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KONSTABLE

KONSTABLE

Nutzbarmachung biologischer Ressourcenvielfalt für die Etablierung stabiler Konsortien in Sauerteigen

Projektkoordinator

Prof. Rudi F. Vogel
Technische Universität München, Lehrstuhl für Technische Mikrobiologie, Freising
rudi.vogel@tum.de

Verbundpartner

Ernst Böcker GmbH & Co. KG

Projektbeschreibung in FISA

Zum Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung (FISA)

Ziel

Ziel des Projektes ist die Entwicklung neuartiger, getrockneter oder gefrorener Sauerteigpräparate, die stabile, durchsetzungsfähige, gut präparierbare Konsortien aus Milchsäurebakterien und Hefen enthalten. Es wird ein Verständnis dazu erarbeitet, welche molekularen Mechanismen die Stabilität eines mikrobiellen Konsortiums aus Milchsäurebakterien und Hefen in Sauerteigpräparaten begründen. Hierzu werden durch vergleichende Proteomik und Transkriptomik dieser Organismen in Einzelkulturen gegenüber dem Zusammenleben in stabilen Gemeinschaften bestimmt. Dadurch werden molekulare Marker definiert, die zum erleichterten Auffinden stabiler Partnerschaften von Milchsäurebakterien und Hefen verwendet werden können. Die nachhaltige und ressourcenschonende Nutzung der biologischen Vielfalt fermentativer Organismen in der Sauerteigfermentation wird über die Charakterisierung der Stabilität ausgewählter Gemeinschaften von Milchsäurebakterien und Hefen erreicht. Hierzu wird die Stabilität und Dynamik der Mikrobiota in Sauerteigpräparaten ermittelt.

Ergebnisse

Fructilactobacillus sanfranciscensis ist ein Schlüsselorganismus in Typ-1-Sauerteigfermentationen. Verschiedene Stämme von F. sanfranciscensis wurden aus unterschiedlichen Sauerteigfermentationen isoliert. Um diese voneinander zu unterscheiden, wurde ein stammspezifisches Nachweissystem etabliert. Dafür wurde die CRISPR-Locus-Length-Heterogenity (CLLH) PCR entwickelt, welche die stammspezifische Länge des CRISPR-Locus detektiert. Somit konnten spezifische Stämme in einer Sauerteigfermentation nachgewiesen werden.

Für die Sauerteigfermentation wurden verschiedene Stammkombinationen von F. sanfranciscensis aufgrund ihrer genetischen und physiologischen Eigenschaften ausgewählt. Diese Stammkombinationen von F. sanfranciscensis wurden jeweils mit den Hefen Kasachstania humilis, Saccharomyces cerevisiae oder keiner Hefe als Starter für eine Roggensauerteigfermentation eingesetzt. Dabei zeigte sich, dass die eingesetzten Stämme aufgrund ihrer Verhaltensweisen in drei verschiedene Gruppen eingeteilt werden konnten. Gruppe a) konnte sich unabhängig von den eingesetzten Hefen immer nach 10 Tagen Fermentation durchsetzen. Gruppe b) waren Stämme, deren Durchsetzung hefeabhängig war und Gruppe c) waren Stämme, die sich nie in einer Sauerteigfermentation gegen die anderen F. sanfranciscensis Stämme durchsetzen konnten.

Folgende stabile mikrobielle Konsortien in Roggensauerteigfermentationen konnten identifiziert werden. Die Hefe K. humilis TMW3.1034 und F. sanfranciscensis TMW 1.392 sowie die Hefe S. cerevisiae TMW3.1064 und F. sanfranciscensis TMW 1.907 erwiesen sich als stabile Konsortien in Sauerteigfermentationen. Zusätzlich waren die Stämme aus Gruppe a) stabil in den Sauerteigfermentationen unabhängig von der eingesetzten Hefe.

Zusätzlich wurde die Säurestresstoleranz von S. cerevisiae untersucht. Dabei wurden Hefestämme, die aus einem Sauerteig isoliert wurden, mit der Referenzhefe Saccharomyces cerevisiae Meyen ex E.C. Hansen ATCC® 204508™ verglichen. Dabei zeigte sich, dass die S. cerevisiae Isolate aus Sauerteig eine höhere Lactat- und Acetattoleranz aufwiesen.

Verwertung

Die Chance auf eine Markteinführung entsprechender Backzutaten/Sauerteigpräparate ist aufgrund der bereits bestehenden und bisher ungedeckten Nachfrage hoch. Die Risiken bestehen in der Identifizierung stabiler, stresstoleranter Konsortien. Die Erreichung gleichbleibender Reproduzierbarkeit und Haltbarkeit der Präparate ist zwingende Voraussetzung für eine Markteinführung. Durch die genetische und metabolische Charakterisierung der Stresstoleranz der ausgewählten Mikroorganismen und die Bestimmung von Markern für die metabolische Basis ihrer Interaktion und ggf. Symbiose, erhöht sich die Chance zu deren Auffindung erheblich, weil von der Empirie auf eine wissensbasierte Auswahl übergegangen werden kann.