosidasen, beta-Galactosidasen, Laccasen, Phospholipasen, Endoglukana- sen, insbesondere endo-beta-1 ,4-Glucanasen, endo-beta-1 ,3(4)-Glucanasen, en- do-1 ,2-beta-Glucanasen und endo-1 ,3-alpha-Glucanasen, Cellulasen, Xylosida- sen, Galactanasen, insbesondere Arabinogalactan-endo-1 ,4-beta-Galactosidasen und Arabinogalactan-endo-1 ,3-beta-Galactosidasen, Pectin-abbauenden Enzy- men, insbesondere Pectinasen, Pectinesterasen, Pectinlyasen, Polygalacturona- sen, Arabananasen, Rhamnogalacturonasen, Rhamnogalacturonanacetylestera- sen, Rhamnogalacturonan-alpha-Rhamnosidasen, Pectatlyasen und alpha-

Galacturonidasen, Mannanasen, beta-Mannosidasen, Mannanacetylesterasen,

Xylanacetylesterasen, Proteasen, andere Xylanasen, Arabinoxylanasen, lipolyti- sehen Enzymen wie Lipasen, Digalactosid-Diglycerid Esterasen und Cutinasen, und andere Enzyme wie Laccasen und Transglutaminasen. Besonders bevorzugt

ist das Enzym ausgewählt aus Phytasen, Endoglucanasen, Xylanasen oder Phosphatasen.

Der Kern, der mindestens ein biologisch aktives Protein umfasst, kann noch weite- re Träger- und Hilfssubstanzen enthalten, beispielsweise partiell hydrolysierte Stärkeprodukte wie Maisstärke, Weizenstärke, etc., proteinhaltige Substanzen wie z.B. Magermilchpulver, Caseinhydrolysate, Hefehydrolysate oder Autolysate, andere pflanzliche Inhaltsstoffe wie z.B. Cellulose, Hemicellulose oder ligninhaltige Komponenten und Zellextrakte, organische und anorganische Salze wie z.B. CaI- ciumpropionat, Citronensäure oder Salze der Citronensäure, puffernde Substanzen, Säuren und Laugen zur Einstellung des pH-Wertes.

Durch das erfindungsgemäße Aufbringen einer Coatingschicht aus mikronisiertem Leguminosenprodukt wird dem so umhüllten biologisch aktiven Protein eine er- höhte Temperaturstabilität (Thermostabilität) verliehen. Durch die verliehene erhöhte Thermostabilität erhalten die biologisch aktiven Proteine unter Bedingungen ihre Aktivität, unter denen üblicherweise eine teilweise oder vollständige Inaktivie- rung des Proteins eintreten würde. Die den Proteinen verliehene Thermostabilität ermöglicht so deren Weiterverarbeitung unter thermischen Bedingungen, die an- sonsten zur Inaktivierung des biologisch aktiven Proteins führen würden, sowie eine entsprechend längere Lagerzeit bzw. eine Lagerung bei erhöhter Temperatur. Die Umhüllung verhindert auch den Kontakt des Proteins mit anderen Stoffen, die möglicherweise inhibierend auf das eingeschlossene Protein während der Weiterverarbeitung bzw. der Lagerung, wirken können.

Für die erfindungsgemäß erzielte erhöhte Thermostabilität ist von besonderer Bedeutung, dass der Kern, der mindestens ein biologisch aktives Protein umfasst, vollständig von der Coatingschicht aus mikronisiertem Leguminosenprodukt umhüllt ist. üblicherweise wird eine solche deckende Umhüllung der das biologisch aktive Protein enthaltenden Ausgangssubstanz durch sorgfältige Verfahrensführung beim Aufbringen der Coatingschicht erzielt. Es ist vorstellbar, dass das mikronisierte Leguminosenprodukt sich aufgrund des mikronisierten Zustands be-

sonders vollständig um die Ausgangspartikel legt. Auch die Verwendung des mikronisierten Leguminosenprodukts innerhalb der vorstehend angegebenen Mengenbereiche trägt zu einer möglichst vollständigen Umhüllung des Ausgangsmaterials bei. Die aufzubringende Menge an mikronisiertem Legumino- senprodukt ist bezogen auf die Masse des Protein-enthaltenden Stoffes umso größer, je kleiner die Partikelgröße des Protein-enthaltenden Stoffes ist. Dies ist durch das Verhältnis Volumen zu Oberfläche bedingt. Die Oberfläche ist im Vergleich zum Volumen bei kleinen Partikeln größer als bei großen Partikeln.

Aufgrund der durch die Coatingschicht aus einem mikronisierten Leguminosenprodukt verliehene erhöhte Temperaturstabilität eignet sich derartig vorbehandeltes Ausgangsmaterial besonders gut zur Anwendung in Verfahren zur Verwendung von Stoffen mit kleiner Korngröße, insbesondere zur Herstellung von pelleti- sierten Produkten. Insbesondere Tierfuttermittel werden sehr oft in pelletisiertem Zustand verwendet. Da bei den Pelletisierbedingungen regelmäßig erhöhte Temperaturen auftreten, bietet das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Verwendung die Möglichkeit einer Herstellung von pelletisierten Tierfutterprodukten unter maximalem Erhalt der biologischen Aktivität der jeweils verwendeten Proteine.

Die erfindungsgemäß erhaltenen beschichteten (gecoateten) proteinhaltigen Stoffe bzw. Partikel bzw. Teilchen können als solche oder in verarbeiteter Form weiteren Verwendungen zugeführt werden. Zum Beispiel können sie in ein Tierfuttermittel, Lebensmittel oder Arzneimittel eingearbeitet werden. Entsprechende Ver- fahren und Anwendungen sind einem Fachmann gut bekannt.

Die beigefügten Figuren erläutern die Erfindung näher:

Die Figur 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Dampferzeugers (Streamer; Laborgerät).

Die Figur 2 zeigt ein typisches Temperaturprofil von Futter/Enzymproben in einem Dampferzeuger unter Bedingungen, die den 80°C-Bedingungen von Verfahren A) (siehe nachstehend) entsprechen.

Die Figur 3 zeigt den Einfluss der Coatingschicht auf die Thermostabilität von saurer Phosphatase nach Einstellung des pH-Werts mit verschiedenen Säuren.

Die Figur 4 zeigt die Aktivitätswiederfindung nach einer thermischen Belastung mittels eines Laborstreamers an einem Endoglucanasegranulat mit und ohne Zu- satz an Glucidex vor dem Aufbringen auf einen Glucidexkern und mit anschließendem Coating mit 10% (w/w), Trockenmasse mikronisiertem Soja.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher erläutert:

Beispiele

Referenzbeispiel 1 : Bestimmung der Phytaseaktivität

Die Phytaseaktivität wird in einem Assay-Gemisch enthaltend 0,5% (w/w) Phytin- säure (etwa 5 mM), 200 mM Natriumcitrat, pH 5,0 gemessen. Nach 15-minütiger

Inkubation bei 37 ⁰ C wird die Reaktion durch Zugabe eines gleichen Volumens

15% (v/v) Trichloressigsäure gestoppt. Die freigesetzten Phosphationen werden durch Mischen von 100 μl des Assay-Gemisches mit 900 μl H ₂ O und 1 ml 0,6 M

H ₂ SO ₄ , 2% (w/v) Ascorbinsäure und 0,5% (w/v) Ammoniummolybdat nach Inkuba- tion bei 5O ⁰ C und einer Dauer von 20 min bei 820 nm quantitativ bestimmt. Dabei werden Kaliumphosphat-Standardlösungen als Referenz verwendet.

Referenzbeispiel 2: Bestimmung der sauren Phosphataseaktivität

Die Bestimmung der sauren Phosphataseaktivität erfolgt analog zu der Bestimmung der Phytase in Referenzbeispiel 1 mit dem Unterschied, dass die Substratlösung 10 mM α-Glycerophosphat in 250 mM Glycin/HCl Puffer, pH 2,5 ist.

Referenzbeispiel 3: Bestimmung der Endo-ß-1 ,4-Glukanaseaktivität

ß-Glukanase hydrolysiert die glycosidischen Bindungen in gelöstem Gersten- Glukan. Die freigesetzten reduzierenden Zucker reagieren mit dem DNS-Reagenz zu einem Farbkomplex, dessen Gehalt photometrisch bei 540 nm bestimmt wird.

1 Einheit der ß-Glukanaseaktivität ist definiert als die Menge an Enzym, die benötigt wird, um 1 μmol an Glukose reduzierenden Zuckeräquivalenten pro Minute unter definierten Bedingungen frei zu setzen. Die Enzymreaktion wird bei pH 5,5 und 40 ⁰ C durchgeführt.

DNS-Reagenz:

10 g NaOH Pellets und 200 g Natriumtartrat werden in 800 ml deionisiertem Was- ser gelöst. Nach Zugabe von 10 g 3,5-Dinitrosalicylsäuremethylester (DNS) wird 1 h bei 30-40 ⁰ C gerührt und auf 1 I aufgefüllt.

Gersten-Glukan Substratlösung:

1 g Gersten-Glukan (Megazyme # P-BGBM) wird in 60-70 ml deionisiertem Was- ser suspendiert und dann unter Rühren auf 80-85 ⁰ C erwärmt bis das Glucan gelöst ist. Anschließend wird auf Raumtemperatur unter Rühren abgekühlt. Nach Zugabe von 10 ml Puffer, pH 5,5 wird auf 100 ml aufgefüllt.

Zur Bestimmung der ß-Glukanaseaktivität wird ein Ansatz von 0,9 ml Substratlö- sung und 0,1 ml verdünnter Enzymlösung für 15 min bei 40 ⁰ C inkubiert. Nach Zugabe von 1 ,5 ml DNS-Reagenz wird der Ansatz für 20 min in einem kochenden Wasserbad erhitzt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach Zugabe von 2 ml deionisiertem Wasser wird die optische Dichte bei 540 nm in einem Photometer bestimmt. Die Messung erfolgt gegen Blindwerte, die Wasser anstatt Enzymlösung verwenden. Die Berechnung der ß-Glukanaseaktivität erfolgt mittels einer Kalibrierkurve mit Glukose.

Beispiel 1 : Aufbringen der Coatingschicht

Nachstehend sind zwei bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, gemäß denen eine Coatingschicht aus einem mikronisierten Sojaprodukt aufgebracht wer- den kann. Dabei wird das vorstehend genannte Produkt „micronized soja" von Micronizing Company (UK) Ltd. eingesetzt. Diese Verfahrensvarianten sind in den Beispielen 3 bis 10 zitiert.

Das Aufbringen der Coatingschicht kann in folgenden Verfahrensvarianten erfol- gen:

Verfahren A): Aufbringen der Coatingschicht in einem Wirbelschichttrockner (Ae- rocoater) vom Typ Strea-1 , Firma Aeromatic-Fielder AG, Bubendorf, Schweiz

Bei diesem Verfahren wird das Aufbringen einer Coatingschicht, die mikronisiertes Sojaprodukt umfasst, auf ein Granulat, das ein biologisch aktives Protein enthält, in einem speziellen Wirbelschichttrockner vorgenommen. Bei dem Granulat handelt es sich um ein in an sich bekannter Weise hergestelltes Proteingranulat.

Ein Luftkompressor erzeugt trockene, fettfreie, auf 6 bar komprimierte Luft. Typische Chargengrößen an proteinhaltigem Granulat, die in dem Wirbelschichttrockner vom Typ Strea-1 verarbeitet werden können, lassen sich nach Standardverfahren bestimmen. Die Beschichtungs- bzw. Coating-Experimente werden in der Strea-1 mit Bodensprühvorrichtungen (Aerocoater) vorgenommen. Typische Chargengrößen liegen im Bereich zwischen 50 und 300 g Granulat. Die temperierte komprimierte Luft wird mit einem Druck von 0,6 bar mit einer 1 ,2 mm- Spraydüse, die im Zentrum der Luftverteilungsplatte am Boden angebracht ist, eingebracht. Die Luftverteilungsplatte ist so modifiziert, dass sich ein Luftfluss > 95% in das Zentrum ergibt und die verbleibenden 5% vollständig in die Randge- biete des Gefäßes fließen, um einen Kontakt des feuchten Granulats mit den Wänden zu verhindern. Ein kurzes Wursterrohr wird bei den meisten Beschich- tungsversuchen verwendet und wird 0,8 cm über der Luftverteilungsplatte ange-

bracht. In einigen Versuchen kann der Flug des Granulats im Wursterrohr schwierig aufrechterhalten werden und die Beschichtung wird dann in Abwesenheit des Rohres vorgenommen. Typische Flussraten der Beschichtungsflüssigkeiten, die das suspendierte bzw. homogenisierte „micronized soja" enthalten, sind 1 bis 6 ml min ^"1 . Die zum Besprühen benutzte Suspension war eine wässrige Suspension mit einer Trockenmasse zwischen 5% und 25% an „micronized soja", das kurz vor dem Versprühen mit Hilfe eines Ultraturrax homogenisiert wurde. Um ein Blockieren der Düse bei einer Ausführungsform mit Bodensprühvorrichtung zu verhindern, sollte die Lufteinlasstemperatur 60 ⁰ C während des Sprühens nicht über- schreiten. Nachdem das gesamte „micronized soja" aufgetragen wurde, wird die Lufteinlasstemperatur auf 80-95 ⁰ C erhöht, um das beschichtete Granulat auf einen Endwassergehalt von 5 bis 10% zu trocknen. Das so erhaltene Granulat kann als solches verwendet oder weiterverarbeitet werden.

Verfahren B): Aufbringen der Coatingschicht in einem Wirbelschichttrockner vom Typ GPCG1 , Firma Glatt Systemtechnik GmbH, Dresden, Deutschland

Bei diesem Verfahren wird das Aufbringen einer Coatingschicht, die ein mikroni- siertes Sojaprodukt umfasst, auf ein Granulat, das ein biologisch aktives Protein enthält, in einem speziellen Wirbelschichttrockner vorgenommen. Bei dem Granulat handelt es sich um ein in an sich bekannter Weise hergestelltes Proteingranulat.

Größere Mengen an Granulaten, die z.B. aus einem industriellen Prozess mit ei- nem Sprühgranulator, Typ SBD 76, Firma APV Anhydro AS, Dänemark, stammen, werden in einer GPCG1 , Glatt, im Top- bzw. Bottomsprayverfahren gecoated. Dazu werden je Versuch ca. 500 g Proteingranulat in der GPCG1 vorgelegt. Die Coa- tingbedingungen sind wie folgt:

Top-Spray Coating:

Granulattemperatur: 40 - 43°C Lufttemperatur 55°C

Bottom-Spray Coating: Granulattemperatur: 38 - 40 ⁰ C Lufttemperatur 55°C

Das „micronized soja" wird in Wasser zu einer 10% (w/w) Suspension angerührt und durch einen in-line Homogenisator vor dem Einsprühen homogenisiert. Die Sprührate der homogenisierten mikronisierten Sojasuspension wird so eingestellt, dass es nicht zu einer Koagulation von Granulat kommt und die Partikelgrö- ße des vorgelegten Granulats sich damit nur unwesentlich durch die Umhüllung ändert. Die typische Sprührate für die Suspension beträgt dabei ca. 5-15 ml min ^"1 . Zum Ein- und Aufbringen der 10%igen (w/w) mikronisierten Soja-Suspension wird eine Zweistrahldüse benutzt. Das Coating beträgt üblicherweise 10% (w/w) bezogen auf die Trockenmasse des vorgelegten Granulats, kann jedoch auch zwischen 5 und 30% (w/w) betragen.

Beispiel 2: Durchführung der thermischen Belastungstests

Die in mit „micronized soja" beschichteten Produkte enthaltenen Proteine, insbe- sondere Enzyme können nach den folgenden Verfahren auf ihre Thermostabilität getestet werden. Dabei werden die gecoateten Produkte einer thermischen Belastung in einem der unten beschriebenen Verfahren unterzogen. Diese Verfahren betreffen beispielhaft das Testen der Thermostabiliät von Partikeln, die ein Enzym enthalten. In analoger Weise kann die Thermostabilität von Partikeln, die andere biologisch aktive Proteine enthalten, getestet werden.

In den nachstehenden Verfahren wird die den herzustellenden Endprodukten zugegebene Enzymaktivität vor und nach der thermischen Belastung durch eine für das zu testende Enzym spezifische Meßmethode bestimmt (siehe Referenzbei- spiele 1-3). Die nach der thermischen Belastung wiedergefundene Enzymaktivität wird als Prozentsatz der eingesetzten Enzymaktivität in Form der prozentualen Wiederfindung angegeben. Die thermischen Belastungen werden zum Aufzeigen

der Wirksamkeit der Coatingschicht mit ungecoatetem und gecoatetem Material durchgeführt und miteinander verglichen.

Verfahren A): Testen der Thermostabilität in einer Pilotpelletieraniage (durchführ- bar am Biotechnologischen Institut des Research Institutes for Food and Molecu- lar Biotechnology, Kolding, Dänemark; der Test kann auch in einer anderen entsprechenden Pelletieranlage durchgeführt werden.)

Gecoatete bzw. ungecoatete Granulate enthaltend die Enzyme pilzliche oder bak- terielle Phytase, saure Phosphatase oder Endoglucanase und hergestellt nach den Verfahren A) bzw. B) aus dem Beispiel 1 werden mit Weizenmehl Typ 550 vorgemischt, um 300 g einer enzymhaltigen Vormischung zu erhalten. Diese Vormischung wird am Biotechnologischen Institut des Research Institutes for Food and Molecular Biotechnology, Kolding mit 15 kg Tierfutter vermischt, um eine op- timale Verdünnung für die Einmischung in 285 kg Tierfutter und eine gut bestimmbare Enzymaktivität in dem pelletierten Material zu gewährleisten. Die eingesetzte Menge an gecoatetem Granulat beträgt bei den meisten Versuchen je nach Aktivitätshöhe des im gecoateten Material enthaltenen Enzyms zwischen 0,1 und 10 g je kg Tierfutter und führt dabei zu einer Enzymaktivität von ca. 5 Einhei- ten (U) g ^"1 Tierfutter bei Phytase, bzw. ca. 6 Einheiten (U) g ^"1 bei saurer Phosphatase oder ca. 230 - 270 Einheiten (U) g ^'1 bei Endoglucanase. Die 300 kg Tierfutter, die in der Pelletieranlage behandelt werden, haben die Zusammensetzung von Tabelle 1.

Tabelle 1 : Zusammensetzung des zu pelletierenden Tierfutters

* mit pilzlicher oder bakterieller Phytase, saurer Phosphatase oder Endoglucanase

Die Pelletierbedingungen sind wie folgt:

Horizontalmischer mit 700 I Volumen, 48 UpM; Die Menge, die gemischt wird, liegt im Bereich 80 bis 300 kg.

An den Mischer angeschlossen ist eine Horizontalförderschnecke zum Entleeren des Mischers, deren Fördergeschwindigkeit an den nachfolgenden Schritt ange- passt ist.

Der Mischer ist ein Kahl Kaskadenmischer (Konditionierer) mit 130 cm Länge, 30 cm Durchmesser, 155 UpM und 37 Kammern. Der Durchsatz beträgt 300 kg pro Stunde. Futtermittel und erfindungsgemäße enzymhaltige Partikel haben ca. 30 s Kontakt mit Nassdampf. (Die Bedingungen bezüglich Dampf und Temperatur sind in Tabelle 2 angegeben.)

Der Dampf, der durch einen Dan Stoker Hochdruckkessel bereitgestellt wird, strömt mit 2 bar überdruck durch ein Druckregulationsventil in den Kaskadenmischer. Das Ventil regelt die Menge Dampf, die in den Kaskadenmischer einströmt und dort zur Erwärmung des enzymhaltigen Futtermittels führt.

Das konditionierte Material wird durch eine Simon-Heesen-Presse pelletiert und

.-1 anschließend in einer mit 1500 m h durchströmten perforierten Box durch Luft

gekühlt. Die Pelletierpresse läuft mit 500 UpM bei einer Leistungsaufnahme von 7,5 kW und erzeugt dabei Pellets von 3 x 20 mm.

Tabelle 2: Dampfkonditionen zum Erzielen der verschiedenen Temperaturen beim Pelletieren von Tierfutter, das die erfindungsgemäßen Partikel enthält, in der Anlage am Biotechnologischen Institut des Research Institutes for Food and Molecu Ia r Biotechnology, Kolding, Dänemark

Die thermische Belastung zum Testen der Thermostabilität von gecoateten Partikeln kann entsprechend auch in anderen Anlagen durchgeführt werden. Anschließend wird die noch vorhandene Enzymaktivität in den gecoateten und den unge- coateten Partikeln im pelletierten Tierfutter gemäß den Referenzbeispielen 1-3 bestimmt.

Verfahren B): Durchführung der thermischen Belastungstests in einem Laborgerät - Laborsteamer

Thermische Belastungstests, kurz Thermostabilitätstests, die in geschlossenen Gefäßen durchgeführt werden, geben bestenfalls einen Hinweis auf eine Erhöhung der Lagerungsstabilität, da sie als ein beschleunigter Lagerungstest wirken. Um jedoch eine erhöhte Thermostabilität unter den Pelletierbedingungen für Futtermittel zu testen, wurde ein Laborverfahren entwickelt, mit dem zuverlässig die Thermostabilität von Enzymen bei Einarbeitung in Futtermittel und Belastung un- ter den in einer Futtermühle auftretenden Bedingungen (siehe Verfahren A) be-

stimmt werden kann. Es wurde gefunden, dass der Hauptteil der Enzyminaktivie- rung eintritt, wenn Enzym-enthaltende Futtermittel einer erhöhten Temperatur und Feuchtigkeit ausgesetzt sind, also unter Bedingungen, die während der Dampf- konditionierung von Futter auftreten. Um diesen Grad an Inaktivierung zu bestim- men, wird ein Enzymgranulat in Tierfutter einer Dampfhitze in einer Vorrichtung im Laboratoriumsmaßstab unterworfen. Das Verfahren ist für eine definierte Temperatur (75-85°C) ausgelegt. Eine Vorrichtung, in der solche Tests durchgeführt werden können, ist in Figur 1 dargestellt und besteht aus einem Messinggefäß mit einem perforierten Einsatz auf den das Futtermittel eingebracht wird und enthält weiterhin einen Mechanismus, um Dampf in das Futtermittel einzubringen. Dampf wird mit 4,7 bar Druck aus einem herkömmlichen Dampferzeuger (Euroflex) eingespeist. Die Menge an Dampf, die in das Gefäß eintritt, wird durch die zwei Kontrollventile reguliert, die auch die Entfernung von Wasserkondensat aus dem Teil des Gefäßes unter dem Einsatz mit dem Futtermittel regulieren. Von Bedeutung ist, dass die Dampfleitungen frei von Kondensat sind und vor Anbringung an dem Messinggefäß bereits auf Betriebstemperatur sind.

Das Gefäß wird mit dem zu testenden Futter (50-100 g, typischerweise 50 g, Zusammensetzung siehe Tabelle 1), das die erfindungsgemäßen enzymhaltigen Partikel enthält, beschickt und Dampf wird in das Gefäß eingeleitet. Die Probe wird mit einer langen Hantel, die entweder am Ende ein Thermoelement besitzt, gerührt oder das Thermoelement wird separat an einer Sonde in das Tierfutter geführt. Die in der Futterprobe erhaltene Temperatur wird durch Verbinden der Sonde an einen Datenlogger (DrDAQ, Firma Pico Technology, UK) nach A/D- Wandlung des Messsignals konstant mittels eines Personal Computers aufgezeichnet.

Wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist (üblicherweise 80 ⁰ C oder 85°C), wird die Temperatur 30 bis 60 Sekunden gehalten, das Futtermittel aus dem Ge- faß entnommen und in einem flachen Plastikbehälter abgekühlt. Typische Temperaturprofile für diese Tests bei 80 ⁰ C sind in Figur 2 dargestellt (Temperaturprofil von Futtermittel/Enzymproben in einem Dampf entsprechend den Bedingungen

von 80 ⁰ C in einem Verfahren gemäß Verfahren A)). Die erreichte Maximaltemperatur und die Zeitspanne, für die diese Temperatur gehalten wird, kann durch Schalten der Ventile und/oder Regulieren der abgegebenen Dampfmenge reguliert werden.

Die Versuche zur Thermobelastung wurden in dem Laborgerät immer mindestens als Doppelbestimmungen durchgeführt. Die Flächen unter den Temperaturkurven wurden integriert, um festzustellen, ob wiederholte Proben der gleichen Gesamt- Thermobelastung unterworfen worden sind. Wichtig ist jedoch die Haltezeit bei der festgelegten Temperatur von 80°C bzw. 85°C. Die noch vorhandene Enzymaktivität in den gecoateten bzw. ungecoateten Partikeln in der Mischung wird gemäß den Referenzbeispielen 1-3 bestimmt.

Beispiel 3: Temperaturstabilität der Phytase eines filamentösen Pilzes

Teil A

UF-Konzentrat von Aspergillus niger war. awamori-Phytase, hergestellt mit einem rekombinanten Trichoderma reese/ ^' -Stamm gemäß beispielsweise WO 94/03612 wurde mit verschiedenen in dem UF-Konzentrat aufgelösten Zusätzen in einem APV-Sprühgranulator (vgl. Beispiel 1 , Verfahren B)) getrocknet und dann nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 , Verfahren B) gecoated. Die Granulate, die im Topsprayverfahren gecoated wurden, enthielten 15% (w/w) Zitronensäure bezogen auf die Trockenmasse des UF Konzentrates und der pH-Wert war auf pH 3 eingestellt. Das per Bottomsprayverfahren gecoatete Granulat enthielt darüber hinaus noch 10% (w/w) Maltodextrin, das vor dem Trocknen in dem UF- Konzentrat gelöst wurde. Alle so eingestellten UF-Konzentrate wurden bei Sprühdrücken von 80 bis 180 bar in den APV Trockner eingedüst. Die daraus resultierenden Partikelgrößen lagen für alle hergestellten Granulate zwischen 200 und 300 μm. Es wurden thermische Belastungstests (kurz Thermostabilitätstests) ge- maß Beispiel 2, Verfahren A) durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3: Erhöhung der Hitzestabilität von Aspergillus-Phytase in Granulaten durch Coaten mit 10% (w/w) „micronized soja". Zur Einstellung des pH- Wertes des UF-Konzentrates vor der Sprühgranulierung wurde Zitronensäure verwendet.

Die Teilchengröße aller ungecoateten und gecoateten Produkte lag zwischen 200 und 300 μm gemessen mittels Laserbeugung auf einem Malvern-Gerät. Die Ergebnisse in Tabelle 3 zeigen, dass eine Erhöhung der Thermostabilität des in den gecoateten Partikeln eingeschlossenen Enzyms unter den thermischen Belastungen wie sie im Pelletierprozess vorliegen unabhängig von den gewählten Zusätzen in dem UF-Filtrat erhalten wird. Ferner hatte auch der Sprühdruck, der Größe und Form der entstehenden Sprühgranulate (Partikel mit Enzymaktivität) mit be- einflusst, keinen Einfluss auf die zu beobachtende Verbesserung der Thermostabilität des im gecoateten Sprühgranulat eingeschlossenen Enzyms im Pelletierprozess. Sowohl durch Topspray- wie auch durch Bottomsprayverfahren lassen sich erfindungsgemäße Partikel (Granulate) herstellen in denen das eingeschlossene Enzym bei der thermischen Belastung eine geringere Inaktivierung erfährt als in dem unbehandelten Partikel.

Teil B

Das UF-Konzentrat von Teil A wurde unter Zusatz von 50% (w/w) Magermilchpulver (30% Lactose) bezogen auf die Trockenmasse des UF-Konzentrats und nach Einstellung des pH-Wertes mit Natriumeitrat auf pH 5,1 in einer ProCel]5, Glatt,

zu Sprühgranulat ohne Kern getrocknet. Dies geschieht durch das Einsprühen der genannten Lösung mit einer Trockenmasse von ca. 15-20% im Topsprayverfahren gegen den Luftstrom in der ProCellδ durch eine Zweistromdüse mit einer über den Batchprozess steigenden Einsprührate von 6 - 25 g min ^"1 . Die Zulufttemperatur beträgt 70°-95°C bei einer Zuluftmenge von 90-100 m ³ h ^"1 während des Einsprü- hens wobei die Produkttemperatur auf 50 ⁰ C gehalten wird. Nachdem die gesamte Lösung eingesprüht ist, wird die Zulufttemperatur auf max. 100°C erhöht für weitere 5 min, wobei die Produkttemperatur nicht über 55°C ansteigt, um den gewünschten Trockenmassengehalt von >95% in dem erzeugten Granulat zu erhalten. In einem Batchverfahren werden ca. 2 I der genannten Lösung zu Sprühgranulat verarbeitet. Die Partikelgröße der Sprühgranulate lag unter 300 μm. Die so erhaltenen Sprühgranulate wurden mittels des in Beispiel 1 A) beschriebenen Verfahrens mit einer 10% (w/w) homogenisierten Suspension an „micronized soja" gecoated, wobei die Umhüllung einen Anteil von 10% (w/w) bezogen auf die Trockenmasse der Sprühgranulate hatte. Es wurden thermische Belastungstests (Thermostabilitätstests) gemäß Beispiel 2, Verfahren A) durchgeführt. Die Ergebnisse der Aktivitätswiederfindung sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle 4: Erhöhung der Hitzestabilität von Aspergillus-Phytase in Granula- ten durch Coaten mit 10% (w/w) „micronized soja" wobei in dem UF-

Konzentrat Magermilchpulver vor dem Verarbeiten zu Sprühgranulat aufgelöst wurde.

Die Ergebnisse in Tabelle 4 zeigen, dass auch andere Zusätze als Zitronensäure zu Aspergillus Phytase bei der Trocknung sich vorteilhaft auf die Enzymstabilität auswirken können, im speziellen hier der Zusatz von Magermilchpulver. Jedoch wurde sowohl in Teil A wie auch in Teil B durch das Aufbringen einer Umhüllung aus „micronized soja" eine weitere Verbesserung der Thermostabilität des eingeschlossenen Enzyms erreicht, unabhängig von der Zusammensetzung des zu umhüllenden enzymhaltigen Sprühgranulats.

Beispiel 4: Wirkung des Umhüllungsgrads an mikronisiertem Soja auf die Thermostabilität der Phytase eines filamentösen Pilzes

Eine 10%ige Suspension von „micronized soja wurde in Wasser hergestellt wie sie auch zum Coaten in Beispiel 3 verwendet wurde. Durch Zentrifugation wurden die unlöslichen Bestandteile abgetrennt. Die so entstandene wasserlösliche Frak- tion wurde für einen Versuch eingesetzt, um zu überprüfen, ob die Wirkung der Erhöhung der Thermostabilität der eingeschlossenenen Phytase in den Thermo- belastungstests durch die im micronized Soja enthaltene Phytinsäure, dem Substrat der Phytase hervorgerufen wird. Es wurde der aliquote Anteil wie er beim Coaten zum Erzielen einer 10% w/w Umhüllung mit „micronized soja" notwendig ist verwendet. Als Enzymtestmaterial diente das Verkaufsprodukt FINASE® Pc der Firma ROAL Oy das aus einem UF Konzentrat nach Beispiel 3 hergestellt wird.

FINASE® PC wurde nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 , Verfahren A) gecoa- ted. Die thermische Belastung wurde nach dem Verfahren von Beispiel 2, Verfahren B) bei 80 ⁰ C für 30 Sekunden durchgeführt und anschließend die Restenzymaktivität in dem behandelten Material ermittelt.

Die Tabelle 5 zeigt die Wirkung von wässrigem Extrakt aus „micronized soja" auf die Thermostabilität des im Partikel enthaltenen Enzyms während des thermischen Belastungstests.

Tabelle 5:

Wie aus einem Vergleich der Probe 1 mit 2 ersichtlich ist, hat ein „Coating" mit dem wässrigen Extrakt aus Soja keine stabilisierende Wirkung auf das Enzym im Sprühgranulat während des Pelletiervorgangs. Sojamehl ist reich an Phytinsäure, dem Substrat der Phytase. Phytinsäure wird eine stabilisierende Wirkung auf Phytase nachgesagt (WO 98/55599). Der vorliegende Versuch zeigt, dass die in Bei- spiel 3 erreichte Erhöhung der Thermostabilität, wie sie unter der Thermobelas- tung des Pelletierprozesses gezeigt werden konnte, nicht auf diesen Effekt zurückzuführen ist. Ein Eindringen von Phytinsäure in die Randschichten des Granulates wie sie beim Coaten stattfinden könnte, ist also nicht ausreichend um die beobachtete Erhöhung der Thermostabilität unter den Bedingungen des Pelletier- prozesses zu erklären.

Beispiel 5: Beschichtung bakterieller (E. coli) Phytase mit „micronized soja" in Sprühgranulaten mit Kern aus Glucidex

In dem vorliegenden Beispiel wird ein bakterielle (E. coli) Phytase-enthaltendes Sprühgranulat mit Kern aus Glucidex mit mikronisiertem Soja beschichtet.

Granulation

800 g Glucidex 12 (Maisstärkehydrolysat der Firma Roquette, Frankreich, enthaltend 1% Glucose, 2% Disaccharide und 97% höhere Polysaccharide) wurden in der STREA 1 , Aeromatic Fielder, vorgelegt und mit 500 g UF-Konzentrat von E. co//-Phytase (pH 2,5, eingestellt mit Schwefelsäure), hergestellt mit einem rekom- binanten T. reese/ ^' -Stamm (WO 2006/042719), besprüht.

Coating

Die Sprühgranulate wurden anschließend nach dem Verfahren von Beispiel 1 , Verfahren A) gecoated (5% (w/w) „micronized soja" bezogen auf Trockenmassen) und entsprechend der Methode aus Beispiel 2, Verfahren A) wurde die Thermo- stabilität der Phytase in den Sprühgranulaten getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.

Tabelle 6: Erhöhung der Thermostabilität von E. coli -Phytase in Partikeln aus Sprühgranulation mit Glucidex 12-Kern durch Coaten mit „micronized soja"

Die Daten in Tabelle 6 zeigen, dass bereits durch das Aufbringen einer Coating- schicht aus „micronized soja" von 5% (w/w) bezogen auf die Trockenmasse des Sprühgranulates die Thermostabilität der E. coli Phytase in dem enzymhaltigen

Sprühgranulat unter den Testbedingungen von Beispiel 2, Verfahren A) erhöht wurde.

Beispiel 6: Beschichtung eines bakterielle (E. coli) Phytase-enthaltenden Sprühgranulats ohne Kern

Das vorliegende Beispiel zeigt die Erhöhung der Thermostabilität bakterieller Phytase in einem Sprühgranulat ohne Kern durch das Aufbringen einer Beschichtung mit „micronized soja".

Granulation

In einem weiteren Test wurde 2 kg UF-Konzentrat von E. co//-Phytase (siehe Beispiel 5), in einer ProCellδ, Glatt, benutzt, um Sprühgranulate ohne Kern herzustellen (siehe Beispiel 3, Teil B). Dem UF-Konzentrat wurde 30% (w/w) Magermilch- pulver (30% Lactosegehalt) bezogen auf Gesamtprotein des UF-Konzentrates und 4,4 g Ca-Propionat zugegeben. Der pH-Wert wurde durch Korrektur mittels Schwefelsäure oder Natronlauge auf einen Wert von pH 5 eingestellt.

Coating Die Sprühgranulate wurden anschließend nach dem Verfahren von Beispiel 1 , Verfahren A) gecoated (10% (w/w) „micronized soja" bezogen auf Trockenmassen) und entsprechend der Methode aus Beispiel 2, Verfahren A) wurde die Ther- mobelastung durchgeführt und damit die Thermostabilität der Phytase in den Sprühgranulaten getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.

Tabelle 7: Thermostabilität von E. co//-Phytase in Sprühgranulaten ohne GIu- cidex-Kern

Wie die Ergebnisse zeigen, ergibt sich für die in diesen mit „micronized soja" umhüllten Sprühgranulaten enthaltene Phytase eine erhöhte Thermostabilität unter den Bedingungen wie sie in den Pelletierversuchen herrschen.

Der Vergleich der Daten für die ungecoateten und die gecoateten Sprühgranulate von Beispiel 5 mit 6 zeigt, dass ein Glucidex-Kern nicht für die Erhöhung der Thermostabilität verantwortlich ist, wie sie durch das Aufbringen der Umhüllung mit „micronized soja" erhalten wird. Die Aktivitätswiederfindungen für die nicht umhüllten Partikel aus Beispiel 5 und 6 zeigen zwar eine unterschiedliche Verteilung der Thermostabilität des Enzyms unter den gewählten Testbedingungen, jedoch liegen die Ergebnisse auf ähnlichem Niveau und jeweils weit unter den Ergebnissen, die durch die Beschichtung mit „micronized soja" erzielt wurden. Ein Einfluss des Kerns konnte nicht nachgewiesen werden wie dies z.B. in WO 98/54980 und WO 00/24877 postuliert wird. Insbesondere WO 98/54980 schreibt dem Aufsaugen der Enzymlösung in ein Kohlenhydratpolymer und anschließendes Trocknen eine stabilisierende Wirkung auf das enthaltene Enzym bei einer Thermobelas- tung zu wie sie bei den Pelletierbedingungen beim Tierfutter auftreten. In dem hier ausgeführten Fall des Aufsprühens, also nicht Aufsaugens, einer Enzymlö-

sung auf ein Kohlenhydratpolymer konnte diese stabilisierende Wirkung nicht erzielt werden.

Die Ergebnisse in diesem Beispiel zeigen auch, dass, obwohl in den Beispielen 3 und 6 Phytasen benutzt wurden, die Wirkung nicht auf spezielle Arten der Phyta- sen beschränkt ist. Es wurde in Beispiel 3 eine Phytase eines filamentösen Pilzes und in Beispiel 6 eine Phytase bakteriellen Ursprungs benutzt, die jedoch auf A- minosäurenebene nur eine Homologie von 18% aufweisen und daher als zwei völlig unabhängige Proteine zu betrachten sind.

Beispiel 7: Beschichtung eines Granulats eine sauere Phosphatase eines filamentösen Pilzes enthaltend

In dem vorliegenden Beispiel wurde die Erhöhung der Thermostabilität der sauren Phosphatase eines filamentösen Pilzes durch eine Beschichtung des Granulates mit „micronized soja" untersucht.

Granulation

200 ml UF-Konzentrat von Aspergillus niger pH 2,5 saurer Phosphatase, hergestellt mittels eines rekombinanten T. reese/-Stammes, z.B. nach WO 94/03612, wurde in der STREA 1 , Aeromatic Fielder, nach Einstellung des pH-Wertes mit HCl bzw. H ₂ SO ₄ , auf pH 4 auf 500 g Glucidex 12 sprühgetrocknet. Die bei der Einstellung des pH-Wertes mit Schwefelsäure ausfallende Menge an CaSO ₄ wurde durch Zentrifugation vor der Sprühgranulation abgetrennt.

Coatinq

Die Sprühgranulate wurden mit verschiedenen Mengen an „micronized soja" nach dem Verfahren von Beispiel 1 , Verfahren A) gecoated. Die Thermobelastung der sauren Phosphatase in den Sprühgranulaten wurde mit der in Beispiel 2, Verfahren B) genannten Methode bei 85°C, 60 s durchgeführt und durch Messen der danach vorliegenden Restaktivität die Thermostabilität bestimmt. Die Ergebnisse sind in Figur 3 dargestellt.

Die in Figur 3 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die erzielte Erhöhung der Thermostabilität der sauren Phosphatase in den umhüllten Sprühgranulaten unter den Bedingungen des Pelletierprozesses nach Beispiel 2, Verfahren B) in direktem Zusammenhang mit der Menge an aufgebrachtem mikronisierten Soja steht.

Weiterhin konnte hier durch die Wahl der Säure gezeigt werden, dass die Menge an freiem Calcium im UF-Konzentrat, das sprühgranuliert wurde, keinen Einfluss auf die Thermostabilität des Enzyms hatte, im Gegensatz zu Phytase, einem mit der sauren Phosphatase sehr eng verwandten Enzym, wie in WO 97/05245, US o 5,972,669, US 5,827,709 sowie EP 0 758 018 gezeigt, wo der Zusatz an bivalenten Kationen wie Calcium, Magnesium oder Zink, insbesondere als Zusatz in Form anorganischer Salze zum UF Konzentrat während der Sprühgranulation zu einer Erhöhung der Thermostabilität der Phytase unter bestimmten Thermobelas- tungstests geführt hatten. Durch den Einsatz von Schwefelsäure bei der pH- 5 Einstellung kommt es zu Ausfällungen von Calciumsulfat und damit zu einer Erniedrigung der Calciumkonzentration im Vergleich zu den UF-Konzentraten in denen die pH-Einstellung mit Salzsäure erfolgte.

Beispiel 8: Wirkung von Glucidex bzw. Magermilchpulver auf die Thermo- o Stabilität von saurer Phosphatase enthaltendem Granulat mit und ohne Be- schichtung mit mikronisiertem Soja

In dem vorliegenden Beispiel wurde der Einfluss der Zugabe von Glucidex und Magermilchpulver in das UF-Konzentrat bei der Sprühgranulation des Enzyms 5 verglichen mit der Wirkung einer Umhüllungsschicht an mikronisiertem Soja auf die Thermostabilität eines gecoateten Sprühgranulats von saurer Phosphatase getestet.

Granulation o UF-Konzentrat von Aspergillus niger pH 2,5 saurer Phosphatase, hergestellt mittels eines rekombinanten T. reese/ ^' -Stammes (siehe Beispiel 6), wurde in einer ProCellδ, Glatt, mit verschiedenen Zusätzen die in dem UF-Konzentrat gelöst wur-

den (30% Glucidex, bzw. 50% Magermilchpulver [SMP]) zu Partikeln in der Größe bis zu 300 μm sprühgranuliert (siehe Beispiel 3, Teil B). Der pH-Wert der zum Sprühgranulieren verwendeten Lösungen betrug jeweils pH 4.

Coating

Das Coating wurde nach Beispiel 1 , Verfahren A) durchgeführt. Die aufgetragene Menge an „micronized soja" betrug 10% (w/w) bezogen auf die Trockenmasse. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 dargestellt.

Tabelle 8: Thermostabilität von ungecoateten und gecoateten Sprühgranulaten von saurer Phosphatase

n.d.: nicht bestimmt

Der Vergleich der Daten in Tabelle 8 zeigt, dass auch die Zusätze von Glucidex, bzw. Magermilchpulver zum UF-Konzentrat der sauren Phosphatase vor dem Sprühgranulieren einen stabilisierenden Einfluss auf die saure Phosphatase aus Aspergillus niger var. awamori in den Pelletierversuchen haben. Der Zusatz von Magermilchpulver in das UF-Konzentrat des Enzyms vor dem Sprühgranulieren erwies sich sowohl bei der E. coli Phytase als auch bei der sauren Phosphatase und der Phytase aus Aspergillus niger var. awamori als positiv bzgl. der Thermostabilität der Enzyme unter den Bedingungen im Pelletierversuch. Jedoch konnte in allen Fällen die Thermostabilität (ausgedrückt als %-Aktivitätswiederfindung)

des Enzyms in den Sprühgranulaten durch das Aufbringen der Coatingschicht von „micronized soja" in dem Pelletierversuch weiter verbessert werden. Unabhängig vom verwendeten Aufbau bzw. Zusammensetzung des das Enzym enthaltenden Sprühgranulats kommt es also durch das Aufbringen an „micronized soja" zu einer Erhöhung der Thermostabilität des Enzyms im Gesamtpartikel.

Beispiel 9: Thermostabilität eines Endo-1,4-ß-Glucanase-Granulats mit GIu- cidexkern mit und ohne Beschichtung mit „micronized soja"

Im vorliegenden Beispiel wurde die Thermostabilität des Enzyms Endo-1 ,4-ß- Glucanase I aus Trichoderma reesei in einem Granulat mit einem Glucidexkem nach Beschichtung mit „micronized soja" bestimmt. Dieses Enzym zeigt zwei verschiedene Enzymaktivitäten - Endo-1 ,4-ß-Glucanase und eine gleich hohe Endo- ß-1 ,4-Xylanaseaktiität.

Granulation

UF-Konzentrat von Trichoderma reese/ ^' -Endoglucanase 1 (Endo-1 ,4-ß- Glucanase), hergestellt mittels eines rekombinanten T. reese/ ^' -Stammes (Karhu- nen et al., Mol Gen Genet 1993, 241 :515-522), wurde verwendet, um verschiede- ne Sprühgranulate in einer STREA-1 , Aeromatic Fielder, herzustellen. Die Sprühgranulate wurden durch Sprühtrocknen von 200 ml UF Konzentrat auf 500 g GIu- cidex 12-Kernmaterial, Roquette, Frankreich, erhalten bzw. durch Sprühtrocknen von 200 ml UF-Konzentrat in dem zusätzlich 10% (w/w) bezogen auf Trockenmasse Glucidex 12 vor dem Sprühtrocknen auf den Glucidexkem aufgelöst wur- den.

Coatinq

Die durch die Sprühtrocknung erhaltenen Granulate wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 , Verfahren A) durch Aufbringen einer 10% Suspension „micronized soja" gecoated. Der Anteil an Coatingmaterial betrug 10% (w/w) bezogen auf Trockenmasse des gecoateten Granulates.

Die Erhöhung der Thermostabilität der in den Granulaten enthaltenen Endogluca- nase wurde gemäß dem Verfahren beschrieben in Beispiel 2, Verfahren B), bestimmt.

In Figur 4 ist die Aktivitätswiederfindung der Endoglucanase I in den Granulaten mit und ohne Aufbringen einer 10% Coating-Schicht an „micronized soja" nach Durchführung der thermischen Belastung im Laborgerät (Laborsteamer) dargestellt. Die erhaltene Thermostabilität der Endoglucanase I aus Trichoderma reesei ist in den thermischen Belastungstests auch abhängig von der Zugabe von Malto- dextrin in das UF-Konzentrat vor der Sprühtrocknung. Figur 4 zeigt, dass unabhängig vom verwendeten Aufbau des enzymhaltigen Granulats oder dem Zusatz in das UF-Konzentrat bei der Herstellung des enzymhaltigen Granulats, das Aufbringen von „micronized soja" in einem Coating-Verfahren zu einer Erhöhung der Thermostabilität des im gecoateten Granulat enthaltenen Enzyms unter den Test- bedingungen führt. Weiterhin ist die durch das Aufbringen der Coatingschicht erhaltene Thermostabilitätsverbesserung größer als die durch den Zusatz von 10% Glucidex 12 in das UF-Konzentrat beim Sprühtrocknen erhalten werden kann.

Beispiel 10: Thermostabilität von Endo-1,4-ß-Glucanase mit und ohne Be- Schichtung mit „micronized soja"

In dem vorliegenden Beispiel wurde die Thermostabilität von Endo-1 ,4-ß- Glucanase (Endoglucanase 1) in einem Sprühgranulat ohne Glucidex-Kern nach Beschichtung mit „micronized soja" untersucht.

Granulation

In UF-Konzentrat von Trichoderma reese/-Endoglucanase 1 , hergestellt mittels eines rekombinanten T. reese/-Stammes (Karhunen et al., Mol Gen Genet 1993, 241 :515-522), wurde 20% Glucidex 12 (w/w) bezogen auf Trockenmasse gelöst und der pH-Wert mit H ₂ SO ₄ ZNaOH auf pH 4,5 eingestellt. Dieses Konzentrat wurde in einer ProCellδ, Glatt, zu Sprühgranulaten in der Größe bis zu 300 μm getrocknet (siehe Beispiel 3, Teil B).

Coating

Die Sprühgranulate wurden nach Beispiel 1 , Verfahren A) gecoated. Die aufgetragene Schicht an „micronized soja" betrug 10% (w/w) bezogen auf Trockenmasse. Die Ergebnisse der Aktivitätswiederfindung nach der thermischen Belastung nach Beispiel 2, Verfahren A) sind in Tabelle 9 dargestellt.

Tabelle 9: Thermostabilität von Endoglucanase I aus Trichoderma reesei mit und ohne Coating in Granulaten, die ohne Glucidex-Kern hergestellt wurden.

Die Daten in Tabelle 9 zeigen, dass die Thermostabilität der in dem Granulat eingeschlossenen Endoglucanase I aus Trichoderma reesei durch Umhüllung mit „micronized soja" auch ohne das Vorhandensein eines Kerns aus Glucidex verbessert werden kann. Ein Kern aus einem kohlenhydrathaltigen Material ist für die Verbesserung der Thermostabilität durch eine Umhüllung mit „micronized soja" keine Vorraussetzung.