CS204593B1 - Způsob výroby pekařského droždí - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby expedičního droždí jednorázovou přítokovou kultivací na normálních řídkých” nebo koncentrovaných, tzv. hustých” melasovýoh záparáoh, s dobrou trvanlivostí, vysokým obsahem buněčného glykogenu a trehalosy. Toto droždí je zvláště vhodné jako výchozí materiál pro výrobu aktivního sušeného droždí.

Klasické způsoby výroby droždí přítokovou kultivací, dnes všeobecně používané, jsou založeny na plynulém přísunu živin, nezbytných pro růst kvasinek, více méně podle růstové rychlosti, po celou dobu fermentaoe. Pokud se dávkuje minerální dusík odděleně od melasové zápary, zpravidla se jako přídavek ukončí 1 až 2 hodiny před koncem hlavního kvašení. Toto opatření spolu s následující periodou dokvášení kádě, která trvá 1/2 až 1 hod. po zastavení přítoku všech živin, má na konci fermentaoe vésti k dostatečnému vyzrání droždí a zvýšení jeho trvanlivosti. Ve skutečnosti však droždí takto připravené obsahuje stále ještě relativně vysoký, od fermentaoe k fermentací kolísající podíl nevyzrálých, pučících buněk. Také nejlépe vyzrálé násadní droždí obsahuje malé procento dělících se buněk, nehledě na to, že všechny buňky se nenacházejí ve stejném vývojovém stadiu během jednoho generačního cyklu. Tím je i zapříčiněna jejich rozdílná citlivost vůči sušení, což prakticky znamená, že použití normálního lisovaného droždí pro přípravu aktivního sušeného droždí vede k získání produktu s velmi nízkou mohutností kynutí (ČSN 56 6810) a s vysokým obsahem mrtvých buněk.

204 593

204 593

Mimoto při nedostatku sacharidů v zápaře během zrání droždí na konci fermentace vzniká nebezpečí, že kvasinky spotřebují buněčné zásobní látky (glykogen, trehalosu), takže droždí je pak méně trvanlivé. Byly proto hledány různé způsoby úprav fermentačních postupů, umožňujících získat na konci kvasného procesu z hlediska vývoje vyrovnanou, synchronizovanou buněčnou populaci, s ukončením dělením buněk.

Tak např. podle britského patentu č. 1 174 733 se musí při kvašení přesně po prvním generačním cyklu na dobu 1 hodiny silně zbrzdit přítok živin a vzduchu ko kvasící zápary. Přesné určení vhodného okamžiku k dočasnému přerušení kvašení není však v provozním měřítku snadné, takže očekávaného efektu nemusí být dosaženo.

Přídavek inhibitorů růstu, např. biomycinu (SSSR pat. 207 189) do kvasící zápary na konci fermentace může vzbudit oprávněné námitky se strany hygieniků, nebol je známo, že buňky kvasinek inklinují k hromadění cizorodých látek, aí již jako takových nebo po metabollcké transformaci.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby pekařského droždí s vysokým obsahem glykogenu a trehalosy, zvýšenou trvanlivostí a odolností k dehydrataci podle vynálezu, jehož podstat spočívá v tom, že kmen kvasinek, isolovaný z buněčné populace podrobené selekčnímu tlaku opakovaného vysušení a rehydratace, se použije k přípravě násadního droždí, z něhož se vyrábí expediční droždí tak, že veškeré množství živin obsahujících minerální dusík a fosfor, které odpovídá očekávanému výtěžku droždí, je postupně přidáváno v nadbytku jen asi do konce prvé poloviny celkové doby kvašení. Melasová zápara je v této době dávkována obvyklým vzestupným způsobem až do max. hodinového přítoku melasové zápary (asi 8 až 10 % celkového množství melasy). Fermentace pak dále pokračuje pouze za konstantního přítoku maximálních hodinových dávek čisté melasové zápary, takže v druhé polovině kvašení je postupně do kvasící zápary přítokováno zbývajících nejméně 50 % celkového množství spotřebované melasy. Toto opatření má příznivý vliv na fyziologickou aktivitu buněk, nebot v druhé polovině kultivace expedičního droždí při stoupající růstové křivce se živení dusíkem stává postupně limitujícím (tab. 1), ale přísun exogenních uhlíkatých zdrojů (melasa) při intenzivním vzdušnění fermentované zápary stačí nejen pro dokončení růstu, ale i pro další kumulaci rezervních látek (trehalosa, glykogen), významných pro trvanlivost, v nuňkách s ukončeným dělením (obr.l). Změny frakcí sacharidů v kvasinkách, sledované během fermentace podle vynálezu a znázorněné na obr. 1 byly stanoveny metodami podle TREVELYNA, upravenými P.R. STEWARTEM (Analytical Methoda for Yeasts, in Methods in Cell Biology XII,; D.ffi, Prescott, editor, Acad. Press, N.Y.,1975» s. 111 - 147).

204 59

Tabulka 1

Průběh fermentace expedičního droždí (IIIG) podle vynálezu v provozních podmínkách

Doba far- raentace (h)	Σ é o a i	’ a - t	éhem kvašení	Droždí v zápaře
Teplota (oc)	5T“	PH	Etanol(l) (obj. %)	Amoniakální* Amidický dusík (mg/1)	kg D27(2)	celkový dusík (% suš.)	(% suš.)
0	29	1,1	5,4	0,40	151,2	965	7,68	3,8
1 •	29	1,0	5,5	0,42	123,2	1010	7,28 ·	3,8
2	31	2’2	5,5	0,37	151,2	1489	8,96	4,5
3	29	1,3	5,1	0,35	126,0 { 1563 72,8 l 2106	9.31 1	4,7
t 4	30	1,5	4,9	0,33	8,68 i	5,3
5	30	1,6	4,8	0,28 0,18	44,8	2201	9,52 (	4,5 i
6	31	i,8	4,9	28,0	2297	9,24	4,2
7	30	2,0 :	5,0	0,17	28,0	2393	8,60 I j	3,7
8	29	2,1 J	5,1	0,12	28,0	2904	8,40	3,2
9	31 ΐ	2,3 5	5,2	0,15	28,0	3159	8,40 í	3,4
	í	í			i	3276 1	*
10	31	2,5 í	5,2	0,28	28,0	7,90	3,2
11	30	2,5 i	5,1	0,41 t	22,4	3393	7,20 j	3,1
12	30	1	5,2	0,45	22,4	3472		2,6

Vysvětlivky k tabulce 1 (1) SOBCZAK, E. .: Modifikace chemické metody stanovení etanolu

Prezm.ferm.i rolny, 12, 1975, 5, č. 8/9

Překlad Potravinářské aktuality STI Praha, 19. 1976, 51, ř.P č.2 (2) Dgy = droždí o sušině 27 % (KLEINZELLER, A,: Centrifugační metoda pro stanovení koncentrace kvasničné hmoty. Kvasný prům., 1 , 1955, 41

Přesun živení fosforem a minerálním dusíkem podle vynálezu jen do prvé poloviny kvašení má vliv na počáteční vysoký obsah celkového dusíku, fosforu a glykogenu v drož dí. V druhé polovině kvašení nastává však pokles dusíku i fosforu v droždí na normální hodnoty (tab.l). V polovině kvasného procesu se postupně ustavují optimální podmínky pro aerobní glykolysu s vysokou energetickou hladinou buněk a pozvolně nastupujícím nedostatkem asimilovatelného dusíku v zevním prostředí. Vysoká energetická hladina metabolismu buněk za aerobiosy pak také asi umožňuje zpětnovazebnou inhibici aktivity enzymu fosfofruktokinasy, prostřednictvím citrátu a ATP (adenosintrifosfát). Díky této inhibici zvyšuje se pak koncentrace glukoso-6-fosfátu ve prospěch syntézy zásobních polysacharidů. Vedle toho allosterická aktivace buněčné isocitrátdehydrogenasy pomocí AMP (adenosinmonofosfát) je patrně brzděna, takže koncentrace buněčného citrátu, který se dále může zapojovat do syntézy lipidů, stoupá. Biosyntéza membránových lipoproteinů v kvasinkách může nepochybně mít vliv na rigiditu buněčné stěny a tím i působit na rezistenci buněk, vystavených nepříznivým účinkům dehydratace.

204 S93

Proto výhodou postupu podle vynálezu je možnost výroby suchého pekařského droždí, které si během sušení a skladování podstatně lépe zachovává biologickou aktivitu (mohutnost kynutí těsta - viz tab. 2) než droždí normální.

Tabulka 2

Změny v biologické aktivitě (mohutnosti kynutí těsta) během skladování aktivního sušeného droždí (ASD), připraveného z normálního lisovaného droždí a droždí podle vynálezu

Doba skládo-	Mohutnost	k v n u t	í v	minutách
vání (počet dnů)	ASD z	normálního lisovaného droždí	ASD z	lisovaného drozd vynálezu	i podle
	VJ =234==í	řrobní =24§==	šarže č = = =!= = = :	|5Z========	===12=,	pokusná ===2g===	šarže ==12=====	=24==============
0	93	87	89	84	57	57	60	61
30	113	115	115	95	64	60	60	67
60	120	128	141	123	74	65	74	80
90	150	142	174	140	78	71	78	83
120	174	160	ne-	159	81	76	80	85
150	neky-	183	ky-	170	95	90	84	99
íeo	ne	205	ne	191	109	105	112	118

Vysvětlivky k tabulce 2

ASD - aktivní sušené droždí, připravené sušením droždí v provozní fluidní sušárně při teplotě 30 + 2 °C na sušinu 93 až 94 %. ASD bylo skladováno v sáčcích z laminované hliníkové fólie SVITAL/PE, bez inertní atmosféry, při normální teplotě (20 + 2 °c)

Mohutnost kynutí - mírou mohutnosti kynutí droždí v těstě je doba (v min.) potřebná k tomu, aby za podmínek metody (ČSN 56 0188 Metody zkoušení droždí) působením droždí těsto vykynulo na určitý, konstantní objem.

Také čerstvé lisované droždí podle vynálezu má výhodné vlastnosti, kterými předčí normální droždí. Vedle vysoké trvanlivosti (tabulka 3) je to významný obsah zásobních sacharidů - trehalosy a glykogenu) (obr.l). Izolace těchto látek chemickou cestou z droždí vyrobeného podle vynálezu je nesporně výhodná, nebot dává předpoklady k nejméně dvojnásobným výtěžkům oproti izolaci z droždí normálního. Další výhodou způsobu podle vynálezu je zkrácení doby fermentace o závěrečnou dozrévací fázi kvašení bez přítoku zápary. Jak je zřejmé z obr. 1, není ani žádoucí, s ohledem na zachování maxima zásobních látek v droždí, fermentační proces dále prodlužovat. Prokvašená zápara je na konci fermentace na živiny chudá, takže u droždí, které je vysoce metabolicky aktivní, pak dochází k utilizaci vnitrobuněčných zásob.

204 593

Tabulka 3

Mohutnost kynutí a trvanlivost normálního lisovaného droždí v porovnání s lisovaným droždím podle vynálezu z výroby v drožáárně Libáň

Normální lisované droždí	Lisované droždí podle vynálezu
Výrobní šarže č.	Mohutnost kynutí (min.)	Trvanlivost (h při 35°C)	Pokusná šarže v c.	Mohutnost kynutí (min.)	Trvanlivost (h při 35 °C)
44	70	96	10	62	120
79	65	72	38	66	144
91	65	72	63	60	122
117	65	96	99	58	148

Vysvětlivky k tabulce 3

Mohutnost kynutí - viz vysvětlivky k tabulce 2

Trvanlivost při 35 °C - trvanlivostí se rozumí doba (počet hodin), po kterou droždí nejeví při 35 °C příznaky rozkladu (ztekucení) (ČSN 56 0188 Metody zkoušení droždí)

V následujících příkladech provedení je objasněn způsob výroby droždí podle vynálezu, aniž se jimi jakkoliv omezuje.

Příklad 1

Výchozím materiálem pro výběr produkčního kmene kvasinek bylo normální lisované droždí, připravené z běžných drožáárenských kultur Tk+L. Droždí bylo nejdříve usušeno v provozní fluidní sušárně při teplotě 30 + 2 °C na sušinu 92 %. 0,5 kg suchého droždí jsme vložili na dobu 64 hodin do termostatu, vyhřívaného na 46 + 0,5 °C. U vzorku suchého droždí jsme pak během 30 minut provedli rehydrataci rozmícháním droždí ve 3 1 destilované vody, ochlazené na + 5 °C. Po odstředění byla kvaeničná pasta vlisována pomocí laboratorního plachetkového lisu na sušinu 29 %· Z droždí byly znovu připraveny granule, které byly sušeny v laboratorní fluidní sušárně vzduchem, předehřátým na 30+0,5 °C, po dobu 9 hodin. Z droždí o sušině 96 % vznikla rozmícháním ve sterilní destilované vodě suspense, kterou jsme po provedení postupného stovkového a desítkového ředění asepticky pipetovali do sterilních Petriho misek s následujícím přelivem a rozmícháním ve slabé vrstvě sladinového agsru. Agarové plotny byly pak inkubovány při 28 °C. Nejrychleji rostoucí, avšak dobře izolované kolonie byly po mikroskopické kontrole přeočkovány roztěrem na plotnách s melasovým agarem následujícího složení :

melasa ( 50 °s) 310 g superfosfát 2 g voda 1000 ml

H₂S0₄ (96 %)

0,5 ml

204 503 vařit jednu hodinu a přidat ^(lffl4>2 ^S04 4 g (SH₄)₂ HK>₄ 3 β pH upravit na 6,0, zahřát v autoklávu na 116 °C, doplnit vodou na 1000 ml, zfiltrovat, přidat 20 g agaru a sterilizovat 20 min. při 121 °C.

Po nárůstu kolonií se u paralelních ploten kontroluje homogenita jednotlivých izůlátů kultur přelivovou metodou s TTC (trifenyltetrazolium chlorid) na výskyt respiračně defioietních mutantů a u vybraných izolátů se provedou nezbytné biochemické testy (ROCKOVÁ - KRATOCHVÍLOVÁ, A. Katalog kultúr kvasinek,·.Veda, Bratislava, 1977,s.201): Nepřítomnost ureasy, asimilace dusičnanů (negativní), zkvašování maltosy, sacharosy, galaktosy á rafinoay. Mimoto provedeme sporulačni test na agaru s octanem draselným (ŠILHÁNKOVÁ, L., DEMNEROVÁ, K. OBDRŽÁLEK, V. j Laboratorní návody pro cvičení z mikrobiologie, skriptum VŠCHT, SNTL, Praha 1974) a kontrolu morfologie askospór.

Užší výběr produkčního kmene pak provedeme na základě schopnosti syntézy glykogsnu a trehalosy za N-limitníoh podmínek aerobní respirace, např. v laboratorní modifikaoi příkladu 2 nebo 3.

Příklad 2

K výrobě expedičního droždí III. generace podle vynálezu se použije 100 000 1 kvasná kéž, která se po vyčištění a sterilizaci naplní 45 000 1 pitné vody 30 °C teplé.

Do kádě se dále načerpá 1 200 1 melasové zápary 20 °Bg a po přidání 20 kg síranu amonného, 6 kg síranu hořečnatého a nastavení slabého přívodu vzduchu se provede zakvašení kádě násadním droždím II. generace, které bylo připraveno obvyklým způsobem za použití produkčního kmene kvasinek. Na očekávaný netůovýtěžek 2 500 kg droždí o sušině 27 % (D₂?) se použije 600 až 700 kg násadního droždí ve formě kvasničného mléka. Počáteční hodnota pH se upraví přídavkem kyseliny sírové. Nato začíná fermentace přítokem živin podle fermentačního schématu (tab. 4). V první hodině kvašení se do kvasné kádě přidá D-biotin, za horka (60 až 70 °C) rozpuštěný ve 3 litrech vody. Od druhé hodiny fermentace se postup ně zvyšuje intenzita vzdušnění kvasné kádě až do maxima okolo čtvrté až páté hodiny, při němž se setrvá až do konce fermentace (trubkový větrací syetém). Jakmile skončí přítok melasové zépary,. vzdušnění kvasné kádě se okamžitě sníží na minimum, které stačí pouze k slabému míchání obsahu kádě. Prokvašená zápara se současně intenzivně chladí a droždí se neprodleně ze zápary odseparuje. Výtěžek droždí je v průměru asi o 200 kg vyšší než předpoklad. Zvýšení zřejmě ovlivňuje užití biotinu, který ae normálně do kvašení nepřidával. Průběh fermentace a jakost droždí odpovídá výsledkům, uvedeným v tab. 1, 2, 3.

204 993

Tabulka 4

Suroviny a schéma kvašení III. expediční generace droždí podle vynálezu (normální řídká melasová zápara - drožáárna libáň

Pro přípravu zápary : 3 500 kg melasy M50 se zředí vodou ne celkový objem asi 15 000 1
	(19 až 20 °Bg), pH se upraví pomocí HgSO^ na hodnotu 5,0 (cca 18 až 22 1 konc. HgSO^), var 1 hod.
Doba fermentace	Přítok melasové	Síran amonný	Fosforečnan	Čpavková voda
(hod)	zápary (obj.díly)	(kg)	amonný stř. (kg)	(1)
0	10	20		-
1	-	-	-	-
2	5	10	15	-
3	7	10	-	20
4	9	10	-	25
5	10	-	15	20
6	11	-	-	15
• 7	12	-	-	-
8	12	-	-	-
9	12	-	-	-
10	12	-	. -
11	12	-	-	-
12	12	-	-	-
V 1. hodině kvašení se přidá :	0,75 g D-biotin 6,0 kg síran hořečnatý

Příklad 3 «

Výroba expedičního droždí III. generace podle vynálezu s užitím koncentrované (husté) melasové zápary byla provedena v 100 000 1 kvasné kádi, vybavené míchadlem s aeračním systémem typu PRINGS, podle fermentačního schématu, znázorněného v tab. 5.

Kalkulace živin vycházela z předpokládaného výtěžku 12 000 kg droždí o sušině 27 %. Pro fermentaci se použilo v přepočtu na sušinu 27 % 2 093 kg násadního droždí II. generace.

Objem předlohy s násadním droždím a živinami na začátku fermentace činil 47 200 1. Po 15ti hodinách kvašení se zvětšil objem zápary s droždím na 84 000 1. Podobně jako při fermentaci na normálních zředěných záparách skončilo kvašení kádě v 15. hodině, tj. když byl dokončen přítok sladké melasové zápary.

Výtěžek droždí činil 11 167 kg D_2?. Obsah 0,3 % etanolu v prokvašené zápaře v přepočtu na droždí (1 ml etanolu odpovídá 3,732 g droždí Dg?) doplňuje celkový výtěžek

204 593 na předpokládanou hodnotu 12 000 kg. Droždí mělo výbornou mohutnost kynutí (49 min.) i trvanlivost (144 hodin při 35 °C).

Sušením lisovaného droždí na provozní fluidní sušárně (3 h při 30+2 °C) bylo získáno aktivní sušené droždí s obsahem sušiny 94 % a mohutností kynutí těsta 60 min. Suché droždí mělo údržnost více než 1 rok při 5+2 °C, půl roku při 20+2 °C po zabalení v sáčcích z laminované hliníkové folie typu Svital/PE, bez vakua nebo inertní atmosféry. Skladováním pod dusíkem nebo ve vakuu lze jeho trvanlivost prodloužit asi na dvojnásobek uvedených hodnot.

Tabulka 5

Suroviny a schéma kvašení III. expediční generace droždí podle vynálezu (koncentrovaná hustá melasová zápara - droždárna Olomouc

Příprava zápary : Melasa, předehřátá na 60 °G se ředí vodou na 35 °Bé. Při této hodnotě odpovídá 1 kg melasy s 80 % sušinou 2 1 zápary. Ve směšovací nádrži se současně roztok melasy okyseluje pomocí kyseliny sírové na pH 4,5 a sterilizuje v deskovém výměníku záhřevem na cca 120 °C po dobu 30 sekund. Vyvločkované koloidy a jiné nečistoty se odstraní z hotové zápary po .jejím zchlazení na 30 °C kalovou odstředivkou.

Doba fermentace (h)	pH fermentace	melasová zápara 35 °Bé (1/h)	čpavková voda (l/h>	kyselina forečná .........(1/h)	fos- (75 %)	kyselina sírová konc. (1/h) .......
0	5,0	730	40	20
1	4,1	-	-	-		-
2	4,9	670	55	10		-
3	5,4	920	70	20		-
4	5,3	1040	80	10		-
5	5,5	1220	100	10		-
6	5,6	1440	110	20		-
7	5,5	1560	120	25		15
8	5,5	1720	110			15
9	5,3	1800	-	-		-
10	5,0	1800	-	-		-
11	5,3	1800	-	-		-
12	5,5	1800	-	-		-
13	5,6	1800	-	-		-
14	5,6	1800	-	-		-
15	_	1600	-	-		-

V 1. hodině kvašení se přidá : 2,6 g D-biotin

20,0 kg síran hořečnatý

Claims (1)

1. Způsob výroby pekařského droždí s vysokým obsahem glykogenu a trehalosy, zvýšenou trvanlivostí a odolností k dehydrataci, vyznačený tím, že produkční kmen kvasinek, izolovaný z buněčné populace, která byla vystavena selekčnímu působení zvýšené teploty, opakovaného vysušení a rehydratace, se použije k přípravě násadního droždí pro fermentační proces, řízený tak, že veškeré minerální dusíkaté a fosforečné živiny se v množství odpovídajícím celkovému výtěžku droždí, přivádějí do kvasné kádě v prvých hodinách kvašení a jejich přídavek skončí nej později do prvé poloviny celkové doby fermentace, takže během dalšího kvašení nejsou do kádě přiváděny jiné živiny než čistě melasová zápara, jejíž přítok ukončuje kvasný proces, aniž je nutná perioda dokvášení bez přítoku živin.