PROIZVODI NA BAZI KVASCA

1. Prehrambeno- biotehnološki fakultet Sveučilište u Zagrebu PROIZVODI NA BAZI KVASCA Modul: Principi biotehnološke proizvodnje hrane Mentor: doc.dr.sc. Jasna Mrvčić Seminar izradile: Marina Jagić 532/ PI Iva Trtanj 536 / PI Dunja Velagić 566/ PI Zagreb, 2014.

2. UVOD • kvasac sadrži 45-55% proteina i veliki udio vitamina B skupine • kvaščeva biomasa-izvor dušika i faktora rasta u hranjivim podlogama za uzgoj mo • kvaščev ekstrakt-aditiv u prehrambenim proizvodima, a u fermentativnoj industriji izvor N i tvari rasta u hranjivim podlogama • 5'-mononukleotidi-najčešće korišteni, daju proizvodima okus sličan glutamatu tzv. „umami“ okus

3. pomoću kvasca se proizvode i enzimi za komercijalnu upotrebu (invertaza, laktaza, lipaza, alkoholna dehidrogenaza) • imaju važno mjesto u proizvodnji farmaceutskih preparata i lijekova- iz kvaščeve biomase ili primjenom rDNA tehnologije u te svrhe najčešće se koristi kvasac Saccharomyces cerevisiae, a u novije doba sve se više koristi Pichia pastoris

4. Shematski prikaz proizvodnje alkohola i prehrambenog kvasca iz melase

5. Proizvodi za poboljšanje okusa i mirisa • Kvaščev ekstrakt • koncentrat topive frakcije kvaščeve biomase koji se izdvaja separacijom i filtracijom nakon autolize, plazmolize ili kiselinske hidrolize svježe biomase • komercijalno dostupan u praškastom obliku ili kao pasta

6. u prehrambenoj industriji: -poboljšanje organoleptičkih svojstava (mesna svojstva) -poboljšanje nutritivnih vrijednosti (amoinokiseline, nukleotidi, vitamini i minerali) • u fermentativnoj industriji: -kompleksna sirovina visoke nutritivne vrijednosti (izvor tvari rasta) • otpadni pivski kvasac iz proizvodnje piva: • relativno jeftina sirovina • posjeduje nepoželjne okusne karakteristike (gorčina po hmelju)  odgorčavanje

7. a) Autoliza • proces u kojem se stanične komponente razgrađuju pomoću enzima prisutnih u kvaščevim stanicama, te se na taj način prevode u topivo stanje • autoliza ili samorazgradnja obavlja se u kvaščevoj suspenziji od 15-18% pri temperaturi od 45-50 ᵒC i pH 5,5 u vremenu 24-36h b) Plazmoliza • razgradnja stanica plazmolizom je brza → ekonomičan proces • koristi se obična kuhinjska sol → kvaščeve stanice u prisutnosti visoke koncentracije soli u mediju počinju gubiti staničnu vodu, a citoplazma se odvaja od stanične stijenke c) Kiselinska hidroliza • koristi se i hidroliza s jakim kiselinama (konc. HCl) pri visokim temperaturama (100ᵒC) • razgrađuju se proteini, ugljikohidrati i nukleinske kiseline u njihove odgovarajuće podjedinice koje su topljive u vodi

8. Proizvodi za poboljšanje okusa i mirisa 2. Autolizati • sadrže sve komponente kvaščeve biomase nakon autolize • proizvode se u obliku paste i osušeni • manje intenzivni u okusu i mirisu od ekstrakta u istoj količini • autolizati nisu potpuno topivi u vodi, koriste se uglavnom u čvrstim prehrambenim proizvodima kao poboljšivači okusa i mirisa te nutritivne vrijednosti proizvoda • jeftiniji od ekstrakta

9. Proizvodi za poboljšanje okusa i mirisa 3. Poboljšivači okusa i mirisa • najčešće natrijev glutamat, dinatrijev 5'-IMP i dinatrijev 5'-GMP • pojačavaju mesni okus → česta primjena u proizvodnji juha, umaka, mnogih začinskih pripravaka i gotove hrane • kvaščeva biomasa: -mogući izvor RNA čijom hidrolizom se mogu proizvesti nukleotidi -GRAS sirovina s visokim udjelom RNA (6-11%)→uklanja se, izaziva giht i to je ograničavajući faktor za konzumaciju prehrambenog kvasca • proizvodnja nukleotida iz pivskog kvasca (nusproizvod u proizvodnji piva) → ekonomičnost procesa

10. Proizvodi za poboljšanje okusa i mirisa 4. Nukleotidi u funkcionalnim proizvodima • unutarstanične komponente od presudne važnosti za stanične funkcije i metabolizam • purinski i pirimidinski nukleotidi imaju značajnu ulogu za optimalno funkcioniranje viših organizama • nedostatak nukleotida u hrani izaziva ozbiljne negativne promjene u imunosustavu • uvjetno su esencijalni pa ih treba unositi s hranom

11. Proizvodi za poboljšanje okusa i mirisa 4. Nukleotidi u funkcionalnim proizvodima • dodaci nukleotida prehrani imaju slijedeće pozitivne učinke: - povećavaju rezistenciju prema bakterijskim i virusnim infekcijama - ubrzavaju proizvodnju antitijela - povećavaju neutrofile u bijelim krvnim stanicama - povećavaju broj makrofaga - povećavaju „dobri“ kolesterol u plazmi, a smanjuju konc. lošeg - ubrzavaju oporavak jetre nakon oštećenja - imaju pozitivne učinke na oporavak organizma nakon stresa

12. Enzimi iz kvasca Kvaščeve stanice → izuzetno dobar izvor enzima: • invertaza- cijepa saharozu na glukozu i fruktozu • laktaza (ß-galaktozidaza)- katalizira hidrolizu laktoze na glukozu i galaktozu • proteolitički enzimi- a) koriste se u proizvodnji autolizata b) u proizvodnji enzimskih preparata • melibiaza (α-galaktozidaza)- hidrolizira disaharid melibiozu na glukozu i fruktozu • alkoholna dehidrogenaza- a)potpuno čista kao biokatalizator u biokemijskim istraživanjima b)nepročišćena za sprečavanje alkoholne intoksikacije • lipaza- iz skupine hidrolitičkih enzima →primjenjuje se u prehrambenoj i biotehnološkoj proizvodnji, te u biomedicini

13. Bojila: tvari za bojanje prehrambenih proizvoda • kvasci i njihova biomasa- sve interesantniji u ekonomičnoj proizvodnji prirodnih bojila → mogu se umnožiti u industrijskoj proizvodnji na komercijalnoj razini • napoznatiji pigmentni kvasci potječu iz rodova Rhodotorula, Rhodospondium, Phaffia, Cryptococcus i Sporobolomyces • industrijska proizvodnja tvari za bojanje je u porastu, iako su njihove cijene vrlo visoke

14. Farmaceutski i kozmetički proizvodi • Kožni respiracijski faktor • Proizvod izoliran iz kvaščeve biomase koji ima svojstvo zacjeljivanja rana → komercionalno se proizvodi kao sredstvo za zaustavljanje krvarenja (kožni respiracijski faktor)

15. 2. Glukani • nusproizvod u proizvodnji topivog kvaščevog ekstrakta iz pekarskog ili pivskog kvasca → sastoji se od glukana, manana, hitina i proteina • nije funkcionalan u ljudskom probavnom traktu, te ima loš okus i zbog toga se koristi kao krmivo (35-40% proteina) • čvrsti dio kvaščeve stanice („debris“) se mora pročistiti da se dobije preparat s najmanje 80% glukana • oprani proizvod ima poželjna organoleptička svojstva

16. veže vodu i često se koristi u prehrambenoj industriji kao ugušćivač (sredstvo za bubrenje) • farmaceutska ind.→ za pojačanje imuniteta, smanjenje kolesterola, sprječavanje infekcija • koristi se i kao aditiv u proizvodnji kobasica, hrenovki i drugim mesnim proizvodima • osim u prehrambenoj industriji glukan se može koristiti u proizvodnji vina →uravnotežuje fermentaciju vina β-1,3-glukan

17. 4. Proizvodi iz kvasca dobiveni tehnologijom rekombinantne DNA -proizvodnja inzulina, interferona i interleukina sa S. Cerevisiae -cjepivo za hepatitis-B -hirudin: antikoagulant -becaplermin: pospješuje prestanak krvarenja i zarastanje rana -oksidaza mokraćne kiseline - granulocitni markofag

18. Literatura: • Grba, S. (2010), Kvasci u biotehnološkoj proizvodnji, Plejada, Zagreb

19. Hvala na pažnji! 