SE467338B - Avlaegsnande av vaederspaenningsframkallande sockerarter fraan soja - Google Patents

Description

å. 467 338 exempelvis mycket begränsat. Om man på mikrobiologisk väg i in- dustriell skala önskar lösa det problem som uppkommer genom den typiska smaken och de svårsmältbara oligosackariderna hos soja, är det nödvändigt i dessa länder att hålla sig till godkända mik- roorganismer, med andra ord mikroorganismer för livsmedelsbruk, speciellt då jästsvampar för livsmedelsbruk. Dock har endast jäst- svamparna S.cerevisiae, S.carlsbergensis, vilken nyligen omdöpts till S.uvarum, Candida utilis och Kluyveromyces fragilis allmänt godtagits som livsmedelsjästsvampar. Bland dessa är det även nöd- vändigt att välja sådana som syntetiserar de enzymer som erford- ras för att nedbryta de oligosackarider hos soja som åstadkommer väderspänning, nämligen raffinos och stakyos.

På detta sätt består en känd process (US-A 3 803 329) vilken utvecklats vid framställning av vegetabiliska, texturerade proteiner genom en behandling med ånga under tryck, i att ett sojamjöl, vilket fuk- tats så, att dess fukthalt ligger mellan 15 och 35 %§ jäses, exempelvis med S.carlsbergensis eller S.cerevisíae. Den fuktiga, jästa kornmassan behandlas därefter i en ström av ånga under tryck.

Den erhållna produkten uppvisar en textur som påminner om den hos kött och en smak som icke kan åstadkommas genom någon av de två behandlingarna tillämpad ensam. En annan känd process (US-A 3 810 997) består i att under aeroba betingelser medelst exempelvis S.cerevisiae eller S.carlsbergensis jäses en vattenhaltig suspension av soja, vilken lämpligen har en torrsubstanshalt av cirka 10 %. Det sålunda be- handlade materialet brukar innehålla 55-65 % proteiner, varav några procent härrör från jästsvamparna själva. Förfarandet är an- vändbart för framställning av en vegetabilisk mjölk och kan an- vändas vid beredning av vissa ostar utan att deras egenskaper vä- sentligt ändras.

De två ovannämnda, kända processerna, nämligen statisk jäs- ning av ett fuktat sojamjöl och aerob jäsning av en vattensuspen- sion, uppvisar några olägenheter, dels i ekonomiskt avseende,dels i kvalitativt avseende. Den första processen möjliggör endast en minskning av totalhalten av lösliga sockerarter med ungefärligen hälften vid en mycket lång jäsningstid av storleksordningen 48-96 timmar. En homogenitet av behandlingen i den fuktiga kornmassan synes knappast vara möjlig. Den andra processen möjliggör icke an- vändning av suspensioner med en hög torrsubstanshalt. Denna kan icke överstiga ett värde av storleksordningen 10-15 % utan att det skum som bildas av de vispade proteinerna i den kraftigt om- 40 467 338 rörda suspensiorcn blir alltför omfattande. Vidare uppgår i den andra processen daimängd av jäst som bildas i jäsningsvätskan un- gefärligen till hälften av mängden nedbrutet socker. Detta medför att en karakteristisk sojasmak ersättes av en karakteristísk jäst- smak.

Det har senare i den amerikanska patentskriften 4 008 334 föreslagits att avlägsna de vattenlösliga kolhydraterna i soja genom jäsning i aerob vattensuspension med hjälp av bagerijäst, med andra ord S.cerevisiae och vissa stammar av S.carlsbergensis (öljäst) och av S.cerevisiae var. ellipsoideus (vinjäst). I denna patentskrift angives, att i motsats till vad som tidigare pàståtts ifråga om denna art, har S.cerevisiae den enzymuppsättning som erfordras för att nedbryta raffinos och stakyos, och utgör till och med den bästa jäst som för författaren är känd till denna an- vändning. I patentskriftens exempel betonas även användningen av bagerijäst. Det har dock nu bekräftats, i enlighet med vad som kan läsas i arbetet av J. Lodder "The Yeasts" (upplaga 2, 1970), vilken utgör en auktoritet inom detta område, att S.cerevisiae icke har den enzymuppsättning som erfordras för att nedbryta de flatulenta sockerarterna i soja.

Det synes som om en bekräftelse av detta förhållande lika- ledes kan påvisas i en annan nyligen utkomen skrift, (DE-A 2 655 448) vilken ut- lär att det är viktigt att använda underjäst för öl, i motsats till överjäst för öl, vilka identifieras som bildade av S.carls- bergensis, respektive S.cerevisiae. Enligt denna skrift sättes dock den levande jästen till en välling av sojamjöl, blandat med lika stor viktmängd vatten, och det hela lämnas endast att rea- gera i några timmar. Nedbrytningen av de flatulenta sockerarterna under dessa betingelser synes vara mycket hypotetisk, och de av- smakningsexempel som gives i denna patentskrift synes bekräfta detta intryck.

Vidare har beskrivits (US-A 3 912 821) en process för framställning av ett modifierats, vegetabiliskt protein, vilket kan tjäna som ersätt- ning för kaseinat, varvid ett sojamjöl suspenderas i vatten, in- ympas med S.cerevisiae och S.carlsbergensis och lämnas att jäsa i 60 timmar vid 16OC i tillsluten behållare, samt försättes med natriumhydroxid för erhållande av ett karbonat genom reaktion med en koldioxid som bildas under jäsningen, varefter det hela värmes för att bringa karbonatet att reagera med proteinet, och bland- ningen neutraliseras med en syra. I denna process är det troligt 40 467 558 att samtliga av de lösliga sockerarterna hos soja icke nedbrytes, speciellt då de väderspänningsbildande oligosackariderna.

Slutligen har anaerob jäsning av en vattensuspension av soja medelst jästsvampar redan beskrivits i relativt gamla skrifter (US-A 2 190 644).

Redan då avsågs dock att överföra samtliga sockerarter hos sojan till nedbrytningsprodukter, i det fallet alkohol och koldioxid, medan den nedbrytningsgrad för flatulenta oligosackarider som i verkligheten uppnåtts är tvivelaktig.

Föreliggande uppfinning grundar sig på utforskning av en process som möjliggör en total nedbrytning av sockerarterna i soja.

Sättet enligt uppfinningen kännetecknas av att en sojasus- pension framställes, innehâllande 5-45 viktprocent torrsubstans, och inympas med minst en stam av S.uvarum, härrörande från en od- ling i en miljö som innehåller minst en sockerart som uppvisar minst en cgD-galaktopyranosylbindning, och att suspensionen bring- as att jäsa under anaeroba betingelser undernfinst 8 timmar och vid en temperatur av 15-50°C.

Det har i praktiken visat sig, att det icke är möjligt att fullständig arterna genom en enkel fermentering med jästsvampar, även då med åstadkomma en eliminering av de flatulenta socker- sådana som år kända för att ha den erforderliga enzymuppsättningen.

Det har visat sig vara helt nödvändigt att åstadkomma en bildning av Q?galaktosidas hos mikroorganismen, vilken därefter verksamt kan bryta o(D-galaktopyranosylbindningarna i all raffinos och stakyos som ingår i sojasuspensionen. Det har i jämförande, syste- æßgalak- tosidas, även om man försöker att odla den i en miljö som exempel- matiska försök visat sig, att S.cerevisiae icke bildar vis innehåller raffinos, och att vissa stammar av S.uvarum kan bilda aßgalaktosidas under förutsättning att de bringas att växa i en miljö som innehåller den sockerart som kräver detta enzym för att nedbrytas. Det har vidare fastställts, att såväl S.cere- visiae som S.uvarum kan bilda invertas, men icke alla i samma mängder. Det har även visat sig, att det är möjligt att avsevärt minska den tid som erfordras för en fullständig elimíneríng av de flatulenta sockerarterna genom att sojasuspensionen inympas med en blandning av två stammar, en med en god invertasaktivitet, såsom vissa stammar av S.cerevisiae eller S.uvarum, vilka odlats på glukos eller sackaros och som snabbt spjälkar stakyos och raf- finos till fruktos och vidare manninotrios och melibios, och den andra med en god Of-galaktosidasaktivitet, såsom vissa stammar av (JJ UI 40 467 338 S.uvarum, odlade på stakyos eller raffinos, vilka eliminerar man- ninotriosen och melibiosen.

Den föreliggande processen är ekonomisk. Man inbesparar sam- tidigt tillförseln av steriliserad luft och den energi som erford- ras för en kraftig omrörning, och man kan nöja sig med en långsam eller intermittent omrörning. Processen enligt uppfinningen är verksam. Det är möjligt att inom en rimlig tid minska totalhalten av lösliga sockerarter till nästan noll. Endast en måttlig mängd av jäst bildas i odlingsmediet, eftersom den största delen av sockret överföres till flyktig alkohol och C02.

För genomförande av föreliggande uppfinning kan man exempel- vis utgå från skalade och krossade sojabönor eller från ett even- tuellt avfettat sojamjöl. Med uttrycket "sojasuspension" avses i praktiken att innefatta en suspension av varje material i finför- delad form som erhållits med utgående från sojabönor och som inne- håller en stor del av dess ätbara beståndsdelar, med eventuellt uteslutande av deras olja, vilken kan ha utpressats eller extra- herats från dem. Företrädesvis framställes en suspension av avfet- tat sojamjöl eller en suspension av hel soja, innehållande 10-45 viktprocent torrsubstans.

För jäsningen kan användas varje stam av S.uvarum som kan nedbryta de flatulenta sockerarterna i soja efter att ha odlats på exempelvis raffinos eller stakyos. Líkaledes kan användas en kombination av en sådan stam med varje annan stam av jästsvamp för födoämnesbruk som uppvisar en god invertasaktivitet. Med "jästsvamp för födoämnesbruk" avses att innefatta en jästsvamp, vars införlivande i livsmedel är tillåten av de bestämmande myn- digheterna. Detta är speciellt fallet för öljäst och bagerijäst.

Helt utmärkta resultat kan erhållas vid användning av stammen S.uvarum CBS 1502, erhållen från en odling i en miljö, vars huvud- sakliga kolkâlla utgöres av en flatulent sockerart, speciellt raffinos, företrädesvis i kombination med en av stammarna S.cere- visiae CBS 5494 och S.uvarum CBS 2451, erhållna från odling i en miljö, vars huvudsakliga kolkälla utgöres av exempelvis glukos eller sackaros.

Före inympningen med den valda jästsvampen är det lämpligt att pastörisera suspensionen genom exempelvis en värmebehandling.

Om en suspension framställes av avfettat sojamjöl, kan den exem- pelvis pastöriseras genom värmníng vid en temperatur av storleks- ordningen 60-70°C under cirka 15 minuter, eller genom snabb värm- UI O! UI 40 6 níng4v1X en êemperatur av 130-145°C under 30-60 sekunder. Om en suspension framställes av hel soja, kan bönorna krossas i närvaro av vatten vid förhöjd temperatur för erhållande av en dispersion av partiklar med en diameter av storleksordningen 0,5 mm, varefter dispersionen värmes genom inblåsning av ånga vid en temperatur av 120-160OC under 5-45 sekunder för att minska antítrypsinfaktorn, och suspensionen males medelst en lämplig apparatur, speciellt en kulkvarn, för erhållande av en slät, oljeartad och stabil suspen- sion av partiklar med dimensioner av exempelvis storleksordningen från några pm till några tiotal pm.

Suspensionen kan därefter inympas genom att försättas med en mängd av levande jäst som i viktprocent av torrsubstansen sva- rar mot cirka 0,5-10 % av mängden soja i suspension. Som ympkultur kan användas minst en stam av S.uvarum som bringas att växa i en miljö, vari den huvudsakliga kolkällan utgöres av minst en av oligosackariderna från soja, speciellt då raffinos. Denna ympkul- tur kan framställas i två steg, exempelvis genom odling först un- der ett tjugotal timmar av den valda stammen i en miljö som inne- håller glukos eller sackaros som huvudsaklíg kolkälla, varefter den överföres till en miljö som innehåller minst en av oligosac- kariderna från soja som huvudsaklig kolkälla för odling däri un- der ytterligare ett tjugotal timmar. En ympkultur kan användas som är färsk, frusen eller frystorkad. Denna ympkultur kan lika- ledes, såsom angivits i det föregående, innehålla en annan stam av livsmedelsjäst, som uppvisar en god invertasaktivitet.

När suspensionen inympats, lämnas den att jäsa under an- aeroba betingelser. För säkerställande av dessa betingelser kan det vara tillräckligt att endast omblanda odlingsmediet mycket långsamt eller med tidsmellanrum, så att praktiskt taget ingen luft framtränger till jästsvamparna i suspensionen. Denna lång- samma eller intermittenta omblandning har endast till syftemål att upprätthålla suspensionens homogenitet under behandlingen.

Det önskade resultatet erhålles genom att suspensionen jä- ses i minst 8 timmar, företrädesvis då 10-24 timmar, vid en tem- peratur av 15-SOOC. Jäsningen kan sedan avbrytas. För detta kan exempelvis suspensionen inställas till en temperatur av storleks- ordningen 70-85°C under 10-30 minuter, med andra ord pastöriseras, varefter den kan behandlas på något sätt i enlighet med det av- sedda användningsområdet för det jästa materialet, eller ock tor- kas på valsar eller genom spraytorkning eller frystorkning efter 467 538 en eventuell koncentrering genom indunstning under vakuum eller medelst en indunstare med skrapade ytor. Den under jäsningen bil- dade etanolen avdunstar under torkningen. Den mängd av jäst som bildas under jäsningen och som kvarbliver i slutprodukten är så liten, att den praktiskt taget faller inom den felmarginal som är förbunden med de vanliga metoderna för bestämning av torrsub- stanshalten i en vattensuspension. Den sålunda erhållna produk- ten uppvisar en fullständigt neutral smak och lukt. Den kan använ- das som proteinhaltigt supplement, komplement eller ersättnings- material inom livsmedelsindustrin, speciellt då inom industrin för dietprodukter. Den lämpar sig speciellt för framställning av vegetabilisk mjölk eller köttersättningar.

Uppfinningen åskådliggöres närmare av de följande exemplen.

Procenttalen är räknade efter vikt. Såvida intet annat angives, _ är totalhalterna av sockerarter (mono- och polysackarider) bestäm- dä medelst en kolorimetrisk metod enligt V. Trevelyan, vari be- stämmes ett komplex som bildats av sockerarterna med antron i koncentrerad svavelsyra.

Exempel 1. S.uvarum CBS 1502 odlas i ett näringsmedium med föl- jande sammansättning: Sackaros 20 g (NH4)2HPO4 10 g KZHPO4 5 g Na2SO4 0,5 g Jästextrakt 0,25 g Majsstöpvätska 0,25 g Vattenledningsvatten 1000 ml och 10 ml av en lösning med följande sammansättning: MgS04-7H2O 20 g FeS04-7HZO 1 g .MnSO4 1 g NaCl 1 g Dest. vatten 500 ml Efter 24 timmar överföres stammen till ett medium som är lika med det föregående, med undantag för att de 20 g sackaros är ersatt av 5 g raffinos. Efter 20 timmars odling vid 30°C i omrörda kolvar erhålles en ympkultur, vilken innehåller 2,5 g jäst som torrsubstans per liter, och vars pH är 3,75. s I en fermentor a 30 liter beredes 20 liter av en vattensus- pension om 20 % avfettat sojamjöl, salufört av firman "Central l\) UI 467 338 Soya" från USA under namnet "Soya Fluff W 200". Suspensionen pas- töriseras under 25 minuter vid 60°C. Den inympas i en mängd av 0,6 delar torrsubstans av jäst till 1000 delar sojamjöl i suspen- sion. pH lämnas att fritt inställa sig. Ett värde av 6,6 erhålles före pastöriseringen och 6,2 efter, vilket därefter successivt sjunker till 5,8 under jäsningsförloppet. Suspensionen omröres långsamt medelst två skovelhjul med perforerade blad, vilka rote- rar med en hastighet mellan 50 och 75 r/min. Temperaturen för jäs- níngen hålles vid SOOC. En totalhalt av lösliga sockerarter av 18,5 mg/ml uppmätes vid jäsningens början. Detta värde faller, först snabbt och sedan långsammare, till 1,5 mg/ml under 24 tim- mars jäsning. Denna minskning med mer än 90 % av totalhalten av de lösliga sockerarterna bekräftas fullständigt genom parallella rutínundersökningar medelst tunnskiktskromatografi.

Exempel 2. En suspension av hel soja ínympas med en ympkultur, framställd såsom beskrivits i exempel 1, och lämnas att jäsa under jämförbara betingelser, varvid likaledes erhålles resultat som är jämförbara med dem som beskrivits i exempel 1.

Exempel 3-14. En serie av systematiska försök genomfördes för att fastställa om andra stammar av livsmedelsjäst uppvisar en o(-galaktosidasaktivitet, med och utan uppodling på flatulenta sockerarter, för att även undersöka vilka livsmedelsjästsvampar som är speciellt lämpliga för sin goda invertasaktivitet och för att bilda par av stammar som är speciellt verksamma för nedbryt- ningen av de flatulenta sockerarterna i soja på grund av den sam-- tidiga aktiviteten hos deras enzymer 06-galaktosidas och invertas.

I följande tabell gives en sammanfattning av resultaten från dessa prov: EXEMPEL NR RAFP1Nos 12 h 24'h MELIBIOS 12 h 24 h STAMMAR STACHYOS NMNNU¶H¶lOS 12 h 24 h 12 h 24 h Candide utílisfl CBS 841 + + + + - + - + (glukos) Saccharomyces cerevísiae CBS 4054 (glukos) Saccharomyces cerevisiae CBS 5494 (glukos)_L (Vw J; CN ~a 04 f.

OO NR EXEMPEL STAMMAR STACHYOS RAFFINOS MNWHNUHOS MELIBIOS 6 Saccharomyces 23:21:02 (glukos) 7 Saccharomyces uvarum css 3451 + * * * (glukos) 8 Candida utilis CBS 841 + + + + - + - + (raffinosq 9 7Saccharomyces cerevísiae css 4054 _ + + + + ' + ' + (raffinosJ Saccharomjces cerevisiae css 5494 ¶ * ' * ' ' + ' * (raffinos§' 211 Saccharomyces uvarum css 1502 * + +- * (raffinosgfi ' ' 12' Saccharomyces uvarum css 2451 + + + + (raffinos) 13 S. cerevisiae CBS 5494 (glukos)_ _+ S. uvarum CBS 1502 (raffinos)4 14 S. uvarum CBS 2451 Ig1ukos)1 + S. uvarum CBS 1502 _ (raffinosf-ï 12 h 24 h 12 h 24 h 12 h 24 h 12 h 24 h_ 467 538 Mätningarna genomfördes medelst tunnskiktskromatografi ef- ter 12 och 24 timmars jäsning av en vattensuspension av mikroni- serad, hel soja med följande egenskaper: Torrsubstans 10 % Proteiner 5 % Totalhalt lösligt socker 2 % Varav stachyos 0,6 % raffinos 0,7 % * Jäsningen genomfördes med hjälp av olika mikroorganismer och par av mikroorganismer, vilka visas i vänstra spalten. Den sockerart som angivits inom parentes visar vilken som utgjorde kolkällan i det medium, i vilket ympkulturen eller halva ympkul- turen framställdes. Beredningsmediet hade till kolkällan nära samma sammansättning som angivits för beredningsmediet i exempel 1. Varje stam odlades under 20 timmar vid 30°C i skakkolvar. Soja- suspensionen inympades med 0,6 delar jäst, räknat som torrsub- stans, till 1000 delar sojamjöl i suspension.

Det framgår av tabellen, att Candida utilis CBS 841, S.cerevisiae CBS 4054 och S.uvarum CBS 1502, odlade på glukos, endast uppvisar en låg invertasaktivitet. S.cerevisiae CBS 5494 och S.uvarum CBS 2451, odlade på glukos, uppvisar en god, respek- tive mycket god invertasaktivitet.

Candida utilis CBS 841 och S.cerevisiae CBS 4054, odlade på raffinos, uppvisar icke någon ex-galaktosidasaktivitet. S.cere- visiae CBS 5494 och S.uvarum CBS 2451, odlade på raffinos, uppvi~ sar en god, respektive mycket god invertasaktivitet, men ingen CK-galaktosidasaktivitet. S.uvarum CBS 1502, odlad på raffinos, uppvisar samtidigt en god invertasaktivitet och en god Q?galak- tosidasaktivitet.

De bästa resultaten erhålles vid kombination av S.cerevisiae CBS 5494 eller S.uvarum CBS 2451 med S.uvarum CBS 1502, odlad på raffinos, varvid samtliga av sockerarterna i soja kan nedbrytas på mindre än 12 timmar med hjälp av en sådan kombination.

Exempel 15. Ett förfarande genomföres som beskrives i exempel 2 i den amerikanska patentskriften 4 008 334 i två parallella fer- 4 mentorer för att förstärka den experimentella säkerheten. En vat- tensuspension framställes med 15 % torrsubstanshalt av avfettat sojamjöl. pH inställes till 4,5, och pastörisering genomföras i minuter vid 90OC. Suspensionen inympas med levande bagerijäst, benämnd Malteserkorsgaer från De Danske Sprit Fabríkker, i en 11 467 338 mängd av 0,25 viktprocent torrsubstans av jäst i förhållande till torrsubstansvikten av soja. Det hela lämnas att jäsa under omrör- ning i 16,5 timmar och under luftning i en mängd av 0,5 luftvoly- mer per volym suspension och minut. j Undersökningar av steriliteten genomfördes med regelbundna mellanrum, och ingen väsentlig utveckling av bakteriella förore- ningar pàvisades. Antalet jästceller undersöktes vid början och slutet av jäsningen, och det visade sig att det var 9,4 gånger större vid slutet än vid början. Detta innebär att nedbrytningen av de solubiliserade sockerarterna i suspensionen verkligen har åstadkommits av jästcellerna och icke av någon annan, förorenande mikroorganism.

Nedbrytningsgraden av de lösliga sockerarterna i suspensio- nen bestämdes medelst tunnskiktskromatografi efter 0, 6, 9, 12 och 16,5 timmars jäsning. Denna analys gav samma resultat för de två parallella jäsníngsförsöken. Resultaten framgår av följande tabell: 0 h 6 h 9 h 12 h 15 h 16,5 h utgångsfläck ++ ++ ++ ++ ++ ++ Stachyos ++++ +++ + spår - - manninotrios spår + +++ ++++ ++++ ++++ raffinos ++ + - - - - melibíos + ++ +++ ++++ ++++ ++++ sackaros ++ - - - - - galaktos - - - - - - glukos-fruktos ++++ - - - - - Det framgår att stachyosen och raffinosen försvinner på grund av invertasen, och att manninotriosen och melibiosen acku- muleras på grund av bristen på. argalaktosidas. Sackarosen, galak- tosen, glukosen och fruktosen försvinner på mindre än 6 timmar.

Den använda jästen uppvisar följaktligen icke en tillräcklig q$galaktosidasaktivitet, medan den i övrigt är verksam. Av detta kan den slutsatsen dragas, att den väderspänningsframkallande an- delen av de flatulenta sockerarterna i soja icke nedbrytes medelst den process som beskrives i den amerikanska patentskriften 4 008 334.

Claims (4)

10 15 20 467 358 få Patentkrav

1. Sätt att avlägsna väderspänningsframkallande socker- arter från soja, varvid en vattenhaltig suspension av soja bringas att jäsa medelst jästsvampar av livsmedelstyp, spe- ciellt då Saccharomyces (S.) uvarum, k ä n n e t e c k n a t därav, att en sojasuspension beredes med en torrsubstanshalt av 5-45 viktprocent, och inympas med stammen S. uvarum CBS 1502, härrörande från ett tillväxttillstånd i en miljö, vars huvud- sakliga kolkälla utgöres av raffinos eller stachyos, till- sammans med en av stammarna S. cerevisiae CBS 5494 och S. uvarum CBS 2451, härrörande från ett tillväxttillstånd i en miljö, vars huvudsakliga kolkälla utgöres av glukos eller sackaros, samt att suspensionen bringas att jäsa under anaeroba betingelser vid en temperatur av 15-50°C och under minst 12 timmar.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att suspensionen bringas att jäsa i upp till 24 timmar.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att suspensionen beredes av avfettat sojamjöl.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att en suspension av hel soja beredes.