Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von Bäckerhefe (Backhefe) und insbesondere
auf ein Verfahren zur Herstellung von Bäckerhefe, mit der
die Brotherstellung verbessert und die
Einfriermöglichkeiten besser ausgenutzt werden können.
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Es wird angenommen, daß durch die Verwendung dieser Hefe
ein bemerkenswerter Fortschritt erzielt wird in bezug auf
das Backen eines eingefrorenen Teigs und es dadurch
möglich wird, die Verbraucher mit frisch gebackenem Brot zu
versorgen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von Kluyveromyces thermotolerans FRI-501
(FERM BP-2243) als Bäckerhefe (Backhefe) durch
Verbesserung des Verfahrens zum Kultivieren dieser Hefe, wodurch
von den guten Brotherstellungsmöglichkeiten und der
Einfrier-Toleranz besser Gebrauch gemacht wird, welche
diese Hefe zwar aufweist, die jedoch durch konventionelle
Verfahren nicht ausgenutzt werden konnten.
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Allgemein wird Bäckerhefe hergestellt durch Kultivieren
(Züchten) von Impf-Hefe und anschließende Durchführung der
Schluß-Kultivierung in großem Maßstab unter Verwendung der
dabei erhaltenen Impf-Hefe. Bei der Kultivierung
(Züchtung) wird als hauptsächliches Mediumsubstrat
geklärte Melasse verwendet, die durch Reinigen von
Abfallmelasse erhalten wird, wobei Stickstoff und Phosphor als
komplementäre Substrate verwendet werden. Harnstoff,
Ammoniumsulfat, Ammoniak und dgl. werden als Stickstoffquellen
verwendet und Calciumperphosphat, Phosphorsäure, Phosphate
und dgl. werden als Phosphorquellen verwendet. Für die
Schlußkultivierung im großen Maßstab wird das sogenannte
exponentielle Zuführungs(Fütterungs)-Batch-Verfahren
angewendet, bei dem eine Melassenflüssigkeit exponentiell
zugeführt (gefüttert) wird entsprechend der vorgegebenen
Kultivierungsmenge, da Hefe unter idealen Bedingungen sich
exponentiell vermehrt. Bezüglich der Einzelheiten der
Kultivierungsbedingungen sei bemerkt, daß die optimale
Zuckermenge, die zur Kultivierung von Hefe zugeführt werden
soll, d.h. die Zuckermenge, die pro Gramm nasser Hefe
(berechnet mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 70 %) pro
Stunde zugeführt werden soll (nachstehend als
"Zuführungsrate" bzw. "Fütterungsrate" bezeichnet)
vorgegeben ist und daß die Melasse in einer Menge zugeführt
(gefüttert) wird, die der Zuckermenge entspricht, die
unter Anwendung der Zuführungsrate bzw. Fütterungsrate
errechnet wurde. Üblicherweise wird die Kultivierung von
Bäckerhefe bei einer Grund-Zuführungsrate (Fütterungsrate)
von 0,16 bis 0,18 durchgeführt. Die Zuführung von
Stickstoff und Phosphor erfolgt parallel zu der Zuführung der
Melasse. Alternativ können sie in den erforderlichen
Mengen dem Ausgangsmedium zugesetzt werden unter
Berücksichtigung der vorgegebenen Endmenge an Hefe. Von Bedeutung
ist hier das Gewichtsverhältnis, in dem Stickstoff und
Phosphor der Zuckermenge zugesetzt werden sollen, wobei
das Verhältnis von Zucker zu Stickstoff oder Phosphor
100:2,5 bis 5,0 bzw. 100:0,3 bis 0,5 beträgt.
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Die Kultivierungstemperatur wird in der Regel auf einen
Bereich von 25 bis 35ºC eingestellt und der pH-Wert sollte
je nach Typ des zuzugebenden Stickstoffs eingestellt
werden und er wird im allgemeinen in einem Bereich von 4 bis
6 gehalten. Außerdem wird Sauerstoff in einer Menge
zugeführt, die für die aerobe Kultivierung der Hefe
erforderlich
ist und um jegliche Umwandlung in eine
Ethanolfermentation aufgrund des Pasteur-Effekts zu vermeiden.
Üblicherweise wird diese Kultivierung 8 bis 16 h lang
fortgesetzt, danach folgt eine 1- bis 6-stündige Reifung der
Kultur. Diese Reifungskultivierung beruht auf der
sogenannten Stickstoff-Mangel(Hunger)-Kultivierungsmethode,
bei der Melasse ohne Stickstoff in der grundlegenden
Fütterungsrate von etwa 0,04 zugeführt wird, wodurch die
Haltbarkeit (oder Lagerfähigkeit) von Hefe verbessert
wird.
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Es wurde jedoch gefunden, daß dann wenn Hefe FRI-501-
Stämme, die eine überragende Einfrier-Toleranz aufweisen,
wie in dem japanischen Patent JP Kokai Koho 61-254 186
beschrieben, nach dem obengenannten konventionellen
Verfahren in einem industriellen Maßstab hergestellt werden, die
resultierende Hefe ein geringes Fermentationsvermögen
besitzt. Es sei darauf hingewiesen, daß der in dem
obengenannten Dokument erwähnte Hefe-Stamm Saccharomyces
cerevisiae IFTY-2 (FRI-501) und Kluyveromyces thermotolerans
FRI-501 (FERM BP-2243) identisch sind. Aus diesem Grunde
gibt es ein Problem, das zu lösen ist, bezüglich des
Kultivierungsverfahrens dieser Hefe, um den Hefe-Stamm FRI-
501 für das Brotbacken, unter anderem für das Backen von
eingefrorenem Teig, ausnutzen zu können. Dies hat zu
Untersuchungen in bezug auf das Verfahren zur Herstellung
dieser Hefe geführt, um das Brotherstellungs-Vermögen und
die Einfriertoleranz derselben besser ausnutzen zu können,
und dabei wurde gefunden, daß eine Hefe mit einer sehr
hohen Qualität aus dieser Hefe erhalten werden kann nach
einem Verfahren, das für die bisherige konventionelle
Herstellung von Bäckerhefe undenkbar war.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein
Verfahren zur Herstellung von Bäckerhefe, bei dem die
Einfrier-Toleranz
der Hefe Kluyveromyces thermotolerans FRI-
501 (FERM BP-2243) ausgenutzt wird, wobei zum Zeitpunkt
der Mangel(Hunger)kultivierung dieser Hefe eine
Kohlenstoffquelle in einer Konzentration zugegeben wird, die 25
bis 200 Gew.-% der Hefezellen beträgt, und die Menge der
Belüftung herabgesetzt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Fig. 1 zeigt in Form einer graphischen Darstellung die
Differenz in bezug auf das Fermentationsvermögen, wenn die
zugegebene Zuckermenge nach der Fütterungskultivierung in
Beispiel 3 variiert wird, wobei die der Menge der
Hefezellen zugegebene Zuckermenge (in %) auf der Ordinate und das
Flüssigkeitsfermentations-Vermögen (in ml) auf der
Abszisse aufgetragen sind.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht auf ein Verfahren zur
Herstellung von Bäckerhefe, bei dem Gebrauch gemacht wird
von der einfrier-toleranten Kluyveromyces thermotolerans
FRI-501 (FERM BP-2243), bei dem eine Schlußkultivierung in
großem Maßstab unter Verwendung von Impf-Hefe durchgeführt
wird nach einer exponentiellen Zuführungs (Fütterungs)-
Batch-Methode vor der Mangel(Hunger)-Kultivierung dieser
Hefe, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Zeitpunkt
der Mangel(Hunger)-Kultivierung dieser Hefe eine
Kohlenstoffquelle in einer Konzentration zugegeben wird, die 25
bis 200 % des Gewichtes der Hefezellen entspricht, und daß
die Menge der Belüftung herabgesetzt wird.
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Im Falle der gewöhnlichen Bäckerhefe war es bereits
bekannt, daß beim Kultivieren derselben bei einer hohen
Zuckerkonzentration sie die Neigung hat, aufgrund des
Crabtree-Effekts diese in eine Ethanolfermentation
umzuwandeln, so daß eine Bäckerhefe mit einem verminderten
Fermentationsvermögen und einer niedrigen Qualität mit
sehr beschränkten Hefeausbeuten erhalten wird.
Erfindungsgemäß kann eine Bäckerhefe mit einem extrem hohen
Fermentationsvermögen erhalten werden durch Kultivieren
bei eher hohen Zuckerkonzentrationen. Diese Entdeckung
liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von
Bäckerhefe (Backhefe) zugrunde. Der wichtigste Punkt der
vorliegenden Erfindung ist der, daß die obengenannte
exponentielle Zuführungs(Fütterungs)kultivierung (wie sie
üblicherweise angewendet wird) durchgeführt wird, bis die
vorgegebene Konzentration an Hefezellen bei der
Schlußkultivierung in großem Maßstab erreicht ist, und daß danach
eine Mangel(Hunger)kultivierung unter schneller Zugabe
eines Überschusses an Zucker bei gleichzeitiger Herabsetzung
der Menge der Belüftung für mehrere Stunden durchgeführt
wird, um Hefezellen zu sammeln.
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Insbesondere wird die exponentielle Fütterungskultur
durchgeführt, bis die Menge der Hefezellen (nachstehend
auf das Gewicht der Naßhefe bezogen) 40 bis 150 g pro 1
Kulturlösung beträgt, und es wird Melasse, die 25 bis 200
%, vorzugsweise 50 bis 150 % Zucker, bezogen auf die Menge
der Hefezellen, enthält, schnell zugegeben, wenn die
vorgegebene Konzentration an Hefezellen erreicht ist. Die
Zugabe von Zucker in einer Menge von mehr als 200 % ist
unter ökonomischen Gesichtspunkten und unter
Berücksichtigung des Volumens eines Kultivierungsbehälters nicht
praktikabel. Außerdem kann irgendein Effekt, der einer
derart großen Menge entspricht, nicht erzielt werden.
Andererseits wird durch Zugabe von weniger als 25 % Zucker
kein zufriedenstellender Effekt erzielt. Wenn der Zucker
in dem oben angegebenen Mengenanteil zugegeben wird, wird
die Mangel(Hunger)kultivierung 1 bis 6 h lang fortgesetzt.
Es sei bemerkt, daß die Belüftungs-Rühr-Bedingungen 100
bis 400 UpM und höchstens 4 l/min betragen. Das
Fermentationsvermögen der nach diesem Verfahren erhaltenen
Hefe ist stark verbessert gegenüber demjenigen, das nach
dem konventionellen Verfahren zur Herstellung von
Bäckerhefe erzielt wird. Außerdem weist die erfindungsgemäß
erhaltene Hefe eine verbesserte Einfrier-Toleranz bei dem
Verfahren zum Backen eines eingefrorenen Teigs auf. Es
kann daher aus dem Teig nach dem Auftauen ein
ausgezeichnetes Brot, insbesondere was den Geschmack und das Volumen
angeht, erhalten werden.
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Das Verfahren zum Backen eines eingefrorenen Teigs wird
bereits in der Praxis angewendet. Bei der konventionellen
Methode zum Backen eines eingefrorenen Teigs wurde der
Teig jedoch ohne Fermentation vor dem Einfrieren
eingefroren, weil die Hefe in dem Teig, der einer Fermentation
unterworfen worden ist, ihr Fermentationsvermögen nach dem
Auftauen verliert. Aus diesem Grunde bestehen bestimmte
Beschränkungen in bezug auf die Brot-Sorten, die nach
diesem Verfahren hergestellt werden können. Ferner fehlt dem
durch Auftauen und Backen erhaltenen Brot der für Brot
eigentümliche Geschmack.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Hefe
ist jedoch verbessert gegenüber der nach dem
konventionellen Fermentationsverfahren erhaltenen Hefe in bezug auf
das Fermentationsvermögen und sie ist auch demgegenüber
verbessert in bezug auf die Beständigkeit gegen
Einfrieren. Sie behält somit selbst nach dem Auftauen ihr
Fermentationsvermögen in einem solch zufriedenstellenden Umfang
bei, daß das durch Auftauen und Backen erhaltene Brot von
ausgezeichneter Qualität ist.
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Durch Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Bäckerhefe ist es daher möglich, das
Verfahren zum Backen eines eingefrorenen Teigs auf viel mehr
Brotsorten anzuwenden als dies bisher möglich war, wodurch
ein bemerkenswerter Fortschritt in bezug auf das Verfahren
zum Backen von eingefrorenem Teig erzielt wird, und es
dadurch möglich ist, die Verbraucher mit frisch gebackenem
Brot einer hohen Qualität zu versorgen.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden
Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
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Die aus dem Kluyveromyces thermotolerans FRI-501-Stamm
(FERM BP-2243) nach dem erfindungsgemäßen und nach
konventionellen Verfahren erhaltenen Bäckerhefe-Produkte
wurden in bezug auf ihre Qualität miteinander verglichen.
Zu diesem Zweck wurde ein Flaschen-Fermenter mit einem
Gesamtvolumen von 15 l verwendet. Für die exponentielle
Zuführungs(Fütterungs)kultivierung unter den Belüftungs-
Rührbedingungen 600 UpM und 6 l/min wurden einem
Ausgangsmedium bei einer Kultivierungstemperatur von 30ºC und bei
einem pH-Wert von 5,2 vorher 0,03 % MgSO&sub4;.7H&sub2;O zugegeben
und das verwendete Fütterungsmedium enthielt 30 % Melasse
und CO(NH&sub2;)&sub2; und KH&sub2;PO&sub4;, die in Mengen zugegeben wurden,
die so berechnet wurden, daß sie jeweils 5 % Stickstoff
bzw. 0,3 % Phosphor entsprachen.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde die
exponentielle Fütterungskultivierung unter diesen Bedingungen
10 h lang durchgeführt. Danach wurde Melasse, die 125 %
Zucker enthielt, bezogen auf das Gewicht der Hefezellen,
für eine 2-stündige Kultivierung schnell zugegeben, wobei
die Belüftungs-Rühr-Bedingungen geändert wurden in 200 UpM
und 1 l/min.
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Nach dem konventionellen Verfahren wurde andererseits die
exponentielle Fütterungskultivierung 10 h lang
durchgeführt, danach wurde eine
Stickstoff-Mangel(Hunger)kultivierung (unter den
Belüftungs-Rühr-Bedingungen 600 UpM und 6 l/min) bei einer Fütterungsrate von
0,04 durchgeführt.
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Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben, aus der
ersichtlich ist, daß die erfindungsgemäß hergestellte
Bäckerhefe (Backhefe) sehr stark verbessert ist in bezug auf
das Fermentationsvermögen und verschieden ist von der
konventionellen Hefe in bezug auf den Stickstoffgehalt der
Hefezellen.
Tabelle 1
Fermentationsvermögen (ml) *1
Stickstoffgehalt der Hefezellen (%) *2
erfindungsgemäßes Verfahren
konventionelles Verfahren
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*1 Das Fermentationsvermögen wurde bestimmt nach dem
Flüssigfermentationsvermögenstest gemäß der Japan
Yeast Industy Association. F10 und F40 stehen für die
Mengen an Kohlendioxid (in ml), die innerhalb von 3 h
gebildet wurden von den nach Atkins modifizierten
Medien mit Saccharosekonzentrationen von 10 % bzw. 40
%.
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*2 der Stickstoffgehalt wurde nach der Kjeldal-Methode
bestimmt und er ist ausgedrückt in einer Menge, die
auf das Trockengewicht bezogen ist.
Beispiel 2
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Mit den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen
Hefezellen wurden Backtests durchgeführt unter Anwendung
des Verfahrens zum Backen eines eingefrorenen Teigs, um
die erfindungsgemäße Hefe mit der handelsüblichen Hefe für
einen eingefrorenen Teig in bezug auf ihr Brotbackvermögen
und ihre Einfriertoleranz zu vergleichen.
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Die Formulierungen des Teigs und die Backstufen sind in
der folgenden Tabelle angegeben.
Formulierung des Teigs
Teig mit niedrigem Zuckergehalt
Teig mit mittlerem Zuckergehalt
Teig mit hohem Zuckergehalt
Weizenmehl
Hefe
Hefe-Nährstoffe
Zucker
Salz
Speisefett
(Shortening)
zugeführtes Wasser
Stufen
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Mischzeit: L3, M2, 1, L2, M2 und H1 oder länger; das
heißt, 3 min bei niedriger Geschwindigkeit, 2 min bei
mittlerer Geschwindigkeit, 2 min bei niedriger
Geschwindigkeit unter Zugabe des Speisefettes (Shortening), 2 min
bei niedriger Geschwindigkeit und 1 min oder mehr bei
hoher Geschwindigkeit.
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Teigtemepratur: 27ºC
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Gewicht der Kruste: 40 g
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Einfrierbedingungen: schnelles Einfrieren für 1 h bei
-40ºC und anschließende Lagerung
in einer Tiefgefriereinrichtung
bei -20ºC
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Auftau- und Proofing-
Bedingungen: Auftauen bei einer Temperatur von
38ºC und einer relativen
Feuchtigkeit
von 80 % für 60 min,
anschließendes 45-minütiges Proofing
für den Teig mit niedrigem und
mittlerem Zuckergehalt und 55-
minütiges Proofing für den Teig
mit hohem Zuckergehalt
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Backbedingungen: 8-minütiges Backen bei 230ºC.
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Unter Anwendung der obengenannten Formulierungen und der
obengenannten Brotherstellungsstufen wurde ein Ban-Teig
hergestellt. Die Teige mit niedrigem Zuckergehalt,
mittlerem Zuckergehalt und hohem Zuckergehalt wurden jeweils
30 min, 60 min bzw. 90 min fermentiert und danach wurden
sie bis zu 3 Wochen lang eingefroren. Die Produkte wurden
dann aufgetaut und gehen gelassen (proofing) und gebacken,
um ihre Volumina zu vergleichen.
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In der folgenden Tabelle 2 ist angegeben, daß die unter
Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erhaltenen Hefe hergestellten Bans ein größeres Volumen haben
als die mit der handelsüblichen Hefe für eingefrorenen
Teig hergestellten Bans und daß der nach diesem Verfahren
hergestellte eingefrorene Teig auch eine hervorragende
Lagerfähigkeit besitzt.
Tabelle 2
Ban-Volumen (ml)
nach 1-wöchigem Einfrieren
nach 3-wöchigem Einfrieren
Teig mit niedrigem
Zuckergehalt
Teig mit mittlerem
Teig mit hohem
handelsübliche Hefe für
eingefrorenen Teig
Beispiel 3
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde der Einfluß der
nach der exponentiellen Fütterungskultivierung zugegebenen
Zuckermenge auf das Fermentationsvermögen bei den vier
Stufen-Konzentrationen 25 %, 50 %, 100 % und 200 %,
bezogen auf das Gewicht der Hefezellen, getestet. Die
Ergebnisse sind in der Fig. 1 dargestellt, aus der zu ersehen
ist, daß alle erfindungsgemäßen Produkte viel besser sind
als das Kontrollprodukt in Beispiel 1 in bezug auf das
Fermentationsvermögen (gemessen auf ähnliche Weise wie in
Beispiel 1 beschrieben).