abgeschlossene Promotionen & Habilitationen

Dissertation

In der Milchindustrie spielt die Auswahl der Starterkulturen eine wichtige Rolle bei der
Herstellung fermentierter Produkte mit gewunschter Textur und entsprechenden sensorischen
Eigenschaften. Milchsaurebakterien mit der Fahigkeit extrazellulare Polysaccharide (EPS) zu
synthetisieren sind von besonderem Interesse, da auf Grund der in situ gebildeten Hydrokolloide
der Einsatz von Zusatzstoffen vermieden werden kann. Die Wirkung von EPS auf die Produkteigenschaften
ist in der Literatur bereits mehrfach beschrieben, wird jedoch auf Grund der
Vielzahl an unterschiedlichen Stammen und Fermentationsparametern bzw. einer fehlenden
Systematisierung immer noch sehr kontrovers diskutiert. Des Weiteren stellt die wissenschaftliche
Aufklarung der komplexen Struktur-Funktionsbeziehungen und der Wechselwirkungen mit
anderen Produktkomponenten eine grose Herausforderung dar. Um die Zusammenhange besser
verstehen zu konnen, wurde in dieser Arbeit ein neuer Ansatz gewahlt: isolierte und
aufgereinigte EPS wurden der Milch vor der Sauerung zugesetzt und die daraus hergestellten
Milchgele mit jenen mit in situ produzierten EPS verglichen.
In Milchgelen aus Einzelstammkulturen von Streptococcus thermophilus oder Lactobacillus
delbrueckii ssp. bulgaricus wurden EPS-Gehalte von 40 - 150 mg/kg ermittelt. Die Gele unterschieden
sich hinsichtlich ihrer Viskositat und ihres fadenziehenden Charakters, was erste
Hinweise auf die Art der gebildeten EPS liefert. Die Synthese groserer Mengen an EPS zur
Charakterisierung und Untersuchung ihrer Funktionalitat erfolgte entkoppelt von der Produktherstellung
mit ausgewahlten Stammen in Batch-Fermentationen mit konstantem pH in
komplexen oder semidefinierten Medien. S. thermophilus ST-143 produzierte ~ 300 mg/L fadenziehende
EPS, die durch entsprechende Aufreinigungsschritte als drei EPS-Fraktionen gewonnen
werden konnten: freie EPS (EPSf), kapsulare EPS (EPSk) und ein Gemisch aus beiden (EPSf+k).
EPSf haben eine hohere Molekulmasse (MM = 2,6 x 106 Da) und eine hohere intrinsische Viskositat
([į] = 1,14 mL/mg) im Vergleich zu EPSk (MM = 7,4 x 103 Da, 1,4 x 105 Da; [į] = 0,06 mL/mg)
und fuhrten bereits in geringen Mengen zu rheologischen Veranderungen. Allerdings scheinen die
EPSk Wechselwirkungen zwischen EPSf Molekulen zu unterstutzen. In chemisch gesauerten
Milchgelen konnte durch den definierten Zusatz aufgereinigter Fraktionen von EPSf und EPSf+k vor
der Sauerung (c = 0 - 0,35 mg/g) erstmals eine konzentrationsabhangige Wirkung aufgezeigt
werden. Mit EPSf stieg der maximale Speichermodul der Milchgele als Mas fur die Gelsteifigkeit
linear an (457 - 722 Pa). EPSk zeigten hingegen keinen Einfluss. Als Modellpolysaccharid wurde
vergleichend das gut beschriebene, ebenfalls ungeladene und nicht gelbildende Homopolysaccharid
Dextran herangezogen (c = 0 - 300 mg/g). EPSf und Dextran veranderten die
Gelbildung, erhohten die Steifigkeit stichfester Gele und die Viskositat geruhrter Gele in
ahnlichem Mase, es waren jedoch deutlich unterschiedliche Konzentrationen notwendig. Die in
den Milchgelen beschriebenen Einflusse konnen unter anderem auf Depletionseffekte zwischen
gleichgeladenen Polymeren (hier Proteine und Polysaccharide) zuruckgefuhrt werden.

Milch EPS Joghurt Rheologie