CZ6716U1

CZ6716U1 - Yeas biomass enriched with indispensable trace elements

Info

Publication number: CZ6716U1
Application number: CZ19977199U
Authority: CZ
Inventors: Lubomír Adámek; Bohuslav Beneš; Miloš Beran; Eva Rutová; Slavomíra Vavreinová
Original assignee: Výzkumný Ústav Potravinařský Praha
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1997-09-23
Publication date: 1997-10-23

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká kvasničné biomasy obohacené nezbytnými stopovými prvky.The technical solution concerns yeast biomass enriched with essential trace elements.

Dosavadní stav technikyBackground Art

V posledních několika desetiletích došlo k významnému vývoji poznání nezbytné role řady stopových prvků v živočišném organisf mu, včetně lidského. Prvky jako Zn, Fe, Cr, Se, Co, Mn, Cu, Mg,In the last few decades, the knowledge of the necessary role of a number of trace elements in the animal body, including the human, has evolved significantly. Elements like Zn, Fe, Cr, Se, Co, Mn, Cu, Mg,

J, nebo Ca působí na centrální i periferní nervový systém člověi_ ka, na jeho zažívací trakt, kosterní, svalový a kožní systém, na « systém krevního oběhu a dýchání i na hormonální a imunitní systém. Některé z těchto prvků jsou v lidské výživě deficitní, což má za následek zvýšené riziko některých tzv. civilizačních chorob, mezi které patří např. rakovina, kardiovaskulární choroby, nebo určité formy cukrovky.J, or Ca acts on the central and peripheral nervous system of humans, on its digestive tract, skeletal, muscular and skin systems, on the system of blood circulation and respiration, and on the hormonal and immune systems. Some of these elements are deficient in human nutrition, resulting in an increased risk of some so-called civilization diseases, such as cancer, cardiovascular disease, or certain forms of diabetes.

Pro normální vývoj a udržení optimálního fyzického a psychického stavu lidského organismu je tedy nezbytný trvalý a vyvážený příjem těchto stopových prvků. Tento příjem může být zajištěn formou nejrůznějších potravin s vysokým přirozeným obsahem minerálních látek. Protože pro některé z výše jmenovaných prvků nejsou takovéto potraviny běžně k dispozici, nebo je jejich obsah velmi nestálý, je nutno tento problém řešit formou speciálních dietetických doplňků obsahujících některé z deficitních prvků, nebo jejich optimální kombinaci. Jedním z faktorů, který velmi podstatně podmiňuje vstřebávání těchto prvků ze zažívacího traktu a jejich další využitelnost organismem, je chemická forma těchto prvků. Někteří z výrobců dietetických přípravků nevěnují tomuto faktu patřičnou pozornost a jejich preparáty obsahují stopové prvky ve formě anorganických sloučenin, které často nejsou organismem dostatečně využitelné. Jiní autoři chemickou formu stopových prvků v dietetických přípravcích přesně nespecifikují. Jako příklad lze uvést tekutý minerální doplněk obsahující anor, ganické sole některých stopových prvků, přihlášený v ČR jako ^- vynález pod reg. č. 6088-90 nebo užitné vzory registrované v ČR pod č. 3663 nebo 5892. Jiné potravní doplňky obsahují některéTherefore, the sustained and balanced intake of these trace elements is essential for normal development and maintenance of the optimal physical and mental state of the human organism. This intake can be assured by a variety of foods with a high natural mineral content. Because for some of the aforementioned elements such foods are not normally available or their content is very volatile, it is necessary to address this problem in the form of special dietary supplements containing some of the deficiencies or their optimal combination. One of the factors that greatly determines the absorption of these elements from the gastrointestinal tract and their further use by the organism is the chemical form of these elements. Some of the manufacturers of dietetic products are not paying due attention to this fact, and their preparations contain trace elements in the form of inorganic compounds, which are often not sufficiently utilized by the organism. Other authors do not specifically specify the chemical form of trace elements in dietetic preparations. As an example, a liquid mineral supplement containing anor, ganic salts of some trace elements, registered in the Czech Republic as ^- invention under reg. No. 6088-90 or utility models registered in the Czech Republic under no. 3663 or 5892. Other dietary supplements include some

I stopové prvky ve formě lépe využitelných organických solí, jako jsou např. laktáty, pikolináty, glukonáty, nikotináty, citrany nebo fumaráty. Jako příklad lze uvést vynález přihlášený v ČR pod č. 1632-95 nebo registrované užitné vzory č. 5571, 5806, 3681 a 2971. Přihlášeny nebo zaregistrovány byly také dietetické preparáty obsahující některé jednotlivé stopové prvky, jako je Cr, Zn a Se ve vazbě na kvasničnou biomasu různého původu. Jedná se např. o vynález č. 263297, přihlášku vynálezu č. 2996-92 nebo užitný vzor č. 4343. Jako vynález č. 280307 byl v ČR také zaregistrován dietetický přípravek na bázi směsi pivovarnických kvasnic a sladkovodních řas. Tento přípravek však není suplementován žádným prvkem.I trace elements in the form of more useful organic salts such as lactates, picolinates, gluconates, nicotinates, citrates or fumarates. As an example, the invention entered in the Czech Republic under No. 1632-95 or registered utility models No. 5571, 5806, 3681 and 2971. Dietetic preparations containing some individual trace elements, such as Cr, Zn and Se, were also registered. yeast biomass of various origins. For example, Invention No. 263297, Patent Application No. 2996-92, or Utility Model No. 4343. As invention No. 280307, a dietary preparation based on a mixture of brewing yeast and freshwater algae has also been registered in the Czech Republic. However, this product is not supplemented with any element.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Technické řešení si klade za cíl dát k dispozici podpůrný dietetický přípravek s kombinací vybraných stopových prvků, kterýThe technical solution aims to provide a supportive dietetic product with a combination of selected trace elements, which

-1CZ 6716 Ul by vyrovnával jejich deficity v lidském organismu, byl dobře organismem využitelný a obsahoval též vysoký obsah dalších důležitých nutričních faktorů. Podstatou předloženého technického řešení je, že usušená kvasničná biomasa kmenů Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis nebo Torulopsis ethanolitolerans, nebo její štěpy získané hydrolýzou či autolýzou obsahují , «.η mze uvedene prvky v tomto rozmezí : Se 0,05 az 500 μg.g , Cr 0,05 až 500 μg.g”¹, Zn 0,05 až 40 mg.g”¹, Cu 0,01 až 5 mg.g“¹, Mn-1CZ 6716 Ul would compensate for their deficits in the human body, be well utilized by the organism and also contain high levels of other important nutritional factors. It is an object of the present invention that the dried yeast biomass of the Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis or Torulopsis ethanolitolerans strains obtained by hydrolysis or autolysis comprises, in the following range: 0.05 to 500 µg.g, Cr 0.05 to 500 µg.g " ¹ , Zn 0.05 to 40 mg.g" ¹ , Cu 0.01 to 5 mg.g " ¹ , Mn

0,001 až 20 mg.g”¹ a B 0,001 až 5 mg.g“¹ v organické vazbě na biomasu v různých kombinacích.0.001 to 20 mg.g ^-1 and B 0.001 to 5 mg.g ^-1 in organic biomass binding in various combinations.

K vazbě vybraných stopových prvků na kvasničnou biomasu dochází buď v průběhu kultivace, při které jsou tyto prvky metabolicky akumulovány a organicky vázány kvasničnou buňkou, nebo přímou vazbou těchto prvků na štěpy kvasničné biomasy získané její hydrolýzou či autolýzou za vhodných podmínek.The binding of selected trace elements to yeast biomass occurs either during the cultivation, during which these elements are metabolically accumulated and organically bound by the yeast cell, or by direct binding of these elements to the yeast biomass grafts obtained by its hydrolysis or autolysis under suitable conditions.

V případě metody metabolické akumulace stopových prvků jsou zvolené anorganické sloučeniny vybraných prvků dávkovány do živného média v průběhu aerobní kultivace jednoho z výše zmíněných kvasničných kmenů. Jako zdroj uhlíku při kultivaci může být použit etanolový roztok nebo tradiční cukerné substráty.In the case of the metabolic accumulation method of the trace elements, the selected inorganic compounds of the selected elements are fed to the nutrient medium during aerobic cultivation of one of the aforementioned yeast strains. As the carbon source for cultivation, ethanolic solution or traditional sugar substrates can be used.

V případě metody přímé vazby těchto prvků na hydrolyzáty nebo autolyzáty kvasničné biomasy, mohou být jako výchozí surovina použity například lisované pekařské droždí kmene Saccharomyces cerevisiae, přebytečné pivovarské kvasnice kmene Saccharomyces carlsbergensis nebo předem připravená kvasničná pasta či kvasničné mléko etanolových kvasinek Torulopsis ethanolitolerans. Kvasničná biomasa je potom autolyzována nebo hydrolyzována standardními způsoby. K vazbě vybraných stopových prvků na komponenty kvasničné biomasy dochází při inkubaci zvolených anorganických sloučenin těchto prvků se suspenzí hydrolyzované či autolyzované biomasy za vhodných podmínek.In the case of a method of directly linking these elements to hydrolysates or autolysates of yeast biomass, for example, compressed baker's yeast strains of Saccharomyces cerevisiae, surplus brewer's yeast of the Saccharomyces carlsbergensis strain, or yeast paste or yeast milk of ethanolic yeast Torulopsis ethanolitolerans may be used as starting material. The yeast biomass is then autolysed or hydrolyzed by standard methods. The binding of selected trace elements to yeast biomass components occurs when incubating selected inorganic compounds of these elements with a suspension of hydrolyzed or autolysed biomass under appropriate conditions.

Po usušení suspenze kvasničných buněk, nebo jejich autolyzátu či hydrolyzátu získáme biomasu stálého složení, včetně požadovaného množství organicky vázaných stopových prvků. *After drying of the yeast cell suspension, or of their autolysate or hydrolyzate, we obtain a biomass of stable composition, including the desired amount of organically bound trace elements. *

Příklady provedení IExamples I

Příklad 1Example 1

Do fermentoru s užitným objemem 15 1 a dosahovaným přestupem kyslíku 5,5 g.l^-1.h^-1 bylo napuštěno 14 1 vody a přidáno 15 g (NH₄)₂SO₄, 9 g H₃PO₄, 9 g KOH a 48 g MgSO₄.7H₂O a 0,15 gTo the fermenter with a useful volume of 15 l and achieved oxygen transfer of 5.5 gl ^-1 .h ^-1 , 14 l of water were filled and 15 g (NH ₄ ) ₂ SO ₄ , 9 g H ₃ PO ₄ , 9 g KOH and 48 g were added. MgSO ₄ .7H ₂ O and 0.15 g

ZnS0₄.7H₂0. Toto médium bylo inokulováno 300 g kvasničné pasty kmene Torulopsis ethanolitolerans obsahující 22,5 % hmotn. sušiny. Kultivace byla provedena při teplotě 33 °C a pH 4. Hodnota pH byla udržována regulačním pH metrem periodickým dávkováním vodného roztoku amoniaku. Do živného média byl dávkován etanolový roztok, jehož koncentrace v roztoku byla udržována přístrojem Metrex v rozmezí 0,1 až 0,25 % obj.. Kultivace byla ukončena po uplynutí 4,5 hodiny po spotřebování 470 ml syntetického etanolu o koncentraci 91,6 % hmotn.. Po ukončení kultivace byly kvasinky z médiaZnS0 ₄ 7H ₂ 0. The medium was inoculated with 300 g of yeast strain Torulopsis ethanolitolerans paste containing 22.5% by weight. dry matter. Cultivation was carried out at 33 ° C and pH 4. The pH was maintained with a pH control meter by periodically dosing aqueous ammonia solution. Ethanol solution was added to the nutrient medium, the concentration of which was maintained in the Metrex in the range of 0.1 to 0.25% by volume. Cultivation was stopped after 4.5 hours after consumption of 470 ml of synthetic ethanol at 91.6% After cultivation, the yeast was from the medium

-2CZ 6716 Ul odseparovány odstředěním> promyty vodou a opět odstředěny na kvasničnou pastu. Tato pasta byla resuspendována v pitné vodě tak, aby bylo dosaženo koncentrace 15 % hmotn. sušiny a pH suspenze bylo roztokem hydroxidu sodného upraveno na hodnotu 7,0. Činností vlastních kvasničných enzymů při 50 °C za mírného míchání byl během 18 hodin z kvasničné suspenze získán kvasničný autolyzát. Toto autolyzované kvasničné mléko bylo po opětovné úpravě pH na 7,0 rozděleno na 6 stejných dílů a do každého bylo přidáno vypočtené množství anorganické sloučeniny jednoho ze zvolených prvků. Byly použity následující sloučeniny : CrCl₃.6H₂O, SeO₂, ZnSO₄.7H₂O, MnCl₂.4H₂O, CuSO₄.5H₂O, H3BO3. Po přídavku a rozmíchání přidaných sloučenin stopových prvků v jednotlivých podílech autolyzovaného inkubace při 130 °C. podíly opět spojeny kvasničného mléka následovala 30 minutová Po ukončení této inkubace byly jednotlivé a suspenze byla sprejově usušena. Všechny přidané stopové prvky jsou v preparátu přítomny ve vysoce biologicky aktivní formě ve vazbě na organické složky biomasy. Bylo získáno 300 g suchého vzorku obsahujícího v 1 g sušiny 100 μg Cr, 100 μg Se, 15 mg Zn, 2 mg Cu, 2 mg Mn a 1 mg B.-2C 6716 U1 separated by centrifugation> washed with water and centrifuged again to the yeast paste. This paste was resuspended in drinking water to achieve a 15% w / w concentration. and the pH of the suspension was adjusted to 7.0 with sodium hydroxide solution. Yeast autolysate was obtained from the yeast suspension by the activity of the yeast enzymes at 50 ° C with gentle agitation for 18 hours. This autolysed yeast milk was divided into 6 equal parts after re-adjusting the pH to 7.0 and a calculated amount of the inorganic compound of one of the selected elements was added to each. Were used the following compounds: CrCl ₃ .6H ₂ O, SeO _2, ZnSO ₄ 7H ₂ O, MnCl ₂ .4H ₂ O, CuSO ₄ .5H ₂ O, H3BO3. After addition and mixing of the added trace element compounds in individual portions of autolysed incubation at 130 ° C. the yeast milk was re-combined for 30 minutes. After the incubation was complete, the suspensions were spray dried. All added trace elements are present in the preparation in a highly biologically active form in relation to the organic components of the biomass. 300 g of dry sample containing 100 μg Cr, 100 μg Se, 15 mg Zn, 2 mg Cu, 2 mg Mn and 1 mg B were obtained in 1 g of dry matter.

Příklad 2Example 2

Postup a podmínky při kultivaci byly stejné jako v předchozím příkladě, ale v etanolovém roztoku dávkovaném s pomocí přístroje Metrex do fermentoru byla rozpuštěna směs vypočtených množství CrCl3.6H₂O, SeO₂, CuSO₄.5H₂O a MnCl₂.4H₂O. Po ukončení kultivace byla kvasničná suspenze odstředěna. Získaná kvasničná pasta byla resuspendována ve 2 1 vody, opět odstředěna na sušinu cca 23 % a rozmíchána ve vodě v poměru 1 díl vody k 2 dílům pasty. Vzniklá suspenze byla termolyzována při 80 ’C po dobu 30 min. Termolyzovaná kvasničná suspenze byla sprejově usušena. Bylo získáno 310 g gramů usušené biomasy, obsahující v 1 g sušiny 55 μg Cr, 47 μg Se, 1,8 mg Cu a 4,8 mg Mn, všechny prvky v organické vazbě na biomasu.The procedure and conditions for cultivation were the same as in the previous example, but the ethanolic solution dosed with an apparatus Metrex fermentor was dissolved in a mixture of calculated amounts CrCl3.6H O _2, SeO _2, CuSO ₄ .5H ₂ O and MnCl ₂ .4H ₂ O After the cultivation was complete, the yeast suspension was centrifuged. The yeast paste obtained was resuspended in 2 l of water, again centrifuged to a dry weight of about 23% and mixed in water at a ratio of 1 part water to 2 parts paste. The resulting suspension was thermolysed at 80 ° C for 30 min. The thermolysed yeast suspension was spray dried. 310 g grams of dried biomass was obtained, containing 55 μg Cr in 1 g of dry matter, 47 μg of Se, 1.8 mg of Cu and 4.8 mg of Mn, all elements in organic biomass binding.

Příklad 3Example 3

Třicet litrů 15% suspenze pekařských kvasnic (Saccharomyces cerevisiae) bylo 6 hodin aerobně kultivováno při teplotě 30 °C a pH 4,0 za přítomnosti nízkých koncentrací etanolu v rozmezí 0,02 až 0,05 % obj. v médiu obsahujícím 3,5 g (NH₄)₂SO₄, 10,4 g H₃PO₄, 10,4 g KOH a 55,7 g MgSO₄.7H₂O a směs vypočtených množství CrCl₃.6H₂O, SeO₂, CuSO₄.5H₂O, MnCl₂.4H₂O, ZnSO₄.7H₂O a H3BO3.Thirty liters of 15% suspension of baker's yeast (Saccharomyces cerevisiae) was aerobically cultured at 30 ° C and pH 4.0 for 6 hours in the presence of low ethanol concentrations ranging from 0.02 to 0.05% by volume in 3.5 g medium (NH ₄ ) ₂ SO ₄ , 10.4 g of H ₃ PO ₄ , 10.4 g of KOH and 55.7 g of MgSO ₄ .7H ₂ O and a mixture of calculated amounts of CrCl ₃ .6H ₂ O, SeO ₂ , CuSO ₄ . 5H ₂ O, MnCl ₂ .4H ₂ O, ZnSO ₄ 7H ₂ O and H3BO3.

Hodnota pH byla udržována regulačním pH metrem periodickým dávkováním vodného roztoku amoniaku. Po ukončení kultivace byla získaná kvasničná suspenze autolyzována za stálého míchání při pH 7 a teplotě 50 C po dobu 16 hodin a potom termolyzována při teplotě 80 “C po dobu 30 minut. Výsledná kvasničná suspenze byla usušena na sprejové sušárně. Bylo získáno 4,70 kg suché biomasy obsahující v 1 g sušiny 80 μg Cr, 76 μg Se, 16 mg Zn, 1,8 mg Cu, 2,2 mg Mn a 0,8 mg B, všechny prvky v organické vazbě na biomasu. Příklad 4The pH was maintained with a pH control meter by periodically dosing the aqueous ammonia solution. At the end of the culture, the yeast suspension obtained was autolysed with stirring at pH 7 and 50 ° C for 16 hours and then thermolysed at 80 ° C for 30 minutes. The resulting yeast suspension was dried on a spray dryer. 4.70 kg of dry biomass containing 80 μg Cr in 1 g of dry matter, 76 μg of Se, 16 mg of Zn, 1.8 mg of Cu, 2.2 mg of Mn and 0.8 mg of B, all elements in organic biomass binding were obtained . Example 4

Pivovarské kvasnice byly promyty a naředěny tak, aby výsled-3CZ 6716 Ul ná suspenze obsahovala 15 % sušiny. Třicet litrů této suspenze bylo po úpravě pH hydroxidem sodným na hodnotu 7,0 ponecháno autolyzovat za mírného míchání při teplotě 50 °C po dobu 16 hodin. Získaná suspenze autolyzované kvasničné biomasy byla rozdělena na 6 podílů po 5 1 a do každého bylo po úpravě pH na 7,0 přidáno vypočtené množství anorganické sloučeniny jednoho ze zvolených prvků. Byly použity následující sloučeniny : CrCl₃.6H₂O,The brewer's yeast was washed and diluted so as to yield 15% solids. Thirty liters of this suspension was autolysed with gentle stirring at 50 ° C for 16 hours after pH adjustment to 7.0. The obtained autolysed yeast biomass suspension was divided into 6 portions of 5 L and a calculated amount of inorganic compound of one of the selected elements was added to each of them after adjusting the pH to 7.0. Were used the following compounds: CrCl ₃ .6H ₂ O,

SeO₂, ZnSO₄.7H₂O, MnCl₂.4H₂O, CuSO_4<5H₂O, H₃BO₃. Po přídavku a rozmíchání přidaných sloučenin stopových prvků v jednotlivých podílech autolyzovaného kvasničného mléka následovala 60 minutová inkubace při 80 ’C. Po ukončení této inkubace byly jednotlivé podíly opět spojeny a suspenze byla sprejově usušena. Bylo získá- * no 4,25 kg usušené biomasy obsahující v 1 g sušiny 90 (ig Cr, μ? Se, 14 mg Zn, 2,1 mg Cu, 1,9 mg Mn a l mg B, všechny prvky v organické vazbě na biomasu. >SeO ₂ , ZnSO ₄ .7H ₂ O, MnCl ₂ .4H ₂ O, CuSO ₄ 5 5H ₂ O, H ₃ BO ₃ . After the addition and mixing of the added trace element compounds in the individual portions of the autolysed yeast milk, a 60 minute incubation at 80 ° C followed. After this incubation, the individual portions were again combined and the suspension was spray dried. 4.25 kg of dried biomass containing 90 g of dry matter was obtained (ig Cr, μ Se, 14 mg Zn, 2.1 mg Cu, 1.9 mg Mn and mg B, all elements in organic bond to biomass.>

Průmyslová využitelnostIndustrial usability

Podpůrný dietetický přípravek z kvasničné biomasy a jejích derivátů obohacený různými kombinacemi stopových prvků Cr, Se,Yeast biomass and its derivatives, a dietary supplement supplemented with various combinations of Cr, Se trace elements

Zn, Cu, Mn a B v organické vazbě na složky této biomasy a s vysokým obsahem dalších biologicky aktivních látek je určen ke snížení deficitů uvedených stopových prvků v lidském organismu, zlepšení fyzické kondice a prevenci některých chorob. Na základě řady zveřejněných klinických studií lze předpokládat benefitní účinek kombinované suplementace výše jmenovanými prvky zvláště při prevenci chorob souvisejících s poruchami metabolismu sacharidů a lipidů, jako je např. diabetes mel. II. typu, kardiovaskulární choroby nebo hypertenze a také při prevenci rakoviny.Zn, Cu, Mn and B in organic binding to the components of this biomass and with a high content of other biologically active substances is intended to reduce the deficiencies of these trace elements in the human body, improve physical condition and prevent some diseases. Based on a number of published clinical trials, the benefit effect of combined supplementation with the above-mentioned elements, particularly in the prevention of diseases related to carbohydrate and lipid metabolism disorders such as diabetes, may be predicted. II. type, cardiovascular disease or hypertension as well as cancer prevention.

Přípravek může být aplikován samostatně ve formě tablet či želatinových kapslí, nebo může být přidáván do různých potravinářských polotovarů a hotových výrobků.The composition may be applied separately in the form of tablets or gelatin capsules, or it may be added to various food preparations and finished products.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Yeast biomass obtained by autolysis or hydrolysis or by cultivation of yeast strains Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis or Torulopsis ethanolitolerans enriched with the necessary trace elements organically bound to this biomass, characterized in that the yeast biomass dry matter contains selenium, zinc, copper, 0.05 to 500 µg, chromium 0.05 to 500 µg, zinc 0.05 to 40 mg, copper 0.01 to 5 mg, manganese 0.001 to 20 mg and boron 0.001 to 5 mg.