DE2158261B2 - Verfahren zur Verbesserung der Nähreigenschaften und der funktioneilen Eigenschaften von Einzelzellenproteinmaterial - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Nähreigenschaften und der funktioneilen Eigenschaften von Einzelzellenproteinmaterial

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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Nähreigenschaften und der funktionellen Eigenschaften von Einzelzellenproteinmaterial gemäß den Patentansprüchen.
Ein großes Problem für die Weltbevölkerung ist dasjenige, die schnell ansteigende Zahl der Menschen zu ernähren. Das Problem besteht darin, pro Kopf der Bevölkerung eine ausreichende Kalorienaufnahme und eine ausgeglichene Diät zur Verfügung zu stellen, wobei insbesondere berücksichtigt werden muß, da in vielen Teilen der Welt ein Mangel an genügend Protein zuführenden Nahrungsmitteln besteht. Eine Möglichkeit zur Schaffung der erforderlichen Proteinvorräte besteht in der Züchtung von Einzelzellenprotein bildenden Mikroorganismen, wie Hefe, Bakterien und Algen, die entweder als Nahrungsmittel oder als Zusatznahrung dienen.
Die Bildung von Einzelzellenproteinmaterialien in großer Menge kann durch Fermentationsverfahren (Gährverfahren) erfolgen, bei denen Kohlenhydrate, Kohlenwasserstoff oder oxydierte Kohlenwasserstoffe als Substrat verwendet werden. Die hauptsächlichen Erfordernisse sind, daß das Substratmaterial billig ist und leicht von den ausgewählten Mikroorganismen konsumiert wird, so daß die Verfahrenskosten niedrig liegen. Gleich wichtig ist die Zugänglichkeit und die Nützlichkeit des Einzelzellenproteinmaterials als Nahrungsmittel oder als Nahrungsmittelbestandteil. Diese letzteren Erfordernisse umfassen Geschmacks- und Geruchsfaktoren, die die Aufnahme in der Öffentlichkeit beeinflussen als auch Stoffwechselfaktoren und Toxizitätsfaktoren, die mit der Eignung des E.nzelzellenproteinmaterials als Zusatz für menschliche Nahrung verknüpft sind.
Sowohl in der technischen Literatur als auch in der Patentliteratur sind Fermentationsverfahren zur Herstellung von Mikroorganismen beschrieben, die leicht zu nützlichen Einzelzellenproteinmaterialien führen. Zum Beispiel wurden Hefen auf Kohlehydraten, die in Sulfitablaugen enthalten sind, auf Normalalkanbestandteilen eines Gas-Öl-Kohlenwasserstoff-Brennstoffs und auf einer Mischung oxydierter Kohlenwasserstoffe gezüchtet Die Herstellung von Bakterien in ähnlicher Weise wurde ebenfalls beschrieben. Die Fermentation bzw. Gärung unter Bildung von Hefen oder Bakterien umfaßt ein Oxydationsverfahren, bei dem erhebliche Wärmemengen freigesetzt werden und sowohl eine wesentliche Sauerstoffübertragung und eine gute Steuerung der Fermentationstemperatur erforderlich sind. Bevorzugte Substratmaterialien enthalten bereits die höchstmögliche Menge an kombiniertem Sauerstoff, um die Wärmefreisetzung und den Sauerstoffbedarf so klein wie möglich zu machen. Die Herstellung von Einzelzellenproteinmaterial in Nahrungsmittelqualität kann auch eine Extraktionsstufe erforderlich machen, um die Anwesenheit unerwünschter verbliebener Substratmaterialien, wie Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht oder langsam vergärende oxydierte Kohlenwasserstoffarten, zu beschränken.
Eine Anzahl von geplanten oder zur Zeit im Betrieb befindlichen Fermentationsverfahren zur Herstellung von Einzelzellenproteinmaterial sind darauf ausgerichtet, hauptsächlich Tierfuttermittel herzustellen und das Protein für den menschlichen Verbrauch nur indirekt zu liefern. Jedoch sind gewisse Mikroorganismen, insbesondere gewisse Hefen der Saccharomycetoideae- und Cryptococcoideae-Unterfamilien von der Food and Drug Administration zur direkten Verwendung in für den menschlichen Verbrauch bestimmten Nahrungsmitteln zugelassen worden.
Das menschliche Stoffwechselsystem bildet aus Ribonucleinsäure Harnsäure. Da der Mensch kein Uricaseenzymsystem zur Verfugung hat, wird die Harnsäure nicht weiter abgebaut und mit dem Urin ausgeschieden. Da Harnsäure in Wasser eine sehr geringe Löslichkeit besitzt, sammelt sie sich, wenn sie in größeren Mengen, als der Körper ausscheiden kann, gebildet wird, in kristalliner Form im Körper an. Dies kann zu dem als Gicht bekannten Zustand führen. Es wird daher von vielen Ernährungsfachleuten empfohlen, daß die Aufnahme von Ribonucleinsäure in die Nahrungsmittel in geringen Mengen erfolgen sollte.
Mikrobenzellen oder Einzelzellenproteinmaterialien enthalten in Abhängigkeit von ihrer Wachstumsgeschwindigkeit und der Wachstumsphase 4 bis 30% oder mehr Nucleinsäuren. Üblicherweise ergeben sich in den Mikrobenzellen höhere Nucleinsäuregehalte in den
Phasen schnellen Wachstums. Von den Ernährungsfachleuten wird im allgemeinen vorgeschlagen, daß, wenn die Mikrobenzellen als Proteinquelle für die menschliche Ernährung verwendet werden sollen, die Menge an durch Einzelzellenproteinmaterialien der Diät zugeführten Nucleinsäuren, 2 g täglich nicht übersteigen sollte.
Die berechneten Ribonucleinsäuregehalte einiger üblicher Proteinquellen sind in der folgenden Tabelle I angegeben. Sie variieren von 0 bis 4%. Der Gehalt an Ribonucleinsäure in Einzelzellenprotein beträgt für Zellen in der expontiellen Wachstumsphase 8 bis 18%. Der Gehalt an Ribonucleinsäure in Einzelzellenprotein, das für den menschlichen Verbrauch verwendet werden soll, sollte vorzugsweise auf etwa 2%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Zellen, vermindert werden.
Tabelle I
Gehalt an Ribonucleinsäure (berechnet)
für verschiedene Proteinquellen
Nahrungsmittel % Ribonucleinsäure
Milch 0
Bohnen 1,7
Lachs 2,4
Huhn 2S
Rind 3,7
Schwein 4,1
Leber 9.3
Sardellen 14,5
Einzelzellenprotein 8-18
IO
15
Ein bevorzugtes Verfahren zur Verwendung von Einzelzellenproteinmaterial besteht in der Verwendung der ganzen Zellen. Demzufolge besteht die Notwendigkeit der Entwicklung eines Verfahrens zur Entfernung der Nucleinsäuren aus den Mikrobenzellen. Dies muß wünschenswerterweise mit einem minimalen Verlust von Proteinmaterialien aus den Zellen erfolgen, um die Vorteile derartiger Einzelzellenproteinmaterialien als N ahrungsmi ttel beizubehalten. 4 ->
Der vorliegenden Erfindung liegt eine neue Arbeitsweise zur Abtrennung von Nucleinsäuren aus einzelligen Mikroorganismen zugrunde, gemäß der gleichzeitig in überraschender Weise die funktioneilen Eigenschaften der behandelten Einzelzellenproteinnahrungsmate- w rialien verbessert werden. Dabei werden ferner neue Nahrungsmittelprodukte erhalten, die für den menschlichen Verbrauch geeignet sind und die ein Einzelzellenproteinmaterial mit einem stark verminderten Gehalt an Nucleinsäuren enthalten. v,
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Hitzebehandlung einer alkalischen Ammoniakaufschlämmung von Einzelzellenmikroorganismen bei einer Temperatur im Bereich von 90 bis 125° C unter autogenem Druck. Die Zersetzung der Nucieinsäurebe- wi standteile wird dadurch in Gang gesetzt und das Austreten der Nucleinsäurefragmente durch die Zellwandung erfolgt mit einem relativ geringen Verlust an Proteinmaterial aus den Zellen.
Es wurde gefunden, daß die Hauptmenge der in tv"> Einzelzellmikroorganismen enthaltenen Nucleinsäure durch Behandeln mit wäßrigem Ammoniak bei oder in der Nähe des Siedepunktes unier autogenem Druck entfernt werden kann. Der geeignete Temperaturbereich erstreckt sich von etwa 900C bis etwa 125" C. Obwohl die Entfernung der Nucleinsäuren aus den Einzelzellenorganismen offensichtlich eine Folge der hydrolytischen Wirkung des Ammoniakmediums ist wurde überraschenderweise festgestellt daß das Proteinmaterial, das in den Zellen enthalten ist nicht im gleichen Ausmaß beeinflußt wird Es ist somit möglich, durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Einzelzellenproteinmaterial in Form von intakten Zellen zu erhalten, die einen Nucleinsäuregehalt aufweisen, der wesentlich unterhalb 2 Gew.-% liegt
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf eine Vielzahl von Mikroorganismen, insbesondere auf diejenigen Organismen, die als Bakterien, Hefen und Fungi bezeichnet werden, anwendbar. Zur Erläuterung sind in der Tabelle II Bakterien der Tabelle III Hefen und in der Tabelle IV Fungi bzw. Pilze als geeignete Mikroorganismen angegeben.
Tabelle II — Geeignete Bakterien
Acetobacter sp.
Arthrobacter sp.
Bacillus subtilus
Corynebacteria sp.
Micrococcus sp.
Pseudomonas sp.
Tabelle .11 — Geeignete Hefen
Candida curvata
Candida lipolytica
Candida pulcherima
Candida utilis
Hansenula anomala
Hansenula miso
Oidium lactis
Saccharomyces carlsbergensis
Saccharomyces fragilis
Trichosporon cutaneum
Saccharomyces cerevisiae
Candida parapsilosis
Hansenula wickerhamii
Pichia pastoris
Pichia haplophyla
Tabelle IV — Geeignete Fungi
Aspergillus niger
Aspergillus glaueus
Aspergillus oryzae
Aspergillus terreus
Aspergillus itaconicus
Penicillium notatum
Penicillium chrysogenum
Penicillium glaueum
Penicillium griseofulvum
Die bevorzugten Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren sind jedoch Candida utilis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces fragilis und Saccharomyces carlsbergensis, da diese Materialien von der Food and Drug Administration zur Verwendung als Nahrungsmittelprodukte freigegeben wurden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann entweder auf isoliertes Zellmaterial oder auf in einem Fermentationsverfahren frisch gezüchtete Zellen angewandt werden. Wenn das Zellmaterial zuvor isoliert wurde, sollte es mit Wasser aufgeschlämmt werden, um die gewünschte Zellkonzentration einzustellen. Wenn frische Zellen
verwendet werden, sollte der Gäreinrichtungsabstrom z. B. durch Zentrifugieren aufkonzentriert werden, so daß man eine geeignete Aufschlämmung erhält
Die Konzentration der Zellen in der wäßrigen Aufschlämmung kann variieren und wird in einem Bereich von 5 bis 15 Gew.-% Zellen (Trockenbasis) gehalten.
Die ursprüngliche Zellenaufschlämmung weist typischerweise einen pH-Wert von 7,0 oder weniger auf. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aufschlämmung auf einen pH-Wert im Bereich von 9,0 bis 10,5 durch Zugabe einer wäßrigen Ammoniaklösung eingestellt Um eine übermäßige Verdünnung zu vermeiden, wird vorzugsweise eine konzentrierte Ammoniaklösung verwendet, z. B. eine 30%ige Lösung von Ammoniak in Wasser. Gegebenenfalls kann gasförmiger Ammoniak verwendet werden.
Die Abtrennung des Nucleinsäurematerials erfolgt durch Erhitzen der Zellenaufschlrmmung in dem alkalischen Ammoniakmedium auf eine Temperatur im Bereich von etwa 90 bis 125°C Wegen des erheblichen Dampfdrucks des Ammoniaks bei diesen Temperaturen erfolgt die Wärmebehandlung vorzugsweise in einem geschlossenen Gefäß bei autogenem Druck. Die Aufschlämmung wird vorzugsweise während mindestens etwa 5 Minuten bei der ausgewählten erhöhten Temperatur gehalten. Im allgemeinen übersteigt die bevorzugte Zeit für eine wirksame Behanclung etwa 6C Minuten nicht Bei höheren Temperaturen verläuft die Abtrennung der Nucleinsäuren aus den Mikrobenzellen schneller. Arbeitet man in einem typischen Teil des Temperaturbereichs, wie z. B. bei einer Temperatur von etwa 90 bis 1000C, so beträgt die Behandlungszeit etwa 20 bis 60 Minuten. Bevorzugte Betriebsbedingungen, die diesen typischen Temperaturbereich anwenden, umfassen ein Erhitzen der Aufschlämmung während etwa 30 Minuten auf etwa 1000C. Wenn man im oberen Teil des Temperaturbereichs, z.B. bei etwa 115°C bis etwa 125° C arbeitet sollte man die Aufschlämmung während etwa 5 bis 15 Minuten auf der ausgewählten Temperatur halten. Bevorzugte Betriebsbedingungen im höheren Temperaturbereich umfassen ein Erhitzen der Ammoniakaufschlämmung während etwa 10 Minuten auf etwa 1200C.
Nach Ablauf der Wärmebehandlungszeit werden die Zellen durch Zentrifugieren von der wäßrigen Phase abgetrennt. Die behandelten Zellen können dann in der Zentrifuge mit Wasser gewaschen werden oder können durch ein getrenntes Aufschlämmen, gefolgt von einer zusätzlichen Abtrennstufe, wie durch Zentrigugieren, gewaschen werden. Die gewaschenen Zellen werden dann in üblicher Weise getrocknet, wobei darauf geachtet werden sollte, daß sie keinen übermäßig hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Es ist z. B. bevorzugt, die Zellen durch Erhitzen auf etwa 700C zu trocknen. Gewünschtenfalls können eine Vakuumtrocknung oder eine Sprühtrocknung angewandt werden.
Die ursprüngliche Abtrennung der behandelten Zellen von der Ammoniakaufschlämmung kann dadurch erfolgen, daß man das Material bei der erhöhten Behandlungstemperatur zentrifugiert oder vorzugsweise indem man die Aufschlämmung zunächst auf etwa Raumtemperatur abkühlt Wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren frisch gezüchtete Einzelzellmikroorganismen verwendet werden, kann die durch Zentrifugieren abgetrennte Ammoniakphase in die Fermentiereinrichtung zurückgeführt werden, um als Nähr- und Substrat-Material für das Wachstum weiterer Mikroorganismen zu dienen. Wenn diese wäßrige Phase, die sowohl Ammoniak als auch die aus den Zellen entfernten Substanzen, wie Nucleinsäuren enthält, durch Zentrifugieren bei einer Temperatur, die bei der Temperatur des Behandlungsverfahrens oder in der Nähe dieser Temperatur liegt, abgetrennt wird, kann dieser wäßrige Strom direkt ganz oder teilweise ohne dazwischenliegende Sterilisierung >n die Fermentiereinrichtung zurückgeführt werden. Wenn jedoch die
ίο wäßrige Phase zunächst auf etwa Raumtemperatur abgekühlt wurde, kann es erforderlich sein, den Teil, der in die Fermentiereinrichtung geführt wird, durch Erhitzen auf etwa 60 bis 700C während etwa 10 bis 25 Minuten zu pasteurisieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man ein Einzelzellenproteinmaterial einsetzen, das in einer aeroben Fermentiereinrichtung in einer Fermentierungsbrühe gezüchtet wird, die ein organisches Substrat als Kohlenstoffquelle und ein anorganisches Ammoniak-Nährstoffmedium enthält wobei man den Abstrom der Fermentiereinrichtung zentrifugiert um überschüssige Fermentierungsbrühe zu entfernen, und eine Aufschlämmung mit 5 bis 15 Gew.-% Zellen erhält Dabei kann man der Fermentierungsbrühe in der Fermentiereinrichtung mindestens einen Teil der wäßrigen Ammoniakphase zusetzen, die beim erfindungsgemäßen Verfahren in der Zentrifuge zugleich mit der Sedimentphase anfällt und die die aus der Zelle ausgetretenen Nucleinsäureprodukte enthält
jo Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt sowohl schnell als auch in verläßlicher Weise. Das gewonnene Zellmaterial enthält durchwegs weniger als 2% (Trockenbasis) an Nucleinsäuren. Der Proteingehalt der behandelten Zellen Hegt üblicherweise in einem Bereich
j5 von 45 bis 50 Gew.-% (Trockenbasis), was im wesentlichen dem Proteingehalt der ursprünglichen Zellen entspricht Wünschenswerte physikalische Eigenschaften einschließlich der Geschmack und der Geruch werden durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht beeinträchtigt und das erhaltene Einzelzellenproteinnahrungsmittelmaterial zeigi erheblich verbesserte Nähreigenschaften. Überraschenderweise werden die funktioneilen Eigenschaften, d. h. die Textureigenschaften, die Wasser und Öl-Retentionseigenschaften, die geringe Dispergierbarkeit in Wasser u. dgl, erheblich verbessert Demzufolge besitzen die erfindungsgemäßen Einzelzellenproteinnährmaterialien eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit für die Einarbeitung in übliche Nahrungsmittelprodukte und für die Entwicklung neuer Nahrungsmittelprodukte.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.
Beispiel 1
Candida utilis (ATCC 9256) wurden in einer 14 Liter fassenden Fermentiereinrichtung in einem Mineralmedium und einem Äthanolsubstrat mit einer Raumgeschwindigkeit von 0,3 Stunden-1 gezüchtet. Die aus der Fermentiereinrichtung erhaltenen Zellen wurden zentrifugiert und wieder zu einer Zellaufschlämmung mit einem Gehalt von 10 Gew.-'fo (Trockenbasis) verdünnt. 10 ml Anteile der Aufschlämmung wurden in Ampullen gegeben und dann wurden Ammoniak, Phosphorsäure und Glucose in die Ampullen eingebracht. Die Ampullen wurden versiegelt und während 10 Minuten bei einem Druck von 103 kg/cm2(14,7 p.s.i.) auf 121°C erhitzt Die Ampullen wurden auf Raumtemperatur abgekühlt und
die Zellen durch Zentrifugieren abgetrennt. Der Rückstand wurde zweimal mit destilliertem Wasser gewaschen und bei 70°C getrocknet. Die trockenen Zellen wurden zu einem Pulver vermählen und ihre
Nucleinsäuregehalte wurden bestimmt und die dabe erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle \ zusammengefaßt.
Tabelle V
Nucleinsäureentfernung durch Extraktion
Probe Additiv pH In den Zellen
zurückbleibende
Nucleinsäuren %
des Trocken
gewichts
Kontrolle 10,5%
(keine Behandlung)
10 ml 10% frische keines 6 8,3
Zellaufschlämmung
desgl. 0,2 ml konz. H3PO4 1,9 3,3
desgl. 0,2 ml 9,5 1,7
30% wäßriger Ammoniak
desgl. 0,5 ml 9,9 1,3
30% wäßriger Ammoniak
desgl. 1,0 ml 10,3 1,3
30% wäßriger Ammoniak
desgl. 0,2 g Glucose 5,8 8,45
Die behandelten Zellen besaßen einen milden und nicht bitteren Geschmack. Die behandelten Zellen konnten zu einer wäßrigen Paste verarbeitet werden, die in Wasser nicht dispergierbar war, wodurch eine wesentliche Verbesserung der funktioneilen Eigenschaften ersichtlich ist.
Beispiel 2
Frische Torulahefe (Candida utilis) wurde durch Zentrifugieren zu einer Aufschlämmung mit einem Gehalt von 10 Gew.-% (Trockenbasis) konzentriert. Eine 10 ml Probe ohne Zusatz und eine 10 ml Probe mit einem ml Ammoniak (30%) wurden 30 Minuten in einem siedenden Wasserbad erhitzt (Die pH-Werte der Proben betrugen 6,1 bzw. 9,2.) Die Zellenauf schlämmungen wurden dann abgekühlt und zentrifugiert. Die Rückstände wurden zweimal in 10 ml destilliertem Wasser suspendiert und erneut zentrifugiert. Di< jo überstehenden Flüssigkeiten wurden für jede Probi vereinigt und die Nucleinsäuregehalte der vereinigter überstehenden Flüssigkeiten wurden bestimmt und di< Mengen der Nucleinsäuren, die aus den Zeller ausgetreten waren, wurden berechnet Die frischer i> Zellen aus der Fermentiereinrichtung enthielten etwi 9,5% Nucleinsäure, bezogen auf ihr Trockengewicht Das Austreten aus der Probe, die nicht mit einerr Additiv versetzt wurde, entsprach 3,4% des ursprüngli chen Zellentrockengewichtes, während die Probe, di< mit Ammoniak versetzt worden war, einen Nucleinsäu reverlust aufwies, der 8,1% des ursprünglichen Zellen trockengewichts entsprach. Die entsprechenden Nu cleinsäuregehalte der behandelten Hefeproben betru gen demzufolge 6,1 bzw. 1,4 Gew.-%.

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Verbesserung der Nähreigenschaften und der fraktionellen Eigenschaften von Einzelzellenproteinmaterial, dadurch gekennzeichnet, daS man eine wäßrige Aufschlämmung von 5 bis 15 Gew.-% eines Einzelzellenproteinmaterials mit wäßrigem Ammoniak auf einen pH-Wert im Bereich von 9,0 bis 10,5 einstellt, bei Eigendampfdruck auf eine Temperatur im Bereich von 90 bis 125° C erhitzt, während 5 bis 60 Minuten auf der erhöhten Temperatur hält, zentrifugiert, die hierbei erhaltene Sedimentphase aus Einzelzellenproteinmaterial mit einem verminderten Gehalt an Nucleinsäuren mit Wasser wäscht und schließlich das gewaschene Einzelzellenproteinmaterial mit vermindertem Nucleinsäuregehalt trocknet
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aufschlämmung von 10 Gew.-% Einzelzellenproteinmaterial einsetzt und den pH-Wert der Aufschlämmung mit 30%igem wäßrigem Ammoniak auf einen Bereich von 9,5 bis 103 einstellt
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur im Bereich von 90 bis 100° C während 20 bis 60 Minuten einhält.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur von 100° C während 30 Minuten einhält
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur im Bereich von 115 bis etwa 125° C während 5 bis 15 Minuten einhält
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur von 120° C während 10 Minuten einhält
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Einzelzellenproteinmaterial Bakterien oder Hefen einsetzt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Hefen Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces fragilis oder Candida utilis einsetzt
ίο
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021303A (en) * 1972-11-10 1977-05-03 Dai-Nippon Sugar Manufacturing Co., Ltd. Method for treatment of microorganisms
GB1408845A (en) * 1973-02-13 1975-10-08 Ranks Hovis Mcdougall Ltd Production of edible protein containing substances
GB1440642A (en) * 1973-09-24 1976-06-23 Ranks Hovis Mcdougall Ltd Production of edible protein containing substances
US4466988A (en) * 1973-02-13 1984-08-21 Ranks Hovis Mcdougall Limited Edible protein containing substances
US3991215A (en) * 1974-02-11 1976-11-09 Anheuser-Busch, Incorporated Manufacture of yeast protein isolate having a reduced nucleic acid content by a thermal process
US3903314A (en) * 1974-04-12 1975-09-02 Standard Oil Co Ohio Process for texturizing microbial broken cell material having reduced nucleic acid content by a deep oil frying technique
US3947605A (en) * 1974-10-30 1976-03-30 Standard Oil Company Process for preparing high yields of single cell products having reduced purine content and high nutritive value
GB1502455A (en) * 1975-06-13 1978-03-01 Du Pont Method and apparatus for texturizing a proteinaceous fungal mass
GB1498688A (en) * 1975-07-16 1978-01-25 Ici Ltd Treatment of single cell protein
DD124534A1 (de) * 1976-03-01 1977-03-02
US4206243A (en) * 1976-07-27 1980-06-03 Hoechst Aktiengesellschaft Process for reducing the contents of lipids and nucleic acid in microbial cell masses
GB1587828A (en) * 1977-01-25 1981-04-08 Ranks Hovis Mcdougall Ltd Method of texturizing proteinaceous substance
CA1120314A (en) * 1979-08-22 1982-03-23 John A. Ridgway Treatment of proteinaceous materials with anhydrous ammonia gas
EP0041650A3 (de) * 1980-06-10 1982-05-12 Provesta Corporation Verfahren zur Verminderung des Nucleinsäuregehaltes in einzelligem Protein und Verfahren zur Herstellung eines einzelligen Proteinprodukts
US4341802A (en) * 1980-10-24 1982-07-27 Provesto Corporation Production of protein with reduced nucleic acid
CN102028096A (zh) * 2009-10-06 2011-04-27 张宗舟 浅盘液体高密度菌体蛋白生产方法

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