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Verbundprojekt: Entwicklung regionaler Bio-Würzsaucen auf Lupinenbasis als salzreduzierte, glutenfreie Alternative zu Sojaprodukten – Teilprojekt 1 (FLAVORLOOP)
Projekt
Förderkennzeichen: 281A400117
Laufzeit: 01.04.2019
- 31.03.2022
Fördersumme: 312.409 Euro
Forschungszweck: Experimentelle Forschung
Stichworte: Lebensmitteltechnologie, food technology, food engineering
"Ziel des Projekts FLAVORLOOP war es, den Herstellungsprozess einer Lupinen-basierten Würzsauce zu optimieren, indem die Mikrobiota und deren Dynamik charakterisiert und durch Prozessführung beherrscht wurde. Als Alternative zu Sojasauce wird Würzsauce auf Lupinenbasis fermentiert. Während im ersten Schritt ein Koji-Pilz (Aspergillus)Makromoleküle zu Substraten für Bakterien und Hefen degradiert, entwickelt sich während des Moromi- Schritts das Aroma über mehrere Monate bei hohem Salzgehalt. In der vorliegenden Arbeit haben wir die Mikrobiota von lupinebasiertem Moromi hinsichtlich Dynamik, Einflussfaktoren und Auswirkungen auf den Prozess und das Aroma untersucht. Wir konnten das bakterielle Konsortium kultivierungsunabhängig mittels 16S rRNA- Gen-Sequenzierung analysieren. Darüber hinaus konnten Bakterien und Hefen durch Kultivierung identifiziert werden. Für die Analyse von aromarelevanten Stoffen wurden flüchtige Verbindungen mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) bestimmt. Zunächst waren Candida (C.) guilliermondii und Weissella (W.) paramesenteroides die am häufigsten vorkommenden Organismen, gefolgt von Tetragenococcus (T.) halophilus, Debaryomcyces (D.) hansenii, Chromohalobacter (C.) moromii, und schließlich Staphylococcus (S). equorum. Die Milchsäurebakterien W. paramesenteroides und T. halophilus konnten den pH-Wert durch die Bildung von Säuren senken, was das Wachstum von Hefen wie D. hansenii erleichterte. Es ist anzunehmen, dass der spätere Anstieg des pH-Wertes durch S. equorum und die in diesem Projekt neu beschriebene Spezies C. moromii verursacht wird, indem diese Säuren abbauten oder Amine beziehungsweise Ammoniak bildeten. Das Aroma des gereiften Moromi bestand überwiegend aus Säuren und Pyrazinen, die auch für weizenfreie Soja-Moromi beschrieben sind. Wir konnten nachweisen, dass die Mikrobiota über die Salzkonzentration, Starterkulturen oder Backslopping (Verwendung gereiften Moromis) und zusätzliche Kohlenhydratquellen wie Weizen und Buchweizen beeinflusst werden kann. Bei niedrigeren Salzkonzentrationen war die Diversität der Mikrobiota höher, das Bakterienwachstum beschleunigt und auch hier konnten keine Verderber festgestellt werden. Die Anwendung von Backslopping beschleunigte die Dynamik der Mikrobiota, und Hefe als Starterkulturen führten zu einer sehr geringen Diversität sowohl im Bakterien- als auch im Hefekonsortium. Die Zugabe von Weizen oder Buchweizen ermöglichte das Wachstum von Zygosaccharomyces (Z.) rouxii. Hier wurde das Aromaprofil von Estern dominiert, und zum Teil wurden Pyrazine abgebaut. Die vorliegende Studie liefert neue Erkenntnisse über die Dynamik der Mikrobiota von Würzsauce auf Lupinenbasis und untersucht Methoden zur Beeinflussung dieses Konsortiums. In dieser Arbeit wurden 58 T. halophilus Isolate aus verschiedenen Lupinenmoromi Ansätzen isoliert. Die Genomanalyse führte zu der Differenzierung von sechs T. halophilus Stämmen. Vergleichende Analysen mit Isolaten aus anderen Habitaten, ermöglichte die Gruppierung der Spezies T. halophilus in drei Linien. Die erste und größte Line beinhaltet Stämme aus Lupinenmoromi, Fischsaucen, Sojasaucen, Buchweizen moromi und Käserinde. Die zweite Linie beinhaltet viele Stämme, welche aus Sojasaucen oder Fischsaucen Fermentationen isoliert wurden. Die dritte Linie besteht nur aus dem Typ Stamm von T. halophilus subsp. flandriensis.
Um ein besseres Verständnis der Lebensweise von T. halophilus in ihrem Habitat, Lupinenmoromi, zu erlangen, wurde eine Analyse des Stoffwechsels mittels Transkriptom Analyse von zwei Vertretern der sechs Lupinen Stämme durchgeführt. Hierfür wurde das Wachstum der Stämme TMW 2.2254 und TMW 2.2256 in dem Lupinenmodell medium „LMRS“ untersucht. Ein deutlich verbessertes Wachstum zeigte sich für beide Stämme, wenn Galaktose anstelle von Glukose als extra Kohlenstoffquelle in das Medium hinzugegeben wurde. Dabei war auffällig, dass beide Stämme den Leloir-Weg und den Tagatose-6-P weg simultan benutzen. Transkripte des Arginin Deiminase Abbauweges kodieren konnten in den Proben von TMW 2.2256 in großer Zahl identifiziert werden. Der Arginine Deiminase Abbauweg ist nicht im Genom von TMW 2.2254 kodiert. Da dieser Stoffwechselweg zu basischen Metaboliten (Harnstoff, NH3) führt, lässt sich somit auch der beobachtete Anstieg des pH-Wertes bei der Fermentation von TMW 2.2256 erklären. Dementsprechend wurde kein Anstieg des pH-Wertes für die Fermentation von TMW 2.2254 beobachtet. Um Mechanismen einer Habitat-Anpassung von T. halophilus Stämmen an Lupinen als Substrat zu untersuchen, wurden Lupinenmoromi Fermentationen mit einer Mischung von T. halophilus Stämmen aus unterschiedlichen Isolationsorten (Fisch Fermentation, Buchweizenmoromi und Lupinenmoromi) fermentiert. Nach 14 Tagen dominierten die Stämme TMW 2.2254 (Lupinenmoromi) und TMW 2.2264 (Lupinenmoromi) die Fermentation. Interessanterweise exprimieren beide Stämme mindestens eine Alpha-Galaktosidase. Somit scheint die Fähigkeit zur Galaktose Verwertung im Substrat einen Vorteil für die Durchsetzungsfähigkeit darzustellen."
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
