RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 189078 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 328647 (22) Data zgłoszenia: 17.09.1998 (51) IntCl7 C12P 1/02 A23L 1/22 C12S 3/14 C12N 1/18 ( 5 4 ) Sposób otrzymywania ekstraktu drożdżowego (43) Zgłoszenie ogłoszono: 27.03.2000 BUP 06/00 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.06.2005 WUP 06/05 (73) Uprawniony z patentu: Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego, Warszawa, PL (72) Twórcy wynalazku: Ewa Mrówka, Warszawa, PL Antonina Komorowska, Warszawa, PL Ewa Przygoda, Warszawa, PL Krystyna Stecka, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik: Kuciak Karyna, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego (57) 1. Sposób otrzymywania ekstraktu drożdżowego, poprzez indukowaną autolizę biomasy drożdży piekarskich, oddzielanie części stałych, a następnie zagęszczanie i ewentualnie suszenie, znamienny tym, że prowadzi się autolizę biomasy drożdży Saccharomyces cerevisiae, najkorzystniej szczepu KKP/512, z użyciem jako induktora kwasu mlekowego, dodawanego w ilości 0,67-20,0 g na 100 g suchych drożdży. PL 189078 B1
2 189 078 Sposób otrzymywania ekstraktu drożdżowego Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób otrzymywania ekstraktu drożdżowego, poprzez indukowaną autolizę biomasy drożdży piekarskich, oddzielanie części stałych, a następnie zagęszczanie i ewentualnie suszenie, znamienny tym, że prowadzi się autolizę biomasy drożdży Saccharomyces cerevisiae, najkorzystniej szczepu KKP/512, z użyciem jako induktora kwasu mlekowego, dodawanego w ilości 0,67-20,0 g na 100 g suchych drożdży. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces autolizy prowadzi się przy stężeniu 10-20% drożdży w wodnej zawiesinie mieszaniny autolizującej. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że autolizę prowadzi się w temperaturze 45-55 C, w ciągu 16-30 godzin. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania ekstraktu drożdżowego z przeznaczeniem do celów spożywczych i dietetycznych, w szczególności jako dodatek smakowo - zapachowy, wzbogacający produkty żywnościowe w składniki odżywcze oraz modulujący ich cechy funkcjonalne i organoleptyczne. Ekstrakty drożdżowe spełniają ważną rolę przy otrzymywaniu żywności specjalnego przeznaczenia żywności wegetariańskiej, żywności wygodnej, typu fast food, a szczególnie typu snack. Ekstrakty drożdżowe, zależnie od sposobu ich otrzymywania, zawierają różne ilości aminokwasów, nukleotydów, polipeptydów, białka, cukrów, witamin głównie z grupy B, związków smakowo-zapachowych i intensyfikatorów smaku i zapachu. Ekstrakty drożdżowe otrzymuje się na drodze plazmolizy, termolizy, hydrolizy, autolizy biomasy drożdży oraz na drodze rozbicia mechanicznego komórek drożdży. Stosowane są ponadto kombinacje wyżej wymienionych sposobów. W procesie plazmolizy produkty metabolizmu drożdży ekstrahowane są z komórek przy pomocy substancji inicjujących np. niepolamych rozpuszczalników organicznych, takich jak toluen, octan etylu, octan amylu, lub przy udziale soli nieorganicznych, takich jak chlorek sodowy, które to substancje pozostając w produkcie pogarszają jego jakość. Proces termolizy, który jest prowadzony w wysokich temperaturach, niszczy niektóre składniki drożdży, co ujemnie odbija się na jakości ekstraktu. Hydrolizę prowadzi się metodą kwasową, alkaliczną lub enzymatyczną. Hydroliza kwasowa przyczynia się do rozpadu tryptofanu i częściowo tyrozyny, a także towarzyszy jej powstawanie humin, związków niekorzystnych dla zdrowia. Hydroliza prowadzona w środowisku alkalicznym może powodować rozpad aminokwasów siarkowych i racemizację aminokwasów. Hydroliza enzymatyczna jest procesem wydajnym lecz kosztownym. Obecnie przy otrzymywaniu ekstraktów drożdżowych do celów spożywczych preferuje się metodę autolizy. Wydajność tej metody, która jest procesem długotrwałym, poprawia się w różny sposób, głównie przez dodatek induktorów. Dostępne publikacje wymieniają jako induktory: sól kuchenną, etanol, chitozan, dodatek świeżego autolizatu drożdży tego samego szczepu, rozpuszczalniki organiczne (octan etylu, octan amylu toluen). I tak na przykład z opisów patentowych: czechosłowackiego nr 259 289 oraz amerykańskiego nr 3 961 080 znane jest stosowanie NaCl i etanolu jako induktorów autolizy. W amerykańskim opisie patentowym nr 5 188 852 przedstawiono proces autolizy z dodatkiem chitozanu. Zgodnie z metodą opisaną w artykule Kollara R. i in. pt.: Introduction and acceleration of yeast lysis by addition of fresh yeast autolysate Biotechnol. Lett. 8 (13), 1991, 543-546 jako
189 078 3 induktor autolizy proponuje się dodatek autolizatu drożdży tego samego szczepu. Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr 106 653 otrzymywanie ekstraktu poprzez jednoczesną plazmolizę NaCl i autolizę w różnych temperaturach. Natomiast według polskiego opisu patentowego nr 160 204, stosuje się autolizę z jednoczesnym mechanicznym rozbiciem komórek drożdżowych, a zgodnie z polskim opisem patentowym nr 107 506 - równocześnie termolizę oraz autolizę biomasy drożdży. Stosowane induktory procesu autolizy komórek drożdżowych, takie jak np. rozpuszczalniki organiczne (octan etylu, octan amylu, toluen) oraz sól kuchenna, wymagają usuwania z gotowego produktu ze względów zdrowotnych. W wyniku przeprowadzonych wielu doświadczeń nieoczekiwanie okazało się, że poprzez użycie odpowiedniego induktora, będącego popularnym składnikiem wielu produktów spożywczych, otrzymać można z wysoką wydajnością ekstrakt drożdżowy o korzystnym składzie i pożądanym profilu smakowo - zapachowym. Zgodnie z wynalazkiem, sposób wytwarzania ekstraktu drożdżowego poprzez indukowaną autolizę biomasy drożdży piekarskich, oddzielanie części stałych, a następnie zagęszczanie i ewentualnie suszenie, polega na tym, że prowadzi się autolizę biomasy drożdży Saccharomyces cerevisiae, najkorzystniej szczepu KKP/512, z użyciem jako induktora kwasu mlekowego, dodawanego w ilości 0,67-20,0 g na 100 g suchych drożdży. Autolizę prowadzi się przy stężeniu 10-20% drożdży w wodnej zawiesinie mieszaniny autolizującej, w temperaturze 45-55 C, w ciągu 16-30 godzin. Szczep drożdży Saccharomyces cerevisiae KKP/512 pochodzi z Kolekcji Kultur Drobnoustrojów Przemysłowych Instytutu Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego. Szczep ten charakteryzuje się osmofilnością, wysoką produktywnością biomasy i białka. Kwas mlekowy, związek wytwarzający się w procesie naturalnej fermentacji produktów mleczarskich i kiszenia warzyw, jest korzystny dla zdrowia. Jest on dodatkiem dopuszczonym do przemysłu spożywczego. Dodatkową jego zaletą jest, że zastosowany jako induktor nie wymaga usuwania z gotowego produktu. Sposób według wynalazku odznacza się wysoką wydajnością. Otrzymany w wyniku procesu ekstrakt drożdżowy zawiera ok. 75% białka, obecnego w biomasie drożdżowej. Ekstrakt drożdżowy uzyskany zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się dobrym smakiem i zapachem, korzystnym składem aminokwasowym zbliżonym do składu aminokwasowego białka jaja kurzego, wysoką zawartością witamin oraz dobrą rozpuszczalnością w roztworach wodnych w szerokim zakresie ph. Szczególnie ważną zaletą jest jego dobra rozpuszczalność w niskich ph, właściwych dla większości produktów spożywczych. Wymienione cechy ekstraktu drożdżowego czynią go cennym produktem o szerokim zastosowaniu. Jako produkt bezsolny stosowany może być w diecie bezsolnej lub do produkcji wyrobów bezsolnych. Ze względu na korzystny skład aminokwasowy i wysoką zawartość witamin stanowi cenny dodatek wzbogacający wyroby spożywcze w te składniki. Ponadto można go wykorzystywać w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym. Sposób według wynalazku wyjaśnia poniższy przykład wykonania, nie ograniczając jego zakresu. Przykład. W kolbach Erlenmayera o pojemności 3000 ml umieszczono 750 g drożdży Saccharomyces cerevisiae szczepu KKP/512, dodano składnik indukujący autolizę, kwas mlekowy 80% w ilości 9,375 g, uzupełniono wodą demineralizowaną do masy 1500 g i umieszczono w termostatowanej wytrząsarce laboratoryjnej (New Brunswick Scientific Co., USA) w temperaturze 50 C. Po 24h autolizy zawiesinę odwirowano (wirówka laboratoryjna J2-MC f-my Beckman, 15min, 8500obr/min), a w ekstrakcie oznaczono zawartość suchej masy według ZN - 74/MPSiS/ES, zawartość białek metodą Lowry, azotu całkowitego (TN) metodą Kjeldahla, kwasów nukleinowych metodą Munro. Oznaczona ilość białka podana w tabelach nie uwzględnia jego części zaokludowanej na ścianach komórkowych drożdży, którą można odzyskać poprzez 3-krotne płukanie i wirowanie pozostałości stałych po autolizie, a która stanowi ok. 20% całej ilości białka uwolnionego z komórek drożdży. W ten sposób z 1500 g mieszaniny poddanej autolizie otrzymano 1050 g ekstraktu drożdżowego. Otrzymany ekstrakt zagęszczono na wyparce próżniowej do formy pasty.
4 189 078 Uzyskany preparat charakteryzuje się korzystnym, bulionowym smakiem i zapachem, barwą żółto-brązową i jest rozpuszczalny w szerokim zakresie ph (3-12). Jego analiza elementarna i skład aminokwasowy jest przedstawiony w tabeli 1 pozycja 3 i w tabeli 2. Tabela 1 Analiza elementarna ekstraktu drożdżowego otrzymanego na drodze indukowanej autolizy przy różnych stężeniach kwasu mlekowego L. p. Dodatek kwasu mlekowego w zawiesinie autolizującej Azot całkowity TN** Białko Lowry Kwasy nukleinowe 1 0,1 18,8 11,4 2,3 2 0,2 26,1 17,7 3,1 3 0,5 27,1 20,8 3,5 4 1,5 25,1 18,6 1,1 5 3,0 23,1 18,6 0,8 * Wartości oznaczeń składników ekstraktu: białka, kwasów nukleinowych i cukrów odnoszą się do suchej masy drożdży wyjściowych. ** Oznaczony m etodą Kjeldahla. Tabela 2 Skład aminokwasowy ekstraktu drożdży Saccharomyces cerevisiae i białka jaja kurzego Nazwa aminokwasu Ekstrakt drożdżowy [g/16g N] Białko jaja kurzego* [g/16g N] Treonina 5,14 4,70 Walina 7,35 6,60 Metionina =cystyna 3,23 5,70 Izoleucyna 6,37 5,40 Leucyna 8,00 8,60 Tryptofan 1,12 1,70 Fenyloalanina+tyrozyna 5,27 9,30 Histydyna 2,34 2,20 Lizyna 11,28 7,00 * Skład aminokwasowy białka jaja kurzego - wg. Joint FAOAVHO/UNU Expert Consultation: Energy and Protein Requirements. WHO Tech. Rept. Ser. 274, World Health Organization, Geneva, Switzerland 1985.
189 078 5 Wskaźniki żywieniowe ekstraktu drożdżowego CS (wskaźnik aminokwasu ograniczającego), (met+cys) - 56,7 EAA (zintegrowany wskaźnik aminokwasów egzogennych) - 88,0 Ekstrakt drożdżowy zastosowano do wzbogacania sosów warzywnych w składniki odżywcze i poprawy ich cech smakowo - zapachowych, także do poprawy jakości chleba, uzyskując pozytywne wyniki.
6 189 078 Departament Wydawnictw UPRP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.