W ZAWARTOSCI WITAMINY Bi I Ba W CYKLU FERMENTACYJNYM DROZDZY PIWNYCH

TOM XIII 1967

ZMIANY W ZAWARTOSCI WITAMINY Bi I Ba W CYKLU FERMENTACYJNYM DROZDZY PIWNYCH

K. Mastowski

Zakład Chemii Fizjologicznej Akademii Medycznej w Białymstoku Kierownik Zakładu: doc. dr med. S. Niewiarowski

Drożdże znajdują dzisiaj coraz większe zastosowanie w takich gałę- ziach przemysłu jak: piekarski, winiarski, gorzelniany, piwowarski, pa-

szowy, a ostatnio także i spożywczy. Przede wszystkim drożdże piwne przedstawiają bardzo wartościowy materiał odżywczy. Zawierają one

45—52% wysoko wartościowego białka, zbliżonego swoim składem ami- nokwasowym do białka zwierzęcego, duże ilości fosforu, wapnia, żelaza, tłuszczów i ergosterolu. Poza tym są uważane za najbogatsze naturalne źródło witamin z grupy B zawierają np. 18 mg tiaminy na suchą masę

drożdży }.

Wysokie wartości odżywcze drożdży spowodowały, że w wielu kra- jach, a zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych stosuje się je na szeroką skalę do witaminizacji różnych produktów spożywczych np. chleba, bułek, czekolady, a nawet zup, przez dodanie do nich suchej masy drożdżowej. W Polsce wykorzystywanie drożdży piwnych jako produktu

odżywczego i leczniczego jest stosunkowo bardzo małe.

Celem niniejszej pracy było zbadanie zmian zawartości dwóch pod-

stawowych witamin z grupy B — tiaminy i ryboflawiny w drożdżach

piwnych pochodzących z całego cyklu fermentacyjnego tzn. wszystkich następujących po sobie kolejnych nastawów fermentacyjnych. Chodziło o stwierdzenie, czy w drożdżach pochodzących z różnych nastawów fer- mentacyjnych znajdują się jednakowe ilości wymienionych witamin, a tym samym czy przedstawiają one jednakową wartość odżywczą

i leczniczą. |

Drożdże piwne, osadzające się na dnie kadzi podczas fermentacji brzeczki słodowej, są nawracane do następnych kolejnych nastawów.

Cykl ten powtarza się 14 do 18 razy tj. do czasu, aż jakość drożdży ulegnie wyraźnemu pogorszeniu. Pogorszenie takie spowodowane bywa

*) Używane skróty: Rb — ryboflawina, FAD — dwunukleotyd flawinoadenino- wy, FMN — flawinomononukleotyd.

2 —- Roczniki Technologii i Chemii Żywności

18 K. Masłowski [2]

przeważnie postępującym zakażeniem drozdzy, ale mogą istnieć także iinne powody. Drożdże piwne rosnące na pełnowartościowym podłożu —

brzeczce słodowej — odznaczają się dużą zdolnością do biosyntezy wita-

min. Ponieważ synteza witamin w drożdżach odbywa się dość powoli, dlatego asymilują one jeszcze z substratu dodatkowo duże ilości witamin, zwłaszcza tiaminy, kwasu nikotynowego i pirydoksyny, tym samym stają się znacznie bogatsze w witaminy niż brzeczka słodowa.

MATERIAŁ I METODY

1. Do badań pobierano drożdże z Browaru Białostockiego, które prze-

szły uprzednio trzy do czterech fermentacji w Browarze Gdańskim.

Zawartość rybollawiny i tiaminy w drożdżach przebadano na pięciu całych cyklach fermentacyjnych. Drożdże pobierano z warstwy środko- wej (elitarnej), przemywano je kilka razy zimną wodą destylowaną w wirówce chłodzonej, sączono a potem gęstwę drożdżową suszono na powietrzu. Wysuszone drożdże ucierano w mozdzierzu i przechowywano

w lodówce w szczelnie zamkniętym eksykatorze nad chlorkiem wapnia.

2. Oznaczanie Ilawin. Do ilościowego oznaczania Rb wybrano metodę

iluorymetryczną jako mało skomplikowaną, a jednocześnie bardzo czułą

i dającą najbardziej powtarzalne wyniki. W badanych drożdżach ozna-

czono Rb wolną i związaną w postaci nukleotydów flawinowych. Rybo-

ilawinę wolną oznaczano w drożdżach przed hydrolizą, a całkowitą Rb, FMN i FAD — po hydrolizie. Drożdże hydrolizowano metodą Powołoc- kiej. Metoda oparta jest na 15 hydrolizie drożdży na wrzącej łaźni

wodnej wobec 0,2 n H,SO, oraz na 20 hydrolizie enzymatycznej w pH 4,0 wobec klarazy (30 mg na 1 g drożdży) w temp. 45 C. Po oznaczeniu

wolnej i związanej Rb przeprowadzono również rozdział flawin na frakcje za pomocą podziałowej chromatografii bibułowej. Do chromatografii przygotowywano ekstrakty metodą Kunio Yagi*. Stosowano bibułę Schleicher Schull 2043a. Paski cięto metodą Mathiasa *. Chromatogramy rozwijano techniką wstępującą w układzie: izobutanol : pirydyna : woda:

;kwas octowy lodowaty (3:8:38:1) (Masłowski 5). Wyeluowane flawiny oznaczano fluorescencyjnie. Fluorescencje flawin mierzono w elektrofo- toiluorymetrze Colemana C-12. Wszystkie czynności związane z oznacza- niem Rb wykonano w pomieszczeniu z przyćmionym światłem.

3. Oznaczanie tiaminy. Do oznaczania tiaminy w drożdżach wybrano metodę tiochromową fluorescencyjną wg Jansena 2, która jest prostsza i krótsza od metod mikrobiologicznych, bardziej swoista od metody dwuazowej, a jednocześnie bardzo czuła. W drożdżach oznaczano całko- witą zawartość tiaminy tj. wolną i związaną w postaci pirofosforanu tiaminy (kodekarboksylazy). Do oznaczania całkowitej zawartości tiami-

ny, drożdże poddawano kwaśno-enzymatycznej hydrolizie.

WYNIKI I DYSKUSJA

Badania zawartości Rb i tiaminy w drożdżach pochodzących z różnych nastawów fermentacyjnych wykazały, że najbogatsze w tiaminę i rybo- flawinę są drożdże, które przeszły stosunkowo małą ilość nastawów fer- mentacyjnych, a najuboższe te, które przeszły cały cykl fermentacyjny.

Na rys. 1 przedstawiono zawartości wolnej Rb, całkowitej Rb oraz

całkowitej tiaminy, oznaczone w drożdżach pochodzących ze wszystkich

nastawów fermentacyjnych.

M O

Ryboflawina w mg/!00g suche; masy drożdży = ~ Tiamina w mg, 100g suchej masy drożdiy Mg flawiny na 100g suchej masy drożdży

| | 10

20. [8 2 \

j -0 N N

10. [4 1 - Na: m: mm - m FAD)

2 a ~~ R

| / apoE me 7 SRANEŁ (b

REA | — FMN

123 4567 8 9 10 11 1213

Numer kolejny nastawu drożdży

123 6 5 6 7 8 9 10 M f2 13

Numer kolejny nastawu drożdży : : Zawartosc tiaminy całkowitej

——— Zawartość Rb całkowitej

—-— Zawartosc Rb wolnej

Rys. 1. Zawartość tiaminy i Rb całko- Rys. 2. Zawartość Ru wolnej, FMN witej w przeliczeniu ва suchą masę i FAD w przeliczeniu na suchą masę

drożdży drożdży

W drożdżach pochodzących z pierwszej fermentacji, wolnej Rb było 2,64 mg/100 g drożdży suszonych na powietrzu, a w drożdżach z ostatniej 13 fermentacji 0,68 mg. Zawartość Rb spadła więc o 74%.

Znacznie mniejszy spadek na przestrzeni cyklu fermentacyjnego zaobserwowano w zawartości flawin całkowitych. Wynosił on 22%.

Spostrzeżenia te zostały potwierdzone badaniami chromatograficznymi.

Rozdział i oznaczanie poszczególnych frakcji flawinowych w drożdżach za pomocą chromatografii bibułowej przedstawiono na rys. 2. Spadek wolnej

Rb — wynosi 70'b, kosztem jej rosną frakcje FAD i FMN.

Spadek tiaminy całkowitej w badanych drożdżach wynosił 52%.

W wartościach bezwzględnych wyraża się to spadkiem zawartości tiaminy z 14,85 mg/100 g drożdży z pierwszego nastawu, do 7,14 mg z ostatniego nastawu.

Rys. 3. przedstawia zawartość całkowitych flawin (całkowita Rb)

i tiaminy obliczoną w odniesieniu do azotu komórkowego. Stężenie azotu we wszystkich badanych drożdżach wynosiło 8 mg/100 g drożdży. Odchy-

20 K. Masłowski [4]

lenia były minimalne i dlatego można było przyjąć stężenie azotu komór- kowego jako dobry i nadający się punkt odniesienia do obliczania Rb i tiaminy w drożdżach. W przeliczeniu na azot całkowity na przestrzeni cyklu fermentacyjnego spadek flawin wynosił 19%, a tiaminy 50%.

50] | 200

| 180

| 3

5 140 $

d о

230 120 2

8 | ‚ 100 =

220. 80 x

> L60 8

10 | 140 5

с

20 7 Rys. 3. Zawartość tiaminy i Rb całko- witej w przeliczeniu na azot komór-

kowy 12 34 5 6 7 8 9 10 12 13

Nr kolejnego nastawu drozdzy

Zawartosc tiaminy ——— Zawartość flawin

Można wysunąć przypuszczenie, że drożdże piwne po pewnej ilości nastawów fermentacyjnych degenerują się i tracą wyraźnie zdolność zarówno do biosyntezy jak i asymilacji Rb i tiaminy. Utrata tych zdol-

ności jest wyraźniej zaznaczona w stosunku do tiaminy.

Przy ocenie drożdży piwnych jako źródła witamin, powinno się bar-

dziej uwzględniać, z jakiego kolejnego nastawu fermentacyjnego one pochodzą. Im drożdże są starsze tzn. przeszły większą ilość fermen- tącji, tym zawartość w nich witamin B, i B,, a być może i innych

witamin z grupy B znajdujących się przecież w ścisłej korelacji, jest

coraz mniejsza.

Streszczenie

Zawartość tiaminy w drożdżach obniża się wyraźnie w miarę jak są

one poddawane kolejnym następującym po sobie nastawom fermenta- cyjnym. Spadek ten jest bardzo wyraźny i wynosi 50%. Mniejszy spadek zaobserwowano w stosunku do flawin całkowitych. Wynosi on ok. 22%, przy czym jest on niejednakowy w poszczególnych frakcjach ilawino-

wych. Najsilniej zaznaczony jest spadek w stosunku do wolnej Rb i wy- nosi ok. 70%. Na jej koszt rośnie poziom FAD i FMN w drożdżach.

Przedstawione wyniki mają znaczenie dla oceny wartości drożdży piw- nych pochodzących z różnych nastawów fermentacyjnych.

Podziękowanie

Autor składa podziękowanie prof. dr W. Kamienobrodzkiemu z WSR we Wrocławiu za cenne rady i dyskusje w czasie wykonywania niniejszej pracy.

LITERATURA

1. E. Bergander: Biochemie und Technologie der Hefte. Verl. T. Steinkopf. - Dresden und Leipzig 1959

B. C. P. Jansen: Recueil Trav. chim. Pays-Bas 1936, 55, 1046 K. Yagi: Bull. Soc. Chim. 1957 (7—12) 1543

W. Mathias: Naturwiss. 1954, 41, 17

K. Masłowski: J. Chromatog. 19€5, 18, 609—611

K.L. Powołockaja, Zajcewa: Witaminnyje resorsy i ich ispolzowanije.

Sbornik pierwyj. Mietody opredielenija witaminow. Akademia Nauk SSSR, Moskwa 1955.

Otrzymano: styczeń 1965 т.

> r! ty pe

GEHALT AN VITAMINEN B, UND B, IN GARENDER BRAUHEFE Institut fiir Physiologische Chemie der Akademie fiir Medizin in Białystok

Zusammenfassung

Der Thiamingehalt in der Hefe senkt deutlich wenn sie der Einwizkung von sukzessiven und aufeinanderfolgenden Gareinstellungen unterworfen wird. Dieser Abfall ist sehr wahrnehmbar und betragt 50°/o. Eine geringere Senkung ist im Falle von Gesamtflavinen beobachtet worden. Sie betragt ca 22°/o und ist in den einzelnen Flavinfraktionen nicht egal. Der starkste Abfall ist im Verhaltnis zu der freien Rb bemerkbarjer betrigt ca 70°/o. Auf deren Kosten erhoht sich das Niveau von FAD und FMN in der Hefe. Die vorliegenben Ergebnisse sind von Bedeutung bei der Bewertung der von verschiedenen Giareinstellungen stammenden Bierhefe,