DE3879754T2

DE3879754T2 - Hydrophiler zusatz zum zuechten von pilzen und verfahren zu seiner verwendung.

Info

Publication number: DE3879754T2
Application number: DE8888304029T
Authority: DE
Inventors: Hirschel A Katz; George W Pratt; Duane O Tackaberry
Original assignee: Penford Products Co LLC
Current assignee: Penford Products Co LLC
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1988-05-04
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2008-05-05
Also published as: DK248388D0; CA1315116C; IE881331L; DK248388A; IE61533B1; EP0290236A2; DE3879754D1; EP0290236A3; EP0290236B1; ES2054803T3; JPS63297289A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Pilzzucht und spezieller auf einen verbesserten Nährstoffzusatz zur Verbesserung des Pilzwachstums.

Beschreibung des Standes der Technik

A) Kommerzielle Zuchtmethoden

Die kommerzielle Pilzzucht ist im wesentlichen ein aus vier Phasen bestehender Vorgang mit den folgenden Schritten:
1) Kompostieren - Bilden eines Nährstoffsubstrats (Kompostbett) auf dem Pilze wachsen können;
2) Aussäen - Imprägnieren des Kompostbettes mit Pilzmycel;
3) Abdecken - nachdem sich das Mycel geeignet entwickelt hat, Abdecken des mit Mycel durchsetzten Kompostbettes mit einer Schicht aus Erde, Torf oder Sand; und
4) Ernten oder "Aufsammeln" der entwickelten Pilze.
Der Pilzwachstumsprozeß erschöpft die notwendigen Nährstoffe aus dem Kompostbett. Infolgedessen wird, nachdem die Pilzköpfe geerntet worden sind, das nährstoffverarmte Kompostbett entsorgt, und der Kultiviervorgang wird wiederholt.
Herkömmliche Pilzfarmen verwenden kompostierte organische Materialien, die aus einer Mischung aus Getreidestroh, organischen Düngemltteln und anderen Nährstoffen zubereitet sind. Die Einwirkung von Mikroorganismen auf das Stroh/Düngemittel/Nährstoff-Gemisch führt zu einem Substrat, das für die Besiedelung mit Kulturpilzen selektiv ist, ohne Vernichtungswettbewerb durch andere Pilze oder Mikroorganismen. Über die Schaffung eines Substrates, auf dem Pilze gezüchtet werden können, hinaus, dient der Kompost als Quelle von Nährstoffen, die für das Pilzwachstum wesentlich sind.
Der zubereitete Kompost wird vorzugsweise pasteurisiert, um etwaige Restmikroorganismen zu deaktivieren, und wird dann in einem als "Aussaat" bezeichneten Prozeß mit Pilzsporen (Mycelia) geimpft. Danach wird der mit Pilzmycel geimpfte Kompost für eine Periode von zwei bis drei Wochen unter kontrollierten Bedingungen gehalten, bis die Pilzfäden des Mycels den Kompost durchsetzt haben.
In der nächsten Stufe der kommerziellen Pilzerzeugung, die als "Abdecken" bezeichnet wird, wird der myceldurchsetzte (kolonisierte) Kompost mit einer dünnen Schicht aus Torf (vorzugsweise mit Kalziumkarbonat gepuffert), Erde oder Sand bedeckt. Dies ermöglicht es den Pilzen, Fruchtstände zu bilden oder "auszutreiben".
Der erste Austrieb der Pilze erfolgt im allgemeinen etwa drei Wochen nach der Abdeckung. Nach dem Abernten dieses ersten Austriebs (oder "Ausbruchs") erzeugt das kommerzielle Bett zwei bis vier weitere Austriebe oder Ausbrüche, bis der Kompost so weit an wesentlichen Nährstoffen verarmt ist, daß er unwirtschaftlich wird. Der Kompost wird dann entsorgt.

B) Verwendung von wachstumsfördernden Zusätzen

Verbesserte Pilzausbeuten können erreicht werden, indem man entweder dem Kompostbett (nach Abschluß des Kompostierungsschrittes) oder dem myceldurchsetzten Kompost bis zur Zeit der Abdeckung ergänzende Nährstoffe zu setzt. Die Zugabe von Nährstoffen nach der Abdeckung ist im allgemeinen nicht zuträglich.
Die meisten kommerziell verwendeten Nährstoffzusätze sind proteinartiger Natur; es sind sowohl tierische wie pflanzliche Materialien verwendet worden. Obgleich diese Proteinzusätze relativ teuer sind, hat sich gezeigt, daß sie hinreichend gesteigerte Erträge liefern, so daß sie wirtschaftlich attraktiv sind. Bisher ist angenommen worden, daß das Vorhandensein von größeren Mengen an Kohlehydraten in den Zusätzen für den Pilzertrag schädlich ist.
Die Zugabe von verfügbaren Ergänzungsnährstoffen kann nachteilige Effekte an der Pilzernte hervorrufen. Neben einer Verbesserung des Pilzwachstums können direkt verwertbare Nährstoffe durch konkurrierende, schneller wachsende Mikroorganismen metabolisiert werden, die in dem Kompostbett vorhanden sind. Der Verbrauch von Nährstoffen durch konkurrierende Organismen hat zwei nachteilige Effekte: es wird nicht nur der teure Nährstoff der vorgesehenen Verwertung als Pilzwachstumszusatz entzogen, sondern die intensive Mikrobenaktivität führt auch zu einem Anstieg der Temperatur des Pilzbettes. Hohe Temperaturen haben nachteilige Effekte auf das Pilzmycel und können die wachsenden Pilzköpfe zerstören.
Ein weiteres Problem bei der Verwendung von direkt verwertbaren Zusätzen besteht darin, daß gesteigerte Erträge nur bei dem ersten Austrieb beobachtet werden. D.h., beim Einsetzen der nachfolgenden Austriebe ist die zusätzliche Nährstoffversorgung vermindert oder sogar erschöpft, und es wird nur eine geringe Ertragssteigerung beobachtet.
Ein Ansatz zur Beseitigung des Problems, das sich bei nährstoffreichen Systemen ergibt, besteht darin, die Freisetzungsrate der Nährstoffe aus dem Zusatz zu verzögern. In Carroll et al., US-Patent 3 942 969 wird diese Verzögerung dadurch erreicht, daß ein proteinhaltiger Zusatz vor der Zugabe des Nährstoffzusatzes zu dem Kompostbett durch Wärme oder Chemikalien denaturiert wird. Über denaturiertes Protein wird berichtet, daß es die Verfügbarkeit des Nährstoffes für konkurrierende Mikroorganismen beträchtlich verringert, während die Verfügbarkeit für die wachsenden Pilze erhalten bleibt. Das Patent lehrt außerdem, daß das Vorhandensein von Kohlenhydraten in den Zusätzen nachteilig ist, daß jedoch solche Materialien in kleinen Mengen toleriert werden können. Die Gewinne an Pilzerträgen, die sich durch das in dem vorgenannten Patent beschriebene Verfahren ergeben, werden zumindest teilweise durch die mit der Denaturierung verbundenen wirtschaftlichen Kosten aufgezehrt.
Ein anderer Lösungsansatz für das Problem, das sich aus der Verwendung direkt verwertbarer Nährstoffzusätze ergibt, wird in Wu et al., US-Patent 4 534 781 beschrieben, bei dem ein hydrophobes Material (z.B. Paraffinwachs oder Schellack) zur Ummantelung eines proteinhaltigen Nährstoffzusatzes verwendet wird. Das Patent lehrt, daß solch eine Ummantelung dem Angriff durch konkurrierende Organismen widersteht und die Verfügbarkeit des Nährstoffes für das Pilzmycel verzögert, bis die Ummantelung während der Pilzwachstumsperiode allmählich beseitigt wird. Das Patent lehrt, daß ein Vorteil der hydropophoben Ummantelung darin besteht, daß die Hydratation des Nährstoffzusatzes verringert wird. Da die meisten Schimmelpilze Feuchtigkeit zum Wachstum benötigen, beseitigt die Gegenwart einer solchen hydrophoben Ummantelung eine wesentliche Voraussetzung für das schnelle Wachstum solcher konkurrierender Mikroorganismen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft einen verbesserten Nährstoffzusatz, der das Pilzwachstum verbessert, während er die Effekte auf konkurrierende Mikroorganismen vermeidet. Der Zusatz erfordert keine Denaturierung. Im Unterschied zu herkömmlichen umhüllten Nährstoffzusammensetzungen enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen außerdem ein proteinreiches Substrat, das mit einer hydrophilen Umhüllung ummantelt ist. Diese Umhüllung steuert, durch welchen Mechanismus auch immer, die Verfügbarkeit oder Zugänglichkeit des vorhandenen Proteins für das Pilzmycel, wodurch sich ertragssteigernde Effekte in späteren Austrieben ergeben und die Lebensdauer eines Kompostbettes verlängert wird.
Der neue hydrophile Zusatz hat verschiedene Vorteile, einschließlich:
1. Verbessertem Pilzertrag;
2. Verbesserter Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung, d.h., sowohl die verwendete Proteinquelle wie auch die Verarbeitung sind wirtschaftlich;
3. Verbesserter Wirtschaftlichkeit infolge der Verringerung der erforderlichen Nährstoffmengen zur Erzielung gesteigerter Erträge;
4. Der Zusatz kann zur Zeit der "Aussaat" oder bis zur Zeit der "Abdeckung" zugegeben werden;
5. Der Zusatz führt zu einer stark verminderten "Erwärmung" pro Einheit an Protein, wodurch größere Einsatzmengen ermöglicht werden, um noch größere Erträge zu erzielen;
6. Der Zusatz weist gleichförmige Fließ- und Transporteigenschaften auf;
7. Der Zusatz kann verwendet werden, ohne daß übermäßige Mengen an Staub erzeugt werden. die Staubschutzmaßnahmen - Staubmasken, Staubsammelsysteme - erfordern würden;
8. Obgleich der Proteinzusatz ein Kohlenhydrat enthält, liegt das Material in einer Form vor, die nicht zu Überhitzung führt; und
9. der Proteinzusatz führt auch über den ersten Austrieb hinaus zu gesteigerten Erträgen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die hydrophilen Nährstoffzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind körnige Materialien, die zwei wesentliche Komponenten enthalten: eine kleinere Menge einer äußeren hydrophilen Umhüllung (bis zu 25 % Trockengewicht) und eine überwiegende Menge eines proteinreichen inneren Kerns oder Substrats (75 bis 99 % Trockengewicht).
Das in dem Zusatz verwendete proteinartige Material kann tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sein. Proteinhaltige Materialien wie etwa Kasein, Molke, Baumwollsamenmehl, Sojabohnenmehl, Sojaprotein, Futtergetreidegluten, Getreideglutenmehl, Weizengluten sind geeignet, wobei Getreideglutenmehl, Futtergetreidegluten, Sojabohnenmehl und Sojaprotein bevorzugt sind. Andere Materialen, von denen bekannt ist, daß sie das Wachstum des Pilzmycels fördern, können ebenfalls durch eine hydrophile Umhüllung verbessert werden.
Um die uneingeschränkten Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist das proteinartige Material vorzugsweise nicht denaturiert. D.h., aus Wirtschaftlichkeitsgründen wird das proteinhaltige Material keiner gesonderten thermischen oder chemischen Denaturierung unterzogen, wie sie in dem US-Patent 3 942 969 beschrieben wurde. Der hier verwendete Ausdruck "nicht denaturiert" ist so zu verstehen, daß proteinreiche Materialien eingeschlossen sind, die bei der herkömmlichen Verarbeitung (z.B. Trocknen von naßgemahlenen Körnern) teilweise oder als Nebeneffekt denaturiert worden sind. Obgleich nicht denaturierte proteinartige Materialien aus Kostengründen bevorzugt sind, können auch denaturierte Proteine durch die hydrophile Umhüllung verbessert werden.
Die Nährstoffzusätze nach der vorliegenden Erfindung enthalten 5 bis 95 %, vorzugsweise 55 - 75 % Protein, auf der Basis des Trockengewichts der Gesamtzusammensetzung. Vitamine, Mineralien und Wachstumsverstärker können ebenfalls in dem proteinreichen Material enthalten sein.
Das Proteinsubstrat kann vor der Umhüllung pasteurisiert werden, durch zeitweises Erwärmen von 60 - 66 ºC (140 - 150 ºF). Erwünschtenfalls kann auch das umhüllte Endprodukt pasteurisiert werden. Normalerweise ist jedoch das Pasteurisieren nicht erforderlich.
Das zu umhüllende Material hat vorzugsweise einen geringen Feuchtigkeitsgehalt, damit der Trocknungsbedarf nach der Umhüllung vermindert wird. So ist ein anfänglicher Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 12 % für das proteinreiche Substrat bevorzugt.
Das zur Umhüllung des proteinreichen Substrats verwendete hydrophile Material ist ein Kohlenhydrat. Geeignete Umhüllungsmaterialien umfassen Stärke, modifizierte Stärke, Stärkederivate, modifizierte Stärkederivate, Zellulose, Zellulosederivate, Guar, Guarderivate, Gummi Arabikum und andere Polysaccharide, wobei Stärke bevorzugt ist und eine quervernetzte Stärke mit verminderter Viskosität besonders bevorzugt ist.
Die Ausdrücke "Stärkederivate" und "modifizierte Stärkederivate" sind dem Fachmann geläufig und beziehen sich auf Materialien, die chemisch subsiltuiert und/oder quervernetzt worden sind. Der hier verwendete Ausdruck "modifiziert" bedeutet "depolymerisiert", d.h., das Molekulargewicht der Stärke ist durch eine der verschiedenen im Stand der Technik bekannten herkömmlichen Methoden verringert worden.
Die wässrige hydrophile Dispersion kann auf das proteinartige Substrat auf irgend eine der vielen Arten aufgebracht werden, die dem Fachmann für die Verarbeitung von körnigen Materialien geläufig sind. Das hydrophile Material wird üblicherweise zunächst in Wasser gelöst oder dispergiert, wobei das Wasser auf einem Minimum gehalten wird, um die nachfolgende Trocknung zu vermindern oder zu vermeiden. Die erhaltene Dispersion sollte eine geringe Viskosität haben, so däß sie pumpbar oder einfach handhabbar ist.
Ein bevorzugtes Verfahren besteht darin, eine begrenzte Dispersion des hydrophilen Materials in Wasser zu verwenden. Mit begrenzter Dispersion ist gemeint, daß die Stärke nur teilweise in Wasser hydriert ist und eine Viskosität im Bereich von 1 bis 100 g cm&supmin;¹s&supmin;¹ (100 bis 10.000 centipoise) besitzt, so daß sie gepumpt und versprüht werden kann.
Bei einem bevorzugten Kochverfahren zur Zubereitung der hydrophilen Umhüllung wird ein Stärkeschlamm, der bis zu 40 % (vorzugsweise 25 - 35 %) Trockensubstanz (nach Gewicht) enthält, auf eine Temperatur erhitzt bei der die Stärkekörner zu quellen beginnen. Diese Bedingung zeigt sich daran, daß die Viskosität des Schlammes anzusteigen beginnt, im allgemeinen bei einer Temperatur zwischen 63 - 77 ºC (145 - 175 ºF). (Für die vorliegende Anwendung als Umhüllung ist ein Erhitzen auf eine Temperatur von 150 - 160 ºF besonders bevorzugt.) Dem Fachmann ist diese Eigenschaft geläufig, und er ist darin erfahren, das Einsetzen des als "Stärkekleistern" bezeichneten Phänomens zu erkennen. Zum Erhitzen des Stärkeschlammes können verschiedene Methoden eingesetzt werden, beispielsweise ein Kessel mit Heizmantel, die Verwendung von Frischdampf etc.. Bei einer besonders bevorzugten Heizmethode wird ein Wärmetauscher mit geschabter Oberfläche verwendet.
Nachdem die Stärke einmal nach den obigen Prozeduren teilweise pastiert worden ist, können die Lagerbedingungen so gewählt werden, daß das Eindicken gesteuert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Temperatur auf wenige Grad (z.B. 1 - 3 ºC (2 - 5 ºF) verringert und/oder die Zeit und Lagerung begrenzt werden. Die teilweise pastierte Stärke hat dann eine Brookfield-Viskosität von 1 - 100 g cm&supmin;¹s&supmin;¹ (100 - 10.000 cps), vorzugsweise 2,5 - 25 g cm&supmin;¹s&supmin;¹ (250 - 2.500 cps).
Es können auch andere Methoden zum Pastieren der Stärke verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sind, einschließlich:
i) Rühren einer Dispersion aus 1 - 45 % fester Stärke in Wasser bei gleichzeitigem Erhitzen der Dispersion auf 71 - 100 ºC (160 - 212 ºF) für zehn bis 30 Minuten oder mehr; und
ii) das "Strahl-Kochverfahren" (jet cooking), wie es in dem US-Patent 3 133 836 beschrieben wird.
Unabhängig von dem verwendeten Verfahren hat die erhaltene Paste idealerweise eine solche Viskosität, daß sie problemlos gepumpt und auf das Proteinsubstrat aufgetragen werden kann, beispielsweise durch Sprühen.
Die Menge der auf das Nährstoffsubstrat aufgebrachten Umhüllung wird nicht als kritisch angesehen. Umhüllungsstärken innerhalb eines weiten Bereiches von 1 - 25 Gewichtsprozent (Trockenzugabe bezogen auf trockenes Substrat) kann für bestimmte Anwendungen geeignet sein. Allgemein werden jedoch Umhüllungsstärken von 2 - 5 % bevorzugt. Es können herkömmliche Sprühoder Mischverfahren verwendet werden.
Die bevorzugten Nährstoffsubstrate sollten generell frei von Pilzsporen sein. Erwünschtenfalls können während des Zubereitungsverfahrens für den Zusatz Mikroorganismen hemmende Verbindungen zugegeben werden, wie sie in dem US-Patent 4 617 067 angegeben werden.
Nach Abschluß des Sprüh- oder Mischverfahrens kann die erhaltene umhüllte Zusammensetzung getrocknet werden. Die Verdampfung des Wassers aus der abgelagerten Umhüllungszusammensetzung beläßt einen Trockenrest aus Kohlenhydrat auf der Oberfläche des körnigen Nährstoffsubstrats. Die Gleichförmigkeit der Umhüllung auf den Nähtstoffkörpern ist nicht kritisch. Eine gewisse Ungleichförmigkeit kann sogar bevorzugt sein. Trocknungsverfahren sind nicht kritisch und umfassen solche, die allgemein bei der kommerziellen Materialverarbeitung eingesetzt werden, wie etwa Tunneltrocknung, Wirbelschichttrocknung, Trommeltrocknung, Trocknung auf Tabletts und dergleichen.
Die erhaltene Zusammensetzung kann als Pilz-Zusatz entweder zur Zeit der Aussaat oder bis zur Zeit der Abdeckung verwendet werden. Überraschenderweise führt das Vorhandensein dieses zusätzlichen kohlehydrathaltigen Materials nicht zu den Problemen, die im Stand der Technik vorausgesagt werden. In der Tat wird angenommen, daß das vorhandene Kohlenhydrat zu einer verbesserten Ernährung für die wachsenden Pilze führt.
Der in dieser Erfindung beschriebene Nährstoffzusatz wird einem geeignet vorbereiteten Kompost zugegeben. Verfahren zur Bereitung eines Komposts sind vielfältig, sind jedoch dem Fachmann geläufig. Der Nährstoffzusatz wird im allgemeinen in einem Anteil von 1,4 bis 14 % auf der Basis des Trockengewichts zugegeben. Dieser Anteil variiert je nach speziellen Bedingungen der Pilzzucht, wie etwa Temperatur, Feuchtigkeit, Pilzsorte, Kompostzusammensetzung, etc..
Eine obere Grenze für die Zugabe ist üblicherweise dann gegeben, wenn Überhitzung auftritt. Dies wiederum hängt von den oben beschriebenen Bedingungen ab sowie von der Auslegung der Zuchtanlage. Hier kommen Faktoren wie Luftströmung, Kühlkapazität, Betttiefe, etc. ins Spiel.
Der hydrophile Nährstoffzusatz wird im allgemeinen bei der Aussaat zugegeben, kann jedoch, wie oben erwähnt wurde, von der Zeit der Aussaat bis zur Zeit der Abdeckung zugegeben werden. Ein Merkmal, das Infolge der Verwendung des Zusatzes beobachtet worden ist, ist ein kräftiges Wachstum des Pilzmycels (d.h., das Wachstum vor der Abdeckung). Es wird angenommen. daß dieses kräftige Anfangswachstum zu einem größeren Pilzertrag beim Austrieb und auch zu Pilzen von höherer Qualität führt.
Der richtige Einsatz des Zusatzes führt nicht zu hohen Temperaturen, die das Pilzmycel beschädigen. In der Tat wird die Überhitzung während der Mycel- Wachstumsperiode so weit verringert, daß höhere Zugabemengen an Protein möglich sind, als bisher üblicherweise verwendet wurden. Dies führt zur Erzeugung von mehr Pilzen pro Kompostcharge und zu größerer Arbeitseffizienz.
Die Zumischung von hydrophilem Material zu dem feingemahlenen proteinartigen Material in einer Menge von 2 bis 5 % führt zu einem Produkt, das etwa die gleiche Partikelgröße hat wie das proteinartige Ausgangsmaterial, jedoch verbesserte Fließeigenschaften besitzt. Hierdurch wurde ein Produkt erhalten, das in dem Ausbringtrichter in einer Pilzfarm sehr gut fließt. Es wurde auch eine sehr gleichmäßige Durchflußrate beobachtet, mit erhöhter Gleichmäßigkeit des Verhaltens in sämtlichen Paletten oder Chargen.
Überraschenderweise bringt die hydrophile Umhüllung einen weiteren Vorteil. Das Endprodukt ist nahezu staubfrei. Beutel des Produkts können in den Ausbringtrichter geleert werden, wobei kein oder nur wenig Staub entsteht. Das Arbeitspersonal braucht keine Schutzmasken zu tragen.
Die Zugabe der hydrophilen Umhüllung gemäß der vorliegenden Erfsindung ermöglicht die Verwendung von Proteinquellen, wie etwa Getreideglutenmehl, die bisher wegen ihres relativ hohen Gehalts an verfügbaren Nährstoffen als ungeeignet angesehen wurden. Diese Nährstoffquellen sind kostengünstiger als Materialien wie Sojabohnenprotein, die gegenwärtig in Pilz- Nährmischungen verwendet werden, und ergeben einen wirtschaftlicheren Wachstumszusatz. Die folgenden Beispiele veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.

BEISPIEL A

Eine bevorzugte Zusammensetzung zur Umhüllung von proteinartigen Substraten ist eine säuremodifizierte, phosphatvernetzte Stärke, die nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden kann:
Ein Reaktionstank wurde mit einem Schlamm aus kommerziell hergestellter unmodifizierter Getreidestärke gefüllt, der etwa 35 - 40 % Stärke-Trockenmasse enthielt. Dann wurde eine gesättigte Salzlösung (NaCl) mit etwa 4,5 % Natriumhydroxid (NaOH) langsam zu dem Stärkeschlamm zugegeben, bis der pH-Wert des Schlammes etwa 11,0 betrug. Der Schlamm wurde dann auf 49 ºC (120 ºF) erhitzt, indem Dampf direkt in den Schlamm injiziert wurde. Die Dampfinjektion wurde an einem Punkt mit hoher Turbulenz ausgeführt, so daß sich die Wärme schnell verteilte und die Stärke nicht gelatinierte oder kochte. Dann gab man 0,5 % Natriumtrimetaphosphat (STMP) zu und ließ dieses mit der Stärke neuen Stunden lang reagieren. Wenn die STMP-Reaktionsperiode abgeschlossen war, wurde der Schlamm mit Salzsäure neutralisiert. Zur Säuremodifizierung der Stärke wurde zusätzliche Salzsäure zugegeben, bis die Azidität des Filtrats 1,05 % HCl betrug. Die Säuremodifizierung wurde fortgesetzt bis die Stärke zu einer Alkali-Fluidität von 40 - 45 mls auf einer 5-Gramm-Probe depolymerisiert war. Wenn der gewünschte Grad an Säuremodifikation erreicht war, wurde der Stärkeschlamm mit Natriumkarbonat auf einen pH-Wert von 5,5 neutralisiert. Die Stärke wurde dann gewaschen, um überschüssiges Salz zu entfernen, gefiltert und getrocknet. Eine Analyse der fertigen Stärke ergab den Feuchtigkeitsgehalt von 10,9 %, die 5- Gramm-Alkali-Fluidität von 44,5 mls und den pH-Wert von 6,4.

BEISPIEL 1

Ein säuremodifiziertes, phosphatvernetztes Getreidestärkederivat, das nach Beispiel A zubereitet worden war, wurde auf 31,6 % Trockensubstanz eingeschlämmt. Der Schlamm wurde in einem 114 Liter-(30 gallon)-Dampfmantel- Tank einer Pilotanlage unter Rühren langsam auf eine Temperatur von 67 ºC (152 ºF) erhitzt, bei der die Viskosität als geeignet für die Anwendung angesehen wurde. Die teilpastierte Stärke wurde auf etwa 60 ºC (140 ºF) gekühlt und dann durch ein Sieb mit Öffnungen von 2,16 mm (9 mesh) passiert.
Diese teilpastierte Stärke wurde dann mit 1,03 - 1,07 x 10&sup6; kg m&supmin;¹s&supmin;² (135 - 140 psig) auf 188 kg (414 pounds) Getreideglutenmehl mit 9,8 % Feuchtigkeit in einem Pilot-Paddelmischer aufgesprüht. Es wurde eine Gesamtmenge von 18,2 kg (40 pounds) (Naßgewicht) der teilpastierten Stärke versprüht. Die Sprühzeit betrug 30 Minuten. Nach dem Besprühen wurde das behandelte Getreideglutenmehl zwei Stunden lang gemischt. Die Endfeuchtlgkeit wurde mit 13,3 % gemessen. Siebanalysen des Ausgangsmaterials und des behandelten Materials sind nachstehend wiedergegeben. Siebgröße (mm) U.S. Gauge Unbehandelt Behandelt Feinanteil
Das Material wurde in 3,6 - 22,7 kg-Beutel (8 - 50 pound) verpackt.

BEISPIEL 2

Eine zweite phosphatvernetzte modifizierte Getreidestärke wurde als Umhüllungsmaterial nach der gleichen allgemeinen Prozedur zubereitet, wie sie in Beispiel A beschrieben wurde. Die Koch- oder Dispersionsprozedur war die gleiche wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß anstelle von in den Mantel zugegebenem Frischdampf heißes Wasser zum Erhitzen des Schlamms auf eine Temperatur von 150 ºF verwendet wurde, bei welcher Temperatur die Viskosität als geeignet für die Anwendung angesehen wurde.
Für den erhaltenen Stärkeschlamm wurde ein Feststoffanteil von 32,0 % gemessen.
Zweitausendzweihundertdreiundsiebzig (2.273) kg (5.000 lbs) Getreideglutenmehl wurden auf eine Anfangsfeuchtigkeit von unter 9,5 % getrocknet. Das getrocknete Mehl wurde mit der oben beschriebenen dispergierten Stärke behandelt, in einer Menge von 3 % trockener Stärke, bezogen auf das Mehl im ursprünglichen Zustand. Das Mischen wurde für 25 Minuten nach der Zugabe der Stärke fortgesetzt. Die Endfeuchtigkeit des behandelten Getreideglutenmehls wurde mit 13,4 % gemessen. Siebanalysen hatten das folgende Ergebnis: Siebgröße (mm) U.S. Gauge Unbehandelt Behandelt Feinanteil
Das Produkt wurde in 22,7 kg-Beutel (50 pound) verpackt.

BEISPIEL 3

Zweitausendzweihundertdreiundsiebzig (2.273) kg (5.000 lbs) (100 Beutel) des Produkts nach Beispiel 2 wurden von einem kommerziellen Pilzzüchter eingesetzt. Die Beutel wurden in einem Test eingesetzt in dem das Produkt nach Beispiel 2 mit einem Formaldehyd-quervernetzten (denaturierten) Zusatz auf Sojabohnenbasis verglichen wurde, der nach dem Verfahren gemaß US-Patent 3 942 969 hergestellt wurde. Die Einsatzmengen für das behandelte Getreideglutenmehl nach Beispiel 2 waren 0,778 - 0,846 kg pro Quadratmeter (0,195 - 0,173 lbs pro Quadratfuß) der Palette und für das vernetzte Sojabohnenprodukt nach dem Stand der Technik 1,07 - 1,05 kg pro Quadratmeter (0,218 - 0,236 lbs pro Quadratfuß) der Palette.
Es wurden drei getrennte Produktionsgänge durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I angegeben, wobei die Erträge an geernteten Pilzen in Kilogramm pro Quadratmeter und Pfund pro Quadratfuß der Palette angegeben sind.
Aus den Daten geht hervor, daß trotz der Verwendung von beträchtlich kleineren Mengen an behandeltem Getreideglutenmehl-Zusatz die Enderträge für beide Produkte ähnlich waren. TABELLE I Ernte Insgesamt Zucht Behand. Getreideglutenmehl Sojabohnen, vernetzt

BEISPIEL 4

In einem weiteren Test in kommerziellem Umfang wurde ein durch das Verfahren nach Beispiel 2 hergestelltes Produkt mit einem denaturierten Sojabohnen-Zusatz verglichen, der nach dem Verfahren gemäß US-Patent 3 942 969 hergestellt worden war. Es wurden zwei getrennte Zuchten angelegt, wobei eine das behandelte Getreideglutenmehl und die andere das denaturierte Sojaprodukt nach dem Stand der Technik erhielt. Jede der Zuchten wurde so behandelt, daß das Pilzwachstum für den getesteten Zusatz maximiert wurde.
Bei den folgenden Daten (Tabelle II) bedeutet "Zugabemenge" die Menge an zugegebenem Zusatz auf der Basis des Trockengewichts des Komposts. Die Erträge sind in Kilogramm Produkt pro Quadratmeter (lb/ft²) Kompost angegeben. TABELLE II Zucht Zusatz Behandeltes Getreideglutenmehl Soja, denaturiert Kompost-Trockengew. Zugabemenge in % Erste Ernte Zweite Ernte Dritte Ernte Vierte Ernte Gesamtertrag
Bei kleinerer Zugabemenge übertraf der Ertrag mit behandeltem Getreideglutenmehl denjenigen mit denaturiertem Sojamaterial.

BEISPIEL 5

Im Handel erhältlicher Kompost und Pilzsporen wurden in einem kleinen Aufzuchttest im Laboratoriumsmaßstab verwendet. Einzelne Kästen mit ungefähr 30 cm (12 Zoll) Breite und 30 cm (12 Zoll) Höhe und 61 cm (24 Zoll) Länge wurden mit einer Mischung aus Kompost, Zusatz und Impfmittel gefüllt und in einem geschlossenen Raum auf Gestelle gestellt. Der Raum hatte Temperatur und Lüftungssteuerungen, so daß die Umgebungsbedingungen in einer kommerziellen Farm simuliert werden konnten.
In einem Aufzuchttest wurde das nach den in Beispiel 2 skizzierten Prozeduren hergestellte Produkt mit dem gleichen denaturierten Zusatz auf Sojabasis verglichen, auf den in Beispiel 4 Bezug genommen wurde. Die in Tabelle III angegebenen Zugabemengen beziehen sich auf das Kompost-Trockengewicht, und die Erträge sind auf Quadratmeter (Quadratfuß) der Kompostoberfläche bezogen. TABELLE III Zusatz Behandeltes Getreideglutenmehl Soja, denaturiert Kompost-Trockengew. Zugabemenge in % Gesamtertrag
Im Vergleich zu dem denaturierten Sojaprodukt lieferte das behandelte Getreideglutenmehl an Gewicht 7 % weniger Pilze, jedoch bei einer um 33 % kleineren Zugabemenge.

BEISPIEL 6

Mit Hilfe des Verfahrens nach Beispiel 1 wurde eine phosphatvernetzte modifizierte Getreidestärke mit drei verschiedenen Auftragsstärken auf Getreideglutenmehl aufgebracht. Nach dieser Behandlung wurde jede Probe des behandelten Mehls auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 9 - 12 % getrocknet und getrennt verpackt. Charge % Stärkeumhüllung

BEISPIEL 7

Die nach Beispiel 6 zubereiteten Produkte wurden in einem Aufzuchttest im Laboratoriumsmaßstab verwendet und mit dem im Beispiel 4 beschriebenen denaturierten Sojaprodukt verglichen. Die Ergebnisse dieses Aufzuchttestes im Laboratoriumsmaßstab sind in Tabelle IV angegeben. TABELLE IV ZUCHT Zusatz Produkt aus Beisp. 6 Soja, denaturiert Trockenkompost Zugabemenge in % Gesamtertrag
Das mit 5 % Stärkeumhüllung hergestellte Produkt A war im Hinblick auf den Ertrag am besten; alle drei behandelten Getreidemehlprodukte übertrafen im Ertrag das herkömmliche denaturierte Sojaprodukt.

BEISPIEL 8

Eine Kohlenhydrat-Umhüllungszuammensetzung wurde aus einer hochverdünnten Hydroxyethyl-Getreidestärke (Pencote ) hergestellt. Das Ausgangsmaterial wurde eingestellt auf annähernd 32 % Feststoffe -- 18,0 Baumè, Temperatur korrigiert auf 15,6 ºC (60 ºF). Etwa 26,5 Liter (7 Gallons) des Stärke-Ausgangsmaterials wurden in einem Wärmetauscher mit geschabter Oberfläche gekocht, der mit einem rotierenden Schaber ausgestattet war, der die Oberfläche des Wärmetauschers von etwaigen Filmen befreit, die die Wärmeübertragung verzögern würden.
Wie in der nachfolgenden Tabelle veranschaulicht ist, stieg die Viskosität der Stärkelösung anfänglich auf etwa 76 g cm&supmin;¹s&supmin;¹ (7.600 centipoise) an (gemessen mit einem Brookfield-RVF-Viskometer bei 20 Umdrehungen pro Minute), und nahm dann allmählich ab. Schlammtemperatur Brookfield-Viskosität g cm&supmin;¹s&supmin;¹ (centipoise)
Der Heizprozeß wurde fortgesetzt, bis die Viskosität kleiner als 2.000 cps war.
Ein Paddelmischer einer Pilotanlage wurde mit 136 kg (300 lbs) eines kommerziellen Getreideglutenmehls mit etwa 60 % Protein (wie vorliegend) und einem Anfangs-Feuchtigkeitsgehalt von 10 - 12 % gefüllt.
Einundzwanzig (21) Kilogramm (47 lbs) der vorgenannten gekochten Stärkepaste (32 % Trockenanteil) wurde in einen Zwangsförderpumpen-Tank übertragen. Die Pumpe wurde benutzt, um die Paste durch ein 16-mesh-Passiersieb auf den Paddelmischer zu pumpen, wo es durch eine Getreideglutenmehl-Substrat aufgesprüht wurde. Die Paste wurde während einer Dauer von 25 - 30 Minuten mit einem Durchsatz von etwa 0,8 l (0,2 gals.) pro Minute und mit einem Druck von 1,15 x 10&sup7; g cm&supmin;¹s&supmin;² (150 psig) oder mehr versprüht. Nachdem der Sprühvorgang abgeschlossen war, wurde das behandelte Material für weitere 20 Minuten in dem Paddelmischer gehalten, um die Gleichförmigkeit zu gewährleisten. Der Feuchtigkeitsgehalt des erhaltenen Materials wurde mit 19,3 % gemessen. Das Material wurde dann auf einen Tablett-Trockner übertragen, und der Feuchtigkeitsgehalt wurde weiter verringert auf den Bereich von 10 - 12 %.

BEISPIEL 9

Mit einem Verfahren ähnlich Beispiel 8 wurde ein 18,0-Baumè-Starkeschlamm aus oxidierter Getreidestärke in einem Wärmetauscher mit geschabter Oberfläche langsam erhitzt. Als die Schlammtemperatur 64,4 ºC (148 ºF) erreichte, wurde die Viskosität der teilweise gekochten Stärkepaste mit 3,2 g cm&supmin;¹s&supmin;¹ (320 centipoise) gemessen. An diesem Punkt wurde der Kochvorgang abgebrochen.
Getreideglutenmehl (109 kg) (240 pounds) wurde nach dem gleichen allgemeinen Verfahren wie in Beispiel 8 beschrieben mit 17,0 kg (37,5 pounds) des oben erwähnten Stärkeschlamms umhüllt. In der Mitte während des Umhüllungsprozesses wurde die Viskosität der Stärkelösung mit 8,00 g cm&supmin;¹ s&supmin;¹ (800 centipoise) gemessen.
Das stärkeumhüllte Getreideglutenmehl wurde auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 12,2 % getrocknet.

BEISPIEL 10

Mit einem Verfahren ähnlich Beispiel 8 wurde ein 18,0-Baumè-Stärkeschlamm (Douglas 7160) in einem Wärmetauscher mit geschabter Oberfläche erhitzt, bis die Viskosität der Paste die Konsistenz von schwerer Creme hatte. Die gekochte Stärkepaste (18,2 kg) (40 pounds) wurde in der Weise wie in Beispiel 8 auf 116 kg (255 pounds) Getreideglutenmehl aufgesprüht. In der Mitte während des Sprühvorgangs wurde die Viskosität der Stärkepaste mit 2,50 g cm&supmin;¹s&supmin;¹ (250 centipoise) gemessen.
Das stärkeumhüllte Getreideglutenmehl wurde auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 10 - 12 % getrocknet.

BEISPIEL 11

Die stärkeumhüllten Getreideglutenmehlzusätze nach Beispiel 2,8,9 und 10 wurden in einem Aufzuchttest im Laboratoriumsmaßstab verwendet. Diese vier kohlenhydratumhüllten, nicht denaturierten Getreidemehlprodukte wurden verglichen mit einem handelsüblichen formaldehyd-denaturierten Pilz- Nährstoffzusatz auf Sojabohnenbasis, der in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach US-Patent 3 942 969 hergestellt wurde.
Um ähnliche Wachstumsbedingungen sicherzustellen, wurden alle 5 Nährstoffzusätze bei Pilzzuchten verwendet, die im gleichen Raum, zur gleichen Zeit und mit Verwendung des selben Komposts aufgezogen wurden. Der verwendete Kompost hatte ein Trockengewicht von 30,6 kg pro Quadratmeter (6,25 pounds pro Quadratfuß). Die Aufzuchtfläche betrug 0,31 m² (5,5 Quadratfuß) für jede der Pilzzuchten.
Die vier stärkeumhüllten Getreideglutenmehl-Zusätze wurden den Kompostbetten in einer Menge von 4 % bezogen auf das Trockengewicht des Komposts zugesetzt. Der herkömmliche Zusatz auf Sojabohnenbasis wurde in einer Menge von 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des Komposts zugesetzt.
Die Ergebnisse des Aufzuchttests sind in Tabelle V angegeben. TABELLE V Ernteertrag (g) Tag Zusatz auf Sojabasis * Tag 0 = Tag der ersten Ernte
Die Daten zeigen, daß die mit Ausführungsformen des Nährstoffzusatzes nach der vorliegenden Erfindung behandelten Zuchten der mit dem herkömmlichen Material behandelten Zucht bei weitem überlegen waren. Allerdings war das handelsübliche Produkt auf Sojabohnenbasis in dem vorgenannten Test ernstlich benachteiligt, da die mit diesem Material behandelte Zucht zur Zeit der Festigung (pinning) (Fluten der Zucht mit Frischluft und Absenken der Temperatur) noch nicht ihr optimales Wachstumsniveau erreicht hatte. Da die Zuchten, bei denen der Getreideglutenmehl-Zusatz verwendet wurde, ihren optimalen Zustand erreicht hatten, wurde entschieden, die Zuchten an diesem Punkt zu festigen.
Beispiel 4 zeigt einen Parallelvergleich des herkömmlichen Sojazusatzes mit dem kohlenhydratumhüllten Material nach Beispiel 2, bei dem die Zuchten getrennt aufgezogen wurden und die Wachstumsbedingungen reguliert werden konnten, um das Pilzwachstum zu maximieren.
Die vorgenannten Daten legen jedoch nahe, daß die Zeit zur Ausbildung der ersten Fruchtstände bei Pilzen mit den Produkten nach der vorliegenden Erfindung wesentlich kürzer ist als bei Nährstoffen auf Sojabasis.

BEISPIEL 12

In einem Verfahren, bei dem handelsübliche Mengen von Material und größere Ausrüstungen benutzt wurden, wurden 1.325 Liter (350 Gallons) von 18,0 Baumè-Stärkeschlamm (32 % Trockensubstanz) unter Verwendung der in Beispiel A beschriebenen säuremodifizierten, phosphatvernetzten Stärke zubereitet. Dieser Stärkschlamm wurde durch einen Wärmetauscher mit geschabter Oberfläche geleitet und langsam erhitzt, bis die Stärke zu gelatinieren begann. Die anfängliche Gelatinierungs- oder Kochtemperatur für diese Stärke lag zwischen 70 - 72 ºC (158 - 162 ºF). Man ließ die Stärke teilweise kochen, bis die Viskosität in den Bereich von 7,00 - 15,00 g cm&supmin;¹s&supmin;¹ (700 - 1.500 cps) anstieg. Die Stärkepaste wurde dann gekühlt und auf 65,6 ºC (150 ºF) gehalten, bis sie zur Umhüllung von Getreideglutenmehl benötigt wurde.
Der Durchsatz des zu umhüllenden Getreideglutenmehls wurde durch einen Wägebandförderer auf 1.364 kg (3.000 pounds) pro Stunde geregelt und einem Hochgeschwindigkeits-Mehrfachpaddelmischer/Blender zugeführt. Gleichzeitig wurde die zuvor zubereitete teilweise gekochte Stärkepaste durch eine seitliche Einspritzöffnung in den Mischer/Blender eingegeben. Der Durchsatz der teilweise gekochten Stärkepaste wurde proportional zu dem Durchsatz des Getreideglutenmehls geregelt und war so eingestellt, daß er 5,0 % Trockenstärke auf der Basis des Gewichts des Getreideglutenmehls ergab. Der Mehrfachpaddelmischer/Blender der mit 2.400 Umdrehungen pro Minute arbeitete, sorgte für eine schnelle Verteilung der Stärkepaste und eine gleichmäßige Umhüllung des Getreideglutenmehls. Das umhüllte Getreideglutenmehl wurde dann auf einen Fließbetttrockner geleitet, wo der Feuchtigkeitsgehalt auf den Bereich von 10 - 12 % verringert wurde.
Die vorgenannten speziellen Beispiele dienen lediglich zur Illustration, und es versteht sich für den Fachmann, däß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können. Die Tragweite der Erfindung wird deshalb nur durch die nachfolgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

1. Hydrophiles, körniges Nährstoffzusatz-Partikel zur Verbesserung des Pilzwachstums in einem unsterilisierten Kompostbett, mit einem inneren Kern und einer äußeren hydrophilen Umhüllung, bei dem:

der innere Kern 75 - 99 % des Gewichts des Partikels ausmacht und ein nicht-denaturiertes körniges Proteinmaterial enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kasein, Molke, Baumwollsamenmehl, Sojabohnenmehl, Sojaprotein, Futtergetreidegluten, Getreideglutenmehl und Weizengluten, und

die äußere hydrophile Umhüllung 1 - 25 % des Gewichts des Partikels ausmacht und eine Beschichtung aus hydrophilem Kohlenhydrat auf der Oberfläche des inneren Kerns aufweist.

2. Nährstoffzusatz nach Anspruch 1, bei dem das Protein in dem körnigen Material einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 20 % hat.

3. Nährstoffzusatz nach Anspruch 1, der außerdem eine das Mikrobenwachstum hemmende Verbindung enthält.

4. Nährstoffzusatz nach Anspruch 1, bei dem die Kohlenhydratbeschichtung ein Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, modifizierter Stärke, Stärkederivaten, modifizierten Stärkederivaten, Zellulose, Zellulosederivaten, Guar, Guarderivaten, Gummi Arabikum und Polysacchariden.

5. Nährstoffzusatz nach Anspruch 1, bei dem die hydrophile Beschichtung der Rest einer wässrigen Beschichtungszusammensetzung mit einer Viskosität zwischen 1 und 100 g cm&supmin;¹sec&supmin;¹ ist, die hergestellt wurde durch Erhitzen eines Stärkeschlamms mit bis zu 40 Gewichtsprozent Stärke-Feststoffen auf eine Temperatur im Bereich von 63 - 79 ºC (145 - 175 ºF), bis der Schlamm halb-pastenförmig wird.

6. Nährstoffzusatz nach Anspruch 1, bei dem die hydrophlie Kohlenhydratbeschichtung zwischen 2 und 5 % des Gewichts des Zusatzes ausmacht.

7. Nährstoffzusatz nach Anspruch 1, bei dem die Kohlenhydratbeschichtung eine vernetzte Stärke enthält.

8. Nährstoffzusatz nach Anspruch 1, bei dem das Kohlenhydrat eine phosphatvernetzte, säuremodifizierte Stärke enthält.

9. Nährstoffzusatz nach Anspruch 1, bei dem der in dem unsterilisierten Kompostbett verwendete Kompost pasteurisiert worden ist.

10. Medium zum Züchten von Pilzen mit:

a) kompostierten organischen Materialien;

b) Pilzmycel;

c) Abdeckungsmaterialien; und

d) dem Nährstoffzusatz nach Anspruch 1.

11. Medium nach Anspruch 10, bei dem der Anteil des Nährstoffzusatzes 1,4 bis 14 % des Trockengewichts des kompostierten organischen Materials und des Pilzmycels beträgt.

12. Medium nach Anspruch 11, bei dem die wässrige Beschichtungszubereitung eine Viskosität im Bereich von 2,5 - 25 g cm&supmin;¹sec&supmin;¹ hat.

13. Medium nach Anspruch 11, bei dem die Stärkefeststoffe auf eine Temperatur im Bereich von 65,6 bis 71,1 ºC (150 - 160 ºF) erhitzt worden sind.

14. Medium nach Anspruch 10, bei dem das Protein in dem körnigen Material einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 20 % hat.

15. Medium nach Anspruch 10, bei dem der Nährstoffzusatz außerdem eine das Mikrobenwachstum hemmende Verbindung enthält.

16. Medium nach Anspruch 10, bei dem das Kohlenhydrat eine teilweise pastierte Stärke ist.

17. Medium nach Anspruch 10, bei dem das hydrophile Kohlenhydrat eine Stärke aus der Gruppe bestehend aus säuremodifizierter Stärke, Stärkederivaten und modifizierten Stärkederivaten ist.

18. Medium nach Anspruch 10, bei dem die hydrophile Stärke eine säuremodifizierte, phosphatvernetzte teilweise pastierte Stärke enthält.

19. Verfahren zum Züchten von Pilzen in einem unsterilisierten Kompostbett, bei dem das Bett Pilzmycel und einen zugegebenen Nährstoffzusatz enthält, wobei die Verbesserung darin besteht, daß

dem Bett bis zum Zeitpunkt der Abdeckung der hydrophile Nährstoffzusatz nach Anspruch 1 zugegeben wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Protein in dem körnigen Material einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 20 % hat.

21. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Nährstoffzusatz außerdem eine das Mikrobenwachstum hemmende Verbindung enthält.

22. Verfahren nach Anspruch 19. bei dem das Kohlenhydrat eine teilweise pastierte Stärke ist.

23. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das hydrophile Kohlenhydrat eine Stärke aus der Gruppe bestehend aus säuremodifizierter Stärke, Stärkederivaten und modifizierten Stärkederivaten ist.

24. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die hydrophile Stärke eine säuremodifizierte, phosphatvernetzte, teilweise pastierte Stärke enthält.