Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБОГАЩЕННЫХ СЕЛЕНОМ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ПРЕССОВАННЫХ ДРОЖЖЕЙ

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к технологии изготовления хлебопекарных прессованных дрожжей, обогащенных селеном, для промышленного хлебопечения и домашней выпечки, и может быть использовано на дрожжевых заводах любой мощности.

Разные соединения селена обладают различной биодоступностью и утилизируются по различным механизмам. Известно, что в культивированных в присутствии селена дрожжах основными компонентами являются органические соединения селена - Se-метионин и Se-цистеин. Несмотря на то что эти соединения обладают наименьшей токсичностью, неорганические формы селена, такие как селенит натрия и селенат натрия, легче, чем органические формы селена, выводятся из организма, и их потребление в рекомендуемых дозах более безопасно, чем потребление органических форм, особенно в высоких дозах Se-метионина (Тутельян В.А. Селен в организме человека: метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в канцерогенезе / В.А.Тутельян, В.А.Княжев, С.А.Хотимченко, Н.А.Голубкина и др. - М.: Изд-во РАМН, 2002. - С.41), (Громова О.А. Селен - впечатляющие итоги и перспективы применения / О.А.Громова, И.В.Гоголева // Трудный пациент. - 2007. - №14. - Т.5. - С.28).

Известен способ получения дрожжей, обогащенных селеном, путем культивирования рода Candida и Sacharomyces на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, минеральные соли, введения раствора источника селена, фильтрации и сушки полученной биомассы. В качестве источника углерода используют этанол. В качестве раствора источника селена используют раствор диоксида селена SeO₂, который вводят в виде 0,1%-ного и 1,0%-ного растворов до получения концентрации селена от 0,5 до 5,0 мг SeO₂ на 1 л питательной среды разовым или дробным методом в питательную среду непосредственно перед посевом дрожжей без его предварительной стерилизации во избежание потерь селена (Жильцова Т.С. Рост дрожжей на селеносодержащих средах и накопление селена в биомассе: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Т.С.Жильцова. - Ростов/Дон: 1995. - С.6-12).

Описанный способ обладает следующими недостатками:

- необходимостью постоянного наблюдения за содержанием селена как в питательной среде, так и в готовом продукте, реализующем способ, так как способ основан на культивировании дрожжей на обогащенной селеном питательной среде, что может привести к избыточному накоплению микроэлемента в дрожжах и не безопасно в производстве пищевых продуктов, причем трансформируемые в процессе жизнедеятельности дрожжей органические формы селена трудно выводятся из организма;

- нецелесообразностью реализации в небольших предприятиях, занимающихся производством хлебопекарных дрожжей, вследствие необходимости постоянного слежения за содержанием селена как в питательной среде, так и в готовом продукте;

- повышенной токсичностью вследствие использования диоксида селена, являющегося летучим ядовитым веществом, в качестве источника селена.

Известен способ получения селенсодержащих хлебопекарных дрожжей путем культивирования дрожжей Saccharomyces на питательной среде, содержащей источник углерода, в качестве которого используют мелассу, источники азота, фосфора, калия и серы, введения источника селена, в качестве которого используют селенит натрия Na₂SeO₃, последующей фильтрации и промывки дрожжей от остатков среды и неусвоенного дрожжами селена. При этом селенит натрия вводят непрерывно в составе мелассы в процессе культивирования дрожжей на питательной среде (US, патент, 4530846, кл. 426/62, 1985).

Данный способ обладает следующими недостатками:

- необходимостью постоянного наблюдения за содержанием источника селена как в питательной среде, так и в готовом продукте, реализующем способ, так как способ включает культивирование дрожжей на питательной среде, обогащаемой селеном непрерывно в составе мелассы, что может привести к избыточному накоплению микроэлемента в дрожжах и не безопасно в производстве пищевых продуктов, причем трансформируемые в процессе жизнедеятельности дрожжей органические формы селена трудно выводятся из организма;

- нецелесообразностью реализации в небольших предприятиях, занимающихся производством хлебопекарных дрожжей, вследствие необходимости постоянного слежения за содержанием селенита натрия и в питательной среде, и в готовом продукте;

- повышенной токсичностью вследствие использования селенита натрия, являющегося токсичным веществом, легко восстанавливающимся до элементарного селена.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, выбранным в качестве прототипа, является способ получения селенсодержащих хлебопекарных дрожжей, включающий культивирование Saccharomyces cerevisiae на питательной среде, содержащей мелассу, источник азота и минеральные соли, введение источника селена, фильтрацию и прессование. В качестве раствора источника селена используют раствор селенистой кислоты H₂SeO₃ в количестве 0,2-1,5 мг/кг питательной среды. При получении сухих дрожжей, используемых как пищевая биологически активная добавка, раствор селенистой кислоты вносят в мелассу непрерывно капельно-дозированным путем в процессе культивирования дрожжей на питательной среде перед стерилизацией при перемешивании в количестве 1,0-1,5 мг/кг мелассы, причем введение раствора селенистой кислоты прекращают за 1,5-2 ч до окончания процесса культивирования (патент RU 2103352, МПК⁶ C12N 1/18, C12R 1:865, A61K 33/04).

Основными недостатками способа получения селенсодержащих хлебопекарных дрожжей являются:

- значительная вероятность превышения содержания источника селена в питательной среде и в готовом продукте, реализующем способ, так как способ основан на культивировании дрожжей на обогащенной селеном питательной среде, что может привести к избыточному накоплению микроэлемента в дрожжах и не безопасно в производстве пищевых продуктов, причем трансформируемые в процессе жизнедеятельности дрожжей органические формы селена трудно выводятся из организма;

- экономическая неэффективность реализации способа в небольших предприятиях, занимающихся производством хлебопекарных дрожжей, вследствие необходимости постоянного регулирования расхода содержания селенистой кислоты как в питательной среде, так и в готовом продукте;

- повышенная токсичность вследствие использования селенистой кислоты H₂SeO₃, являющейся нестабильным, гигроскопичным веществом, обладающим специфическим запахом, которое при 72°С разлагается до диоксида селена SeO₂, и, учитывая, что питательную селенсордержащую среду стерилизуют, это приводит к образованию диоксида селена SeO₂, являющегося летучим ядовитым веществом;

- пониженная усвояемость продуктов, полученных при реализации способа, так как использование раствора селенистой кислоты в качестве источника селена, который вносят в процессе культивирования дрожжей на питательной среде перед стерилизацией, приводит к образованию токсичного диоксида селена.

Предлагаемым изобретением решается задача уменьшения вероятности превышения содержания источника селена в питательной среде и в готовом продукте, реализующем способ, снижения токсичности в реализации способа, повышения усвояемости готового продукта и экономичности предлагаемого процесса получения обогащенных селеном хлебопекарных прессованных дрожжей.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения обогащенных селеном хлебопекарных прессованных дрожжей, включающем культивирование Saccharomyces cerevisiae на питательной среде, содержащей мелассу, источник азота и минеральные соли, введение раствора источника селена, фильтрацию и прессование дрожжевого концентрата, согласно изобретению в качестве раствора источника селена используют раствор селената натрия в количестве 220-240 мг/кг дрожжевого концентрата. Раствор селената натрия вводят в дрожжевой концентрат перед фильтрацией и прессованием и выдерживают смесь в течение 25-30 минут.

Уменьшение вероятности превышения содержания источника селена в питательной среде и в готовом продукте достигается обеспечением возможности регулирования расхода источника селена, в качестве которого используют селенат натрия, путем введения раствора селената натрия в дрожжевой концентрат перед фильтрацией и прессованием, то есть после стерилизации среды, и, тем самым, источник селена не разрушается; селенат натрия частично трансформируется в органическую форму, часть селена присутствует в неорганическом виде, который в процессе жизнедеятельности дрожжей может переходить в более биодоступные формы, что способствует более полному усвоению микроэлемента в готовом продукте.

Снижение токсичности в реализации предложенного способа обусловлено использованием в качестве источника селена селената натрия, менее токсичного в сравнении с источником селена - селенистой кислотой, которую используют в способе получения селенсодержащих хлебопекарных дрожжей, выбранном в качестве прототипа.

Повышение усвояемости готового продукта также обусловлено использованием в качестве источника селена селената натрия путем введения раствора селената натрия в дрожжевой концентрат перед фильтрацией и прессованием с обеспечением более полного усвоения микроэлемента селена в нескольких формах - как органической, так и неорганической, благодаря чему возможно более полное усвоение микроэлемента организмом; к тому же селенат натрия менее склонен к реакции восстановления до элементарного Se, который организмом человека не усваивается. Предложенный способ позволяет получать продукт с содержанием селена 7-11 мг/кг дрожжей для использования как в промышленном производстве, так и домашней выпечке. Такое содержание Se в дрожжах обеспечивает оптимальное содержание микроэлемента в хлебобулочных изделиях на их основе, потребление которых будет в свою очередь обеспечивать достаточный уровень микроэлемента, не превышающий рекомендованные нормы потребления.

Повышение экономичности предлагаемого процесса получения обогащенных селеном хлебопекарных прессованных дрожжей обусловлено отсутствием возможности значительного превышения содержания источника селена в питательной среде и в готовом продукте вследствие введения раствора селената натрия в дрожжевой концентрат перед фильтрацией и прессованием, что позволяет использовать данный способ на любых дрожжевых заводах без изменения технологического процесса и оборудования.

Введение раствора селената натрия в количестве 220-240 мг/кг дрожжевого концентрата является оптимальным, в связи с тем, что такая концентрация микроэлемента не оказывает подавляющего действия на жизнедеятельность дрожжевой клетки, а так же в связи с возникающими в дальнейшем потерями селена при хранении дрожжей, при производстве и хранении хлебобулочных изделий на их основе. Внесение раствора селената натрия в количестве менее 220 мг/кг не обеспечит оптимального и достаточного содержания микроэлемента в хлебопекарных дрожжах и хлебобулочных изделиях на их основе, способного восполнять потребность организма в микроэлементе. Внесение раствора селената натрия более 240 мг/кг подавляет жизнедеятельность дрожжевой клетки, а также может привести к избыточному содержанию селена в дрожжах и хлебобулочных изделиях на их основе, потребление которых может быть не безопасно.

Выдержка смеси из раствора селената натрия и дрожжевого концентрата в течение 25-30 минут является оптимальной, так как при этом достигается достаточное накопление селена дрожжевыми клетками. При выдержке смеси из раствора селената натрия и дрожжевого концентрата менее 25 минут усвоение микроэлемента дрожжами будет незначительно, селенат натрия не успевает равномерно распределиться по всей биомассе дрожжей. Выдержка смеси из раствора селената натрия и дрожжевого концентрата более 30 минут не целесообразна, так как длительная выдержка не влияет на процесс распределения и усвоения микроэлемента.

Способ получения обогащенных селеном хлебопекарных прессованных дрожжей включает культивирование Saccharomyces cerevisiae на питательной среде, содержащей мелассу, источник азота и минеральные соли, введение раствора источника селена, в качестве которого используют раствор селената натрия в количестве 220-240 мг/кг дрожжевого концентрата, выдержку смеси в течение 25-30 минут, фильтрацию и прессование дрожжевого концентрата.

Пример конкретного осуществления способа.

Готовят компоненты для приготовления питательной среды: мелассу антисептируют, пропускают для очистки через кларификатор и стерилизуют при температуре 80-100°С, охлаждают и распределяют по приточным аппаратам стадий "ЧК", "Б", "В"; источник азота, минеральные соли, ростовые и вспомогательные вещества готовят на складе растворения солей и перекачивают в производственный цех и емкости-накопители.

Пробирки с Saccharomyces cerevisiae, выращенные на косом агаре, подают на выращивание дрожжей на неохмеленном солодовом сусле. Полученный засевной материал переводят на производственную стадию в промежуточный аппарат, в который помещают питательную среду из мелассы, источника азота, минеральных солей, ростовых веществ. В качестве минеральных солей могут быть использованы калий углекислый, калий хлористый, магний сернокислый, магний хлористый, кислота ортофосфорная, карбоксилин, сильвинит, каинит, эпсомит, порошок каустический из магнезита, суперфосфат и ряд других. В качестве источника азота могут быть использованы диаммонийфосфат, карбамид, сульфат аммония, аммиак водный.

В течение 15 часов осуществляют процесс брожения при малой аэрации воздухом. Из промежуточного аппарата дрожжи передают в аппарат стадии "А", куда каждый час подают питательную среду из мелассы, источника азота, минеральных солей, ростовых веществ. После брожения получают засевные дрожжи, которые сепарируют, промывают и хранят в сборнике при температуре не выше 10°С.

Засевные дрожжи стадии «А» засевают в аппарат стадии «Б», где приготовлена вся питательная среда на складку: меласса, источник азота, минеральные соли, ростовые и вспомогательные вещества, вода.

Все содержимое перекачивают в стадию «В», дополнительно добавляют мелассу и в течение 17 часов осуществляют процесс брожения при непрерывной аэрации. Затем дрожжи сепарируют, промывают на сепараторах и подают в сборники дрожжевого концентрата.

Непосредственно перед внесением в дрожжевой концентрат готовят раствор источника селена, в качестве которого используют раствор селената натрия, для чего селенат натрия растворяют в воде. Затем раствор селената натрия вводят в дрожжевой концентрат, которым заполнены сборники, из расчета 220-240 мг на кг дрожжевого концентрата.

После тщательного перемешивания смесь дрожжевого концентрата и раствора селената натрия выдерживают 25-30 минут, фильтруют на вакуум-фильтрах и направляют на расфасовочные и упаковочные автоматы. Таким образом получают товарные дрожжи.

Предлагаемый способ получения обогащенных селеном хлебопекарных прессованных дрожжей позволяет изготавливать продукт с содержанием селена 7-11 мг/кг дрожжей, который может быть использован как в промышленном производстве, так и домашней выпечке. Такое содержание селена в дрожжах обеспечит оптимальное содержание этого микроэлемента в хлебобулочных изделиях на их основе, потребление которых будет обеспечивать достаточный уровень микроэлемента, не превышающий рекомендованные нормы потребления.