DE2935883C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Verfahren gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bekannt war Wasserhafer als Nahrungsmittel, aber nach dem bekannten Verfahren, wonach der Wasserhafer nur getrocknet wird, ist das Produkt von mäßiger Qualität und der tatsächlich verwertete Anteil mengenmäßig gering.

Aus der DE-OS 23 15 995 ist konservierter Tee aus Wasserhaferblättern bekannt; bei der Tee-Herstellung werden Wasserhaferblätter getrocknet, zerkleinert, gewaschen, gedämpft bei 100°C, abgekühlt, mit Mikroorganismen oder thermophilen Bakterien, die nicht spezifisch ausgewählt sind, fermentiert, das Produkt aufgearbeitet.

Aus der US-PS 37 09 694 ist die Herstellung eines Getränks aus den Blättern und Halmen der Pflanze Hemarthria unter Einbeziehung einer unspezifischen Fermentation innerhalb der diversen Aufarbeitungsstufen bekannt.

Allgemein entnimmt man aus der US-PS 36 32 346, daß bestimmte Bacillus-Kulturen gewisse Enzyme liefern, womit man Pflanzenmaterial hydrolysieren kann, z. B. Bacillus subtilis.

Schließlich entnimmt man der DE-OS 22 61 177 bei einem Verfahren zur Extraktion einer wichtigen Zuckerfraktion aus Soja und zur Erzielung von gereinigtem Sojakonzentrat, daß es bei Verwertung von Stengeln, Blättern, Früchten, Samen, Wurzeln, Knollen od. dgl. auf bestimmte ausgesuchte Enzyme ankommt, wenn man überhaupt Erfolg erwartet.

Demgegenüber liegt die Aufgabe der Erfindung darin, mit Hilfe eines gezielten fermentativen Herstellungsverfahrens hohe Produktionsausbeuten bei vorzüglichen Qualitäten für Nahrungszwecke zu erhalten.

Erfindungsgemäß erreicht man dies mit dem Verfahren nach Hauptanspruch. Besondere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es wird also durch Beimpfen des Wasserhafers mit einem bestimmten Mikroorganismus und somit durch Fermentieren möglich, nahezu den gesamten Wasserhafer zu verwerten und das Nahrungsmittel daraus quantitativ und qualitativ vollständig zu gewinnen.

Wasserhafer, d. h. eine autogene Pflanze, hat u. a. auch medizinische Wirkungen. Bis dato wurden jedoch nur Wurzeln und Blätter verwertet; man kann bisher die Stiele und Halme nicht verwerten. Die Abtrennung der Halme von den Blättern und die Beseitigung erfordern erheblich extra-Aufwand, zumal die Menge der Halme ebenso groß ist wie die der Blätter. Diese natürliche Rohstoffquelle - sonst verworfen - kann nach der vorliegenden Erfindung jetzt äußerst nutzbringend ausgewertet werden.

Die Eßbarkeit des erfindungsgemäßen Produkts und die wirksame Ausnutzung der Halme von Wasserhafer sind ausgezeichnet. Nährstoffkomponenten sind in eben solchem Ausmaß enthalten wie in den Blättern. Für die Herstellung eines Nahrungsmittelgetränks und eines Nahrungsmittels aus den Halmen war man mit üblichen Behandlungsmethoden, z. B. Erhitzen, Knicken, Brechen, Abdrehen, selbst mit Enzymbehandlung, Fermentation od. dgl., zuvor nicht erfolgreich gewesen.

Hinsichtlich Fermentationsbehandlung ist es unzureichend gewesen, wie sich jetzt herausgestellt hat, vorhandende Mikroorganismen zu verwenden. Daher wird erfindungsgemäß ein bestimmter, neu isolierter Mikroorganismus eingesetzt, nämlich isoliert als Ergebnis von neuen Bakterien aus dem Boden in einem Reisfeld in der Präfektur Miyagi in Japan; dieser Mikroorganismus kann die Halme von Wasserhafer vorteilhaft fermentieren, so daß das Produkt eßbar ist; es wird die Herstellung von Getränken und auch von Nahrungsmittelerzeugnissen möglich; solche Produkte sind schmackhaft, erfrischend, nahrhaft etc., womit sich das erfindungsgemäße Verfahren als äußerst brauchbar erweist.

Die erfindungsgemäß verwendeten Bakterien haben starkes Fermentationsvermögen, nämlich nicht nur für die Halme von Wasserhafer, sondern auch für die Blätter. Daher braucht man, was einen erheblichen weiteren Vorteil hinsichtlich Verarbeitungsaufwand (Maschinen, Energie etc.) und hinsichtlich quantitativer Verfahrensausbeute erbringt, Blätter und Halme von Wasserhafer nicht mehr voneinander zu trennen; die Behandlung vereinfacht sich; die Kosten werden stark gesenkt; die Effektivität der Massenerzeugung des Produkts und der Industrialisierung ist beträchtlich gesteigert.

Der erfindungsgemäß verwendete Mikroorganismus hat die nachstehend aufgeführten bakteriologischen Eigenschaften; und obgleich er ein Bacillus subtilis ist, ist er als Mutante davon indetifiziert worden und hat somit die interne Bezeichnung Bacillus subtilis ON-1 bekommen, ist jedoch unter FERM P-4608 = FERM BP-15 im Fermentation Research Institute, Agency of Industrial Science and Technology (Japan) hinterlegt.

A) Morphologische Eigenschaften

• 1) Gram-positiv
• 2) Gestalt: Stäbchenförmige Mikrobe mit 0,7-0,8 µm Breite und 2-3 µm Länge.
• 3) Endosporen: Eiförmige Endosporen von 0,6 × 1,5 bis 1,8 µm bilden sich in der Mitte des Bakteriums.
• 4) Mobilität: Liegt vor (mit Peritrichen). B) Wachstumsbedingungen in verschiedenen Medien (Kultur bei 37°, 24 h)
• 1) Übliches Agar-Medium:
  Sehr gutes Wachstum, zeigt klares Wachstum. Gelegentlich freilaufende Eigenschaften zu erkennen.
• 2) Hefeextrakt-Medium:
  Es bildet sich eine dick ansteigende Kolonie.
• 3) Malzextrakt-Medium:
  Es bildet sich eine dick ansteigende Kolonie.
• 4) Saures Agar-Medium (Proteose):
  Es bildet sich eine blumenförmige dicke Kolonie.
• 5) Sojabohnenagar-Medium:
  Es bildet sich eine dicke Kolonie.
• 6) Saburoagar-Medium:
  Sehr schlechtes Wachstum.
• 7) Flüssiges Glucose-Medium:
  Es zeigt sich Filmwachstum.
• 8) Flüssiges Tafelsalz-Medium:
  10%: kein Wachstum,
   5%: Wachstum.
• 9) Neutralrot-Agar-Medium:
  Wachstum.
• 10) Flüssiges Kartoffelstärke-Medium:
  Wachstum. C) Physiologische Eigenschaften
• 1) Optimale Wachstumstemperatur: 28-37°C
• 2) Wachstum in üblichem Agarmedium bei 65°C: Kein Wachstum durch Züchten bei 65°C für 24 h.
• 3) Minimaler Wachstums-pH: 1,0
• 4) pH nach 7-tägigem Züchten in flüssigem Medium: 7,2-7,8
• 5) Wachstum durch Hochdruckbehandlung nach Züchten in Bouillon-Medium bei 37°C für 24 h: Kein Wachstum unmittelbar nach Hochdruckbeaufschlagung, durch 24-stündiges Züchten bei 37°C Wachstum wie zuvor.
• 6) Sporen nach Hochdruck-Sterilisierungsbehandlung: Selbst nach 30-minütiger Hochdruck-Sterilisierung bei 121°C der flüssig-kultivierten Mikrobe sind Sporen noch am Leben.
• 7) Verwertung von Zucker:
  • 1) Glucose: Zersetzung
  • 2) Xylose: keine Zersetzung
  • 3) Arabinose: keine Zersetzung (gelegentlich traten Fälle auf, bei denen Zersetzung eintrat)
  • 4) Mannit: keine Zersetzung (bei längerem Kultivieren tritt gelegentlich Zersetzung auf)
  • 5) Lactose: keine Zersetzung
• 8) Gelatine-Verflüssigung: erfolgt.
• 9) Stärke-Hydrolyse: erfolgt.
• 10) Methylcarbinolacetyl-VP-Reaktion: positiv
• 11) Erzeugung von Schwefelwasserstoff (Titorato): tritt auf.
• 12) Indol-Bildung: keine Bildung:
• 13) Lackmus-Milch: Verfestigung und Reduktion von Lackmus treten ein.
• 14) Lecithinase: negativ
• 15) Reduktion von Nitrat: erfolgt.
• 16) Zersetzung von Harnstoff: keine Zersetzung.
• 17) Gaserzeugung: keine.

Aus den vorstehenden Eigenschaften unter Berücksichtigung von Bergey's Manual of Determinative Bacteriology (8. Auflage), aus den Wachstumsbedingungen auf flüssigem Bouillon-Medium, den stäbchenförmigen Bakterien, die eiförmige Endosporen in der Mitte bilden, und der aeroben Eigenschaft zu schließen, ergibt sich, daß der Stamm zur Gattung Bacillus gehört, und ähnliche Typen sind Bacillus pumilus und B. Licheniformis. Der erfindungsgemäß verwendete Stamm unterscheidet sich jedoch von einem der ähnlichen Typen in der Beite des Typs der Hydrolyse von Stärke und der Nitrat- Reduktion und gegenüber dem ähnlichen Stamm Bacillus licheniformis durch die Länge der Mikrobe und die Wachstumstemperatur, und nach allem zeigt es sich als richtig, den erfindungsgemäß verwendeten Stamm Bacillus subtilis zuzuordnen.

Dieser Stamm unterscheidet sich jedoch von Bacillus subtilis in folgenden Punkten: Xylose und Arabinose werden gelegentlich zersetzt, im allgemeinen aber nicht; ebenso kann Mannit bei längerem Züchten zersetzt werden, im allgemeinen aber nicht; und das Wachstum auf Saburo-Kultur ist sehr schlecht; ferner hat der erfindungsgemäß verwendete Stamm äußerst nützliche und überlegene physiologische Eigenschaften, da er die Struktur von Halmen und Blättern von Wasserhafer aufbricht und dadurch zum Herauslösen der wirksamen Bestandteile darin beiträgt und insbesondere die Halme von Wasserhafer eßbar macht, wohingegen Bacillus subtilis solche Eigenschaften überhaupt nicht zeigt. Auch hieran zeigt sich, daß der erfingungsgemäß verwendete Stamm eine neue Variante von Bacillus subtilis ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit in vorteilhafter Weise zur Herstellung eines eßbaren und trinkbaren Erzeugnisses, das reich an Nährstoffen ist, bei dem also Halme und Blätter von Wasserhafer nutzbar gemacht werden. Arbeitsweise im Detail:

Zuerst wird der gereifte Wasserhafer getrocknet. Diese Trocknungsbehandlung erfolgt, um die nachfolgenden Behandlungen des Dampfkochens und der Fermentationsbehandlung wirksam zu gestalten, und sie erfolgt deshalb so, daß je nach der Effizienz einer Dampfkochvorrichtung das Ausgangsmaterial auf einen ungefähren Zustand zwischen halbgetrocknetem Zustand und getrocknetem Zustand getrocknet wird; im allgemeinen wird es aber vorzugsweise so trocken wie möglich gemacht. Daher kann das Trocknen in einem Trockenofen oder auf natürliche Weise durch die Sonne erfolgen.

Dann wird der getrocknete Wasserhafer in Stücke geschnitten, und dabei kann er mit den Blättern ohne Abtrennen der Halme geschnitten werden, so daß hier nicht der mühsame Schritt des Halmabtrennens gefordert wird; somit erhebliche Vereinfachung und Kostensenkung. Eines der wesentlichen Merkmale dabei ist nämlich die Verwertung der Halme sowie der Blätter. Die Halme von Wasserhafer werden in Stücke geeigneter Größe, gewöhnlich vorzugsweise von 1 mm bis 10 cm, geschnitten. Die erhaltenen geschnittenen Halmteil können mit Schmutz behaftet sein; daher werden sie mit Wasser gewaschen, um Schmutz zu entfernen, diese Reinigungsbehandlung muß jedoch unter ausreichender Vorsicht geschehen, die Blatt- und Halmbestandteile, insbesondere die Blattbestandteile, nicht zu brechen. Die Reinigungsbehandlung kann vor dem Schneiden erfolgen.

Die erhaltenen Stücke oder Teile werden unter Anwendung von Dampf bei 100 bis 150°C für 30 min bis 5 h dampfgekocht, um den Wasserhafer einer Hochtemperatur-Sterilisierung zu unterwerfen, womit verhindert wird, daß sie durch verunreinigende Mikroben infiziert werden, und womit gleichzeitig erreicht wird, daß die Blatt- und Halmteile expandiert und aufgerauht werden, so daß die nachfolgende Fermentationsbehandlung leichter läuft. Nach dem Dampfkochen wird das erhaltene Material natürlich oder zwangsweise auf 10 bis 50, vorzugsweise 30 bis 40°C gekühlt:

Nun wird dem Material der Mikroorganismus FERM P-4608 zugeimpft. Als Inoculum können eine Reinkultur von dem Mikroorganismus, ein Gemisch der gezüchteten Bakterien, erhalten durch Züchten der kultivierten Substanz und des Mediums, mit dem Mikroorganismus oder dessen Sporen versetzter Wasserhafer selbst usw. in angemessener Weise eingesetzt werden. Auch die Sporen des eingesetzten Mikroorganismus können als Impfmaterial verwendet werden; in diesem Fall jedoch erfordert es längere Zeit bis zum Abschluß der Fermentation; da aber diese Sporen eine sehr hohe Wärmebeständigkeit zeigen, ergibt sich der Vorteil, daß dann, wenn die Sporen unmittelbar nach dem Dampfkochen eingeimpft werden und so die Fermentation in einem aseptischen Fermentationsraum in Gang gesetzt wird, das Produkt ohne jegliche Verunreinigung durch infizierende Bakterien erhalten werden kann.

Wie oben beschrieben, wird nach dem Beimpfen mit den erfindungsgemäß verwendeten Bakterien das Material in einem Fermentationsraum fermentiert. Als Fermentationsraum können die verschiedensten Typen verwendet werden, z. B. ein solcher Typ, bei dem Temperatur und Feuchtigkeit eingestellt und eine Kontaminierung durch infizierende Bakterien vollständig verhindert wird, ferner Gefäße herkömmlicher Art. Beim Fermentieren wird die Temperatur im Bereich von 15 bis 55°C gehalten, vorzugsweise aber bei 28 bis 37°C, der optimalen Wachstumstemperatur für die erfindungsgemäß verwendeten Bakterien. Die notwendige Fermentationszeit variiert in Abhängigkeit von der Qualität des Wasserhafers, dem Trocknungszustand, den Dampfkochbedingungen, den Beimpfungsbedingungen, den Fermentationsbedingungen usw.; im allgemeinen jedoch können 5 bis 15 Tage ausreichen. Durch diese Fermentationsbehandlung werden Cellulose usw. zersetzt und eßbar; die Zellen werden teilweise aufgebrochen, wodurch die Nährstoffe herausgelöst werden können und vom menschlichen Körper leicht aufgenommen werden.

Nach beendeter Fermentation wird das Material durch die Sonne oder einen Trockner vollständig getrocknet und mit Hilfe einer Luftsepariermühle zu feinem Pulver vermahlen oder mit Hilfe einer scherend wirkenden Vorrichtung zu einem teilchenförmigen Produkt zerkleinert.

Da dieses Produkt nahezu geschmack- und geruchlos ist, kann man Geschmack- und Geruchstoffe hinzusetzen; es kann mit kaltem oder heißem Wasser zum Trinken oder in Form von Teebeuteln verwendet werden; es kann auch als Gemischzusatz zu einem üblichen Tee, Milch, Mineralwasser usw. benutzt werden. Es ist gut mischbar mit anderen Nahrungsmitteln oder Genußmitteln und daher als Zusatz geeignet; z. B. bei Kaugummi, Brot, Kuchen, Nudeln, Eiskuchen, Milchprodukten, pastenartigen Produkten, Sojabohnenprodukten, verschiedenen Arten fermentierter Nahrungsmittel usw.

Beispiel

Nach dem Trocknen gereiften Wasserhafers an der Sonne wird er in Stücke von 1 cm Länge, wie er ist, geschnitten ohne Abtrennung der Blätter von den Halmen, und die geschnittenen Stücke werden mit Wasser gewaschen. Diese Stücke werden mit Dampf von 100 bis 120°C 4 h in einem Dampfkochtopf dampfgekocht und dann auf 35°C gekühlt.

Das erhaltene Material wird mit Bacillus subtilis FERM P-4608 beimpft, der zuvor in einem flüssigen Bouillon-Medium gezüchtet worden ist, und in einem Fermentationsraum wird 10 Tage bei 35°C fermentiert. Das anfallende fermentierte Material wird in einem Trockner getrocknet und danach gebrochen, um ein feinpulvriges Produkt zu erhalten.

Weiterverarbeitung

300 g des nach dem Beispiel erhaltenen Wasserhaferpulvers wurden in 2 l Orangensaft mit 100 g Zucker gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit 1 g Natriumpolyphosphat, 0,4 g Natriummetaphosphat, 0,4 g Natriumpyrophosphat und 0,2 g Natriumphosphat versetzt; nach dem Mischen und Lösen der Bestandteile wurde die Mischung sprühgetrocknet.

Das Sprühtrockenprodukt wurde in kaltem Wasser gelöst; der erhaltene Saft wurde von 30 Testtrinkern getestet; als Ergebnis wurde festgestellt, daß Geruch, Geschmack und Gefühl auf der Zunge sehr gut waren.

Eine andere Weiterverarbeitung

500 g Magermilch wurden in 500 g Wasser gegeben und unter Rühren erwärmt, und nach Erreichen von 50°C wurde eine Lösung zugesetzt, hergestellt durch Lösen von 400 g Zucker, 200 g Glucose und 10 g Carboxymethylcellulose in 200 g Wasser; die erhaltene Mischung wurde auf 60°C erwärmt und dann auf 20°C gekühlt und mit einer Lösung versetzt, die durch Lösen von 40 g Wasserhaferpulver, erhalten nach dem obigen Beispiel, in 150 g Wasser mit einer kleinen Menge eines Aromastoffs (Vanille) hergestellt worden war; nach dem Homogenisieren wurde durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,125 mm gefiltert, anschließend 15 s bei 120°C mit Hilfe eines Plattensterilisators sterilisiert und dann zu schmackhafter Eiscreme mit Gehalt an Wasserhaferpulver gefroren.

Claims (4)

1. Verfahren zur fermentativen Herstellung eines Nahrungsmittels aus dampfgekochtem Wasserhafer als Rohmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß Blätter und/oder Stiele bzw. Halme von Wasserhafer der Dampfkochung unterworfen, danach mit dem Mikroorganismus FERM P-4608 = FERM BP-15 beimpft und bei 15 bis 55°C für 5 bis 15 Tage fermentiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfkochung bei 100 bis 150°C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter und/oder Stiele bzw. Halme des Wasserhafers nach der Dampfkochung auf 10 bis 50°C gekühlt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das fermentierte getrocknete Material zu feinem Pulver zerkleinert wird.