Technological process control of the amount, stability and structure of exopolysaccharides produced by Streptococcus thermophilus.

Project Details

Description

In de voedingsindustrie worden talloze biopolymeren gebruikt als verdikkingsmiddel, gellerend agens, stabilisator en textuurverbeteraar, zoals chemisch gemodificeerde plantkoolhydraten (bv zetmeel), de dierlijke eiwithydrocolloïden gelatine en caseïne en de microbiële polysachariden xanthaan en gellaan. Exopolysachariden (EPS) geproduceerd door 'food grade' micro-organismen (GRAS), in het bijzonder melkzuurbacteriën (MZB), kunnen een belangrijke impact hebben op de marktontwikkelingen voor voedingspolymeren en op de formulering van levensmiddelen. Ze kunnen immers als natuurlijk verdikkingsmiddel bijdragen tot een verhoogde stabiliteit en verbeterde, rheologische eigenschappen van het levensmiddel (Roller & Dea, 1992; Sutherland, 1998). Ze werden echter nog niet grootschalig geëxploiteerd voor toepassing in de voedingsindustrie. Daarvoor dient nog heel wat onderzoeks- en ontwikkelingswerk te gebeuren.
Pas recent wordt aan de biosynthese, fermentatie en moleculaire organisatie van de heteropolysachariden geproduceerd door MZB aandacht besteed . De biosynthese van heteropolysachariden door thermofiele MZB is echter onstabiel, de slijmopbrengst is zeer laag en de chemische samenstelling gevarieerd. Recentelijk werden echter wel tijdens batchfermentaties met Streptococcus thermophilus onder optimale condities EPS-concentraties bekomen van meer dan 1 g.l en waarvan de samenstelling onafhankelijk was van de gebruikte koolstofbron. Behalve het gebruik van EPS als additief kunnen functionele starterculturen toegepast worden voor het in situ produceren van de EPS. Hiervoor moeten de productiekarakteristieken voldoende gekend zijn, in het bijzonder met betrekking tot de mogelijkheid hun primaire structuur op een procestechnologische manier te wijzigen, in het bijzonder indien geen gebruik wenst gemaakt te worden van genetisch gemanipuleerde stammen.
Dit werk heeft tot doel factoren die de biosynthese, de opbrengst en de stabiliteit van EPS geproduceerd door S. thermophilus beïnvloeden, te bestuderen onder verschillende, procestechnologische omstandigheden ( continu cultuur, fed batch). Dit moet toelaten de condities te leren kennen om de invloed van dergelijke factoren optimaal te controleren en de exopolysacharideopbrengst aanzienlijk te verhogen en te stabiliseren teneinde een efficiënte productietechnologie voor EPS door MZB te verwezenlijken. Een tweede belangrijke doelstelling is, met de kennis verworven door gedetailleerde procestechnologische fermentatiestudies, de chemische samenstelling van de geproduceerde EPS trachten te wijzigen, met andere woorden 'gericht' te sturen, bijvoorbeeld door middel van voedingsstrategieën en/of procestechnologische factoren tijdens fed batch-fermentaties. Het is immers de structuur van het gevormde EPS die in een belangrijke mate bepalend is voor de functionele eigenschappen en de eventuele toepasbaarheid van het biopolymeer. Tenslotte zal, parallel met bovenstaande doeleinden de bacteriële groei en de EPS-productie verder gemodelleerd worden. Via een mathematisch model moet het mogelijk zijn om een beter inzicht te verwerven in het fermentatieproces en de optimalisatie ervan te vereenvoudigen. Het model zal ook bruikbaar zijn om te voorspellen hoe het proces verder verloopt en/of kan gestuurd worden en dus onmiddellijk bijdragen tot de technologische procescontrole van de EPS-productie.
AcronymFWOKN87
StatusFinished
Effective start/end date1/01/0131/12/01

Keywords

  • microbiology

Flemish discipline codes

  • Mechanical and manufacturing engineering
  • Biological sciences
  • Materials engineering
  • Chemical sciences