Способ получения дрожжевых экстрактов

 

Использование: Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в пищевой и медицинской промышлености. Сущность изобретения: получение двух типов дрожжевых экстрактов, используемых в качестве пищевкусовых и белковых добавок. Изобретение включает двухстадийную обработку биомассы дрожжей. На первой стадии биомассу обрабатывают 0,01 - 2 н. раствором соляной кислоты при температуре 80 - 100С в течение 30 - 45 мин. Суспензию нейтрализуют до рН 2,5 - 5,0 и разделяют на экстракт и клеточный концентрат. На второй стадии обработку проводят 0,1 - 1 н. раствором соляной кислоты при температуре 120 - 160С в течение 1,3 мин, нейтрализуют до рН не менее 3,0 и отделяют дрожжевой экстракт. Дрожжевой экстракт, полученный на первой стадии, содержит 35 - 45% белка, 10 - 15% нуклеиновых кислот, 15 - 20% углеводов и имеет пищевую ценность 45 - 50% . Выход экстракта составляет 35 - 40% . Дрожжевой экстракт, полученный на второй стадии содержит не менее 80% белка, 1 - 2% нуклеиновых кислот, 10% углеводов и имеет пищевую ценность 75 - 80% . Выход экстракта составляет 75 - 80% . 1 табл.

Изобретение относится к микробиологической промышленности и биотехнологии и может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности.

Известен "Способ получения белкового взбиваемого материала" (патент США N 3.833.552, кл. A 23 J 1/18, опублик. 03.09.74), предусматривающий обработку микробной биомассы 0,5-1,0 М раствором кислот при температуре 60-100^оС в течение 10-30 мин, отделение кислотного экстракта и осаждение белковых веществ органическими растворителями.

Недостатком известного способа является низкий выход продукта, а также его относительно низкая пищевая ценность.

Известен "Способ получения белка одноклеточных микроорганизмов" (патент Великобритании N 1.513.836, 1978), включающий водную экстракцию биомассы микроорганизмов при повышенной температуре для удаления преимущественно нуклеиновых компонентов, разделение экстракта и клеточного концентрата, щелочную экстракцию белковых компонентов из клеточного концентрата при рН 8,5-10,0 и повышенной температуре, разделение экстракта и клеточных остатков.

Недостатком известного способа является низкий выход продукта, так как водный экстракт, получаемый на первой стадии, содержит повышенное количество пуриновых компонентов и не может использоваться ни в пищевой, ни в медицинской промышленности. С другой стороны пищевой белковый экстракт, получаемый щелочной экстракцией имеет низкую пищевую ценность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является "Способ получения пенообразующего агента для пищевых продуктов из биомассы микроорганизмов", включающий обработку биомассы 0,01-2 н. растворами кислот (HCl, H₂SO₄, CH₃COOH) при температуре 80-100^оС в течение 1-10 мин, отделение кислотного экстракта, экстракцию белковых компонентов водой, растворами солей или щелочей, отделение экстракта, нейтрализацию его до рН 2-7 и выделение белковых компонентов путем осаждения органическими растворителями.

Недостатком известного способа является то, что экстракт, полученный на первой стадии, не имеет применения, а на второй стадии экстракт получается с низким выходом и имеет низкую пищевую ценность.

Целью изобретения является повышение выхода дрожжевых экстрактов и увеличение их пищевой ценности.

Это достигается тем, что при способе получения дрожжевых экстрактов на первой стадии биомассу микроорганизмов обрабатывают 0,01-2 н. раствором соляной кислоты при температуре 80-100^оС в течение 30-45 мин, доводят до рН 2,5-5,0, разделяют кислотный экстракт и клеточный концентрат. На второй стадии клеточный концентрат обрабатывают 0,1-1 н. раствором соляной кислоты при температуре 120-160^оС в течение 1-3 мин, доводят до рН не менее 3,0 и отделяют дрожжевой экстракт.

При предлагаемой обработке получаются два целевых продукта, на первой стадии получается дрожжевой экстракт с повышенным содержанием нуклеиновых кислот, который может использоваться как пищевая добавка, улучшающая вкусовые качества и пищевую ценность продуктов; На второй стадии получается дрожжевой экстракт с пониженным содержанием нуклеиновых кислот, который может использоваться в качестве белковой добавки с повышенной пищевой и биологической ценностью.

Способ осуществляют следующим образом.

Биомассу дрожжей, выращенную на углеводородсодержащем субстрате, спиртах, н-парафинах, в виде 10-20% -ной водной суспензии подвергают обработке соляной кислотой при температуре 80-100^оС в течение 30-45 мин. Концентрация кислоты при обработке должна составлять 0,01-2 м/л. Суспензию доводят до рН 2,5-4,5 и разделяют на дрожжевой экстракт и клеточный концентрат известным способом, например, центрифугированием, фильтрацией, седиментацией. Полученный кислотный экстракт высушивают известным способом, например распылительно или лиофильно.

Выход кислотного дрожжевого экстракта составляет 35-40% от массы исходных дрожжей. Дрожжевой экстракт содержит 35-45% белка, 10-15% нуклеиновых кислот, 15-20% углеводов и до 40% хлористого натрия. При этом белковые и нуклеиновые компоненты представлены в основном низкомолекулярными компонентами с мол. м. 800-5000 Да, являющимися сильными интенсификаторами вкуса. Наряду с этим получаемый кислотный экстракт характеризуется повышенным содержанием витаминов группы В. Относительная пищевая ценность экстракта, полученного на первой стадии в экспериментах с тест-культурой Tetrahymena pyritormis, составляет 45-50% .

Клеточный концентрат ресуспендируют в воде для получения 5-10% -ной суспензии, добавляют соляную кислоту для создания концентрации 0,1-1 г моль/л и выдерживают при температуре 120-160^оС в течение 1-3 мин, доводят водным раствором NaOH до рН не менее 3,0 и отделяют экстракт известным способом, например центрифугированием, фильтрацией. Дрожжевой экстракт высушивают известным способом, например распылительно или сублимационно.

Выход дрожжевого экстракта составляет 15-20% от массы исходных дрожжей. Дрожжевой экстракт содержит до 80% белка, 1-2% нуклеиновых кислот, до 10% углеводов и 10% и по химическому составу удовлетворяет требованиям, предъявляемым к пищевым белковым изолятам. Высокое содержание полноценного по аминокислотному составу белка в дрожжевом экстракте, получаемом на второй стадии обработки, обусловливает его высокую относительную пищевую ценность, составляющую в экспериментах на тест-культуре Tetrahymena pyritormis 75-80% .

П р и м е р 1 (по прототипу). К 100 г сухой биомассы пекарских Saccharomyces cerevisicil приливают 900 мл 0,2-0,3 М раствора соляной кислоты и обрабатывают суспензию при температуре 80^оС в течение 15 мин. Суспензию подвергают центрифугированию для разделения клеточного концентрата и дрожжевого экстракта. Выход экстракта составляет 20% орт исходной биомассы (таблица). В соответствии с ТУоп 64-12-131-90 содержание белка в дрожжевом экстракте 2-й группы должно быть не менее 30% , а содержание нуклеиновых кислот должно составлять 8-15% . При содержании нуклеиновых кислот более 15% при длительном употреблении продукта возможно отложение уратов, при содержании нуклеиновых кислот менее 8% они перестают играть роль интенсификатора вкуса. Дрожжевой экстракт, полученный по прототипу, содержит всего 25% белка и 50% нуклеиновых кислот, относительная пищевая ценность этого экстракта в опытах на тест-культуре Tetrahymena pyritormis составляет 25% . Учитывая низкое содержание белка, высокое содержание нуклеиновых кислот и низкую пищевую ценность, этот дрожжевой экстракт нельзя использовать в пищевых целях. Клеточный концентрат ресуспендируют в 500 мл воды и проводят экстракцию в течение 30 мин при температуре 50^оС. Суспензию подвергают центрифугированию для разделения клеточного концентрата и дрожжевого экстракта. Экстракт нейтрализуют до рН 7. Выход экстракта составляет 10% . Согласно ТУоп 64-12-131-90 дрожжевой экстракт 1-й группы должен содержать не менее 80% белка и не более 2% нуклеиновых кислот. Дрожжевой экстракт, полученный на второй стадии, содержит только 60% белка. При этом относительная пищевая ценность составляет 55% .

По прототипу полученный продукт может использоваться как пенообразующий агент для пищевых продуктов, однако, учитывая низкое содержание белка и низкую пищевую ценность, его нельзя использовать как пищевкусовую добавку.

П р и м е р 2. К 100 г сухой биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisial приливают 900 мл 0,3 М раствора соляной кислоты и обрабатывают суспензию при температуре 80^оС в течение 30 мин. Суспензию доводят до рН 2,5 и разделяют на клеточный концентрат и экстракт центрифугированием, экстракт высушивают на распылительной сушилке. Выход дрожжевого экстракта составляет 35% от массы исходных дрожжей. При этом содержание белка составляет 40% , нуклеиновых кислот 15% , а относительная пищевая ценность 50% . Указанный продукт соответствует ТУоп 64-12-131-90.

Клеточный концентрат ресуспендируют в 400 мл воды, добавляют 0,8 мл концентрированной соляной кислоты и выдерживают при температуре 160^оС в течение 3 мин. Суспензию доводят водным раствором NaOH до рН 3,0 и отделяют экстракт центрифугированием, экстракт высушивают распылительно. Выход экстракта составляет 15% от массы исходных дрожжей. При этом содержание белка составляет 80% , нуклеиновых кислот 2% , а относительная пищевая ценность 75% . Указанный продукт соответствует ТУоп 64-12-131-90.

Из таблицы, где приведены примеры осуществления предлагаемого способа, видно, что при проведении процесса в условиях, заявленных в формуле изобретения (примеры 1-3), могут быть получены дрожжевой экстракт с повышенным содержанием нуклеиновых кислот и дрожжевой экстракт с пониженным содержанием нуклеиновых кислот, удовлетворяющих по химическому составу требованиям ТУоп 64-12-131-90. В оптимальных условиях (пример 3) с выходом 40% получается 1-й кислотный экстракт с содержанием белка 45% , а на второй стадии получается 2-й кислотный экстракт с повышенным содержанием белка (80% ) и низким содержанием нуклеиновых кислот (менее 2% ) и липидов (менее 2% ).

При проведении первой стадии кислотной обработки в течение более короткого времени (пример 4) снижается выход 1-го кислотного экстракта. Наряду с этим проведение процесса в течение более короткого времени приводит к тому, что в клеточном концентрате остается повышенное содержание нуклеиновых кислот, которые переходят в дрожжевой экстракт на второй стадии обработки, в результате этого получается продукт с повышенным содержанием нуклеиновых кислот, пониженным содержанием белка и пониженной пищевой ценностью. Поставленная цель не достигается.

Проведение первой кислотной обработки в течение более длительного времени (пример 5) приводит к повышенному извлечению белка, в результате чего на второй стадии получается экстракт с пониженными содержанием белка и пищевой ценностью. Поставленная цель не достигается.

В примере 6 на стадии высокотемпературной обработки использована низкая концентрация кислоты, что приводит к снижению содержания белка и повышению содержания липидов во 2-м кислотном экстракте. К аналогичному результату приводит проведение процесса при более низкой температуре (пример 8). Таким образом, поставленная цель не достигается.

Проведение 2-й кислотной обработки при более высокой температуре (пример 9), при более высокой концентрации кислоты (пример 7), в течение как более короткого периода времени, так и длинного периода времени (пример 10, 11), а также при доведении до рН меньше 3,0 (пример 12) приводит к получению экстракта с пониженным содержанием белка. Таким образом, поставленная цель не достигается.

В примере 13 суспензию перед отделением экстракта на первой стадии доводят до более низкого значения рН. Это приводит к снижению выход 1-го дрожжевого экстракта, а также к снижению содержания белка и пищевой ценности как 1-го, так и 2-го дрожжевого экстрактов. Поставленная цель не достигается. Аналогично поставленная цель не достигается при нейтрализации до более высокого значения рН (пример 14). (56) 1. Патент США N 3.833.552, кл. A 23 J 1/18, опублик. 03.09.74.

2. Патент Великобритании N 1.513.836, кл. A 23 J 1/18, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР N 1416100, кл. A 23 J 1/18, 15.08.88.

4. Акцептованная заявка Японии N 48-15-621, 73-2(4) 24[59] опублик. 15.05.73.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДРОЖЖЕВЫХ ЭКСТРАКТОВ, включающий двухстадийную обработку биомассы дрожжей на первой стадии 0,01 - 2N раствором соляной кислоты при 80 - 100^oС с отдедением экстракта, на второй стадии клеточный концентрат обрабатывают водными растворами реагентов с последующим отделением экстракта, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода и повышения пищевой ценности экстрактов, на первой стадии процесс обработки ведут в течение 30 - 45 мин, а перед отделением экстракт доводят до 2,5 - 5,0 его pH, на второй стадии обработку проводят 0,1 - 1 N раствором соляной кислоты при 120 - 160^oС в течение 1 - 3 мин, а перед отделением экстракта доводят его pH до значения не менее 3,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2