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ist allerdings die Erhaltung der Zellvitalität.
Abbildung 1 zeigt dazu Lebend- und
Totzellzahlen von 6 Streptococcus thermophilus
Einzelstämmen, die jeweils vor
bzw. nach einer Hochscherbeanspruchung
mit einem Zahnkranzdispergierer im Labormaßstab
über Durchflusszytometrie
bestimmt wurden. Es ist deutlich erkennbar,
dass der Energieeintrag nach 2 min
Scherbehandlung (0,26 kJ/mL bei 11.000 U/
min, 1,30 kJ/ml bei 19.000 U/min und 2,50
kJ/mL bei 24.000 U/min) die Vitalität der
Kulturen praktisch nicht beeinflusst. Die
Zunahme der Partikelzahl nach der Scherbehandlung,
die bei den meisten Stämmen
zu beobachten war, ist auf die Zerlegung
von Zellketten zurückzuführen.
Die Charakterisierung der EPS zeigte,
dass 2 der 6 Stämme freie, viskositätsrelevante
Exopolysaccharide (fEPS) und
3 Stämme zellgebundene (auch als kapsulär
bezeichnete) EPS bildeten; 1 Stamm
synthetisierte beide EPS-Typen. Dies wirkte
sich auch entsprechend auf die Viskosität
der zellfreien Medien aus, die vor
der Scherbehandlung im Mittel 2,6 mPa.s
(freie EPS), 1,4 mPa.s (kapsuläre EPS), und
1,9 mPa.s (beide EPS-Typen) betrug. Nach
der Scherbehandlung war die Viskosität im
Fall der Bildner von kapsulären EPS weitgehend
unverändert, während diese bei den
Medien mit freien EPS abhängig vom Energieeintrag
auf bis zu 75 % des Ausgangswertes
abnahm.
Ebenfalls deutlich vom gebildeten EPSTyp
und damit vom Bakterienstamm
bestimmt ist die Abhängigkeit der Medienviskosität
und Sedimentationsgeschwindigkeit
vom Homogenisierungsdruck, realisiert
in einem Lochblendenhomogenisator.
Die beanspruchungsinduzierte Abnahme
der Viskosität des fermentierten Mediums
ist bei Stämmen, die freie, viskositätsrelevante
EPS bilden, wesentlich stärker
(Abbildung 2) und auf eine deutliche Verringerung
der Molekülmasse der EPS zurückzuführen.
Die für fEPS-Bildner trotz
Abnahme der Medienviskosität erkennbare
Reduktion der Sedimentationsgeschwindigkeit
ist auf die mechanische Zerstörung
von Zellverbänden zurückzuführen. Bei den
Stämmen, die kapsuläre EPS bilden, wirkt
sich eine mechanische Behandlung des
fermentierten Mediums hingegen positiv
auf die Sedimentierbarkeit aus, vermutlich
weil die bremsende, auf der Zellwand liegende
EPS-Schicht abgeschert wird.
28 1 2019 | moproweb.de
Abbildung 2: Einfluss der Homogenisierungsintensität auf Viskosität der fermentierten
Medien und Sedimentationsgeschwindigkeit. Die Einzelstämme bilden entweder
freie, viskositätsrelevante EPS (türkis), zellwandgebundene kapsuläre EPS
(violett), oder beide EPS-Typen (orange). Referenz, keine Homogenisierung
Das nach der Separation verbleibende,
von Zellen weitgehend befreite fermentierte
Restmedium könnte als Substrat
für die selektive Abtrennung der Exopolysaccharide
herangezogen werden. Für
einen technischen Einsatz als zum Beispiel
Verdickungsmittel stellt sich die Frage,
inwieweit Verfahren des analytischen
Downstream-Processings so vereinfacht
werden können, dass die Isolierung mit
einem vertretbaren technischen und finanziellen
Aufwand möglich ist und gleichzeitig
noch die Funktionalität der EPS gewahrt
bleibt.
Einsatz von EPS-Bildnern
zur Herstellung fermentierter
Milchprodukte
Je nach EPS-Typ ändern sich auch die Eigenschaften
der mit den jeweiligen Starterkulturen
hergestellten Produkte. Anhand
verschiedener Parameter von gesäuerter
Milch und nachfolgender Clusteranalyse
wurden insgesamt 30 Milchsäurebakterien
einer von vier Gruppen zugeordnet: EPSnegative
Stämme, stark fadenziehende
Stämme die wenig EPS bilden, stark fadenziehende
Stämme die eine große Menge
an EPS bilden, und starke EPS-Bildner
ohne Fadenzug. Abbildung 3 zeigt dazu
das Versuchsprinzip zur Bestimmung des
Fadenzugs, Abbildung 4 stellt die entsprechenden
Ergebnisse von 21 S. thermophilus
Stämmen dar, bei denen der Fadenzug
zusätzlich auch visuell bewertet wurde.
Es ist deutlich erkennbar, dass stammabhängig
große Unterschiede bestehen, und
damit stellt sich auch die Frage wie diese
Potentiale zur Herstellung fermentierter
Milchprodukte genutzt werden können.
Abbildung 3: Klassifizierung des Fadenzugs
von gesäuerter Milch mit der Fingerprobe
(oben) und die Bestimmung
der Abrisslänge bei konstanter Geschwindigkeit
(unten)