Способ получения хлебопекарных дрожжей

 

Изобретение относится к пищевой и микробиологической промышленности, в частности к способам получения биомассы хлебопекарных дрожжей (товарных дрожжей) на питательной среде из гидролизатов крахмалосодержащих продуктов с использованием в качестве исходного сырья муки злаковых культур, например, ржи, пшеницы, ячменя и отрубей. Способ предусматривает культивирование дрожжей в условиях аэрации на питательной среде, содержащей ферментативные гидролизаты крахмалопродуктов в качестве источника углерода; в качестве источника азота и фосфора - известные минеральные соли, в качестве стимуляторов роста - автолизат дрожжей и кислотный гидролизат ржаных отрубей, отжимок ягод и фруктов, а также смеси. Для получения гидролизатов в крахмалосодержащее сырье вводят воду, нагревают полученную смесь, устанавливают рН смеси 3,0-5,6, выдерживают смесь, изменяют рН смеси до 5,8-6,4, вносят амилосубтилин. Осуществляют гидролиз при данном рН и температуре 80-85°С, затем гидролизат охлаждают до 55-65°С, доводят рН до 4,5-5,6, вносят глюкаваморин и выдерживают при вышеуказанных параметрах. Полученный на втором этапе гидролизат нагревают до 80-100°С и разделяют на твердую и жидкую фракции. Твердую отделяют, жидкую фракцию используют в качестве основы питательной среды. В нее вносят источники азота, фосфора и ростовые вещества, засевают дрожжи и культивируют их. Способ позволяет увеличить выход и качество биомассы хлебопекарных дрожжей. 5 з.п.ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к пищевой и микробиологической промышленности и может быть использовано для получения хлебопекарных дрожжей (товарных дрожжей) из гидролизатов крахмалопродуктов региональной сырьевой базы.

В настоящее время для выпечки некоторых хлебобулочных изделий широко используются жидкие дрожжи, которые выращивают на средах, приготовленных из различных крахмалопродуктов, сбраживаемых молочнокислыми бактериями. Однако низкий и нестабильный выход биомассы дрожжей не позволяет использовать существующие подходы для получения товарных хлебопекарных дрожжей.

Известен способ получения хлебопекарных дрожжей (авт. свид. СССР, N 1337404, кл. С 12 N 1/18, 1985), предусматривающий приготовление питательной среды путем смешивания крахмалосодержащего сырья, в качестве которого используют муку ржаную, пшеничную, соевую, а также предварительно обработанные яблочные выжимки, с водой, засев среды дрожжами и их культивирование.

Недостатком данного способа является то, что используемая для выращивания хлебопекарных дрожжей среда состоит из веществ, которые не могут быть использованы для биосинтеза известными производственными расами хлебопекарных дрожжей без их предварительного расщепления на более простые субстраты. Это обстоятельство делает невозможным получение высокого прироста биомассы дрожжевых клеток на предлагаемой среде.

Известен способ получения хлебопекарных дрожжей (авт. свид. СССР N 1312096, кл. С 12 N 1/18, 1985), включающий смешивание крахмалосодержащего сырья, в качестве которого используют муку, с водой при температуре 75^oС, гидролиз муки микромицетами Fuzarium pulmorum, после чего в гидролизат вводят молочнокислые бактерии, выдерживают смесь 8 ч при 50^oС до кислотности 12, в приготовленную, таким образом, среду вносят дрожжи и культивируют их.

Недостатком данного способа является то, что питательную среду для выращивания хлебопекарных дрожжей готовят путем осахаривания крахмала муки не конкретными специфическими по действию ферментными препаратами, а культурой микромицетов, состав и активность ферментного комплекса которой зависят от условий ее культивирования. Это обстоятельство не позволяет получать стабильные и высокие выходы биомассы хлебопекарных дрожжей на среде, приготовленной предлагаемым способом.

Известен способ приготовления дрожжей (патент Швеции N 105698, кл. С 12 N 1/18, 1924), предусматривающий смешивание крахмалосодержащего сырья, в качестве которого используют пшеницу, кукурузу, рисовые отруби, с водой, кипячение смеси для клейстеризации крахмала, гидролиз крахмалосодержащего сырья диастазой при температуре 38-49^oС в течение получаса, затем температуру поднимают до 66-72^oС в течение 15-30 мин до окончательного осахаривания крахмала, добавляют мелассу и папаин для разрушения протеинов, температуру смеси повышают до 88-94^oС в течение 10 мин и кипятят для разрушения ферментов. Из полученного гидролизата удаляют нерастворимые вещества и добавляют карбонат кальция и хлористый аммоний для стимуляции роста дрожжей. В полученную таким образом среду засевают дрожжи и культивируют их (патент Швеции N 105698, кл. С 12 N 1/18, 1924).

Недостатком данного способа является то, что приготовление питательной среды для культивирования дрожжей начинают с кипячения смеси муки, отрубей и воды, которое наряду с клейстеризацией снижает эффективность последующего осахаривания крахмала в исходном субстрате. Связано это с тем, что кипячение, инактивируя термолабильные компоненты муки и отрубей, исключает из процесса осахаривания крахмала собственные гидролитические ферменты исходного сырья. Кроме этого, кипячение обедняет питательную среду по широкому спектру ростовых веществ белкового происхождения, необходимых для активного роста клеток хлебопекарных дрожжей, а чрезмерная желатинизация крахмала кипячением затрудняет доступ экзоферментов, используемых на последующих стадиях осахаривания. Все вышесказанное снижает потенциал питательной среды и не позволяет достичь высоких выходов биомассы дрожжей.

Известен способ приготовления питательной среды для получения закваски, используемой при приготовлении хлеба (патент Франции N 2525628, кл. С 12 N 1/18). Он предусматривает гидролиз крахмалосодержащего сырья в два этапа. На первом гидролиз осуществляют амилазой при pН 6,5 и температуре 75^oС в течение 30 мин, на втором - амилоглюкозидазой (глюкоамилазой) при pН 4,5 и 60^oС в течение 3 ч. Полученный гидролизат стерилизуют. В приготовленную таким образом среду засевают молочнокислые бактерии, хлебопекарные дрожжи и культивируют их.

Недостатком предлагаемого способа получения питательной среды для выращивания хлебопекарных дрожжей является то, что состав смеси крахмалопродуктов и степень разбавления ее с водой, а также условия проведения процесса осахаривания не обеспечивают эффективного и полного использования гидролитических ферментов, что делает питательную среду менее богатой по усваиваемым дрожжами сахарам, что не позволяет достигать высокого уровня накопления биомассы дрожжей. Кроме того, выращивание хлебопекарных дрожжей совместно с молочнокислыми бактериями без отделения твердого осадка, образующего в процессе гидролиза крахмалопродуктов, не позволяет создать оптимальные условия культивирования по обеспечению растущих клеток кислородом.

Наиболее близким к предложенному является способ получения хлебопекарных дрожжей, предусматривающий смешивание крахмалосодержащего сырья с водой в соотношении 1:3 при температуре 83-85^oС, охлаждение смеси до 63-65^oС, проведение ферментативного гидролиза крахмалосодержащего сырья амилолитическими ферментами, в качестве которых используют амилоризин или глюкоамилазу при температуре 50-55^oС в течение 1- 1,5 ч. В полученную таким образом осахаренную заварку вносят молочнокислые бактерии и заквашивают в течение 20-24 ч. В образовавшуюся заквашенную заварку вносят осахаренную заварку в соотношении 1: 1 и дрожжи, культивируя их проточно-долевым методом. В смесь заварок могут быть внесены сернокислый аммоний и инактивированные дрожжи (Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий. - М.: Пищевая промышленность, 1989, с. 45-55).

Недостатком этого способа является то, что низкая степень разбавления крахмалопродуктов водой и отсутствие разрыхляющего компоненты в гидролизуемой смеси не позволяют обеспечить глубокую степень расщепления крахмала, а присутствие в среде культивирования твердого осадка от гидролиза крахмалопродуктов исключает возможность достичь необходимого уровня значений массообменных характеристик при выращивании хлебопекарных дрожжей и, как следствие этого, не позволяет получать высокий уровень выхода биомассы с требуемыми показателями качества. Уровень выхода биомассы хлебопекарных дрожжей при данном способе их получения не превышает 200 млн. кл. в мл.

Задачей изобретения является повышение выхода и качества биомассы хлебопекарных дрожжей.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе получения хлебопекарных дрожжей перед ферментативным гидролизом осуществляют кислотный гидролиз крахмалопродуктов, позволяющий предварительно разрушить целлюлозные мешочки и высвободить для гидролиза крахмал, а также биологически активные вещества (собственные гидролитические ферменты, витамины). Кроме того, в предложенном способе ферментативный гидролиз осуществляется в два этапа. На первом этапе проводят гидролиз амилосубтилином, который оказывает одновременно разжижающее (гидролиз крахмала до декстринов) и осахаривающее (гидролиз крахмала до мальтозы) действие. На втором этапе осуществляют гидролиз глюкаваморином, который оказывает осахаривающее действие путем отщепления одиночных остатков глюкозы от не редуцирующего конца цепей крахмала, гликогена и некоторых продуктов их гидролиза. Процесс гидролиза проводят при периодическом перемешивании. В качестве крахмалосодержащего сырья используют различные сорта ржаной, ячменной и пшеничной муки, а также отходы мукомольного производства. В муку добавляют отруби или ягодные и фруктовые отжимки для ее разрыхления, что способствует доступу гидролитических ферментов к крахмалу желатинизированной смеси при перемешивании.

После ферментативного гидролиза из сусла удаляют нерастворимые вещества (твердую фракцию гидролизата) используют их в качестве кормовой добавки, а в жидкую фракцию добавляют источники минерального азота, фосфора, ростовых веществ и используют для выращивания хлебопекарных дрожжей.

В качестве источника минерального азота и фосфора могут быть использованы соли аммония, такие как сульфат и фосфат аммония, а также фосфорнокислый калий.

В качестве источника ростовых веществ могут быть использованы предварительно обработанные отходы мукомольной промышленности, такие как отруби, отходы крахмалопаточного производства, такие как мезга зерновая, картофельная кожура, а также отходы перерабатывающей пищевой промышленности, такие как ягодные и фруктовые отжимки.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Крахмалосодержащие продукты смешивают с отходами мукомольного и крахмалопаточного производства, заливают водой, нагревают до 80-85^oС, выдерживают в течение 0,5-1,5 ч при перемешивании, затем рН смеси устанавливают на значении 3,0-5,6 и выдерживают при этой температуре 0,5-1,5 ч и проводят ферментативный гидролиз при выше указанных параметрах в течение 1,0-2,5 ч при перемешивании. Не снижая температуры смеси, устанавливают pН 5,8-6,4, вносят амилосубтилин при периодическом перемешивании. По окончании гидролиза амилосубтилином смесь охлаждают до 55-65^oС, устанавливают pН 4,6-5,6, вносят глюкаваморин и проводят второй этап ферментативного гидролиза при вышеуказанных параметрах при периодическом перемешивании. Полученный гидролизат прогревают до температуры 80-100^oС и выдерживают 0,3-0,5 ч, разделяют на твердую и жидкую фракцию центрифугированием или фильтрацией. Твердую фракцию удаляют и используют в качестве кормовой добавки для животных. В жидкую фракцию добавляют источники азота, фосфора, ростовых веществ, в полученную смесь засевают хлебопекарные дрожжи и культивируют их в аэрируемых условиях, затем отделяют от среды и фасуют. В качестве источника минерального азота и фосфора используют соли аммония, такие как сульфат и фосфат аммония, а также фосфорнокислый калий. В качестве источника ростовых веществ используют кислотный гидролизат отходов мукомольной промышленности, такие как отруби, или отходы крахмалопаточного производства, такие как картофельная мезга, или отходы перерабатывающей пищевой промышленности, такие как ягодные и фруктовые отжимки. При многотоннажном производстве процесс культивирования осуществляют при подпитке источниками углерода и минерального азота. При этом в качестве источника углерода следует использовать концентрат гидролизата, полученный вышеописанным способом, с содержанием редуцирующих веществ (РВ) от 30 до 40%, с добавлением к нему выше указанных источников минерального азота и фосфора по принятой схеме в производстве товарных дрожжей (см. Новаковская С.О., Шишацкий Ю.И. Справочник по производству хлебопекарных дрожжей. - М.: Пищевая промышленность, 1980, с. 64-65).

Изобретение поясняется примерами 1-4, приведенными в виде табл. 1-4. Все приемы выполнения предлагаемого способа осуществляют по вышеописанной методике.

В ферментативные гидролизаты, полученные предлагаемым способом по примерам изобретения, вводят в установленных количествах и соотношениях сульфат и фосфат аммония, фосфорнокислый калий и автолизат дрожжей в соответствии с требованиями НТД по выращиванию хлебопекарных дрожжей.

В ферментативные гидролизаты, полученные по примерам 1-4, дополнительно вводят по 5% от объема кислотные гидролизаты различных продуктов, а именно: пример 1 - кислотный гидролизат ржаных отрубей, пример 2 - кислотный гидролизат отжимок ягод и фруктов, пример 3 - указанные кислотные гидролизаты вводят совместно.

Формула изобретения

1. Способ получения хлебопекарных дрожжей, предусматривающий смешивание крахмалосодержащего сырья с водой, нагревание полученной смеси, ферментативный гидролиз крахмала амилолитическими ферментами, засев полученной среды хлебопекарными дрожжами и культивирование их в аэробных условиях, отличающийся тем, что после нагревания устанавливают pH смеси в пределах 3,0 - 5,6 и выдерживают, периодически перемешивая, затем pH суспензии доводят до 5,8 - 6,4, ферментативный гидролиз амилолитическими ферментами осуществляют в два этапа, на первом этапе гидролиз проводят амилосубтилином при pH 5,8 - 6,4 и температуре 80 - 85^oC, периодически перемешивая смесь, полученный гидролизат охлаждают до 55 - 65^oC, доводят pH до 4,6 - 5,6 и осуществляют второй этап гидролиза глюкаваморином при указанных параметрах, периодически перемешивая смесь, полученный гидролизат нагревают до 80 - 100^oC и разделяют на твердую и жидкую фракции, твердую отделяют, в жидкую вносят источники минерального азота, фосфора и ростовых веществ, засев хлебопекарных дрожжей осуществляют в смесь жидкой фракции гидролизата и источников минерального азота, фосфора и ростовых веществ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве крахмалосодержащего сырья используют муку злаковых культур.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в крахмалосодержащее сырье дополнительно вводят отходы мукомольной промышленности, крахмалопаточного производства и перерабатывающих пищевых предприятий в соотношении, обеспечивающем разрыхление муки.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что из отходов мукомольной промышленности используют отруби злаковых культур, из отходов крахмалопаточного производства - картофельную мезгу, а из отходов перерабатывающей промышленности - отжимки ягод и фруктов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источников минерального азота и фосфора используют соли аммония и фосфорнокислый калий.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника ростовых веществ используют автолизат дрожжей и жидкую фракцию кислотных гидролизатов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4