Microbial diversity and their roles in the vinegar fermentation process

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1 Microbial diversity and their roles in the vinegar fermentation process In: Appl Microbiol Biotechnol (2015) 99: Sha Li, Pan Li, Feng Feng & Li-Xin Luo Saarbrücken, den Biotechnologen Seminar Steffen Heiermann

2 Outline Einführung Essig Einsatzgebiete von Essig Herstellungsprozess von Essig Einfluss der Substratzusammensetzung Analyse von Essig Conclusion Seite 2

3 Essig Wässrige Lösung mit Hauptbestandteil Essigsäure Unterscheiden sich durch Substrate, Fermentationsmethoden und chemischen Eigenschaften jpg 3 Kategorien: Gemüseessig (Reis-, Tomatenessig) Fruchtessig (Cider-, Balsamicoessig) Essig aus Tierprodukten (Honig-, Molkeessig) Seite 3

4 Einsatzgebiete von Essig Verleiht Lebensmitteln Geschmack und Geruch Konservierungsmittel durch Reduzierung des Wachstum von Pilzsporen Antioxidantive Eigenschaften (Phenole) Einsatz zum Senken des Blutdrucks durch Polyphenole Seite 4

5 Produktionsprozess. Li et al. (2015) Seite 5

6 Verzuckerung Verzuckerungsschritt nur bei Substraten mit hohem Stärkegehalt notwendig Amylasen, Hydrolasen und proteolytische Enzyme werden benötigt Zugabe von Schimmelpilzkulturen: Aspergillus, Absidia, Mucor, und Rhizopus Bacillus sp. Seite 6

7 Alkoholische Fermentation Mikroorganismen hängen von Substrat ab Hauptverantwortlich sind Hefen (S. cerevisiae) Candida sp., As. oryzae, Rhodotorula, Lactobacillus Bildung von Fettsäuren, Succinat, Lactat und Estern Microbial diversity and their roles in the vinegar fermentation process. Li et al. (2015) Seite 7

8 Essigsäurefermentation Aerobe Oxidation von Ethanol zu Essigsäure Hauptsächlich verantwortlich sind Essigsäurebakterien (Acetobacter, Gluconacetobacter und Gluconobacter) Lactobacillus, Staphylococcus, Saccharomyces Bildung von organische Säuren, Phenole Microbial diversity and their roles in the vinegar fermentation process. Li et al. (2015) Seite 8

9 Fermentation Fermentation induziert durch: Spontane Fermentation Backslopping Einsatz von Starterkulturen Einsatz um Fermentation zu kontrollieren und zu beschleunigen Seite 9

10 Fermentationsmethoden Oberflächenverfahren Traditionelles Verfahren b/f/f8/producing_black_vinegar_at_fukuyama.jpg/128 0px-Producing_Black_Vinegar_at_Fukuyama.jpg Submersverfahren Meist semikontinuierlich iagallery/dsc03260.jpg Seite 10

11 Einfluss der Substratzusammensetzung Chemische Zusammensetzung übt selektiven Druck auf Mikroorganismen aus Vermehrt Schimmelpilzkulturen bei hohem Stärkegehalt Zuckeranteil der Substrate beeinflusst Wachstum der Mikroorganismen Lactobacillus, Lactococcus meist bei Milchprodukten Seite 11

12 Analyse von Essig Qualitätsfaktoren: Polyphenole Flüchtige, kurzkettige organische Säuren Analyse durch HPLC, GC-MS und NMR Antioxidative Wirkung durch 2,2-diphenyl-1- pycrylhydrazyl (DPPH) Radikalabbau Seite 12

13 Conclusion Verschiedene Essigsorten werden durch unterschiedliche Zusammensetzung von Mikroorganismen gebildet Art des Substrates und Fermentationsmethoden beeinflussen grundlegend die mikrobielle Diversität Besseres Verstehen der unterschiedlichen Zusammenhänge hilft technische Verbesserungen zu entwickeln und Stammoptimierung zu betreiben Seite 13

14 Quellen Li S, Li P, Feng F et al. Microbial diversity and their roles in the vinegar fermentation process. Appl Microbiol Biotechnol 2015;99: Zhang Q, Zhang S, Xie C et al. Characterization of Chinese vinegars by electronic nose. Sensors Actuators, B Chem 2006;119: ng_black_vinegar_at_fukuyama.jpg/1280px- Producing_Black_Vinegar_at_Fukuyama.jpg JPG Seite 14

15 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Fragen?