Spent yeast as natural source of functional food additives

• Autorzy: Rakowska R. , Sadowska A. , Dybkowska E. , Swiderski F.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Spent yeasts are by-products arising from beer and wine production which over many years have been chiefly used as feed additives for livestock. They contain many valuable and bioactive substances which has thereby generated much interest in their exploitation. Up till now, the main products obtained from beer-brewing yeasts are β-glucans and yeast extracts. Other like foodstuffs include dried brewer’s yeast, where this is dried and the bitterness removed to be fit for human consumption as well as mannan-oligosaccharides hitherto used in the feed industry. β-glucans constitute the building blocks of yeast cell walls and can thus be used in human nutrition as dietary supplements or serving as food additives in functional foods. β-glucans products obtained via post-fermentation of beer also exhibit a high and multi-faceted biological activity where they improve the blood’s lipid profile, enhance immunological status and have both prebiotic and anti-oxidant properties. Yeast extracts are currently being used more and more to enhance flavour in foodstuffs, particularly for meat and its products. Depending on how autolysis is carried out, it is possible to design extracts of various meat flavours characteristic of specific meats. Many different flavour profiles can be created which may be additionally increased in combination with vegetable extracts. Within the food market, yeast extracts can appear in various guises such as liquids, pastes or powders. They all contain significant amounts of glutamic acid, 5’-GMP and 5’-IMP nucleotides together with various amino acids and peptides that act synergistically for enhancing the flavour of foodstuff products. Recent studies have demonstrated additional benefits of yeast extracts as valuable sources of amino acids and peptides which can be used in functional foods and dietary supplements. These products possess GRAS status (Generally Recognised As Safe) which thereby also adds further as to why they should be used as natural food additives that are functional.

PL

Drożdże pofermentacyjne są produktem ubocznym przy produkcji piwa i wina stosowanym przez wiele lat głównie jako dodatek paszowy. Zawierają one w swym składzie wiele cennych składników bioaktywnych stąd też obserwuje się duże zainteresowanie ich wykorzystaniem. Głównymi produktami otrzymywanymi od niedawna z pofermentacyjnych drożdży piwowarskich są β-glukany i ekstrakty drożdżowe. Produkowane są również spożywcze preparowane suszone drożdże piwowarskie, które na drodze odgoryczenia i suszenia zostają przygotowane do bezpośredniego spożycia oraz mannooligosacharydy stosowane dotychczas w przemyśle paszowym. b-glukany będące elementem budulcowym ścian komórkowych drożdży, mogą być stosowane w żywieniu człowieka jako suplementy diety lub jako dodatki do rożnego rodzaju produktów spożywczych z grupy żywności funkcjonalnej. Preparaty β-glukanów otrzymane z pofermentacyjnych drożdży piwowarskich wykazują wysoką, wielokierunkową aktywność biologiczną, związaną przede wszystkim z poprawą profilu lipidowego krwi, statusu immunologicznego organizmu oraz z oddziaływaniem prebiotycznym i antyoksydacyjnym. Ekstrakty drożdżowe znajdują coraz szersze zastosowanie jako substancje polepszające smak rożnego rodzaju produktów głównie o profilu mięsnym. W zależności od sposobu przeprowadzenia procesu autolizy możemy otrzymać ekstrakty o specyficznym smaku mięsa rożnego pochodzenia. Ilość profilów smakowych jest bardzo duża i może być dodatkowo zwiększona poprzez kombinacje z ekstraktami z warzyw. Ekstrakty drożdżowe mogą występować w rożnych postaciach handlowych takich jak płyn, pasta czy proszek. Zawierają one w swym składzie znaczne ilości kwasu glutaminowego, nukleotydów 5’GMP i 5’IMP, oraz różne aminokwasy i peptydy o synergistycznym oddziaływaniu polepszającym smak produktu. Ostatnio wykonane badania wskazują na możliwości dodatkowego wykorzystania ekstraktów jako cennego źródła aminokwasów i peptydów mogących znaleźć zastosowanie w żywności funkcjonalnej i suplementach diety. Preparaty drożdżowe posiadają status GRAS (Generally Recognised As Safe), co intensyfikuje możliwości ich zastosowania jako naturalnych dodatków funkcjonalnych.

Słowa kluczowe

EN

spent yeast; natural source; functional food; food additive; beta-glucan; yeast extract; foodstuff

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2017
• Tom: 68
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.115-121,ref.

Twórcy

autor

Rakowska R.

• Department of Functional Food, Ecological Food and Commodities, Faculty of Human Nutrition and Consumer Sciences, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska street 159c, 02–776 Warsaw, Poland

autor

Sadowska A.

• Department of Functional Food, Ecological Food and Commodities, Faculty of Human Nutrition and Consumer Sciences, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska street 159c, 02–776 Warsaw, Poland

autor

Dybkowska E.

• Department of Functional Food, Ecological Food and Commodities, Faculty of Human Nutrition and Consumer Sciences, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska street 159c, 02–776 Warsaw, Poland

autor

Swiderski F.

• Department of Functional Food, Ecological Food and Commodities, Faculty of Human Nutrition and Consumer Sciences, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska street 159c, 02–776 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Atwell E.: Marmite turns 100. Food Rev 2002;29(21):23-24.
• 2. Brown G.D., Gordon S.: Fungal beta-glucans and mammalian immunity. Immunity 2003;19(3):311-315. DOI: 10.1016/S1074-7613(03)00233-4
• 3. Burrells C., William P.D., Forno P.F.: Dietary nucleotides: a novel supplement in fish feeds. Effects on resistance to diseases in salmonids. Aquaculture 2001;199(1-2):159-169. DOI:10.1016/S0044-8486(01)00576-2
• 4. Cabib E., Dong-Hyun R., Schmidt M., Crotti L.B., Varma A.: The yeast cell wall and septum as paradigms of cell growth and morphogenesis. J Biol Chem 2001;276(23): 19679-19682. DOI: 10.1074/jbc.R000031200
• 5. Cabib E., Roberts R., Bowers B.: Synthesis of the yeast cell wall and its regulation. Annu Rev Biochem 1982;51:763-793. DOI: 10.1146/annurev.bi.51.070182.003555
• 6. Cross G.G., Jennings H.J., Whitfield D.M., Penney C.L. Zacharie B., Gagnon L.: Immunostimulant oxidized β-glucan conjugates. International Immunopharmacology 2001;1(3):539-550. DOI: 10.1016/S1567-5769(00)00021-7
• 7. Dłużewska E., Florowska A.: Ekstrakty drożdżowe – substance aromatyzujące. Przemysł Spożywczy 2011;65(5):22-24.
• 8. Estaban M.A., Cuesta A., Ortuno J., Meseguer J.: Immunomodulatory effects of dietary intake of chitin on gilthead seabream (Sparus aurata L.) innate immune system. Fish Shellfish Immun 2001;11(4):303-315. DOI: 10.1006/fsim.2000.0315
• 9. Herre J., Gordon S., Brown G.:Dectin-1 and its role in the recognition of β-glucans by macrophages. Mol Immunol 2004;40:869-876. DOI: 10.1016/j.molimm.2003.10.007
• 10. In M.-J., Kim D.C., Chae H.J.: Downstream process for the production of yeast extract using brewer’s yeast cells. Biotechnol Bioprocess Eng 2005;10(1):85-90. DOI: 10.1007/BF02931188
• 11. Jurczyńska E., Saczko J., Kulbacka J., Kawa-Rygielska J.: Beta-glukan jako naturalny antykarcynogen. Pol Merkur Lek 2012;196: 217-220 (in Polish).
• 12. Klis F.M., Mol P., Hellingwerf K., Brul S.: Dynamics of cell wall structure in Saccharomyces cerevisiae. FEMS Microbiol Rev 2002;26(3):239-256. DOI: 10.1111/j.1574-6976.2002
• 13. Komorowska A., Sieliwanowicz B., Mrowka E., Stecka K., Hałasińska A.: Studies on yeast extracts enriched in 5’nucleotides flavour enhancers obtained from spent brewery yeast. Electr J Pol Agric Univ 2003;6(1):1-6.
• 14. Komorowska A., Sieliwanowicz B., Stecka K.: Intensyfikatory smaku – charakterystyka, otrzymywanie i zastosowanie. Żywność Nauka Technologia Jakość 2002;33:30-39 (in Polish).
• 15. Lamoolphak W., Goto M., Sasaki M., Suphantharika M., Muangnapoha C., Prommuaga C., Shotipruk A.: Hydrothermal decomposition of yeast cells for production of proteins and amino acids. Journal of Hazardous Materials, 2006;137(3):1643-1648. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2006.05.029
• 16. Leiber Company Portal. Available http://www.leibergmbh.de/int/food/products/leiber-viande/ (Accessed 29.11.2016)
• 17. Li J., Li D.F., Xing J.J., Cheng Z.B., Lai C.H.: Effect of β-glucan extracted from Saccharomyces cerevisiae on growth performance, and immunological and somatotropic responses of pigs challenged with Escherichia coli lipopolysaccharide. J Anim Sci 2006;84:2374-2381. DOI:10.2527/jas.2004-541
• 18. Li P., Gatlin D.M.: Evaluation of brewer’s yeast (Saccharomyces cerevisiae) as a feed supplement for hybrid striped bass (Morone chrysops x M. saxatilis). Aquaculture 2003;219:681-692. DOI: 10.1016/S0044-8486(02)00653-1
• 19. Lipke P.N., Ovalle R.: Cell wall architecture in yeast: new structure and new challenges. J Bacteriol 1998;180(15):3735-3740.
• 20. Liu X.Y., Wang Q., Cui S.W., Liu H.Z.: A new isolation method of B-D-glucans from spent yeast Saccharomyces cerevisiae. Food Hydrocolloids 2008;22(2):239-247.
• 21. Nagodawithana T.: Savory Flavors, Esteekay Associates, Inc. Milwaukee U.S.A., 1995:239-251.
• 22. Nakamura T., Agata K., Mizutani M., Lino H.: Effects of brewer’s yeast cell wall on constipation and defecation in experimentally constipated rats. Biosci Biotechnol Biochem 2001; 65:774-780. DOI: 10.1271/bbb.65.774
• 23. Nicolosi R., Bell S.J., Bistrian B.R., Greenberg I., Forse R.A., Blackburn G.K.: Plasma lipid changes after supplementation with β-glucan fiber from yeast. Am J Clin Nut, 1999;70:208-212.
• 24. Ninomiya K.: Umami a uniwersal taste. Food Rev Int. 2002;18:23-38. DOI: 0.1081/FRI-120003415
• 25. Oliva-Teles A., Goncalves P.: Partial replacement of fishmeal by brewer’s yeast Saccharomyces cerevisiae in diets for sea bass Dicentrarchus labrax juveniles. Aquaculture 2001;202(3-4): 269-278. DOI: 10.1111/anu.12280/full
• 26. Piotrowska A., Waszkiewicz-Robak B., Świderski F.: Possibility of β-glucan from spent brewer’s yeast addition to yoghurts. Polish Journal of Food and Nutrition Science 2009;59:299-302.
• 27. Podpora B., Świderski F, Sadowska A., Piotrowska A., Rakowska R.: Spent Brewer’s Yeast Autolysates as a New and Valuable Component of Functional Food and Dietary Supplements. J Food Process Technol 2015;6: 526. DOI: 10.4172/2157-7110.1000526
• 28. Podpora B., Świderski F.: Preparaty żywnościowe otrzymywane z odpadowych drożdży pofermentacyjnych jako przykład innowacji, Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 2010;1: 95-99 (in Polish).
• 29. Podpora B., Świderski F.: Możliwości wykorzystania drożdży pofermentacyjnych w produkcji autolizatów drożdżowych, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 2010;54:14-16 (in Polish).
• 30. Podpora B., Waszkiewicz-Robak B.: Nowoczesne metody otrzymywania ekstraktów drożdżowych jako naturalnych składników spożywczych, Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 2007;2: 67-71 (in Polish).
• 31. Rakin M., Vukasinovic M., Siler-Marinkovic S., Maksimovic M.: Contribution of lactic acid fermentation to improved nutritive quality vegetable juices enriched with brewer’s yeast autolysate. Food Chemistry 2007;100:599-602. DOI: 10.1016/j.foodchem.2005.09.077
• 32. Risch S.J., Ho C.-T.(ed.): Flavor Chemistry. Industrial and academic research; Studies on potent aroma compounds generated in Maillard-type reactions using using the odor-activity-value concept. American Chemical Society, Washington DC, 2000;10:133-150. DOI: 10.1021/bk-2000-0756.ch010
• 33. Rozmierska J., Mrówka E., Komorowska A., Stecka K.: Wartość żywieniowa preparatów pochodzenia drożdżowego. Żywność Nauka Technologia Jakość 2001;27: 144-149 (in Polish).
• 34. Regulation (EU) 2015/2283 of the European Parliament and of the Council of 25 November 2015 on novel foods, amending Regulation (EU) No 1169/2011 of the European Parliament and of the Council and repealing Regulation (EC) No 258/97 of the European Parliament and of the Council and Commission Regulation (EC) No 1852/2001.
• 35. Regulation (EC) No 1334/2008 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 on flavourings and certain food ingredients with flavouring properties for use in and on foods and amending Council Regulation (EEC) No 1601/91, Regulations (EC) No 2232/96 and (EC) No 110/2008 and Directive 2000/13/EC.
• 36. Rumsey G.L., Hughes S.G., Kinsella J.E.: Use of dietary yeast Saccharomyces cerevisiae nitrogen by lake trout. Aquaculture 1990;21:205-209. DOI: 10.1111/j.1749-7345.1990.tb01024.x
• 37. Rumsey G.L., Kinsella J.E., Shetty K.J., Hughes S.G.: Effect of high dietary concentrations of brewer’s dried yeast on growth performance and liver uricase in rainbow trout. Anim Feed Sci Technol 1991;33:177-183. DOI: 10.1016/0377-8401(91)90058-Z
• 38. Rumsey G.L., Winfree R.A., Hughes S.G.: Nutritional values of dietary nucleic acids and purine bases to rainbow trout. Aquaculture 1992;108(1-2):97-110. DOI: 10.1016/0044-8486(92)90321-B
• 39. Sakai M., Taniguchi K., Mamoto K., Ogawa H., Tabata M.(): Immunostimulant effects of nucleotide isolated from yeast RNA on carp, Cyprinus carpio L. J. Fish Dis 2001;24:433-438. DOI: 10.1046/j.1365-2761.2001.00314.x
• 40. Samuelsen A.B.C., Schrezenmeir J., Knutsen S.H.: Effects of orally administreted yeast-derived β-glucans. Molecular Nutrition and Food Research, 2014;58: 183-193. DOI: 10.1002/mnfr.201300338
• 41. Suphantharika M., Khunrae P., Thanardkit P., Verduyn C.: Preparation of spent brewer’s yeast β-glucans with a potential application as an immunostimulant for black tiger shrimp, Penaeus monodon. Bioresource Technol 2003;88(1):55-60. DOI: 10.1016/S0960-8524(02)00257-2
• 42. Suphantharika M., Varavinit S., Shobsngob S.: Determination of optimum conditions for autolyzed yeast extract production. ASEAN J Sci Technology Development 1997; 14(1):21-28. DOI: 10.1023/A:1016717428583
• 43. Świderski F., Waszkiewicz-Robak B.: Beta-1,3/1,6-D-glukan nowy suplement wzmacniający układ immunologiczny. Przemysł Spożywczy 2002;56:20-21 (in Polish).
• 44. Thammakiti S., Suphantharika M., Phaesuwan T., Verduyn C.: Preparation of spent brewer’s yeast β-glucans for potenetial applications in the food industry. Int J Food Sci Tech 2004;39(1):21-29. DOI: 10.1111/j.1365-2621.2004.00742.x
• 45. Thanardkit P., Khunrae P., Suphantharika M., Verduyn C.: Glucan from spent brewer’s yeast:preparation, analysis and use as a potential immunostimulants in shrimp feed. World J Microbiol Biotechnol 2004;18:527-539. DOI: 10.1023/A:1016322227535
• 46. Tsiapali E., Whaley S., Kalbfleisch J., Ensley H.E., Browder I.W., Williams D.L.: Glucans exibit weak antioxidant activity, but stimulate macrophage free radical activity. Free Radical Biology & Medicine 2001;30(4):393-402.
• 47. Underhill D.M.: Macrophage recognition of zymosan particles. J Endotoxin Res 2003;9(3):176-180.
• 48. Waszkiewicz-Robak B.: Spent Brewer’s Yeast and beta-glucans isolated from them as diet components modifying blood lipid metabolism disturbed by an atherogenic diet, in lipid metabolizm, ed. by R. V. Baez, InTech Pub, Rijeka 2013;261- 290. DOI: 10.5772/51530
• 49. Waszkiewicz-Robak B., Karwowska W., Świderski F.: β-glukan jako składnik żywności funkcjonalnej. Bromatol. Chem. Toksykol. 2005;3:301-306 (in Polish).
• 50. Yamada E.A., Sgarbieri V.C.: Yeast (Saccharomyces cerevisiae) Protein Concentrate: Preparation, Chemical Composition, and Nutritional and Functional Properties. J Agric Food Chem 2005;53:3931-3936.
• 51. Yoshida Y., Yokoi W., Wada. Y., Ohishi K., Ito M., Sawada H.: Potent hypocholesterolemic activity of the yeast Kluyveromyces marxianus YIT 8292 in rats fed a high cholesterol diet. Biosci Biotechnol Biochem 2004;68(6):1185-1192. DOI: 10.1271/bbb.68.1185
• 52. Yun Ch.H., Estrada A., Van Kessel A., Park B.Ch., Laarveld B.: β-glucan, extracted from oat, enhances disease resistance against bacterial and parasitic infections. FEMS Immunology and Medical Microbiology 2003;35(1):67-75. DOI: 10.1016/S0928-8244(02)00460-1
• 53. Zhao X.Q., Bai F.W.: Yeast flocculation: New story in fuel ethanol production. Biotechnology Advances 2009;27-849–856. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2009.06.006