Способ обработки материала из дрожжевых клеток

Настоящее изобретение касается способа обработки материала из дрожжевых клеток, в частности, дрожжевых остатков,предусматривающего экстракцию указанного исходного материала И отделение нерастворимого материала.Широкое промышленное производство дрожжевого экстракта осуществляется с помощью лизиса (например, гидролиза, автолиза или плазмолиза) хлебопекарных или пивных дрожжей в соответствующей форме,или других ферментов брожения (например,от производства газохола), в результате чего получается растворимое вещество и вещество,богатое телами с фактически неповрежденной клеточной оболочкой. Последнее вещество обычно удаляется из растворимого вещества при помощи центрифугирования. В результате лизиса неизбежно некоторое разрушение клеточных оболочек, так что возникает значительная часть тел с практически неповрежденной клеточной оболочкой, по меньшей мере, с одной зоной разрыва поверхности области клеточной оболочки,то есть образуются отверстия в соответствующих клеточных оболочках. Вещество, содержащее тела клеточных оболочек (известные как дрожжевые отходы или выжимки), имеет темно-коричневый цвет, неприятный запах, быстро разлагается и содержит некоторое количество нежелательных веществ, таких как микроэлементы, красящие агенты, экстракт хмеля, тартрат, микроорганизмы, бактерии,белковый шлам и большое число нерастворимых компонентов, таких как тела оболочек дрожжевых клеток, атакже некоторое количество нелизированных целых клеток такие дрожжевые отходы обычно выбрасывают. Растворимое вещество,отделенное от отходов, обычно используют для экстракции полезных веществ, таких как дрожжевой экстракт.Изобретение раскрывает способ обработки дрожжевых отходов, в результате которого образуется очищенная форма оболочек дрожжевых клеток, которая содержит в основном неповрежденные клеточные стенки(то есть сохраняющие прижизненную морфо 5121логию дрожжевой клеточной стенки в дрожжевых отходах), но без содержимого дрожжевой клетки. То есть строение дрожжевых оболочек соответствует по морфологии дрожжевым отходам, а не целым дрожжевым клеткам дрожжевые оболочки содержат, главным образом,дрожжевой бета-глюкан.Дрожжевые бета-глюканы, конечно,хорошо известны, например, патент США 4810646 описывает способ производства дрожжевых бета-глюканов, согласно которому выделяют растущую дрожжевую закваску Засспагошусез сегеуйзйае из ее питательной среды, подвергают интактные целые дрожжевые клетки щелочному настаиванию для того, чтобы растворить протеиновую часть клетки, и подвергают нерастворенный глюкан действию ацетиловой кислоты, чтобы изменить бета (1 -6) связи. Получающиеся полностью глюкановые частицы описаны в патенте США 4962094,как пригодные для использования в качестве диетических добавок, и указано, что они в значительной степени сохраняют ш уйуо трехмерную молекулярную структуру глюкана дрожжевых клеток, из которого они образованы. Оболочки клетки эффективно разрушаются при этом способе согласно изобретению, напротив, получаемые дрожжевые оболочки производят из дрожжевых отходов без разрушения структуры клеточной стенки.Поэтому, согласно одному из аспектов изобретения, оно обеспечивает способ обработки дрожжевых отходов, имеющих содержание сухого вещества, не превышающее 20 вес., при этом способ предусматриваета) экстрагирование указанных отходов с помощью пищевой щелочной солиб) выделение целых клеток из экстрагированных отходов так, чтобы остался материал, богатый раскрытыми, но в других отношениях интактными оболочками клетокв) обработка последнего материала с помощью щелочного экстрагирующего агентаг) отбеливание указанного материала отбеливающим агентом или пищевым окисляющим/восстанавливающим агентом(например,аскорбиновой кислотой) либо до,либо после указанного сепарирующего этапа ИД) понижение рН указанного отбеленного материала с помощью пищевой кислоты (например, лимонной кислоты,ортофосфорной кислоты, разбавленной соляной кислоты или разбавленной серной кислоты).Типичные пищевые Щелочные соли,используемые на этапе (а), включают гидрокарбонат натрия, кальция или калия,или карбонат натрия, кальция и калия гидрокарбонат натрия является наиболее предпочтительным. Дрожжевые отходы обычно имеют содержание сухого вещества примерно от 2 до 12 вес., например, от 4 до 8 вес. (обычно около 5 вес.) и вязкость в пределах 5-15 сантипуаз (5 водная суспензия). Отходы обычно экстрагируют на этапе (а) способа согласно изобретения с применением щелочной соли, обычно при температуре окружающей среды в течение 1 часа. Щелочная соль (которая, как указано вь 1 ше, является предпочтительно гидрокарбонатом натрия) предпочтительно используют в количестве до 2,5 вес.(предпочтительно - около 1) от общего объема дрожжевых отходов (жидких и твердых) и предпочтительно так, чтобы получающаяся экстрагированная смесь имеларН в пределах от 8 до 12, более предпочтительно - от 8 до 9. Отделение целых клеток изэкстрагированных отходов для получения материала, богатого поврежденными клеточными оболочками, обычно осуществляют механическими способами,предпочтительно посредством центрифугирования. Центрифуга обычно работает со скоростью примерно 5000 оборотов в минуту при дифференциальном центрифугировании или примерно 2500 об/мин, при статическом центрифугировании. Было обнаружено, что использование гидрокарбоната на стадии (а) способствует этому отделению (возможно вследствие выделения газа, который служит для облегчения оболочек дрожжевых клеток).После отделения материал подвергаютобработке щелочным экстрагированием экстрагирующим агентом, таким как гидроксид калия, гидроксид натрия или гидроксид кальция. Эта обработка щелочным экстрагирующим агентом (которая аналогична процессу, известному как мерсеризация) обычно включает обработку в щелочном растворе, имеющем рН от 8 до 14,предпочтительно около 12-12,5. Обработка способствует удалению окрашенных продуктов реакции, растворенных нежелательных веществ, таких как протеин,вскрывает структуру клеточных оболочек и облегчает этап отбеливания. Затем смесь нагревают предпочтительно до температуры от 65 до 85 С, по меньшей мере, в течение часа. Если конечный продукт должен иметь бледно-кремовый цвет, то предпочтительно,чтобы используемая щелочь включала гидроксид калия или натрия однако, если конечный продукт должен иметь белый цвет,предпочтительно, чтобы используемая щелочь включала гидроксид кальция.На стадии отбеливания предпочтительно используют перекись водорода или окислительно-восстановительнь 1 й агент (такой, как аскорбиновая кислота) в случае, если проект имеет пищевое назначение отбеливание предпочтительно осуществляют таким образом, чтобы отбеленный материал был бледно-кремового или белого цвета, благоприятного, если получаемый продукт предназначен для использования в качестве пищевого вещества,такого как функциональная мезга. Стадию отбеливания предпочтительно осуществляют в реакторе, и количество материала, богатого поврежденными клеточными оболочками,вводимого в реактор, предпочтительно контролируют таким образом, чтобы материал занимал не более, чем примерно половину объема реактора. Это вызвано тем,что стадия отбеливания обычно включает вспенивание, которое вызывает значительное увеличение объема обрабатываемого материала. Предпочтительно, вспенивание контролируется использованием пеногасящей лопасти и может быть существенно уменьшено, благодаря добавлению противо пенного агента.Если конечный продукт предназначен для использования в качестве пищевого сгустителя, отбеливаемый материал предпочтительно должен контактировать с фосфатнь 1 м/цитратнь 1 м буферным веществом,имеющим рН примерно от 5 до 6 и обрабатываться дрожжелитическим ферментом, таким как Новозим 234 (который имеет боковую активность бета-глюканазы) в течение поимерно 6 часов в диапазоне температур примерно от 55 до 75 С. Условия реакции выбирают, как описано выше, таким образом, чтобы повысить активность эндобета-глюканазь 1 и существенно подавить активность зкзо-бета-глюканазь 1 Новозима 234. Чем выше степень обработки с применением эндо-бета-глюканазы, тем хуже липомиметическпе свойства и лучше гуммирующие свойства продукта. Затем обработанный ферментом материал нагревают обычно до температуры примерно от 70 до 90 С, по меньшей мере, в течение 30 минут, центрифугируют, ресуспендируют и предпочтительно подвергают дальнейшему центрифугированию до высыхания.При желании отбеливаемый материал может быть подвергнут обработке пищевой кислотой (обычно соляной или ортофосфорной), центрифугирован и обработан лецитином (при условии, что конечный продукт не предполагается использовать в качестве загустителя) . До сушки материал может быть центрифугирован. Обработка отб еливаемого материала, лецитином полезна, ввиду того,что лецитин помогает скрыть остаточный привкус или запах, свойственный дрожжевым отходам.Снижение рН при помощи пищевой кислоты может быть осуществлено промывкой центрифугируемого материала,или может быть осуществлено впоследствии. Обычно рН понижают от 5 до 6 или на одной стадии, или первоначально понижают примерно от 6 до 7,5 (например до 7,0), а на более поздней стадии - примерно от 5 до 6.Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает продукт, включающийдрожжевой бета-глюкан, и в котором по существу отсутствуют целые дрожжевые клетки, а преимущественно имеются в большом количестве оболочки дрожжевых клеток, по существу представляющих собой неразрушенные стенки дрожжевых клеток,при этом указанные оболочки дрожжевых клеток имеют значительно меньшее количество содержимого дрожжевых клеток,чем в целых клетках указанных дрожжевых отходов.Обычно единичные оболочки дрожжевых клеток имеют максимальный размер от 5 до 20 микрон и при этом имеют по существу те же форму и величину, что и исходные клетки.Получающийся продукт, кроме того,отличается своей стабильностью по сравнению с исходными дрожжевыми отходами (которые быстро разлагаются). Такая повышенная стабильность является преимуществом в случае, если вещество предназначено для пищевых продуктов. Поэтому настоящее изобретение, кроме того,включает устойчивый при хранении пищевой продукт, который представляет собой бледнокремовый или белый дрожжевой бета-глюкан,который по существу не содержит целых дрожжевых клеток продукт, который представляет собой физиологически функционального мезгу, может быть вязким,полутвердым или может быть высущенным(обычно посредством сублимационной или распылительной сушки) до порошкообразного состояния. Пищевым продуктом является, в предпочтительном варианте изобретения, липомиметик, и в таком виде он может быть использован как заменитель жира в отдельности или вместе с другими пищевыми ингредиентами. В некоторых вариантах настоящего изобретения пищевой продукт может быть далее обработан для получения веществатипа смолы или загустителя, которое обычно имеет вязкость порядка, по меньшей мере, 300 сантипуаз (5 водная суспензия).В некоторых вариантах продукт особенно подходит для использования в качестве биологически приемлемого носителя. В частности, оболочки дрожжевыхклеток могут Использоваться как носитель,позволяющий введение лекарственных веществ (таких как фармацевтические или фармакологические препараты или подкормки) больному животному.Продукт, получаемый методом, согласно настоящего изобретения, может быть использован с другими целями, отличными от пищевых, и в этом случае он может быть далее очищен посредством, например,экстракции растворителем, использующим ацетон или тому подобное. Продукт может быть также подвергнут дальнейшему отбеливанию с использованием гидроксида или отбеливающего агента, такого как гидрохлорит, с помощью которого можно получить белый продукт. Получаемый продукт может быть использован в составах для ухода за кожей, как косметических, так и фармакологических.Настоящее изобретениетакже включает далее композицию для местного применения,которая включает дрожжевой бета-глюкан,по существу не имеющий целых дрожжевых клеток, возможно вместе с одним или более приемлемыми в данном случае ингредиентами (такими как витамины, духи,аминокислоты, медикаменты и т.п.).Далее будет описан предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи,накоторыхфиг.1 - технологическая схема начальных стадий традиционного способа производства дрожжевого экстракта, на которых получают дрожжевые отходыфиг .2 - еще однатехнологическая схема,показывающая пример осуществления способа по изобретениюКак показано на фиг . 1, пивные дрожки А можно лишить горечи В и можно смешать с другими дрожжами С, 13 прежде чем, они будут поданы на стадию лизиса для разрушения клеточных мембран. Стадия лизиса может быть в показанном на рисунке варианте автолизом Е (тщательной термической обработкой для того, чтобы убить клетки без инактивирования осмотического равновесия между содержимым клеток и их окружением путем использования растворенного вещества,такого как натрия хлорид, снаружи стенок клеток), или гидролизом (3 (использующим обычно кислоту, такую как соляная кислота). Лизированный продукт затем сепарируют обычно в центробежном сепараторе Н. Фракция 1, содержащая тела клеток, которые являются дрожжевыми отжимками, и составляет исходный материал для способа согласно изобретению остающийся материал К проходит дальнейшую обработку до получения дрожжевого экстракта по обычной технологии. Дрожжевые отходы обычно имеют вязкость в пределах примерно от 5 до 15 сП (5 водная суспензия).Как показано на фиг.2, дрожжевые отходы (обычно имеющие содержание твердого вещества примерно 5 вес.),полученные в результате экстрагирующего процесса Х, обрабатывают гидрокарбонатом натрия (обычно в количестве примерно 1 вес., исходя из объема выжимок, так что смесь имеет рН от 8,0 до 9). Далее смесь перемешивают на стадии перемешивания Ь,обычно в течение часа при комнатной температуре и сепарируют на стадии М,обычно включающей щелочную обработку и экстрагирование (мерсеризацию) с использованием щелочного экстрагирующего агента, такого как гидроксид калия. На стадии сепарирования образуется два потока разорванные клеточные оболочки Ы и недеградированные клетки Р. Разорванные клеточные оболочки Ы затем обрабатывают отбеливающим агентом или пищевым окисляющим или восстанавливающим