DE2322959C3 - Verfahren zur Züchtung der Hefe Torulopsis utilis in Lösungen mit 2,5 bis 7 % Zuckergehalt - Google Patents

Description

Trägern zusetzt, wobei die Wachstumsstimulatoren as

in solchen Mengen zugesetzt werden, die allein Tabelle 1 nicht ausreichen, einen großen Hefeertrag zu Einfluß von Vitaminen und Wuchsstoffzusätzen auf

stimulieren. ^g_n E_rt_rag _VOn Hefetrockensubstanz in mineralischer

Lösung mit 5% Saccharose. Ein 100%iger Ertrag

30 entspricht der Bildung von 100 Teilen Hefetrockcn-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum substanz aus 200 Teilen Zucker Züchten von Torulopsis utilis in Lösungen mit 2,5 bis

7 % Zuckergehalt. Zusatz in % (bzw. y) pro 100 ml Ertrag an Hefe-

Der hefenartige Deuteromyzet Torulopsis utilis trocketisubstanz

wird im großen in billigen Zuckerabfällen unter 35 '" ^%d.^er

Zusatz von mineralischen Nährelementen (Stickstoff, one»

Phosphor, Kalium, Magnesium und Schwefel) zur

Gewinnung von Biomasse gezüchtet, die auf Grund K.ein Zusatz 26

ihres Gehaltes an Eiweiß und Vitaminen ein sehr 0,4 Maisquellwasser 53

wertvolles Futtermittel für Geflügel, Schweine und 40 0,75 Maisquellwasser 67

Vieh darstellt. 0,8 Maisquellwasser 68

In neuerer Zeit gewinnt die Verwendung von reinem 1 Vit. B 32

Zucker als Kohlenstoffquelle für verschiedene Gär- 3,2 γ + 6,4 γ Biotin 57

Prozesse an Bedeutung, da Zucker oft preiswert zu 1 Vit. B + 3,2 γ Biotin 73

haben und vor allem ein eindeutiges Substrat ist, bei 45 0,75 Maisquellwasser + 3,2 γ Biotin 78

dem die mit der veränderlichen Zusammensetzung von 0,75 Maisquellwasser + 1 Vit. B 73

zuckerhaltigem Abfallmaterial verbundenen Probleme 0,75 Maisquellwasser -f 1 Vit. B 71

entfallen und die Abwasserreinigung erleichtert ist + ³>2 y Biotin

Die Abwässer aus biochemischen Prozessen, die als 0,75 Maisquellwasser + 2,5 Autoly- 90

Substrat reinen Zucker verwenden, werden vor ihrer 50 sat + 3,2 γ Biotin

Beseitigung auf der Abwasserstation am besten durch 2,5 Autolysat + 3,2 γ Biotin 68

Züchtung von Futterhefe vom Restzucker befreit, 1.0 Sojamehl 68 wobei man die Kapazität der Torulafabrikation durch

Zusatz weiteren Zuckers zur Abfallauge wesentlich 1 Vit. B = Mischung von B-Vitaminen in 100 ml

erhöhen kann. ₅₅ Gärlösung: 10 mg Inositol, 0,3 mg Thiaminhydro-

Es wurde nun jedoch festgestellt, daß die Torulopsis chlorid, 0,3 mg Riboflavin, 0,3 mg Pyridoxalhydro-

utilis auf höhere Zuckerkonzentrationen nicht mit chlorid, 0,6 mg Ca-Pantothenat, 1,0 mg Nicotinamid,

einem entsprechenden Zuwachs an Biomasse reaeiert _w · ■■ · _■· , <■ ,_nn, ^. .

So liegt die relative Ausbeute mit 2,5 % Sacharose^der Maisquellwasser: eingedickt auf 60 % Trocken-

Glukose bei knapp 80%, und mit 5% Zucker werden 60 „ , . , . i · «ο"~ .. ^jsogar nur 26% deV zu taximal erwartenden« Menge Hefeautolysat: be, 55°C ohne Verdünnen autoBiomasse (50 Teile Biomasse-Trockensubstanz aus lysierte Backerhefe. 100 Teilen Zucker) gebildet. Erwartungsgemäß aktivieren der ganze Vitamin-Bci Lösungen mit 2,5 % Zucker wird nun zwar der B-Komplex und das Biotin die Bildung der Biomasse Ertrag an Biomasse durch Zugabe verschiedener 65 und ergänzen die Wirkung des Maisquellwassers oder Vitamine, Wuchsstoff-Vitaminträger oder ihrer Korn- des Hefeautolysates. Es werden jedoch nicht die binationen etwas erhöht (wobei einige Maisquell- »theoretischen« bzw. maximal zu erwartenden Erträge wasserproben, in deren Gegenwart auch größere als an Hefetrockensubstanz erzielt.

Diese Mangel werden nun durch die Erfindung wesentlich verringert, die ein Verfahren zur Züchtung 4er Hefe Torulopsis utilis (Candida utilis) in Lösungen mit 2,5 bis 7% Zuckergehalt betrifft, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man der Gärlösung Melasse-Abfallauge, die bei der Zitronensäuregärung mittels Aspergillus niger auf Meiassesubstrat nach der Ausfällung der Zitronensäure entstanden ist, in einer Menge von 40 bis 60 Volumprozent oder/und Myzel Von Aspergillus niger im ursprünglichen Zustand oder getrocknet im Luftstrom von 60⁰C in einer Menge von 5 bis 15%, umgerechnet auf Myzel mit 25% Trockensubstanz, zusetzt.

In vorteilhafter Weise setzt man der Gärlösung Melasse-Abfallauge, die bei der Zitronensäuregärung mittels Aspergillus niger auf Melassesubstrat nach der Ausfällung der Zitronensäure entstanden ist, und/oder Myzel von Aspergillus niger zusammen mit Wachslumsstimulatoren, besonders mit einzelnen oder mehreren Vitaminen der Gruppe B, mit anderen Wuchsstoffen oder zusammen mit ihren Trägern zu, wobei die Wachstumsstimulatoren in solchen Mengen zugesetzt werden, die allein nicht ausreichen, einen maximalen Hefeertrag zu stimulieren.

Der Einfluß der erfindungsgemäßen Zusätze ist aus den Tabellen 2 und 3 ersichtlich:

Tabelle 2

!Einfluß der Melasse-Abfallauge aus der Zitronensäure-Gewinnung mit Aspergillus niger nach Ausfällung der Zitronensäure (im weiteren »Lauge« genannt) allein und in Kombination mit weiteren Zusätzen auf den Ertrag an Hefetrockensubstanz in einer Lösung mit 5% Saccharose

Zusatz in %

Ertrag an Hefetrockensubstanz
in % der
»Theorie«

42 Lauge
50 Lauge

98
115

»50 Lauge« bedeutet, daß die Gärlösung 50 Volumprotent Melasse-Abfallauge enthält. Die Bedeutung der übrigen Angaben ist dieselbe wie bei Tabelle 1.

Tabelle 3

Einfluß des feuchten bzw. trockenen Abfall-Myzels (weiterhin »f. M.« bzw. »t. M.« genannt) der Zitronensäuregärung allein und in Kombination mit weiteren Zusätzen auf die Erträge an Hefetrockensubstanz in einer Lösung mit 5% Sacharose

Zusatz in %	Ertrag an Hefe
	trockensubstanz
	in % der
	»Theorie«
10 f. M., 4 Tage alt	105
10 f. M., 8 Tage alt	104
10 f. M., Abfall	98 bis 100
2,5 t. M.	104
1,25 t. M.	84
1,25 t. M. + 0,5 Maisquellwasser	94
1,25 t. M. + 1,6 Autolysat	95
1,25 t. M. + 1 Sojamehl	106
1,25 t. M. + 0,6 Sojamehl	100
+ 1 Hefeautolysat

Sowohl die Melasse-Abfallauge nach der Ausfällung der Zitronensäure als auch das Myzel des Pilzes Aspergillus niger, das während der Zitronensäuregärung entsteht, enthalten Vitamine und Wuchsstoffe, von denen vielleicht noch manche unbekannt sind, welche als solche oder in Kombination mit einer kleinen Menge von Vitammen oder Wuchsstoffen (die allein ungenügend ist) das Wachstum der Hefe in Lösungen mit 2,5 bis 7% Zucker mit wesentlich

ίο größerer Bildung von Biomasse weit intensiver zu stimulieren vermögen, als es bisher bekannt war, und dies in derselben Zeitspanne wie bei einer niedrigen Zuckerkonzentration.

Die gewonnene Hefe ist hell, von neutralem Geschmack, mit einem Gehalt von etwa 50% Roheiweiß und auch für Nahrungsmittel für den Menschen geeignet. Sie ist reicher an Vitaminen und Wuchsstoffen als Bäckerhefe, denn aus ihr bereitetes Autolysat stimuliert das Wachstum der Torula intensiver

ao als das Autolysat aus Bäckerhefe.

Es folgen Beispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

1. Die mineralische Gärlösung wurde in folgender Weise zubereitet: In 2 1 Wasser wurden 200 g Saccha-

a₅ rose (Raffinade), 32 g NH₄Cl, 8,4 g K₂SO₄, 1,8 g MgSO₄ · 7 H_tO und 17 g Na₃PO₄ · 10 H₂O gelöst. Zu dieser Lösung wurden 21 Melasse-Abfallauge nach der Ausfällung der Zitronensäure beigefügt (spezifisches Gewicht 1,0380), ut. I der pH-Wert wurde auf 4,5 eingestellt. Es ist vorteilhaft, das Ammonchlorid (bzw. Ammonsulfat) nur im ersten Anteil der Gärlösung, der etwa V₅ des Endvolumens ausmacht, zu verwenden, und zwar 5 g NH₄Cl bzw. 8 g NH₄/_tSO₄ und den Stickstoffrest im Verlaufe der weiteren Gärung in Form von NH₃ zuzugeben. Die Lösung wurde 20 min gekocht und nach Abkühlen auf das ursprüngliche Volumen aufgefüllt; in dieser Lösung wurde die Torulahefe (Einsaat 32 g gepreßter Hefe mit 8 g Trockensubstanz) nach dem Zulaufverfahren in der Fink-Apparatur 8 bis 9 Std. gezüchtet. Die Hefe wurde abgeschleudert, gewaschen, auf der Nutsche abgesaugt (25 % Trockensubstanz) und gewogen. Nach Substraktion der Einsaathefe wurde der Hefeertrag ermittelt. Dieser betrug 115 g Trockensubstanz, überschritt demnach die theoretische Grenze (100 g) um 15 g.

2. Es wurde dieselbe Gärlösung wie unter Beispiel 1 verwendet, und auch der Gärprozeß wurde in derselben Weise durchgeführt. Beginnend mit der 8. Stunde, wurde nach dem kontinuierlichen Verfahren vorgegangen, wobei der stündliche Abzug der vergorenen Lösung und der Zulauf des frischen Substrates 17% des Gesamtvolumens (41), d. h. 0,63 1 betrugen. Die Generationsdauer der Hefe betrug 2,8 Std. Das Gesamtvolumen der Lösung im Fermenter wurde demnach je nach 6 Std. ausgewechselt, und da der Versuch 74 Std. lief, wurde das Substrat lOmal ausgewechselt. Der Gesamtertrag an Hefetrockensubstanz betrug 1270 g und war mindestens um etwa 35Og größer, als sich in der gleichen Zeit durch diskontinuierliche Versuche erzielen ließe, die in 9stündigen Intervallen wiederholt würden; hierbei sind nicht die Verluste in Form der Ansatzhefe eingerechnet, die für den Start eines jeden Gärungszyklus nötig wäre.

3. Im Gemisch von 2,8 1 Wasser und 1,2 1 Melasse-Abfallauge nach der Ausfällung der Zitronensäure (spezifisches Gewicht 1,0375) wurden 200 g Raffinade, sämtliche unter Beispiel 1 angeführten Mineralsalze

und außerdem 0,4% eingedicktes Maisquellwasser (60% Trockensubstanz) aufgelösL Der Gärungsprozeß wurde in derselben Weise wie unter Beispiel i durch geführt. Der Ertrag an Hefetrockensubstanz war 105 g, also höher, als es dem theoretischen Wert entspricht. Wenn die Lösung aus 1,01 Melasse-Abfallauge nach der Zitronensäuregärung besU^id und die gleiche Menge an Zucker und Mineralien, außerdem jedoch noch 1,75 g Hefeautolysat (mit 25 % Trockensubstanz) enthielt, war der Ertrag an Trockenhefe 117 g, d. h. um 17 g größer, als es die Theorie ergibt.

4. Zu 41 mineralischer Gärlösung (s. Beispiel 1), jedoch mit 3,8 g MgSO₄-7 H₁O, wurden 400 g feuchtes (10%) Myzel des Produktionspilzes Aspergillus niger aus der Zitronensäuregärung beigegeben und wie üblich ungefähr 20 min gekocht. Nach dem Abkühlen wurde die Lösung abgezogen oder das Myzel abgeseiht. In der derart gewonnenen Lösung wurde die Hefe Torulopsis utilis gezüchtet, wie im Beispiel 1 angeführt. Der Ertrag an Hefetrockensubstanz betrug 105 g und überschritt demnach den theoretischen Wert.

5 In 21 Wasser wurden 280 g Raffinade (d. h. 7 %), 45 g NH₁Cl, 14 g Na₂HPO, · 12 H₁O und 5 g MgSO₄ 7 H.O (jedoch ohne Mg-SaIz) gelöst Zu dieser Losung wurden 21 Melasse-Abfallauge nach Ausfallung der Zitronensäure zugegeben, und der pH-Wert wurde auf 4,5 eingestellt. Als Eins*athe e wurde so v.el abgepreßte Hefe verwendet, als es 12g der Trockensubstanz entsprach. Die Gärung und Aufarbeitung der Gärlösung erfolgte wie im Beisp.el 1. Der Ertrag betrug 138 g Hefetrockensubstanz, das sind 98 5 /des theoreüschen Wertes (140 g). Dieser praktisch 10u»/₀,ge Ertrag wurde, der Erfindung entsprechend, m einer 7°/ Saccharose enthaltenden Lösung erzielt und dies im°Verlaufe der üblichen 8- bis 9slündigen Gärzeit, die für niedrigprozentige Zuckerlösungen erforderhcü ist.

Claims (2)

1 2 maximal iti erwartende Erträge erzielt wurden, eine Patentansprüche: Ausnahme bilden), und bei Lösungen mit 5 % Zucker, die bei Abwesenheit von Wuchsstoffen nur sehr niedrige

1. Verfahren zum Züchten von Torulopsis utilis Erträge an Biomasse ergeben, zeigten diese Stoffe sogar in Lösungen mit 2,5 bis 7% Zuckergehalt, d a- 5 eine relativ stärkere stimulierende Wirkung, doch lagen durch gekennzeichnet, daß man der die Erträge an Biomasse weit unterhalb der maximal Gärlösung Melasse-Abfallauge, die bei der Zi- zu erwartenden Grenze, ausgenommen bei der Zugabe tronensäuregärung mittels Aspegillus niger auf einer größeren Menge Vitamine der B-Gruppe, Melassesubstrat nach der Ausfällung der Zitronen- Hefeautolysats und Maisquellwasser, wobei sich die säure entstanden ist, in einer Menge von 40 bis xo Erträge der maximal zu erwartenden Grenze näherten, 60 Volumprozent oder/und Myzel von Aspergillus sie jedoch nicht erreichten.

niger im ursprünglichen Zustand oder getrocknet Diese Ergebnisse sind überraschend, denn die Hefe

im Luftstrom von 60⁰C in einer Menge von 5 bis Torulopsis utilis wird als ein zur Synthese der nötigen 15%, umgerechnet auf Myzel mit 25% Trocken- Vitamine und Wuchsstoffe befähigter prototropher substanz zusetzt. 15 Mikroorganismus angesehen. Wie nun gefunden

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- wurde, kommt diese Fähigkeit nur bei niedrigeren zeichnet, daß man der Gärlösung Melasse-Abfall- Zuckerkonzentrationen (1 bis 1,5%) zur Geltung. lauge, die bei der Zitronensäuregärung mittels Bei größeren Zuckerkonzentrationen müssen diese Aspergillus niger auf Melassesubstrat nach der Wuchsstoffe also von außen zugegeben werden, wenn Ausfällung der Zitronensäure entstanden ist und/ ao die Hefe in vergleichbaren Zeiten weit größere Mengen oder Myzel von Aspergillus niger zusammen mit Biomasse erzeugen soll, da sie sich dann wie ein Wachstumsstimulatoren, besonders mit einzelnen auxotropher Mikroorganismus verhält.

oder mehreren Vitaminen der Gruppe B, mit Die nachfolgende Tabelle 1 gibt hierzu einen

anderen Wuchsstoffen oder zusammen mit ihren Überblick.