DE936384C

DE936384C - Verfahren zur Zuechtung eines an Fett und Kohlehydraten reichen Eiweisspilzes aus den Ablaugen der Zellstoff-Fabrikation

Info

Publication number: DE936384C
Application number: DEI4836D
Authority: DE
Inventors: Gustav Dr-Ing Butschek; Guenther Dr Hilgetag; Alfred Dr Rieche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1942-09-02
Filing date: 1942-09-02
Publication date: 1955-12-15

Description

Verfahren zur Züchtung eines an Fett und Kohlehydraten reichen Eiweißpilzes aus den Ablaugen der Zellstoff-Fabrikation Die bekannten Verfahren zur Züchtung fettreicher Mikroorganismen, insbesondere der Pilze Oospora lactis und Endomyces vernalis, erfordern zu ihrer Entwicklung große und möglichst ungestörte Oberflächen. Obwohl immer wieder neue Vorschläge in dieser Richtung gemacht wurden, konnte sich jedoch kein derartiges Verfahren in die Praxis einführen.
Es muß somit als ein Fortschritt angesehen werden, wenn es gelingt, die Fettbildner submers zu züchten bzw. in den Zellen der einer submersen Massenvermehrung zugänglichen Mikroorganismen eine nachträgliche Fettanreicherung durch Zuführung neuer Nährstoffe oder Umwandlung von Reservestoffen der Zelle zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird dies nun nach dem vorliegenden Verfahren dadurch erreicht, daß man submers wachsende Mikroorganismen, insbesondere Pilze der Gattung Torulopsis, Oospora, wie Gärungsmonilien und Candidaceen, vorzugsweise Candida tropicalis und Candida arborea, zunächst nach an sich bekannten Verfahren züchtet. Bei den heute gebräuchlichen Verfahren zur Bildung von Eiweißhefe wird unter Anwendung von Luft und periodischem oder kontinuierlichem Zulauf der Nährlösung und periodischer oder kontinuierlicher Abführung der verheften Würze mitsamt der Hefe gearbeitet. Diese »Eiweißgeneration« unterwirft man nach vollständiger oder teilweiser Abtrennung von der verheften Würze einer Nachbehandlung, die in einem Belüften der Hefesuspension in Gegenwart der Nährstoffe, welche die Ablaugen der Zellstoff-Fabrikation bieten, besteht. Hierbei wird die Ablauge, deren Nährlösung verbraucht ist, periodisch oder kontinuierlich abgezogen und durch frische ersetzt. Als besonders gut geeignet haben sich die Sulfitablaugen des Laubholzaufschlusses und die Schlempen der Spritgärung von- Fichtenholzsülfitablauge erwiesen. Doch sind auch die anderen Ablaugen der Zellstoff-Fabrikation dafür geeignet. Die Nährstoffe dieser Ablaugen werden zweckmäßig mit Kalium-, Magnesium- und Phosphorsäureverbindungen ergänzt, -während Stickstoffsalze nicht oder nur in solchen Mengen zugeführt werden dürfen, daß die Zellsubstanzsynthese während der Nachbehandlung unter Stickstoffmangelbedingungen vor sich geht. Gleichzeitig werden saure Laugen mit Kalk auf ein p$ von q. bis 6 eingestellt, während man Schlempen nach bekannten Verfahren teilweise entkalkt.
Während der Belüftung findet eine Neubildung von Pilztrockensubstanz aus den Nährstoffen der Ablauge statt, wobei, da infolge Mangels an Stickstoff Eiweiß nicht gebildet werden kann, stickstofffreie Extraktstoffe, vorzüglich Reservekohlehydrate, wie Trehalose und Glykogen, in die Zelle eingelagert werden und Fett gebildet wird. Der Eiweißgehalt der Hefetrockensubstanz verringert sich natürlich, da einerseits die Trockensubstanzmenge zunimmt, andererseits aber kein oder nur wenig Eiweiß gebildet wird, so daß die absolute Eiweißmenge vor und nach der Nachbehandlung konstant bleibt bzw. ein Zuwachs nur im Maße des eingebrachten Stickstoffs erfolgt.
Zum Beispiel stieg bei einer Nachbehandlung, während der die verbrauchte Buchenholzsulfitablauge ständig durch neue ersetzt wurde, in 39 Stunden die Trockensubstanz von z11 g auf 271 g, wobei 58o g reduzierende Substanz (Zucker) eingesetzt bzw. 7q.0/0 von dieser umgesetzt worden waren. Der Eiweißgehalt der Hefe fiel dabei von 47 0/0 (in der Hefetrockensubstanz) auf 18,q.0/0, während der Fettgehalt von 7,9 auf x7,30/0 stieg.
Es gelingt nun, wie weitei gefunden wurde, die aus den zugesetzten Nährstoffen erzielbare Fettmenge dadurch zu steigern, daß man die Eigenatmung der Hefezellen niedrig hält, was durch niedrige Reaktionstemperatur und Verwendung geringer Luftmengen geschieht.
So betragen z. B. die Ausbeuten aus Zoo g eingebrachter reduzierender Substanz bei 32° C 11,8 g Hefetrockensubstanz, davon 1,9 g Fett, bei 15 bis 2o° C jedoch 2,9,4 g Hefetrockensubstanz, davon 6,9 g Fett.
Es ist deshalb zweckmäßig, bei Temperaturen von 5 bis 2o° C zu arbeiten. Die Luftmenge ist abhängig von den verwendeten Ablaugen bzw. von ihrem Gehalt an Hefegiftstoffen. Wird die Luftmenge zu gering bemessen, so können die Hefezellen abgetötet werden; es findet dann weder eine Zellsubstanzsynthese noch eine Fettanreicherung statt.

Ferner konnte festgestellt werden, daß die Fettausbeute auch von der Hefekonzentration abhängig ist. So ergab ein Versuch mit 5 bzw. 1o 0/0 Preßhefe in der Nährlösung folgendes Bild:

reduzierende Ausbeute aus xoo g reduzierender

Substanz in Fettgehalt Eiweißgehalt Substanz

der Nährlösung der Erntehefe Hefe-

trockensubstanz davon Fett

5 0/0 Preßhefe. . 539 22,00/0 11,6 0/0 30 g 8,5 g

1o0/0 Preßhefe. . 1o6 g 1q,60/0 2o,20/0 12 g

2,8 g

Es ist deshalb notwendig, die Hefekonzentration zwischen 5 und 15 0/0 konstant zu halten, was entweder dadurch erreicht werden kann, daß man die zulaufende Laugenmenge größer bemißt als den Ablauf, so daß das Flüssigkeitsvolumen am Ende des Versuches größer ist als zu Anfang, entsprechend der zugewachsenen Hefemenge oder daß man einen Teil der neu gebildeten Hefe aberntet. Das Verfahren kann auch vollkontinuierlich betrieben werden, wenn man zwei oder mehrere Reaktionsgefäße hintereinanderschaltet. Dem ersten wird dann frisch gezüchteter Eiweißpilz und frische Lauge zugeführt, aus dem letzten wird die verbrauchte Nährlösung entnommen, die abgetrennte Pilzmasse dem ersten oder einem späteren Bottich zugeführt bzw. der Teil, der dem Zuwachs an Zellsubstanz entspricht, abgeerntet. Die abgeerntete Pilzmenge muß so bemessen werden, daß einerseits die für die Verfettung günstigste Hefekonzentration aufrechterhalten, andererseits die notwendige Verweilzeit gewährleistet wird. Beispiel 500 kg einer Wuchshefe (Cand. arborea), die nach dem Zulaufverfahren unter starleer Belüftung im kontinuierlichen Betrieb aus Buchenholzsulfitablaugenwürze (das ist die mit allen Nährsalzen versetzte und mit Stickstoff versehene Ablauge vom Sulfitaufschluß der Buchenholzlauge, die mit Kalk auf die für die Verhefung günstige Wasserstoffionenkonzentration gebracht wird) erzeugt wird, werden in 50001 verhefter Ablauge angemaischt. In einem Gefäß mit Lüftungseinrichtung wird diese Maische mit 12o ms/Std. belüftet, wobei man gleichzeitig frische Würze zulaufen läßt. Diese Würze ist Buchenholzsulfitablauge mit einem Gehalt von q,20/0 reduzierender Substanz, versetzt mit den auf den Zuwachs an Hefetrockensubstanz berechneten Mengen K-, Mg- und Phosphorsalzen.

Die Temperatur wird durch Wasserkühlung auf 15 bis 2o° gehalten. Im Laufe von 39 Stunden laufen 58o kg reduzierender Substanz in 138oo 1 Würze dem Nachbehandlungsbottich zu, während in der gleichen Zeit 78oo 1 verbrauchter Würze abgezogen, von der Hefe getrennt und letztere immer wieder der Reaktion zugeführt wird. Die Hefekonzentration sinkt dadurch trotz des Zuwachses an Hefetrockensubstanz im Bottich von io °/o auf 9 % Preßhefe. Nach 39 Stunden wird der Versuch beendet; ggo kg Preßhefe wurden isoliert. Die verbrauchte Lauge hat einen Gehalt an reduzierender Substanz von i bis 1,2 °/o, woraus sich eine Ausnutzung der reduzierenden Substanz zu 72 bis 76 °/o ergibt.
Die Analyse der Hefen ergab folgendes Bild: Ausgangshefe: 22,2 °/o Hefetrockensubstanz, 47 % Eiweiß und 7,g °/o Fett; Erntehefe: 27,3°/o Hefetrockensubstanz, 18,4°/0 Eiweiß und 17,3 °/o Fett.
Daraus errechnet sich ein Zuwachs von 16o kg Hefetrockensubstanz, während die neugebildete Fettmenge 38 kg beträgt. Aus ioo g eingebrachter reduzierender Substanz wurden somit 27,6 g Hefetrockensubstanz bzw. 6,55 g Fett erhalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Züchtung eines an Fett und Kohlehydraten reichen Ei-,,veißpilzes aus den Ab= laugen der Zellstoff-Fabrikation, dadurch gekennzeichnet, daß die nach an sich bekannten Verfahren submers gezüchteten fettarmen, aber eiweißreichen Pilze, vorzugsweise Wuchshefen der Gattung Torulopsis, Candida, Oospora in der kohlehydrathaltigen Zellstoffablauge ohne Zusatz von Stickstoffverbindungen, jedoch nach Zugabe der notwendigen Nährsalze, insbesondere von Phosphorsäuresalzen, unter Luftzuführung in der Weise %veiterbehandelt werden, daß man für eine wiederholte oder ständige Erneuerung der verbrauchten Nährlösung sorgt, wobei die Hefekonzentration möglichst konstant, vorzugsweise zwischen 5 und 15 °/o Preßhefe gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeicbnet durch eine Arbeitstemperatur von vorzugsweise 5 bis 2o°.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Luftmenge für die Belüftung der Würze während der Verfettung so bemißt, daß eine möglichst geringe Veratmung von Kohlehydraten durch die Hefezelle stattfindet, andererseits aber die Hefezelle durch die Giftstoffe der Zellstoffablaugen in ihrer Lebenskraft nicht geschädigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im fortlaufenden Betriebe in hintereinandergeschalteten Reaktionsgefäßen frische Eiweißpilze sowie nicht mit Stickstoffsalzen versetzte Nährlösung dem Prozeß zugeführt und in dem gleichen Maße Pilzmasse und verbrauchte Nährlösung abgezogen, voneinander getrennt und die Pilzmasse teils in den Prozeß zurückgeführt, teils geerntet wird, wobei zweckmäßig die Menge des zur Ernte kommenden Pilzes so bemessen wird, daß die Pilzkonzentration im Reaktionsbereich möglichst konstant gehalten wird. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 320 56o, 661503, 720 007, 744 6o7, 752 271, 607 234; schweizerische Patentscbriften Nr. 174 074, 236 005; britische Patentschrift Nr. 5oo 663.