Mikrobielle Exopolysaccharide von Milchsäurebakterien: Charakterisierung und Wirkung in gesäuerten Milchgelen

Research output: Types of ThesisDoctoral thesis

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Abstract

In der Milchindustrie spielt die Auswahl der Starterkulturen eine wichtige Rolle bei der\nHerstellung fermentierter Produkte mit gewunschter Textur und entsprechenden sensorischen\nEigenschaften. Milchsaurebakterien mit der Fahigkeit extrazellulare Polysaccharide (EPS) zu\nsynthetisieren sind von besonderem Interesse, da auf Grund der in situ gebildeten Hydrokolloide\nder Einsatz von Zusatzstoffen vermieden werden kann. Die Wirkung von EPS auf die Produkteigenschaften\nist in der Literatur bereits mehrfach beschrieben, wird jedoch auf Grund der\nVielzahl an unterschiedlichen Stammen und Fermentationsparametern bzw. einer fehlenden\nSystematisierung immer noch sehr kontrovers diskutiert. Des Weiteren stellt die wissenschaftliche\nAufklarung der komplexen Struktur-Funktionsbeziehungen und der Wechselwirkungen mit\nanderen Produktkomponenten eine grose Herausforderung dar. Um die Zusammenhange besser\nverstehen zu konnen, wurde in dieser Arbeit ein neuer Ansatz gewahlt: isolierte und\naufgereinigte EPS wurden der Milch vor der Sauerung zugesetzt und die daraus hergestellten\nMilchgele mit jenen mit in situ produzierten EPS verglichen.\nIn Milchgelen aus Einzelstammkulturen von Streptococcus thermophilus oder Lactobacillus\ndelbrueckii ssp. bulgaricus wurden EPS-Gehalte von 40 - 150 mg/kg ermittelt. Die Gele unterschieden\nsich hinsichtlich ihrer Viskositat und ihres fadenziehenden Charakters, was erste\nHinweise auf die Art der gebildeten EPS liefert. Die Synthese groserer Mengen an EPS zur\nCharakterisierung und Untersuchung ihrer Funktionalitat erfolgte entkoppelt von der Produktherstellung\nmit ausgewahlten Stammen in Batch-Fermentationen mit konstantem pH in\nkomplexen oder semidefinierten Medien. S. thermophilus ST-143 produzierte ~ 300 mg/L fadenziehende\nEPS, die durch entsprechende Aufreinigungsschritte als drei EPS-Fraktionen gewonnen\nwerden konnten: freie EPS (EPSf), kapsulare EPS (EPSk) und ein Gemisch aus beiden (EPSf+k).\nEPSf haben eine hohere Molekulmasse (MM = 2,6 x 106 Da) und eine hohere intrinsische Viskositat\n([į] = 1,14 mL/mg) im Vergleich zu EPSk (MM = 7,4 x 103 Da, 1,4 x 105 Da; [į] = 0,06 mL/mg)\nund fuhrten bereits in geringen Mengen zu rheologischen Veranderungen. Allerdings scheinen die\nEPSk Wechselwirkungen zwischen EPSf Molekulen zu unterstutzen. In chemisch gesauerten\nMilchgelen konnte durch den definierten Zusatz aufgereinigter Fraktionen von EPSf und EPSf+k vor\nder Sauerung (c = 0 - 0,35 mg/g) erstmals eine konzentrationsabhangige Wirkung aufgezeigt\nwerden. Mit EPSf stieg der maximale Speichermodul der Milchgele als Mas fur die Gelsteifigkeit\nlinear an (457 - 722 Pa). EPSk zeigten hingegen keinen Einfluss. Als Modellpolysaccharid wurde\nvergleichend das gut beschriebene, ebenfalls ungeladene und nicht gelbildende Homopolysaccharid\nDextran herangezogen (c = 0 - 300 mg/g). EPSf und Dextran veranderten die\nGelbildung, erhohten die Steifigkeit stichfester Gele und die Viskositat geruhrter Gele in\nahnlichem Mase, es waren jedoch deutlich unterschiedliche Konzentrationen notwendig. Die in\nden Milchgelen beschriebenen Einflusse konnen unter anderem auf Depletionseffekte zwischen\ngleichgeladenen Polymeren (hier Proteine und Polysaccharide) zuruckgefuhrt werden.

Details

Original languageGerman
Awarding Institution
Supervisors/Advisors
  • Rohm, Harald, Mentor
  • Jaros, Doris, Mentor
Publication statusPublished - 2014
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Keywords

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  • Milch EPS Joghurt Rheologie