Lebensmittelbiotechnologie
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Starterkulturen – Neue Entwicklungen Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Lebensmittelbiotechnologie Erhöhung plasmidkodierter Stoffwechselleistungen (z.B. Lactosestoffwechsel) Synthese von Aroma-, Süß- und Zusatzstoffen während der Fermentation (z.B. Joghurt) Synthese von Bacteriocinen während der Fermentation (z.B. Weichkäse) Entwicklung von Phagenresistenzen neue Produkte (z.B. Quark mit lebenden Mikroorganismen) Starterkulturen – Phagen Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Ein Phagen besteht aus • genetischer Information (DNA) • Hülle (Eiweiß) • Haft- und Infektionsorgane Lebensmittelbiotechnologie Starterkulturen – Phagentest Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Lebensmittelbiotechnologie Semiquantitative plaquetest sample incubation 16 - 18 h / 30 °C 3ml soft agar + evaluation 0.4 ml single-strain culture max. 12 samples /agar plate Starterkulturen – Phagenresistenz Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Lebensmittelbiotechnologie Schutzmechanismus der Zelle • Einbau der Phagen-DNA in das Genom (Prophage) • Veränderung der Oberflächenrezeptoren für Phagen Screening nach phagenresistenten Stämmen • Plaquetest als Screeningkriterium Gentechnik • plasmidcodierte Phagenresistenz • Phagenresistenz durch „Ausschalten“ von Genen oder Produktion von Schockproteinen (Kälte-, Hitze- oder Osmotischer Schock) Probiotische Kulturen Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Lebensmittelbiotechnologie Probiotika sind lebende Mikroorganismen, die generell oder lokal appliziert einen oder mehrere nachweisbare, spezifisch-funktionelle Gesundheitseffekte zeigen. Probiotische Kulturen Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Eigenschaft Lebensmittelbiotechnologie Nutzen Säure- und Galletolleranz, Überleben in der Magen-DarmToleranz gegen Bauchspeichel- Passage drüsenenzyme Adhäsion an Darmschleimhaut Immunstimulation Verdrängung von Pathogenen Heilung beschädigter Darmregionen Humanisolate Spezifische Interaktionen mit dem menschlichen Darm Dokumentierte Gesundheitseffekte „echte“ Gesundheitseffekte Sicherheit kein Verbraucherrisiko Gute technologische Eigenschaften stabile Stämme Massenproduktion Sauerstofftoleranz Der menschliche Verdauungstrakt Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik • die Fläche so groß wie ein Fußballfeld • das darmgebundene Immunsystem ist verantwortlich für 80% der menschlichen Immunabwehr • mehr als 400 Bakterienarten, die meisten unbekannt • es gibt 10mal Bakterien im Körper als Körperzellen • komplexe symbiotische Balance • Probiotische Bakterien haben die Potenz die natürliche Mikroflora positiv zu beeinflussen Lebensmittelbiotechnologie Probiotische Mikrorganismen Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik • Bifidobakterien • Lactobacillus • Enterococcus Zum Beispiel: Bifidobacterium lactis Lactobacillus rhamnosus Lebensmittelbiotechnologie Probiotische Mikrorganismen - Studien Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik human studies • health effects animal studies • health effects • safety in vitro studies • • • • • • Lebensmittelbiotechnologie acid / bile tolerance adherence to intestinal cells / mucosa antimicrobial effects safety issues immunoactivity gut simulation system Probiotische Mikrorganismen - Studien Fachhochschule Flensburg Selection Institut für Verfahrenstechnik Safety In vitro Lebensmittelbiotechnologie Immune modulation Gut microecology Increased resistance to infections Improved natural and specific immune response Improved intestinal environment In vitro animal trials Human oral administration Technological properties Actual oral toxicity Increased resistance to infection Improved natural immune system Tolerance towards acid and bile Adherence to gut epithelium Bacterial translocation Salmonella Rotavirus E. coli Natural killer cell activity - phagocytosis Identification Degradation of gastic mucin Improved specific immune response Safe for human consumption Reduced cancer risk Improved microecology of the gut Lactobacilli, Bifidobacteria Suppression of infections Prevention of intestinal malfunctions Probiotische Mikrorganismen - Herstellung Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Lebensmittelbiotechnologie Gesundheitseffekte Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik • Verbesserung der Darmfunktion – Durchfall (rotavirus, salmonella, clostridia) – Verstopfung – Laktoseintoleranz • Stimulierung des Immunsystems • Verminderung von Allergien • Verminderung des Infektions- und Krebsrisikos • Verminderung von Darmentzündungen • Verbesserte Nahrungsaufnahme und -verwertung • Reduktion des Cholesterolspiegels Lebensmittelbiotechnologie Prebiotika Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Lebensmittelbiotechnologie unverdauliche Bestandteile der Nahrung stimulieren das Wachstum von probiotischen Mikroorganismen Oligosaccharide (Oligofruktose, Galactosyl-Oligosaccharid) Prebiotika - Exopolysaccharide Fachhochschule Flensburg Institut für Verfahrenstechnik Lebensmittelbiotechnologie Milchsäurebakterien produzieren Exopolysaccharide, z.B. aus Saccharose, Lactose usw. • • • • Leuconostoc Lactococcus Lactobacillus St. thermophilus • Homopolysaccharide • Heteropolysaccharide
