DE102022113445A1

DE102022113445A1 - Entwicklung von technofunktionellen Inhaltsstoffen und alternativen Proteinen aus der Biomassefermentation

Info

Publication number: DE102022113445A1
Application number: DE102022113445.8A
Authority: DE
Inventors: Tim Fronzek; Felipe Senne De Oliveira Lino; Xiangdong Zhao
Original assignee: Nosh Bio GmbH; NoshBio GmbH
Current assignee: Nosh Bio GmbH; NoshBio GmbH
Priority date: 2022-05-27
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2023-11-30
Also published as: WO2023227670A1

Abstract

Verfahren zur Identifizierung von Lebensmittel-Hydrokolloiden aus Pilzen, umfassend: Bereitstellen eines Satzes verschiedener Zusammensetzungen, wobei jede Zusammensetzung aus einem Pilz gewonnene Hydrokolloide umfasst; Untersuchen jeder Zusammensetzung des Satzes verschiedener Zusammensetzungen, um die rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung zu bestimmen; Vergleichen der bestimmten rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung mit den entsprechenden Eigenschaften eines Lebensmittelhydrokolloids aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle; Wenn die ermittelten rheologischen Eigenschaften einer Zusammensetzung aus dem Satz verschiedener Zusammensetzungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der entsprechenden Eigenschaften eines Lebensmittel-Hydrokolloids aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle liegen, bestimmen, dass die Zusammensetzung ein Lebensmittel-Hydrokolloid aus einem Pilz umfasst.

Description

HINTERGRUND
Mikroben sind eine potenzielle Quelle neuartiger nachhaltiger Lebensmittelzutaten.
In jüngster Zeit wird den upgecycelten Zutaten für die Lebensmittelindustrie viel Aufmerksamkeit geschenkt, um die wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit der Lieferkette der Lebensmittelproduktion zu verbessern. Die verbrauchte mikrobielle Biomasse wird derzeit auch als Quelle für Lebensmittelzutaten genutzt.
Es hat sich gezeigt, dass verbrauchte mikrobielle Biomasse eine gute Quelle für funktionelle Inhaltsstoffe für Lebensmittelanwendungen ist. Bislang lag der Schwerpunkt jedoch auf dem Upcycling leicht verfügbarer mikrobieller Biomasse (z. B. Bierhefe), die nicht unbedingt die beste Quelle für Funktionalität ist.
Es ist bekannt, dass kollagenähnliche und kollagenassoziierte Domänen in Eukaryonten weit verbreitet sind. Eine solche genetische Ausstattung könnte den aus diesen Arten hergestellten funktionellen Inhaltsstoffen eine höhere Leistungsfähigkeit verleihen.
Daher besteht ein Bedarf an Methoden zur Identifizierung neuartiger Hydrokolloide in Lebensmitteln.
ZUSAMMENFASSUNG
Enthalten ist ein Verfahren zur Identifizierung von Lebensmittel-Hydrokolloiden aus Pilzen, umfassend:

Bereitstellung eines Satzes verschiedener Zusammensetzungen, wobei jede Zusammensetzung aus einem Pilz gewonnene Hydrokolloide umfasst;
Screening jeder Zusammensetzung aus dem Satz verschiedener Zusammensetzungen zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung;
Vergleich der ermittelten rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung mit den entsprechenden Eigenschaften eines Lebensmittel-Hydrokolloids aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle;
wenn die ermittelte Rheologie einer Zusammensetzung aus dem Satz verschiedener Zusammensetzungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der entsprechenden Eigenschaften eines Lebensmittel-Hydrokolloids aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle liegt, bestimmen, dass die Zusammensetzung ein Lebensmittel-Hydrokolloid aus einem Pilz umfasst.

Mit dieser Methode lassen sich schnell und effizient neuartige Lebensmittel-Hydrokolloide finden, die als Alternativen zu etablierten Lebensmittel-Hydrokolloiden verwendet werden können.
Die rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung können die Gelier-, Textur-, Haft-, Emulgier- und/oder Schaumeigenschaften jeder Zusammensetzung sein.
Die rheologischen Eigenschaften können mit einem mikrorheologischen Verfahren bestimmt werden.
Ein mikrorheologisches Verfahren hat den Vorteil, dass nur ein geringes Volumen einer Probe benötigt wird und somit eine große Anzahl von Proben parallel untersucht werden kann.
Die rheologische Methode kann eine aktive oder/und passive rheologische Methode sein.
Die aktive rheologische Methode kann die Verwendung einer Sonde zur magnetischen Beeinflussung der Zusammensetzung beinhalten. Diese Methode ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der rheologischen Eigenschaften einer Zusammensetzung.
Eine passive rheologische Methode kann die Bestimmung der Brownschen Molekularbewegung der Zusammensetzung sein. Diese Methode hat den Vorteil, dass die Probe nicht mit einer Sonde oder einem anderen externen Faktor in Kontakt gebracht werden muss. Darüber hinaus kann die Probe einem weiteren Screening unterzogen werden, da sie nicht manipuliert wurde.
Die Textureigenschaften können durch ein rheologisches oder mikrorheologisches Verfahren bestimmt werden.
Die rheologische oder mikrorheologische Methode kann die Bestimmung einer TADM-Druckkurve (Total Aspiration and Dispense Monitoring) umfassen. Diese Methode ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der rheologischen Eigenschaften einer Zusammensetzung.
Die TADM-Druckkurve wird durch akustische Spektroskopie ermittelt. Diese Methode ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der rheologischen Eigenschaften einer Zusammensetzung bei geringer Manipulation der Probe.
Die Pilze können Gene enthalten, die für Proteine mit Hydrokolloidfunktionalität kodieren, insbesondere Gene, die für kollagenartige oder kollagenassoziierte Domänen kodieren. Proteine mit kollagenartigen oder kollagenassoziierten Domänen können geeignete Kandidaten für Proteine mit Hydrokolloidfunktionalität sein.
Die Pilze können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Penicillium chrysogenum, Penicillium roqueforti, Lecanicillium lecanii, Candida tropicalis, Candida utilis, Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus, Fusarium venenatum, Rhizopus oryzae, Tremella fuciformis, Neurospora intermedia, oder Monascus purpureus.
Vorzugsweise können die Pilze ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Penicillium chrysogenum, Penicillium roqueforti, Lecanicillium lecanii, Candida tropicalis, Candida utilis, Debaryomyces hansenii, oder Kluyveromyces marxianus.
Das Lebensmittel-Hydrokolloid aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle kann Eiprotein, Lecithin, Gelatine, Caseinat, Molkenprotein, Sojaprotein, Chitosan, Gummi arabicum, Ghatti, Karaya, Tragacanth, Persisches Gummi, Agar, Carrageen, Furcellaran, Alginat, Guar, Leinsamengummi, Johannisbrotgummi, Xanthan, Dextran, Gellan, Curdlan, Cellulosederivate, insbesondere Carboxylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxylpropylmethylcellulose, modifizierte Stärke, Alginatpropylenglykol, Guarderivate, Basilikumsamengummi, Kressesamengummi, Salbeisamengummi, Lepidium perfoliatum-Samengummi oder Alyssum homolocarpum-Gummi.
Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

Bereitstellung der Pilze, die das bestimmte Lebensmittel-Hydrokolloid enthalten;
Bereitstellung eines Satzes von Medien, die für das Wachstum der Fadenpilze geeignet sind, wobei jeder Satz eine andere Kohlenhydratquelle enthält;
Screening jeder Zusammensetzung des Satzes verschiedener Zusammensetzungen mit einem Screening-Verfahren, um die Wachstumsrate der Fadenpilze in dem jeweiligen Medium zu bestimmen;
Vergleich der ermittelten Wachstumsraten für die jeweiligen Medien miteinander;

Bestimmen Sie das Medium, das eine bessere Wachstumsrate als die anderen Medien aufweist, als optimales Medium für die Pilze.
Mit diesen weiteren Verfahrensschritten lassen sich die optimalen Wachstumsbedingungen für die Pilze ermitteln.
Die Kohlenhydratquelle kann aus der Gruppe der Zuckerrübenmelasse, der Kartoffelabfälle, insbesondere der Kartoffelschalen, der Kartoffelfasern, des konzentrierten Kartoffelfruchtsafts, des Proteins aus der Kartoffelstärkegewinnung, der Apfeltrester, der Apfeltrester, der Zuckerrübenschnitzel oder des Biertrebers ausgewählt werden.
Diese Kohlenhydratquellen haben den Vorteil, dass sie als Nebenprodukte bei Prozessen der Lebensmittelindustrie anfallen.
Der oben beschriebene Verfahrensscan umfasst außerdem die folgenden Schritte:

Bereitstellung der Pilze, die das bestimmte Lebensmittel-Hydrokolloid enthalten;
Anzucht der Pilze in dem nach der oben beschriebenen Methode bestimmten Medium;
die Ernte der Pilze;
Extraktion des Lebensmittel-Hydrokolloids mit Hilfe von wasserbasierten, physikalischen oder/und enzymatischen Extraktionsverfahren.

Bei den Pilzen kann es sich um fadenförmige Pilze handeln.
Fadenförmige Pilze scheinen eine gute Quelle für Hydrokolloide in Lebensmitteln zu sein.
Angezeigt wird auch die Verwendung des Lebensmittel-Hydrokolloids, das durch die oben beschriebenen Screening-Methoden bestimmt wurde, um einem Lebensmittel Gelier-, Textur-, Haft-, Emulgier- und/oder Schaumeigenschaften zu verleihen.
Angezeigt wird auch ein Lebensmittelprodukt, das das durch die oben beschriebenen Screening-Methoden bestimmte Lebensmittel-Hydrokolloid enthält.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Enthalten ist ein Verfahren zur Identifizierung von Lebensmittel-Hydrokolloiden aus Pilzen, umfassend:

Bereitstellung eines Satzes verschiedener Zusammensetzungen, wobei jede Zusammensetzung aus einem Pilz gewonnene Hydrokolloide umfasst;
Screening jeder Zusammensetzung aus dem Satz verschiedener Zusammensetzungen zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung;
Vergleich der ermittelten rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung mit den entsprechenden Eigenschaften eines Lebensmittel-Hydrokolloids aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle;

wenn die ermittelte Rheologie einer Zusammensetzung aus dem Satz verschiedener Zusammensetzungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der entsprechenden Eigenschaften eines Lebensmittel-Hydrokolloids aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle liegt, bestimmen, dass die Zusammensetzung ein Lebensmittel-Hydrokolloid aus einem Pilz umfasst.
Bei den für die Methode vorgesehenen Zusammensetzungen handelt es sich um Extrakte aus Pilzen.
Pilze können in oder auf geeigneten Pilzmedien kultiviert werden. Dies ist mit Kulturvolumina zwischen 100 µl und 10 l möglich und kann automatisch durchgeführt werden.
Für die Ernte der Pilze werden den Pilzen Puffer für die Ernte der Pilze zugesetzt.
Anschließend werden die Zellwände der Pilze durch thermische und/oder mechanische Kräfte oder chemische Mittel (z. B. Detergenzien) aufgesprengt. Der Inhalt der aufgeschlagenen Pilze kann mit bewährten Methoden wie Chromatographie, Ausfällung oder Zentrifugation weiter gereinigt werden. Der Extraktionsschritt der Pilzbestandteile kann mit geeigneten Geräten automatisch durchgeführt werden.
Vor der Bereitstellung der Zusammensetzungen mit den Pilzbestandteilen können die Pilzbestandteile verdünnt oder konzentriert werden.
Die Zusammensetzungen können zum Beispiel durch Gefriertrocknung konzentriert werden.
Der Schritt des Screenings jeder Zusammensetzung zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung kann mit einer Hochdurchsatz-Screening-Methode durchgeführt werden.
High-Throughput-Screening (HTS) ist eine Methode für wissenschaftliche Experimente im Rahmen der Erfindung, die zur Identifizierung von Hydrokolloiden in Lebensmitteln eingesetzt wird. HTS kann den Einsatz von Robotern, Datenverarbeitungs-/Steuerungssoftware, Geräten zur Handhabung von Flüssigkeiten und/oder empfindlichen Detektoren beinhalten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die rheologischen Eigenschaften mittels HTS bestimmt.
Das HTS-Testgefäß besteht aus zahlreichen kleinen Fläschchen oder Behältern, die in der Regel in Form von Mikrotiterplatten oder Fläschchen in ein Trägergitter eingesetzt werden. Das Prüfgefäß kann auch eine geeignete Oberfläche sein (insbesondere für Adhäsion).
Die Fläschchen oder Behälter können aus Kunststoff oder Glas bestehen.
Die Platten können ein Raster aus kleinen, offenen Vertiefungen, den so genannten Wells, sein. Die Mikrotiterplatten können mindestens 4, 8, 12, 24, 96, 192, 384, 1536, 3456 oder 6144 Vertiefungen () haben. Jeder Behälter oder jede Vertiefung kann ein Volumen zwischen 1 µl und 2000 µl, 1 µl und 200 µl, 1 µl und 100 µl oder 1 µl und 50 µl haben.
Die Fläschchen oder Vertiefungen können automatisch mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, die die Test- oder Kontrollproben enthält.
Die rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung können die Gelier-, Textur-, Haft-, Emulgier- und/oder Schaumeigenschaften jeder Zusammensetzung sein.
Gelierung (Gelübergang) ist die Bildung eines Gels aus einem System mit Polymeren. Verzweigte Polymere können Verbindungen zwischen den Ketten bilden, die zu immer größeren Polymeren führen. Mit fortschreitender Verknüpfung entstehen größere verzweigte Polymere, und ab einem gewissen Grad der Reaktion führen die Verbindungen zwischen den Polymeren zur Bildung eines einzigen makroskopischen Moleküls. An diesem Punkt der Reaktion, der als Gelpunkt definiert ist, verliert das System an Fließfähigkeit und die Viskosität wird sehr groß. Das Einsetzen der Gelierung oder des Gelpunkts geht mit einem plötzlichen Anstieg der Viskosität einher.
Die Gelierung kann durch eine Änderung der Viskosität festgestellt werden. Die Viskosität kann mit einem Brookfield-Viskosimeter bestimmt werden.
Speziell für kleine Volumina von weniger als 150 µl kann die Viskosität durch Messung des Druckabfalls beim Durchfluss einer Testflüssigkeit durch den mikrofluidischen Kanal mit rechteckigem Schlitz bestimmt werden. Sie basiert auf dem Hagen-Poiseuille-Fluss und ist eine bekannte Anwendung rheometrischer Prinzipien.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bestimmung von Texturierungseigenschaften, einschließlich Scherspannung, Gelfestigkeit und Wasserhaltevermögen, in Proben durch (Hochdurchsatz-) Screening, z. B. in weniger als 60 Sekunden für 96 verschiedene, gleichzeitig gemessene Proben, wenn ein 96-Well-Mikrobehälter wie eine Mikrotiterplatte verwendet wird.
Die Adhäsionskraft beschreibt die Kraft, die erforderlich ist, um ein Flüssigkeitströpfchen von einer Oberfläche, mit der es in Kontakt kommt, zu lösen. Sie bietet eine Möglichkeit, die anziehende Wechselwirkung zwischen Flüssigkeit und Oberfläche zu quantifizieren.
Die Adhäsionskraft einer Oberfläche an einer Flüssigkeit hängt von der Oberflächenbenetzbarkeit der Oberfläche, dem Volumen des Flüssigkeitstropfens, der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und dem verwendeten Messverfahren ab. Bei gegebenen Messbedingungen (d.h. festes Flüssigkeitsvolumen und Messverfahren) wird die Adhäsionskraft durch den Kontaktwinkel der Oberfläche bestimmt, genauer gesagt durch den zurückweichenden Kontaktwinkel der Oberfläche. Der Rückzugskontaktwinkel ist der kritische Kontaktwinkel, unterhalb dessen die Rückzugsbewegung der Fest-Flüssig-Gas-Kontaktlinie einsetzt. Eine Oberfläche mit größerem Rückzugswinkel weist eine geringere Haftkraft auf.
Es wird ein Messverfahren für die Adhäsionskraft beschrieben. Ein an einer Mikrowaage befestigter Flüssigkeitstropfen wird zunächst mit der Probenoberfläche in Kontakt gebracht und dann langsam von ihr getrennt. Während dieses Vorgangs wird die Kraft-Weg-Kurve von der Mikrowaage aufgezeichnet. Die Adhäsionskraft wird als Abzugskraft beim Trennen von Oberfläche und Tropfen gemessen.
Als Emulsionseigenschaft kann das hydrophil-lipophile Gleichgewicht, HLB, bestimmt werden.
HLB ist das Gleichgewicht zwischen der Größe und Stärke der hydrophilen und lipophilen Anteile eines Tensidmoleküls. Die HLB-Skala reicht von 0 bis 20. Im Bereich von 3,5 bis 6,0 sind Tenside besser für die Verwendung in W/O-Emulsionen geeignet. Der HLB-Wert kann mit geeigneten Methoden bestimmt werden.
Die Schaumbildungseigenschaften können als die Menge (Volumen oder Gewicht) an Schaum betrachtet werden, die unter vordefinierten Bedingungen (pH-Wert, Temperatur und Konzentration) entsteht, wenn eine Testzusammensetzung und eine Kontrollzusammensetzung unter denselben Bedingungen gerührt werden.
Die rheologischen Eigenschaften können mit einem mikrorheologischen Verfahren bestimmt werden.
Ein mikrorheologisches Verfahren führt seine Messung an einem kleinen Volumen einer flüssigen Zusammensetzung durch, d.h. weniger als 250 µl.
Die rheologische Methode kann eine aktive oder/und passive rheologische Methode sein.
Eine aktive rheologische Methode ist eine Methode, bei der die Probe aktiv manipuliert wird. So kann zum Beispiel eine Sonde in eine Probe eingeführt werden, die die Probe einer Manipulation aussetzt. Die Reaktion der Probe auf diese Manipulation kann gemessen werden.
Die aktive rheologische Methode kann die Verwendung einer Sonde zur magnetischen Manipulation der Zusammensetzung oder die Verwendung von kolloidalen Tracerpartikeln umfassen.
Ein passives rheologisches Verfahren ist ein Verfahren, bei dem die Probe nicht manipuliert wird, sondern eine Eigenschaft der Probe ohne Manipulation der Probe überwacht wird.
Die passive rheologische Methode kann die Bestimmung der Brownschen Molekularbewegung der Zusammensetzung umfassen. Die passive rheologische Methode kann bildbasierte Analyseinstrumente umfassen, z. B. Videomikroskopie oder Diffusionswellenspektroskopie.
Die Textur (oder Texturierungseigenschaften) werden durch eine rheologische oder mikrorheologische Methode bestimmt.
Die rheologische oder mikrorheologische Methode kann die Bestimmung einer TADM-Druckkurve (Total Aspiration and Dispense Monitoring) umfassen.
Beispielsweise kann eine automatisierte Pipettierstation für Mikrotiterplatten verwendet werden, die mit einem Drucksensor im Luftverdrängerzylinder jeder Pipette ausgestattet ist (Hamilton Robotics TADM-System, beschrieben in EP2009449 ). Es ist möglich, Druckänderungen beim Ansaugen und Abgeben von Milchgelen in Echtzeit zu überwachen und die erhaltenen Druck-Zeit-Daten mit den rheologischen Eigenschaften des Milchgels wie Scherspannung, Festigkeit des Gels und Wasserhaltevermögen zu korrelieren. Die Drucküberwachung erfolgt mit dem TADM-Tool (Total Aspiration and Dispense Monitoring). Ein TADM kann in ein Gerät zur Handhabung von Flüssigkeiten eingebaut werden, z. B. in einen Roboter.
Die TADM-Druckkurve kann durch akustische Spektroskopie bestimmt werden.
TADM ist eine Echtzeit-Überwachungsfunktion, die alle potenziellen Fehler, die bei allen Pipettierschritten auftreten können, überprüft und meldet. Anhand von Ansaugdruckkurven lassen sich Proben mit erhöhter Textur erkennen. Druck-/Zeitdaten können als eine einzige Zahl ausgedrückt werden, indem entweder der Druck zu einem bestimmten Zeitpunkt oder die Fläche der TADM-Kurve aufgezeichnet wird (siehe Poulsen, V. K., Derkx, P. & Oregaard, G. High-throughput screening for texturing Lactococcus strains. FEMS Microbiol. Lett. 366, 1-7, 2019). Die Pilze können Gene enthalten, die für Proteine mit Hydrokolloidfunktionalität kodieren. Die Pilze können Gene enthalten, die für kollagenartige oder kollagenassoziierte Domänen kodieren. Kollagen ist das wichtigste Strukturprotein in der extrazellulären Matrix, die in den verschiedenen Bindegeweben des Säugetierkörpers zu finden ist. Kollagen besteht aus Aminosäuren, die miteinander verbunden sind und eine Dreifachhelix aus länglichen Fibrillen bilden, die als Kollagenhelix bezeichnet wird. Kollagenähnliche Domänen bestehen ebenfalls aus mindestens zwei länglichen Fibrillen, die eine Helix bilden.
Es gibt eine Reihe von Pilzarten, die nachweislich kollagenähnliche Gene in ihrem Genom beherbergen.
So können die Pilze ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Penicillium chrysogenum, Penicillium roqueforti, Lecanicillium lecanii, Candida tropicalis, Candida utilis, Debaryomyces hansenii, oder Kluyveromyces marxianus.
Extrakte aus diesen Pilzen können dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden.
Neben diesen Arten haben wir auch Arten ausgewählt, von denen bekannt ist, dass sie Exopolysaccharide, funktionelle Inhaltsstoffe oder Arten, die traditionell in der Lebensmittelproduktion verwendet werden, produzieren.
Die Pilze können zum Beispiel ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Penicillium chrysogenum, Penicillium roqueforti, Lecanicillium lecanii, Candida tropicalis, Candida utilis, Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus, Fusarium venenatum, Rhizopus oryzae, Tremella fuciformis, Neurospora intermedia, oder Monascus purpureus .
Als Lebensmittel-Hydrokolloide tierischer, pflanzlicher oder künstlicher Herkunft können Eiprotein, Lecithin, Gelatine, Caseinat, Molkenprotein, Sojaprotein, Chitosan, Gummi arabicum, Ghatti, Karaya, Tragacanth, Persisches Gummi, Agar, Carrageenan, Furcellaran, Alginat, Guar, Leinsamengummi, Johannisbrotkernmehl, Xanthan, Dextran, Gellan, Curdlan, Cellulosederivate, insbesondere Carboxylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxylpropylmethylcellulose, modifizierte Stärke, Alginatpropylenglykol, Guarderivate, Basilikumsamengummi, Kressesamengummi, Salbeisamengummi, Lepidium perfoliatum-Samengummi oder Alyssum homolocarpum -Gummi. Besonders bevorzugt wird Eiprotein.
Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

Bereitstellung der Pilze, die das bestimmte Lebensmittel-Hydrokolloid enthalten;
Bereitstellung eines Satzes von Medien, die für das Wachstum der Fadenpilze geeignet sind, wobei jeder Satz eine andere Kohlenhydratquelle enthält;
Screening jeder Zusammensetzung des Satzes verschiedener Zusammensetzungen mit einem Screening-Verfahren, um die Wachstumsrate der Fadenpilze in dem jeweiligen Medium zu bestimmen;
Vergleich der ermittelten Wachstumsraten für die jeweiligen Medien miteinander;
Bestimmen Sie das Medium, das eine bessere Wachstumsrate als die anderen Medien aufweist, als optimales Medium für die Pilze.

Die Kohlenhydratquelle kann aus der Gruppe der Zuckerrübenmelasse, der Kartoffelabfälle, insbesondere der Kartoffelschalen, der Kartoffelfasern, des konzentrierten Kartoffelfruchtsafts, des Proteins aus der Kartoffelstärkegewinnung, der Apfeltrester, der Apfeltrester, der Zuckerrübenschnitzel oder des Biertrebers ausgewählt werden.
Vorzugsweise wird eine Kohlenhydratquelle verwendet, die ein Nebenprodukt eines industriellen Prozesses ist.
Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:

Bereitstellung der Pilze, die das bestimmte Lebensmittel-Hydrokolloid enthalten;
Anzucht der Pilze in dem nach der oben beschriebenen Methode bestimmten Medium;
die Ernte der Pilze;
Extraktion des Lebensmittel-Hydrokolloids mit Hilfe von wässrigen, alkalischen, physikalischen oder enzymatischen Extraktionsverfahren oder einer Kombination aus zwei oder drei dieser Verfahren.

Ein wasserbasiertes Verfahren kann beispielsweise darin bestehen, dass die Biomasse zunächst in Wasser im Verhältnis 1:10 (w/v) 3 Stunden lang bei 85°C behandelt wird, gefolgt von einer Zentrifugation (17 000 g für 10 Minuten). Der Überstand wird aufgefangen, und der verbleibenden Biomasse wird mehr Wasser zugesetzt (1:10 Ursprungsgewicht bei Raumtemperatur). Die Biomasse wird 30 Minuten lang mit Ultraschall behandelt und erneut zentrifugiert, und der Überstand wird aufgefangen. Alle Überstände aus den einzelnen Extraktionsschritten können zu einem Endprodukt zusammengeführt werden
Bei alkalischen Extraktionen wird 1M NaOH (1:10 w/v) zugegeben, die Probe 30 Minuten lang mit Ultraschall behandelt und zentrifugiert, und der Überstand wird dann gesammelt. Dieser Schritt kann zweimal wiederholt werden, und alle drei Überstände können zu einem Endprodukt zusammengeführt werden. Eine zweite Extraktion kann auch nach dem Einfrieren der mikrobiellen Biomasse (-20°C, über Nacht) mit NaOH (1M, 1:10 w/v vom Originalgewicht, 85°C, 2h) durchgeführt werden.
Physikalische Extraktionsmethoden sind Zentrifugation, Filtration, Ultrafiltration und Scherung.
Enzymatische Verfahren umfassen die Behandlung der Pilze mit Enzymen. So können beispielsweise Enzyme, die Proteine außerhalb der Zelloberfläche von Pilzen abtrennen, durch geeignete lysierende Enzyme, z. B. Glucosidasen, abgetrennt werden.
Bei den Proteinen kann es sich zum Beispiel um Mannoproteine handeln. Mannoproteine sind Proteoglykane (Polysaccharide + Proteine), die zu etwa 20 % aus Protein und zu 80 % aus d-Mannose bestehen. Das Polysaccharid enthält mehrere d-Glucose- und N-Acetylglucosaminreste, die durch alpha- (1→6) -, (1→2) - und (1→3) - Bindungen verbunden sind. Die entstehenden Ketten können über Amidbindungen (über Asparagin) an die Proteinkomponente gebunden werden, wodurch weit verzweigte N-gebundene Glykane entstehen, oder über Etherbindungen mit Serin- oder Threoninresten, wodurch lineare O-gebundene Glykane entstehen. Mannoproteine sind in wässrigen Medien gut löslich.
Mannoproteine können durch Glucosidasen, insbesondere beta-Glucosidasen (z. B. beta-1,3-Gluconase), aus dem Zellsaft von Pilzen abgespalten werden.
Vorzugsweise wird die Zusammensetzung unter milden Bedingungen extrahiert, d. h. bei einer Temperatur zwischen 0 °C und 25 °C, einem Druck zwischen 0,8 und 1,2 bar und/oder einem pH-Wert zwischen 6,5 und 7,5.
Bevorzugt werden Pilze, die Fadenpilze sind. Ein Fadenpilz ist ein Pilz, der in Form von mehrzelligen Fäden, den Hyphen, wächst. Ebenfalls berücksichtigt werden Pilze, die eine einzellige Wachstumsform annehmen können, z. B. Hefen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung des Lebensmittel-Hydrokolloids, das durch die oben beschriebenen Methoden bestimmt wird, um einem Lebensmittel Gelier-, Textur-, Haft-, Emulgier- und/oder Schaumeigenschaften zu verleihen.
Bei dem Lebensmittel kann es sich um ein Nahrungsmittel für Menschen oder Tiere handeln, z. B. für Katzen, Hunde, Fische oder Rinder.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Lebensmittelprodukt, das das durch das oben beschriebene Verfahren bestimmte Lebensmittelhydrokolloid enthält.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2009449 [0065]

Claims

Verfahren zur Identifizierung von Lebensmittel-Hydrokolloiden aus Pilzen, umfassend: - Bereitstellung eines Satzes verschiedener Zusammensetzungen, wobei jede Zusammensetzung aus einem Pilz gewonnene Hydrokolloide umfasst; - Screening jeder Zusammensetzung aus dem Satz verschiedener Zusammensetzungen zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung; - Vergleich der ermittelten rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung mit den entsprechenden Eigenschaften eines Lebensmittel-Hydrokolloids aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle; - Wenn die ermittelte rheologische Eigenschaft einer Zusammensetzung aus dem Satz verschiedener Zusammensetzungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der entsprechenden Eigenschaften eines Lebensmittel-Hydrokolloids aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle liegt, bestimmen Sie, dass die Zusammensetzung ein Lebensmittel-Hydrokolloid aus einem Pilz enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die rheologischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung die Gelierungs-, Textur-, Adhäsions-, Emulgierungs- und/oder Schaumeigenschaften jeder Zusammensetzung sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die rheologischen Eigenschaften durch ein mikrorheologisches Verfahren bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das rheologische Verfahren ein aktives oder/und passives rheologisches Verfahren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das aktive rheologische Verfahren die Verwendung einer Sonde zur magnetischen Manipulation der Zusammensetzung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das passive rheologische Verfahren die Bestimmung der Brownschen Molekularbewegung der Zusammensetzung umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Textureigenschaften durch ein rheologisches oder ein mikrorheologisches Verfahren bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das rheologische oder ein mikrorheologisches Verfahren die Bestimmung einer TADM-Druckkurve (Total Aspiration and Dispense Monitoring) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die TADM-Druckkurve durch akustische Spektroskopie bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pilze Gene umfassen, die für Proteine mit einer Hydrokolloidfunktionalität kodieren, insbesondere Gene, die für kollagenartige oder kollagenassoziierte Domänen kodieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pilze ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Penicillium chrysogenum, Penicillium roqueforti, Lecanicillium lecanii, Candida tropicalis, Candida utilis, Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus, Fusarium venenatum, Rhizopus oryzae, Tremella fuciformis, Neurospora intermedia oder Monascus purpureus.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pilze ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Penicillium chrysogenum, Penicillium roqueforti, Lecanicillium lecanii, Candida tropicalis, Candida utilis, Debaryomyces hansenii oder Kluyveromyces marxianus.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lebensmittel-Hydrokolloid aus einer tierischen, pflanzlichen oder künstlichen Quelle Eiprotein, Lecithin, Gelatine, Caseinat, Molkenprotein, Sojaprotein, Chitosan, Gummi arabicum, Ghatti, Karaya, Tragacanth, Persian Gum, Agar, Carrageenan, Furcellaran, Alginat, Guar, Leinsamengummi, Johannisbrotkernmehl, Xanthan, Dextran, Gellan, Curdlan, Cellulosederivate, insbesondere Carboxylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxylpropylmethylcellulose, modifizierte Stärke, Alginatpropylenglykol, Guarderivate, Basilikumsamengummi, Kressesamengummi, Salbeisamengummi, Lepidium perfoliatum-Samengummi oder Alyssum homolocarpum -Gummi.
Das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst ferner: - Bereitstellung der Pilze, die das bestimmte Lebensmittel-Hydrokolloid enthalten; - Bereitstellung eines Satzes von Medien, die für das Wachstum der Fadenpilze geeignet sind, wobei jeder Satz eine andere Kohlenhydratquelle enthält; - Screening jeder Zusammensetzung des Satzes verschiedener Zusammensetzungen mit einem Screening-Verfahren, um die Wachstumsrate der Fadenpilze in dem jeweiligen Medium zu bestimmen; - Vergleich der ermittelten Wachstumsraten für die jeweiligen Medien miteinander; - Bestimmen Sie das Medium, das eine bessere Wachstumsrate als die anderen Medien aufweist, als das optimale Medium für die Pilze.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Kohlenhydratquelle ausgewählt ist aus der Gruppe Zuckerrübenmelasse, Kartoffelabfälle, insbesondere Kartoffelschalen, Kartoffelfasern, konzentrierter Kartoffelfruchtsaft, Eiweiß aus der Kartoffelstärkegewinnung, Apfeltrester, Apfeltrester, Zuckerrübenschnitzel oder Biertreber.
Das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst ferner: - Bereitstellung der Pilze, die das bestimmte Lebensmittel-Hydrokolloid enthalten; - Anzucht der Pilze in dem nach der oben beschriebenen Methode bestimmten Medium; - die Ernte der Pilze; - Extraktion des Lebensmittel-Hydrokolloids mit Hilfe von wasserbasierten, physikalischen oder/und enzymatischen Extraktionsverfahren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pilze Fadenpilze sind.
Verwendung des Lebensmittel-Hydrokolloids, das nach dem Verfahren der Ansprüche 1-13 bestimmt wird, um einem Lebensmittelprodukt Gelier-, Textur-, Haft-, Emulgier- und/oder Schaumeigenschaften zu verleihen.
Lebensmittelprodukt, das das nach dem Verfahren der Ansprüche 1-13 bestimmte Lebensmittelhydrokolloid enthält.