Verfahren zur Gewinnung von Hefe aus kohlehydrathaltigen Lösungen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei der Gewinnung von Hefe durch Züchtung von Mikroorganismen in kohlehydrathaltigen Lö sungen, insbesondere Holzzuckerwürzen, Sul fitablaugen und deren auf Alkohol, Butanol oder andere Gärungserzeugnisse verarbeiteten Schlempen als Hefe-Eiweissbildner, Mikro organismen der Gattung Monilia zu ver wenden.
Es wurde nun festgestellt, dass innerhalb dieser Gattung Monilia, welche eine grössere Gruppe von Mikroorganismen umfasst, eine Untergruppe, nämlich die Candida-Arten, eine Sonderstellung einnehmen, insofern, als diese Candida-Arten für die eingangs er wähnten Zwecke der Verwendung als Eiweiss bildner in kohlehydrathaltigen Lösungen be sonders geeignet sind. Dies gilt vor allem für die Candida-Arten Candida tropicalis, Can dida pelliculosa, Candida pulcherrima und Candida Guilliermondi, von welchen wie derum Candida tropicalis sich als ganz be- sonders geeignet erwiesen und zu den besten Ergebnissen geführt hat.
Die bei Verwendung von Mikroorganis men der Gattung Monilia für die eingangs erwähnten Zwecke als Hefe-Eiweissbildner in kohlehydrathaltigen Lösungen erzielbaren Vorteile treten bei einem Arbeiten mit Can dida-Arten, vor allem Candida tropicalis, be sonders deutlich in Erscheinung. Dies gilt vor allem hinsichtlich der Lebenskräftigkeit, der Möglichkeit einer Dauerzüchtung mit ein und demselben Stamm und der Eignung zur Verarbeitung von Pentosen. Die Candida- Arten sind ferner auch befähigt, Nicht- Kohlehydrate, wie z. B. Essigsäure und andere organische Säuren, Aldehyde und Alkohole, in vorteilhafter Weise als Nähr stoff quelle auszunutzen.
Wie weiterhin gefunden wurde, können mit Vorteil auch Mischungen von mindestens zwei verschiedenen Candida-Arten oder Mi schungen solcher mit andern Mikroorganis men, vorzugsweise Torulopsis-Arten, verwen- det werden. So wurden sehr gute Ergebnisse z. B. mit Mischungen von 8025 Candida tro- picalis und 20% Torula utilis, mit Mischun gen von 90% Candida tropicalis und 10% Candida pulcherrima und mit Mischungen von 75% Candida tropicalis, 10ö Candida Guilliermondi, 5% Candida pulcherrima, und in % Torula utilis erzielt.
Ferner wurde durch Versuche festgestellt. dass unter vergleichbaren Bedingungen in pentosehaltigen Lösungen z. B. Candida tro- picalis gegenüber Torula utilis die 1, 7fache Vermehrungsgeschwindigkeit besitzt.
Von den besonderen Vorteilen der erfin dungsgemäss zu verwendenden Candida-Arten für die eingangs genannten Zwecke seien noch die folgenden hervorgehoben: 1. Sie besitzen ausgesprochen dicke Zell- wände und können daher nur sehr schwer mechanisch geschädigt oder von Bakterien angegriffen werden.
2. Sie zeigen eine grosse Widerstands fähigkeit gegen physikalische Änderungen, wie Änderungen des PH oder der Temperatur oder der Zusammensetzung der Nährmedien.
3. Sie besitzen eine grosse Vermehrungs geschwindigkeit gegenüber andern Wuchs hefen.
4. Die bei ihrer Verwendung erzeugte Trockenhefe besitzt nur einen geringen Eigengeruch.
Die für die Zwecke der Erfindung mit besonderem Vorteil zu verwendenden Arten Candida tropicalis, Candida pelliculosa, Can dida pulcherrima und Candida Guilliermondi sind durch folgende Eigenschaften gekenn zeichnet Candida tropicalis Makroskopische Eigenschaften: A) Auf Würzeagar: Kolonien fast weiss, infolge der Vielfalt der Zellformen sehr ver schieden aussehend. Im allgemeinen sind junge Kulturen glatt, matt oder etwas glän zend, rundlich und konvex. Nach 2-3 Wo chen wird die Mitte meist unregelmässig und faltet sich. Eine ringförmige, glatte Zone um schliesst die Mitte, und um diese herum wächst Pseudomyzel in den Agar. Manche (sogenannte "membranöse") Stämme falten sich von vornherein, andere (sogenannte "kremöse") Stämme bleiben lange Zeit glatt lind glänzend.
13) In Nährlösungen und Würze bildet sich Bodensatz, jedoch weder Ring noch Decke. (Ausnahme: stark membranöseStämme können Decke bilden.) Mikroskopische Eigenschaften auf festen und in flüssigen Nährböden: In den ersten Tagen finden sich meist Einzelzellen, dann auch kleinere Zellverbände. in denen die Zell- grösse allmählich mehr und mehr divergiert. Später tritt Pseudomyzel hinzu mit sehr ver schiedenen grossen, oft recht langen Zellen und schliesslich noch grosse runde Chlamydo- sporen und Pseudokonidien, so dass das Mikro bild mehr uneinheitlich ist.
Nach einem Tag in Würze bei 28 C in Winge-Ranviersehen Kammern sind die Zel len oval, gegen den luftnahen Rand der kul- tur dagegen länglich. Sie messen 5,2 X 8 bezw. 3.3 X 8.2 . Gärung: -: Galaktose, Glukose, Saccharose, Maltose; -: Laktose, Raffinose.
Assimilation der Zucker (nach der auxano- graphischen Methode @ii Lodder): +: Galaktose, Glukose, Saccharose, Maltose/Xylose; -: Laktose, Raffinose.
Assimilation der Sticksloff verbindungen (gleiche Methode): +: Ammonsulfat, Tryptophan, Pepton, G T Ivkokoll, Asparagin; -: Kaliuninitrat, Harnstoff.
Besondere Kennzeichen: Vielförmigkeit. Vergärun- - der Zucker (siehe oben), Nicht- assiniilierbarkeit von Kaliumnitrat undHarn- stoff unter den Bedingungen der angegebenen Methode.
Selbstverständlich kommen auch Stämme von Candida tropiealis vor, die in dem einen oder dem andern Merkmal von den gegebenen Beschreibungen abweichen. Die schon er wähnte Vielförmigkeit der Zellen bedingt ge rade bei dieser Art öfter Abweichungen. Die biologische Beurteilung muss stets nach dem Gesamtbild erfolgen.
Candida pelliculosa Makroskopische Eigenschaften: A) Auf Würzeagar: Kolonien gelblich weiss, matt oder schwach glänzend, ganz glatt, rund, flach, Rand glatt, selten wenig Pseudomyzel.
B) In Nährlösungen und Würze: Nach einigen Tagen weisse, dichte, staubige Decke, kein Ring, etwas Bodensatz.
Mikroskopische Eigenschaften: Meist ein zelne Zellen, manchmal kleine, lockere Ver bände von Sprosszellen. Zellen weniger dick wandig als bei den andern Arten. Die Grösse der Zellen beträgt nach einem Tag in Würze bei 28 3,9 X 4,2 , sind also ziemlich klein, kurzoval bis rund. Sporenbildung selten, wie bei Candida tropicalis. Gärung: +: Galaktose, Glukose, Maltose, Saccha- rose (sämtlich stark); -: Laktose, Raffinose. Zuckerauxanogramm (Methode nach Lod- der): +: Galaktose, Glukose, Maltose, Saccha- rose/Xylose; -: Laktose, Raffinose.
Stickstoffauxanogramm (gleiche Methode): +: deutlich positiv nur für Pepton, alle andern sind meist negativ, zuweilen ganz schwach positiv sind: Ammon sulfat, Kaliumnitrat, Glykokoll und Asparagin.
Stickstoffauxanogramme sind meist undeutlich.
Candida pulcherrima (Synonym mit Torulopsis pulcherrima, umbenannt von Windisch in Candida p. we gen der starken Fähigkeit zur Pseudomyzel- Bildung.) Makroskopische Eigenschaften: A) Auf Würzeagar: 1. Kremöse Stämme: Kolonien weiss, in manchen Fällen rosa bis rot, glänzend, glatt, im Alter warzig wer dend durch Sekundärkolonien, in der Mitte erhaben rundlich, Rand jedoch lappig ge kerbt, sonst jedoch glatt, kein Pseudomyzel.
2. Membranöse Stämme: Kolonien gelb lich, stark gefältelt, runzlieh-netzig bis auf gewölbt gefaltet, unregelmässig erhaben. Form und Rand unregelmässig, fast lauter wirres Pseudomyzel.
B) In Nährlösung und Würze: Bodensatz und Ring, nach Wochen einige dünne Haut inseln.
Mikroskopische Eigenschaften: Bei den kremösen Stämmen Zellen einzeln oder zu wenigen, oval, ziemlich gross, nach einem Tag in Würze bei 28 Zellen 6,5 X 7,9,u läng lich 3,8 X 8,1 und 4,9 X 12 . In älteren Kulturen fallen grosse runde Zellen von 8 bis 20 auf mit je einem grossen runden Öl- tropfen: Askusmutterzellen, die Askus mit vier Sporen bilden. Nach Entlassung der vier Sporen hängt die leere Askushaut oft noch an der Mutterzelle wie bei Candida tropicalis. Bei den membranösen Stämmen üppiges, dik- kes und grosszelliges Pseudomyzel. Gärung: +: Glykose; -: alle andern.
Zuckerauxanogramm (nach Lodder): +: Galaktose, Glukose, Saccharose, Mal tose; -: Laktose, Raffinose/Xylose. Stickstoffauxantogramm (gleiche Methode): +: Ammonsulfat, Tryptophan, Pepton, Harnstoff, Asparagin; -: Kaliumnitrat, Glykokoll, Histidin. Candida Guilliermondi Makroskopische Eigenschaf ten: <I>A) -Auf</I> Würzeagar: <I>1.</I> Kremöse <I>Stämme:</I> Kolonien weiss, glänzend, glatt, etvas er haben, rund. Rand glatt. Kein Pseudomyzel. 2.
Membranöse Stämme: Kolonien weiss, meist von vornherein Fältelung und Krater bildung, dadurch Aufwölbung in der Mitte, aussen Pseudomyzel-Hof.
B) In Nährlösung und Würze: Auf der Oberfläche Inseln, die manchmal zu einer Decke verwachsen. Bodensatz.
Mikroskopische Eigenschaften: Zellen viel förmig, alle Übergänge von fast runden Sprosszellen bis zu 60 bis 80 langen Zellen, die Bruchtücke von Pseudomyzel darstellen. Zellen einzeln oder in engen Verbänden aller Grössen. Daneben sprossend Blastosporen und dünnes Pseudomyzel von unter 3 . Zellen in Würze nach einem Tag bei 2S C in der Mitte der Winge-Ranvierschen Kammer durchschnittlich 4,5 y 4,8 , in Richtung auf den Rand Neigung zur Pseudomyzcl-Bildung, daher Zellen länger 3,9 X 7.2 Am Rand selbst wirr verzweigtes Pseudomyzel das fast in Myzel übergeht, Zellgrösse sehr schwan kend. oft geringer, bei manchen Zellen nur 2-3 X 3-6 .
Gärung: +: Galaktose (schwach), Glukose, Saccharose, Raffinose (schwach); -: Maltose, Laktose.
Zuckerauxanogramm (Menthode nach Lod- der): +: Galaktose, Glukose. Saccharose, Raf finose; -: Maltose, Laktose/Nylose (Maltose manchmal schwach positiv). Stickstoffauxanogramm (gleiche Methode): +: Ammonsulfat, Tryptophari, Pepton.
Glykokoll, Asparagin; -: Kaliumnitrat.
Histidin und Harnstoff sind un sicher.
Weiterhin ist, wie gefunden wurde, eine neue Candida Art, nämlich Candida arborea, für den angegebenen Zweck besonders brauch bar, ist sie doch selbst der oben genannten Candida tropicalis noch überlegen, insbeson dere bei der Verarbeitung von Zellstoff ablaugen und deren auf Alkohol, Butanol oder andere Gärungserzeugnisse verarbeite ten Schlempen. Bei Candida arborea handelt es sich unm einen Organismus, von welchem eine Beschreibung im einschlägigen Schrift tum nicht ermittelt werden konnte.
Es sei daher im nachstehenden eine genaue Beschrei btung dieses Organismus gegeben: Eigenschaf ten der Canrdida arborea: A_l) Auf Würzeagar: Kolonien weisslich bis gelblichgranx im Alter etwas nachdun kelnd, griessig, rund, oft radial etwas gefäl- telt, mässig konvex in der Mitte stumpflkege- lig, Rand zunächst glatt, später gekerbt. Junge Kolonien ohne Pseudomyzel, nach Monaten manchmal schvacber Pseudonmyzel- Hof. Kein Psexidomyzel im Agar.
<I>B) In</I> N iihrtiisrnagen <I>und</I> Würze bildet sich starleer Bodensatz, jedoch weder Ring noch Decke.
EMI0004.0022
<I>3Iilrosl-o,rüs(,he <SEP> Eigc>risrhaffeir <SEP> auf <SEP> festen</I>
<tb> <I>oder <SEP> irr <SEP> flüssigen <SEP> Niihrbiideii:
</I> <SEP> Schon <SEP> nach
<tb> ein <SEP> oder <SEP> zwei <SEP> Tagen <SEP> herrscht <SEP> Bildung <SEP> von
<tb> Sprossverbänden <SEP> vor, <SEP> Ketten <SEP> von <SEP> ovalen,
<tb> bleichartigen <SEP> Zellen. <SEP> die <SEP> sich <SEP> stark <SEP> verzwei gen, <SEP> und <SEP> zwar <SEP> oft <SEP> nur <SEP> nach <SEP> einer <SEP> Seite, <SEP> wo durch <SEP> besenartige <SEP> Verbinde <SEP> entstehen, <SEP> die
<tb> sehr <SEP> charakteristisch <SEP> sind. <SEP> Ältere <SEP> Verbände
<tb> sind <SEP> dicht <SEP> und <SEP> fest <SEP> und <SEP> infolge <SEP> zentrifuga ler <SEP> Entfaltung <SEP> unübersichtlich, <SEP> wenig <SEP> Ein zelzellen.
<SEP> Die <SEP> Zellen <SEP> sind <SEP> ziemlich <SEP> gleich mässi@- <SEP> gross, <SEP> nach <SEP> einem <SEP> Tag <SEP> in <SEP> Würze <SEP> bei
<tb> ?S <SEP> 4,4X <SEP> 7,6 <SEP> ,er, <SEP> wenige <SEP> rundlichere <SEP> 4,4 <SEP> bis
<tb> 6,\x <SEP> u <SEP> 4,9-7,4,c(.
<tb> <I>Gasrun <SEP> g:</I>
<tb> -f-: <SEP> Gluleosc. <SEP> Sarcharose, <SEP> Rnffinose;
<tb> -: <SEP> Galaktose, <SEP> Maltose, <SEP> Laktose.
<tb> <I>_lssi.initatioir <SEP> derZucker <SEP> ()iacir.der-aitxaiio-</I>
<tb> <I>!tiap@iisc@r.en <SEP> Methode <SEP> ron <SEP> Lodder):</I>
<tb> i-: <SEP> Glukose, <SEP> Saccharose, <SEP> Maltose. <SEP> Raf finose/Kylose <SEP> ;
<tb> -: <SEP> Galaletose, <SEP> Laktose.
<tb> <I>_tssintil(ctinri <SEP> der <SEP> Stickstof <SEP> f <SEP> tlerWudangen</I>
<tb> <I>(gleiche <SEP> Methode):</I>
<tb> -f-:
<SEP> Axnmonsulfat. <SEP> Pepton. <SEP> KNO:" <SEP> Glyko holl, <SEP> Harnstoff, <SEP> Asparagin:
<tb> -: <SEP> Tryptophan, <SEP> Histidin. Die physiologischen Eigenschaften glei chen einerseits Torulopsis (= Torula) utilis, anderseits Candida Guilliermondi. Die mor phologischen Eigenschaften jeder jungen Kultur unterscheiden Candida arborea un verkennbar von beiden. Die Candida arborea bildet, auch wenn sieimBelüftungsverfahren gezüchtet wird, grosse Sprossverbände und fast keine Einzelzellen. Darum ist diese Hefe art besonders leicht direkt auf Filtern ab trennbar.
Selbstverständlich kommen auch Stämme von Candida arborea vor, die irr einem oder andern Merkmal von den gegebenen Be schreibungen abweichen.
Die biologische Beurteilung muss stets nach dem Gesamtbild erfolgen.
Die Candida arborea ist auch befähigt, Nicht-Kohlehydrate, wie z. B. Essigsäure und andere organische Säuren, Aldehyde und Al kohole, in vorteilhafter Weise als Nährstoff quelle auszunutzen.
Ausf ührungsbeispiele: 1. 5000 Teile Schlempe mit 0,8 % redu- 25 zierender Substanz werden mit Schwefelsäure auf PH 3,9 gebracht und nach Zusatz von
EMI0005.0003
0,6 <SEP> Teilen <SEP> Bittersalz,
<tb> 0,7 <SEP> " <SEP> Ätzkali,
<tb> 15,0 <SEP> " <SEP> Ammonsulfat zum Kochen erhitzt, worauf der Nieder schlag abfiltriert wird. In einem Gärgefäss werden 200 Teile einer Stellhefe der Art Candida arborea (die laut der Analyse 23,5 Trockensubstanz mit 45,4% Eiweiss hat) in 250 Teilen Wasser und 1000 Teilen der Würze gleichzeitig mit 0,03 Teilen techni scher Phosphorsäure eingebracht und gelüf tet. Nach einer Stunde beginnt der konti nuierliche Zulauf der restlichen 4000 Teile Würze zusammen mit 0,12 Teilen techni scher Phosphorsäure, der nach 7 Stunden beendet ist.
Nach weiteren 5 Stunden Reife zeit wird die Hefe von der Würze getrennt, gewogen und analysiert. Die Ausbeute be trägt 303 Teile abgepresster Hefe mit 23,0% Trockensubstanz und 51,2% Eiweiss in der Hefetrockensubstanz, der Zuwachs 22,6 Teile Hefetrockensubstanz = 14,3 Teile Eiweiss. Aus einem Liter Schlempe werden somit 2,9 g Eiweiss erhalten. Aus dem verschwun denen Stickstoff der Würze errechnet sich eine Ausbeute von 2,75 g Eiweiss auf einen Liter Schlempe.
2. 1000 Teile einer Buchenholzsulfit ablauge, die auf Butanol vergoren und durch Destillation entgeistet ist (Butanolschlempe), werden mit der nötigen Schwefelsäuremenge auf pH 4,8-5,0 eingestellt, mit einem wäs serigen Auszug von 2 Teilen Superphosphat, 0,15 Teilen Bittersalz (MgS047H20), 0,2 Tei len KCl, 1,7 Teilen Ammonsulfat versetzt und aufgekocht. Nach der Filtration enthält diese verhefungsfertige Schlempe 8,4g pro Liter Zucker.
In einem Gärgefäss werden 710 Teile die ser Schlempe im Zulaufverfahren bei pH 5,0 verheft, wozu man 20 Teile Stellhefe der Art "Candida arborea" verwendet. Die Zu laufzeit beträgt 7 Stunden, die Gesamtgär- zeit 10 Stunden. Nach Beendigung der Ver- hefung werden 34 Teile Hefe geerntet; die zugewachsene Hefemenge beträgt also 14 Teile. Bei einem Eiweissgehalt in der Hefe trockensubstanz von 50 % errechnet sich die Eiweissausbeute zu 28 %, bezogen auf einge brachte reduzierende Substanz.
3. 1000 Teile Buchenholzsulfitablauge, die ca. 4,3 % reduzierende Substanz enthalten und die durch bekannte Verfahren (z. B. durch Lüftung) verhefungsfähig gemacht worden sind, werden mit
EMI0005.0014
8 <SEP> Teilen <SEP> Superphosphat,
<tb> 0,65 <SEP> Bittersalz,
<tb> 1,2 <SEP> Ätzkali,
<tb> 8,75 <SEP> Ammoniakwasser
<tb> (mit <SEP> 20 <SEP> % <SEP> Stickstoff) und so viel Kalk versetzt, dass ein pH von 4,6-4,8 eingestellt wird.
Nach der Abtren nung der Feststoffe läuft diese Würze kon tinuierlich einem mit der nötigen Stellhefe der Art Candida arborea beschickten Gär- apparat zur kontinuierlichen Verhefung zu. Nach entsprechender Verweilzeit der Würze im Gärapparat wird sie kontinuierlich, ent sprechend dem Zulauf abgezogen und von der Hefe abgetrennt. Der hefefreie, verlhefte Ablauf enthält noch etwa 0,6-0,7% redu zierende Substanz und 0,0001-C,001% an organischen Stickstoff. Die Eiweissausbeute liegt also bei etwa 2)6-27%, berechnet auf eingebrachte reduzierende Substanz.