Undersøkelse av teknologiske egenskaper av melkesyrebakterier fra belgvekster, korn og pseudokorn og deres potensiale som starterkultur i surdeig

Abstract

Surdeigsfermentering av korn, pseudokorn og belgvekster er en veletablert teknologi for forbedring av egenskaper til produkter. Melkesyrebakterier er mye brukt til fermentering og konservering, enten som naturlig forekommende mikrobiota eller starterkultur som resulterer i forbedring av næringsverdi til fermenterte produkter. Ulike melkesyrebakterier i fermenterte produkter gir stammespesifikke egenskaper. Fermentering ved bruk av surdeig er vist å gi gode teknologiske egenskaper, bedre tekstur, økt holdbarhet, mer aroma og bedre biotilgjengelighet. Hensikten med oppgaven var å undersøke egenskapene til tjueto isolerte melkesyrebakterier for å videre vurdere potensiale for bruk som starterkultur.

Innledningsvis i denne oppgaven ble tjueto isolerte melkesyrebakterier fra to tidligere oppgaver undersøkt for sine funksjonelle egenskaper. Fem ulike meltyper ble brukt: bokhvete, quinoa, fababønne, ert og havre. Analysene for funksjonelle egenskaper viste forskjeller mellom isolatene i evnen til å redusere pH og etablere seg i mediet, EPS produksjon, fytase og proteolytisk aktivitet. Ønskede egenskaper ble grunnlaget for utvelgelse av de seks isolatene som ble med videre til forsøk i surdeig.

Metabolismeforsøk viste at celletall økte etter 24 timers fermentering og en påfølgende pH-reduksjon, samt viste forskjeller mellom konsentrasjoner av organiske syrer og karbohydrater mellom isolatene. Isolatet CM65 viste best evne til etanol- og CO2-produksjon, mens isolatene VB29 og CM57 var de to med høyest produksjon av melkesyre etter 24 timers fermentering. VB17 og VB18-1 viste lav metabolsk aktivitet ved å ha lavt innhold av organiske syrer, CO2 og en del flyktige komponenter, mest sannsynlig på grunn av lavere tilgang på karbohydratene maltose og fruktose. Utregnede verdier av fytinsyre viste forskjell i reduksjon av fytinsyre mellom isolatene, men det ble ikke funnet signifikant forskjell mellom T0 og T24.

Isolatene viste ulike egenskaper og påvirket surdeigsfermentering i ulik grad. Resultatene viste at fem av isolatene på hver sin måte har potensiale til videre bruk i en starterkultur og surdeigsfermentering, mens den sjette (VB10) ikke viste like tilstrekkelige egenskaper. Videre tester i laboratoriet og en pilotstudie må gjennomføres før resultater kan overføres til bruk av isolatene i industriell skala.

Sourdough fermentation of cereals, pseudo-cereals and legumes is a well-established technology for improving the properties of products. Lactic acid bacteria are widely used for fermentation and preservation either through activity of the natural microbiota or addition of starter culture that result in improvements of the nutritional value of fermented products. Different lactic acid bacteria in fermented products provide strain-specific properties. Fermentation using sourdough has been shown to provide good technological properties, better texture, increased durability, higher aroma and better bioavailability. The purpose of this thesis was to examine the properties of twenty-two isolated lactic acid bacteria and further see if they potentially could be used as a starter culture.

In this thesis, twenty-two isolated lactic acid bacteria from previous assignments were examined for their functional properties, to select six isolates to proceed with for testing in sourdough. Five different types of flour were used: buckwheat, quinoa, faba bean, pea, and oat. Analysis for functional properties showed differences between the isolates in their ability to reduce pH and establish themselves in the medium, EPS production, phytase and proteolytic activity. Desired properties became the base for selection of the six isolates that went on to be tested in sourdough.

Metabolism experiments showed that cell growth increased after 24 hours of fermentation and a subsequent pH reduction. Differences between concentrations of organic acids and carbohydrates between the isolates were also found. The isolate CM65 showed the best ability for ethanol and CO2 production, while the two isolates VB29 and CM57 were the ones with the highest production of lactic acid after 24 hours of fermentation. VB17 and VB18-1 showed low metabolic activity by having a low content of organic acids, CO2 and some volatile components, most likely due to a lower supply of the carbohydrates maltose and fructose. Calculated values of phytic acid showed a difference in reduction of phytic acid between the isolates, but no significant difference was found between T0 and T24.

The isolates showed different properties, and each had varying effects on sourdough fermentation. The results showed that five of the isolates each have the potential to be used in a starter culture and sourdough fermentation, while the sixth (VB10) had few attractive properties. Further testing in the laboratory and a pilot study needs to be completed before the use of these isolates can be considered to be applied on an industrial scale.