DE69937346T2 - Verfahren und zusammensetzungen zur herstellung vergäter weizenprodukte - Google Patents

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    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
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    • A21D8/00—Methods for preparing or baking dough
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Description

  • Technischer Anwendungsbereich
  • Diese Erfindung bezieht sich auf die Zusammensetzung und Herstellungsweise von fermentierten Lebensmitteln und Getränken, im Speziellen auf die Zusammensetzung und Anwendungsweise von auxotrophen Bakterien zur Herstellung von Brot.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Zahlreiche fermentierte Lebensmittel und Getränke, einschliesslich fermentierte Milch- und Getreideprodukte, Wein, Bier etc. bilden einen Hauptbestandteil der menschlichen Ernährung weltweit.
  • Von hohem Interesse in der kommerziellen Produktion von fermentierten Lebensmitteln und Getränken ist die Kontrolle des Grades der Fermentierung. Generell wird die Fermentierung durch eine festgesetzte Zeitspanne für den Fermenierungsprozess gesteuert und durch Erhitzen oder Abkühlen der jeweiligen Lebensmittel oder Getränke beended. Es wäre von Vorteil alternative Methoden zur Kontrolle der Fermentierung zur Verfügung zu haben. In der herkömmlichen kommerziellen Produktion von fermeniertem Brot kann beispielsweise eine grosse Teigmenge auf einmal hergestellt werden von welcher wiederum Brotleibe in mehreren Einheiten gebacken werden könnten. In der Zeitspanne zwischen der Teigherstellung und des Backens hält der Fermentierungsprozess an. Aus diesem Grund können die Brotleibe einen unterschiedlichen Säuregehalt und andere Merkmale aufweisen, die auf den fortlaufenden Fermentierungsprozess zurückzuführen sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Wir haben entdeckt, dass die Fermentierung von Lebensmitteln oder Getränken durch die Verwendung eines für einen speziellen Nährstoff auxotrophischen Mikroorganismus kontrolliert werden kann. Eine festgelegte Menge des Nährstoffes wird dem Lebensmittelprodukt oder dem Getränk zugefügt. Nach Erreichen eines gewünschten Säuregehaltes oder anderen gewünschten Merkmalen kommt der Fermentierungsprozess weitgehenst zum Stillstand nachdem der für den Mikroorganismus benötigte Nährstoff verbraucht worden ist. Dies ist unabhängig von Temperatur und anderen verfügbaren Nährstoffen, etc., welche normalerweise den Fermentierungsprozess fortsetzen würden.
  • Der Säuregehalt in einem Sauerteigbrot, das mit einem Methionin-auxotrophen Stamm von Lactobacillus fermentum hergestellt wurde, konnte durch unterschiedliche Gaben von Molke (eine Quelle von Methionin) zum Brotteig kontrolliert werden.
  • Fermentierung durch Lactobacillus fermentum ging zügig voran bis frei verfügbares Methionin im Teig erschöpft war. Dies beschränkte den Säuregehalt im Brot auf einem festgelegten Level. Darüber hinaus hatte das resultierende fermentierte Brot einen hohen Nährwert, da der verwendete L. fermentum Stamm Lysin produziert und ausscheidet.
  • In Übereinstimmung mit einer der Umsetzungen der Erfindung werden daher Methoden zur Kontrolle des Fermentierungsprozesses von Lebensmittelprodukten oder Getränken zur Verfügung gestellt. Diese beinhalten z. B. die Herstellung eines Brotteiges, der einen für einen speziellen Nährstoff auxotrophen Mikroorganismus und eine bestimmte Gabe dieses Nährstoffes beinhaltet. Das Lebensmittelprodukt wird unter Konditionen, die für die Fermentierung durch den Mikroorganismus geeignet sind und für die zur Erschöpfung des speziellen Nährstoffes benötigte Zeitspanne inkubiert. Dies führt zur Produktion eines fermentierten Lebensmittelproduktes. In einer Umsetzung der Erfindung werden auxotrophische Lactobacillus Stämme verwendet.
  • Gemäss einer anderen Umsetzung der Erfindung werden Methoden für die Herstellung von fermentiertem Brotteig zur Verfügung gestellt. Diese Methoden sind insbesondere nützlich für die Herstellung von Vollweizen- und Roggen/Weizen-Brot nach europäischem Vorbild. Der Brotteig beinhaltet ein Getreidemehl (z. B. Weizen- oder Roggenmehl), Wasser, einen für einen speziellen Nährstoff auxotrophen Mikroorganismus und eine bestimmte Menge dieses Nährstoffes. Der Brotteig wird fermentiert indem der Teig unter geeigneten Konditionen und für die zur Erschöpfung des speziellen Nährstoffes benötigte Zeitspanne inkubiert wird. Mikroorganismen, die für diese Methoden nützlich sind umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, einen oder mehrere Lactobacillus sp., z. B. Stämme von Lactobacillus fermentum. Lysin-produzierende und ausscheidende Mikroorganismen wie z. B. Lactobacillus fermentum Stämme M11, M14 und NB-1 sind zu bevorzugen, da das ausgeschiedene Lysin den Nährwert des Brotteiges verbessert. Diese Methoden sind z. B. für die Herstellung von Vollkorn- und Roggen/Weizen-Brot nach europäischem Vorbild verwendet worden. In einer bevorzugten Art der Umsetzung ist der Nährstoff eine Aminosäure die z. B. in Form von Molke zugegeben werden kann.
  • In Übereinstimmung mit der Bekanntgabe wird ein Sauerteigbrot, wie z. B. ein Vollweizen- oder Roggen/Weizen-Brot nach europäischem Vorbild, unter der Verwendung eines fermentierten Vorteiges, der einen auxotrophischen Lactobacillus Stamm beinhaltet, hergestellt. Laut einer Umsetzung wird der fermentierte Vorteig aus folgende Zutaten hergestellt: nach Gewicht zirka 60 Teile Roggenmehl, zirka 40 Teile Weizenmehl, zirka 57 Teile Wasser, zirka 2 Teile Molkepulver und dem Lactobacillus Stamm.
  • Laut einer anderen Umsetzung der Bekanntgabe wird ein fermentiertes Weizenbrot nach europäischem Vorbild von einem Brotteig hergestellt der folgende Zutaten (nach Gewicht) beinhaltet: zirka 100 Teile Weizenmehl, zirka 66 Teile Wasser, zirka 2.4 Teile Natriumchlorid, Hefe entsprechend 0.8 Teilen gepresster Hefe und zirka 30–40 Teilen des fermentierten Vorteiges, der aus Weizenmehl, Wasser und dem Lactobacillus Stamm besteht. Für einen optimalen Säuregehalt und Geschmack wird der Brotteig bei einer Temperatur von 26–30°C fermentiert. Vorzugsweise wird die Menge der Molke so gewählt dass der für den auxotrophen Lactobacillus benötigte Nährstoff in der Molke weitgehenst erschöpft ist wenn der pH-Wert des Brotteiges im Bereich von pH 4.2–4.0 liegt.
  • Die hier vorgestellte Bekanntgabe stellt ferner Mikroorganismen bereit, die im Speziellen sehr gut für die Produktion von Brot in den oben genannten Methoden geeignet sind. In der Umsetzung stellt die Bekanntgabe Kulturen der Lactobacillus fermentum Stämme M11, M14 und NB-1 breit, welche in der „American Type Culture Collection" unter den Registriernummern 39910, 39911 und 202041 hinterlegt wurden. In einer anderen Umsetzung stellt die Bekanntgabe eine Mikroorganismus-Kultur für den fermentierten Vorteig zur Verfügung, welche aus mindestens einem Mikroorganismus besteht, der aus der Gruppe M11, M14 und NB-1 ausgewählt wurde. Ein anderer Aspekt der Bekanntgabe ist, dass Brot mit einer solchen fermentierten Vorteigkultur hergestellt wird. Die oben genannten und weitere Aspekte der Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung verdeutlicht.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Umsetzung
  • Die folgende Beschreibung der Erfindung konzentriert sich auf die Herstellung von Vollweizen- und Roggen/Weizen-Brot nach europäischem Vorbild mit Hilfe von Methionin-auxotrophen Stämmen von Lactobacillus fermentum. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Länge des Fermentierungsprozesses von anderen Lebensmittelprodukten und Getränken kann z. B. durch den Gebrauch auxotropher Stämme von Mikroorganismen, die normalerweise verwendet werden um solche Lebensmittel oder Getränke zu produzieren, kontrolliert werden. Solche Lebensmittelprodukte und Getränke können beinhalten, sind aber nicht begrenzt auf, fermentierte Getreideprodukte (z. B. Sauerteigbrote, Tierfutter), fermentierte Milchprodukte (z. B. Joghurt, Buttermilch, Kefir), Bier, Wein etc. Auxotrophe Mikroorganismen für die Anwendung dieser Erfindung können jegliche Mikroorganismen beinhalten die für die Fermentierung von solchen Lebensmittelprodukten oder Getränken eingesetzt werden. Diese beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Bakterien wie Lactobacillus, Acidophilus, Propionibacterium, Pediococcus und Pichia, Hefe wie z. B. Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces exigus, etc.
  • Die Verfahren dieser präsentierten Erfindung sind geeignet für die Kontrolle der Fermentierung und produzieren deshalb Endprodukte die einen gewünschten Level der Fermentierungsmerkmale aufweisen, wie z. B. Säuregehalt, Kohlenstoffdioxid-Gas (dadurch wird das Ausmass in dem der Brotteig „geht" oder der Kohlensäuregehalt eines Getränkes beeinflusst), Alkohlgehalt, geschmackliche Merkmale, etc. Speziell bei solchen Verfahren ist es möglich solche Endprodukte zu produzieren, die grössere Einheitlichkeit in einem oder mehrere solcher Merkmale aufweisen. Die Verwendung von begrenzenden Mengen eines Nährstoffes, der essentiell für einen auxotrophen Mikroorganismus ist, wie z. B. hier beschrieben, ist generell für alle bekannten Prozesse, die mikrobielle Fermentation beinhalten, anzuwenden.
  • Sauerteig-Vorteig („Sponge") für die Herstellung von Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild
  • Das folgende Beispiel ist ein einfaches Rezept für die Herstellung eines Sauerteig-Vorteiges („Sponge") der als Vorteig für ein Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild verwendet werden kann (nach Gewicht): 100 Teile Weichweizenmehl aus 72% Extraktion (22°C); 57 Teile Wasser (22°C); 2 Teile Molkepulver angereichert mit Spurenelementen (z. B. beziehbar von Italiana Ingredienti, Parma, Italien); 1 Teil Gerstenmalzextrakt-Pulver; 0.03 Teile einer gefrier-getrockneten Kultur Lactobacillus fermentum Lex+ Stamm M11, M14 oder NB-1 mit nicht weniger als 5 × 109 lebenden Bakterienzellen pro Gramm.
  • Nach dem Vermischen und Inkubieren der Zutaten für 14–18 Stunden bei 70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) und 28°C, fällt der pH-Wert des Vorteiges von pH 5.8 auf pH 4.05–4.09, mit einem Säuregehalt zwischen 9.7–9.9.
  • Eine gefrier-getrocknete Bakterienkultur mit 5 × 109 lebenden Bakterienzellen pro Gramm ergibt etwa 106 Bakterienzellen/Gramm Vorteig und sichert bestmögliche Fermentierung während der Entwicklung des Vorteigs bezüglich des säuerlichen Geschmacks (Milchsäure und Essigsäure), der für den Konsumenten akzeptabel ist. Falls die gefrier-getrockneten Bakterienzellen eine geringere Anzahl an lebenden Zellen als 5 × 109 Zellen/Gramm aufweisen, kann die Menge des Inokulum angeglichen werden um zirka 106 Bakterienzellen/Gramm Vorteig zu erzielen. Experimente mit unterschiedlichen Dosierungen zeigten dass Vorteige, die mit einer höheren Anzahl von Bakterienzellen hergestellt wurden, keine erhöhte Säureproduktion während der „Geh"-Periode bei 28–30°C aufwiesen. Jedoch haben höhere oder niedrigere Mengen von Bakterien nicht wesentlich den Geschmack oder die Leistung des Vorteiges verändert.
  • Um die Leistung von Lactobacillus zu verbessern ist Molkepulver angereichert mit Spurenelementen zu bevorzugen. So angereicherte Molke bietet nicht nur L-Methionin, für welches M11, M14 und NB-1 auxotrophisch sind, sondern auch Magnesium, Mangan und Eisen, was z. B. die enzymatische Aktivität stimuliert und den mikrobiellen Metabolismus anregt, um Milchsäure, Essigsäure und Kohlenstoffdioxid Gas zu produzieren, was wiederum der Entwicklung des Vorteiges zu Gute kommt.
  • Lactobacillus fermentum Stamm NB-1 ist eine Selektion von L. fermentum Stamm M11, welcher für maximale Lysin-Produktion ausgesucht wurde. NB-1 ist ein Methionin-auxotroph der 50 mg/L L-Methionin benötigt um etwa 1013 Zellen/L in flüssigem Medium zu produzieren.
  • Während des Fermentationsprozesses kann ein Bäcker durch die Anpassung der von Aussen hinzugefügten Methionin-Menge die Fermentation auf einen gewünschten Säuregehalt einstellen und somit ein einheitliches Backprodukt herstellen. Molke (z. B. Molke hinzugegeben zu Mehl in einem Gewichts-Verhältnis von 1.1–1.5% und einem erstrebenswertem Gewichts-Verhältnis von 1.3% für Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild) stellt eine gute Quelle für leicht verfügbare Aminosäuren, wie z. B. L-Methionin, dar. Jedoch können andere konventionelle Quellen von Methionin genutzt werden, wie z. B. Quellen von abgebauten oder abbaufähigen Proteinen. Das genaue Verhältnis von hinzugefügtem Methionin (z. B. Molke) zu Mehl hängt von der Quelle des Methionins (inklusive des Gewichtsprozentes des verfügbaren Methionins in der Methionin-Quelle), von der Methionin-Verfügbarkeit aus anderen Zutaten und von den gewünschten Merkmalen des Backproduktes wie z. B. der Säuregehalt des Produktes, ab und kann erfahrungsgemäss angepasst werden. Wenn z. B. ein höherer Säuregehalt gewünscht ist, kann mehr Methionin zum Brotteig hinzugegeben werden, um so den Fermentationsprozess zu verlängern.
  • Wenn Methionin in der Molke weitgehenst verbraucht ist und damit die Konzentration des verfügbaren Methionin im Brotteig auf ein Minimum sinkt (z. B. von Weizenproteinen), ist das Wachstum von Lactobacillus „weitgehenst beendet". Aus diesem Grund wird der Säuregehalt des Brotteiges in einem relative eingeschränkten Rahmen gehalten.
  • Wie hierin verwendet beschreibt der Ausdruck „weitgehenst beendet" die Reduktion der Wachstumsrate eines auxotrophischen Mikroorganismus um mindestens 50%, bevorzugt um mindestens 75% und im Idealfall um 90%. Dementsprechend weist der Ausdruck „weitgehenst verbraucht" bei einem speziellen Nährstoff, essentiell für einen auxotrophen Mikroorganismus, auf eine Reduktion der extrazellulären Nährstoffkonzentration hin, die die Wachstumsrate des Mikroorganismus „weitgehenst beendet". Dies bezieht sich auf die Nährstoffform (z. B. freie Aminosäuren anstatt Proteine) welche für den Mikroorganismus frei verfügbar ist. Bevorzugterweise ist die frei verfügbare oder freie Konzentration des Nährstoffes um mindestens 80% reduziert, bevorzugt um mindestens 90% und im Idealfall um 95% von der Ausgangskonzentration des Nährstoffes zu Beginn der Fermentation.
  • In Fermentationen bei den die Verfügbarkeit des limitierenden Nährstoffes genauestens kontrolliert werden kann, kann das Wachstum des auxotrophischen Mikroorganismus komplett beendet werden indem der limitierende Nährstoff völlig verbraucht wird.
  • Auch wenn Brotteig mit Molke angereichert wird, und selbst wenn Methionin, das von der Molke stammt, weitgehenst verbraucht wird, ist immer noch Methionin aufgrund des Proteinabbaus vorhanden. Trotzdem führt der weitgehende Verbrauch von Methionin in der Molke zu einem signifikanten Abfall der effektiven Konzentration des freien Methionins im Brotteig, und somit auch der Wachstumsrate von Lactobacillus. Dies führt gleichzeitig dazu dass der Anstieg des Säuregehaltes im Teig weitgehenst verlangsamt wird. Die Verwendung des Sauerteig-Vorteiges resultiert in einer grösseren Vereinheitlichung da die Möglichkeit besteht, den Säuregehalt bei einem bestimmten Level effektiv zu kontrollieren. Ferner resultiert die Verwendung des dominanten, nicht schädlichen, aktiv fermentierenden Lactobacillus (im Gegensatz zum Wildtype), in einem hochwertigen Brotprodukt, besonders wenn dieses in einer automatisierten, kommerziellen Anlage hergestellt wird.
  • Ein Fachmann der Backkunst wird erkennen, dass sich Brotrezepte stark voneinander unterscheiden und dass viele Bäcker ihre Rezepte als geheim ansehen.
  • Jedoch wird jeder Bäcker fähig sein die präsentierte Erfindung in Verbindung mit seinem oder ihrem Rezept zu verwenden. Um dies zu tun wird ein Bäcker einen auxotrophischen Mikroorganismus verwenden (z. B. der beschriebene NB-1 Stamm), um den Teig zu fermentieren. Danach werden Testeinheiten des Teiges mit variierenden Mengen des Nährstoffes, für den der Mikroorganismus auxotroph ist (z. B. der limitierende Nährstoff ist Methionin und die primäre Quelle von Methionin ist Molke, demnach würde die Menge der Molke variiert werden), versetzt und mit Hilfe des individuellen Backrezeptes fermentiert. Die Menge des Nährstoffes, welche den Fermentationsprozess nach der gewünschten Zeitspanne (d. h. nach der vom jeweiligen Rezept abhängigen Fermentationsdauer) weitgehenst beendet hat, wird dann für den zukünftigen Gebrauch gewählt. An Hand des Beispiels, wo der limitierende Methionin-Nährstoff durch Molke breitgestellt und der NB-1 Stamm verwendet wurde, kann darauf geschlossen werden, dass ein Molkeanteil von 0.45–1.8% des Gewichtes des Vorteigmehls ausreichend sein sollte, um die Fermentation in vielen Brotrezepten zu kontrollieren.
  • Es ist von Vorteil, den Vorteig nicht wieder zu verwenden, da dies ein schlecht werden oder zu einem Verlust der Aktivität des Vorteiges führen kann.
  • Beim „Gehen lassen" des Vorteiges für die Herstellung von Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild, führen Inkubationstemperaturen von über 30°C zu einer gesteigerten Produktion von Essigsäure (ein Geschmacksverstärker) und Temperaturen unter 26–27°C produzieren mehr Milchsäure (Säuerlicher Geschmack). Tabelle 1: Zusammensetzung der Spurenelemente von regulärer und angereicherter Molke
    Element Angereichert Molke Reguläre Molke
    Mg(%) 0.19 0.09
    Mn(%) 0.26 0.14
    N(%) 4.10 1.73
    P(%) 1.38 0.61
    B(mg/kg) 5.10 4.85
    Ca(%) 0.9 0.42
    K(%) 4.7 2.3
    Na(%) 1.26 0.62
    Cu(mg/kg) 0.51 0.33
    Fe(mg/kg) 3.54 2.25
    Zn(mg/kg) 2.21 1.30
  • Vorteige für Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild für die kommerzielle Gross-Fermentation
  • Das folgende grundlegende Rezept wurde für die Produktion eines Vorteiges für Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild für die kommerzielle Gross-Fermentation verwendet (nach Gewicht): 100 Teile Weichweizenmehl aus 72% Extraktion (22°C); 66 Teile Wasser (22–24°C); 2.4 Teile Kochsalz (Natriumchlorid); 0.8 Teile gepresstert Hefe und 30–40 Teile entwickeltem Vorteig. Nachdem die Zutaten vermengt wurden, wurde der Teig zum ersten Mal für 90 Minuten bei 27°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit „gehen gelassen". Am Ende der 90 Minuten erreicht die Teigtemperatur etwa 30°C.
  • Der pH Wert des Teiges fällt von pH 5.6–5.8 auf pH 4.68–4.87 und der absolute Säuregehalt steigt von 2.5 auf 4.45–7.27.
  • Nachdem der Teig geschnitten und in die Backformen gelegt wurde, wurde der Teig ein zweites Mal für 90 Minuten bei 27°C und 80% relativer Luftfeuchtigkeit in einer Gärkammer „gehen gelassen". Unter diesen Bedingungen verringert sich der pH Wert des Teiges auf pH 4.05–4.30 und der absolute Säuregehalt steigt auf 6.35–7.23. Das Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild verliert nach einer Stunde Backzeit an Säuregehalt, hat einen pH Wert von 4.45–4.58 und einen absoluten Säuregehalt im Rahmen von 5.4–5.6. Im Gegensatz dazu hatte ein herkömmliches Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild (fermentiert ohne den oben beschriebenen Sauerteig-Vorteig), das für eine Stunde gebacken wurde, einen pH Wert von 5.65 und einen absoluten Säuregehalt von 2.9.
  • Vorteige für Roggen/Weizenbrot nach europäischem Vorbild für die kommerzielle Gross-Fermentation
  • Für die Herstellung von Roggen/Weizenbrot nach europäischem Vorbild wird Mehl verwendet das aus etwa 50–70% Roggenmehl und 50–30% Weizenmehl besteht. Etwa 0.45% bis 1.8% des Vorteigmehls besteht aus qualitative hochwertiger Molke. Der Vorteig stellt etwa 15–30% des hinzugegebenen Mehls des Brotteiges dar, in Abhängigkeit des gewünschten Säuregehaltes des Endproduktes. Es wird empfohlen (obwohl nicht notwendig) dass der Vorteig beide Mehlarten des Endproduktes beinhaltet (d. h. Roggen- und Weizenmehl im Fall eines Roggen/Weizenbrotes).
  • Roggenmehl hat einen höheren Anteil an Spurenelementen als Weizenmehl. Deshalb benötigen Vorteige mit 60% Roggenmehl weniger Molke als Vorteige mit 100% Weizenmehl.
  • Lysin-auscheidende Lactobacillus Stämme
  • Bevorzugte Lactobacillus fermentum Stämme für die Ausführung dieser Erfindung sind Lysin-ausscheidende Stämme; diese beinhalten, sind aber nicht begrenzt auf, Lex+ Stamm M11, M14 oder NB-1 und deren Kombinationen.
  • Reguläre Getreidearten, inklusive Weizen, haben einen niedrigen Gehalt in einigen der essentiellen Aminosäuren, z. B. Lysin, Threonin, Methionin, Tryptophan und Isoleucin. Der Nährwert von fermentiertem Brot kann verbessert werden durch die Erhöhung der Anteile der sogenannten limitierten Aminosäuren in Getreideproteinen. „Qualitative hochwertiges" Protein beinhaltet alle der oben aufgeführten limitierten Aminosäuren in optimalen Proportionen.
  • Es wird angenommen dass Ei-Protein eine nahezu ideale Zusammensetzung von Aminosäuren hat, mit einem Nährwert von 93 auf einer 100 Punkte Skala. Das Ernährungs- und Landwirtschaftsministerium empfiehlt ein Minimum-Verhältnis von 5.2% Lysin in Protein als ideales Verhältnis für Säuglinge. Weizenprotein hat generell etwa halb so viel von der empfohlenen Menge. Der Proteinwert von Weizenmehl kann von 35 zu 55 angehoben werden durch die Hinzugabe von 0.10% Lysin. Ein anderer Test für Proteinqualität ist das Protein-Effizienz-Verhältnis (protein efficiency ratio, PER) welches das Verhältnis zwischen dem zugenommenen Gewicht und dem konsumierten Protein wiedergibt. Getreide hat normalerweise ein PER von 0.93, hingegen hat Weizenmehl das mit 0.10% Lysin versetzt wurde einen PER von 1.45.
  • Verschiedene Mikroorganismen und ihre Mutanten-Stämme sind verwendet worden um Lysin zu produzieren, z. B. Stämme von E. coli ( U.S. Pat. No. 2,841,532 ), Micrococcus glutamicus ( U.S. Pat. No. 2,979,439 und 3,524,797 ), Brevibacterium lactofermentum ( U.S. Pat. No. 3,527,672 ), Brevibacterium glutamicus ( U.S. Pat. No. 3,756,916 ), Pseudomonas oder Achromobacter ( U.S. Pat. No. 3,905,866 ) und Corynebacterium oder Brevibacterium ( U.S. Pat. No. 4,275,157 und 4,411,997 ). Das U.S. Pat. No. 4,897,350 diskutiert die Selektion und die Verwendung von Lysin-ausscheidenden Lactobacillus fermentum Lex+ Stämmen M11, M14 und NB-1 für die Herstellung von „Baladi"-Brot, einem fermentierten Brot.
  • Lactobacillus fermentum hat die folgenden Charakteristika: Gram-positiv; stabförmig; unbeweglich; Katalase negativ; produziert Säure und Gas von Glucose und Gluconate; fermentiert Arabinose, Galactose, Lactose, Mannose und Xylose, aber nicht Cellobiose und Trehalose; wächst bei 45°C, aber nicht bei 15°C (Bergey's Manual, 1974). Die Selektion von Lysin-ausscheidenden Stämmen von Lactobacillus fermentum wird im U.S. Pat. No. 4,897,350 diskutiert. Kurz zusammengefasst, wurden Bakterien immer höheren Dosen von den folgenden Aminosäuren-Analogen ausgesetzt, zuerst einzeln und danach in Kombinationen: 5-S-amino ethyl cysteine, γ-hydroxyl-lysine, lysine hydroxymate und cyclohexylamine. Die resultierenden Mutanten synthetisieren Aspartokinase um die Produktion von Lysin aus Aspartat zu steigern. Aspartokinase ist unempfindlich gegenüber der multivalenten Feedback Hemmung durch Lysin oder Threonin. Weitere Selektionen wurden durchgeführt um Mutanten zu erhalten, die eine homoserine Dehydrogenase besitzen, die unempfindlich gegenüber Feedback Hemmung durch Threonin und Unterdrückung durch Methionin, ist. Dies wiederrum fördert den Fluss von Aspartat zu Lysin. Solche Mutanten beinhalten, sind aber nicht begrenzt auf, Met–, Thr–, Ile–, Lex+ und EthR. Messungen der von den Mutanten ausgeschiedenen Aminosäuren kann mit eine „cross-feeding" Methode und Dünnschicht-Chromatographie, mit einer modifizierten mobilen Phase (n-propanol, 58 Teile; NH4OH, 27 Teile und H2O, 15 Teile), durchgeführt werden.
  • Die Fähigkeit von einem Mutanten Lysin auszuscheiden, kann durch standard Methoden bestimmt werden. Wie zum Beispiel im U.S. Pat. No. 4,897,350 beschrieben wird, kann ein Extrakt aus Weizenmehl und Wasser (30% Gewicht zu Volumen) mit Zellen eines Bakterienstammes inokuliert und über Nacht inkubiert werden. Der stärkste Lysin-Ausscheider kann mit Hilfe eines Lysin-Bioassays unter der Verwendung von Leuconostoc mesenteroides (Pediococcus cerevisiae) (ATCC 8043), einem Bakterium das Lysin benötigt, identifiziert werden.
  • Lactobacillus fermentum kann nach jeder beliebigen Standardmethode gefrier-getrocknet werden. Siehe U.S. Pat. No. 4,897,350 . Gefrier-getrockneter Lactobacillus fermentum wächst gut in MRS-Brühe bei 37°C, kann aber auch auf jedem anderen konventionellen Medium, das für L. fermentum benutzt wird, kultiviert werden.
  • Lactobacillus fermentum Lex+ Stämme M11, M14 und NB-1 sind bei der American Type Culture Collection, 12301 Park Lawn Drive, Rockville, Maryland 20852, USA, unter den Referenznummern ATCC 39910, 39922, 202041 hinterlegt worden.
  • Die Erfindung wird im Zusammenhang mit dem folgenden Beispiel besser zu verstehen sein, welches hauptsächlich dafür gedacht ist, die beste Art und Weise, wie die Erfindung einzusetzen ist, aufzuzeigen. Das Ausmass der Erfindung sollte aber dadurch nicht begrenzt werden.
  • Beispiele
  • Beispiel 1: Die Herstellung eines Vorteiges („Sponge") für ein Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild
  • Ein Vorteig für ein Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild wurde unter kommerziellen Bedingungen mit den in Tabelle 2 gezeigten Zutaten hergestellt. Tabelle 2: Zutaten für einen Vorteig eines Vollweizenbrotes nach europäischem Vorbild
    Zutaten Gramm Verhältnis
    Weichweizenmehl (72% Extraktion, 22°C) 6100 100
    Wasser (22°C) 3500 57
    Mit Spurenelementen angereicherte Molke 110 1.8
    Gerstenmalz-extract Pulver 60 1
    Gefrier-getrockneter Lactobacillus fermentum (ATCC 39910 und 39911) 2 0.03
  • Die Zutaten für den Vorteig wurden für 10 Minuten vermengt und danach für 18 Stunden bei 28°C, unter 70% relativer Luftfeuchtigkeit inkubiert/„gehen gelassen".
  • Am Ende der 16–18 Stunden ist der pH Wert des Vorteiges auf 3.8–4.0 gesunken und der absolute Säuregehalt erreichte 9.0–13.3. Der Malzextrakt stellte Enzyme bereit, die dabei geholfen haben komplexe Kohlenhydrate zu einfacheren, fermentierbaren Kohlenhydrate umzuwandeln. Mit Spurenelementen angereicherte Molke stellte Nährstoffe bereit, die benötigt wurden um einen Ausgleich für die höhere Extraktion der Weizenmehles, das für die Herstellung des Brotes verwendet wurde, zu schaffen. Ausserdem lieferte die Molke notwendige Nährstoffe um das Wachstum, die Leistung und die Säureproduktion des auxotrophen Lactobacillus zu verbessern.
  • Beispiel 2: Die Herstellung eines Vollweizenbrotes nach europäischem Vorbild unter der Verwendung des Vorteiges („Sponge")
  • Der Vollweizenbrotteig nach europäischem Vorbild wurde mit den in Tabelle 3 gezeigten Zutaten hergestellt. Tabelle 3: Zutaten für ein Vollweizenbrotteig nach europäischem Vorbild
    Zutaten Gramm Verhältnis
    Weichweizenmehl (72% Extraktion, 22°C) 9800 100
    Wasser (22°C) 6500 66
    Kochsalz 240 2.44
    Gepresste Hefe 80 0.81
    Vorteig mit Lactobacillus fermentum (ATCC 39910) (pH 3.8, absoluter Säuregehalt 13.3) 3440 34.8
    Gerstenmalz-extract Pulver (auf Wunsch) 98 1
  • Die Zutaten wurden für 10 Minuten vermengt und danach zum ersten Mal für 90 Minuten bei 27°C und 56% relativer Luftfeuchtigkeit „gehen gelassen". Am Ende der 90 Minuten, hat die Teigtemperatur 31°C erreicht und der pH Wert ist auf 4.5 gefallen mit einem absoluten Säuregehalt von 6.2. Danach wurde der Teig in Portionen von 1300 g pro Backform aufgeteilt und in die Form gelegt. Das zweite Mal „gehen" fand bei 28°C und 80% relativer Luftfeuchtigkeit in einer Gärkammer statt. Am Ende dieser zweiten Periode, ist der pH Wert des Brotes auf pH 4.1 gefallen und der absolute Säuregehalt erreichte 7.3. Der Teig wurde für 60 Minuten gebacken. Nach dieser Backzeit, lag der Brot pH Wert 4.4 und der absolute Säuregehalt lag bei 5.6.
  • Ein „verbessertes" Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild, hergetellt wie oben beschrieben, wurde mit einem konventionell hergestellten Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild durch zwei Test-Gruppen verglichen. Die zwei Test-Gruppen wurden von einer Konsumenten-Marketing-Firma zusammengestellt und bestanden aus 50 Personen in der ersten Gruppe und 52 Personen in der zweiten. Wie in Tabelle 4 zu sehen ist, konnten die Gruppen das verbesserte Brot von dem Standardbrot, durch seinen stärkeren Geschmack, die fester Kruste und die natürliche, weiche Textur mit kleinen, dichteren Poren, unterscheiden. 65% der Test-Gruppe bevorzugten das verbesserte Brot. Die allgemeine Akzeptanz des verbesserten Vollweizenbrotes war gleichzusetzen mit der von hausgemachtem Brot. Tabelle 4: Konsumenten Test des „verbesserten" und dem konventionell hergestellten Vollweizenbrot nach europäischem Vorbild
    Konventionelles Brot Verbessertes Brot
    Allgemeiner Vorzug 35% 65%
    Geschmacksintensität (auf einer Skala von 1–5) 2.5 3.5
    Konsistenz (auf einer Skala von 1–5) 3.5 3.0
  • Nachdem die Prinzipien der vorliegenden Erfindung illustriert und beschrieben worden sind, sollte es dem Fachmann klar sein, dass die Erfindung modifiziert werden kann bezüglich Arrangement und Detail, ohne von diesen Prinzipien abzuweichen. Wir erheben Anspruch auf alle Modifikationen innerhalb der beigefügten Ansprüche.
  • Beispiel 3: Die Herstellung eines Vorteiges („Sponge") für ein Roggen/Weizenbrot nach europäischem Vorbild
  • Der Vorteig für ein Roggen/Weizenbrot nach europäischem Vorbild wurde mit den in Tabelle 5 aufgelisteten Zutaten hergestellt. Tabelle 5: Zutaten für einen Vorteiges („Sponge") für ein Roggen/Weizenbrot nach europäischem Vorbild
    Zutaten Gramm Verhältnis
    Weichweizenmehl 1000 100
    Roggenmehl 1500 150
    Wasser (60% von Weizenmehl) 600 60
    Wasser (80% von Roggenmehl) 800 80
    Molke (normal) 112 11.2 (des absoluten Trockengewichts)
    Gerstenmalz-extract Pulver 25 2.5 (des absoluten Trockengewichts)
    Multivitamine und Spurenelemente 2.60 0.25 (des absoluten Trockengewichts)
    Gefrier-getrockneter NB-1 0.75 0.075 (des absoluten Trockengewichts)
  • Die Zutaten für den „Sponge" wurden für 7 Minuten auf niedriger Stufe und 2 Minuten auf hoher Stufe vermengt und danach zum ersten Mal für 16 Stunden bei 28°C und 75% relativer Luftfeuchtigkeit inkubiert. Am Ende der Inkubationszeit wurde der reife „Sponge” auf Säuregehalt getested (Inhalt und Profil). Das Säureprofil des reifen Sponge war Milchsäure:Essigsäure 76:24 und erreichte einen pH Wert von pH 4.
  • Beispiel 4: Die Herstellung eines Roggen/Weizenbrotes nach europäischem Vorbild
  • Das Roggen/Weizenbrot nach europäischem Vorbild wurde mit den in Tabelle 6 aufgelisteten Zutaten hergestellt. Tabelle 6: Zutaten für ein Roggen/Weizenbrot nach europäischem Vorbild
    Zutaten Gramm Verhältnis
    Weizenmehl 1000 100
    Roggenmehl 1500 150
    Wasser (60% von Weizen) 600 60
    Wasser (80% von Roggen) 1200 120
    Kochsalz 45 4.5 (des absoluten Trockengewichts)
    Hefe 50 5.0 (des absoluten Trockengewichts)
    Gereifter NB-1 Starter 825 82.5 (des absoluten Trockengewichts)
  • Die Zutaten wurden für 7 Minuten auf niedriger Stufe und 2 Minuten auf hoher Stufe vermengt und danach zunächst für 15 Minuten bei Raumtemperatur und anschliessend für 60 Minuten bei 30°C und 75% relativer Luftfeuchtigkeit „gehen gelassen". Der Teig wurde anschliessend bei 210–270°C für 52 Minuten gebacken. Der absolute Säuregehalt und pH Wert des Brotteiges nach der Fermentation und des Brotes nach dem Backen sind in Tabelle 7 aufgeführt. Tabelle 7: Absoluter Säuregehalt und pH Wert
    pH Wert Absoluter
    Säuregehalt
    Brotteig 5.07 5.41
    Teig nach der Fermentierung 4.92 6.36
    Brot 4.87 7.22
  • Nach 24 Stunden wurde das Brot nochmals auf den absolute Säuregehalt und pH Wert getestet.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Kontrolle der Fermentierung eines Nahrungsmittelproduktes oder eines Getränkes, umfassend: zur Verfügung stellen eines Nahrungsmittelprodukts umfassend einen Mikroorganismus, der auxotroph für einen Nährstoff ist, und eine Menge des Nährstoffs, und Inkubieren des Nahrungsmittelprodukts unter Bedingungen, die für die Fermentierung des Nahrungsmittelprodukts durch den Mikroorganismus geeignet sind, für eine Zeit, die ausreichend ist, die Menge des Nährstoffs im Wesentlichen zu erschöpfen, so dass ein fermentiertes Nahrungsmittelprodukt hergestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Nahrungsmittelprodukt einen Brotteig umfasst und das fermentierte Nahrungsmittelprodukt ein fermentierter Brotteig ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mikroorganismus ein Lactobacillus-Stamm ist.
  4. Fermentiertes Nahrungsmittelprodukt erhältlich durch ein Verfahren nach Anspruch 1.
  5. Verfahren zur Herstellung eines fermentierten Brotteiges umfassend: zur Verfügung stellen eines Brotteigs umfassend ein Getreidemehl, Wasser, einen Mikroorganismus, der auxotroph für einen Nährstoff ist, und eine Menge des Nährstoffs; und Inkubieren des Brotteigs unter Bedingungen, die für die Fermentierung des Brotteigs durch den Mikroorganismus geeignet sind, für die Zeit, die ausreichend ist, die Menge des Nährstoffs im Wesentlichen zu erschöpfen, so dass ein fermentierter Brotteig hergestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Mikroorganismus mindestens ein Stamm Lactobacillus ist
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Mikroorganismus mindestens ein Stamm Lactobacillus fermentum ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Mikroorganismus mindestens ein Stamm ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Lactobacillus fermentum Stämme M11, M14 und NB-1.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Mikroorganismus Lactobacillus fermentum Stamm NB-1 ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Mikroorganismus ein Lysin-ausscheidender Mikroorganismus ist.
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