DE2154029A1

DE2154029A1 - Verfahren zur Herstellung von mehrzelligen Proteinprodukten

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Publication number: DE2154029A1
Application number: DE19712154029
Authority: DE
Inventors: Cavit Oakbrook IU. Akin (V.St.A.)
Original assignee: Standard Oil Co., Chicago, IU. (V.St.A.)
Priority date: 1970-10-29
Filing date: 1971-10-29
Publication date: 1972-05-04
Also published as: FR2110156A5; JPS5533306B1; GB1366677A; US3819610A

Description

PATENTANWÄLTE

TELEFON: SAMMEL-NR. 225341 TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

8 MÜNCHEN 2,

STANDARD OIL COMPANY, Chicago, 111., U.S.A.

Verfahren zur Herstellung von mehrzelligen Proteinprodukten

Gemäß der vorliegenden .Erfindung werden Protein enthaltende einzellige Mikroorganismen durch ein Verfahren, bei dem bestimmte funktioneile Gruppen in den einzelnen Zellwänden, wie Hydroxydgruppen, Amingruppen und -S-S-Gruppen, zuerst chemisch aktiviert und dann zur Bildung von Zwischenzellenbindungen mit den Zellwänden benachbarter Zellen veranlaßt werden, chemisch in ein Produkt mit genügend Zwischenzellenbindungen zwischen den einzelnen Zellen übergeführt, . um das Produkt nicht-dispergierbar in Wasser zu machen. Das durch dieses Verfahren hergestellte Proteinprodukt ist für die Verwendung als Zusatz zu oder Ersatz für natürliche Nahrungsmittel geeignet. Die durch dieses Verfahren hergestellten Proteilprodukte sind ebenso beispielsweise bei der Herstellung biologisch abbaubarer Verpackungen, Verpackungsmaterialien und Utensilien geeignet.

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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Protein enthaltende einzellige Mikroorganismen und spezieller auf ein Verfahren zur chemischen Herstellung eines Proteinproduktes mit Zwischenzellenbindungen zwischen einzelnen Zellen in einer Weise, die ausreicht, um solche Produkte als Zusätze zu oder Ersatz für herkömmliche

brauchbar
Lebensmittel*zu machen. So hergestellte Proteinprodukte sind auch bei der Herstellung von biologisch abbaubaren und eßbaren Verpakkungsmaterialien, Behältern, Utensilien und dergleichen verwendbar.

Unlängst richtete man große Aufmerksamkeit auf die Entwicklung fr neuer Quellen für Proteine, welche für den menschlichen Verbrauch geeignet sind. Die Bevölkerungszunahmen zum Beispiel haben die fortgesetzte Abhängigkeit von traditionellen Proteinquellen höchst unpraktisch gemacht. Zudem erwies sich die Bereitstellung von Protein durch solch typische Proteinquellen, wie tierisches Fleisch und Gemüse, als unzulänglich, um den Ernährungsbedürfnissen der Menschheit auf der ganzen Vielt zu genügen.

Einer lösung des Problems zur Befriedigung dieser anwachsenden Bedürfnisse nach Nahrungsmittelprotein wird durch Verfahren zur biosynthetischen Herstellung von Protein durch Züchtung von Mikroorganismen auf Kohlenwasserstoff oder anderen Substraten Rechnung A getragen. Beispielsweise ist es bekannt, daß Mikroorganismen, wie Bakterien und Hefen, welche durch Einzellenfortpflanzung gezüchtet werden, hohe Anteile an Proteinen enthalten und unmittelbar tn Nahrungsmitteln als unversehrtes Zellmaterial verwendet werden öd©j? zur Gewinnung reinen Proteins behandelt werden können. Neuere Bemühungen haben gezeigt, daß Mikroorganismen, welche auf Kohlenwasserstoff substrat en gezüchtet worden sind, erfolgreich in tierisehen Nahrungsmitteln verwendet werden können. Jedoch wurden

(Ut se Mikroorganismen nicht bei HahrungsmXtteXzabereitunwelche für den »ensehliohen Verbrauch geeignet sind, in Umfang© aufgenommen«

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Ein typisches Verfahren für die biosynthetischen Verfahren zur Züchtung von Mikroorganismen, wie Hefen, Schimmelpilzen und Bakterien, ist in der US-Patentschrift 3 271 266 beschrieben, in der Mikroorganismen in Gegenwart von einer .· Erdöl fraktion mit geradkettigen Kohlenwasserstoffketten, einem wässrigen Nährmedium und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases gezüchtet werden. Andere geeignete Verfahren für die biosynthetische Herstellung von Mikroorganismen schließen Züchtungsverfahren ein, welche in den US-Patentschriften 3 268 413 und 3 384 491 beschrieben sind.

Ein Grund für 3Ie Ungeeignetheit in großem Umfange von biosynthetisches Protein enthaltenden Mikroorganismen (auf die hierin manchmal als einzellige Proteine oder mikrobische Zellen Bezug genommen wird) ist das Fehlen einer inherenten Struktur in solchen Produkten. Im allgemeinen wird ein einzelliges Protein zunächst als feuchte Paste hergestellt und dann nachfolgend in trockene Pulverform übergeführt. Diesem trockenen Pulver, welches in Erscheinung und im Anfühlen mehlähnlich ist, fehlt die Gewebestruktur (texture) und die nahrungsmittelähnliche Empfindung im Mund, welche notwendig ist, um es zu einem begehrten Nahrungsmittelprodukt zu machen. Überdies löst sich das gepulverte einzellige Protein beim Einbringen in Wasser rasch in die einzelnen Zellen auf.

Diese beobachtete Unfähigkeit zur Bildung einer starren oder flexiblen texturierten (texturized) Struktur von einzelligem Protein ist weiter erschwert durch die äußerst geringe Größe der einzelnen Protein enthaltenden Zellen. Die einzelligen Proteinmaterialien besitzen individuelle Zellengrößen innerhalb des Bereiches von 0,2 - 10 Mikron. Folglich wird deshalb das Problem, einzellige Proteinprodukte mit Gewebestruktur zu versehen, nicht gelöst durch bloße Anwendung bekannter Auflösungs-Fällungs (ßolubilization-desolventation)-Proteinteehniken, son-

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dern es sind bezeichnenderweise vielmehr neue Verfahren, die Reaktionen zwischen den Partikeln einschließen, erforderlich, um Gewebestrukturbildung in dem einzelligen Protein zu bewirken.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur chemischen Behandlung einzelliger Proteinmaterialien, z.B. mikrobischer Zellen, in einer Weise, die es ermöglicht, dem Zellmaterial gewünschte Gewebestruktureigenschaften zu verleihen, vorgesehen. Allgemein ist ein Verfahren zur chemischen Herstellung mehrzelliger Produkte aus einer Vielzahl einzelner Protein enthaltender mikrobischer 7?llen vorgesehen. Die durch dieses Verfahren hergestellten vielzelligen Produkte besitzen genügend Interzellularbindungen zwischen den einzelnen Zellen, um einer Auflösung des Produktes zurück in einzelne Zellen Widerstand zu leisten.

Eine Ausführung des Verfahrens betrifft die Aktivierung von funktioneilen Hydroxydgruppen in den Zellwänden durch Behandlung der Zellen mit einer H:/droxyd enthaltenden Base und anschließende Zugabe von entweder Schwefelkohlenstoff oder Kohlenstoffoxydsulfid zu der Mischung der Base und den einzelnen Zellen. Die Bildung interzellularer Bindungen zwischen den Zellwänden wird durch Hindurchführen der aktivierten Zellen durch ein Säurebad herbeigeführt.

In einer anderen Ausführung des Verfahrens werden zunächst funktioneile Disulfid-,-S-S-Gruppen in den Zellwänden durch Behandlung mit einem organischen Reduktionsmittel aktiviert und dann die Bildung von interzellularen Bindungen herbeigeführt, indem man die aktivierten Zellen einem Oxydationsmittel aussetzt.

In noch einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden sowohl funktioneile Hydroxyd- als auch Amingruppen in den Zellwänden aktiviert und durch Behandlung mit einem bifunktionellen Verknüpfungsmittel für Hydroxyd- und Amingruppen in Gegenwart

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einer Säure oder Base zur Bildung interzellularer Bindungen veranlaßt.

Die mehrzelligen Produkte, die durch das erfindungsgemäße Verfahren geMldet werden, haften die sehr wünschenswerten Eigenschaften der Kaubarkeit (chewiness), Knusprigkeit und die Fähigkeit, einer Dispersion in Wasser Widerstand zu leisten. Diese letztere Eigenschaft ist insbesondere bedeutungsvoll, da der wesentliche Na'chteil einzelliger Proteinmaterialien, nämlich die Rückverwandlung in einzelne Zellen bei der Eingabe in Wasser, durch das erfin-. dungsgemäße Verfahren und in den demgemäß hergestellten Produkten vollkommen beseitigt worden ist. %

Die mehrzelligen erfindungsgemäßen Produkte können überdies rasch in die Gestalt einer Vielzahl von faserartigen Formen oder dergleichen gebracht werden und bis zu einem beträchtlichen Ausmaß die Kaubarkeit, Feuchtigkeit und Gewebestruktur gekochten Flei-" sches "sowohl hinsichtlich des Gefühls im Mr.nd als auch in der Erscheinung nachahmen. Zudem können die erfindungsgemäßen mehrzelligen Produkte in Form von hochporösen gewebeartigen Strukturen, welche zur Fett- und Wasserabsorption befähigt sind, hergestellt werden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen mehrzelligen Produkte in Form von Filmen verschiedener Dicken hergestellt werden oder sie können in irgendeine andere erwünschte Gestalt a geformt werden. Die so erhaltenen Produkte sind eßbar und biologisch abbaubar.

' Demgemäß läuft das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung Ton Produkten einzelliger Proteine mit den für die Verwendung als Zusatz zu oder Ersatz für handelsübliche Nahrungsmittel erforderlichen physikalischen Eigenschaften hinaus. Überdies kann nun mit einem Minimum an aufwendiger und teurer Ausrüstung die Erzeugung einer Gewebestruktur chemisch für früher nicht mit Gewebestruktur versehbarer einzelliger Proteinmaterialien erreicht werden.

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Bevor mit einer eingehenderen Erörterung der verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung fortgefahren wird, soll eine Erklärung für die Verwendung und Bedeutung bestimmter Begriffe» auf die bei der Definition der Erfindung Bezug genommen wurde, gegeben werden.

Der Begriff " Textur " (texture) ζ,Β. wird hierbei verwendet in Zusammenhang mit einer starren oder flexiblen Masse einzelner Zellen, welche schnell in verschiedene Größen, Gestalten und Konfigurationen geformt werden können und welche in Wasser nicht dispergierbar sind.

Der hierbei verwendete Begriff "mehrzellig" (Dolycellular) bezieht sich auf den untereinander verbundenen zellularen Zustand einer Vielzahl einzelner mikrobischer Zellen, indem eine ausreichende Zahl interzellularer Bindungen zwischen den einzelnen Zellen gebildet wird, um einen Widerstand gegenüber der Fähigkeit • der vereinten Masse der Zellen zur Rückverv^randlung in einzelne Zellen herbeizuführen. In diesem Sinne ist die Bildung eines Mehrzellensystems analog der Polymerisation im liolekularen Bereich.

Der hierbei verwendete Begriff "Formung" (shaping) bezieht sich auf jede physikalische Maßnahme, wie Schnitzeln, Zerhacken, Extrudieren, pressen, Formen oder dergleichen, und schließt diese mit ein, wobei diese Maßnahmen bewirken, daß sich entweder die aktivierten Zellen oder die mehrzelligen Produkte an eine besondere Konfiguration anpassen.

Der Begriff "Kaubarkeit" (chewiness) bezieht sich auf einen besonderen physikalischen Zustand der erfindungsgemäßen mehrzelligen Proteinprodukte, welcher bewirkt, daß solche Produkte, wenn sie im Mund gekaut werden» die physikalischen Eigenschaften einer

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Spannkraft, Elastizität und eines Scherwiderstandes haben.

Zurückkommend auf die verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen soll festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine Technik zur chemischen Herstellung mehrzelliger Produkte aus einer Vielzahl von einzelnen Protein enthaltenden mikrobischen Zellen betrifft durch a) Aktivierung bestimmter funktioneller Gruppen in den Zellwänden der einzelnen Zellen und b) Herbeiführung der Bildung interzellularer Bindungen zwischen den Zellwänden einzelner Zellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dazu bestimmt, % ein Verfahren vorzusehen, welches durch bekannte handelsübliche Fermentationsverfahran gezüchteten Protein enthaltenden Mikroorganismen TexturmerkLiale und -Eigenschaften verleiht. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient der Zellenertrag aus einer handelsüblichen Fermentationsvorrichtung (fermentor), wie z.B. der rohe Feuchtigkeit enthaltende Produktkuchen, welcher von einer Zentrifuge oder einem Filter gewonnen wurde, als ein geeignetes Ausgangsmaterial für das Verfahren.

Alle mikrobischen Zellmaterialien können jedoch gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden. Innerhalb eines voll integrierten kontinuierlichen Systems werden gewöhnlich die mi- g krobischen Zellen in einer ersten Fermentationsstufe gezüchtet, in der Sauerstoff und ein geeignetes Substrat, wie flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe oder Sauerstoff enthaltende Derivate von Kohlenwasserstoffen oder Kohlenhydraten, zusammen mit einer Nährlösung, welche Vitamine und Mineralien enthält, in einen gerührten Reaktor, der die Mikroorganismen enthält, eingebracht werden. Die Wachstumsrate der Mikroorganismen auf dem Kohlenwasserstoff oder ein^m andoren Substrat ist typisch exponentiell. Während die Mikroorganismenkonzentration wächst, wird ein Teil der Reaktionsmischung aus dem gerührten Reaktor entnommen

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und die Mikroorganismen von der entnommenen Reaktionsmischung abgetrennt. Unter den verschiedenen Verfahren, welche zur Herstellung des bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendeten Ausgangsmaterials geeignet sind„ sind die in den US-Patentschriften 3 384 491, 3 271 266 und 3 268 413 beschriebenen Verfahren.

Beispielsweise sind Bakterien, wie die in Tabelle I angeführten, Hefen, wie die in Tabelle II angeführten, und Fungi, wie die in Tabelle III angeführten, für die Verv/endung als Ausgangsmaterial bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignete Mikroorganismen.

Tabelle I - Geeignete Bakterien

Acetobacter sp.
Arthrobacter sp. Bacillus subtilis Corynebacteria sp. Micrococcus sp.
Pseudomonas sp.

Tabelle II -	Geeignete Hefen
Candida	curvata
Candida	lipolytica
Candida	pulcheririia
Candida	utilis
Hansenula anomala
Hansenula miso
Oidium lactis

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A.	mg er
A.	plaucu'o
A.	oryzae
A.	flavus
A.	terreus

Saccharomyces carlsbergensis Saccharomyces fragilis Trictiosporon cutaneum Saccliaromyces cerevisiae Candida parapsilosis Hansenula wickerhamii Pichia pastoris Pichia haplophyla

Tabelle III - Geeignete Fungi

A. itaconicus

P. no Saturn

P. chrysogenum

P. glaucum

P» griseofulvum

Die Verwendung von Candida utilis, Saccharomyces cercvisiae^ Saccharomyces fragilis und Saccharomyces carlsbergensis sind bevorzugte Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemässe Verfahren, jedoch deshalb weil diese alle für die Verwendung in Nahrungsmittelprodukten F.D.A.- genehmigt sind. "

Es wurde beobachtet, dass die Zellwände mikrobischer Zellen wie Hefen und Bakterien als wesentliche strukturelle Komponenten Polysaccharide enthalten (z.B. Glucane und Mannane bei Hefezellwänden und Polyglucosamine bei Bakterienzellwänden). Auch sind in der Zellwandstruktur unterschiedliche Mengen von Proteinen, Lipiden und Mineralien eingeschlossen. Grundsätzlich jedoch wurde ermittelt, dass Zellwände zumindest die folgenden funktioneilen Gruppen enthalten:

-OH, "NH₂* -C * -COOH, -SH, -S-S, ^xC=0

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Das erfindungsgemässe Verfahren beruht deshalb teilweise auf der Erkenntnis der Tatsache, dass gewisse dieser funktionellen Gruppen in den Zellwänden chemisch behandelt v/erden können, um eine interzellulare Bindungsbildung mit anderen funktionellen Gruppen in anderen Zellwänden zu bewirken. Auf diese Weise kann ein hochvernetztes mehrzelliges Produkt aus einer Vielzahl einzelner mikrobischer Zellen hergestellt werden.

Bei jeder der erfindungsgemässen Ausführungsformen liegen die einzelnen Zellen bezeichnenderweise vor der Behandlung in Form einer wässrigen Aufschlämmung oder Paste vor. Die wässrige Aufschlämmung der durch Fermentation erhaltenen einzelligen Protelnir.aterialien hat z.B. normalerweise eine Zellenkonzentration in dem Bereich von ungefähr 1 bis 2.% Trockengewicht der Zellen in bezug auf das Gesamtgewicht der Aufschlämmung. Derngemäss ist es erwünscht, die wässrige Aufschlämmung oder Paste vor der Aufnahme der anderen Schritte, welche in dem Verfahren zur Bildung eines mehrzelligen Systems eingeschlossen sind, zu konzentrieren. Die Konzentrierung kann durch Mittel wie Zentrifugieren, Trocknen und dergleichen, um eine geeignete Zellenkonzentration zu erhalten, durchgeführt v/erden.

Es wurde gefunden, dass Zellkonzentrationen in dem Bereich von ungefähr 5 bis ~*ß% Trockengewicht der Zellen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zellenaufschlämmung oder Paste, für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren erwünscht sind. Vorzugsweise werden jedoch Zellkonzentrationen in dem Bereich von 10 bis 15$ Trockengewicht der Zellen in bezug auf das Gesamtgewicht der Zellenaufschlämmung oder Paste angewendet, da solche Konzentrationen eine ausgezeichnete Bilanz zwischen den Fliesseigenschaften der Paste oder Aufschlämmung und dem Grad der für eine wirksame interzellulare Bindungsbildung erforderlichen Nähe der Zellwände zieht.

Nach Einstellung der Zellenkonzentration werden bestimmte spezi-

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fisch funktioneile Gruppen in den Zellwänden durch chemische Behandlung aktiviert. Weitere Behandlung der Zellen führt zu einer interzellularen Bindungsbildung. Die verschiedenen Ausführungen der Erfindung werden demgemäss mit den spezifisch funktioneilen Gruppen in den Zellwänden, welche aktiviert und zur Bildung interzellurarer Bindungen veranlasst werden, erörtert.

In einer erfindungsgemässen Ausführungsform werden funktionelle Hydroxydgruprsn, z.B. -OH, in den Zellwänden einzelner Protein enthaltender Zellen in zwei Stufen aktiviert. Zuerst wird die konzentrierte wässrige Paste der einzelnen Zellen mit einer festen Hydroxyd enthaltenden Base oder einer konzentrierten Lösung einer Hydroxyd enthaltenden Base wie eines Alkalimetallhydroxyds oder Ammoniumhydroxyds gemischt. Normaler v/eise wird ausreichend Base zu der wässrigen Paste hinzugegeben, um eine Endkonzentration 'ler Base in der wässrigen Paste-Base-Mischung von ungefähr 1 bis 10 Gewichtsprozent Base zu erhalten. Alternativ kann genügend Ba.-e zu der wässrigen Paste hinzugefügt werden, um den pH der resultierenden Mischung auf ungefähr 7*5 bis 10,5 einzustellen. Zweitens wird die alkalische Paste mit einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe von Kohlenstoffoxydsulfid (COS) und Schwefelkohlenstoff (CS ), gemischt. Diese zweite Stufe des Aktivierungsschrittes kann z.B. durch Hindurchleiten des Schwefelkohlenstoffes oder Kohlenstoffoxydsulfids

durch die alkalische Paste oder Aufschlämmung ausgeführt v/erden. Obgleich die Zugabe des Schwefelkohlenstoffs oder Kohlenstoffoxydsulfids in der zweiten Stufe bei Raumtemperatur ausgeführt werden kann, ist es hinsichtlich der Eigenschaften des Endproduktes erwünscht, die Zugabe bei erhöhten Temperaturen von ungefähr 90 bis 100⁰C durchzuführen. In einem anderen Verfahren werden Temperaturen, welche so niedrig sind wie ungefähr 0⁰C bis 20°C, verwendet.

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Obgleich verschiedene Alkaliraetallhydroxyde für die Verwendung in der ersten Stufe des Aktivierungsschrittes geeignet sind, werden Natrium- und Kaliumhydroxyd aufgrund ihrer niedrigen Kosten und schnellen Verfügbarkeit bevorzugt. Ähnlich wird Ammoniumhydroxyd anstelle von Alkalimetallhydroxyd verwendet. Der Effekt der Behandlung der Zellen mit einer Hydroxyd enthaltenden Base ist die Aktivierung der funktioneilen Hydroxydgruppen in den Zellwänden.

Nach der Zellaktivierung wird die alkalische Paste oder Aufschlämmung in einem Extruder oder dergleichen geformt und dsm: in ein saures Bad geführt. Die besondere Form der aus dem Extruder auegeschiedenen Zellenaufschlämmung oder Paste bestimmt die Form des durch das Verfahren gebildeten endgültigen Produktes. Zudem wird dadurch, dass die aktivierten 7el.>.en einem Säurebad ausgesetzt werden, bewirkt, dass die Zellwandkomponenten desaktiviert werden. Hält man die einzelnen Zellen während der Desaktivierung in relativ enger Nachbarschaft, so werden interzellulare Bindungen zwischen den einzelnen Zellen gebildet.

Normalerweise werden Isopropanol, Äthanol oder dergleichen zu dem Säurebad hinzugegeben, um aktive Stellen in der Zellwand von einer möglichen Reaktion mit Wassermolekülen fernzuhalten, und um einen hohen Grad an interzellularer Bindungsbildung zu ermöglichen. Unter den zur Verwendung in dem Säurebad geeigneten Säuren sind Phosphorsäure, Zitronensäure, Essigsäure und Milchsäure. Andere Säuren, welche gewöhnlich in der Nahrungsmitteltechnologie verwendet werden, sind auch für die Verwendung in dem Säurebad geeignet.

Da während des Behandlungsverfahrens C0„-und HpS-Gase freigesetzt werden, besitzt das endgültige mehrzellige Produkt eine leichtporöse Struktur, welche es insbesondere zur Absorption von Fetten und Wasser geeignet macht.

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In einer zweiten erfindungsgemässen Ausführungsform ist die Zellwandaktivierung auf funktionelle Disulfid, -S-S-, Gruppen in den Zellwänden gerichtet. Die Aktivierung der funktioneilen Disulfidgruppen in den Zellwänden wird durch Behandlung einer konzentrierten Zellenaufschlämmung mit einem organischen Reduktionsmittel ausgeführt. Normalerweise wird diese Behandlung in einem Reaktionsgefäss, in dem die Zellenaufschlämmung und das Reduktionsmittel gemischt werden, ausgeführt. Dann wird die aktivierte Aufschlämmung der Zellen in einem Extruder oder dergleichen geformt und in eine Oxydationszone geführt, in der die interzellulare Bindungsbildung zwJ':3hen den einzelnen Zellwänden stattfindet. Schliesslich wird das gemäss diesem Verfahren erhaltene mehrzellige Produkt getrocknet und vereinigt.

Spezieller sind die in dem Aktivierungsschritt verwendeten bevorzugten organischen Reduktionsmittel thioglycolsaures Natrium und Glutathion. Diese spezifischen ReduktiDnsmittel werden bei der Durchführung dieses Verfahrens bevorzugt, up. sie bei der Verwendung in Nahrungsmittelprodukten F.D.A.-genehmigt sind. Unter den bei dem interzellularen Bindungsbildungsschritt verwendeten Oxydationsmitteln inbegriffen sind Luft, Sauerstoff, Ozon, Wasserstoffperoxyd und Natriumbromat. Wenn als Oxydationsmittel Wasserstoffperoxyd verwendet wird, führt während des "Behandlungsverfahrens freigesetztes Op-Gas zu der Bildung eines hochporösen mehrzelligen Endproduktes.

Obgleich die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die Theorie ihrer Wirkungsweise begrenzt ist, soll nichtsdestoweniger hervorgehoben werden, dass angenommen wird, dass -S-S-Bindungen in den mikrobischen Zellwänden massgebend sind für die Sekundärstruktur der Proteinmoleküle in den Zellwänden. Diese Sekundärstruktur der Proteinmoleküle ihrerseits ist massgebend für die zugrunde liegende dreidimensionale Struktur der Proteinmoleküle im Vergleich zu der Primärstruktur, die massgebend ist für die

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Sequenz der Aminosäuren in dem Molekül. Dementsprechend bewirkt die Aktivierung der funktioneilen -S-S-Gruppen mit einem organischen Reduktionsmittel die Spaltung der -S-S-Bindungen unter Bildung von -S-H-Bindungen in den einzelnen Zellwänden. Spaltung der -S-S-Bindungen zerstört die Sekundärstruktur der Proteinmoleküle. Wenn das Protein mit -S-H-Bindungen mit einem geeigneten Oxydationsmittel oxydiert wird, werden neue -S-S-Bindungen gebildet, aber notwendigerweise nicht an den früheren Stellen der ursprünglichen -S-S-Bindungen. Tatsächlich können durch Kontrolle des Abstandes zwischen den einzelnen Zellwänden in der Zellenaufschlärnmung die neuen -S-S-Bindungen so hergestellt werden, dass sie vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Zellwänden gebildet werden. Auf diese Weise kann eine vollkommen neue hochv^rnet?;te mehrzellige Masse aus einer Aufschlämmung von vorher einzelnen mikrobischen Zellen gebildet werden.

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In einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform v/erden zuerst funktionelle -OH und -NIL, Gruppen in den Zellwänden aktiviert und dann zur Bildung interzellularer Bindungen veranlaßt. Die Aktivierung und Vernetzung der -OH und -HH₂ Gruppen wird so durchgeführt, daß sie in einer einzigen Stufe durch Behandlung einer wäßrigen Paste der niikrobisehen Zellen mit einem bifunktionellen Vernetzungsmittel für -OH und -Mp Gruppen in Gegenwart einer Säure erfolgt.

Insbesondere wird zuerst eine konzentrierte wäßrige Paste mikrobischer Zellen mit einem geeigneten bifunktionellen Vernetzungsmittel wie Formaldehyd oder Glutaraldehyd vermischt. Dann wird die Mischung zu einer konzentrierten Säurelösung wie % Salzsäure, hinzugefügt, mit Hilfe von Extrusion oder dergleichen geformt, und läßt sie bei ungefähr 30⁰C bis 40⁰C unter Vakuum oder unter einem Luftstrom trocknen. Alternativ können jedoch die aktivierten mikrobischen Zellen nach Behandlung mit Formaldehyd, Glutaraldehyd oder einigen anderen bifunktionellen Vernetzungsmitteln mit einer Base wie Ammoniak oder Natriumcarbonat zur int er zellular e.i Bindungsbildung behandelt werden. Zusätzlich können die mikrobischen Zellen zuerst mit einer Säure oder Base gemischt werden und dann nachfolgend mit Formaldehyd oder Glutaraldehyd zur Bildung eines vielzelligen Produktes behandelt werden. Obgleich interzellulare Bindungsbildung mit einer Anzahl bifunktioneller Vernetzungsmittel erfolgen kann, g wurde gefunden, daß geeignete mehrzellige Produkte insbesondere hergestellt werden, wenn eine 2 $&-ige (Gew.-5$) wäßrige Lösung von Formaldehyd in dem Verfahren verwendet wird.

Alle dieser einzigartigen Produkte, die durch die in der vorliegenden Erfindung verkörperten Verfahren hergestellt werden, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie genügend interzellulare Bindungen zwischen den einzelnen mikrobischen Zellen besitzen, um das so gebildete mehrzellige Produkt in Wasser nicht-disbergierbar zu machen. Bei Betrachtung unter einem Mikroskop haben die erfindungsgemäßen Produkte z.B. eine sehr starre, vernetzte Struktur, in der eine Vielzahl einzelner mikrobischer Zellen

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als solche zu einer zusammengesetzten Masse verbunden sind. Solche mehrzelligen Produkte sind innerhalb eines weiten Bereiches für Hahrungsmittelprodukte und Nahrungsniittelzwischenstufen, wie proteinreiche Snackprodukte, nachgeahmte Fleischprodukte und Bäckereiprodukte verwendbar.

Die folgenden Beispiele erläutern die erfindungsgemäßen Verfahren und Produkte. Alle Teile und Prozente sind, wenn nicht anders angegeben, Gewichtsteile und Gewichtsprozente.

Beispiel 1

Ein Gramm sprühgetrocknete, handelsübliche Torulahefe wurde mit 5 ml Wasser und 0,1 ml konzentrierter Salzsäure gemischt. Zu der Paste wurde Formalin (0,2 ml) hinzugefügt und die Paste wurde in eine 2 mm dicke Schicht geformt und man ließ sie in Luft bei Raumtemperatur 48 Stunden trocknen. Man erhielt eine zähe, feste Masse. "Die Masse hatte eine "polymerisierte^!l SeIl-.struktur. Aus dem "Zellpolymerisat" erhaltene Späae zeigten einen engen Oberfl'ichenkontakt der Zellen, wenn sie unter dem Mikroskop geprüft wurden. Die !'lasse war schwierig zu !brechen. Es fand keine Auflösung in einzelne Zellen statt, wenn die feste Masse in Wasser eingeweicht wurde. Mach 2 Jahren Lagerung unter Wasser bei 3⁰O war die Masse noch fest. Sie Probe, die in Wasser unter nichtsterilen Bedingungen eingeweicht war, entwickelte nach 4 Monaten lagerung bei 3O⁰C ein Schimmelpilzwachstum. Bas Schimmelpilzwachstum zeigt die potentielle, biologische Äbbaubarkeit solcher Produkte an. Polglich ist der Torteil eines solchen Verfahrens, daß es zu einem kunststoffähnlichen, mehrzelligen, mit Gewebestruktur versehenen Produkt führt, welches biologisch abbaubar ist.

Beispiel 2 Candida utilis-Paste (23 ^) welche in einer kaboratoriumsfermen-

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tierungsvorrichtung gezüchtet wurde, wurde mit Formaldehyd gemischt (Hefetrockengewicht/Formaldehydverhältnis 20/1). Die Mischung wurde durch eine Spritze zur Bildung einer Faser von 1 mm Durchmesser extrudiert. Das Extrusionsprodukt wurde in einem geschlossenen Gefäß gehalten, welches mit HCl Gas gesättigt wurde. Das Gefäß wurde nach 2 Tagen geöffnet. Man ließ die Faser an der Luft trocknen. Die trockene Faser war spröde. Wenn Späne der Faser unter dem Mikroskop in Wasser eingetaucht wurden, absorbierten sie Wasser und dehnten sich in ihrem Durchmesser aus. Die Ausdehnung verursachte die Bildung von radialen Bruchstellen, jedoch fand keine Auflösung in einzelne Zellen statt. Der Vr-uauch wurde "bei Raumtemperatur und unter atmosphärischem Druck ausgeführt. Ein Yorteil dieses Verfahrens ist, daß es zu Fasern führt, welche Wasser absorbieren und sich ausdehnen. Sowohl die Wasser-Aufnahmekapazität und die Expansion in Walser, sind gewünschte funktionelle Eigenschaften in einigen Nahrungsmitteln und Nahrungsmittelanwendungen.

Beispiel 3

Candida utilis-Paste von 15 /^ Trockengewicht, wurde mit Formalin gemischt, um eine Formaldehydkonzentration von 0,3 i° in der Zellenpaste, bezogen auf Yolumen/Yolumen zu erhalten. Die Zellen + | Formalin-Paste wurde darin mit konzentrierter Salzsäure bei Raumtemperatur zu einem Gehalt von 0,2 ^ (Y/Y) gemischt. Die Mischung wurde zur Bildung 1 mm dicker Fasern extrudiert. Das Extrusionsprodukt wurde unter 500 mm Vakuum bei 40⁰C getrocknet.

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DasvProaukt war spröde. Es löste sich nicht in einzelne Zellen auf, wenn es in Wasser eingeweicht wurde. Eine Vergleichsprobe, welche durch Trocknen einer 15 $-igen Zellenpaste-Faser unter ähnlichen Bedingungen hergestellt wurde, löste sich in einzelne Zellen auf, sobald sie in V/asser eingeweicht wurde.

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Beispiel 4

Candida utilis-Paste wurde in Äthanol gewaschen und teilweise zur Bildung einer flockigen Masse (ungefähr 30 % Trockengewicht) getrocknet. Die Zellenmasse wurde dann über Nacht "bei Raumtemperatur HCl und iOrmaldehyddämpfen ausgesetzt. Das Produkt wurde dann unter einem Luftstrom getrocknet. Trockenes Produkt "behielt seinen flockigen Charakter "bei, jedoch löste es sich nicht in einzelne Zellen auf, wenn es in Wasser eingeweicht wurde. Ein Vorteil dieser Erfindung lag in der Einfachheit der Herstellung, eines texturierten ein*- zelligen Proteinproduktes.

Versuch (Beispiel 4) wurde wiederholt mit handelsüblicher Bäckereihefepaste. Die polymerisierte Zellenmasse wurde erwiesenermaßen unter Fehlen einer Auflösung in einzelne Zellen beim Einweichen in Wasser erhalten.

Beispiel 6

α Das gleiche Experiment (Beispiel 4) wurde mit einer flockigen Hefepaste, welche mit sprühgetrockneter Brauereihefe hergestellt wurde, wiederholt. Das Endprodukt löste sich in Wasser nicht in einzelne Zellen auf.

Beispiel 7

3 Gramm trockener Butap-gezüchteter Bakterienmasse, wurde mit 10 ml 1 η Salzsäure, zur Bildung einer Paste gemischt. Die Paste wurde in 2 mm dicke Scheiben geformt und die Schreiben wurden über Nacht bei 25⁰C in Formalinlösung eingeweicht. Die Zellenmasse war nach 24 Stunden blättrig. Überschüssiges "Formalin

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wurde dekantiert. Der Rückstand wurde mit Wasser durch Zentrifugation gewaschen bis kein Formaldehydgeruch mehr festgestellt werden konnte. Das Produkt wurde bei Raumtemperatur in Luft zu einer blättrigen Masse getrocknet. Es konnte die Tierfache Menge seiner Masse an Wasser absorbieren, ohne zu triefen. Bei Zugabe von Wasser im Überschuß, konnte keine Auflösung in einzelne Zellen beobachtet werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß es zu einer Textur mit relativ hoher Wasseraufnahme- und Fettretentionskapazität führt.

Beispiel 8

3 g Torulahefe wurrl3 in eine Paste durch Mischen in *in HC1_$ welche 10 i* Glyzerin enthielt, gebildet. Die Paste wurde dann durch Extrusion durch eine Spritze in Fasern von 1mm Durchmesser geformt und etwa 48 Stunden Formaldehyddämpfen bei Raumtemperatur in einem geschlossenen Gefäß ausgesetzt. Die Fasern wurden dann unter Vakuum bei 30⁰G getrocknet. Trockene Fasern behielten ihre Form bei, wenn sie in Wasser eingeweicht wuriei·.* Bin Vorteil dieses Verfahrens ist, daß flexible Fasern erhalten werden konnten.

Beispiel 9

10 g Bäckerhefepaste wurde in 10 ml 1$-iger wässriger Sodalöaung suspendiert, welche 3 Stunden lang bei 8O⁰F gehalten wurde, und, um eine Paste su enthalten, zentrifugiert. Die Paste wurdejLn 3 #-iger Formaldehydlösung suspendiert und 30 Minuten bei βθ·⁰^ gehalten. Die Suspension wurde zur Bildung einer Paste zentrifugiert. Die Pas-;e wurde durch eine Spritze zur Bildung eines Fadens von 1,0 mm Durchmesser extrudiert. Die Faser wurde in 3 ^-iger Fonnaldehydlösung in 1 #-iger, wässriger Nagvidsung eingeweicht und über Nacht bei 7e°^gehalten* Die lösung wurde dekantiert und die Faser luftgetrocknet. Die Faser dehnte sich

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«fogsgangen am .$.A.;J.L%JL—t/k't /f k /f--'j£

in Wasser aus, aber sie löste sich nicht in einzelne Zellen auf.

Beispiel 10

Der pH von 2 $&-iger Torulahef esuspens ion aus einer Fermentationsvorrichtung wurde durch Zugabe von Ammoniak: auf 8 gebracht. 100 ml pH 8-Zellensuspension wurde zu 2ml Formalin hinzugefügt. Die Mischung wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur gehalten und dann zentrifugiert. Die verbliebene Paste wurde in einen 1 mm dicken Film auf einer Aluminiumfolie geformt und bei 80⁰O getrocknet. Der trockene PiIm löste 3i<-,A nicht in Wasser auf.

Beift-oiel 11

Sprühgetrocknete Saccharomyces carlsbergensis (Brauereihefe) wurde in 2 5^-iger, wässriger NaHCO^-Lösun^ in Wasser zur Bildung einer 10 5^-igen Aufschwemmung suspendiert. Die Aufochlämmung wurde 4 Stunden bei 1^e°^gehalten und da/\n zentrifugiert. Die verbleibende Paste wurde in 5 $~iger Formaldehydlösung suspendiert und 4 Stunden bei ίθθ·°^τgehalt en, und man ließ die Zellen über Uacht sich absetzen. Der klare obere Seil wurde dann dekantiert. Der Rückstand wurde 2 mal mit 1 $-iger, wässriger Na₂GO,-Iösung gewaschen und der endgültige Rückstand an Luft getrocknet. Die trockene Masse bildete Flocken, aber sie löste sich nicht in destilliertem Wasser in einzelne Zellen auf. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß Flocken aus einzelligem Protein erhalten werden.

Beispiel 12

1 g sprühgetrocknete Torulahefe wurde in 10 ml 10$-iger Formaldehydlösung suspendiert. Die Mischung wurde 20 Minuten in einer abgeschlossenen Ampulle, bei 1,02 kg/cm (14,5 psi) bei 121⁰C

geändert gemäß Elnc^ÄS j 9/0721

einer Autoklavenbehandlung unterzogen. Die Probe wurde dann unter Vakuum getrocknet, mit 1M Na₂CO^-IiO sung und dann mit Wasser gewaschen. Schließlich wurde die Probe nochmals unter Vakuum getrocknet. Die trockene Substanz löste sich nicht in einzelne Zellen auf, wenn sie in Wasser eingebracht wurde.

Beispiel 13

1,0g sprühgetrocknete Torulahefe wurde mit 1,0 ml 10 $-igem Formaldehyd in einer Reibschale vermischt. Die Mischung wurde in einer Pet·*:/.-Glasschale in einen 2 mm dicken Film gepreßt ( und belassen, um an der Luft zu trocknen. Das trockene Produkt löste sich nicht in einzelne Zellen auf, wenn es in Wasser eingeweicht wurde.

Beispiel 14

Frische Torulahefe aus einer Fermentationsanlage wurde durch Zentrifugieren auf ein^n Gehalt von 20 $ [Trockengewicht konzentriert. Die Paste wurde auf 7O⁰C bis sie zu einer fließenden Masse auseinanderfiel, erhitzt. 1 ml konzentrierter HGl und 2 ml Formalin wurden zu 100 ml Aufschlämmung, bei 70⁰C hinzugefügt, gut gemischt und bei Raumtemperatur belassen um zu trocknen. f Die trockene Masse war widerstandfähig gegenüber Bruch und war auch widerstandsfähig gegenüber einer Dispersion in Wasser.

Beispiel 15

10 g frische Torulahefepaste (20 % Trockengewicht) wurde mit 0,1 £ Eatriumlaurylsulfat und 0,2 g NaOH zur Bildung einer viskosen Mischung vermischt. Zu dieser wurden 1 ml Formalin hinzugefügt und man ließ die Mischung unter Vakuum trocknen. Das trockene Produkt war nicht-dispergierbar in einzelne Zellen, wenn es in Wasser eingeweicht wurde.

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Beispiel 16

1 g Zellpaste (10$ Trockengewicht) wurde gefroren und gefriergetrocknet. Pas Produkt wurde für 2 Minuten auf 200⁰G erhitzt, dann abgekühlt und 2 Minuten in eine Formalinlösung eingetaucht, dann herausgenommen und man ließ es abtropfen und bei Raumtemperatur trocknen. Das trockene Produkt hatte einen schwammigen Charakter und war ziemlich flexibel. Das trockene Produkt konnte in V/asser nicht dipergiert werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß eineflexible, schwammige Textur erhalten werden kann.

Beispiel 17

10 ml einer Suspension von 10 7$ Trockengewicht Butankulturzollen, wurde mit 1 ml einer 10 folgen KOH-Lösung vermischt und die Kisohung wurde 15 Minuten lang gekocht. Die alkalibehandelte Suspension wurde dann abgekühlt und zentrifugiert. Der Rückstand wurde erneut in 1 5^-iger, wässriger KOH-Lösung bei Raumtemperatur suspendiert. Die Suspension wurde wieder zentrifugiert und der Rückstand v/urde noch einmal mit 1 fo—lgex KOH-Lösung gewaschen. Der Rückstand wurde in 10 ml 1 $-iger KOH-Lösung suspendiert und es wurden ungefähr 100 ml Kohlenstoffoxydsulfid innerhalb von 5 Minuten bei Raumtemperatur unter atmosphärischem Druck durch die Suspension geleitet. Die Mischung wurde zentrifugiert und man ließ den Rückstand zur Bildung eines dünnen Filmes auf einer Glasschale, bei Raumtemperatur über Nacht trocknen. Das trockene Produkt war durchscheinend und brüchig. Wenn es in Wasser eingeweicht wurde, fiel es in Flocken, aber es löste sich nicht in einzelne Zellen auf. Ein Vorteil dieses Verfahrens v/ar, daß ein durchscheinender Film erhalten werden konnte.

Beispiel 18

Beispiel 17 wurde wiederholt, wobei jedoch der Film zuerst 15 Minuten lang in einem Exsikkatar mit konzentrierter Salzsäure

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"bei Raumtemperatur SaHzsäuredämpfen ausgesetzt wurde und dann unter Luft bei Raumtemperatur getrocknet v/urde. Die so erhaltenen Filme waren etwas undurchsichtig. Sie lösten sich nicht in einzelne Zellen auf, wenn sie in Wasser eingeweicht wurden. Ein Vorteil dieses Verfahrens war, daß die so erhaltenen Filme auf Grund der langsamen HpS und COp-Freisetzung mikroporös waren, und sie absorbierten ungefähr das 3-fache ihres Gewichtes an Wasser und Öl.

Beispiel 19

Das Verfahren in Beispiel 18 wurde wiederho.lt, wobei jedoch Kohlenstoff oxy dsuli'id durch die Zellensuspension hinduxchgeleitet wurde, während öle Sunpensionstemperatur ungefähr 90⁰C bis 100⁰G betrug. Der durch dieses Verfahren erhaltene Film besaß keine Dispersion in einzelne Zellen in Wasser. Ein Vorteil dieses Verfahrens war, daß die Zeit für das Hindurchleiten von Kohlenstoffoxydsulfid auf 5 Minuten reduziert werden konnte, im Vergleich zu 15 Minuten oder ine±:r, bei Anwendung des Raumtemperaturverfahrens·

Beispiel 20

10 g Torulahefe-Paste, die ungefähr 20 fo Hefezellen auf Trockengewicht sbas is enthielt, wurde mit 0,2 ml einer 1 $-igen NaOH-Lösung bei Raumtemperatur vermischt. Zu der alkalischen Paste wurde Schwefelkohlenstoff (0,2 ml) hinzugefügt und man ließ die Mischung über Facht bei 3°C stehen. Das so erhaltene viskose Produkt wurde in einer Glasschale zur Bildung einer Schicht von etwa 0,5 ml Dicke, ausgebreitet und unter einem Luftstrom bei 25 bis 35⁰C getrocknet. Der so erhaltene Film war beinahe transparent und löste sich nicht in einzelne Zellen auf, wenn er in Wasser eingeweicht wurde.

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Beispiel 21

Das Verfahren von Beispiel 20 wurde wiederholt, wobei jedoch die endgültige viskose Paste durch eine Spritze in ein Säurebad von Phosphorsäure mit dem pH-Wert 4,5 zur Biümg von Fasern, mit einem Durchmesser von ungefähr 0,3 mm extrudiert wurde. Die Fasern wurden in einem 40⁰C Yaküumofen über Facht getrocknet. Die trockenen Fasern waren brüchig, jedoch absorbierten sie die drei- bis vierfache Menge ihres Gewichtes an Wasser und lösten sich nicht in einzelne Zellen auf.

Beispiel 22

10 g sprühgetrocknete Brauereihefe wurde in 100 ml 1 /j-i wäßriger NaOH-Lösung bei ungefähr 25⁰C dispergiert. Man ließ die Mischung 30 Minuten bei 25⁰C stehen und zentrifugierte sie dann ab. Der obere Seil wurde verworfen und die verbleibende alkalische Paste wurde in einen Dreihalsrundkolbeii gebracht, der in ein Kältebad von ungefähr -5°C bis 5°C eingetaucht war. Der Kolben war mit einem Trockeneis-Aeetonkühler versehen. Zuerst wurde der Kühler Kohlenstoffoxydsulfidgas ausgesetzt, bis ungefähr 2 g des Kohlenstoffoxydsulfids kondensiert waren. Dann wurde der Kühler in den Dreihalsrundkolben eingebaut, der die ™ alkalische Paste enthielt und man ließ das Carboiiyloxydsulfid verdampfen und von der viskosen Paste während eines Zeitraumes von 30 Minuten absorbieren. Das Produkt ließ man weitere 15 Minuten bei ungefähr -5° bis 5⁰C stehen. Dann wurde die viskose Flüssigkeit über einer Glasplatte in Form eines 0,4 mm dicken Filmes gesprüht und in einem 50⁰C-Ofen über Nacht getrocknet.

Der so erhaltene Film war gelb gefärbt und transparent. Ei w£f ungefähr 0,1 mm dick. Er löste sich nic?.t in einzelne Zellen auf, wenn er in Wasser eingeweicht wurde. Ein Torteil dieses Verfahrens war, daß die so erhaltenen Filme transparent waren.

BAD ORiGiNAL

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Beispiel 23

Das Verfahren von Beispiel 22 wurde wiederholt, wobei jedoch die viskose Flüssigkeit durch eine Spritze in ein Säurebad von Zitronensäure, mit einem pH-Wert von 4,5 zur Bildung von Fasern, mit einem Durchmesser von ungefähr 0,2 bis 0,5 mm extrudiert wurde. Die Fasern wurden aus dem Säurebad zurückgewonnen und bei 60⁰G getrocknet. Die trockenen Fasern lösten sich in Wasser nicht in einzelne Zellen auf. Ein Vorteil dieses Verfahrens war, daß Fasern mit Mikroporen erhalten wurden. Die Fasern waren etwas undurchsichtig und konnten Wasser, in einer Menge, entsprechend der dreifachen bis vierfachen Menge ihres Gewichtes absorbieren.

Beispiel 24

Ein Gramm sprühgetrockneter Brauereihefe wurde in 10 ml einer Lösung von 0,1 ?& thioglycolsaurem Natrium in Wasser bei Raumtemperatur suspendiert. Die Mischung wurde zentrifugiert und der Rückstand, welcher ungefähr 20 fo Zellen enthielt, wurde durch eine Spritze, zur Bildung von Fasern mit einem Durchmesser von ungefähr 0,3 bis 0,6 mm extrudiert. Die Fasern wurden unter einem Luftstrom bei Raumtemperatur getrocknet. Die trockenen Fasern waren brüchig. Sie absorbierten Wasser entsprechend der λ zwei-bis vierfachen Menge ihres Gewichtes und dehnten sich aus und es fand keine Dispersion in einzelne Zellen statt, wenn die Fasern in Wasser eingeweicht wurden.

Beispiel 25

Eine Probe von 10g frischer Candida utilis-Paste von 25 % Trockengewicht, wurde mit 0,01 g thioglycolsaurem Natriums in einem Küchenmixgerät bei Raumtemperatur gemischt. Die Mischung wurde über eine Glasplatte in Form eines dünnen Filmes ausgebreitet. Ungefähr 1 ml 3 #-ige Wasserstoffperoxidlösung wurde

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über den PiIm gesprüht. Das Wasserstoffperoxyd zersetzte sich durch das Peroxydase-Enzym der Zellen, wenn es in die Zellschichten eindrang. Es wurde eine schaumige Zellschicht gebildet unädann bei 70⁰O in einem Ofen getrocknet. Das Produkt war ein poröser Zellfilm. . Wenn der Film in Wasser eingeweicht wurde, absorbierte er Wasser in einer Menge äquivalent £er drei- bis vierfachen Menge seines Gewichtes. In Wasser fand keine Dispersion in einzelne Zellen statt. Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Verwendung des in frischen Zellen vorhandenen Peroxydasesystems zur Herstellung eines porösen, texturierten Produktes.

Beispiel 26

Eine Probe von 10 g Torulahefepaste von 20 % Trockengewicht wurde mit 0,01 g Glutathion in einem Küchenmixgerät bei Raumtemperatur gemischt. Die Mischung wurde in 100 ml 0,1 $-iger Hatriumbromatlösung eingebracht und 5 Minuten leicht gerührt. Man ließ die Aufschlämmung absetzen und der obere £eil wurde verworfen. Der Rückstand wurde durch leichtes Rühren in 80 Gew.-^ Äthanol suspendiert und man ließ ihn absitzen. Der obere Seil wurde dekantiert und der Rückstand in eine Glasschale gegossen und bei 70°C in einem Ofen getrocknet. Es wurde ein flockiges Produkt erhalten. Das Produkt absorbierte Wasser in der zweibis vierfachen Menge seines Gewichtes und .hielt Öl in einer Menge entsprechend der zwei- bis fünffachen Menge seines Gewichts zurück. In Wasser löste es sich nicht in einzelne Zellen auf. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß es ein flockiges Produkt mit guter Verwendbarkeit ergibt.

Beispiel 27

Ein Gramm sprühgetrocknete Torulahefe wurde mit 4 ml einer 0,1 $-igen Lösung von thioglycolsaurem Natrium in einem Küchen-

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mixgerät "bei Raumtemperatur gemischt. Die Mischung wurde in ■verschiedene Formen extrudiert oder gerollt und geschnitzelt und in einen Exsikkator eingebracht, v/elcher als Trocknungsmittel CaCIp enthielt. Der ExsdWcafcor wurde zuerst evakuiert und dann mit Sauerstoff gefüllt. Der Exdkkatcr v/urde bei 3O⁰G Raumtemperatur gehalten und die trockenen Produkte wurden nach 48 Stunden herausgenommen. Die trockenen Produkte behielten ihre Gestalt in Wasser bei, obwohl sie weich wurden. In einem anderen Verfahren wurden sie durch Erhitzen auf 150 bis 35O°C für 2 bis 5 Minuten geröstet. Nachdem die gerösteten Produkte aus dem Exsil&ator herausgenommen waren, be^ciß^-n sie ein ansprechendes Aroma und ein knuspriges Gefühl im Mund.

Beispiel 28

Ungefähr 10 g frische Candida utilia-Past'* (ungefähr 20-25 # Trockengewicht) wurde mit ungefähr 0,3 g Glutaraldehyd vermischt und die Mischung über eine Glasplatte zur "Bildung tiner 0,5 bis 1 mm dicken Schicht ausgebreitet. Dann wurde die Zellschicht mit ungefähr 1 ml konzentrierter Salzsäure unter Verwendung eines Zerstäubers besprüht und dann bei Raumtemperatur getrocknet. Das trockene Produkt war ein durchscheinender PiIm. Er besaß eine brüchige Textur. Es wurde in Wasser weich, jedoch löste es sich nicht in einzelne Zellen auf.

Beispiel 29

Der trockene Film, welcher wie in Beispiel 28 beschrieben, erhalten v/urde, v/urde 15 Minuten in einer 8 $-igen v/äßrigen Glyzerinlösung eingeweicht. Dann wurde er bei 50⁰C unter Vakuum getrocknet. Das trockene Produkt war flexibel. Es löste sich nicht in Wasser in einzelne Zellen auf.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur chemischen Herstellung eines mehrzelligen Produktes aus einer Vielzahl einzelner Protein enthaltender mikrobischer Zellen, wobei dieses Produkt genügend interzellulare Bindungen zwischen den einzelnen mikrobischen Zellen besitzt, um einer Auflösung dieses mehrzelligen Produktes zurück in einzelne mikrobische Zellen Widerstand zu leisten, dadurch gekennzeichnet, dass funktionelle Gruppen in den Zellwänden dieser einzelnen Protein enthaltenden mikrobischen Zellen aktiviert werden und die Bildung interzellularer Bindungen zwischen den Zellwänden dieser einzelnen mik.^vobir,chen Zellen vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Paste einzelner Zellen mit eirer Zellenkonzentration von ungefähr 5 bis 50 Gewichtsprozent Zöllen, bezogen auf das gesamte vereinte Gewicht von Zellen und Wa.iser, hergestellt wird,

funktioneile Gruppen in den Zellwänden dieser einzelnen Protein enthaltenden Zellen durch Behandlung dieser wässrigen Paste der einzelnen Zellen mit einem Aktivierungsmittel aktiviert werden,

die aktivierte wässrige Paste der einzelnen Zellen geformt wird,

die Texturierung in dieser wässrigen Paste der einzelnen Zellen bewirkt wird und,

da., hervorgehende texturierte Produkt getrocknet wird.

2098 19/0721 BADOR₁GLAL

5- Verfahren gemäss Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Protein enthaltenden mikrobischen Zellen Candida utilis, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces cerevisiae oder Saccharomyces fragilis sind.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass funktioneile Hydroxydgruppen in den Zellwänden dieser einzelnen Protein enthaltenden mikrobischen Zellen aktiviert " werden, indem die einzelnen Zellen zuerst mit einer Hydroxyd enthaltenden Base behandelt werden und dann zu dieser Mischung von Base und einzelnen Zellen entweder Kohlenstoffoxydsulfid

oder Schwefelkohlenstoff zugegeben wird. %

5. Vorfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroxyd enthaltende Base Ammoniumh/droxyd ist,

6. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroxyd enthaltende Base ein Alkalimetallhydroxyd ist.

7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetallhydroxyd Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd ist.

8. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Vielzahl einzelner mikrobischer Zellen mit ausreichend Λ Alkalimetallhydroxyd zur Erzielung einer Endkonzentration von ungefähr 1 bis 10 Gewichtsprozent Alkalimetallhydroxyd behandelt wird.

9. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl einzelner Protein enthaltender Zellen mit einer zur Einstellung des pHs der Mischung von Base und einzelnen Zellen auf ungefähr 7,5 bis 10,5 ausreichenden Merjge an Hydroxyd enthaltender Base behandelt wird.

10. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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BAD ORIGINAL

Hydroxydgruppen In den Zellwänden dieser einzelnen Protein enthaltenden mikrobischen Zellen aktiviert v/erden, indem diese einzelnen Zellen zuerst mit einem Alkalimetallhydroxyd behandelt werden und dann zu dieser Mischung von Alkalimetallhydroxyd und einzelnen Zellen Kohlenstoffoxydsulfid oder Schwefelkohlenstoff zugegeben wird und die Bildung der interzellularen Bindungen zwischen den Zellwänden durch Hindurchführen der aktivierten Zellen durch ein Säurebad bei-jirkt wird.

11. Verfahre·-, gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in diesem Säurebad enthaltene Säure Salzsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Essigsäure oder Milchsäure ist.

12. Verfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aktivierte Zellen zuerst in die Gestalt einer faserartigen Form gebracht werden, bevor sie durch das Säurebad geführt v/erden, wobei ein faserartiges mehrzelliges Produkt aus dieser Vielzahl der einzelnen inikrobischen Zellen gebildet wird.

13· Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass funktioneile -S-S-Gruppen in den Zellwänden dieser einzelnen Protein enthaltenden mikrobischen Zellen durch Behandlung dieser Zellen mit einem organischen Reduktionsmittel aktiviert werden.

14. Verfahren gemäss Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, dass das organische Reduktionsmittel thioglykolsaures Natrium oder Glutathion ist.

15· Verfahren gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der interzellularen Bindungen zwischen den Zellwänden dieser mikrobischen Zellen durch Oxydation dieser aktivierten Zellwände mit einem Oxydationsmittel bewirkt wird.

209819/0721 ^BAD

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16. Verfahren gemäss Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, dass dieses Oxydationsmittel . Luft, Sauerstoff,

Ozon, Wasserstoffperoxyd oder Natriumbromat ist.

17· Verfahren nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, dass

eine wässrige Paste aus einzelnen Zellen mit einer Zellenkonzentration von ungefähr 5 bis 50 Gewichtsprozent Zellen, bezogen auf Gesamtgewicht der wässrigen Paste, hergestellt wird,

funktioneile -S-S-Gruppen in den Zellwänden der einzelne·! Zellen durch Mischen dieser wässrigen Paste mit einem organ: sehen Reduktionsmittel nämlich thiοglykolsaures Natrium oder Glutathion für eine Zeit, die ausroi«h^f;_s um diese funktioneilen -S-S-Gruppen zu öffnen und hieraus -S-H-Gruppen zu bilden, aktiviert werden,

die Mischung der wässrigen Paste und des Reduktionsmittels in eine Vielzahl von Pasern geformt werden,

die Bildung neuer interzellularer »S-S-Bindungen zwischen diesen Zellwänden der einzelnen milcrobischen Zellen in diesen Pasern durch Unterwerfen dieser Zellen der Einwirkung eines Oxydationsmittels nämlich Luft, Sauerstoff, Ozon, Wasserstoffperoxyd oder Natriumbromat bewirkt wird, und

die daraus hervorgehenden oxydierten mehrzelligen Fasern zu einem Produkt, welches in Wasser nicht-dispergierbar ist, getrocknet werden.

18. Verfahren gemäss Anspruch 17* dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Paste der einzelnen Zellen eine; Zellenkonzentration von ungefähr 10 bis 25 Gewichtsprozent Zellen, bezogen auf Gesamtgewicht der wässrigen Paste, hat.

BAD ORIGINAL 209819/0721 ^B

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19. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass funktioneile Hydroxyd- und Amingruppen in den Zellwänden dieser einzelnen Protein enthaltenden mikrobischen Zellen aktiviert werden und die Bildung interzellularer Bindungen zwischen den Zellwänden dieser einzelnen mikrobischen Zellen durch Behandlung dieser Zellen mit einem bifunktionellen Vernetzungsmittel für Hydroxyd- und Amingruppen in Gegenwart einer Säure oder Base bewirkt wird.

20. Verfahren gemäss Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet, dass das bifunktionelle VernetzungsrrJ.ti^jL Formaldehyd oder Glutaraldehyd ist.

21. Verfahren gemäße Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das bifunktionelle Vernetzungsmittel eine 2£?-ige (Gewichtsprozent) wässrige Formaldehydlösung ist.

22. Verfahren gemäss Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure Salzsäure, Zitronensäure, Essigsäure oder Phosphorsäure ist.

23. Verfahren gemäss Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Base Natriumcarbonat oder Ammoniak ist.

24. Texturiertes, mehrzelliges Protein enthaltendes Zellenprodukt hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

^BAD

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