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Application of disaccharides pre-treatment in improving tolerances of Lactobacillus rhamnosus strains to environmental stresses or during vacuum- and spray drying processes

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Application of disaccharides pre-treatment in improving tolerances of Lactobacillus rhamnosus strains to environmental stresses or during vacuum- and spray drying processes

Elizabeth Sunny-Roberts (Unbekannter Einband, Englisch)

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Beschreibung

Probiotische Mikroorganismen sind während Fermentation, Einsatz im Produkt und Verzehr schwankenden Umweltbedingungen ausgesetzt, die sich durch die Entwicklung von Stresserkennungs und –anpassungsmechanismen teilweise ausgleichen können. Da der gesundheitsfördernde Effekt von Probiotika durch den Konsum einer täglichen Dosis von mindestens 108 lebenden Zellen erreicht werden kann, sollten diese umweltbedingten Stressfaktoren genutzt werden, um das Überleben der Mikroorganismen sowohl während derProzessierung als auch im Lebensmittel bis zum Ende der Mindesthaltbarkeit zu garantieren. Die vorliegende Arbeit untersucht die Anwendung von Trehalose und Sucrose zur Induktion von osmotischem Stress bei Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) und Lactobacillus rhamnosus E-97800 (E800) und die Eignung dieser Substanzen als Trägermedium bei der nachfolgenden Sprüh- und Vakuumtrocknung. Durchflusszytometrie, Keimzahlbestimmung und die Anwendung der Rasterelektronenmikroskopie wurden als wesentliche analytische Methoden zur Charakterisierung von Lb. rhamnosus eingesetzt. Ein Verlust der Membranintegrität wurde bei LGG nur nach Behandlung in einer 1.5 M Sucrose Lösung festgestellt. Permeabilisierung der Zellmembranen war verstärkt, wenn E800 in Trehalose-Medium behandelt wurde. Es wurde eine Reparatur von Membranschäden nach Re-kultivierung in Wachstumsmedium beobachtet. Trehalose war im Vergleich zu Sucrose besser in der Lage, die Ausschleusungsfähigkeit der Zellen zu verbessern, die als ein Schutzmechanismus gegen toxische Metaboliten verstanden werden kann. E800 war dabei hinsichtlich der Dauer des Ausschleusungsvorganges weniger aktiv als LGG. Morphologische Veränderungen in Richtung kapselähnlicher Formen wurden bei LGG beobachtet. Die Reaktion auf osmotischen Stress war stammspezifisch. Eine osmotische Vorbehandlung im sub-lethalen Bereich wurde eingesetzt um den Einfluss auf die Zellstabilität unter anderem Stressbedingungen wie lethale Salzkonzentrationen, Hitze oder lethaler osmotischer Stress, die während der Verarbeitung bzw. im Intestinaltrakt auftreten können, zu untersuchen. Trehalose verbesserte die Salztoleranz von LGG während es die Hitzetoleranz von E800 drastisch reduzierte. Die Überlebensrate der Lb. rhamnosus Stämme in ausgewählten Disacchariden nach Vakuumtrocknung bei 25°C und anschließender Lagerung wurde untersucht. Durchflusszytometrische Analysen und die Bewertung der Toleranz der Mikroorganismen gegenüber Selektivmedien dienten der Charakterisierung der Zellschädigung während des Trocknungsprozesses. Trehalose verbesserte dabei die Erholung lebender Zellen nach der Trocknung und während der Lagerung bei 4°C und 25°C. Membranschäden und eine Verringerung der Koloniegrößen wurden als Resultate der Schädigung während der Trocknung beobachtet. Der Vergleich konventioneller Kultivierungstechniken mit den Ergebnissen der Durchflusszytometrie zeigte eine bestimmte Zellfraktion, die durch Stressung die Fähigkeit zur Vermehrung auf dem Nährmedium verloren hatte. Die Verwendung von Trehalose und der Einfluss von enthaltenem Mononatriumglutamat auf die Überlebensrate wurde während der Sprühtrocknung und der Lagerung untersucht. Mittels Durchflusszytometrie und der Bewertung der Toleranz der Bakterien gegenüber Selektivmedien erfolgte die Charakterisierung und Lokalisierung auftretender Zellschäden während der Sprühtrocknung. Sprühgetrockneter LGG wurde in Lebensmittel eingebracht und die Lagerstabilität des Keims untersucht. Während der Sprühtrocknung wurde eine Luftaustrittstemperatur von 65-70°C als optimale Prozesstemperatur ermittelt und die resultierenden Wassergehalte des Pulvers aus Trehalose und E800 bzw. LGG betrugen 4.1% (w/w) bzw. 3.79 % (w/w) mit Lebendzellzahlen von 3.65 x 108 KBE/ml bzw. 1.8 x 109 KBE/ml im resuspendierten Produkt. Dabei wurden Zellmembranschäden und Schäden an der Zellwand festgestellt. Die aus der Gefriertrocknung bekannten stabilisierenden Eingenschaften der Trehalose ließen sich auf die Sprühtrocknung übertragen, aber nicht auf die Lagerung. Jedoch das Hinzugeben von Mononatriumglutamat verbesserte den Schützenden Effeckt von Trehalose. Schutz vor oxidativem Stress durch Mononatriumglutamat konnte bei der Lagerung festgestellt weriiden und eine Überlebensrate von mindestens 108 KBE/ml wurde nach 6 Wochen bei einer Lagertemperatur von 25°C erreicht. Die Nicht-Sichtbarkeit der getrockneten Bakterien in Trehalose pulver deutet deren Verkapselung an. Aber die verbesserten Überlebensraten bei Mononatriumglutamat waren Anzeichen von Schutz vor oxidativem Stress neben anderen Mechanismen, deren Aufklärung weiterer wissenschaftlicher Arbeit bedarf. Die Keimzahl von LGG nach Einbringen in Apfelsaft und einer Lagerung von 12 Tagen bei 4°C betrug 105 KBE/ml, in Instant-Kakao-Mischgetränk wurde nach 10 Wochen Lagerung bei 5°C eine Keimzahl von 107 KBE/g detektiert, wobei in beiden Fällen eine Ausgangskeimzahl von 109 KBE/ml bzw. g eingestellt wurde. Die Überlebensrate und Stabilität der Lb rhamnosus Stämme während der Verarbeitung und Lagerung wurden durch die Anwendung osmotischer Stressbedingungen verbessert. Weniger zeigen

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Produktinformationen

Technische Daten

Erscheinungsdatum

04.12.2009

Sprache

Englisch

EAN

9783869551708

Herausgeber

Cuvillier Verlag

Sonderedition

Nein

Autor

Elizabeth Sunny-Roberts

Seitenanzahl

162

Auflage

Einbandart

Unbekannter Einband

Warnhinweise und Sicherheitsinformationen

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