Stabilität probiotischer Eigenschaften verbessern

Die Verbesserung der probiotischen Eigenschaften funktioneller Lebensmittel war das Ziel des von der EU-Kommission finanzierten Forschungsprojekts PROTECH. Wissenschaftler aus Universitäten und Forschungseinrichtungen der Lebensmittelindustrie in 8 europäischen Ländern arbeiteten gemeinsam daran, den Einfluss von Herstellung, Verarbeitung und Lagerung probiotischer Lebensmittel auf die probiotische Wirkung im Verdauungstrakt und auf die Stabilität der probiotischen Eigenschaften zu erforschen. Dabei fanden Wissenschaftler der TU Berlin einen schonenden Weg, Milchsäurebakterien möglichst unbeschadet durch den Verdauungstrakt bis in den Darm zu schleusen, damit sie dort die ihnen zugeschriebene gesundheitsfördernde Wirkung entfalten können. Am Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie der TU Berlin untersuchten die Wissenschaftler in einem Teilprojekt, wie mit dem preiswerten und schnellen Verfahren der Sprühtrocknung Kulturen von probiotischen Milchsäurebakterien möglichst schonend getrocknet werden können. Beim Sprühtrocknen werden flüssige Produkte am oberen Ende eines Trockenturms in feine Tröpfchen zerstäubt. Diese werden während ihres freien Falls durch einen Heißluftstrom im Turm getrocknet. Da die Bakterienzellen relativ hitzeempfindlich sind, versuchten die TU-Wissenschaftler, die prozesstechnischen Parameter des Verfahrens zu variieren: Ziel war es, dass dabei möglichst viele Bakterienzellen überlebten, gleichzeitig aber ein gutes Trockenergebnis erzielt wurde. Als annehmbarer Kompromiss konnte eine Trockentemperatur von 80 °C ermittelt werden, die zu einer Restfeuchte von 4 Prozent in der Pulverzubereitung führte. Die Schädigung einzelner Bakterienzellen durch das Trockenverfahren konnten durch den Einsatz funktioneller Farbstoffe in einem Durchflusszytometer näher charakterisieren. Höhere Temperaturen während der Trocknung führten zu stärkeren Schäden in der Zellmembran. Dies ist offenbar auch die Ursache für die beobachtete Inaktivierung der Bakterienzellen. In weiteren Versuchsserien testeten die TU-Wissenschaftler, wie durch Vorbehandlungen der Bakterienkulturen ihre Hitzestabilität beim Trockenprozess gesteigert werden kann. Ein vielversprechender Ansatz bestand darin, die Bakterienzellen vor dem Trocknen einem Umweltstress durch hohen hydrostatischen Druck auszusetzen. Dadurch wird in den Zellen die Synthese so genannter Schockproteine ausgelöst, die an der Reparatur von Zellschäden beteiligt sind. Eine Vorbehandlung der Bakterienzellen bei 37 °C mit einem Druck von 100 MPa (das entspricht etwa 1000 Atmosphären) führte anschließend zu einer höheren Überlebensrate bei 60 °C. Eine Untersuchung angefärbter Bakterienzellen im Durchflusszytometer bestätigte, dass bei den druckvorbehandelten Zellen weniger Membranschäden auftreten und dadurch ein vorübergehender Hitzeschutz einsetzt. Der druckinduzierte Schutzeffekt wird offenbar durch die Synthese eines bakteriellen Schockproteins erreicht. (15.10.04)