Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania koncentratu bialkowo-witaminowego, odpowiedniego do zywienia ludzi i zwierzat z zastosowaniem drozdzy, W wiekszosci krajów swiata wystepuje stale rosnace zapotrzebowanie na pelnowartosciowe, w ekonomicz¬ ny sposób wytwarzane, stosunkowo tanie zródla bialka, które chociaz czesciowo zastapilyby bialko zwierzece wzglednie uzupelnilyby niepelnowartosciowe zródla bialka (produkty zbozowe, pasza zielona). Do tego celu nadaja sie mikroorganizmy, zwlaszcza drozdze, poniewaz mozna je hodowac w skali przemyslowej a ich szyb¬ kosc rozmnazania w porównaniu z szybkoscia wzrostu zwierzat i roslin jest wyraznie wieksza. Polowa suchej zawartosci komórki drozdzowej sklada sie z bialka, którego sklad aminokwasowy jest w przyblizeniu taki, jaki ma porównawczy wzorzec bialkowy wedlug EVO. W podanej nizej tablicy I przedstawiono pogladowo sklad aminokwasów w porównawczym wzorcu bialkowym wedlug E\0, dalej w bialku pelnowartosciowym i w bial¬ ku drozdzy.Tablica I Aminokwas (gN/16 g azotu bialkowego) Leucyna Izoleucyna Lizyna Metionina Cystyna Fenyloalanina Tryptofan Walina Tyrozyna Treonina FAO* 4,8 4,2 4,2 2,2 2,0 2,8 1,4 4,2 2,8 2,8 Bialko"1" pelnowartosciowe 8,8 4,2 7,2 3,85 ,7 1,3 8,8 3,6 ,3 o Drozdze 6-8 4-6 4-8 1,5-2 0,8-1 3-5 1-1,5 4-6 2,5-4 2-6 I * - FAONutritional Studies N 16 Rzym, 1957 + - World Protein Resources Amer. Chem. Soc. 1966, Rozdzial 2 o - dane literaturowe i pomiary wlasne2 90065 Wiadomo, ze specjalne szczepy mikroorganizmów na pozywkach, zawierajacych rozmaite cukry (heksozy; pentozy), alkohole (metanol, etanol, gliceryne), kwasy o lancuchu prostym (kwasy tluszczowe) lub alkany mozna rozmnazac w odpowiednich warunkach, przy czym wytwarzaja one substancje komórkowa o wysokiej zawartosci bialka i witamin.Sposoby znane praktycznie polegaja na hodowaniu szczepów drozdzy, które stosuje sie albo w postaci hodowli drozdzowych (drozdze piekarnicze, drozdze winne) albo w postaci substancji komórkowej zawierajacej bialko, nie dzialajacej fermentacyjnie i przeznaczonej do skarmiania bydla (drozdze paszowe). W kilku krajach uczyniono pierwsze kroki w kierunku zdezaktywowania i suszenia szczepów drozdzy fermentacyjnych i uczynie¬ nia ich w tej postaci uzytecznymi do celów zywieniowych (dodatkowe substancje uzupelniajace, skladniki srod¬ ków spozywczych).Szczepy drozdzy i zródla energii (zródla wegla stosowane do tych celów w praktyce przemyslowej zesta¬ wiono w podanej tablicy II.Tablica II Szczep drozdzy Saccharomyces cerevisiae 1 Saccharomyces fragilis Torulopsisutilis Candida guilliermondii Candida lipolytica Podloze melasa serwatka wywar lugi posiarczynowe hydrolizaty celulo¬ zy i skrobi, alkany Wady stosowanych zródel energii sa nastepujace: albo zródla te nie wystepuja w dostateczna ilosci (mela¬ sa, serwatka), albo wymagaja one bardziej lub mniej skomplikowanego przygotowania (lugi posiarczynowe, celuloza), albo ich rozszerzone zastosowanie napotyka problemy ochrony zdrowia (alkany), albo tez sa one oplacalne tylko w okreslonych okolicznosciach.Prawie równoczesnie z przesunieciem roszczen zywienia w kierunku bialka pojawil sie w wielu krajach swiata stale rosnacy nadmiar tluszczów przede wszystkim zwierzecych. Tluszcze nie stosowane lub nie dajace sie zastosowac do celów zywienia byly dotychczas wykorzystywane w postaci srodków pioracych (mydla), albo próbowano stosowac te tluszcze w postaci skladników uzupelniajacych mieszanki paszowe. Ich uzytecznosc jako srodków pioracych jest jednak stale redukowana wskutek produkcji syntetycznych srodków pioracych a bezposrednie stosowanie jako srodków paszowych okazalo sie nieoplacalne.Stwierdzono, ze wystepujace w nadmiarze tluszcze mozna wykorzystac w celu zywienia, przeksztalcajac na drodze biologicznej prawie polowe zawartosci tluszczu w wartosciowe bialko, przy czym równoczesnie powstaja cenne witaminy i inne biologicznie pozyteczne substancje tak, ze wytwarza sie koncentrat bialkowo-wi- taminowy, odpowiedni do bezposredniego zywienia.Sposób wytwarzania koncentratu bialkowo-witaminowego, odpowiedniego do zywienia ludzi i zwierzat, z zastosowaniem drozdzy, polega wedlug wynalazku na tym, ze uprzednio uzdatnione drozdze rozmnaza sie w aparacie fermentacyjnym w temperaturze 30-40°C w slabo kwasnym srodowisku, korzystnie z odczynem o wartosci pH = 4-6, przy intensywnosci napowietrzenia równej 150-300 m3/godz. m2 powierzchni aparatu fermentacyjnego, na pozywce, zawierajacej tluszcze roslinne lub zwierzece jako zródlo wegla oraz zawierajacej substancje nieorganiczne, a utworzona biomase oddziela sie od cieczy i ewentualnie na drodze wytlaczania, suszenia i/lub formowania przetwarza w srodek zywnosciowy odpowiedni do zywienia ludzi i zwierzat, przy czym ewentualnie daje sie równiez inne skladniki pokarmowe.Produkt wytworzony sposobem wedlug wynalazku mozna stosowac do wytwarzania srodków spozyw¬ czych, wzbogacania ubogich w bialko srodków spozywczych uzupelniania srodków zywnosciowych i produk¬ tów, których sklad aminokwasowy nie odpowiada potrzebnemu skladowi, wytwarzania produktów sluzacych do uzupelniania pozywienia (sosy, proszki), wytwarzania pokarmów obfitujacych w bialko i witamine B, wytwarza¬ nia preparatów obfitujacych w bialko, dla osób ciezko pracujacych fizycznie i sportowców oraz do uzupelniania koncentratów paszowych do chowu zwierzat.Sposób wedlug wynalazku rózni sie od sposobów znanych m.in. tym, ze jako zródlo energii (zródlo wegla) wykorzystuje sie tluszcze roslinne lub zwierzece, stosowanych tluszczów nie poddaje sie obróbce wstepnej (hydrolizie), stosuje sie mikroorganizmy, które po uzdatnieniu produkuja substancje komórkowa odpo¬ wiednia do zywienia ludzi.Oprócz tej zalety, ze zródla wegla (tluszcze roslinne lub zwierzece) stosuje sie bez jakiegokolwiek przygo¬ towania wstepnego, sposób wedlug wynalazku jest korzystny nadto z nastepujacych przyczyn:90065 3 —nie wymaga on zadnych szczególnych urzadzen i pólsposobów, rozmnazanie mikroorganizmów zachodzi w zwykly sposób i w powszechnie stosowanych urzadzeniach, —wyodrebniona jako produkt masa komórkowa nie wymaga specjalnego oczyszczania, poniewaz substrat (tluszcze i ich produkty rozpadu) a takze produkty przemiany materii w równej mierze stanowia skladniki pokarmowe.W sposobie wedlug wynalazku jako tluszcze roslinne lub zwierzece mozna stosowac wszystkie te tluszcze, które w temperaturze 30—40°C daja sie emulgowac z pozywka lub w pozywce. Zaliczaja sie do nich zgodnie z tym wszystkie tluszcze ciekle w temperaturze pokojowej, podnadto tluszcz wieprzowy, tluszcz zjelczaly, tluszcze odpadkowe i lój, jesli nie naruszaja one przepisów sanitarnych. Podczas fermentacji zanika odrazajacy zapach i smak, wywodzacy sie z chemicznego rozkladu (jelczenie) lub z charakteru produktu (lój, olej rybi).Jako hodowane mikroorganizmy stosuje sie w sposobie wedlug wynalazku przede wszystkim drozdze.Korzystnie stosuje sie szczepy nalezace do podrodziny Saccharomycetoideae z rodziny Endomycetaceae do podrodziny Cryptococcoideae z rodziny Cryptococcaceae, mozna jednakze stosowac równiez szczep Deateromy- cetes z grupy Kingi imperfecti.Nizej podano niektóre z mikroorganizmów nadajacych sie do stosowania w sposobie wedlug wynalazku.Podstawa do nazewnictwa drozdzy jest publikacja Looder'a i Kreger'a van Rij pt. The Yeasts - a Taxonomic Study, (wydawnictwo: North Holland Publishing Comp., Amsterdam 1967). Do drozdzy tych zaliczaja sie: Candida guilliermondii, Candida tropicalis, Candida lipolytica, Candida utilis (takze: Torula utilis, Torulopsis utilis), Saccharomyces fragilis, Saccharomyces lactis, Deuteromycetes, Geotrichum candidum (takze: Oidium lactis).Pozywka stosowana do rozmnazania drozdzy, oprócz tluszczu sluzacego jako zródlo wegla, zawiera jesz¬ cze sole amonowe, mocznik i inne jony nieorganiczne, takie jak PO4", Cl", K*, Na+, Mg2+, Ca2+, Mn2+, Zn2+, Fe2+ i Cu2+.Z soli stosowanych jako zródlo azotu, dodaje sie taka ich ilosc, aby poziom azotu w pozywce wynosil 0,1—0,2%, a stosunek N:P byl równy 4:1. Jony potasu i chloru wprowadza sie w postaci 0,1-0,2% KC1, a jony magnezu i siarczanowe w postaci 0,080—0,1% MgS04. Jako mikropierwiastki dodaje sie sole cynku i manganu, a pozostale jony sa zawarte na ogól w dostatecznej ilosci w stosowanej i doprowadzanej wodzie. Podczas rozmna¬ zania Saccharomycetes dodaje sie w razie potrzeby substancje zawierajaca czynnik wzrostowy, skutecznie eks¬ trakt drozdzowy, w ilosci 10—25 zg/litr.Rozmnazanie prowadzi sie w temperaturze 30—40° C, a w celu unikniecia mozliwego zaatakowania przez obce mikroorganizmy, w srodowisku o odczynie z wartoscia pH = 4,5-5. W celu stalego utrzymania tej wartosci pH nalezy doprowadzac srodowisko wodne o wysokim pH (zwlaszcza rozcienczony wodorotlenek amonowy).Bezwarunkowo konieczne do rozmnazania drozdzy zaopatrzenie tlenowe zapewnia sie na drodze wprowa¬ dzania powietrza, co zachodzi w zwyklych urzadzeniach Vogelbusch'a lub Lefrancios'a. Na 1 godzine i na 1 m2 powierzchni podstawowej aparatu fermentacyjnego wyprowadza sie 150—300 m3 powietrza.Po zakonczeniu rozmnazania, tluszcz jest w praktyce calkowicie zuzytkowany, a wówczas drozdze za pomoca separatora oddziela sie od srodowiska wodnego w znany sposób. Otrzymany produkt mozna w celu dalszego stosowania wytlaczac lub suszyc.W ten sposób otrzymuje sie, w zaleznosci od stosowanego tluszczu, 0,7-0,8 kg suchych drozdzy z 1 kg tego tluszczu. Zawartosc bialka w drozdzach wynosi co najmniej 50%, ich sklad aminokwasowy odpowiada charakterystycznemu skladowi aminokwasowemu drozdzy a udzial kwasów tluszczowych ich lipidów odzwier¬ ciedla rodzaj stosowanego tluszczu. Ponadto drozdze zawieraja jeszcze witaminy, zwlaszcza witaminy z grupy B, przede wszystkim witaminy B2, B6, Bi 2, dalej kwas nikotynowy i pantotenowy.Otrzymany koncentrat witaminowo-bialkowy, ze wzgledu na jego stosunkowo obojetny smak, mozna stosowac w postaci proszku lub pastylek, a takze do sporzadzania potraw dajac je np. do dan warzywnych, makaronów lub pieczywa. Tym samym podwyzsza sie pobierana dziennie ilosc bialka i witamin.Produkt wytworzony sposobem wedlug wynalazku mozna tez dodawac do konserw, pokarmów warzyw¬ nych i pieczywa, przeznaczonych do celów dietetycznych, przy czym produkty obfitujace w bialko taniej wytwarza sie w skali przemyslowej, a nadto mozna spelnic wymagania dietetyczne, stawiane w leczeniu rozmai¬ tych schorzen, przede wszystkim zadania diabetyków. Stosowana ilosc produktu zalezy od gustu i smaku, nie powinna byc wieksza od 200 g produktu na 1 kg srodka spozywczego.Produkt wytworzony sposobem wedlug wynalazku mozna tez stosowac w przemysle miesnym i wedliniar¬ skim, np. w wyrobach krwawej kiszki i pasztetowych, zastepujac stosowane z powodu swej wysokiej zawartosci skrobi, sluzace jako zródlo kalorii, maczne dodatki roslinne (ryz, maka, maka kartoflana) w calosci lub czescio¬ wo (prawie do 25-50%) przez produkt wytworzony sposobem wedlug wynalazku, dzieki czemu mozna wytwo¬ rzyc produkt spozywczy bardziej obfitujacy w bialko i o lepszej jakosci.4 90065 Podane przyklady objasniaja blizej sposób wedlug wynalazku, nie ograniczajac jego zakresu.Przyklad I. Drozdze o nazwie Candida utilis rozmnaza sie w pozywce zawierajacej 1% tluszczu wieprzowego.Drozdze, utrzymywane w zwykly i znany w mikrobiologii sposób, rozmnaza sie wstepnie w hodowli w kolbie wstrzasanej i równoczesnie uzdatnia na pozywce o nastepujacym skladzie: tluszczwieprzowy 1% siarczanamonowy 0,5% superfosfat 0,3% chlorekpotasowy 0,1% MnS04 '7H20 0,1% ZnS04-7H20 0,17% MnS04 • 7H20 0,005% Po uplywie 24-28 godzinnego rozmnazania wstepnego w temperaturze 30°C, otrzymane drozdze stosuje sie dalej jako substancje zaszczepiajaca.Pozywke zawierajaca sole nieorganiczne, wprowadza sie do wanny fermentacyjnej i uruchamia sie napo¬ wietrzanie z intensywnoscia 150-300 m3 /godz. • m2 powierzchni podstawowej aparatu fermentacyjnego.Tluszcz emulguje sie wprowadzajac 2—10-krotna ilosc roztworu pozywkowego zawierajacego sole nieorganiczne i ogrzewajac do temperatury 50 -70°C. Sporzadzona w ten sposób emulsje tluszczowa wprowadza sie do wanny a zawarta w wannie pozywke nastepnie zaszczepia sie drozdzami uzdatnionymi w ilosci 10-20% w przeliczeniu na ilosc zródla wegla.Fermentacje prowadzi sie w temperaturze 30-35°C, utrzymujac za pomoca 2-10% roztworu wodorotlen¬ ku amonowego stale odczyn o wartosci pH 4,5-5.Po uplywie 10-12 godzin rozmnazanie drozdzy konczy sie, tluszcz jest calkowicie zuzytkowany, to znaczy przeksztalcony w drozdze.W przeliczeniu na sucha zawartosc, produkt wykazuje nastepujacy sklad: bialko co najmniej 50% lipidy 7% popiól 6% witaminy: tiamina(Bi) co najmniej 3 mg/100 g ryboflawina(B2) co najmniej 5 mg/100 g kwas nikotynowy(PP) co najmniej 20 mg/100 g pirydoksyna(B6) co najmniej 1,5 mg/100 g ergosterol co najmniej 3 mg/100 g prowitamina P2 Otrzymane drozdze oddziela sie w znany sposób za pomoca separatorów od srodowiska wodnego i na drodze suszenia (suszarka bebnowa, suszenie rozpylowe) przeprowadza w stan zdolny do magazynowania.Przyklad II. Candida guillermondii rozmnaza sie na pozywce, zawierajacej jako tluszcz 3% wieprzo¬ wego tluszczu zjelczalego. Sklad pozywki odpowiada pozywce stosowanej w przykladzie I, z tym, ze zródlo azotu i ilosc fosforu wprowadza sie w ilosciach odpowiadajacych zródlu wegla. W niniejszym przypadku dodaje sie 0,4% mocznika i 0,45% superfosfatu.Rozmnazanie drozdzy prowadzi sie analogicznie jak w przykladzie I. Po uplywie okolo 9-10 godzin, gdy stezenie komórkowe osiaga wartosc 1,2-1,5%, rozpoczyna sie prowadzenie procesu metoda ciagla, w której na godzine odbiera sie 20-25% pozywki i te ilosc zastepuje sie na biezaco. Stezenie komórkowe w procesie ciaglym wynosi równiez 1,2-1,5%.Odprowadzona, zawierajaca drozdze pozywke poddaje sie analogicznej obróbce jak w przykladzie I. Ja¬ kosc otrzymanych drozdzy jest taka jak podano w przykladzie I.Przyklad III. Szczep drozdzy Saccharomyces fragilis rozmnaza sie na pozywce zawierajacej 2% tlusz¬ czu roslinnego.Pozywka zawiera 1% siarczanu amonowego i 0,6% superfosfatu a stezenie pozostalych skladników odpo¬ wiada stezeniom podanym w przykladzie I. Rozmnazanie drozdzy prowadzi sie analogicznie jak w przykladach I lub II, utrzymujac jednak temperature 37°C.Pozywke zawierajaca drozdze oddziela sie analogicznie jak w przykladzie I a substancje stala suszy sie.W przeliczeniu na sucha zawartosc, sklad przecietny otrzymanego produktu jest nastepujacy: bialko okolo50% lipidy 7- 9%90065 5 popiól 4-6% witaminy: tiamina(B,) 3- 5 mg/100 g ryboflawimi(B2) 4- 5 mg/100 g kwas nikoi vnowy(PP) 25-30 mg/100 g pirydolina(ii6) 2- 3 mg/100 g ergosterol 3— 5mg/100g (prowitamina P2) Przyklad IV. W procesie stosuje sie mieszana hodowle Candida utilis, nalezacej do podrodziny Cryptococcoideae, i Geotrichum candidum, nalezacego do Deuteromycetes.Pozywka moze zawierac dowolny tluszcz w ilosci 1—3%, a sole omówione w przykladach I-III dodaje sie w ilosci odpowiedniej do stezenia tluszczu.Rozmnazanie drozdzy rozpoczyna sie za pomoca Candida utilis. Jezeli w pozywce wystapi intensywne zakwaszenie, to wówczas zaszczepia sie Geotrichum candidum, a dalej postepuje sie w omówiony wyzej sposób metoda ciagla, pólciagla lub nieciagla.Pozywke zawierajaca drozdze, poddaje sie obróbce "analogicznej jak w przykladach I-IV.Sklad otrzymanej biomasy odpowiada skladom z poprzednich przykladów, z ta róznica, ze zawartosc bialka jest nieco nizsza, (okolo 45%) a zawartosc lipidów wyzsza (10—15%) niz w poprzednich przykladach.Przyklad V. 10-20 g suchych drozdzy, otrzymanych jak w przykladach I-IV, miesza sie z40g roztartych ziemniaków, 2 g soli i 2,5 g sproszkowanego mleka, a po dodaniu 100—120 ml wody, mase zagniata sie na ciasto. Z ciasta tego formuje sie preciki i wypieka sie krokiety ziemniaczane o podwyzszonej zawartosci bialka.Przyklad VI. Mieso siekane, odpowiednie do sporzadzenia klopsików miesza sie z równa iloscia kon¬ centratu bialkowego, wytworzonego analogicznie jak w przykladach I-IV. Otrzymuje sie w ten sposób taki produkt, który zawiera o okolo 20% bialka wiecej niz produkt zwyczajny.Przyklad VII. Do porcji dania jarzynowego dodaje sie 20 g koncentratu, otrzymanego jak w przykla¬ dach I—IV. Otrzymuje sie potrawe jarzynowa o podwyzszonej zawartosci bialka. PL