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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Starter (Starterstammgemisch)
für die
Fermentation von Gemüse,
Futter oder von anderem von Pflanzen stammendem Material bereit,
wobei der Starter Milchsäurebakterienstämme umfasst,
die auf ähnliche
Weise wie die natürliche
spontane Milchsäuregärung wirken.
Mittels des Startergemisches ist es möglich, fermentiertes Gemüse mit gutem
Geschmack und guter und einheitlicher Qualität in einer kontrollierten Weise
herzustellen. Die Erfindung stellt auch einen Milchsäurebakterienstamm bereit,
der aus Pflanzenmaterial isoliert wurde und vermutlich probiotische
Merkmale besitzt.
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Die
kommerziellen Gemüsefermentationen
werden im Allgemeinen immer noch mittels der natürlichen mikrobiellen Flora
der zu fermentierenden Pflanzen durchgeführt. Dies erhöht die Produktionskosten
wesentlich, da der Erfolg der Fermentation zufällig sein kann und die Verarbeitungszeit
gewöhnlich
lange ist und von der Ausgangsflora und dem Fortschreiten der mikrobiellen
Abfolge abhängt.
Milchsäurebakterien
wurden aus natürlich
fermentiertem Gemüse
isoliert und charakterisiert (Valdez et al., 1991), und daher war
seit langem bekannt, welche Bakterien in fermentierten Pflanzenmaterialien
vorliegen. Diese Bakterien wurden untersucht und es wurden Anstrengungen
unternommen, geeignete Starterstammgemische herauszufinden (Purtsi
et al., 1999; Gardner et al., 2001) und die gemeinsamen Mengen der
Stämme
zu optimieren, die in derartigen Gemischen enthalten sind (Savard
et al., 2000). Jedoch stehen sehr wenig kommerzielle Starter-Bakterienstämme für die Fermentation
von Gemüse
zur Verfügung
und überhaupt
keine finnischen Stämme.
Außerdem
ist die Verwendung kommerzieller Starter aufgrund des Mangels an
grundlegenden Informationen über
die Mikrobiologie derartiger Fermentationen in einheimischem Gemüsematerial
eingeschränkt.
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Die
Konservierung von Gemüse
durch Fermentation, wobei Milchsäurebakterien
ausgenutzt werden, ist ein altes Verfahren. Die Verbraucher können diese
Produkte als natürlich
und gesund ansehen. Der Vitamin- und Mineralgehalt der fermentierten
Gemüse
hängt von
dem entsprechenden Gehalt des Ausgangsmaterials ab. Während der
Fermentation werden die Kohlenhydrate abgebaut und die Proteine
werden durch die Wirkung von organischen Säuren verdaut, wobei die Verdaubarkeit
der Produkte verbessert wird. Organische Säuren können auch die Absorption von
Mineralien, insbesondere Eisen, fördern (Eriksson, 1991). Die
Menge der verschiedenen Vitamine mit Ausnahme von Thiamin, Riboflavin,
Niacin, Folsäure
und Vitamin B12 sowie Vitamin K (McFeeters,
1993) wird während
der Fermentation verringert. Salz fördert den Fermentationsprozess
und hält
die Textur des Sauerkrauts stabil (Sillanpää, 1984). Jedoch ist eine Salzmenge
im Überfluss
für die
Gesundheit schädlich.
Man fand in Studien heraus, die unter Verwendung von Krebszellen
(in vitro) und Labortieren durchgeführt wurden, dass Glucosinolate
und ihre Abbauprodukte, die in Kohlpflanzen vorhanden sind, antikanzerogene
Effekte haben. Die Abbauprodukte der Glucosinolate haben das Wachstum
einiger Bakterien und Hefen verhindert (Ryhänen et al., 2001).
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Die
gesundheitsfördernde
Aktivität
fermentierter Produkte ist offensichtlich primär mit der Darmfunktion verknüpft. Die
ausgleichende Wirkung probiotischer Milchsäurebakterien auf z.B. die gestörte mikrobielle Darmflora
ist gut bekannt (Gorbach, 1990), und man nimmt an, dass die Probiotika
das Serumcholesterin senken, die Immunantwort verbessern und Allergien
lindern. Außerdem
reduzieren die Milchsäurebakterien
die Aktivität
derartiger Enzyme, die krebsproduzierende Verbindungen aktivieren
(Sanders 1998, Ziemer and Gibson 1998).
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Nach
den neuen Ernährungsempfehlungen
sollte die Verwendung von Gemüse
in der täglichen
Ernährung
erhöht
werden. Man glaubt, dass verschiedene Verbindungen (einschließlich Ballaststoffe,
Antioxidantien und Flavonoide), die in Pflanzen enthalten sind,
wichtig für
die Gesundheit sind. Obwohl Probiotika in Milchprodukten reichlich
verwendet werden und der klinische Beweis ihrer Auswirkungen auf
die Gesundheit existiert, wurden mit Gemüse, das mittels probiotischer
Bakterien hergestellt wurde, keine klinischen Tests durchgeführt, die
denjenigen mit probiotischen Milchprodukten entsprechen. Falls fermentiertes
Gemüse
mittels Probiotika hergestellt werden könnte, würde es die derzeitige Auswahl
an Gemüse
abwechslungsreicher gestalten und den Anstieg der Verwendung von
Gemüse
fördern.
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Der
für die
Fermentation von Pflanzenmaterial entwickelte Starter besitzt Merkmale,
die die Fermentation ermöglichen,
die der spontanen Milchsäuregärung bei
Gemüse ähnelt. Bei
der spontanen Milchsäuregärung wird
die Fermentation durch Leuconostoc mesenteroides gestartet, dessen
Wachstum verhindert wird, wenn die Azidität ansteigt. Die säuretoleranten
Lactobacillus plantarum- und Lactobacillus brevis-Stämme überleben.
Die Fermentation tritt in flüssiger
Phase auf, in die die von dem Bakterium zum Wachstum benötigten Nährstoffe
gelöst
werden. Flüssigkeit
und Nährstoffe
können
von den Pflanzenzellen mittels osmotischen Drucks, d.h. durch Zugabe
von Salz, freigesetzt werden. Das Salz fungiert ebenfalls als Konservierungsmittel, indem
Milchsäurebakterien
begünstigt
werden und indem das Wachstum von kontaminierenden Mikroben verhindert
wird. Die Fermentation findet unter anaeroben Bedingungen statt,
wodurch die Produktion von Milchsäure am effizientesten ist.
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Ein
Starter für
Gemüse
sollte unter Anderem folgende Anforderungen erfüllen:
- – Produziert
schnell Säure
von zur Verfügung
stehenden Zuckern
- – Wächst bei
niedrigen Temperaturen
- – Hat
einen positiven Effekt auf die Textur, das Aroma und den Geschmack
des Produkts
- – Produziert
keinen Schleim
- – Wirkt
gut mit den anderen Bakterien im Starter zusammen
- – Ist
biotechnologisch tolerant: toleriert die Verarbeitung z.B. Gefriertrocknen
- – Verhindert
das Wachstum von nahrungsmittelvergiftenden und kontaminierenden
Mikroben
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Die
heutzutage verwendeten Starter bestehen aus zwei verschiedenen Typen:
- – Technische
Starter, die eine gute Fermentationsaktivität besitzen, die aber nicht
im Darm überleben.
- – Probiotische
oder therapeutische Bakterien, die eine gute Fermentationsaktivität besitzen
und die auch im Darm überleben,
wobei sie eine Auswirkung auf die Gesundheit und das Wohlbefinden
haben.
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Der
Starter (Starterstammgemisch) nach der vorliegenden Erfindung, der
in der vorliegenden Erfindung als „Ferme-Starterstammgemisch" bezeichnet wird,
ist ein Gemisch aus drei Milchsäurebakterienstämmen mit
einem synergistischen Effekt auf die Merkmale des herzustellenden
Produkts. Die im Starterstammgemisch enthaltenen Stämme sind:
- – Pediococcus
sp. P45 (DSM 14488)(wahrscheinlich Pediococcus pentosaceus) oder
stattdessen Pediococcus sp. 9/PX3 (DSM 14487)(wahrscheinlich Pediococcus
dextrinicus): bildet Säure
zu Beginn der Fermentation
- – Leuconostoc
sp. 78 (DSM 14486)(wahrscheinlich Leuconostoc mesenteroides): bildet
Aroma und Säure
- – Lactobacillus
sp. 2* (DSM 14485)(Lactobacillus paraplantarum): bildet Säure und
ist offensichtlich ein probiotischer Stamm.
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Bei
der Charakterisierung der Stämme
fand man heraus, dass sie wahrscheinlich zu den vorstehend erwähnten Spezies
gehören.
Im Folgenden werden hauptsächlich
die vorstehend erwähnten
wahrscheinlichen Speziesnamen davon verwendet.
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Im
Prinzip wirkt der Starter auf ähnliche
Weise unabhängig
von dem zu fermentierenden Pflanzenmaterial und der Züchtungszeit.
Die Züchtungstemperatur
sollte im Bereich von 18–35°C gehalten
werden, da die erfindungsgemäßen Stämme mesophil
sind. Für
die Fermentation benötigte
Nährstoffe
sollten ebenfalls zur Verfügung
stehen. Dies wird bei der Herstellung von Sauerkraut und fermentierter
Gurke durch Zugabe von Salz sichergestellt. Bei der Fermentation
von Karottensaft oder anderer Säfte
befinden sich die Nährstoffe
bereits in der Flüssigkeit.
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Der
Starter wird dem zu fermentierenden Material entweder als gefriergetrocknetes
Pulver oder vorkultiviert in Gemüsesaft
zugesetzt. Die Fermentation wird durch den homofermentativen Pediococcus
penatosaceus P45 und den heterofermentativen Leuconostoc mesenteroides
78 gestartet. Der Bereich des pH-Optimums von P. pentosaceus ist
höher als
derjenige von Lc. mesenteroides und Lactobacillus paraplantarum.
Daher produziert er Milchsäure
effektiver zu Beginn der Fermentation, wenn der pH-Wert fast neutral
ist. Das Wachstum von P. pentosaceus wird verhindert, wenn der pH-Wert
unter 4 fällt,
wobei die Fermentation durch Lc. mesenteroides und L. paraplantarum
fortgesetzt wird. Lc. mesenteroides ist ein Aromabildner, der Milchsäure und
Essigsäure
sowie Kohlendioxid aus den fermentierbaren Substraten bildet. Außerdem produziert
er aromatische Verbindungen. Essigsäure ist eine schwächere Säure als
Milchsäure,
wobei Lc. mesenteroides alleine die effektive Milchsäureproduktion
zu Beginn der Fermentation nicht genügend sicherstellen kann. Dies wird
mittels P. pentosaceus sichergestellt, der andererseits keine aromatischen
Substanzen bildet. Ein homofermentativer säureertragender Stamm L. paraplantarum
2* bleibt am Ende der Fermentation als dominanter Stamm übrig, der
ebenfalls effektiv Milchsäure
produziert. Dieser Stamm ist zur Fermentation von Pflanzenmaterial
geeignet. Andererseits wurde in in vitro-Bedingungen gezeigt, dass
er im menschlichen Darm überlebt und
an die Darmoberfläche
anheften kann, wobei er offensichtlich probiotische Merkmale besitzt.
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Es
sollte angemerkt werden, dass der Stamm Pediococcus dextrinicus
9/PX3 erfindungsgemäß im Starter
anstelle von Pediococcus pentosaceus P45 verwendet werden kann,
aber seine Verwendung im Starter ist durch seine schwache kompetitive
Kapazität
mit anderen Stämmen
eingeschränkt.
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Folglich
betrifft die vorliegende Erfindung eine Kultur, wie in Anspruch
1 beansprucht, und deren Verwendung für die Fermentation von Pflanzenmaterial,
d.h. Gemüse,
Futter oder anderem von Pflanzen stammendem Material, insbesondere
Gurken. Zu den Reinkulturen von Lactobacillus sp. 2* (DSM 14485)
können der
Bakterienstamm Pediococcus pentosaceus P45 (DSM 14488) und der Stamm
Leuconostoc mesenteroides 78 (DSM 14486) hinzugefügt werden,
so dass ein Starter gebildet wird, der zur Verwendung für die Fermentation
von Pflanzenmaterial angepasst ist.
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Genauer
gesagt betrifft die Erfindung eine Reinkultur des Stammes Lactobacillus
paraplantarum 2* und die Verwendung dieses Stammes in einem Starter,
der zur Verwendung für
die Fermentation von Pflanzenmaterial angepasst ist. Außerdem betrifft
die Erfindung ein Verfahren für
die Fermentation von Pflanzenmaterial, wobei bei dem Verfahren das
zu fermentierende Pflanzenmaterial mit der erfindungsgemäßen Starterstammmischung
in Kontakt gebracht wird und das Pflanzenmaterial bei Raumtemperatur
etwa 1 bis 14 Tage unter anaeroben oder mikroaerophilen Bedingungen
fermentiert wird, bis die gewünschte
Säurekonzentration erreicht
ist, die von dem Produkt abhängt
und von einem pH-Wert
von 3,5 bis 4,5 variiert.
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Man
fand heraus, dass die Verwendung der erfindungsgemäßen Starterstammmischung
als Starter die Fermentation beschleunigte, indem die Entwicklung
von Milchsäure
zu Beginn der Fermentation gefördert wurde.
Mittels des Starters wurden Produkte mit guter Qualität erhalten,
deren Textur und Geschmack makellos waren. Dies führte zu
einer gesicherten Milchsäuregärung und
Produkten mit einheitlicher Qualität. Die Produkte besitzen vermutlich
auch probiotische Aktivität:
die Stresstoleranz und die Anheftung an die Schleimhaut des Stammes
Lactobacillus paraplantarum 2* erwiesen sich als gut.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1a und 1b.
Ergebnisse des Stresstoleranztests der Bakterienstämme Lactobacillus
paraplantarum 2* und Leuconostoc mesenteroides 78: (1a)
Toleranz von Gallen- und Bauchspeicheldrüsensaft und (1b)
Säuretoleranz.
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2a und 2b.
Auswirkung des Starterspiegels auf die Erniedrigung des pH-Wertes (2a) und auf die
titrierbare Azidität
(2b) in Gurkenlake.
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3a und 3b.
Chemische Analysen der fermentierten Gurken. Der pH-Wert (3a)
und die titrierbare Azidität
(3b) der Gurkenlake.
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4a und 4b.
Geschmacksbewertungsprofil von fermentierten Gurken.
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Isolierung
der erfindungsgemäßen Milchsäurebakterienstämme
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1. Lactobacillus paraplantarum
2*:
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Milchsäurebakterienstämme wurden
aus der spontanen Fermentation von fermentierten Gurken in verschiedenen
Phasen der Fermentation isoliert. Die Stämme wurden auf der Basis eines
DNA-Tests, eines API-Tests (Verwertung von Zuckern) und auf der
Basis der Mikroskopie identifiziert. Die meisten der isolierten Stämme waren
Lactobacillus plantarum, zusätzlich
wurden einige Lactobacillus pentosus- und Lc. mesenteroides-Stämme gefunden.
Neben diesen Tests wurde der Stamm bei VTT mittels Ribotypisierung
identifiziert, wobei man herausfand, dass es sich wahrscheinlich
um Lactobacillus plantarum handelt.
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Lactobacillus
sp. 2* wurde später
als die Spezies Lactobacillus paraplantarum mittels eines speziesspezifischen
PCR-Verfahrens identifiziert (Torriani et al., 2001). Die PCR-Reaktion
ergibt ein 107 bp-Produkt, wobei Lactobacillus paraplantarum und
Lactobacillus pentosus 318 bzw. 218 bp-Produkte ergeben. Der Stamm
wurde nach dem Budapester Vertrag bei der Hinterlegungsstelle DSMZ
(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, GmbH) am
31. August 2001 mit der Hinterlegungsnummer DSM 14485 hinterlegt.
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2. Leuconostoc mesenteroides
78:
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Milchsäurebakterienstämme wurden
aus verschiedenen Phasen der spontanen Fermentation von Sauerkraut
isoliert. Dieser Stamm wurde mittels eines DNA-Tests, eines API-Tests und Ribotypisierung
identifiziert, und man fand heraus, dass es sich wahrscheinlich
um Leuconostoc mesenteroides handelt. Der Stamm wurde nach dem Budapester
Vertrag bei der Hinterlegungsstelle DSMZ (Deutsche Sammlung von
Mikroorganismen und Zellkulturen, GmbH) am 31. August 2001 mit der
Hinterlegungsnummer DSM 14486 hinterlegt.
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3. Pediococcus pentosaceus
P45:
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Neue
Starterstämme
wurden aus Gras isoliert, das in Einmachgläsern aufbewahrt und bei 21,
30 und 45°C
inkubiert wurde. Nach 1 und 2 Tagen wurden Proben genommen. Genauer
gesagt suchten wir unseren eigenen Pediococcus pentosaceus-Stamm,
der den Stamm P. pentosaceus DSMZ 20333, der in der klinischen Studie
verwendet wurde, ersetzen würde.
Neben physiologischen und biochemischen Tests wurde ein API-Test
bei der Identifizierung der Stämme
durchgeführt.
Wir waren bei der Isolierung eines gut für die Gemüsefermentation geeigneten Pediococcus
pentosaceus P45-Stammes aus Gras erfolgreich, der bei 45°C inkubiert
worden war. Der Stamm wurde nach dem Budapester Vertrag bei der
Hinterlegungsstelle DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen
und Zellkulturen, GmbH) am 31. August 2001 mit der Hinterlegungsnummer
DSM 14488 hinterlegt.
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4. Pediococcus dextrinicus
9/PX3
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Milchsäurebakterienstämme wurden
aus verschiedenen Phasen der spontanen. Fermentation von Sauerkraut
isoliert. Der Stamm wurde mittels eines API-Tests, physiologischer
und biochemischer Tests und Ribotypisierung identifiziert, und man
fand heraus, dass es sich wahrscheinlich um Pediococcus dextrinicus handelt.
Der Stamm wurde nach dem Budapester Vertrag bei der Hinterlegungsstelle
DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, GmbH)
am 31. August 2001 mit der Hinterlegungsnummer DSM 14487 hinterlegt.
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Die
Ergebnisse des API-Tests für
die vorstehend erwähnten
Stämme
sind in Tabelle 1 dargestellt. RiboPrint-Fingerprints bestätigten die
Identifizierung der Stämme. Tabelle
1. Fermentation von Zuckern und Zuckeralkoholen mit den erfindungsgemäßen Stämmen
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Charakterisierung der
Stämme
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Die
Eignung der Bakterienstämme
als Probiotika wurde in in vitro-Bedingungen an den Universitäten von
Helsinki (HY) und Turku (TY) getestet. L. paraplantarum 2* erwies
sich als der resistenteste der vier Stämme, die in den Stresstoleranz-Tests
getestet wurden. Lc. mesenteroides 78 zeigte ebenfalls sehr gute
Resistenz. Die Anheftung der Stämme
an den menschlichen Darm wurde an der Universität von Turku getestet. L. paraplantarum
2* zeigte eine deutliche Anheftung, während Leuconostoc sp. 78 nur
eine leichte Anheftung zeigte.
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Stresstoleranz
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Die
Toleranz von Milchsäurebakterien
gegenüber
Bauspeicheldrüsensaft
und Gallensalzen wurde im Department of Food Technology der Universität von Helsinki
getestet. Die Stämme
wurden in MRS-Bouillon gezüchtet,
und die Bestimmung erfolgte in doppeltem Ansatz.
- – Toleranz
gegenüber
Gallensalzen:
0,3% Gallensalze (Merck Oxgall) wurden der MRS-Bouillon
zugegeben.
- – Toleranz
gegenüber
Bauspeicheldrüsensaft:
1,9%
mg/ml Pancreatine, aus Schweine-Bauspeicheldrüse isoliert, wurden der MRS-Bouillon
zugegeben.
- – Säuretoleranz:
Der
pH-Wert des MRS-Mediums wurde mit 37 N HCl auf pH 4 und auf pH 2
eingestellt.
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Die
Ergebnisse der Stresstoleranztests sind in den 1a und 1b angegeben.
Sowohl Lc. mesenteroides 78 als auch L. paraplantarum 2* zeigten
eine gute Toleranz gegenüber
Gallensalzen und Bauchspeicheldrüsensaft.
Sie überlebten
bei einem pH-Wert von 4, aber bei einem pH-Wert von 2 nahm ihre
Anzahl wesentlich ab, obwohl ihr Wachstum nicht vollkommen verhindert
wurde.
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Adhäsion
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Die
Adhäsion
der Stämme
L. paraplantarum 2* und Lc. mesenteroides 78 an menschliche Darmschleimhaut
wurde im Department of Biochemistry and Food Chemistry der Universität von Turku
getestet.
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In vitro-Adhäsion der
Stämme
Lc. mesenteroides 78, L. paraplantarum 2* und L. rhamnosus GG (Vergleichsstamm)
an die Darmschleimhaut.
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Züchtungsbedingungen:
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Die
Bakterien wurden über
Nacht in MRS-Bouillon (Merck, Darmstadt, Deutschland) bei 37°C ohne Sauerstoff
gezüchtet.
Um die Bakterien metabolisch zu markieren, wurden 10 μl Methyl-1,2[3H]Thymidin (6,7 Ci.mMol–1,
Nen-Produkte) pro
ml Wachstumsmedium zugegeben. Die Bakterien wurden durch Zentrifugation (1000 × g) geerntet,
mit HEPES (N-2-Hydroxyethylpiperazin-N'-2-ethansulphonsäure)-Hank-Puffer
(HH; 10 mM HEPES; pH 7,4) gewaschen und in HH-Puffer resuspendiert.
Die Absorption bei 600 nm wurde auf 0,25 ± 0,01 eingestellt und dann
10-fach in HH-Puffer (etwa 107 KBE/ml) resuspendiert,
um die Substratsättigung
zu vermeiden (Tuomola und Salminen, 1998).
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Die
Schleimhaut wurde aus dem gesunden Teil des menschlichen Colons
hergestellt, wie früher
beschrieben (Ouwehand und Conway, 1996). Kurz gesagt wurde das Colon
unmittelbar nach der Resektion auf Eis gesetzt, und es wurde innerhalb
von 20 Minuten verwendet. Das Colonstück wurde aufgeschnitten und
behutsam in HH-Puffer gewaschen. Der Schleim wurde mit einem Gummispartel
herausgekratzt und zweimal zentrifugiert, um Partikelmaterial zu
entfernen. Der Schleim wurde bis zur Verwendung bei –70°C aufbewahrt.
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Für die Adhäsionsstudie
(Ouwehand et al., 1999) wurde der Schleim in Proteinkonzentrationen
von 0,5 mgml
–1 verdünnt und
passiv auf Mikrotiterplattenvertiefungen durch eine Inkubation über Nacht
bei 4°C
immobilisiert. Überschüssiger Schleim
wurde mit HH-Puffer ausgewaschen und die radioaktiv markierten Bakterien
wurden in vier parallelen Vertiefungen zugegeben. Die Bakterien
wurden bei 37°C
inkubiert, und nach 60 Minuten wurden die Vertiefungen gewaschen,
um die nicht angehefteten Bakterien zu entfernen. Die angehefteten
Bakterien wurden freigesetzt und durch 60-minütige Inkubation mit 1% SDS
in 1M NaOH bei 60°C
lysiert. Die Adhäsion
wird als Prozentsatz ausgedrückt:
Radioaktivität,
erhalten aus den Vertiefungen, im Vergleich zur Radioaktivität, die den
Vertiefungen zugegeben wurde. Zur Bestimmung wurde Schleim von drei
Individuen verwendet, und die Bestimmungen wurden mindestens in
dreifacher Ausführung
durchgeführt. Tabelle
2. Ergebnisse des Adhäsionstests
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Studien zu den Produktmerkmalen,
die mit dem erfindungsgemäßen Startergemisch
hergestellt wurden, und zur Eignung der Stämme für die Fermentation.
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KLINISCHE STUDIE
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Die
Auswirkungen der Produkte, die mit einem Starterstammgemisch hergestellt
wurden, das den erfindungsgemäßen Bakterienstamm
Lactobacillus paraplantarum 2* enthält, auf die Gesundheit wurden
am Department of Clinical Nutrition der Universität von Kuopio
untersucht. Die Nährmerkmale
und Auswirkungen des fermentierten Gemüses auf die Gesundheit wurden
in der Studie untersucht. Die Studie sollte offenbaren, ob das mit
den probiotischen Bakterienstämmen
fermentierte Gemüse
mehr gesundheitsfördernde
Effekte hervorruft als Produkte, die durch herkömmliche Fermentation hergestellt
wurden. Es wurden keine entsprechenden klinischen Studien durchgeführt, die
die Zugabe von probiotischen Bakterienstämmen zu Gemüse betreffen. Die Ergebnisse
werden derzeit verarbeitet.
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Die
Forschung liefert neue Informationen über die Auswirkungen von fermentiertem
Gemüse
auf die Gesundheit. Außerdem
können
die Auswirkungen von mit herkömmlichen
Verfahren fermentierten Produkten und denjenigen, die mit probiotischen
Bakterienstämmen
fermentiert wurden, auf die Gesundheit mit der Kost verglichen werden,
die keine derartigen Produkte enthält.
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In
den klinischen Studien wurden vier Produkte verwendet: Sauerkraut,
Sauerkrautsaft, geriebene schwedische Rübe und Karottensaft, die in
zwei Phasen hergestellt wurden. Für alle zu testenden Produkte wurde
ein entsprechendes Kontrollprodukt hergestellt. Die zu testenden
Produkte werden nachstehend als „probiotische" Produkte bezeichnet.
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Herstellung der Produkte
für die
klinische Studie
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Züchtung der Starterstämme in Karottensaft
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Karottensaft
wurde gepresst und in einen Kühllagerraum
mit –20°C überführt. Der
Saft wurde über Nacht
bei Kühlschranktemperatur
aufgetaut und 20 min bei 121°C
autoklaviert. Der pH-Wert des Saftes betrug 5,42. Das Wachstum der
folgenden Stämme
in Karottensaft wurde im Test überwacht:
Lc.
mesenteroides 78
L. paraplantarum 2*
Leuconostoc 1*
P.
pentosaceus DSMZ 20333
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Die
Stämme
wurden über
Nacht in MRS-Bouillon bei 30°C
einer Passage unterworfen und mit 1% Inokulum in Karottensaft angeimpft.
Die Säfte
wurden 21 h bei 30°C
fermentiert. Der pH-Wert der Säfte
wurde gemessen, und die Zellzahl der Milchsäurebakterien wurde aus den
Stämmen,
die in MRS-Bouillon gezüchtet wurden,
und denjenigen, die in Karottensaft gezüchtet wurden, auf MRS-Medium-Bouillon bestimmt
(Tabelle 3). Die Säfte
wurden in Flaschen abgefüllt.
Die Säfte
wurden zur Herstellung der geriebenen schwedischen Rübe für die klinische
Studie verwendet. Die geriebene schwedische Rübe wurde mit einem Startergemisch, enthaltend
L. paraplantarum 2*, Lc. mesenteroides 78 und P. pentosaceus DSMZ
20333, fermentiert. Tabelle
3. Anzahl der Milchsäurebakterien
in Karottensaft und in MRS-Bouillon
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Anschließend wurde
die Aktivität
der in Karottensaft-Inokulum gezüchteten
Stämme
getestet, indem entsprechend 1% eines Inokulums in autoklavierten
Karottensaft angeimpft wurde. Die in dieser klinischen Studie verwendeten
Stämme
wurden für
das Experiment ausgewählt
(Tabelle 4). Die Stämme
wurden 18,5 h bei 30°C
gezüchtet. Tabelle
4. Anzahl der Milchsäurebakterien
in Karottensaft
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Sauerkraut
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Das
Sauerkraut wurde hergestellt und in 100 g-Portionspackungen in 20%
Kohlendioxid-Schutzgas für die
erste und zweite Versuchsphase zu verschiedenen Zeiten verpackt.
Als Zusatz wurde 1% PVD-Vakuumsalz + E535, Saltunion, Algol, verwendet.
Zudem wurde dem probiotischen Sauerkraut 1% in Karottensaft gezüchteter
Starter zugegeben. Der Starter war ein Gemisch aus drei Stämmen: L.
paraplantarum 2*, Pediococcus pentosaceus DSMZ 20333, Lc. mesenteroides
78.
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Sauerkrautsaft
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Wurde
durch Pressen der vorstehenden Sauerkrautcharge hergestellt. Der
Saft wurde in 2 dl-Kartons für
die erste Versuchsphase verpackt. Vor dem Verpacken wurde dem Kontrollsauerkraut
27% Karottensaft zugegeben. Dem probiotischen Sauerkrautsaft wurde
der L. paraplantarum 2*-Stamm zugegeben, wobei 1,2 Liter als Konzentrat
und etwa 6 l als fermentierter Karottensaft zugegeben wurden. Das
Konzentrat war durch Zentrifugation des Karottensafts hergestellt
worden, der durch ein Inokulum von L. paraplantarum 2* fermentiert
wurde. Zusätzlich
wurden 2,5 Liter unfermentierter Karottensaft zugegeben. Insgesamt
wurden 20% Karottensaft zugegeben. Der probiotische Saft wurde sehr
sauer, während
der Kontrollsaft milder war.
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Der
Kontroll-Sauerkrautsaft wurde in 10 l-Plastikkanistern in einem
Kühlraum
bei +5°C
für die
zweite Versuchsphase aufbewahrt. Am Boden der Flasche hatte sich
ein Präzipitat
angesammelt, und es wurde darauf geachtet, dass sich das Präzipitat
nicht mit dem Saft vermischte. Einen Tag vor der Verpackung wurde
dem Saft 25% frischer Karottensaft zugegeben. Der probiotische Sauerkrautsaft
wurde bei –25°C gelagert
und 2 Tage in einem Kühlraum
aufgetaut. Das Präzipitat,
das sich am Boden der Flasche ansammelte, war nicht gänzlich mit
dem Saft vermischt. Einen Tag vor dem Verpacken wurde dem Saft 25%
frischere Karottensaft zugegeben. Zusätzlich wurde unmittelbar vor
dem Verpacken etwa 1 Liter des Stammes L. paraplantarum 2*, der
in Karottensaft gezüchtet
wurde, als Konzentrat zugegeben. Die Säfte wurden verpackt.
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Geriebene schwedische
Rübe
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Die
geriebene schwedische Rübe
wurde für
beide Versuchsphasen getrennt hergestellt. Das Geriebene wurde in
Salzlake fermentiert, indem zu 60 kg Geriebenem 60 Liter gewürzte Salzlake
gegeben wurden. Beim Verpacken wurde die Salzlake abgesondert und
etwa 5 g davon wurden dem Boden des Beutels zugesetzt. Das Geriebene
wurde unter 20% Kohlendioxid-Schutzgas verpackt. Die Rohmaterialien
schlossen schwedische Rübe,
Karotte und Zwiebel in einem Verhältnis von 4:1:0,1 und die Gewürze Fructose,
Anis, Fenchel, Kümmel,
Koriander, Schnittlauch, Meersalz ein (die Bouillon enthielt 1%
Salz). Das Kontroll-Geriebene wurde
hergestellt, indem ein „Wildstamm-Inokulum" oder ein gemischter,
aus Sauerkrautsaft hergestellter Starter zugegeben wurden. Das probiotische
Geriebene war durch Zugabe von 1% des Gemisches der drei Stämme auf ähnliche
Weise zu derjenigen hergestellt worden, die bei der Herstellung
von Sauerkraut verwendet wurde. Die Rohmaterialien waren schwedische
Rübe, Karotte
und Zwiebel + Lauch in einem Verhältnis von 1:1:0,2 und die Gewürze Fructose,
Anis, Kräuter
der Provence und Meersalz (die Bouillon enthielt 1% Salz).
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Karottensaft
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Der
Karottensaft wurde für
beide Versuchsphasen getrennt hergestellt. Die Starter waren dieselben wie
bei der Herstellung der geriebenen schwedischen Rübe. Der Stamm
L. paraplantarum 2* wurde dem probiotischen Saft als Konzentrat
zugegeben. Die Azidität
des Karottensaftes wurde durch Zugabe von herkömmlichem Karottensaft eingestellt.
Der Saft wurde in 2 dl-Kartons verpackt. Die chemische Analyse der
Produkte erfolgte im chemischen Labor von MTT. Die Analysen wurden
für beide
Testphasen getrennt durchgeführt,
da die Produkte unter Verwendung verschiedener Rohmaterialchargen
hergestellt worden waren. Die mikrobiologischen Analysen für die Produkte
wurden im Laboratory of Food Chemistry und Technology des MTT am
Anfang und am Ende der Testphasen hergestellt (Tabellen 5 und 6). Tabelle
5. D- und L-Milchsäurekonzentrationen
und Anzahlen der Milchsäurebakterien
in Testprodukten.
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40
Personen der Testpersonen, die für
die klinische Studie angemeldet waren, wurden zu einem Interview
eingeladen, wobei 25 für
die Studie ausgewählt wurden.
22 Testpersonen blieben vom Anfang bis zum Ende in der Studie. Die
Studie dauerte vier Monate. Nach einem 2-wöchigen Grundzeitraum gab es
eine 4-wöchige Versuchsphase,
eine 4-wöchige
Pause und eine 4-wöchige
Versuchsphase. Die Proben wurden dreifach entnommen. Die Testpersonen
führten
3 Tage lang ein Nahrungsmitteltagebuch und sie beantworteten auch eine
Umfrage zu den sportlichen Gewohnheiten.
-
Die
Testprodukte waren geriebene schwedische Rübe und Sauerkraut sowie Karottensaft
und Sauerkrautsaft. Die Testpersonen erhielten ihre wöchentlichen
Portionen gefroren, und sie nahmen täglich 2 dl Saft und 100 g Geriebenes
zu sich. Die Testpersonen durften selbst entscheiden, in welcher
Reihenfolge sie die Produkte zu sich nahmen. Tabelle
6. Chemische Zusammensetzung der Produkte
-
Die
Testpersonen bewerteten die Geschmacksmerkmale des Karottensaftes
und der geriebenen schwedischen Rübe am Anfang und am Ende der
Studie. Eine erste Bewertung erfolgte von einem frischen Produkt
und die Letztere von demselben gefrorenen Produkt. Die geriebene
schwedische Rübe,
die unter Verwendung des Starters hergestellt worden war, deren
probiotische Merkmale untersucht wurden, war etwas ansprechender
als das Kontroll-Geriebene, obwohl es keinen statistischen Unterschied
zwischen ihnen gab. Im letzteren Bewertungszeitraum gab es keine
Unterschiede zwischen den Merkmalen. Die allgemeine Akzeptanz des
frischen Karottensafts, der mit dem probiotischen Starter hergestellt
wurde, war signifikant besser als diejenige des Kontrollsaftes.
Im letzteren Bewertungszeitraum gab es keine Unterschiede. Bei beiden
Zeiträumen
waren die Bewertungen gleich.
-
Die
Testpersonen gaben meistens ein positives Feedback für die Produkte
ab. Jedoch war der Sauerkrautsaft, insbesondere in der ersten Phase,
sehr sauer und die Testpersonen nahmen ihn verdünnt ein. Beim Verpacken war
dem Sauerkrautsaft Karottensaft zugesetzt worden, aber er setzte
die Azidität
nicht genügend herab.
Der Karottensaft der letzten Phase besaß etwas Bitterkeit, aber die
Testpersonen beschwerten sich nicht darüber. Der geriebenen schwedischen
Rübe zugesetzter
Kümmel
war für
die Testpersonen aus Ostfinnland ein seltsames Gewürz und es
wurde als etwas eigenartig befunden.
-
Die
chemische Analyse der Produkte wurde im chemischen Labor von MTT
durchgeführt.
Die Analysen erfolgten für
beide Testphasen getrennt, da die Produkte unter Verwendung verschiedener
Rohmaterialchargen hergestellt wurden. Die mikrobiologischen Analysen
für die
Produkte wurden im Laboratory of Food Chemistry and Technology des
MTT am Anfang und am Ende der Testphasen durchgeführt.
-
Es
konnten keine statistischen Unterschiede bei den Cholesterinwerten
der Testpersonen gefunden werden, obwohl der Mittelwert ein wenig
sank. Die Cholesterinwerte von allen Testpersonen waren gut und
es war schwierig, irgendwelche Veränderungen zu finden. Nach den
Ergebnissen änderte
sich der HDL-Spiegel nicht, während
der LDL-Spiegel ein wenig sank. Im kleinen Blutbild konnten keine
statistisch signifikanten Veränderungen
zwischen den Gruppen gefunden werden, und alle Testpersonen waren
gesund. Der β-Carotin-Spiegel
erhöhte
sich statistisch signifikant in beiden Gruppen und etwas mehr in
der probiotischen Gruppe. Bei der bakteriellen Gesamtzellzahl oder
Milchsäurebakterien-Gesamtzellzahl gab
es keinen Unterscheid zwischen der Kontroll- und der probiotischen
Gruppe. Bei jeder Testperson fand man heraus, dass im Mai die bakterielle
Gesamtzellzahl abgenommen hatte und die Milchsäurebakterien-Zellzahl zugenommen
hatte. Das kann sowohl auf Umweltfaktoren als auch Unterschiede
bei den Rohmaterialen der Produkte zurückzuführen sein.
-
Nach
den Ergebnissen nahm die Menge an Kresolen, die Hautkrebs und wahrscheinlich
auch Darmkrebs verursachen, sowohl in der Kontroll- als auch in
der probiotischen Gruppe ab. Es gab keine Unterscheide zwischen
den Gruppen. Am Ende der zweiten Testphase hatte die Menge an Kresolen
stark abgenommen. Die Reihenfolge, in der der Test begonnen wurde,
hatte keine Auswirkung auf die Kresol-Mengen. Die Menge der Phenole
zeigte keine statistischen Unterschiede zwischen den Gruppen, obwohl
der Spiegel der probiotischen Gruppe etwas niedriger war. Die Menge
der Phenole nahm am Ende der zweiten Testphase auf dieselbe Weise ab
wie die Menge der Kresole. Es gab keine Unterschiede bei den β-Glucuronidase-Spiegeln
zwischen den Gruppen. In Zukunft wird untersucht, ob die Änderungen
der Kresol- und Phenolmengen durch die Spiegel der bakteriellen
Zellzahlen erklärt
werden könnten.
Die Analyse der Ergebnisse geht noch weiter. Die Aufnahme der Produkte
während
der Testphasen zeigte keine schädlichen
Auswirkungen auf die Gesundheit.
-
Isolierung und Identifizierung
der Milchsäurebakterien
bei der MTT Food Research in Verbindung mit der klinischen Studie.
-
Die
MRS-Platten, die von den Fäzes-Proben
in Kuopio gezüchtet
wurden, waren zur MTT Food Research per Post geschickt worden, und
die Kolonien wurden von den Schalen isoliert und gereinigt. Insgesamt wurden
110 Proben eingesandt, und von jeder der Proben wurden 3–7 unterschiedliche
Kolonien gesammelt. Die gereinigten Stämme beliefen sich auf 334,
von denen sich 93 als L. plantarum-Stämme erwiesen. Vor der Testphase
konnte nur von einer Probe ein L. plantarum-Stamm isoliert werden.
Während
der ersten Testphase erhöhte
sich die Menge der aus den Fäzes
isolierten L. plantarum-Stämme
auf 30. Auch während
der zweiten Phase blieben die Mengen im Vergleich zum Anfangsspiegel
höher.
In Zukunft wird untersucht, ob es Unterschiede zwischen den probiotischen
und den Kontrollgruppen gibt. Zudem wird untersucht, ob die Stämme als der
als Probiotikum zugegebene Stamm L. paraplantarum 2* identifiziert
werden können.
-
TESTS ZUR
KONSERVIERUNG VON GURKEN
-
In
der Bioproduction Unit der Universität von Turku waren gefriergetrocknete
Starter aus den in der klinischen Studie verwendeten Stämmen L.
paraplantarum 2* und Lc. mesenteroides 78 und aus dem im Juni isolierten
Stamm P. pentosaceus P45 hergestellt worden. Die Eignung des Gemisches,
das diese drei Stämme (Ferme-Starterstammgemisch)
enthielt, bei der Herstellung der fermentierten Gurke wurde im Ausgangstest, der
im Juni durchgeführt
wurde, und in den eigentlichen Tests, die im Juli-August durchgeführt wurden,
getestet. Die Tests wurden sowohl im Labor als auch im praktischen
Maßstab
durchgeführt.
Die Gurken für
die Tests wurden von MTT/Horticultural Research in Piikkiö erhalten,
wo die Varität
Crispina für
diesen Test gezüchtet worden
war.
-
Die
Gurken wurden in Aluminiumbeuteln, Einmachgläsern und Ilves-Gläsern konserviert.
Das Ziel war, die Luftzufuhr zu den Behältern während der Konservierung zu
vermeiden. Die Fermentation wurde mittels pH-Wert-Messungen und
der titrierbaren Azidität überwacht.
Mikrobiologische Bestimmungen erfolgten am Anfang und am Ende der
Fermentation.
-
Verfahren
-
Mikrobiologische Verfahren
-
- Wasser zur Verdünnung:
Ringer-Lösung,
Stärke
1/4 (Merck), Sterilisierung im Autoklaven 20 min bei 120°C, verteilt
auf sterile Teströhrchen à 9 ml.
- Coliforme Enterobakterien: VRB-Agar (Biokar Diagnostics BK 086),
0,1% Glucose wurde zugegeben, gegossene Platten, eine Mediumschicht
auf die Oberfläche
gießen,
2-tägige
Inkubation bei 30°C.
- Milchsäurebakterien:
MRS-Agar (Bacto Lactobacilli MRS-Bouillon, Difco 0881-15-5, 1,5%
Agar), ausgestrichene Platten, 3-tägige anaerobe Inkubation bei
30°C.
- Hefen und Pilze: YGC-Agar (Difco 1900-17, Bacto-Hefeextrakt-Glucose-Chloramphenicol-Agar),
ausgestrichene Platten, 3-tägige
Inkubation bei 30°C.
-
Chemische Verfahren
-
- 1. pH-Wert: pH-Meter Orion 720A, Kombinationselektrode
Ross 8102SC. Proben mit etwa 5 ml wurden in einem Teströhrchen aufgenommen.
- 2. Titrierbare Azidität:
10 g Probe wurden in einen Erlenmeyer-Kolben eingewogen, mit 0,1
N NaOH (Titrisol) titriert, Indikator 1% Phenolphtalein in Ethanol
(vgl. Valion menetelmäopas,
S. 13). Die Gurken-Salzlaken-Proben
wurden gewogen, da die Salzlake immer ein Präzipitat enthielt, das die Pipette
verstopfte. 10 ml Salzlake wogen 10 g.
- 3. Salzkonzentration: Nach dem Buch „Valion menetelmäopas" S. 32 (IDF 12A:1969)
wurden 100 ml kochendes destilliertes Wasser zu 5 g Probe gegeben,
bei 50–55°C mit 0,1
N Silbernitrat titriert, 5% Kaliumchromat wurden als Indikator zugegeben.
-
Statistische
Verfahren
-
Die
statistischen Unterschiede wurden mit der unidirektionalen Varianzanalyse
für jeden
Probenentnahmezeitraum getrennt berechnet. Die Mittelwerte für die Behandlungen
wurden als Kleinste-Quadrat-Mittelwerte und Abweichungen als Standardabweichung
der Mittelwerte (SEM) berechnet. Die Mittelwerte wurden in Paaren
durch die Mittelwerte der Unterschiede verglichen. Die statistischen
Analysen wurden unter Verwendung des SAS/STAT-Programms, Version
8.1. (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) berechnet. Die statistische Analyse
der Geschmacksbewertung wird getrennt beschrieben.
-
Züchtung der Stämme in Gurken-Salzlake
-
Das
Wachstum der Starter-Stämme
in MRS-Bouillon und Gurken-Salzlake wurde verglichen. Die getesteten
Stämme
waren:
- 1. L. paraplantarum 2*
- 2. Lc. mesenteroides 78
- 3. P. dextrinicus 9/PX3 (Abkürzung
P9/PX3)
- 4. P. pentosaceus DSMZ 20333 (Abkürzung DSMZ)
- 5. P. pentosaceus P45 (Abkürzung
P45)
-
Der
pH-Wert und die titrierbare Azidität der Bouillons wurden untersucht. Tabelle
7. pH-Wert und titrierbare Azidität in MRS-Bouillon und Gurkensalzlake
1 Tag 30°C.
-
Eigentliche Tests
-
1. Vergleich mit der Kontrolle
und mit einem im Handel erhältlichen
Starter
-
Die
Gurken (Varietät
Crispina) wurden nacheinander in Aluminiumbeuteln und in 1 l-Einmachgläsern konserviert.
Die Eignung der Aluminiumbeutel war in vorausgehenden Tests getestet
worden. Auf der Basis der vorausgehenden Tests wurde Pediococcus
sp. P45 für
das Starterstammgemisch ausgewählt.
Das Ferme-Starterstammgemisch
wurde mit der Kontrolle und mit dem Starter Bioprofit (Valio Oy)
verglichen. Bioprofit besteht aus Lactobacillus rhamnosus und Propionibacterium
freudenreichii-Stämmen.
Der Starter wird als Schutzkultur in Milchprodukten und als Starter
für Gärfutter
verwendet.
-
Salzlake
wurde in der Menge des Gurkengewichts zugegeben. Die Salzlake wurde
aus Meersalz durch Kochen und Abkühlen auf Raumtemperatur hergestellt.
Die Salzkonzentration betrug 3%. Die Ergebnisse wurden statistisch
mittels der Unterschiede (F-Tests) verglichen.
-
Das
Ferme-Starterstammgemisch erniedrigte den pH-Wert im Vergleich zur
Kontrolle statistisch signifikant effektiver und produzierte Milchsäurebakterien
nach 3 Tagen Konservierung im Vergleich zur Kontrolle effektiver
(Tabelle 8). Der pH-Wert der Kontrollgurken sank fast auf demselben
Spiegel innerhalb von 5 Tagen, und die Milchsäuremengen waren fast dieselben
wie in den mit dem Starterstammgemisch konservierten Gurken (Tabelle
9).
-
Tabelle
8. Absinken des pH-Werts der Gurkensalzlaken während der Konservierung (n
= 5 oder n = 6).
-
Tabelle
9. Titrierbare Azidität
der Gurkensalzlaken (Milchsäure
mg/ml) während
der Konservierung (n = 5 oder n = 6).
-
2. Vergleichen der Dosierungsspiegel
des Starters
-
Im
Test wurde der Effekt der Dosierungsspiegel eines gefriergetrockneten
Starters, der aus Ferme-Starterstammgemisch hergestellt wurde, auf
die Fermentationsrate verglichen. Der Starter wurde in den Verhältnissen
1:1:1 in drei verschiedenen Spiegeln 105,
106, 107 KBE/ml
zugegeben. Die Fermentationsrate wurde mit derjenigen der Kontrolle
verglichen, die ohne den Starter hergestellt wurde. Die Salzlake
wurde aus Meersalz (3%) durch Kochen in Leitungswasser hergestellt.
Das Wasser wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Gurken, die zur Varietät Crispina
gehörten,
waren am Tag zuvor gepflückt
und aus Piikkiö von
einem für den
Test kultivierten Feld gebracht worden. Die Gurken wurden über Nacht
in einem Kühlraum
gelagert und mit einer Scheuerbürste
gewaschen, sorgfältig
gespült
und in Aluminiumbeutel eingewogen. Dieselbe Menge Salzlake, mit
der der Starter gemischt worden war, wurde den Beuteln zugegeben.
Es gab drei Probenentnahmezeiten und 5 parallele Proben wurden für jede Probenentnahmezeit
reserviert. Das Gewicht der Gurken variierte von 31 g bis 66 g.
Die Proben wurden im Fermentationsraum bei 21°C inkubiert, und die Proben
wurden nach 2, 4 und 10 Tagen genommen. Der pH-Wert wurde von jedem
der Gurkensäfte
getrennt und die titrierbare Azidität von einer vereinigten Probe
gemessen. Die statistischen Unterschiede der pH-Wert-Ergebnisse
und des Gewichts der Gurken wurden durch Varianzanalyse analysiert
und die Unterschiede wurden mittels der Gegensätze untersucht. Es gab keine
statistisch signifikanten Unterschiede beim Gewicht der Gurken.
Nach der Varianz-Analyse zeigte der pH-Wert der Gurken keine signifikanten
Unterschiede nach zwei Tagen, aber mittels Analyse der Gegensätze war
es möglich,
beim Starterspiegel von 107 KBE/ml den pH-Wert
signifikant effektiver (P = 0,0134) im Vergleich zur Kontrolle zu
senken. Bei einem Starterspiegel von 105 KBE/ml
sank der pH-Wert nach 4 Tagen nicht effizienter im Vergleich zur
Kontrolle, während
bei den Starterspiegeln von 106 und 107 KBE/ml der Unterschied signifikant war
(P = 0,0144 bzw. P = 0,0002). Der Starterspiegel 107 KBE/ml war
signifikant effektiver als der von 106 KBE/ml
(P = 0,0112). Nach 10 Tagen zeigten der Starter und die Kontrolle
keine statistisch signifikanten Unterschiede. Die Ergebnisse sind
in den 2a und 2b angegeben.
-
Nach
den Ergebnissen muss die Dosierung des gefriergetrockneten Starters
in der Salzlake den Spiegel 107 KBE/ml aufweisen,
falls es wünschenswert
ist, die Fermentation von Gurken zu Beginn der Konservierung zu
beschleunigen.
-
3. Vergleich eines gefriergetrockneten
und eines frischen Starters
-
In
den Experimenten wurden die Fermentationsaktivitäten der gefriergetrockneten
und frischen Starter verglichen. Im ersten Experiment, das später einer
Geschmacksbewertung unterzogen wurde (siehe nachstehend), wurden
die Kontrolle (Salzlake + 1% Gurkensaft), ein 1%-iges Starterstammgemisch
1:1:1 (g) über Nacht
in sterilem (autoklavieren bei 120°C, 20 min) Gurkensaft (die Stämme waren
getrennt gezüchtet
worden) und 107 KBE/ml gefriergetrocknetes
1:1:1 (KBE/g) Starterstammgemisch gezüchtet.
-
Der
gefriergetrocknete Starter war in der Bioproduction Unit der Universität von Turku
hergestellt worden. Die Menge des Starters wurde so berechnet, dass
die Salzlake ein Inokulum von 10
7 KBE/ml
enthalten würde
(Tabelle 10). Der gefriergetrocknete Starter wurde zuerst in 200
ml Wasser verdünnt,
und 1800 ml Salzlake wurden dazugegeben. Die Endkonzentration in
der Salzlake betrug zahlenmäßig (200
ml × 1,05 × 10
8 KBE/ml)/2000 ml = 1,05 × 10
7 KBE/ml. Tabelle
10. Anzahl der Kolonien der Starter und der zur Salzlake zugegebenen
Konzentrationen.
-
Die
Gurken (Varietät
Crispina) waren von Piikkiö gebracht
worden, wurden über
Nacht in einem Kühlraum
gelagert und am nächsten
Tag gewaschen und in Wasser in einem Kühlraum gelagert. Die Salzlake
wurde durch Kochen von Meersalz (3%) in Leitungswasser hergestellt.
Die Gurken, 5–6
Stück (etwa
400 g), wurden in Aluminiumbeutel eingewogen, wobei dieselbe Menge
Salzlake zugegeben wurde. Der Starter war in Salzlake gelöst worden.
Die Luft wurde so sorgfältig
wie möglich
entfernt, und der Beutel wurde mit einem Heißversieglungsgerät verschlossen.
Für die
Kolonienbestimmung wurde eine Probe der Salzlaken in 100 ml Plastikflaschen
entnommen, und sie wurde am nächsten
Tag analysiert. Die Gurken wurden im Fermentationsraum 16 Tage bei
21°C inkubiert
und in einen Kühlraum
bei 5°C
gelegt. Der pH-Wert und die titrierbare Azidität wurden nach 6 Tagen gemessen
(Tabelle 11). Die Kontrollgurken hatten Gas produziert und die Beutel
waren sehr aufgebläht.
Die mit dem gefriergetrockneten Starter konservierten Gurken waren
ebenfalls aufgebläht, während diejenigen,
die mit dem frischen Starter konserviert wurden, nur ein wenig aufgebläht waren. Tabelle
11. Vergleich des frischen und gefriergetrockneten Starters. Konservierungszeit
6 Tage
-
4. Vergleich des Starters
und der Kontrolle in 4 l-Einmachgläsern
-
Im
Experiment wurde die Wirkung des Starters auf eine Kontrolle verglichen,
die ohne einen Starter in 4 l-Einmachgläsern (Ilves-Einmachgläser) konserviert
wurde. Die Gurken wurden gepflückt
und am nächsten Tag
nach Jokioinen gebracht. Die Gurken wurden gewaschen und in Wasser
in einem Kühlraum
bei 5°C
gelagert. Für
das Experiment wurden Gurken mit einem Gewicht von 75–125 g ausgewählt. Das
Experiment wurde in zwei parallelen Einmachgläsern durchgeführt. Die
Salzlake (3%) wurde aus Meersalz (Meira) durch Kochen und Abkühlen bei
Raumtemperatur (16,6°C)
hergestellt. Der Starter wurde der Salzlake als gefriergetrocknetes Pulver
zugegeben (Tabelle 12). Die Einmachgläser wurden mit Gurken gefüllt (Mittelwert
1,925 kg) und es wurde so viel Salzlake zugegeben, dass unmittelbar
unter dem Zwischenverschluss keine Luft zurückgelassen wurde (Mittelwert
1,647 kg). Die Kolonienzahl der Salzlake wurde am selben Tag auf
MRS-Medium bestimmt. Die Gurken wurden 18 Tage bei 21°C in einem
Inkubationsraum inkubiert. Proben der Gurkensalzlake wurden mit
einer skalierten Pipette, und zwar 50 ml von der Oberfläche und
vom Boden, entnommen, und der pH-Wert, die titrierbare Azidität, Milchsäurebakterien,
coliforme Enterobakterien sowie Hefen und Pilze von den Gurken wurden
bestimmt (Tabelle 13). Tabelle
12. Anzahl der Starterbakterien
Tabelle
13. Azidität
und Anzahl der Bakterien in Gurken nach 18-tägiger Inkubation (Mittelwert,
n = 2).
-
Nach
den Ergebnissen erhöhte
die Zugabe des Starters die Milchsäureproduktion und verhinderte
das Wachstum coliformer Enterobakterien sowie von Hefen und Pilzen.
Sowohl die Kontroll- als auch die Gurken mit Starter waren hohl,
jedoch waren die Gurken mit Starter nicht so abgeflacht und ihr
Geschmack war besser. Die auf der MRS-Platte gezüchteten Milchsäurebakterien
waren Stäbchen
in jeder der Proben (10 Kolonien pro Probe).
-
Chemische
und mikrobiologische Analyse und Geschmacksbewertung der fermentierten
Gurken
-
Bei
der Geschmacksbewertung wurden nach dieser Erfindung mit gefriergetrocknetem
Starter hergestellte Testgurken (Ferme-Starterstammgemisch: Lc.
mesenteroides 78, P. pentosaceus P45 und L. paraplantarum 2*) mit
Kontrollgurken desselben Erzeugers und mit Gurken von zwei verschiedenen
Erzeugern verglichen, die mit demselben gefriergetrockneten Starter
hergestellt wurden. Die Konservierung der Gurken wird vorstehend
in Punkt 3 beschrieben. Die Erzeuger wurden angewiesen, jeweils
10 g der Stämme
zu 100 ml Salzlake zu geben, d.h. der Starter wurde insgesamt in
einer Menge von 30 g zugegeben. Somit wurde der Starterspiegel von
107 KBE/ml erhalten.
-
Für chemische
und mikrobiologische Bestimmungen wurden Proben von der Salzlake
entnommen. Die mikrobiologischen Bestimmungen wurden am Tag der
Probennahme durchgeführt.
Für die
chemischen Bestimmungen wurden die Salzlaken bei –20°C eingefroren,
entnommen, um in einem Kühlraum
bei 5°C
aufzutauen, und nach 2 Tagen analysiert.
-
Die
Geschmacksbewertung wurde in dem Labor für Geschmacksbewertung von MTT
durchgeführt, und
als Geschmacksprüfer
wurde die Belegschaft von EKT, insgesamt 23 Personen, rekrutiert.
Die Bewertungen wurden während
des Vormittags durchgeführt.
Es gab 6 Gurken zum Probieren. Die fermentierten Gurken wurden mit
Leitungswasser abgespült
und mit einer Schneidevorrichtung in Scheiben mit einer Dicke von
etwa 2 mm geschnitten. Die Gurken wurden in einer zufälligen Reihenfolge
nach ihren Codenummern bewertet. Auf dem Bewertungsformular wurde
nach dem Wohlgeschmack der Gurken gefragt, aber es gab keine Aufforderung,
die Gurken miteinander zu vergleichen. Die Prüfer zogen eine Linie auf der
Skala zu dem Punkt, der am besten ihrem Geschmack entsprach. Die
Länge des
Linienabschnitts wurde gemessen und als Bewertungsergebnis verwendet,
dessen Toleranz bei 0–90
mm lag.
-
Ergebnisse
-
1. Mikrobiologische Ergebnisse
-
Die
hygienische Qualität
der Gurken war gut (Tabelle 14). Nur eine Probe enthielt Hefen und
Pilze. Tabelle
14. Mikrobiologische Ergebnisse der Salzlaken der getesteten Gurken
-
Mikroskopie
der MRS-Platten
-
- Proben 1 und 2: Alle Kolonien sahen ähnlich aus. Von beiden Proben
wurden zwei Kolonien mikroskopiert, von denen alle Stäbchen waren.
- Probe 3: Alle Kolonien zeigten volle Vielfalt. 11 Kolonien wurden
mikroskopiert, von denen 9 Stäbchen
waren und 2 davon waren Pediococci.
- Probe 4: Alle Kolonien (2 Kolonien/Probe) waren Stäbchen. Die
Kolonien sahen ähnlich
aus wie diejenigen der Kontroll-Gurken.
- Kontrolle: 4 Kolonien der Kontroll-Gurken wurden mikroskopiert,
von denen alle Stäbchen
waren.
-
2. Chemische Ergebnisse
-
Der
pH-Wert, die titrierbare Azidität
und die Salzkonzentration der Gurken-Salzlake wurden gemessen. Die
Salzkonzentration und die titrierbare Azidität waren bei den Gurken von
Erzeuger 1 am höchsten
und am niedrigsten bei den Gurken von Erzeuger 2. Von den Gurken
von Erzeuger 3 besaßen
die Gurken, die mit einem Starter hergestellt wurden, einen niedrigeren
pH-Wert und eine höhere
titrierbare Azidität
als die Kontroll-Gurken (3a und 3b).
Die Salzbestimmung zeigte, dass das Salz gleichmäßig auf die Gurken verteilt
war, und die rechnerische Salzkonzentration war dieselbe wie das
Ergebnis der Titration.
-
3. Geschmacksbewertung
-
Die
Ergebnisse der Geschmacksbewertung sind in den 4a und 4b gesammelt,
die die Mittelwerte der abgegebenen Bewertungen zeigen. Das Zielergebnis
des Erscheinungsbildes, des Geruches, der Bitterkeit und der allgemeinen
Akzeptanz lag bei 90, während
hinsichtlich der Textur, der Salzhaltigkeit und des Säuregehalts
das Zielergebnis bei der Hälfte
des Vorstehenden bei 45 lag.
-
Die
Unterschiede zwischen den Mittelwerten wurden mit dem SAS-Npair1Way-Programm unter Verwendung
der unidirektionalen nicht parametrischen Varianzanalyse von Kruskall-Wallis
berechnet. Die paarweisen Vergleiche erfolgten unter Verwendung
der Varianzanalyse und des Wilcoxon-Zwei-Proben-Tests.
-
Zusammenfassung
der Geschmacksbewertung
-
Man
fand heraus, dass die mit dem Ferme-Starterstammgemisch hergestellten
Gurken in den praktischen Produktionsexperimenten von guter Qualität waren.
Die Art der Herstellung, des Würzens
und der Salzkonzentration hatte eine Auswirkung auf die Bewertung
der Gurken. Die Gurken des Erzeugers 2 waren ziemlich lange fermentiert
worden und ihre Salzkonzentration war niedrig. Dies kann das übermäßige Erweichen der
Textur verursacht haben. Die Gurken des Erzeugers 1 wurden als diejenigen
mit den besten Merkmalen bewertet, obwohl die Gurken als ein wenig
zu salzig erachtet wurden. Die Gurken des Erzeugers 3 waren nicht gewürzt, was
dazu führte,
dass die Gurken Bemerkungen im Hinblick auf Geschmack des Nahrungsmittels
und Fadheit erhielten. Die fermentierten Gurken des Erzeugers 3
unterschieden sich statistisch nicht von der Kontrolle.
-
Hinterlegte
Mikroorganismen
-
Die
folgenden Mikroorganismen wurden nach dem Budapester Vertrag bei
der Hinterlegungsstelle DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen
und Zellkulturen, GmbH, Mascheroder Weg 1b, D-38124 Braunschweig,
Deutschland) hinterlegt.
-
-
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-
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