Reduktion der Bitterkeit von fermentierten Milchprodukten mit erhöhtem Calciumgehalt durch Selektion geeigneter Starterkulturen - Einfluss milchendogener und exogener Peptidasen

(Zeichen: BMWi/AiF/FEI FKZ: AiF 19688 N/1 & 2)

Forschungsziel
In fermentierten Milchprodukten, wie konzentriertem Joghurt, Frisch- und Schnittkäse, können Bitterpeptide enthalten sein, die durch die Spaltung von Milchproteinen durch Peptidasen gebildet werden. In höherer Konzentration werden diese Peptide von den Konsumenten sensorisch wahrgenommen und können zur Ablehnung des Produkts führen. Peptidasen können endogen in der Milch enthalten sein, wie Cathepsine und Plasmin, Bitterpeptide können aber auch durch die enzymatische Aktivität der Starter-kulturen entstehen.

So ist z.B. von der als Starterkultur eingesetzten Spezies Lactococcus lactis bekannt, dass zellwandgebundene Peptidasen, sog. cell envelope peptidases (CEP; Lactocepine), gebildet werden, die Caseine spalten können. Es werden z. B. aus αS1-Casein wasserlösliche Peptide freigesetzt, wobei neben erwünschten Vorstufen von Aromakomponenten auch Bitterpeptide entstehen. Die wasserlöslichen Peptide werden durch ein Oligopeptidtransportsystem in die Bakterienzelle aufgenommen. Bereits die Aufnahme der Peptide in die Bakterienzelle entspricht in gewisser Weise einer Entbitterung, da sie dann nicht mehr sensorisch wahrgenommen werden können.

Milchsäurebakterien verfügen im Zellinneren über eine Vielzahl von Endo- und Exopeptidasen, die diese Peptide weiter abbauen und somit weiter entbitternd wirken. Das Spektrum vorhandener Endo- und Exopeptidasen ist jedoch von Stamm zu Stamm unterschiedlich.

Neben der genetischen Ausstattung der Mikroorganismen, bestimmte Enzyme bilden zu können, hängt deren Expression auch von den Umgebungsbedingungen ab. So wurde beispielsweise für Lactobacillus helveticus und L. rhamnosus gezeigt, dass die Peptidaseexpression in stickstoffreicher Umgebung reduziert war. Zum Vermeiden bzw. Reduzieren der sensorischen Bitterkeit von fermentierten Milchprodukten sind damit folgende Strategien zielführend:

a) das Minimieren der enzymatischen Bildung von Bitterpeptiden und
b) die mikrobielle Aufnahme und/oder der Abbau von gebildeten Bitterpeptiden.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Bitterkeit von fermentierten Milchprodukten zu reduzieren oder gänzlich zu vermeiden. Dazu sollen die milchendogenen Peptidasen sowie die Peptidasen der Starterkulturen näher betrachtet werden. Besonderes Augenmerk soll hierbei auf den Einfluss des Calciumgehalts gelegt werden, da in konzentrierten Milchprodukten ein erhöhter Gehalt von Calciumionen vorliegt und solche fermentierten Produkte eine verstärkte Bitterkeit aufweisen. Weiterhin soll der Einfluss von pH-Wert und Temperatur auf die Expression der Peptidasegene und Oligopeptidtransportsysteme sowie die enzymatischen Aktivitäten der Starterkulturen bzw. die enzymatische Bildung von Bitterpeptiden in einem Modellsystem untersucht werden, um hieraus Lösungsstrategien für die Hersteller abzuleiten.