Extrazelluläre Polysaccharide von Milchsäurebakterien: Zusammenhang von molekularer Struktur und Textur von Frischkäse

Introduction:

Bei der Fermentation von Milch werden vielfach Milchsäurebakterien eingesetzt, die extrazelluläre Polysaccharide (EPS) bilden. Diese in situ EPS können ähnliche Effekte im Produkt hervorrufen wie zugesetzte Hydrokolloide. EPS sind entweder zellgebunden (cEPS) oder liegen frei im Medium vor (fEPS); letztere können fadenziehende oder nicht-fadenziehende Wirkung zeigen. Es gibt Hinweise darauf, dass die von den Starterkulturen induzierte Texturverbesserung von der EPS Konzentration im Produkt, aber auch von der molekularen Struktur der EPS abhängt [1]. Diese wird durch die Konfiguration der Wiederholeinheiten, den Grad der Verzweigung und die Länge der Seitenketten bestimmt. Ziel unserer Arbeit ist daher die Beleuchtung des Zusammenhanges zwischen der EPS Struktur und den Produkteigenschaften von Frischkäse. Für die Herstellung von Doppelrahmfrischkäse (Protein: 63 g/kg, Fett: 25 g/kg) im Technikumsmaßstab wurden 3 EPS bildende Stämme von Lactococcus lactis eingesetzt (LL-1: stark fadenziehende fEPS und cEPS, LL-2: fadenziehende fEPS und cEPS, LL-3: nicht-fadenziehende fEPS). Nach Fermentation der Käsereimilch auf pH 4,6 erfolgte die Molkenabtrennung mittels Separator und Einstellung der Trockenmasse mit Molke auf 360 g/kg. Anschließend wurde der Käsebruch auf 76 °C erwärmt und bei 15 MPa homogenisiert. Die Fließgrenze der Frischkäse wurde mit einem Rheometer und die Synäreseneigung mit einer Photozentrifuge analysiert. Für die Untersuchung der Monosaccharidzusammensetzung (HPAEC-PAD), der molekularen Struktur (NMR) und der molekularen Masse (GPC) wurden EPS verwendet, die im Bioreaktor produziert und aus dem Medium mittels Membranfiltration und Acetonfällung isoliert wurden. Frischkäse mit Stämmen, die fadenziehende fEPS bilden, zeigten höhere Fließgrenzen und geringere Aufrahmungsgeschwindigkeiten, was auf einen höheren Streichwiderstand und eine geringere Synäreseneigung hinweist. Die verbesserte Frischkäsetextur kann auf die höhere Molekülmasse von LL-1 und LL-2 (~106 Da) im Vergleich zu LL-3 (~105 Da) zurückgeführt werden. Erste Ergebnisse der Strukturanalysen lassen auch darauf schließen, dass der stärkere Verzweigungsgrad der EPS von LL-2 zur Erhöhung der Fließgrenze der Frischkäse beiträgt. Die Ergebnisse verdeutlichen außerdem, dass für ein besseres Verständnis der durch EPS bildende Starterkulturen induzierten Texturverbesserung die Aufklärung der molekularen Struktur der extrazellulären Polysaccharide von großer Bedeutung ist.

References:

S. Mende, H. Rohm, D. Jaros, Int Dairy J. 2016, 52, 57.

[141] Surber, G.; Wefers, D.; Spiegel, T.; Wolfschoon-Pombo, A. F.; Mende, S.; Jaros, D.; Rohm, H. Extrazelluläre Polysaccharide von Milchsäurebakterien: Zusammenhang von molekularer Struktur und Textur von Frischkäse, 2020.