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Die Verwendung eines neuen Hefestammes zur Herstellung von Backhefe
Eigenschaften der Bäckerhefe, die hinsichtlich ihrer starken Verwendung von beachtlicher
Wichtigkeit sind, sind z. B. die Hefeausbeute, bezogen auf die Menge der assimilierbaren
Kohlenstoffquelle, z. B. Melassen, die während des Hefewachstums in das Medium eingeführt
wird; die ursprüngliche Aktivität der Hefe, wie sie z. B. durch das aus einem geeigneten
Substrat unter kontrollierten Bedingungen auf frischer Hefe gebildete Volumen an
Kohlendioxyd bestimmt wird; sowie ihre Lagerungsfähigkeit, wie sie z. B. durch das
Volumen an Kohlendioxyd bestimmt wird, das unter ähnlich geregelten Bedingungen
aus der Hefe gebildet wird, nachdem diese 7 Tage bei einer geregelten Temperatur,
z. B. 21'C, gelagert worden ist.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines neuen hybriden
Hefestammes zur Züchtung von Hefe mit verbesserten Eigenschaften.
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Die Erfindung betrifft die Verwendung von Saccharomyces cerevisiae
ATCC 13601 zur Herstellung von Backhefe.
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Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601 ist eine hybride Hefe und
kann durch ihre im folgenden beschriebenen Eigenschaften erkannt werden. Morphologische
Eigenschaften Nach 40stündigem Wachstum bei 30°C in einer 16°/0 (Gew./Vol.) wäßrigen
Malzextraktlösung sind die Zellen von Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601 subsphärisch
und besitzen, im Fall einer reifen Zelle, eine durchschnittliche Dimension von 10
- 9 u,.
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Nach 72stündigem Wachstum unter ähnlichen Bedingungen besitzen die
Zellen kugelförmige (sphärische) vakuloare Körner von außergewöhnlicher Größe, d.
h. einem Durchmesser von etwa 1 bis 1,5 #t. Sporenbildende Eigenschaften Die erfindungsgemäßen
Hefezellen -werden nach 40stündigem Wachstum in dem oben beschriebenen Medium, Abtrennung
und Waschen mit destilliertem Wasser zur Beimpfung eines Mediums verwendet, das
0,501, (Gew./Vol.) CH,COONa.3H20 und 1,501,
(Gew./Vol.) Agar (pH-Wert
6,8 ± 0,2) enthält, und das beimpfte Medium dann bei 25°C 3 bis 5 Tage lang bebrütet.
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Unter diesen Bedingungen bilden etwa 75 bis 80 °/o der Zellen von
Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601
Sporen und etwa 50111, der Zellen bilden
viersporige Asci.
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Außer den obenbeschriebenen Eigenschaften wird eine Identifizierung
des Hefestammes Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601 durch bestimmte andere Eigenschaften
bei der Züchtung unter den im folgenden angegebenen geregelten Bedingungen erleichtert.
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Die Züchtungen werden in Gefäßen aus rostfreiem Stahl mit einem Fassungsvermögen
von 201 und einem inneren Durchmesser von 25 cm durchgeführt. Die Luft wird durch
ein abwärts führendes Rohr eingeführt, das mit strahlenförmig verlaufenden horizontalen
Rohren verbunden ist, die mit insgesamt 348 Löchern eines Durchmessers von 1,2 mm
perforiert sind. Zur Temperaturregelung sind die Gefäße mit einem Wassermantel umkleidet.
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Die bei einer ansatzweisen Züchtung dem Medium zugegebene Melasselösung
ist eine wäßrige Lösung aus Rohrzuckermelasse und Zuckerrübenmelasse in einem Verhältnis
von 1:9; bei kontinuierlicher Züchtung beträgt das Verhältnis 3: 17. 1. Ansatzweise
Züchtung Bei dieser 12stündigen Züchtung wurden die Bedingungen in der letzten Stunde
so eingestellt, daß Reifungsbedingungen im Medium eintraten, d. h. die Melassezufuhr
wurde unterbrochen und die Belüftungsgeschwindigkeit verringert.
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Die Anfangswürze von 19 1, die 124 g Melasse, 13 g Diammoniumphosphat
und 2,6 g Magnesiumsulfat
enthielt, wurde in das Gefäß gegeben und
die Temperatur auf 27°C eingestellt.
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Dann wurden 250 g Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601 zugegeben
und 11 Stunden lang Luft mit einer Geschwindigkeit von 0,24 m3/Min. durch
das Medium geleitet.
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Während dieser Zeit wurden exponentiell 1126 g Melasse zusammen mit
1,7 g Stickstoff (als wäßriger Ammoniak und Ammoniumsulfat) pro 100 g Melasse zugefügt,
um eine stündliche Wachstumszunahme von 1,17 zu erzielen. Der pH-Wert des Mediums
wurde ständig auf 4,0 gehalten.
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Während der letzten Stunde des Verfahrens wurde die Temperatur auf
32°C erhöht und die Belüftungsgeschwindigkeit auf 0,098 m3/Min. verringert.
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2. Kontinuierliches Verfahren mit Verwendung von drei Züchtungsgefäßen
und einem Reifungsgefäß Die Gleichgewichtsbedingungen waren wie folgt:
| (a) Luft . . . . . ... . .. ... 0.25m3/Min.(fürGefäß 1,2 |
| und 3) |
| (b) zugeführte Melasse. . 200 g/Std. (für Gefäß 1, 2 |
| und 3) |
| (c) Stickstoff (wäßriges |
| Ammoniak und |
| Ammoniumsulfat).. . 1,8 g Stickstoff pro 100 g |
| Melasse (nur für Gefäß 1, |
| 2 und 3) |
| (d) Diammoniumphos- |
| phat . . . . . . . . . . . . . . 1,1 g pro 100 g Melasse |
| (nur für Gefäß 1) |
| (e) Temperatur ... . .. .. 29,5°C (Gefäß 1, 2 und 3) |
| (f) Wachstumsmodul .. 0,125 (Gefäß 1, 2 und 3) |
| (g) pH-Wert . . . . .. .. . .. 4,0 (Gefäß 1, 2 und 3) |
| (h) Überführungs- |
| geschwindigkeit ..... 2,5 1/Std. |
Das Reifungsgefäß enthielt ein solches Volumen an Medium, daß sich eine Verweilzeit
von 1 Stunde ergab. Diesem Gefäß wurden keine Nährstoffe zugeführt und die Belüftung
auf 0,056 m3/Min. sowie die Temperatur auf 27 bis 30°C gehalten.
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3. Kontinuierliches Verfahren unter Verwendung eines einzigen Gefäßes
Die Züchtung erfolgte kontinuierlich in einem einzigen Gefäß unter den folgenden
Gleichgewichtsbedingungen:
| (a) Luft . .. .... .. . .. . . 0,25 m3/Min. |
| (b) zugeführte Melassen 200 g/ Std. |
| (c) Stickstoff (wäßriges |
| Ammoniak und |
| Ammoniumsulfat) .. 1,8g Stickstoff pro l00 g |
| Melassen |
| (d) Diammoniumphos- |
| phat . . . . . . . . . . . . . . 1,1g pro 100 g M elassen |
| (e) Temperatur ........ 29,5`C |
| (f) pH-Wert ........... 4,5 |
| (g) Wachstumsmodul .. 0,125 |
Das hefehaltige Medium wurde kontinuierlich mit einer solchen Geschwindigkeit abgezogen,
die ausreichte, die Hefekonzentration und das Volumen des Mediums im Gefäß konstant
zu halten. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Reifungsstufe schien
auf die Ergebnisse der Versuche mit der hergestellten Hefe keinen wesentlichen Einfluß
zuhaben.
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Unter dem Ausdruck »Wachstumsmodul« wird die Geschwindigkeit der Hefeproduktion
pro Mengeneinheit Hefe verstanden. Die hier verwendeten Einheiten sind Gramm pro
Stunde pro Gramm Hefe.
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Es wurde festgestellt, daß Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601 bei
einer Züchtung unter den obigen Bedingungen die folgenden Eigenschaften besitzt:
| Tabelle 1 |
| Geschätzte Ver- |
| Ansatzweise Kontinuierliches Kontinuierliches änderung bei
der |
| Eigenschaft Züchtung Verfahren Verfahren Züchtung unter |
| den angegebenen |
| (vier Gefäße) (nur ein Gefäß) Bedingungen |
| 1. Ausbeute (Hefe von 27 % Trockengehalt |
| als °/o, bezogen auf verwendete Melasse) 96 100 94 2 |
| 2. ursprüngliche Aktivität (Fermentometer- |
| volumen in KubikzentimeterC02/0,535 g |
| frische Hefe) |
| 45 Minuten................. 43 42 43 -r 3 |
| 45 bis 90 Minuten.... .. ... . ...... . 56 55 53 3 |
| Insgesamt ....................... 99 97 96 -@- 5 |
| 3. Lagerungseigenschaften (Fermento- |
| metervolumen in Kubikzentimeter |
| C02/0,535 g Hefe nach 7 Tagen bei |
| 21 @C.) |
| 45 Minuten................. 31 30 29 a- 4 |
| 45 bis 90 Minuten. . . . . . . . . . .. . . . . . 49 44 44
- 4 |
| Insgesamt ....................... 80 74 73 -@ 5 |
| Feststoffgehalt ....................... 27 28 27 -@- 0,5 |
| Gesamter Stickstoffgehalt (°/o Feststoff- |
| gehalt) . . .. . ... . . . .. . . . ... . ...... .. 7.8 7,8
8,0= 0.3 |
| Gesamter Phosphatgehalt (als P205. °/o |
| Feststoffgehalt) . .. ...... .... .. .... .. 2,3 2,1 2,4= 0,2 |
Der in Tabelle 1 angegebene Fermentometertest wurde gemäß dem in
Journal of the Institute of Brewing, 65, S. 39, 1959, von S. B u r r o w s und J.
S. H a r r i s o n durchgeführt.
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Beim Testen auf Zymotachygraph gemäß Modern Cereal Chemistry, 5. Auflage,
S. 358 bis 361, von K e n t-J o n e s und A m o s (im Verlag Northern Publishing
Co. Ltd., Liverpool) ergab die erfindungsgemäße Hefe eine praktisch lineare Erhöhung
in der Gasbildungsgeschwindigkeit in der Zeit von 1 bis 3 Stunden von Beginn des
Testes an.
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Bei dem Test wurde normales Bäckermehl verwendet und 0,3 °/o (Gew./Vol.)
Ammoniumsulfat zum Zusatzwasser zugegeben, um das Vorhandensein von . genügend assimilierbarem
Stickstoff zu gewährleisten.
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Wie unten angegeben, besitzt die erfindungsgemäße Hefe weiterhin bestimmte
besondere Ernährungseigenschaften, die zur Kennzeichnung der Hefe dienen können.
Besondere Ernährungseigenschaften von Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601 1 ccm
einer Suspension von Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601, die 0,1 mg feuchte Hefe
enthielt, wurde aseptisch zu 9 ccm des folgenden sterilen Mediums in einem konischen,
verschlossenen 50-ccm-Kolben gegeben Medium 1 (Grundmedium)
| Vitaminfreie Glucose . . . . . . . . . . 20 g |
| (NH4)zS04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,7 g |
| KH,P04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,5 g |
| Konzentrierte Milchsäure ...... 1,7 ccm |
| MgS04 - 7 H20 . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 g |
| CaCl2 - 6 H20 . . . . . . . . . . . . . . . . 0,25 g |
| FeC13 ....................... 1 mg |
| ZnS04 - 7 H20 . . . . . . . . . . . . . . . 1 mg |
| MnCl2 - 4 H20 . . . . . . . . . . . . . . . 1 mg |
| Aneurin ..................... 2 mg |
| Pyridoxin .................... 2 mg |
| i-Inosit ...................... 20 mg |
| Nicotinamid . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 mg |
| Calcium-d-pantothenat . . . . . . . . 4 mg |
| d-Biotin ..................... 5 Mg |
| 2 n-Ammoniumhydroxyd ....... auf pH 5 |
| Destilliertes Wasser . . . . . . . . . . . auf 900 ccm |
Medium 2 Grundmedium wie oben beschrieben, jedoch ohne i-Inosit.
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Medium 3 Grundmedium wie Medium 1, jedoch ohne Aneurin und Pyridoxin.
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Medium 4 Grundmedium wie Medium 1, jedoch weiterhin Zugabe von Uracil
in einer Menge von 20 mg/l. Medium 5 Grundmedium wie Medium 1, dem jedoch eine wäßrige
Lösung zugegeben wurde, die etwa 5 g dehydratisiertes Kaseinhydrolysat (vitaminfrei)
enthielt; dieses war auf einen pH-Wert von 5 eingestellt und gegebenenfalls mit
Aktivkohle entfärbt worden. Diese Kaseinhydrolysatlösung wurde zugegeben, bevor
das Volumen des Mediums auf 900 ccm aufgefüllt wurde. Medium 6 Das gleiche Medium
wie unter Medium 5, jedoch ohne Aneurin und Pyridoxin.
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Es wurden je zwei Kolben verwendet und nach der aseptischen Zugabe
der Hefe bei 30°C unter Schütteln (120 bis 140 Schüttelungen pro Minute) 17,5 Stunden
bebrütet.
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Nach dieser Zeit wurde 1 Tropfen von 10°/oigem wäßrigem Natriumazid
zugegeben und das Volumen der Hefesuspension im Kolben auf 50 ccm mit Leitungswasser
aufgefüllt.
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Die in jeder Suspension vorhandene Hefemenge wurde in einem Spekker-Absorptionsmesser
im Vergleich auf eine Standardkurve bestimmt, und für die Medien 2, 3 und 4 als
Prozentsatz des Wachstums in Medium 1 (Grundmedium) und für Medium 6 als Prozentsatz
des Wachstums in Medium 5 ausgedrückt. Eine Reihe von drei Versuchen lieferte die
in der folgenden Tabelle angegebenen Ergebnisse.
| Tabelle 2 |
| Wachstum als Wachstum als |
| Medium °/o Wachstum °/o Wachstum |
| in Medium 1 in Medium 5 |
| 2 19 bis 27 - |
| 3 3 bis 8 - |
| 4 89 bis 102 - |
| 6 14 bis 22 |
Es wurde gefunden, daß der neue Stamm Saccharomyces cerevisiae ATCC 13601 weniger
empfindlich ist gegenüber Temperaturänderungen und Änderungen des pH-Wertes im Medium
als Hefen einer ähnlichen ursprünglichen Aktivität und Lagerungseigenschaft, die
bisher erhältlich waren. Auf Grund dieser Eigenschaften ist der neue Hefestamm besonders
geeignet zur Verwendung in kontinuierlichen Verfahren, z. B. bei Verfahren mit einem
einzigen oder mehreren Gefäßen, da das Züchtungsgefäß oder die -gefäße auf einem
niedrigen pH-Wert und einer niedrigen Temperatur gehalten werden können, wodurch
die Gefahr einer Infektion durch übermäßiges Wachstum von Bakterien verringert wird.
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Die folgenden Beispiele stellen Vergleiche zwischen einer üblichen
Bäckerhefe und dem erfindungsgemäßen Hefestamm dar. Beispiel l »S«-Hefe und ATCC
13601-Hefe wurden in üblichen ansatzweisen Verfahren unter Verwendung von Melasse
und Ammoniumsulfat als Nährmittel bei einer Temperatur von 30 bis 33,3'C und einem
pH-Wert von 4, der bis zum Ende der Gärung auf 5,5 stieg, gezüchtet. Die Hefen wurden
gewonnen und nach dem Fermantometer-Volumentest untersucht. Nach einer 7tägigen
Lagerung bei
21'C wurden die Hefen erneut untersucht. Es wurden die folgenden
Ergebnisse erzielt
| Fermentometer- Fermentometer- |
| volumen in Kubik- volumen in Kubik- |
| zentimetern, zentimetern |
| Anfangstest nach 7 Tagen |
| »S«-Hefe 62 56 |
| ATCC 13601 93 87 |
Beispiel 2 »SB-Hefe und ATCC 13601-Hefe wurden in einem kontinuierlichen
Gärverfahren unter Verwendung von Melasse und Ammoniumsulfat als Nährmittel bei
einer Temperatur von 26,7°C und einem PH-Wert von 4,0 gezüchtet. Dann wurden die
Hefen wie im Beispiel 1 untersucht und folgende Ergebnisse erzielt
| Fermentometer- Fermentometer- |
| volumen in Kubik- volumen in Kubik- |
| zentimetern, zentimetem |
| Anfangstest nach 7 Tagen |
| »SB-Hefe 68 55 |
| ATCC 13601I 103 |
| 75 |
Aus den obigen Beispielen kann ersehen werden, daß die neue Hefe eine wesentlich
größere Wirksamkeit als die bekannte »SB-Hefe besitzt, und zwar sowohl bezüglich
der anfänglichen Wirksamkeit wie auch der nach 7tägiger Lagerung.