Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

TUM-Forscher entwickeln umweltfreundliches Verfahren, um Probiotika besser stabil zu halten

06.07.2011
Sie stecken in Joghurts, Müslimischungen und Babymilchpulver – probiotische Bakterien sind als gesundheitsfördernde Zusätze im Lebensmittelregal auf dem Vormarsch.

Doch die Herstellung dieses „Functional Foods“ hat Tücken: Nur wenige probiotische Bakterienstämme sind so robust, dass sie herkömmliche Produktionsmethoden überleben. Verfahrenstechniker und Mikrobiologen der Technischen Universität München (TUM) haben nun zusammen ein besonders schonendes Verfahren entwickelt, um in Zukunft auch bisher ungenutzte Probiotika einsetzen zu können. Das Ergebnis hilft Firmen wie Verbrauchern: Es ist energie- und kostensparend in der Herstellung und macht die Probiotika gleichzeitig länger haltbar.

Probiotika fördern als funktionelle Zusätze das Immunsystem und die Darmgesundheit. Doch wie kommen sie in die Lebensmittelpackung? Bisher werden probiotische Bakterien meist gefriergetrocknet, um sie dann in konzentrierter Form als Lebensmittelzusatz nutzen zu können. Doch die Gefriertrocknung ist problematisch - sie bedeutet für manche Probiotika den sicheren Kältetod und ist außerdem sehr energieintensiv. Denn bei dem Verfahren müssen die Probiotika zunächst eingefroren werden. Im tiefgekühlten Zustand wird ihnen dann Wärme zugeführt. Dadurch wird das Eis direkt in Wasserdampf umgewandelt, der dem Bakterienpräparat entzogen wird. Diesen „Umweg“ wollten TUM-Forscher vom Lehrstuhl für Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie abkürzen: Sie haben sich daher auf die Suche nach einem schonenderen, umweltfreundlicheren Trocknungsverfahren gemacht.

Die TUM-Forscher sind dabei auf die Niedertemperatur-Vakuumtrocknung (NTVT) gestoßen, da diese ebenfalls bei milden Bedingungen arbeitet. Bei diesem Verfahren bleibt das Produkt jedoch flüssig: Unter Vakuum kann Flüssigkeit bei schonenden Temperaturen verdampft werden – bei einem Luftdruck von 10mbar siedet Wasser etwa schon bei 8°C. Im Vergleich zur Gefriertrocknung kann man auf diese Weise 40 % Energie einsparen. Das Team um Dr. Petra Först vom Lehrstuhl für Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie hat dieses Verfahren im Experiment bei drei probiotischen Bakterienstämmen untersucht: Die TUM-Forscher ermittelten zunächst die optimalen NTVT-Bedingungen und haben die Ergebnisse im zweiten Schritt mit der klassischen Gefriertrocknung verglichen.

Mit überraschendem Ergebnis: Teilweise führte die Niedertemperatur-Vakuumtrocknung zu einem verbesserten Überleben als die herkömmliche Gefriertrocknung. Die Joghurtkultur Lactobacillus bulgaricus, die die Gefriertrocknung kaum überlebt, zeigt etwa eine zehnfach verbesserte Ausbeute nach der NTVT. Somit ermöglicht die Entwicklung des neuen Verfahrens auch, probiotische „Kandidaten“ mit gesundheitsfördernden Eigenschaften einzusetzen, die für den bisherigen Herstellprozess in der Lebensmittelindustrie zu empfindlich sind. Umgekehrt hat sich aber auch gezeigt, dass Probiotika, die die Gefriertrocknung sehr gut überstehen, bei der Niedertemperatur-Vakuumtrocknung schlechter abschneiden. Kurz: Das geeignetste Trocknungsverfahren ist abhängig vom jeweiligen Bakterienstamm.

An den molekularen Hintergründen dieses Phänomens arbeitete das Forscherteam um Dr. Jürgen Behr vom Lehrstuhl für Technische Mikrobiologie der TUM. Sie haben die Bakterienstämme auf mögliche Unterschiede untersucht, die das ungleiche Verhalten in den Trocknungsprozessen erklären könnten: Das Geheimnis könnte demnach in der bakteriellen Zellmembran liegen, die das Bakterium vor Umwelteinflüssen schützt. Es zeigte sich, dass dieser anpassungsfähige „Schutzschild“ der Probiotika bei jedem Bakterienstamm eine andere Zusammensetzung an Fettsäuren aufweist. Die Forscher können diese Zusammensetzung durch eine Änderung der Kultivierungsbedingungen vor dem Trocknungsprozess jetzt sogar gezielt steuern – im Praxistest konnten sie durch diese Optimierung der Anzuchtbedingungen die Überlebensrate eines Bakterienstamms nach der Trocknung um rund 50% erhöhen.

Das Verfahren der Niedertemperatur-Vakuumtrocknung ist übrigens nicht nur energiesparender, sondern beeinflusst auch die Lagerstabilität positiv: Probiotika in Pulverform, die mittels NTVT hergestellt wurden, halten sich in Müslis oder Babymilchpulver nach dem Öffnen der Verpackung deutlich länger als solche aus herkömmlicher Gefriertrocknung. Somit bleibt eine höhere Zahl aktiver Bakterien auch nach einer Lagerung unter ungünstigen Bedingungen bis zum Verzehr im Produkt.

Kontakt:
Technische Universität München
Lehrstuhl für Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie
Prof. Ulrich Kulozik / Dr. Petra Först
85350 Freising-Weihenstephan
Tel: 08161 / 71- 3535 bzw. - 3536
E-Mail: ulrich.kulozik@tum.de bzw. petra.foerst@tum.de
www.lebensmittelverfahrenstechnik.de
Literatur:
Foerst, P.; Kulozik, U.; Schmitt, M.; Bauer, S.; Santivarangkna, Ch: Storage stability of vacuum-dried probiotic bacterium Lactobacillus paracasei F19. Food and Bioproducts processing, Online-Vorabpublikation unter http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096030851100054X (doi: 10.1016/j.fbp.2011.06.004)

Bauer, S.A.W.; Schneider, S.; Behr, J.; Kulozik, U.; Foerst, P.: Combined influence of fermentation and drying conditions on survival and metabolic activity of starter and probiotic cultures after low-temperature vacuum drying. J. Biotechnology, Online-Vorabpublikation unter http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168165611003099 (doi: 10.1016/j.jbiotec.2011.06.010)

Hintergrund:
Das Forschungsvorhaben „Entwicklung eines Niedertemperatur-Vakuumtrocknungsverfahrens zur Herstellung von Starterkulturen“ wurde von April 2008 bis Dezember 2010 mit insgesamt 350.000 Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie und dem Forschungskreis der Ernährungsindustrie (FEI) gefördert. Die Ergebnisse stehen nun kleinen und mittelständischen Unternehmen zur Verfügung, die oft keine eigene Forschungsabteilung haben.

Dr. Ulrich Marsch | idw
Weitere Informationen:
http://portal.mytum.de/pressestelle/pressemitteilungen/NewsArticle_20110705_163446

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie