DE10355302A1 - Verfahren zur fermentativen Anreicherung von Lebensmitteln mit Fructose-Oligosacchariden - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung von Lebensmitteln mit Fructose-Oligosacchariden, wobei das Lebensmittel zunächst auf einen bestimmten Saccharosegehalt eingestellt wird und anschließend die Saccharose von Lactobacillen unter geeigneten Bedingungen zu Fructose-Oligosacchariden, insbesondere Kestose und Nystose, umgesetzt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von Lactobacillen, insbesondere Lactobacillen, die eine Fructosesyltransveraseaktivität aufweisen, zur fermentativen Anreicherung von Lebensmitteln mit Fructose-Oligosacchariden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung von Lebensmitteln mit Fructose-Oligosacchariden, wobei das Lebensmittel zunächst auf einen bestimmten Saccharosegehalt eingestellt wird und anschließend die Saccharose von Lactobacillen unter geeigneten Bedingungen zu Fructose-Oligosacchariden, insbesondere Kestose und Nystose umgesetzt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von Lactobacillen, insbesondere Lactobacillen, die eine Fructosyltransveraseaktivität aufweisen, zur fermentativen Anreicherung von Lebensmitteln mit Fructose-Oligosacchariden.
  • Fructose-Oligosaccharid (FOS) ist die allgemeine Bezeichnung für Verbindungen mit 2-10 Monosaccharideinheiten, bestehend aus einem Gemisch aus Fructose und Glucose, z.B. Kestose (Trisaccharid aus 2 Molekülen Fructose und einem Molekühl Glucose) und Nystose (Tetrasaccharid aus 3 Molekülen Fructose und einem Molekül Glucose).
  • FOS werden regelmäßig als Zuckeraustauchstoff oder auch als präbiotische oder bifidogene Substanzen zu Lebensmitteln und auch kosmetischen Produkten zugesetzt.
  • Unter „präbiotischen" Substanzen sind im Rahmen dieser Erfindung Substanzen zu verstehen, die bedingt durch ihre Struktur und ihren erhöhten Fructosegehalt nicht im Dünndarm resorbiert werden und dadurch einen stimulierenden Effekt auf Bifidobakterien im Verdauungstrakt hervorrufen. Präbiotische Substanzen werden daher auch als „bifidogene" Substanzen bezeichnet.
  • Für FOS und insbesondere für Kestosen sind die präbiotischen und bifidogenen Eigenschaften bekannt.
  • FOS, insbesondere Kestose und Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, kommen nur in geringen Mengen in naturbelassenen Lebensmitteln vor. Die meisten Früchte, Gemüse oder auch Brotgetreide enthalten z.B. nur 0,1% der Trockenmasse an FOS. Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, kommen in noch geringeren Prozentsätzen vor. Nur in Artischocken, Zwiebeln und Zichorie sind zwischen 2 und 30% der Trockenmasse an FOS enthalten.
  • Derzeit käuflich erhältliche präbiotische Joghurtprodukte enthalten ca. 1% Kestose.
  • Um nun Lebensmittel mit FOS, insbesondere Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, auf einen bevorzugten Gehalt von mehr als 2-8%, weiter bevorzugt 8-12%, weiter bevorzugt 12-18%, oder auch 18-25% anzureichern, sind größere Mengen an FOS, insbesondere Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, nötig, als sie aus natürlichen Produkten sinnvollerweise isoliert werden können.
  • Der gesteigerte Bedarf an FOS, aber auch an Kestose und Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, wird daher momentan durch aufwendige mikrobiologische Fermentations- und Produktionsverfahren mit anschließenden Extraktions- und Aufreinigungsschritten gedeckt.
  • Für die Herstellung von FOS, insbesondere Kestose und Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, sind gegenwärtig drei verschiedene Verfahren im Einsatz.
  • Bei einem ersten Verfahren wird Inulin mittels mit dem Enzym Endo-Inulinase aufbereitet. Hierbei wird mittels enzymatischer Hydrolyse aus 2 Molekülen Saccharose ein Molekül Kestose und ein Molekül Glucose erzeugt. In weiteren Schritten wird ein Molekühl Kestose mit einem Molekül Saccharose zu einem Molekühl Nystose und einem Molekühl Glucose umgesetzt. Die erzeugte FOS, insbesondere Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, können nach erfolgter Reinigung, z.B. mitteles chromatographischer Abtrennung, extrahiert werden.
  • Gemäß einem weiteren bekannten Verfahren werden gereinigte FOS, Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, mittels des gereinigten Enzymes Levansucrase, welches aus Bakterien oder Pilzen isoliert und gewonnenen wird, in geeigneten Nährmedien enzymatisch aus Saccharose hergestellt.
  • Schließlich werden gereinigte FOS, insbesondere Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, auch durch eine Fermentation von saccharosehaltigen Substraten mit Pilzen und Bakterien und einem anschließenden aufwendigen Reinigungsschritt hergestellt.
  • Die beschriebenen Verfahren sind schon wegen dem verfahrenstechnischen Aufwand und insbesondere den nötigen Extraktions- und Aufreinigungsschritten aufwands- und kostenintensiv.
    •
  • Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein weiteres, kostengünstiges und effizientes Verfahren zur Herstellung von FOS, Kestosen und Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestosen enthalten, bereit zu stellen, um diese Zuckerverbindungen Lebensmitteln zusetzen zu können.
  • Seit über 50 Jahren sind die Synthesewege für FOS, insbesondere Kestosen und Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestosen enthalten, bekannt. Insbesondere sind die Syntheseschritte der Glycansucrasen, welche aus Saccharose höhermolekulare Oligo- und Poligosaccharide herstellen, seit langem bekannt. 1 stellt die entsprechenden Grundreaktionen am Beispiel der Levansucrase dar.
  • Die Levansucrase bewirkt zum einen eine Hydrolyse der Saccharose in Glucose und Fructose und katalysiert anschließend die Verknüpfung über β(2,1) Bindungen der in der Reaktion vorliegenden Fructoseeinheiten. Da die Reaktion so lange fortschreitet bis keine freien Saccharosemoleküle vorliegen, sind die Endprodukte dieser Reaktion FOS mit zwei (Kestose) bis n (Levan) Fructoseeinheiten.
  • Neben dem enzymatischen Schritt der Verknüpfung katalysiert die Levansucrase auch eine Verkettung der längerkettigen FOS über β(2,6) Bindungen. Dieser enzymatische Schritt wird als Polymerisation bezeichnet.
  • Obwohl die Synthesewege für FOS, Kestosen und Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestosen enthalten, seit langem aufgeklärt sind, war bislang kein kostengünstiges und effizientes Verfahren zur Herstellung von FOS, Kestosen und Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestosen enthalten, in Lebensmitteln verfügbar.
  • Es ist daher als herausragende Leistung der Erfinder zu beurteilen, ein Verfahren zur direkten Anreicherung von Lebensmitteln und anderen Ausgangsprodukten mit Kestosen und Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestosen bestehen, zur Verfügung zu stellen.
  • Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden hierfür die Ausgangsprodukte, z.B. Lebensmittel, mit Lactobazillen, welche eine Fructosyltransveraseaktivität haben, versetzt und der Gehalt an frei verfügbarer Saccharose im Ausgangsprodukt auf 5-25% der Trockenmasse eingestellt. Durch die Bereitstellung eines derartig hohen Saccharosegehaltes im Ausgangsprodukt wird die enzymatische Synthese der FOS zugunsten der Kestosesynthese verschoben und damit gewährleistet, dass bevor eine Ansäuerung des Ausgangsproduktes durch die Lactobazillenfermentation die Reaktion bremst, entsprechende Mengen an Kestose produziert werden.
  • Schon im WO 02/050311 ist ein Verfahren zur direkten Anreicherung von Lebensmitteln mit Levan, einem Fructopolysaccharid, beschrieben. Levan wird ebenfalls durch Enzyme mit Fructosyltransveraseaktivität, insbesondere Levansucrasen, von Lactobazillen synthetisiert. Allerdings sind die Fermentationsbedingungen in WO 02/050311 derart gewählt, dass es zu keiner Kestoseproduktion kommen kann.
  • Die Erfinder zeigten, dass die Levanproduktion insbesondere bei Saccharosegehalten von 2% und weniger der Trockenmasse stattfindet.
  • Sie konnten ferner überraschenderweise zeigen, dass bei höheren Saccharosegehalten die Produktion von Levan zugunsten der Produktion von Kestosen und Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestosen enthalten, abnimmt und schließlich völlig ausbleibt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher im Ausgangsprodukt ein Saccharosegehalt von 5-25% der Trockenmasse einzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Saccharosegehalt auf 6-15%, weiter bevorzugt 8-12% der Trockenmasse, eingestellt.
  • Ferner wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Ausgangs-pH-Wert auf 8.0 bis 6.0 eingestellt, um eine ausreichend lange enzymatische Synthesezeit zu gewährleisten, bis die enzymatische Reaktion durch die fermentative Ansäuerung mit Lactobazillen stoppt. Der bevorzugte pH-Bereich während der Kestosesynthese ist zwischen einem pH-Wert von 3.5 und 7.0.
  • Um eine optimale Kestosesynthese im Ausgangsprodukt zu gewährleisten, werden entsprechend der erfindungsgemäßen Verfahren 106 bis 1010lebende Lactobazillen mit Fructosyltransveraseaktivität zugesetzt. Vorzugsweise werden Lactobazillen, die das Enzym Levansucrase haben, in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt. Insbesondere Lactobazillen wie sie in 2 aufgeführt sind, sind im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt.
  • Im Rahmen von 2 sind verschiedene Lactobazillenstämme, die alle eine Levansucraseexpression zeigen, aufgeführt. Um weitere Lactobazillenstämme, die eine Levansucraseaktivität zeigen bzw. die genetische Information für ein Levansucrasegen tragen zu identifizieren, kann zunächst die DNA der verschiedenen Lactobazillenstämme isoliert werden und mittels PCRs auf die Anwesenheit von Levansucrasegensequenzen untersucht werden. Die einzusetzenden Primer wurden derart konzipiert, dass sie an konservierten Regionen in bekannten bakteriellen Levansucrasesequenzen binden. Die PCR wurde unter Standardbedingungen, wie auch beschrieben in Tieking et al. (2003, Applied and Enviromental Microbiology, p. 945–952), durchgeführt.
  • PCR-Amplifikationsergebnisse wurden mittels Agerosegelelektrophorese analysiert, positive Banden anschließend sequenziert und die ermittelten Sequenzstücke mit bekannten Levansucrasesequenzen aus z.B. der EMBL-Protein- und Nucleinsäuredatenbank verglichen.
  • Für den Nachweis einer tatsächlichen Genexpression wurde die RNA der als Levansucrasepositiven Lactobazillenstämme in An- bzw. Abwesenheit von Saccharose nach Standardmethoden isoliert. Levansucrasespezifische RNA wurde mittels RT-PCR nach dem Fachmann wohlbekannten Methoden nachgewiesen.
  • Lactobazillenstämme, die sich als Levansucrasepositiv erwiesen und somit im Rahmen der Erfindung geeignet sind, können gemäß dem Fachmann bekannten Standardmethoden in Standardmedien angezüchtet und vermehrt werden. Beispielsweise wird L. sanfranciscensis in Reinkultur in einem Nährmedium gezüchtet das wie folgt zusammengesetzt ist: Caseinpepton, 10 g; Hefeextrakt, 5 g; Fleischextrakt, 5 g; K2HPO4X3H2O, 2.6 g; KH2PO4, 4 g; Cystein-HCl, 0.5 g; NH4Cl, 3 g; Tween 80, 1 ml, MgSO4X3H2O, 100 mg; MnSO4X4H2O, 50 mg (alle Angaben pro Liter), pH 6,2. Das Medium wird bei 121 °C autoklaviert, nach dem Autoklavieren wird 1 mL Vitamin-Stammlösung zugesetzt (Biotin, Folsäure, Nicotinsäure, Pyridoxal Phosphate, Thiamin, Riboflavin, Cobalamin und Panthothensäure je 0.2 g/L). Maltose, Fructose und Saccharose-Lösungen werden separat autoklaviert und zur Konzentration von 10,5 und 100 g/L zugesetzt. Die Anzucht der Organismen erfolgt zwischen 15 und 45 °C, die optimale Wachstumstemperatur liegt bei 32 °C, zur Anzucht auf festen Medien wird eine kontrollierte Atmosphäre (4% O2, 20% CO2, 76% N2) eingestellt.
  • Für die Fermentation von Ausgangsprodukten mit Lactobazillen, die Levansucraseaktivität aufweisen, wurde aus einer Kultur des angereicherten Fermentationsorganismus die angezüchteten Zellen geerntet und in Leitungswasser oder physiologischer Kochsalzlösung gewaschen. Anschließend wird die Konzentration der gewaschenen Zellen, z.B. Lactobazillus sanfranciscensis TMW 1.392 analysiert. Vorzugsweise werden den Ausgangsprodukten zur Anreicherung von FOS, Kestosen oder Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestosen enthalten, 106 bis 1010 KbE(Kolonie-bildende Einheiten)/ml zugesetzt. Die eingesetzten Ausgangsprodukte, Lebensmittel oder Getreidemahlerzeugnisse haben einen pH-Wert zwischen 3,5 und 8,0 und sind auf einen Saccharosegehalt von 6 g/kg bis 250 g/kg, in anderen Worten 6-25% der Trockenmasse eingestellt.
  • Getreidemahlerzeugnisse, die zur Verwendung von FOS-haltigen Lebensmitteln hergestellt werden, sollten einen Wassergehalt von mehr als 40% bezogen auf die eingesetzte Getreidemenge enthalten. Die Ausgangsprodukte bzw. Lebensmittel werden dann mit gewaschenen Lactobazillen angeimpft und zwischen 12 und 72 Stunden bei 15 bis 45°C fermentiert. Während dieser Fermentationszeit werden FOS und vor allem Kestose gebildet. Der Nachweis der verschiedenen Fermentationsprodukte wurde mittels HPLC-Analyse entsprechend bekannter Standardprotokolle z.B. Thiele et al. (2002, Analytical Biochemestry 310, p. 171-178), und unter Verwendung von normierten Referenzzuckern durchgeführt.
  • Alternativ zu der Zugabe von lebenden Lactobazillen können auch inaktivierte und, optional, aufgereinigte Lactobazillen, welche somit nur als Enzymlieferant dienen, dem Ausgangsprodukt zugesetzt werden.
  • In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird aufgereinigtes Enzym, insbesondere Levansucrase als solches zugesetzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet um Ausgangsprodukte, die für die Lebensmittelproduktion eingesetzt werden, mit FOS, Kestosen und Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestosen bestehen, anzureichern. Die Anreicherung mit Saccharose als Ausgangsprodukt für die Kestosesynthese mittels Levansucrase ist äußerst kostengünstig und auch das Animpfen des Ausgangsproduktes mit geeigneten und ausreichenden Lactobazillen ist ein gängiges und sehr kostengünstiges Verfahren.
  • Besonders vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass die Zugabe der verschiedenen Lactobazillen, die alle für die Lebensmittelproduktion regelmäßig eingesetzt werden, keine weiteren Zulassungsauflagen oder Kennzeichnungserfordernisse mit sich bringt.
  • Je nach Ausgangssubstrat können individuelle Stämme bevorzugt sein. So ist z.B. zur Anreicherung von Brotgetreidesubstraten, insbesondere Roggen, Weizen, Gerste oder Hafer der Stamm Lactobazillus sanfranciscensis ein bevorzugter Stamm (vgl. Ausführungsbeispiel 1). Für die fermentative Anreicherung von Kartoffeln oder Reissubstraten sind z.B. Lactobazillus reuteri oder frumenti bevorzugt.
  • Geeignete Ausgangsprodukte für das erfindungsgemäße Verfahren sind jegliche Frucht- und Gemüsesubstrate, die entweder in der Lebensmittelzubereitung oder Lebensmittelweiterverarbeitung eingesetzt werden oder auch als ungemischte oder gemischte Säfte, Kompotte, Konserven, Musse, Brei, insbesondere auch für Baby- oder Diätnahrung, verwendet werden.
  • Weiter sind Milch, Milchprodukte oder Milchersatzprodukte (z.B. Soja) geeignete Ausgangsprodukte im Sinne der Erfindung. Schließlich sind auch insbesondere stärkehaltige Substrate, z.B. Getreide-(Mais, Hafer, Gerste, Weizen oder Roggen), Kartoffel-, Reis- oder Yamsubstrate bevorzugte Ausgangsprodukte. Vorzugsweise werden stärkehaltige Substrate eingeteigt oder wenigstens mit 40% oder mehr Wasser versetzt.
  • Das Verfahren ist somit insbesondere geeignet für eine direkte Anreicherung von Lebensmitteln mit FOS, Kestose und Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestose enthalten.
  • Weiterhin ist das Verfahren zur direkten Anreicherung von Nahrungsergänzungsmitteln, z.B. Vitaminpräparaten, geeignet. In diesem Fall kann z.B. ein stärkehaltiges Trägermaterial der Nahrungsergänzungspräparate direkt mit FOS, Kestosen und/oder Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestose enthalten, angereichert werden.
  • Weiterhin ist das Verfahren für die direkte Anreicherung von Futtermitteln für Haus- und Nutztiere mit FOS, Kestosen und/oder Zuckerverbindungen, die Kestosen enthalten, geeignet.
  • Auch zur Anreicherung von Ausgangsprodukten in der Kosmetikindustrie, insbesondere basierend auf Kakaobutter oder anderen natürlichen Trägermaterialien ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet.
  • Kurze Figurenbeschreibung:
  • 1 zeigt die bekannten enzymatischen Schritte des Enzymes Levansucrase.
  • 2 listet die Lactobazillen, welche eine Fructosyltransferase Aktivität haben, bzw. das Enzym Levansucrase enthalten auf. Der Nachweis auf Fructanbildung erfolgte mittels Gelpermeationschromatographie und nachfolgender Bestimmung der Monomerzusammensetzung des Polymers und mittels PCR-Primern, die Levansucrase-spezifisch waren.
  • 3 zeigt den chromatographischen Nachweis von Kestose in fermentiertem Apfelsaft, gemäß Ausführungsbeispiel 1. Der mit „1" beschriftete Peak kann mittels externer Standards als Kestose identifiziert werden. Die Peaks bei 3, 8, 9, 12 min Retentionszeit entsprechen Mannit, Glucose, Fructose und Saccharose.
  • Die Erfindung wird weiterhin durch die nachfolgenden nicht limitierenden Beispiele erläutert.
    •
  • Ausführungsbeispiel:
  • Zur direkten Anreicherung von Lebensmitteln mit Kestose wurde sterile Vollmilch (pH 6,8) mit 150 g/L Saccharose versetzt, mit 108 KbE/g des L. sanfranciscensis-Stammes (z.B. TMW 1.392) angeimpft und bei 30 °C für 24 Stunden fermentiert.
  • Parallel dazu wurde Apfelsaft, der mit 2N NaOH auf pH 6,2 eingestellt wurde, mit 150 g/L Saccharose versetzt, ebenfalls mit 108 KbE/g L. sanfranciscensis (TMW 1.392) versetzt und für 24 Stunden bei 30°C inkubiert.
  • In einem weiteren Reaktionsansatz wurde ein aus 1000 g Weizenmehl, 1000 g Wasser und 100 g Saccharose hergestellter Weizenteig mit 107 KbE/g L. sanfranciscensis (TMW 1.392) versetzt und für 12 Stunden bei 30°C fermentiert.
  • Nach abgeschlossener Fermentation wurden die Proben mit 14000 × g bei Raumtemperatur für 20 min. zentrifugiert. Ein Aliquot des Überstands wurde im Verhältnis 1:100 mit Reinstwasser verdünnt und mittels HPLC chromatographisch analysiert. Das Trennprinzip beruhte auf einer Ionenaustausch-Chromatographie mit einer AminoPac PA 10-Säule und einer entsprechenden Vorsäule (Dionex, Sunnyvale, Kalifornien), das verwendete HPLC System bestand weiterhin aus einer M480 Pumpe, einem Autosampler Gina 50 sowie einem Säulenofen (alle Komponenten von Gynkothek, Germering, Deutschland). Die Detektion erfolgte mit dem elektrochemischen Detektor ED 40 (Dionex, Bad Idstein) in Verbindung mit einer pH- Referenzelektrode. Die Steuerung der HPLC-Anlage sowie die Datenaufzeichnung und -auswertung erfolgten mit der Chromeleon 4.1 Software.
  • Das Einspritzvolumen der Proben betrug 20 μl, die Flussrate betrug 0,25 ml/min und die Säule war auf 30° C temperiert. Die Proben wurden mit einem ternären Gradienten eluiert (Eluent A: Wasser; Eluent B: 250 mM NaOH; Eluent C, 1 M Natrium-acetat). Alle Laufmittel basierten auf zweifach entsalztem Wasser mit einer Leitfähigkeit von 18 mOhm, welches mit einer SG-Wasser Anlage hergestellt wurde (Barsbuettel, Deutschland). Die Eluenten wurden mit Helium entgast und unter leichtem Helium-Überdruck belassen. Vor der Injektion der Probe wurde die Säule wie folgt gespült und äquilibriert: 10 Min. 50 % Eluent B / 50 % C; 9 Min. 100 % A; 21 Min. 88 A / 12 % C. Nach der Injektion wurde die Probe mit folgendem Gradienten eluiert: 2 Min. 88 % A / 12 % C; 9 Min. 90 % A / 10 % C; 9 Min. 80 % A / 20 % C; 10 Min. 70 A / 30 % C; 11 Min. 44 % A / 32 % B / 24 % C und 13 Min. 36 % A / 40 % B und 24 % C.
  • Zur Identifizierung des Kestose-Peaks sowie zur Quantifizierung dienten externe Standards, 3 zeigt beispielhaft ein Chromatogramm mit fermentiertem Apfelsaft; Kestose eluiert nach einer Retentionszeit von 31 Min. Die Kestosegehalte der Lebensmittel vor und nach der Fermentation mit L. sanfranciscensis sind in Tabelle 1 dargestellt.
  • Es konnten neben der Kestose auch geringe Gehalte an Zuckerverbindungen, die vorrangig Kestosen enthalten, z.B. Nystose, nachgewiesen werden.
  • Tabelle 1 Gehalt an 1-Kestose (g/kg)
    Figure 00140001

Claims (9)

  1. Verfahren zur direkten, fermentativen Anreicherung von Ausgangsprodukten mit Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen, umfassend die Schritte: – einstellen des Saccharosegehaltes in dem Ausgangsprodukt auf einen Gehalt von 5-25% der Trockenmasse, vorzugsweise 6-15%, weiter vorzugsweise 8-12%; – einstellen des Wassergehaltes in trockenen Ausgangsprodukten auf mehr als 40%; – animpfen des Ausgangsproduktes mit 106–1010 (KbE/ml) Lactobacillen, die eine Fructosyltransferase Aktivität haben; und – fermentieren des angeimpften Ausgangsproduktes bei einer Temperatur von 10–50°C und einem pH Wert von 3.5 bis 8.5.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lactobacillen über das Enzym Levansucrase verfügen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei die Lactobacillen ausgewählt sind aus der Aufzählung entsprechend 2, vorzugsweise der Stamm L. sanfranciscensis.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ausgangsprodukt ein Frucht-, Gemüse-, Milch- und/oder Getreidesubstrat ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ausgangsprodukt ein Mischsubstrat aus Frucht-, Gemüse-, Milch- und/oder Getreidesubstraten ist.
  6. Verwendung eines Verfahrens zur direkten Anreicherung von Lebensmitteln mit Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Verwendung eines Verfahrens zur direkten Anreicherung von Nahrungsergänzungsmitteln mit Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
  8. Verwendung eines Verfahrens zur direkten Anreicherung von Futtermitteln mit Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
  9. Verwendung eines Verfahrens zur direkten Anreicherung von Kosmetika mit Kestose oder Zuckerverbindungen, die vorrangig aus Kestose bestehen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL181431A0 (en) * 2007-02-19 2007-07-04 Micha Shemer Fruit juice and puree with a lowered amount of available sugars
WO2010061383A1 (en) 2008-11-26 2010-06-03 Biodalia Microbiological Technologies Ltd. A method of in-situ enrichment of foods with fructan
EP2386649A1 (de) * 2010-05-12 2011-11-16 Tiense Suikerraffinaderij N.V. Verfahren zur Gewinnung von Betain aus Melasse
CU24158B1 (es) * 2012-09-18 2016-03-30 Ct De Ingeniería Genética Y Biotecnología Método de obtención de 1-kestosa
US10072311B2 (en) * 2012-11-08 2018-09-11 Ludwig Stocker Hofpfisterei Gmbh Microorganisms from sourdough
EP2829612A1 (de) * 2013-07-25 2015-01-28 Technische Universität München Verfahren zur Herstellung von Exopolysacchariden, Produkte und Verwendungen davon
IL297608A (en) 2016-10-26 2022-12-01 Yissum Res Dev Co Of Hebrew Univ Jerusalem Ltd Food products that contain a low amount of sugars and a high amount of fiber
US11964041B2 (en) * 2018-04-15 2024-04-23 Gan Shmuel Foods Ltd. Compositions comprising levan and use thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05153952A (ja) * 1991-12-09 1993-06-22 Gun Ei Chem Ind Co Ltd 糖類酒
CA2409965A1 (en) * 2000-05-25 2001-11-29 Gerritdina Hendrika Van Geel-Schutten Fructosyltransferases (inulosucrase and levansucrase) from lactobacillus reuteri
EP1346025A2 (de) * 2000-12-21 2003-09-24 Société des Produits Nestlé S.A. Levan produzierender lactobacillus-stamm und seine verwendung in nahrungsmittelprodukten für menschen und haustiere

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Publication number Publication date
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